Liposomski inkapsulirane bioaktivne molekule s ultrazvukom

Ultrasonication je dobro poznato da je vrlo učinkovit u pripremi liposomalnih formulacija. Tipične formulacije liposoma inkapsuliraju vitamin C, CBD, kurkumin, kvercitin, astaksantin, peptide i mnoštvo drugih bioaktivnih spojeva pomoću ultrazvučne obrade. Ultrazvučna inkapsulacija liposoma je jednostavna, brza i učinkovita tehnika koja omogućuje proizvodnju stabilnih, visoko opterećenih vezikula. Ultrazvučno inkapsulirane hranjive tvari ističu se vrhunskom bioraspoloživošću.

Što su liposomi i koje su njihove prednosti?

Liposomi su vezikule koje se sastoje od vodene jezgre zatvorene u jednom ili više fosfolipidnih dvoslojeva. Budući da liposomi imaju vodenu jezgru okruženu lipidnim slojem i hidrofilnom vanjskom ovojnicom, liposomi su topivi u vodi i mogu prenositi spojeve topive u vodi i mastima u odgovarajućim odjeljcima vezikule. To čini liposome vrlo učinkovitim sustavom za dostavu terapeutski aktivnih molekula. Liposomi nastaju ometanjem bioloških membrana, procesom koji se potiče i pojačava ultrazvukom. Liposomi se najčešće sastoje od fosfolipida, osobito fosfatidilkolina, ali mogu uključivati i druge lipide, poput fosfatidiletanolamina iz jajeta, sve dok su kompatibilni sa strukturom lipidnog dvosloja. Liposomi nastaju spontano kada se fosfolipidi hidriraju. U prvom koraku – faza hidratacije – ultrazvuk se koristi za nanoemulgiranje lipida i vodene faze kako bi se pospješilo stvaranje visoko opterećenih višelamelarnih vezikula (MLV). Nakon toga, ako je potrebno, može se koristiti sonifikacija za smanjenje veličine liposoma. Da bi se dobila manja veličina vezikula, primjenjuje se sonikacija za raspršivanje i smanjenje veličine liposoma na mono-dispergirane velike jednolamelarne vezikule (LUV) ili male jednolamelarne vezikule (SUV).
Ultrazvučna tehnika stvaranja liposoma i smanjenja veličine liposoma je pouzdana, brza, učinkovita, laka i sigurna. Proizvedeni liposomi pokazuju visoku količinu bioaktivnih tvari, visoku stabilnost i vrhunsku bioraspoloživost.

Zašto ultrazvučne kupke za čišćenje ne mogu proizvesti visokokvalitetne liposome?

Proizvodnja liposoma zahtijeva ultrazvučni uređaj koji može isporučiti dovoljno energije za stvaranje jednolikih čestica nano veličine. Domaći liposomi koji se koriste ultrazvučnim čistačem nakita obično su općenito neučinkoviti jer pripremljeni liposomi nemaju potrebnu nano-veličinu niti inkapsuliraju bioaktivne hranjive tvari na učinkovit i dugoročno stabilan način. Kako bi se pripremili visokokvalitetni liposomi, ultrazvučni uređaj tipa sonde je poželjna tehnologija budući da sonda (sonotroda) može prenijeti intenzivnu akustičnu energiju potrebnu za stvaranje visoko opterećenih učinkovitih liposoma u medij. Općenito, liposomi proizvedeni ultrazvučnom sondom imaju raspodjelu veličine čestica od 100-500 nm, što je optimalno za velika opterećenja i superiornu bioraspoloživost.
Korištenje ultrazvučnog protočnog reaktora omogućuje pripremu liposoma u okruženju bez kisika kako bi se spriječila oksidativna degradacija.
Ultrazvučni uređaji tipa sonde daju potrebnu energiju za proizvodnju liposoma koji su:

Nakon stvaranja lipidnog filma, naknadne rehidracije, ultrazvuk se koristi za poticanje zarobljavanja aktivnih sastojaka u liposomu. Uz to, sonikacijom se postiže željena veličina liposoma.

Liposomske inkapsulirane molekule s ultrazvukom

Donji popis daje naznaku koje su se tvari već uspješno inkapsulirale u formulacije liposoma korištenjem ultrazvučnog načina pripreme.

• antioksidansi kao što su glutation, vitamin C, metilirani vitamini B, resveratrol, CoQ10 itd.
• fenoli: flavonoidi kao što su fisetin, kvercitin, oligomerni proantocijanidini (OPC); saponini kao što je astralgalozid; alkaloidi
• minerali kao što su magnezijevi kelati (npr. magnezijev treonat, magnezijev orotat), cink, bakar itd.
• terpeni kao što su astaksantin, limonen, pinen, humulen, linalol, beta-kariofilen, fitol, geraniol, terpinolen itd.
• lipide kao što su omega-3 masne kiseline EPA i DHA; dipalmitoil-fosfatidilkolin (DPPC) itd.
• aminokiseline kao što su kreatin, glicin, 5-HTP (5-hidroksitriptofan), fenilalanin, L-teanin, GABA (gama-aminomaslačna kiselina), taurin, N-acetilcistein (NAC), L-tirozin, itd.
• peptidi, npr. oksitocin, peptidi kolagena itd.
• polisaharidi poput hijaluronske kiseline, polisaharidi gljiva itd.
• kanabinoide kao što su CBD, CBG, THC
• nootropici, pametni lijekovi i kognitivni pojačivači, koji mogu uključivati gore navedene tvari kao i druge molekule

Nano-poboljšana liposomska formulacija bioaktivnih molekula nudi veću stopu apsorpcije, vrhunsku bioraspoloživost i može omogućiti tvarima da prijeđu krvno-moždanu barijeru.
Alternativni sustavi za isporuku lijekova koji se temelje na lipidima su nano-emulzije i koloidni nosači na bazi lipida kao što su čvrste lipidne nanočestice (SLN) i nanostrukturirani lipidni nosači (NLC). Svi oni, nano-emulzije, SLN-ovi i NLC-ovi mogu se pouzdano oblikovati i učitati ultrazvukom.
Pročitajte više o ultrazvučno ekstrahiranoj i nanoinkapsuliranoj aloe veri!

Čimbenici koji utječu na kvalitetu liposoma

Kvaliteta liposoma određena je ujednačenošću u veličini čestica i lamelarnosti, učinkovitošću hvatanja (�)? opterećenjem inkapsulacije i stabilnošću. Metoda pripreme, uvjeti obrade, sirovine i skladištenje važni su čimbenici koji doprinose kvaliteti, a time i snazi liposomskih formulacija. SEM slika lijevo prikazuje ultrazvučno pripremljene liposome napunjene DHA i EPA masnim kiselinama pomoću Hielscher ultrasonicatora UP200S (studija i slika: Hadian et al. 2014).
Ultrazvučna priprema liposoma je pouzdana tehnika, koja daje malu, ujednačenu veličinu čestica liposoma s visokim opterećenjem bioaktivnih molekula. Parametri ultrazvučnog procesa (kao što su amplituda, ukupna energija, vrijeme, pulsiranje, temperatura, tlak) su točno podesivi. Kao ne-termalna tehnika obrade, princip rada sonifikacije temelji se na isključivo mehaničkom smicanju. Porast temperature u soniciranoj tekućini treba objasniti drugim zakonom termodinamike, koji kaže da se svaka energija koja se na kraju primijeni pretvara u toplinu. Za održavanje stabilne niske temperature liposomalnog medija, Hielscher Ultrasonics nudi sofisticirana rješenja za hlađenje, kao što su ledene kupke, kao i reaktori i protočne ćelije s rashladnim jaknama. Rezultati ultrazvučne proizvodnje liposoma su ponovljivi, što je važno za standardizirani proces i kontinuirano visoku kvalitetu proizvoda.
Fosfolipidi visoke kvalitete s visokim postotkom fosfatidilkolina i fosfatidiletanolamina osiguravaju stabilnu ovojnicu liposoma koja sprječava istjecanje hranjivih tvari. Jaka fosfolipidna ovojnica također štiti inkapsulirane hranjive tvari od oksidativne i toplinske degradacije. Stoga je bitan uravnotežen omjer fosofolipida i vodene faze prema inkapsuliranim hranjivim tvarima (bioaktivne molekule).

Ultrazvučni uređaji visokih performansi za proizvodnju liposoma

Hielscher Ultrasonics’ systems are reliable machines used in the pharmaceutical and supplement production to formulate high-quality liposomes loaded with vitamins, antioxidants, flavonoids, peptides, polyphenols and other bioactive compounds? nutrients. To meet its customers’ demands, Hielscher supplies ultrasonicators from the compact hand-held lab homogenizer and bench-top ultrasonicators to fully industrial ultrasonic systems for the production of high-volumes of liposomal formulations. Ultrasonic liposome formulation can be run as batch or as continuous inline process using an ultrasonic flow-through reactor. A broad range of ultrasonic sonotrodes (probes) and reactor vessels are available to ensure an optimal setup for your liposome production. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Precizna kontrola nad svim važnim parametrima procesa kao što su amplituda, tlak, temperatura i vrijeme sonikacije čine ultrazvučni proces pouzdanim i ponovljivim. Hielscher Ultrasonics svjestan je važnosti kontinuirano visoke kvalitete proizvoda i podržava proizvođače dodataka i terapeutika u implementaciji standardizacije procesa i GMP-a (dobre proizvođačke prakse) pomoću inteligentnog softvera i automatskog snimanja podataka. Naši digitalni ultrazvučni homogenizatori automatski bilježe sve parametre ultrazvučnog procesa na ugrađenu SD karticu. Digitalni zasloni osjetljivi na dodir i daljinski upravljač preglednika omogućuju kontinuirano praćenje procesa i omogućuju precizno podešavanje parametara procesa kad god je to potrebno. Ovo značajno olakšava praćenje procesa i kontrolu kvalitete.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: