Produzione a ultrasuoni di acidi grassi Omega-3 liposomiali

I nanoliposomi sono vettori di farmaci molto efficaci, utilizzati per migliorare la biodisponibilità di composti bioattivi come acidi grassi omega-2, vitamine e altre sostanze. L'incapsulamento a ultrasuoni di composti bioattivi è una tecnica rapida e semplice per preparare nanoliposomi con elevati carichi di farmaci. L'incapsulamento a ultrasuoni nei liposomi aumenta la stabilità e la biodisponibilità dei composti.

Acidi grassi Omega-3 liposomiali

Gli acidi grassi omega-3, come l'acido eicosapentaenoico (EPA) e l'acido docosaesaenoico (DHA), svolgono un ruolo fondamentale per il corretto funzionamento di molte reazioni biochimiche vitali nel corpo umano. L'EPA e il DHA si trovano soprattutto nei pesci d'acqua fredda, nel fegato di merluzzo e nei crostacei. Poiché non tutti consumano le due porzioni di pesce raccomandate a settimana, l'olio di pesce viene spesso utilizzato sotto forma di integratori alimentari. Inoltre, gli acidi grassi omega-3, come l'EPA e il DHA, sono utilizzati come terapie per il trattamento di malattie cardiovascolari e cerebrali e per la terapia del cancro. Per migliorare la biodisponibilità e il tasso di assorbimento, l'incapsulamento a ultrasuoni in liposomi è una tecnica ampiamente utilizzata con successo.

Incapsulamento a ultrasuoni di acidi grassi Omega-3 in liposomi

L'incapsulamento a ultrasuoni è una tecnica di preparazione affidabile per formare liposomi con un elevato carico di sostanze attive. La nano-emulsificazione a ultrasuoni interrompe i bilayer fosfolipidici e introduce energia per promuovere l'assemblaggio di vescicole anfifiliche di forma sferica, note come liposomi.
L'ultrasonicazione consente di controllare le dimensioni dei liposomi durante il processo di preparazione a ultrasuoni: Le dimensioni dei liposomi diminuiscono con l'aumentare dell'energia degli ultrasuoni. I liposomi più piccoli offrono una maggiore bioaccessibilità e possono trasportare le molecole di acidi grassi con un tasso di successo più elevato nei siti bersaglio, poiché le dimensioni ridotte facilitano la permeabilità attraverso le membrane cellulari.
I liposomi sono noti come potenti vettori di farmaci, che possono essere caricati con sostanze lipofile e idrofile grazie alla struttura anfifilica dei suoi bilayer. Un altro vantaggio dei liposomi è la possibilità di modificarli chimicamente includendo nella formulazione polimeri a legame lipidico, in modo da migliorare l'assorbimento delle molecole intrappolate nel tessuto bersaglio e prolungare il rilascio del farmaco e quindi il suo tempo di dimezzamento. L'incapsulamento liposomiale protegge i composti bioattivi anche dalla degradazione ossidativa, un fattore importante per gli acidi grassi polinsaturi come EPA e DHA, che sono soggetti a ossidazione.
Hadia et al. (2014) hanno riscontrato che l'incapsulamento ad ultrasuoni di DHA ed EPA utilizzando un ultrasuonatore a sonda UP200S ha dato un'efficienza di incapsulamento (�) superiore con il 56,9 ± 5,2% per il DHA e il 38,6 ± 1,8% per l'EPA. La � per il DHA e l'EPA dei liposomi è aumentata significativamente utilizzando gli ultrasuoni (p valore inferiore a 0,05; valori statisticamente significativi).

Liposomi preparati ad ultrasuoni caricati con acidi grassi DHA ed EPA.
studio e immagine: Hadian et al. 2014

Confronto di efficienza: Incapsulamento a ultrasuoni vs estrusione di liposomi

Confrontando l'incapsulamento con sonda a ultrasuoni con la tecnica di sonicazione in bagno e di estrusione, la formazione di liposomi è superiore grazie alla sonicazione con sonda.
Hadia et al. (2014) hanno confrontato la sonicazione della sonda (UP200S), la sonicazione in bagno e l'estrusione sono le tecniche utilizzate per preparare liposomi di olio di pesce omega-3. I liposomi preparati con la sonicazione a sonda avevano una forma sferica e mantenevano un'elevata integrità strutturale. Lo studio ha concluso che la sonicazione a sonda di liposomi preformati facilita la preparazione di liposomi di DHA ed EPA altamente caricati. Con la sonicazione a sonda, gli acidi grassi omega-3 DHA ed EPA sono stati incapsulati nella membrana nanoliposomiale. L'incapsulamento rende gli acidi grassi omega-3 altamente biodisponibili e li protegge dalla degradazione ossidativa.

Fattori importanti per liposomi di alta qualità

Dopo la preparazione dei liposomi, la stabilizzazione e la conservazione delle formulazioni liposomiche giocano un ruolo cruciale per ottenere una formulazione di carrier stabile a lungo e altamente potente.
I fattori critici che influenzano la stabilità dei liposomi sono il valore del pH, la temperatura di conservazione e i materiali del contenitore.
Per una formulazione finita il valore di pH di circa 6,5 è considerato ideale, perché a pH 6,5 l'idrolisi lipidica è ridotta al minimo.
Poiché i liposomi possono ossidarsi e perdere il loro carico di sostanze intrappolate, si raccomanda una temperatura di conservazione di circa 2-8 °C. I liposomi caricati non devono essere sottoposti a condizioni di congelamento e scongelamento, poiché lo stress da congelamento e scongelamento favorisce la fuoriuscita dei composti bioattivi incapsulati.
I contenitori e le chiusure devono essere scelti con cura, poiché i liposomi non sono compatibili con alcuni materiali plastici. Per evitare la degradazione dei liposomi, le sospensioni di liposomi iniettabili devono essere conservate in ampolle di vetro piuttosto che in fiale da iniezione con tappo. È necessario verificare la compatibilità con i tappi in elastomero delle fiale per iniezione. Per evitare la fotoossidazione dei composti lipidici, è molto importante la conservazione al riparo dalla luce, ad esempio utilizzando un flacone di vetro scuro e conservandolo in un luogo buio. Per le formulazioni di liposomi infusibili, è necessario garantire la compatibilità delle sospensioni di liposomi con i tubi endovenosi (in plastica sintetica). La compatibilità con la conservazione e i materiali deve essere specificata sull'etichetta della formulazione liposomica. [cfr. Kulkarni e Shaw, 2016].

Dopo la formazione di una pellicola lipidica e la successiva reidratazione, si ricorre alla sonicazione per favorire l'intrappolamento dei principi attivi nel liposoma. Inoltre, la sonicazione consente di ottenere le dimensioni desiderate del liposoma.

Ultrasuonatori ad alte prestazioni per formulazioni liposomiali

I sonicatori Hielscher sono macchine affidabili utilizzate nella produzione farmaceutica e di integratori per formulare liposomi di alta qualità caricati con acidi grassi, vitamine, antiossidanti, peptidi, polifenoli e altri composti bioattivi. Per soddisfare le richieste dei clienti, Hielscher fornisce ultrasuonatori che vanno dall'omogeneizzatore compatto da laboratorio e da banco fino ai sistemi a ultrasuoni completamente industriali per la produzione di elevati volumi di formulazioni liposomiche. La formulazione di liposomi a ultrasuoni può essere eseguita in batch o come processo continuo in linea. È disponibile un'ampia gamma di sonotrodi (sonde) a ultrasuoni e di recipienti per reattori, per garantire una configurazione ottimale per la produzione di liposomi. La robustezza dei sonicatori Hielscher consente un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in condizioni di lavoro gravose e in ambienti difficili.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori: