리포솜 오메가-3 지방산의 초음파 생산

나노리포솜은 오메가-2 지방산, 비타민 및 기타 물질과 같은 생리활성 화합물의 생체이용률을 높이는 데 사용되는 매우 효과적인 약물 운반체이다. 생리활성 화합물의 초음파 캡슐화는 약물 탑재량이 높은 나노리포솜을 제조하는 빠르고 간단한 기법이다. 리포솜 내 초음파 캡슐화는 화합물의 안정성과 생체이용률을 높인다.

리포솜 오메가-3 지방산

에이코사펜타엔산(EPA)과 도코사헥사엔산(DHA) 같은 오메가-3 지방산은 인체의 여러 필수 생화학 반응이 정상적으로 이루어지는 데 중요한 역할을 한다. EPA와 DHA는 주로 냉수성 어류, 대구 간 및 패류에 함유되어 있다. 모든 사람이 권장량인 주당 두 회분의 생선을 섭취하는 것은 아니므로 어유가 식이보충제 형태로 자주 사용된다. 또한 EPA와 DHA 같은 오메가-3 지방산은 심혈관 질환과 뇌 질환의 치료제 및 암 치료에 사용된다. 생체이용률과 흡수율을 개선하기 위해 리포솜 내 초음파 캡슐화 기법이 널리 성공적으로 사용되고 있다.

오메가-3 지방산의 리포솜 내 초음파 캡슐화

초음파 캡슐화는 활성 물질 탑재량이 높은 리포솜을 형성하는 신뢰할 수 있는 제조 기법이다. 초음파 나노유화는 인지질 이중층을 교란하고 에너지를 공급하여 리포솜이라 불리는 구형 양친매성 소포의 조립을 촉진한다.
초음파 처리를 통해 초음파 제조 공정에서 리포솜 크기를 제어할 수 있다. 초음파 에너지가 증가할수록 리포솜 크기는 감소한다. 더 작은 리포솜은 생체접근성이 더 높으며, 크기가 작을수록 세포막 투과가 용이해지므로 지방산 분자를 표적 부위로 더 높은 성공률로 운반할 수 있다.
리포솜은 이중층의 양친매성 구조 덕분에 친유성 물질과 친수성 물질을 모두 탑재할 수 있는 강력한 약물 운반체로 알려져 있다. 리포솜의 또 다른 장점은 제형에 지질 결합 고분자를 포함하여 리포솜을 화학적으로 변형할 수 있다는 점이다. 이를 통해 표적 조직에서 포집된 분자의 흡수가 개선되고 약물 방출이 연장되며, 이에 따라 약물의 반감기도 길어진다. 리포솜 캡슐화는 생리활성 화합물을 산화 분해로부터도 보호하는데, 이는 산화되기 쉬운 EPA와 DHA 같은 다중불포화지방산에 중요한 요소이다.
Hadia et al. (2014)은 프로브형 초음파 처리기 UP200S 를 사용한 DHA와 EPA의 초음파 캡슐화에서 DHA는 56.9 ± 5.2%, EPA는 38.6 ± 1.8%로 우수한 캡슐화 효율(%EE)을 보였음을 확인하였다. 초음파 처리를 통해 리포솜의 DHA와 EPA에 대한 %EE가 유의하게 증가하였다(p 값이 0.05 미만; 통계적으로 유의한 값).

DHA와 EPA 지방산을 탑재한 초음파 제조 리포솜.
연구 및 사진: Hadian et al. 2014

효율 비교: 초음파 캡슐화와 리포솜 압출

초음파 프로브형 캡슐화를 수조형 초음파 처리 및 압출 기법과 비교하면, 프로브형 초음파 처리로 더 우수한 리포솜 형성이 이루어진다.
Hadia et al. (2014)은 프로브형 초음파 처리(UP200S), 수조형 초음파 처리 및 압출을 오메가-3 어유 리포솜을 제조하기 위한 기법으로 비교하였다. 프로브형 초음파 처리로 제조한 리포솜은 구형이었으며 높은 구조적 완전성을 유지하였다. 이 연구에서는 미리 형성된 리포솜의 프로브형 초음파 처리가 DHA와 EPA 탑재량이 높은 리포솜의 제조를 용이하게 한다고 결론지었다. 프로브형 초음파 처리를 통해 오메가-3 지방산인 DHA와 EPA가 나노리포솜 막 내에 캡슐화되었다. 캡슐화는 오메가-3 지방산의 생체이용률을 크게 높이고 산화 분해로부터 보호한다.

고품질 리포솜을 위한 중요한 요인

리포솜을 제조한 후에는 장기간 안정적이고 효능이 높은 운반체 제형을 얻기 위해 리포솜 제형의 안정화와 보관이 중요한 역할을 합니다.
리포솜의 안정성에 영향을 미치는 주요 요인으로는 pH 값, 보관 온도, 보관 용기의 재질이 있습니다.
완성된 제형의 경우 약 6.5의 pH 값이 이상적인 것으로 여겨지는데, pH 6.5에서 지질 가수분해 속도가 최저 수준으로 감소하기 때문입니다.
리포솜은 산화되어 내부에 포집된 물질을 잃을 수 있으므로 약 2–8 °C의 보관 온도가 권장됩니다. 동결–해동 스트레스는 캡슐화된 생리활성 화합물의 누출을 촉진하므로, 물질이 담지된 리포솜을 동결 및 해동 조건에 노출해서는 안 됩니다.
리포솜은 특정 플라스틱 재질과 적합하지 않으므로 보관 용기와 마개를 신중하게 선택해야 합니다. 리포솜의 분해를 방지하려면 주사용 리포솜 현탁액을 마개가 있는 주사 바이알 대신 유리 앰풀에 보관해야 합니다. 주사 바이알의 탄성중합체 마개와의 적합성을 시험해야 합니다. 지질 복합체의 광산화를 방지하려면 빛을 차단하여 보관하는 것이 매우 중요합니다. 예를 들어 어두운 색의 유리병을 사용하고 어두운 곳에 보관할 수 있습니다. 정맥 주입용 리포솜 제형의 경우 리포솜 현탁액과 정맥 주입 튜브(합성 플라스틱으로 제조됨) 간의 적합성을 확보해야 합니다. 보관 조건과 재질 적합성은 리포솜 제형의 라벨에 명시해야 합니다. [cf. Kulkarni and Shaw, 2016]

지질막을 형성한 후 재수화한 다음, 초음파 처리를 통해 리포솜 내부에 활성 성분이 포집되도록 촉진합니다. 또한 초음파 처리를 통해 원하는 리포솜 크기를 얻습니다.

리포솜 제형을 위한 고성능 초음파 처리기

Hielscher 초음파 처리기는 지방산, 비타민, 항산화제, 펩타이드, 폴리페놀 및 기타 생리활성 화합물이 담지된 고품질 리포솜을 제형화하기 위해 의약품 및 보충제 생산에 사용되는 신뢰할 수 있는 장비입니다. 고객의 요구를 충족하기 위해 Hielscher는 소형 휴대용 실험실 균질기와 탁상형 초음파 처리기부터 리포솜 제형의 대량 생산을 위한 완전한 산업용 초음파 시스템까지 공급합니다. 초음파를 이용한 리포솜 제형화는 배치 공정 또는 연속 인라인 공정으로 수행할 수 있습니다. 리포솜 생산에 최적의 구성을 확보할 수 있도록 다양한 초음파 소노트로드(프로브)와 반응 용기를 제공합니다. Hielscher 초음파 처리기의 견고함은 고부하 및 가혹한 환경에서도 24/7 운전을 가능하게 합니다.
아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여 줍니다: