超音波によるリポソーム型ビタミンCの製造
リポソーム型ビタミン製剤は、より高い生体利用率と吸収率で知られています。抗酸化物質であるビタミンCは、人体の免疫系を支えるために栄養製剤や医薬品に用いられる一般的なサプリメントです。超音波処理は、高品質なリポソームおよびナノリポソームを製造するための信頼性が高く安全な方法です。超音波によるカプセル化プロセスでは、ビタミンCなどの活性物質を高含有量で封入したリポソームを製造できます。
超音波処理で製造されるリポソーム型ビタミンC
リポソーム型ビタミンの利点は、従来の錠剤や粉末の形態ではなく、生体利用率を高めた液体製剤として投与されることです。これは、リポソームと呼ばれる球状のリン脂質細胞の中心部にビタミンが封入されていることを意味します。リポソームのリン脂質組成はヒトの細胞の脂質膜と類似しているため、体内の細胞に格段に吸収されやすくなります。そのため、リポソームは医療用製剤や医薬品、サプリメントやニュートラシューティカル、コスメシューティカルや化粧品に使用されています。超音波処理は、治療薬などの分子をリポソームに封入するための極めて有効な方法です。超音波によるリポソーム製造は高い封入効率を特徴としており、これは有効成分（例：ビタミンC）の高い割合がリポソーム内に封入されることを意味します。同時に、超音波処理によってリポソームのサイズが均一かつ小さくなり、ヒトの細胞に容易に吸収されるようになります。そのため、超音波でビタミンCを封入したリポソームは、非常に高い生体利用率と有効性を示します。総じて、超音波によるリポソーム形成は極めて効率的で、優れた品質のリポソームを得られます！
UIP1000hdT （リポソーム製造用ガラス製フローリアクター付き）
超音波によるビタミンCのリポソーム内へのカプセル化の手順
リポソーム型ビタミンCは、吸収と生体利用率を改善するビタミンCの送達形態です。プローブ型の超音波処理は、リポソームを製造するための効率的で信頼性の高い方法です。
以下のプロトコルは、プローブ型超音波装置を使用してリポソーム型ビタミンCを製造するための一般的な手順を示しています。
- ビタミンC粉末を少量の蒸留水と混合し、溶液を調製します。
- ビタミンC溶液をリン脂質（大豆レシチンなど）の溶液に、体積比1:10（ビタミンC:リン脂質）で加えます。
- 混合物をガラス製ビーカーに入れ、超音波装置（例：S26d14を装着したUP200Ht）のプローブを溶液に挿入します。
- プローブ型超音波装置を使用し、出力設定を約200W（周波数26 kHz）にして、混合物を5–10分間超音波処理します。超音波処理中は、超音波装置のプローブを溶液内でゆっくりと動かしてください。プローブがビーカーの壁に接触しないようにしてください（ガラス製ビーカーが破損する可能性があるため）。
- 超音波処理後、リポソームが形成されるよう、混合物を10–15分間静置します。
- 遮光性のあるガラス瓶に保管し、長期的な安定性のため、できれば冷蔵庫で保存します。
正確なプロトコルは、使用する超音波装置や材料によって異なる場合があることに留意する必要があります。また、リポソームの安定性と品質は、pH、温度、他の物質の存在などの要因によって影響を受ける可能性があるため、製造プロセス中はこれらの変数を慎重に管理することが重要です。
超音波で調製されたリポソームは、これらの生理活性化合物の短い半減期、低い細胞膜透過性、胃内での分解や酵素による分解に起因する低い経口生体利用率の克服に役立ちます。リン脂質二重層への封入は、有効成分を分解から保護し、細胞への吸収率を高めます。
超音波装置UP200Ht （ビタミンCをリポソーム内に効率的に封入するための装置）。
超音波によるリポソーム形成
リポソームやナノリポソームの形成は自発的なプロセスとしては起こらないため、カプセル化プロセスを促進するにはエネルギー源が必要です。リポソームは脂質小胞であり、レシチンなどのリン脂質を水に加え、超音波処理などによって十分なエネルギーを与えると、リン脂質が二重層構造を形成することで生じます。超音波処理は脂質分子の配列を促し、熱力学的に安定した水相を得られるようにします。超音波処理はリポソームの形成を促進するだけでなく、リポソームを小さくしてナノリポソームを形成します。小さいリポソームほど細胞膜を透過しやすいため、リポソームのサイズは生体利用率と吸収率に関わる重要な要因です。
超音波によるリポソームの微小化
超音波分散は、リポソームのサイズを小さくし、ナノリポソームを製造するための簡単で効率的な方法です。より小さいリポソームを調製するには、温度制御されたリアクター内で、水和した小胞をプローブ型超音波装置により数分間超音波処理します。非熱的で純粋に機械的な方法である超音波による微小化は、リン脂質も生理活性化合物も分解しません。
脂質膜を形成し、続いて再水和した後、超音波処理を用いて有効成分のリポソーム内への封入を促進します。また、超音波処理によって所望のリポソームサイズが得られます。
400ワットの強力な超音波ホモジナイザーUP400St （リポソーム製造用）
リポソーム製造用超音波プロセッサー
Hielscher Ultrasonicsのシステムは、ビタミン、抗酸化物質、ペプチド、ポリフェノール、その他の生理活性化合物を封入した高品質なリポソームを調製するため、医薬品やサプリメントの製造で広く使用されています。お客様のニーズに応えるため、Hielscherは、小型の手持ち式実験室用ホモジナイザーや卓上型超音波装置から、リポソーム製剤を大量に製造するための本格的な産業用超音波システムまで、幅広い超音波装置を提供しています。リポソーム製造に最適な構成を確保するため、幅広い超音波ソノトロードとリアクターをご用意しています。Hielscherの超音波装置は堅牢であり、高負荷や過酷な環境でも24時間・週7日の運転が可能です。
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。
| バッチ容量 | 流量 | 推奨装置 |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1–20L | 0.2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | さらに大きい流量 | 複数台を組み合わせた UIP16000 |
お問い合わせ・ご質問はこちら！
文献・参考資料
- Marco Paini, Sean Ryan Daly, Bahar Aliakbarian, Ali Fathi, Elmira Arab Tehrany, Patrizia Perego, Fariba Dehghani, Peter Valtchev (2015): 抗酸化物質のカプセル化のための効率的なリポソーム利用法。 Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 136, 2015. 1067-1072.
- Yao, X., Bunt, C., Cornish, J., Quek, S.-Y. and Wen, J. (2014): 要因計画法を用いた、ウシラクトフェリンを封入したリポソームおよび親水性ポリマーで修飾した固体脂質粒子の調製、最適化、特性評価。 Chemical Biology and Drug Design 83, 2014. 560-575.
- Seyedeh Parinaz Akhlaghi, Iris Renata Ribeiro, Ben J. Boyd, Watson Loh (2016): 調製方法および変数が、フィタントリオール–Pluronic® F127キュボソームの内部構造、形態、リポソームの存在に及ぼす影響。 Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 145, 2016. 845-853.
- Christopher W. Shade (2016): ニュートラシューティカルの高度な送達システムとしてのリポソーム. Integr Med (Encinitas). 2016 Mar; 15(1): 33–36.
- Domenico Lombardo, Pietro Calandra, Maria Teresa Caccamo, Salvatore Magazù, Mikhail Alekseyevich Kiselev (2019): リポソームのコロイド安定性。 AIMS Materials Science, 2019, 6(2): 200-213.
- M.E. Barbinta-Patrascu, N. Badea, M. Constantin, C. Ungureanu, C. Nichita, , S.M. Iordache, A. Vlad, S. Antohe (2018): 生体模倣システムにおける、光によって生成された有機／無機複合体の生物活性。 Romanian Journal of Physics 63, 702 (2018)
知っておきたい基礎知識
ビタミンC
L-アスコルビン酸またはアスコルビン酸塩としても知られるビタミンCは、水溶性の抗酸化物質で、その化学式はC6H8O6です。抗酸化物質として、ビタミンCはさまざまな酵素反応および非酵素反応で電子供与体として働きます。また、ビタミンCは、創傷治癒やコラーゲン合成などの不可欠な生体機能を調節する多くの酵素反応において、補因子として働きます。壊血病は、コラーゲン合成の障害によって生じる重度のビタミンC欠乏症の中で最もよく知られている形態です。
ビタミンであるアスコルビン酸は人体に必須です。つまり、体内でビタミンCを合成できないため、食物から摂取しなければなりません。ビタミンCを豊富に含む食品には、柑橘類、カムカム、アセロラ、ケール、ローズヒップ、ブラックカラント、グアバ、その他の果物や野菜があります。
バランスの取れた食事であれば、適量のビタミンCを容易に摂取できます。しかし、十分なビタミン供給を確保するため、ビタミンドロップ、カプセル、錠剤、粉末、グミなどの栄養補助食品が頻繁に使用されています。欧州食品安全機関が推奨する毎日のビタミンC摂取量は、成人男性で110 mg/day、成人女性で95 mg/dayです。
医療では、がん治療を支援し、免疫系を強化するため、医療従事者の監督下でビタミンCが高用量で投与されます。例えば、ビタミンCサプリメントの定期的な摂取により、風邪やインフルエンザの罹患期間と重症度が低減することが研究で示されています。
リポソームとは？
リポソームは微視的な大きさの球状小胞で、そのサイズは30nmから数マイクロメートルの範囲に及びます。制御された条件下でリポソームを合成する信頼性の高い方法は、超音波によるカプセル化です。リポソームは主にリン脂質、特にホスファチジルコリンで構成されていますが、卵由来のホスファチジルエタノールアミンなど、他の脂質化合物を含むこともあります。
リン脂質からなる小胞であるリポソームは、ビタミン、抗酸化物質、ポリフェノール、ペプチド、薬物（例：ワクチン、医薬用化合物）などの生理活性化合物を封入する微小容器として働きます。リン脂質二重層は生理活性物質を封入し、細胞内へ輸送します。リポソームの二重層は細胞膜と類似したリン脂質からなるため、リポソームは細胞膜を容易に通過し、生理活性物質を細胞内へ送達できます。これにより、リポソームは高い生体利用率と吸収率を備えた、極めて有効な薬物担体となります。リン脂質二重層の両親媒性により、リポソームは水性液体と極性液体の両方に溶解します。
Hielscher Ultrasonicsは、 実験室規模 から 産業規模までの高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。