Produzione ad ultrasuoni di acidi grassi liposomiali Omega-3

I nanoliposomi sono vettori di farmaci altamente efficaci utilizzati per migliorare la biodisponibilità di composti bioattivi come gli acidi grassi omega-2, vitamine e altre sostanze. L'incapsulamento ad ultrasuoni dei composti bioattivi è una tecnica semplice e veloce per preparare i nanoliposomi con elevati carichi di droga. L'incapsulamento ad ultrasuoni nei liposomi migliora la stabilità e la biodisponibilità dei composti.

Acidi grassi liposomiali Omega-3

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

Incapsulamento ad ultrasuoni di acidi grassi Omega-3 in liposomi

L'incapsulamento ad ultrasuoni è una tecnica di preparazione affidabile per formare liposomi con un elevato carico di sostanze attive. La nano-emulsificazione ad ultrasuoni interrompe i due strati di fosfolipidi e introduce energia per promuovere l'assemblaggio di vescicole anfifiliche di forma sferica, note come liposomi.
L'ultrasonicazione permette di controllare le dimensioni del liposoma nel processo di preparazione ad ultrasuoni: La dimensione del liposoma diminuisce con l'aumento dell'energia ultrasonica. I liposomi più piccoli offrono una maggiore bioaccessibilità e possono trasportare le molecole di acidi grassi con un tasso di successo più elevato verso i siti di destinazione, poiché le dimensioni più piccole facilitano la permeabilità attraverso le membrane cellulari.
I liposomi sono noti come potenti vettori di droga, che possono essere caricati con sostanze sia lipofile che idrofile a causa della struttura anfifilica dei suoi due strati. Un altro vantaggio dei liposomi è la capacità di modificare chimicamente i liposomi includendo i polimeri legati ai lipidi nella formulazione, in modo che l'assorbimento delle molecole intrappolate nel tessuto bersaglio sia migliorato e il rilascio del farmaco e quindi il suo tempo di dimezzamento siano prolungati. L'incapsulamento liposomiale protegge i composti bioattivi anche dalla degradazione ossidativa, che è un fattore importante per gli acidi grassi polinsaturi come l'EPA e il DHA, che sono soggetti ad ossidazione.
Hadia et al. (2014) hanno scoperto che l'incapsulamento a ultrasuoni di DHA e EPA con l'utilizzo dell'ultrasonografo a sonda UP200S gave superior encapsulation efficiency (%EE) with 56.9 ± 5.2% for DHA and 38.6 ± 1.8% for EPA. The %EE for DHA and EPA of liposomes increased significantly using ultrasonication (P valore inferiore a 0,05; valori statisticamente significativi).

Liposomi preparati ad ultrasuoni caricati con DHA e acidi grassi EPA.
Studio e foto: Hadian et al. 2014

Confronto di efficienza: Incapsulamento ad ultrasuoni contro l'estrusione di liposomi

Confrontando l'incapsulamento a ultrasuoni con la sonicazione a bagno e la tecnica di estrusione, la formazione di liposomi superiori si ottiene con la sonicazione a sonda.
Hadia et al. (2014) hanno confrontato la sonicazione della sonda (UP200S), la sonicazione a bagno e l'estrusione sono tecniche per preparare i liposomi omega-3 di olio di pesce. I liposomi preparati con sonicazione a sonda erano di forma sferica e mantenevano un'elevata integrità strutturale. Lo studio ha concluso che la sonicazione a sonda dei liposomi preformati facilita la preparazione di liposomi DHA e EPA altamente carichi. Con sonicazione di tipo sonda, gli acidi grassi omega-3 DHA e EPA sono stati incapsulati nella membrana nanoliposomiale. L'incapsulamento rende gli acidi grassi omega-3 altamente biodisponibili e li salva contro la degradazione ossidativa.

Fattori importanti per i liposomi di alta qualità

Dopo la preparazione dei liposomi, la stabilizzazione e la conservazione delle formulazioni liposomiche svolgono un ruolo cruciale per ottenere una formulazione del vettore stabile e altamente potente a lungo termine.
I fattori critici che influenzano la stabilità dei liposomi includono il valore del pH, la temperatura di conservazione e i materiali dei contenitori di stoccaggio.
Per una simulazione finita il valore di pH di circa 6,5 è considerato ideale, perché a pH 6,5 l'idrolisi dei lipidi si riduce al suo tasso più basso.
Poiché i liposomi possono ossidarsi e perdere il loro carico di sostanze intrappolate, si raccomanda una temperatura di conservazione a circa 2-8 °C. I liposomi carichi non devono essere sottoposti a condizioni di congelamento e disgelo, poiché lo stress da congelamento e disgelo favorisce la fuoriuscita di composti bioattivi incapsulati.
I contenitori di stoccaggio e le chiusure dei contenitori di stoccaggio devono essere accuratamente selezionati, poiché i liposomi non sono compatibili con alcuni materiali plastici. Per prevenire la degradazione dei liposomi, le sospensioni liposomiche iniettabili dovrebbero essere conservate in fiale di vetro piuttosto che in fiale di iniezione con tappo. La compatibilità con i tappi in elastomero delle fiale per iniezione deve essere testata. Per evitare la fotoossidazione dei composti lipidici, è molto importante conservare al riparo dalla luce, ad esempio utilizzando una fiala di vetro scuro e conservandola in un luogo buio. Per le formulazioni di liposomi infusibili è necessario garantire la compatibilità delle sospensioni dei liposomi con i tubi endovenosi (in plastica sintetica). La conservazione e la compatibilità dei materiali devono essere specificate sull'etichetta della formulazione del liposoma. [cfr. Kulkarni e Shaw, 2016].

Ultrasuoni ad alte prestazioni per formulazioni liposomiche

I sistemi Hielscher Ultrasonics sono macchine affidabili utilizzate nella produzione farmaceutica e di integratori per formulare liposomi di alta qualità carichi di acidi grassi, vitamine, antiossidanti, peptidi, polifenoli e altri composti bioattivi. 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 in batch o come processo continuo in linea. È disponibile un'ampia gamma di sonotrodi ad ultrasuoni (sonde) e recipienti del reattore per garantire una configurazione ottimale per la produzione di liposomi. La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni di 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 ultrasuoni: