Produksi Ultrasonik Asam Lemak Omega-3 Liposomal
Nanoliposom merupakan pembawa obat yang sangat efektif untuk meningkatkan bioavailabilitas senyawa bioaktif seperti asam lemak omega-2, vitamin, dan zat lainnya. Enkapsulasi ultrasonik senyawa bioaktif merupakan teknik cepat dan sederhana untuk menyiapkan nanoliposom dengan muatan obat yang tinggi. Enkapsulasi ultrasonik dalam liposom meningkatkan stabilitas dan bioavailabilitas senyawa tersebut.
Asam Lemak Omega-3 Liposomal
Asam lemak omega-3 seperti asam eikosapentaenoat (EPA) dan asam dokosaheksaenoat (DHA) berperan penting agar berbagai reaksi biokimia vital dalam tubuh manusia berlangsung dengan baik. EPA dan DHA terutama ditemukan pada ikan perairan dingin, hati ikan kod, dan kerang-kerangan. Karena tidak semua orang mengonsumsi dua porsi ikan per minggu sesuai anjuran, minyak ikan sering digunakan dalam bentuk suplemen makanan. Selain itu, asam lemak omega-3 seperti EPA dan DHA digunakan sebagai agen terapeutik untuk mengobati penyakit kardiovaskular dan otak serta dalam terapi kanker. Untuk meningkatkan bioavailabilitas dan laju penyerapan, enkapsulasi ultrasonik ke dalam liposom merupakan teknik yang banyak digunakan dengan hasil yang baik.
Enkapsulasi Ultrasonik Asam Lemak Omega-3 ke dalam Liposom
Enkapsulasi ultrasonik merupakan teknik preparasi yang andal untuk membentuk liposom dengan muatan zat aktif yang tinggi. Nanoemulsifikasi ultrasonik mendisrupsi lapisan ganda fosfolipid dan memasukkan energi untuk mendorong perakitan vesikel amfifilik berbentuk bola, yang dikenal sebagai liposom.
Ultrasonikasi memungkinkan pengendalian ukuran liposom selama proses preparasi ultrasonik: ukuran liposom menurun seiring meningkatnya energi ultrasonik. Liposom yang lebih kecil menawarkan bioaksesibilitas yang lebih tinggi dan dapat mengangkut molekul asam lemak ke lokasi sasaran dengan tingkat keberhasilan yang lebih tinggi karena ukurannya yang lebih kecil mempermudah permeasi melalui membran sel.
Liposom dikenal sebagai pembawa obat yang efektif, yang dapat dimuati zat lipofilik maupun hidrofilik berkat struktur amfifilik lapisan gandanya. Keunggulan liposom lainnya adalah kemampuannya untuk dimodifikasi secara kimia dengan memasukkan polimer yang terikat pada lipid ke dalam formulasi, sehingga penyerapan molekul yang terperangkap oleh jaringan sasaran meningkat dan pelepasan obat, serta dengan demikian waktu paruhnya, diperpanjang. Enkapsulasi liposomal juga melindungi senyawa bioaktif dari degradasi oksidatif, yang merupakan faktor penting bagi asam lemak tak jenuh ganda seperti EPA dan DHA yang rentan terhadap oksidasi.
Hadia et al. (2014) menemukan bahwa enkapsulasi ultrasonik DHA dan EPA menggunakan sonikator ultrasonik tipe probe UP200S menghasilkan efisiensi enkapsulasi (%EE) yang lebih unggul, yaitu 56,9 ± 5,2% untuk DHA dan 38,6 ± 1,8% untuk EPA. %EE DHA dan EPA dalam liposom meningkat secara signifikan dengan penggunaan ultrasonikasi (p bernilai kurang dari 0,05; nilai yang signifikan secara statistik).
Liposom yang disiapkan secara ultrasonik dan dimuati asam lemak DHA dan EPA.
Studi dan gambar: Hadian et al. 2014
Perbandingan Efisiensi: Enkapsulasi Ultrasonik vs Ekstrusi Liposom
Jika enkapsulasi ultrasonik tipe probe dibandingkan dengan sonikasi bak dan teknik ekstrusi, pembentukan liposom yang lebih unggul dicapai melalui sonikasi probe.
Hadia et al. (2014) membandingkan sonikasi probe (UP200S), sonikasi bak, dan ekstrusi sebagai teknik untuk menyiapkan liposom minyak ikan omega-3. Liposom yang disiapkan melalui sonikasi tipe probe berbentuk bola dan mempertahankan integritas struktural yang tinggi. Studi tersebut menyimpulkan bahwa sonikasi tipe probe pada liposom yang telah terbentuk mempermudah preparasi liposom dengan muatan DHA dan EPA yang tinggi. Melalui sonikasi tipe probe, asam lemak omega-3 DHA dan EPA dienkapsulasi ke dalam membran nanoliposom. Enkapsulasi tersebut membuat asam lemak omega-3 memiliki bioavailabilitas yang tinggi dan melindunginya dari degradasi oksidatif.
Faktor Penting untuk Liposom Berkualitas Tinggi
Setelah preparasi liposom, stabilisasi dan penyimpanan formulasi liposomal berperan penting untuk memperoleh formulasi pembawa yang stabil dalam jangka panjang dan sangat efektif.
Faktor kritis yang memengaruhi stabilitas liposom meliputi nilai pH, suhu penyimpanan, dan bahan wadah penyimpanan.
Untuk formulasi akhir, nilai pH sekitar 6,5 dianggap ideal karena pada pH 6,5 hidrolisis lipid ditekan hingga laju terendahnya.
Karena liposom dapat teroksidasi dan kehilangan muatan zat yang terperangkap di dalamnya, suhu penyimpanan sekitar 2–8 °C dianjurkan. Liposom yang telah dimuati tidak boleh mengalami kondisi pembekuan dan pencairan karena stres beku–cair mendorong kebocoran senyawa bioaktif yang dienkapsulasi.
Wadah penyimpanan dan penutupnya harus dipilih dengan cermat karena liposom tidak kompatibel dengan bahan plastik tertentu. Untuk mencegah degradasi liposom, suspensi liposom untuk injeksi harus disimpan dalam ampul kaca, bukan dalam vial injeksi bersumbat. Kompatibilitas dengan sumbat elastomer pada vial injeksi harus diuji. Untuk menghindari fotooksidasi komposit lipid, penyimpanan yang terlindung dari cahaya, misalnya menggunakan botol kaca gelap dan menyimpannya di tempat gelap, sangat penting. Untuk formulasi liposom yang diberikan melalui infus, kompatibilitas suspensi liposom dengan selang intravena (yang terbuat dari plastik sintetis) harus dipastikan. Ketentuan penyimpanan dan kompatibilitas bahan harus dicantumkan pada label formulasi liposom. [bdk. Kulkarni and Shaw, 2016]
Setelah pembentukan film lipid dan rehidrasi berikutnya, sonikasi digunakan untuk mendorong pemerangkapan bahan aktif dalam liposom. Selain itu, sonikasi menghasilkan ukuran liposom yang diinginkan.
Sonikator Ultrasonik Berkinerja Tinggi untuk Formulasi Liposomal
Sonikator Hielscher merupakan mesin andal yang digunakan dalam produksi farmasi dan suplemen untuk memformulasikan liposom berkualitas tinggi yang dimuati asam lemak, vitamin, antioksidan, peptida, polifenol, dan senyawa bioaktif lainnya. Untuk memenuhi kebutuhan pelanggannya, Hielscher menyediakan sonikator ultrasonik mulai dari homogenizer laboratorium genggam yang ringkas dan sonikator ultrasonik meja hingga sistem ultrasonik industri penuh untuk produksi formulasi liposomal dalam volume besar. Formulasi liposom secara ultrasonik dapat dijalankan sebagai proses batch atau proses inline kontinu. Beragam sonotrode ultrasonik (probe) dan bejana reaktor tersedia untuk memastikan konfigurasi yang optimal bagi produksi liposom Anda. Ketangguhan sonikator Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 dengan beban kerja berat dan dalam lingkungan yang menuntut.
Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator ultrasonik kami:
| Volume Batch | Laju Alir | Perangkat yang Direkomendasikan |
|---|---|---|
| 1 hingga 500mL | 10 hingga 200mL/min | UP100H |
| 10 hingga 2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 hingga 20L | 0,2 hingga 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 hingga 100L | 2 hingga 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 hingga 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lebih besar | gabungan beberapa unit UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanyakan kepada Kami!
Homogenizer ultrasonik berdaya tinggi dari skala laboratorium hingga pilot dan industri .
Literatur / Referensi
- 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.
Fakta yang Perlu Diketahui
Apa Itu Liposom?
Liposom adalah vesikel berbentuk bola yang memiliki setidaknya satu lapisan ganda lipid. Liposom dikenal sebagai pembawa obat yang sangat baik dan digunakan sebagai wahana untuk menghantarkan nutrisi, suplemen, dan obat farmasi ke jaringan sasaran.
Liposom umumnya dibuat dari fosfolipid, terutama fosfatidilkolin, tetapi juga dapat mengandung lipid lain, seperti fosfatidiletanolamin telur, selama lipid tersebut kompatibel dengan struktur lapisan ganda lipid.
Liposom terdiri atas inti berair yang dikelilingi membran hidrofobik berupa lapisan ganda lipid; zat terlarut hidrofilik yang larut dalam inti terperangkap dan tidak dapat dengan mudah melewati lapisan ganda tersebut. Molekul hidrofobik dapat disimpan di dalam lapisan ganda. Dengan demikian, liposom dapat dimuati molekul hidrofobik dan/atau hidrofilik. Untuk menghantarkan molekul ke lokasi sasaran, lapisan ganda lipid dapat menyatu dengan lapisan ganda lain seperti membran sel, sehingga zat yang dienkapsulasi dalam liposom dihantarkan ke dalam sel.
Karena aliran darah mamalia berbasis air, liposom mengangkut zat hidrofobik secara efisien melalui tubuh menuju sel sasaran. Oleh karena itu, liposom digunakan untuk meningkatkan bioavailabilitas molekul yang tidak larut dalam air (misalnya CBD, kurkumin, molekul obat).
Liposom berhasil disiapkan melalui nanoemulsifikasi dan enkapsulasi ultrasonik.
Struktur liposom: inti berair dan lapisan ganda fosfolipid dengan kepala hidrofilik dan ekor hidrofobik/lipofilik.
Asam Lemak Omega-3
Asam lemak omega-3 (ω-3) dan omega-6 (ω-6) sama-sama merupakan asam lemak tak jenuh ganda (PUFA) dan berkontribusi pada berbagai fungsi dalam tubuh manusia. Asam lemak omega-3 khususnya dikenal karena sifat antiinflamasi dan sifatnya yang mendukung kesehatan.
Asam eikosapentaenoat atau EPA (20:5n-3) bertindak sebagai prekursor eikosanoid prostaglandin-3 (yang menghambat agregasi trombosit), tromboksan-3, dan leukotrien-5 serta berperan penting bagi kesehatan kardiovaskular dan otak.
Asam dokosaheksaenoat atau DHA (22:6n-3) merupakan komponen struktural utama sistem saraf pusat mamalia. DHA adalah asam lemak omega-3 yang paling melimpah di otak dan retina, dan kedua organ tersebut, otak dan retina, bergantung pada asupan DHA dari makanan agar dapat berfungsi dengan baik. DHA mendukung berbagai sifat membran sel dan pensinyalan sel, terutama pada substansia grisea otak serta segmen luar sel fotoreseptor retina, yang kaya akan membran.
Sumber Pangan Asam Lemak Omega-3
Beberapa sumber pangan ω-3 adalah ikan (misalnya ikan perairan dingin seperti salmon, sarden, makarel), minyak hati ikan kod, kerang-kerangan, kaviar, alga laut, minyak rumput laut, biji rami (flaxseed atau linseed), biji hemp, biji chia, dan kacang kenari.
Pola makan Barat standar biasanya mengandung asam lemak omega-6 (ω-6) dalam jumlah tinggi karena makanan seperti serealia, minyak biji nabati, unggas, dan telur kaya akan lipid omega-6. Di sisi lain, asam lemak omega-3 (ω-3), yang terutama ditemukan pada ikan perairan dingin, dikonsumsi dalam jumlah yang jauh lebih rendah, sehingga rasio omega-3:omega-6 sering kali sangat tidak seimbang.
Oleh karena itu, penggunaan suplemen makanan omega-3 sering dianjurkan oleh dokter dan praktisi layanan kesehatan.
Asam Lemak Esensial
Asam lemak esensial (EFA) adalah asam lemak yang harus diperoleh manusia dan hewan melalui makanan karena tubuh membutuhkannya untuk menjalankan fungsi vital dengan baik, tetapi tidak dapat menyintesisnya. Secara umum, asam lemak esensial dan turunannya sangat penting bagi otak dan sistem saraf, serta mencakup 15%–30% dari berat kering otak. Asam lemak esensial dibedakan menjadi asam lemak jenuh, tak jenuh, dan tak jenuh ganda. Bagi manusia, hanya dua asam lemak yang diketahui bersifat esensial, yaitu asam alfa-linolenat, yang merupakan asam lemak omega-3, dan asam linoleat, yang merupakan asam lemak omega-6. Ada beberapa asam lemak lain yang dapat diklasifikasikan sebagai “esensial bersyarat”, artinya asam lemak tersebut dapat menjadi esensial pada kondisi perkembangan atau penyakit tertentu; contohnya meliputi asam dokosaheksaenoat, yang merupakan asam lemak omega-3, dan asam gama-linolenat, suatu asam lemak omega-6.