Ultrazvučna proizvodnja liposomskih omega-3 masnih kiselina
Nanoliposomi su vrlo učinkoviti nosači lijekova koji se koriste za povećanje bioraspoloživosti bioaktivnih spojeva kao što su omega-2 masne kiseline, vitamini i druge tvari. Ultrazvučna inkapsulacija bioaktivnih spojeva je brza i jednostavna tehnika za pripremu nanoliposoma s visokim sadržajem lijeka. Ultrazvučna inkapsulacija u liposome povećava stabilnost i bioraspoloživost spojeva.
Liposomske omega-3 masne kiseline
Omega-3 masne kiseline poput eikosapentaenske kiseline (EPA) i dokozaheksaenske kiseline (DHA) igraju vitalnu ulogu u pravilnom funkcioniranju mnogih vitalnih biokemijskih reakcija u ljudskom tijelu. EPA i DHA najviše se nalaze u hladnovodnoj ribi, jetri bakalara i školjkama. Budući da ne konzumira svatko preporučena dva obroka ribe tjedno, riblje ulje se često koristi u obliku dodataka prehrani. Nadalje, omega-3 masne kiseline poput EPA i DHA koriste se kao terapeutici za liječenje kardiovaskularnih i moždanih bolesti, kao i u terapiji raka. Kako bi se poboljšala bioraspoloživost i brzina apsorpcije, ultrazvučna enkapsulacija u liposome široko je i uspješno korištena tehnika.
Ultrazvučna inkapsulacija Omega-3 masnih kiselina u liposome
Ultrazvučna inkapsulacija je pouzdana tehnika pripreme za stvaranje liposoma s visokim opterećenjem aktivnih tvari. Ultrazvučna nano-emulzifikacija remeti fosfolipidne dvoslojeve i uvodi energiju za promicanje sastavljanja amfifilnih vezikula sferičnog oblika, poznatih kao liposomi.
Ultrazvučna obrada omogućuje kontrolu veličine liposoma u procesu ultrazvučne pripreme: veličina liposoma smanjuje se s povećanjem energije ultrazvuka. Manji liposomi nude veću biodostupnost i mogu transportirati molekule masnih kiselina s većom stopom uspješnosti do ciljanih mjesta budući da manja veličina olakšava propusnost kroz stanične membrane.
Liposomi su poznati kao moćni nosači lijekova, koji mogu biti puni lipofilnim kao i hidrofilnim tvarima zbog amfifilne strukture svojih dvoslojeva. Još jedna prednost liposoma je mogućnost kemijske modifikacije liposoma uključivanjem lipidno vezanih polimera u formulaciju, tako da se poboljšava unos zarobljenih molekula u ciljno tkivo i produljuje otpuštanje lijeka, a time i vrijeme njegovog poluživota. Liposomska inkapsulacija štiti bioaktivne spojeve i od oksidativne razgradnje, što je važan faktor za višestruko nezasićene masne kiseline kao što su EPA i DHA, koje su sklone oksidaciji.
Hadia i sur. (2014.) otkrili su da ultrazvučna inkapsulacija DHA i EPA pomoću ultrazvučnog uređaja tipa sonde UP200S dao je superiornu učinkovitost enkapsulacije (�) sa 56,9 ± 5,2% za DHA i 38,6 ± 1,8% za EPA. � za DHA i EPA liposoma značajno se povećao korištenjem ultrazvučne obrade (str vrijednost manja od 0,05; statistički značajne vrijednosti).
Ultrazvučno pripremljeni liposomi napunjeni DHA i EPA masnim kiselinama.
studija i slika: Hadian et al. 2014
Usporedba učinkovitosti: Ultrazvučna inkapsulacija naspram ekstruzije liposoma
Uspoređujući inkapsulaciju ultrazvučnom sondom s ultrazvučnom sonikacijom i tehnikom ekstruzije, vrhunska formacija liposoma postiže se sonifikacijom sondom.
Hadia i sur. (2014.) usporedili sonikaciju sonde (UP200S), sonikacija u kupki i ekstruzija su tehnike za pripremu omega-3 liposoma ribljeg ulja. Liposomi pripremljeni sonikacijom tipa sonde bili su sfernog oblika i zadržali su visoku strukturnu cjelovitost. Studija je zaključila da ultrazvučna sonikacija prethodno oblikovanih liposoma olakšava pripremu visoko opterećenih DHA i EPA liposoma. Sonikacijom tipa sonde, omega-3 masne kiseline DHA i EPA su inkapsulirane u nanoliposomsku membranu. Inkapsulacija čini omega-3 masne kiseline visoko bioraspoloživim i štiti ih od oksidativne razgradnje.
Važni čimbenici za liposome visoke kvalitete
Nakon pripreme liposoma, stabilizacija i skladištenje liposomskih formulacija igraju ključnu ulogu kako bi se dobila dugotrajno stabilna i visoko potentna formulacija nosača.
Kritični čimbenici koji utječu na stabilnost liposoma uključuju pH vrijednost, temperaturu skladištenja i materijale spremnika za skladištenje.
Za gotovu formulaciju pH vrijednost od cca. 6,5 se smatra idealnim, jer je pri pH 6,5 hidroliza lipida smanjena na najnižu razinu.
Budući da liposomi mogu oksidirati i izgubiti količinu zarobljene tvari, temperatura skladištenja na cca. Preporuča se 2-8 °C. Napunjeni liposomi ne smiju biti podvrgnuti uvjetima smrzavanja i odmrzavanja jer stres smrzavanja-odmrzavanja potiče istjecanje inkapsuliranih bioaktivnih spojeva.
Spremnik za pohranjivanje i zatvarače spremnika za pohranjivanje treba pažljivo odabrati jer liposomi nisu kompatibilni s određenim plastičnim materijalima. Kako bi se spriječila razgradnja liposoma, injekcijske suspenzije liposoma trebale bi se čuvati u staklenim ampulama, a ne u bočicama za injekcije s čepom. Mora se ispitati kompatibilnost s elastomernim čepovima bočica za injekcije. Kako bi se izbjegla fotooksidacija lipidnih kompozita, vrlo je važno skladištenje zaštićeno od svjetlosti, npr. u tamnoj staklenoj boci i čuvanje na tamnom mjestu. Za infuzibilne formulacije liposoma, mora se osigurati kompatibilnost suspenzija liposoma s intravenskim cjevčicama (napravljenim od sintetičke plastike). Skladištenje i kompatibilnost materijala trebaju biti navedeni na naljepnici formulacije liposoma. [usp. Kulkarni i Shaw, 2016.]
Nakon stvaranja lipidnog filma, naknadne rehidracije, ultrazvuk se koristi za poticanje zarobljavanja aktivnih sastojaka u liposomu. Uz to, sonikacijom se postiže željena veličina liposoma.
Ultrazvučni uređaji visoke učinkovitosti za liposomske formulacije
Hielscher sonicator su pouzdani strojevi koji se koriste u farmaceutskoj proizvodnji i proizvodnji dodataka za formuliranje visokokvalitetnih liposoma napunjenih masnim kiselinama, vitaminima, antioksidansima, peptidima, polifenolima i drugim bioaktivnim spojevima. Kako bi zadovoljio zahtjeve svojih kupaca, Hielscher isporučuje ultrazvučne uređaje od kompaktnog ručnog laboratorijskog homogenizatora i stolnih ultrasoničnih uređaja do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava za proizvodnju velikih količina liposomskih formulacija. Ultrazvučna formulacija liposoma može se izvoditi kao serija ili kao kontinuirani inline proces. Dostupan je širok raspon ultrazvučnih sonotroda (sondi) i reaktorskih posuda kako bi se osiguralo optimalno postavljanje za vašu proizvodnju liposoma. Robusnost Hielscher sonikatora omogućuje 24/7 rad u teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima.
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.
- Zahra Hadian (2016): A Review of Nanoliposomal Delivery System for Stabilization of Bioactive Omega-3 Fatty Acids. Electron Physician. 2016 Jan; 8(1): 1776–1785.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, PharmDa, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
- Vitthal S. Kulkarni., Charles Shaw (2016): Formulating Creams, Gels, Lotions, and Suspensions. In: Essential Chemistry for Formulators of Semisolid and Liquid Dosages, 2016. 29-41.
Činjenice koje vrijedi znati
Što su liposomi?
Liposom je sferična vezikula koja ima najmanje jedan lipidni dvosloj. Poznato je da su liposomi izvrsni prijenosnici lijekova i koriste se kao sredstvo za davanje hranjivih tvari, dodataka i farmaceutskih lijekova u ciljano tkivo.
Liposomi se obično izrađuju od fosfolipida, osobito fosfatidilkolina, ali mogu uključivati i druge lipide, poput fosfatidiletanolamina iz jajeta, sve dok su kompatibilni sa strukturom lipidnog dvosloja.
Liposom se sastoji od vodene jezgre, koja je okružena hidrofobnom membranom, u obliku lipidnog dvosloja; hidrofilne otopine otopljene u jezgri su zarobljene i ne mogu lako proći kroz dvosloj. Hidrofobne molekule mogu se pohraniti u dvosloj. Liposom stoga može biti napunjen hidrofobnim i/ili hidrofilnim molekulama. Kako bi dostavio molekule na ciljno mjesto, lipidni dvosloj se može stopiti s drugim dvoslojevima kao što je stanična membrana, isporučujući tako tvari inkapsulirane u liposomu u stanice.
Budući da se krvotok sisavaca temelji na vodi, liposomi učinkovito prenose hidrofobnu tvar kroz tijelo do ciljanih stanica. Liposomi se stoga koriste za povećanje bioraspoloživosti molekula netopivih u vodi (npr. CBD, kurkumin, molekule lijekova).
Liposomi se uspješno pripremaju ultrazvučnom nano-emulzifikacijom i kapsuliranjem.
Struktura liposoma: vodena jezgra i fosfolipidni dvosloj s hidrofilnim glavama i hidrofobnim/lipofilnim repovima.
omega-3 masne kiseline
Omega-3 (ω-3) i omega-6 (ω-6) masne kiseline su višestruko nezasićene masne kiseline (PUFA) i doprinose brojnim funkcijama u ljudskom tijelu. Osobito su omega-3 masne kiseline poznate po svojim protuupalnim svojstvima i svojstvima koja promiču zdravlje.
Eikosapentaenska kiselina ili EPA (20:5n-3) djeluje kao prekursor za prostaglandin-3 (koji inhibira agregaciju trombocita), tromboksan-3 i leukotrien-5 eikosanoide i igra ključnu ulogu za zdravlje kardiovaskularnog sustava i mozga.
Dokozaheksaenska kiselina ili DHA (22:6n-3) glavna je strukturna komponenta središnjeg živčanog sustava sisavaca. DHA je najzastupljenija omega-3 masna kiselina u mozgu i mrežnici, a oba organa, mozak i mrežnica, ovise o unosu DHA hranom kako bi pravilno funkcionirali. DHA podržava širok raspon staničnih membrana i staničnih signalnih svojstava, osobito u sivoj tvari mozga kao iu vanjskim segmentima fotoreceptorskih stanica mrežnice, koje su bogate membranama.
Izvori Omega-3 masnih kiselina u hrani
Neki od prehrambenih izvora ω-3 su riba (npr. hladnovodna riba poput lososa, sardina, skuša), ulje jetre bakalara, školjke, kavijar, morske alge, ulje morske trave, laneno sjeme (laneno sjeme), sjeme konoplje, chia sjemenke , i orasi.
Standardna zapadnjačka prehrana obično uključuje velike količine omega-6 (ω-6) masnih kiselina, budući da su namirnice poput žitarica, biljnih sjemenki ulja, peradi i jaja bogate omega-6 lipidima. S druge strane, omega-3 (ω-3) masne kiseline, koje se uglavnom nalaze u hladnovodnim ribama, unose se u znatno manjim količinama, tako da je omjer omega-3:omega-6 često potpuno neuravnotežen.
Stoga liječnici i zdravstveni radnici često preporučuju upotrebu dodataka prehrani omega-3.
esencijalne masne kiseline
Esencijalne masne kiseline (EFA) su masne kiseline koje ljudi i životinje moraju unositi hranom budući da su tijelu potrebne za pravilno vitalno funkcioniranje, ali ih ne može sintetizirati. Općenito, esencijalne masne kiseline i njihovi derivati ključni su za mozak i živčani sustav, jer predstavljaju 15%-30% suhe težine mozga. Esencijalne masne kiseline razlikuju se u zasićenim, nezasićenim i višestruko nezasićenim masnim kiselinama. Za ljude je poznato da su samo dvije masne kiseline esencijalne, a to su alfa-linolenska kiselina, koja je omega-3 masna kiselina, i linolna kiselina, koja je omega-6 masna kiselina. Postoje neke druge masne kiseline, koje se mogu klasificirati kao “uvjetno bitan”, što znači da mogu postati bitni u nekim razvojnim ili bolesnim uvjetima; primjeri uključuju dokozaheksaensku kiselinu, koja je omega-3 masna kiselina, i gama-linolensku kiselinu, omega-6 masnu kiselinu.