リポソーム化Omega-3脂肪酸の超音波による製造

ナノリポソームは、omega-2脂肪酸、ビタミン、その他の物質などの生理活性化合物の生物学的利用能を高めるために用いられる、非常に効果的な薬物担体です。生理活性化合物の超音波封入は、薬物を高含量で内包するナノリポソームを調製するための迅速で簡単な技術です。超音波によるリポソームへの封入は、化合物の安定性と生物学的利用能を高めます。

リポソーム化Omega-3脂肪酸

エイコサペンタエン酸（EPA）やドコサヘキサエン酸（DHA）などのOmega-3脂肪酸は、人体における生命維持に重要な多くの生化学反応が正常に機能するうえで、不可欠な役割を果たします。EPAとDHAは、主に冷水域の魚、タラの肝臓、貝類に含まれています。推奨される週二食分の魚を誰もが摂取しているわけではないため、魚油は栄養補助食品の形でよく用いられます。さらに、EPAやDHAなどのomega-3脂肪酸は、心血管疾患や脳疾患の治療薬として、また、がん治療にも使用されています。生物学的利用能と吸収率を改善するために、超音波によるリポソームへの封入が広く用いられ、成果を上げています。

超音波によるOmega-3脂肪酸のリポソームへの封入

超音波封入は、活性物質を高含量で内包するリポソームを形成するための信頼性の高い調製技術です。超音波ナノ乳化はリン脂質二重層を破壊し、エネルギーを導入することで、リポソームと呼ばれる球状の両親媒性小胞の形成を促進します。
超音波処理により、超音波調製工程中のリポソームのサイズを制御できます。超音波エネルギーが増加するにつれて、リポソームのサイズは小さくなります。小さいリポソームは生体アクセス性が高く、サイズが小さいことで細胞膜の透過が容易になるため、脂肪酸分子をより高い成功率で標的部位へ輸送できます。
リポソームは有力な薬物担体として知られており、その二重層の両親媒性構造により、親油性物質と親水性物質の両方を内包できます。リポソームの別の利点は、脂質に結合したポリマーを製剤に組み込むことで、リポソームを化学的に修飾できることです。これにより、標的組織での封入分子の取り込みが改善され、薬物放出が長期化し、その結果、半減期も延長されます。リポソームへの封入は、生理活性化合物を酸化分解からも保護します。これは、酸化されやすいEPAやDHAなどの多価不飽和脂肪酸にとって重要な要素です。
Hadia et al. (2014)は、プローブ型超音波処理装置 UP200S を用いたDHAとEPAの超音波封入により、DHAでは56.9 ± 5.2%、EPAでは38.6 ± 1.8%という優れた封入効率（%EE）が得られたことを報告しています。超音波処理により、リポソームへのDHAとEPAの封入効率（%EE）は有意に増加しました（p 値は0.05未満で、統計的に有意な値）。

超音波で調製された、DHAおよびEPA脂肪酸を内包するリポソーム。
研究および画像：Hadian et al. 2014

効率の比較：超音波封入とリポソームの押出法

プローブ型超音波封入を超音波浴での処理および押出法と比較すると、プローブによる超音波処理で、より優れたリポソーム形成が達成されます。
Hadia et al. (2014)は、プローブによる超音波処理（UP200S）、超音波浴での処理、および押出法を、omega-3魚油リポソームの調製技術として比較しました。プローブ型超音波処理で調製したリポソームは球状で、構造の完全性を高く維持していました。この研究では、あらかじめ形成したリポソームにプローブ型超音波処理を施すことで、DHAとEPAを高含量で内包するリポソームの調製が容易になると結論づけています。プローブ型超音波処理により、omega-3脂肪酸であるDHAとEPAがナノリポソーム膜に封入されました。この封入により、omega-3脂肪酸の生物学的利用能が大幅に高まり、酸化分解から保護されます。

高品質なリポソームを得るための重要な要因

リポソームの調製後、長期間安定し、高い効力を持つ担体製剤を得るためには、リポソーム製剤の安定化と保存が重要な役割を果たします。
リポソームの安定性に影響する重要な要因には、pH値、保存温度、保存容器の材質があります。
最終製剤には約6.5のpH値が理想的とされています。pH 6.5では、脂質の加水分解速度が最も低くなるためです。
リポソームは酸化して内包物質を失う可能性があるため、約2–8 °Cの保存温度が推奨されます。物質を内包するリポソームを凍結・解凍条件にさらしてはいけません。凍結・解凍によるストレスが、封入された生理活性化合物の漏出を促進するためです。
リポソームは特定のプラスチック材料と適合しないため、保存容器とその密閉部材は慎重に選択することが望まれます。リポソームの劣化を防ぐため、注射用リポソーム懸濁液は、栓付きの注射用バイアルではなく、ガラスアンプルに保存することが望まれます。注射用バイアルのエラストマー製栓との適合性は試験しなければなりません。脂質複合体の光酸化を避けるため、遮光性のあるガラス瓶を使用して暗所に保存するなど、光から保護して保存することが非常に重要です。点滴用リポソーム製剤では、リポソーム懸濁液と静脈内投与用チューブ（合成プラスチック製）との適合性を確保しなければなりません。保存条件と材質の適合性は、リポソーム製剤のラベルに明記することが望まれます。[cf. Kulkarni and Shaw, 2016]

脂質膜を形成してから再水和した後、超音波処理を用いて、活性成分のリポソームへの封入を促進します。さらに、超音波処理によって、望ましいリポソームサイズを実現します。

リポソーム製剤用の高性能超音波処理装置

Hielscherの超音波処理装置は、医薬品や栄養補助食品の製造において、脂肪酸、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内包する高品質なリポソームを製剤化するために用いられる、信頼性の高い機械です。お客様のご要望に応えるため、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処理装置から、リポソーム製剤の大量生産に用いる本格的な産業用超音波システムまで提供しています。超音波によるリポソーム製剤化は、バッチ工程または連続インライン工程として実施できます。リポソーム製造に最適な構成を確保できるよう、幅広い超音波ソノトロード（プローブ）と反応容器をご用意しています。Hielscherの超音波処理装置は堅牢で、高負荷や厳しい環境下でも24時間・週7日の稼働が可能です。
以下の表は、当社の超音波処理装置のおおよその処理能力を示しています。