超音波を用いたリポソームカプセル化生物活性分子

超音波処理は、リポソーム製剤の調製において非常に効率的であることがよく知られている。典型的なリポソーム製剤は、ビタミンC、CBD、クルクミン、クエルシチン、アスタキサンチン、ペプチド、その他多くの生理活性化合物を超音波を用いてカプセル化している。超音波リポソームカプセル化は、安定で高負荷の小胞を製造できる、シンプルで迅速かつ効果的な技術である。超音波カプセル化された栄養素は、優れた生物学的利用能で優れています。

リポソームとその利点とは？

リポソームは、1つ以上のリン脂質二重膜に囲まれた水性コアからなる小胞である。リポソームは水性コアを脂質層と親水性外殻で包んでいるため、水溶性であり、水溶性化合物と脂溶性化合物を小胞内のそれぞれの区画に輸送することができる。このため、リポソームは治療活性分子の送達システムとして非常に有効である。リポソームは生体膜を破壊することによって形成されるが、このプロセスは超音波処理によって促進・強化される。 リポソームはリン脂質、特にホスファチジルコリンで構成されることが最も多いが、脂質二重層構造に適合する限り、卵ホスファチジルエタノールアミンなど他の脂質を含むこともある。リポソームはリン脂質が水和されると自然に形成される。第一段階 – 水和段階 – 超音波処理を用いて脂質と水相をナノ乳化し、高負荷のマルチラメラベシクル（MLV）の形成を促進する。その後、必要に応じてリポソームサイズを小さくするために超音波処理を用いることができる。より小さなベシクルサイズを得るために、超音波処理を行い、リポソームを分散させ、サイズを小さくして、単分散ラージユニラメラベシクル（LUV）またはスモールユニラメラベシクル（SUV）にする。
リポソーム形成とリポソームサイズ縮小の超音波技術は、信頼性が高く、迅速、効率的、簡単で安全である。製造されたリポソームは、生理活性物質の高負荷、高安定性、優れたバイオアベイラビリティを示す。

なぜ超音波洗浄槽では高品質のリポソームを製造できないのか？

リポソームの製造には、均一なナノサイズの粒子を作るのに十分なエネルギーを供給できる超音波装置が必要である。超音波ジュエリークリーナーを用いた自家製リポソームは、調製されたリポソームが必要なナノサイズを示さず、生物活性栄養素を効果的かつ長期間安定的にカプセル化しないため、一般的に効果がない。高品質なリポソームを調製するためには、プローブ（ソノトロード）が高負荷の効率的なリポソームの形成に必要な強力な音響エネルギーを媒質中に伝達することができるため、プローブタイプの超音波装置が好ましい技術である。一般に、超音波プローブを用いて製造されるリポソームの粒度分布は100～500nmであり、高負荷量と優れたバイオアベイラビリティに最適である。
超音波フローセルリアクターを使用することで、酸化劣化を防ぐために酸素を含まない環境でリポソームを調製することができる。
プローブタイプの超音波装置は、リポソームを生成するのに必要なエネルギーを提供する：

脂質膜形成後の再水和後、リポソームへの有効成分の封入を促進するために超音波処理を行う。 さらに、超音波処理により所望のリポソームサイズが得られる。

超音波によるリポソームカプセル化分子

以下のリストは、どの物質がすでに超音波調製法を用いてリポソーム製剤へのカプセル化に成功しているかを示している。

• グルタチオン、ビタミンC、メチル化ビタミンB群、レスベラトロール、CoQ10などの抗酸化物質。
• フェノール類：フィセチン、ケルシチン、オリゴメリック・プロアントシアニジン（OPC）などのフラボノイド；アストラルガロシドなどのサポニン；アルカロイド
• マグネシウムキレート（トレオン酸マグネシウム、オロチン酸マグネシウムなど）、亜鉛、銅などのミネラル類
• アスタキサンチン、リモネン、ピネン、フムレン、リナロール、β-カリオフィレン、フィトール、ゲラニオール、テルピノレンなどのテルペン類。
• オメガ3脂肪酸のEPAやDHAなどの脂質、ジパルミトイル-ホスファチジルコリン（DPPC）など。
• クレアチン、グリシン、5-HTP（5-ヒドロキシトリプトファン）、フェニルアラニン、L-テアニン、GABA（γ-アミノ酪酸）、タウリン、N-アセチルシステイン（NAC）、L-チロシンなどのアミノ酸。
• ペプチド、例えばオキシトシン、コラーゲンペプチドなど。
• ヒアルロン酸、キノコ多糖類などの多糖類。
• CBD、CBG、THCなどのカンナビノイド
• 向精神薬、スマートドラッグ、認知増強剤（上記の物質やその他の分子を含む

生理活性分子をナノ化したリポソーム製剤は、より高い吸収率、優れた生物学的利用能を提供し、物質が血液脳関門を通過することを可能にするかもしれない。
脂質ベースの薬物送達システムとして、ナノエマルションや、固体脂質ナノ粒子（SLN）やナノ構造脂質キャリア（NLC）などの脂質ベースのコロイドキャリアがある。ナノエマルション、SLN、NLCはいずれも超音波処理で確実に形成し、担持させることができる。
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リポソームの品質に影響を与える要因

リポソームの品質は、粒子径とラメラリティの均一性、封入効率（�）／封入負荷、安定性によって決定される。 リポソーム製剤の品質、ひいては効力に寄与する重要な因子として、調製法、処理条件、原料、保存が挙げられる。左のSEM画像は、Hielscher社製の超音波処理装置UP200Sを用いて超音波処理により調製した、DHAおよびEPA脂肪酸を担持したリポソームである(研究と写真ハディアン他2014年).
リポソームの超音波調製は信頼性の高い技術であり、生理活性分子を高充填した小さく均一なリポソーム粒子径を得ることができる。超音波処理のパラメータ（振幅、全エネルギー、時間、脈動、温度、圧力など）は正確に調整可能である。非加熱処理技術として、超音波処理の作業原理は純粋に機械的なせん断に基づいている。超音波処理された液体の温度上昇は、熱力学の第二法則によって説明される。リポソーム液の安定した低温を維持するため、ヒールシャー超音波は、冷却ジャケット付きリアクターやフローセルだけでなく、アイスバスなどの高度な冷却ソリューションを提供しています。超音波リポソーム製造の結果は再現性があり、これは標準化されたプロセスと継続的に高い製品品質を維持するために重要です。
ホスファチジルコリンとホスファチジルエタノールアミンの割合が高い高品質のリン脂質は、栄養素の漏出を防ぐ安定したリポソームの殻を提供する。強力なリン脂質の殻はまた、カプセル化された栄養素を酸化劣化や熱劣化から保護する。したがって、水相とカプセル化された栄養素（生理活性分子）に対するホスホ脂質のバランスのとれた比率が不可欠である。

リポソーム製造用高性能超音波発生装置

Hielscher Ultrasonics社のシステムは、ビタミン、抗酸化剤、フラボノイド、ペプチド、ポリフェノール、その他の生理活性化合物や栄養素を含む高品質のリポソームを形成するために、医薬品やサプリメント製造に使用される信頼性の高い機械です。お客様のご要望にお応えするため、コンパクトなハンドヘルド型ラボ用ホモジナイザーや卓上型超音波発生装置から、大量のリポソーム製剤を製造するための完全工業用超音波発生装置まで、超音波発生装置を提供しています。超音波リポソーム製剤は、超音波フロースルー反応器を用いて、バッチ式または連続式のインラインプロセスとして行うことができます。お客様のリポソーム製造に最適なセットアップを確実にするため、幅広い超音波ソノトロード（プローブ）とリアクター容器をご用意しています。Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の運転が可能です。
振幅、圧力、温度、超音波処理時間など、すべての重要なプロセスパラメーターを正確に制御することで、超音波プロセスの信頼性と再現性を高めています。Hielscher Ultrasonics社は、継続的に高い製品品質を維持することの重要性を認識しており、インテリジェントなソフトウェアと自動データ記録により、サプリメントや治療薬メーカーがプロセスの標準化とGMP（適正製造規範）を実施するのをサポートします。当社のデジタル超音波ホモジナイザーは、すべての超音波プロセスパラメーターを内蔵SDカードに自動的に記録します。デジタルのタッチディスプレイとブラウザーのリモートコントロールにより、連続的なプロセスモニタリングが可能で、必要な時にいつでもプロセスパラメーターを正確に調整することができます。これにより、プロセスのモニタリングと品質管理が非常に容易になります。
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：