Molecole bioattive incapsulate liposomiche con ultrasuoni

Cosa sono i liposomi e quali sono i loro benefici?

I liposomi sono vescicole costituite da un nucleo acquoso racchiuso in uno o più strati di fosfolipidi. Poiché i liposomi hanno un nucleo acquoso circondato da uno strato lipidico e da un guscio esterno idrofilo, i liposomi sono solubili in acqua e possono trasportare composti idrosolubili e liposolubili nei rispettivi compartimenti della vescicola. Ciò rende i liposomi un sistema di rilascio altamente efficace per le molecole terapeuticamente attive. I liposomi si formano per rottura delle membrane biologiche, un processo che viene promosso e intensificato dall'ultrasonicazione. I liposomi sono più spesso composti da fosfolipidi, soprattutto fosfatidilcolina, ma possono anche includere altri lipidi, come la fosfatidiletanolammina dell'uovo, purché siano compatibili con la struttura lipidica a doppio strato. I liposomi si formano spontaneamente quando i fosfolipidi sono idratati. Nella prima fase – la fase di idratazione – La sonicazione è utilizzata per nano-emulsionare i lipidi e la fase acquosa al fine di promuovere la formazione di vescicole multilamellari altamente cariche (MLV). Successivamente, la sonicazione può essere utilizzata per ridurre le dimensioni del liposoma, se necessario. Per ottenere una vescicola di dimensioni più piccole, la sonicazione viene applicata per disperdere e ridurre le dimensioni del liposoma a vescicole uni-lamellari mono-disperse di grandi dimensioni (LUV) o piccole vescicole uni-lamellari (SUV).
La tecnica ad ultrasuoni per la formazione di liposomi e la riduzione delle dimensioni liposomiche è affidabile, rapida, efficiente, facile e sicura. I liposomi prodotti mostrano un elevato carico di sostanze bioattive, un'elevata stabilità e una biodisponibilità superiore.

Perché i bagni di pulizia ad ultrasuoni non sono in grado di produrre liposomi di alta qualità?

La produzione di liposomi richiede un dispositivo ad ultrasuoni in grado di fornire energia sufficiente a creare particelle uniformi e di dimensioni nanometriche. I liposomi fatti in casa con un pulitore ad ultrasuoni per gioielli sono generalmente inefficaci in quanto i liposomi preparati non presentano né le nano-dimensioni necessarie né incapsulano i nutrienti bioattivi in modo efficace e stabile a lungo termine. Per preparare liposomi di alta qualità, la tecnologia preferita è quella degli ultrasuoni a sonda, poiché la sonda (sonotrodo) è in grado di trasmettere nel mezzo l'intensa energia acustica necessaria per la formazione di liposomi altamente carichi ed efficaci. In generale, i liposomi prodotti con una sonda ad ultrasuoni hanno una distribuzione granulometrica di 100-500 nm, che è ottimale per carichi elevati e una biodisponibilità superiore.
L'uso di un reattore cellulare a flusso ultrasonico permette di preparare i liposomi in un ambiente privo di ossigeno per prevenire la degradazione ossidativa.
Gli ultrasuoni a sonda forniscono l'energia necessaria per produrre i liposomi che sono:

Molecole incapsulate liposomiche con ultrasuoni

L'elenco che segue fornisce un'indicazione di quali sostanze sono già state incapsulate con successo in formulazioni liposomiche utilizzando la via di preparazione ad ultrasuoni.

• antiossidanti come glutatione, vitamina C, vitamine del gruppo B metilate, resveratrolo, CoQ10, ecc.
• fenolici: flavonoidi come fisetina, quercitina, proantocianidine oligomeriche (OPC); saponine come astralgaloside; alcaloidi
• minerali come i chelati di magnesio (ad esempio, magnesio treonato, magnesio orotato), zinco, rame, ecc.
• terpeni come l'astaxantina, il limonene, il pinene, l'umulene, il linalolo, il beta-cariofillene, il fitolo, il geraniolo, il terpinolene ecc.
• lipidi come gli acidi grassi omega-3 EPA e DHA; dipalmitoyl-phosphatidylcholine (DPPC), ecc.
• aminoacidi come creatina, glicina, 5-HTP (5-idrossitriptofano), fenilalanina, L-teanina, GABA (acido gamma-aminobutirrico), taurina, N-acetilcisteina (NAC), L-tirosina, ecc.
• peptidi, ad esempio ossitocina, peptidi di collagene, ecc.
• polisaccaridi come l'acido ialuronico, polisaccaridi di funghi, ecc.
• cannabinoidi come CBD, CBG, THC
• nootropici, farmaci intelligenti e stimolatori cognitivi, che possono includere le sostanze sopra menzionate e altre molecole

La formulazione liposomica nano-enziata delle molecole bioattive offre un tasso di assorbimento più elevato, una biodisponibilità superiore e può consentire alle sostanze di attraversare la barriera emato-encefalica.
I sistemi alternativi di somministrazione di farmaci a base di lipidi sono le nano-emulsioni e i vettori colloidali a base di lipidi, come le nanoparticelle lipidiche solide (SLN) e i vettori lipidici nanostrutturati (NLC). Tutte le nano-emulsioni, le nano-emulsioni, gli SLN e gli NLC possono essere formati e caricati in modo affidabile sotto sonicazione.

Fattori che influenzano la qualità dei liposomi

Liposome quality is determined by uniformity in particle size and lamellarity, entrapment efficiency (%EE) / encapsulation load, and stability. Preparation method, processing conditions, raw materials, and storage are important factors that contribute to the quality and thereby potency of liposomal formulations. The SEM image left shows the ultrasonically prepared liposomes loaded with DHA and EPA fatty acids using a Hielscher ultrasonicator UP200S (Studio e foto: Hadian et al. 2014).
La preparazione ad ultrasuoni dei liposomi è una tecnica affidabile, che dà una piccola, uniforme dimensione delle particelle liposomiche con un elevato carico di molecole bioattive. I parametri di processo ad ultrasuoni (ampiezza, energia totale, tempo, pulsazioni, temperatura, pressione) sono esattamente regolabili. Come tecnica di elaborazione non termica, il principio di funzionamento della sonificazione si basa su una cesoiatura puramente meccanica. L'aumento di temperatura nel liquido sonicato si spiega con la seconda legge della termodinamica, che stabilisce che l'energia applicata viene infine convertita in calore. Per mantenere una bassa temperatura stabile del mezzo liposomico, Hielscher Ultrasonics fornisce sofisticate soluzioni di raffreddamento, come bagni di ghiaccio, reattori e celle a flusso con camicie di raffreddamento. I risultati della produzione di liposomi ad ultrasuoni sono riproducibili, il che è importante per un processo standardizzato e per una qualità del prodotto costantemente elevata.
Fosfolipidi di alta qualità con un'alta percentuale di fosfatidilcolina e fosfatidiletanolammina forniscono un guscio liposomico stabile che impedisce la perdita di nutrienti. Un forte guscio di fosfolipidi protegge anche i nutrienti incapsulati contro la degradazione ossidativa e termica. Pertanto, un rapporto equilibrato tra fosfolipidi e fase acquosa e nutrienti incapsulati (molecole bioattive) è essenziale.

Ultrasuoni ad alte prestazioni per la produzione di liposomi

I sistemi Hielscher Ultrasonics sono macchine affidabili utilizzate nella produzione farmaceutica e di integratori per formulare liposomi di alta qualità caricati con vitamine, antiossidanti, flavonoidi, peptidi, polifenoli e altri composti bioattivi / nutrienti. Per soddisfare le richieste dei suoi clienti, Hielscher fornisce ultrasuoni dal compatto omogeneizzatore da laboratorio portatile e dagli ultrasuoni da banco a sistemi ad ultrasuoni completamente industriali per la produzione di elevati volumi di formulazioni liposomiche. Le formulazioni liposomiche ad ultrasuoni possono essere eseguite come batch o come processo continuo in linea utilizzando un reattore a flusso ultrasonico. È disponibile un'ampia gamma di sonotrodi a ultrasuoni (sonde) e recipienti del reattore per garantire una configurazione ottimale per la produzione di liposomi. La robustezza delle apparecchiature ad ultrasuoni di Hielscher consente un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in condizioni di lavoro gravose e in ambienti difficili.
Il controllo preciso di tutti i parametri di processo importanti come l'ampiezza, la pressione, la temperatura e il tempo di sonicazione rendono il processo a ultrasuoni affidabile e riproducibile. Hielscher Ultrasonics conosce l'importanza di una qualità del prodotto costantemente elevata e supporta i produttori di integratori e terapeutiche nell'implementazione della standardizzazione dei processi e delle GMP (Good Manufacturing Practices) attraverso un software intelligente e la registrazione automatica dei dati. I nostri omogeneizzatori digitali ad ultrasuoni registrano automaticamente tutti i parametri di processo ad ultrasuoni su una scheda SD integrata. I display digitali a sfioramento e il telecomando del browser consentono un monitoraggio continuo del processo e permettono di regolare con precisione i parametri di processo ogni volta che è necessario. Ciò facilita notevolmente il monitoraggio del processo e il controllo della qualità.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni: