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.
Pregled: Liposomska enkapsulacija bioaktivnih spojeva korištenjem sonikacije
Ultrazvučna enkapsulacija nudi vrlo učinkovitu i kontroliranu metodu za uključivanje bioaktivnih spojeva u liposome, poboljšavajući njihovu stabilnost, bioraspoloživost i funkcionalnu učinkovitost. Akustična kavitacija generirana ultrazvukom visokog intenziteta potiče brzu hidrataciju lipida, smanjenje veličine vezikula i ujednačenu disperziju, omogućujući formiranje malih, homogenih liposoma s uskom raspodjelom veličine. Ova tehnika omogućuje visoku učinkovitost enkapsulacije za hidrofilne i lipofilne spojeve, istovremeno minimizirajući potrebu za organskim otapalima ili teškim uvjetima obrade. Dodatno, ultrazvučna obrada omogućuje preciznu kontrolu veličine čestica i lamelarnosti, što su ključni parametri za optimizaciju kontroliranog otpuštanja, usvajanja staničnih tvari i dugoročne stabilnosti osjetljivih bioaktivnih tvari u farmaceutskim, nutraceutikalnim i kozmetičkim primjenama.
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.
UP400St, snažan ultrazvučni homogenizator od 400 W, za proizvodnju nano-liposoma.
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.
Sondni ultrasonikatori pružaju potrebnu energiju za proizvodnju visokokvalitetnih liposoma koji su:
- Visoko bogata bioaktivnim spojevima
- nano veličine
- Dugogodišnja stabilna
- monodisperzni
- bioraspoloživ
- biokompatibilan
- ponovljiv
Nakon formiranja lipidnog filma i naknadne rehidratacije, sonikacija se koristi za poticanje zadržavanja aktivnih sastojaka u liposomima. Osim toga, sonikacija postiže željenu veličinu liposoma.
Liposomske inkapsulirane molekule s ultrazvukom
Popis u nastavku daje naznaku koje su tvari već uspješno enkapsulirane u liposomske formulacije koristeći ultrazvučni način 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, kolagen, GLP-1 peptidi 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!
Ultrazvučni homogenizator UIP2000hdT (2kW) sa šaržnim reaktorom sa kontinuiranim miješanjem
Odaberite preferiranu metodu formiranja liposoma
Sonikacija se široko koristi u više metoda pripreme i obrade liposoma jer podržava i formiranje liposoma i kontrolu nakon obrade. Može se primijeniti tijekom izravne formacije liposoma disperzijom lecitina (fosfolipida) u vodenoj fazi radi poticanja brze proizvodnje vezikula, a često se koristi i u ustaljenim tehnikama poput reverzne faze isparavanja i hidratacije tankih filmova za poboljšanje disperzije lipida i ubrzanje formiranja vezikula. Osim početne pripreme, sonikacija se često koristi za punjenje unaprijed formiranih (praznih) liposoma putem sonoporacije, omogućujući učinkovitu inkorporaciju bioaktivnih spojeva, te je standardni alat za smanjenje veličine liposoma, stvarajući manje, ujednačenije vezikule s užim distribucijama radi bolje stabilnosti i učinkovitosti isporuke.
Saznajte više o različitim ultrazvučno potpomognutim metodama proizvodnje liposoma:
- Stvaranje ultrazvučnih liposoma korištenjem lecitina
- Ultrazvučna metoda isparavanja u obrnutoj fazi
- Ultrazvučna hidratacija tankog filma
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).
- Visoka učinkovitost enkapsulacije/hvatanja (�)
- Visoka bioraspoloživost
- Rapid & Učinkovit
- Dugotrajna stabilnost
- Za hranu i farmaciju
- Sef & Jednostavan za korištenje
Ultrazvučni uređaji visokih performansi za proizvodnju liposoma
Hielscher Ultrasonics’ Sustavi su pouzdani strojevi koji se koriste u farmaceutskoj i proizvodnji dodataka prehrani za formuliranje visokokvalitetnih liposoma bogatih vitaminima, antioksidansima, flavonoidima, peptidima, polifenolima i drugim bioaktivnim spojevima / hranjivim tvarima. Kako bi zadovoljio svoje kupce’ Hielscher isporučuje ultrazvučne uređaje, od kompaktnih ručnih laboratorijskih homogenizatora i stolnih ultrazvučnih uređaja do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava za proizvodnju velikih količina liposomskih formulacija. Ultrazvučna formulacija liposoma može se izvoditi u serijama ili kao kontinuirani inline proces koristeći ultrazvučni protočni reaktor. Dostupan je širok raspon ultrazvučnih sonotroda (sondi) i reaktorskih spremnika kako bi se osigurala optimalna postavka za proizvodnju liposoma. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućuje rad 24 sata dnevno, 7 dana u tjednu, u zahtjevnim uvjetima i zahtjevnim uvjetima.
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:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od laboratorija do pilot i industrijski mjerilo.
Literatura / Reference
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- Martina Asprea; Francesca Tatini; Vieri Piazzini; Francesca Rossi; Maria Camilla Bergonzi; Anna Rita Bilia (2019): Stable, Monodisperse, and Highly Cell-Permeating Nanocochleates from Natural Soy Lecithin Liposomes. Pharmaceutics 11(1):34, 2019.
- Liangfang Zhang; Steve Granick (2006): How to Stabilize Phospholipid Liposomes (Using Nanoparticles). Nano Letters. 2006 April, 6(4):694-8.
- Vassiliki Exarchou; Nikolaos Nenadis; Maria Tsimidou; Dimitrios Boskou (2002): Antioxidant Activities and Phenolic Composition of Extracts from Greek Oregano, Greek Sage, and Summer Savory. Journal of Agricultural and Food Chemistry 50(19). Oct. 2002. 5294-9.
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal and Surinder Kumar Mehta (2015): Energy efficient, facile and cost effective methodology for formation of an inclusion complex of resveratrol with hp-β-CD. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija do industrijska veličina.