Virbereedung vu Liposome mat Ultraschall

Mat Ultraschall produzéiert Liposome weisen eng ganz héich Aschlosseffizienz, eng héich Beluedungskapazitéit an eng gläichméisseg kleng, kugelfërmeg Gestalt. Doduerch bidden dës Liposomen eng exzellent Bioverfügbarkeet. Hielscher Ultrasonics bitt Ultraschallapparater fir déi zouverlässeg Produktioun vu Liposome vu pharmazeutescher Qualitéit am Chargen- a kontinuéierleche Betrib.

Virdeeler vun der Liposomeproduktioun mat Ultraschall

D’Aschléisse vu Substanzen a Liposome mat Ultraschall ass eng Technik, bei där Medikamenter oder aner therapeutesch Substanze mat Hëllef vun Ultraschallenergie a Liposomen agekapselt ginn. Am Verglach mat anere Methode fir d’Aschléisse vu Substanzen a Liposomen huet d’Ultraschallakapselung verschidde Virdeeler, déi si zu der iwwerleeëner Produktiounstechnik maachen.

• Héich Beluedung, héich Aschlosseffizienz: D’Lipos omeproduktioun mat Ultraschall ass dofir bekannt, Liposome mat enger héijer Beluedung u Wierkstoffer ze produzéieren, z. B. Vitamin C, Medikamentemoleküllen asw. Gläichzäiteg weist d’Beschallungsmethod eng héich Aschlosseffizienz. Dat bedeit, datt en héije Prozentsaz vum Wierkstoff duerch Ultraschall agekapselt gëtt. Doduerch ass d’Ultraschallbehandlung eng héich effizient Method fir d’L iposomeproduktioun.
• Gläichméisseg kleng Liposomen: Ee Virdeel vun der Ultraschallakapselung a Liposomen ass hir Fäegkeet, ganz eenheetlech Liposome mat enger enker Gréissteverdeelung ze produzéieren. Ultraschallenergie ka benotzt ginn, fir méi grouss Liposomen oder Lipidaggregater a méi kleng, méi eenheetlech Liposomen opzedeelen. Dat féiert zu enger méi grousser Eenheetlechkeet vun der Gréisst an der Form vun de Liposomen, wat fir Uwendunge vun der Medikamenteliwwerung wichteg ka sinn, bei deenen d’Gréisst vun de Partikelen hir Pharmakokinetik a Wierksamkeet beaflosse kann.
• Fir all Moleküllen uwennbar: En anere Virdeel vun der Ultraschallakapselung a Liposomen ass hir Fäegkeet, eng breet Palett u Medikamenter an aneren therapeutesche Substanzen anzekapselen. D’Technik ka benotzt ginn, fir souwuel hydrophil wéi och hydrophob Medikamenter anzekapselen, wat mat anere Methode schwéier ka sinn. Zousätzlech kann Ultraschallenergie benotzt ginn, fir Makromoleküllen an Nanopartikelen anzekapselen, déi méiglecherweis ze grouss sinn, fir mat anere Methoden agekapselt ze ginn.
• Séier an zouverlässeg: D’Ultraschallakapselung a Liposomen ass och e relativ einfachen a séiere Prozess. Si erfuerdert weder den Asaz vun aggressive Chemikalien nach héich Temperaturen, déi den therapeutesche Substanzen, déi agekapselt ginn, schuede kënnen.
• Skaléierung: Zousätzlech léisst sech d’Technik einfach fir d’Produktioun am grousse Moossstaf skaléieren, wouduerch si eng käschteneffizient Optioun fir Uwendunge vun der Medikamenteliwwerung ass.

Zesummegefaasst ass d’Ultraschallakapselung a Liposomen eng iwwerleeën Technik fir d’Aschléisse vu Substanzen a Liposomen, well si et erméiglecht, eenheetlech Liposome mat enger enker Gréissteverdeelung ze produzéieren an eng breet Palett un therapeutesche Substanzen anzekapselen, an duerch hir Einfachheet a Skaléierbarkeet.

No der Bildung vun engem Lipidfilm an der uschléissender Rehydratioun gëtt d’Beschallung agesat, fir d’Aschléisse vu Wierkstoffer am Liposom ze fërderen. Zousätzlech gëtt duerch d’Beschallung déi gewënschte Liposomegréisst erreecht.

Virbereedung vu Liposome mat Ultraschall fir Medikamenter a Kosmetik

Liposomen (Vesikelen op Lipidbasis), Transferosomen (ultraverformbar Liposomen), Ethosomen (ultraverformbar Vesikele mat héijem Alkoholgehalt) an Niosomen (syntheetesch Vesikelen) si mikroskopesch Vesikelen, déi kënschtlech als kugelfërmeg Dréier hiergestallt kënne ginn, an déi aktiv Moleküllen agekapselt kënne ginn. Dës Vesikele mat Duerchmiesser tëscht 25 a 5000 nm ginn dacks als Medikamentendréier an der pharmazeutescher a kosmetescher Industrie benotzt, beispillsweis fir d’oral oder topesch Medikamenteliwwerung, d’Gentherapie an d’Immuniséierung. D’Ultraschallbehandlung ass eng wëssenschaftlech bewisen Method fir eng héich effizient Liposomeproduktioun. Hielscher Ultraschallapparater produzéiere Liposome mat héije Beluedungen u Wierkstoffer an enger iwwerleeëner Bioverfügbarkeet.

Liposomen a liposomal Formuléierung

Liposome sinn unilamellar, oligolamellar oder multilamellar vesikulär Systemer a bestinn aus deem selwechte Material wéi eng Zellmembran (Lipid-Duebelschicht). No hirer Zesummesetzung a Gréisst gi Liposome follgendermoossen ënnerscheet:

• multilamellar Vesikelen (MLV, 0,1–10μm)
• kleng unilamellar Vesikelen (SUV, <100 nm)
• grouss unilamellar Vesikelen (LUV, 100–500 nm)
• riseg unilamellar Vesikelen (GUV, ≥1 μm)

D’Haaptstruktur vu Liposome besteet aus Phospholipiden. Phospholipiden hunn eng hydrophil Kappgrupp an eng hydrophob Schwanzgrupp, déi aus enger laanger Kuelewaasserstoffkette besteet.
D’Liposome-Membran huet eng ganz änlech Zesummesetzung wéi d’Hautbarriär, soudatt d’Liposome liicht an déi mënschlech Haut integréiert kënne ginn. Wann d’Liposome mat der Haut verschmëlzen, kënne si déi ageschlosse Wierkstoffer direkt op der Zilplaz fräisetzen, wou d’Wierkstoffer hir Funktiounen erfëlle kënnen. Doduerch verbesseren d’Liposome d’Penetréierbarkeet/Permeabilitéit vun der Haut fir déi ageschlosse pharmazeutesch a kosmetesch Wierkstoffer. Och Liposomen ouni agekapselt Wierkstoffer, déi eidel Vesikelen, si staark Wierkstoffer fir d’Haut, well Phosphatidylcholin zwou essentiell Substanzen enthält, déi de mënschlechen Organismus net selwer produzéiere kann: Linolsäure a Cholin.
Liposome ginn als biokompatibel Dréier vu Medikamenter, Peptiden, Proteinnen, plasmescher DNA, Antisense-Oligonukleotiden oder Ribozyme fir pharmazeutesch, kosmetesch a biochemesch Zwecker agesat. Déi enorm Villfalt bei der Partikelgréisst an de physikalesche Parametere vun de Lipide bitt en attraktivt Potenzial fir moossgeschneidert Dréiersystemer fir eng breet Palett vun Uwendungen ze entwéckelen. (Ulrich 2002)

Bildung vu Liposome mat Ultraschall

Liposome kënnen duerch den Asaz vun Ultraschall gebilt ginn. D’Grondmaterial fir d’Hierstellung vu Liposome sinn amphiphil Moleküllen, déi vu biologesche Membranlipiden ofgeleet sinn oder op hinne baséieren. Fir kleng unilamellar Vesikelen (SUV) ze bilden, gëtt d’Lipiddispersioun an engem Äisbad douce mat Ultraschall behandelt – z. B. mam handgehalenen Ultraschallapparat UP50H (50W, 30kHz), dem VialTweeter oder dem Ultraschallreakter CupHorn. Esou eng Ultraschallbehandlung dauert ongeféier 5 – 15 Minutten. Eng aner Method fir kleng unilamellar Vesikelen hierzestellen ass d’Ultraschallbehandlung vu multilamellare Liposome-Vesikelen.
Dinu-Pirvu et al. (2010) berichten iwwer d’Gewanne vun Transferosomen duerch d’Ultraschallbehandlung vu MLV bei Raumtemperatur.
Hielscher Ultrasonics bitt verschidden Ultraschallapparater, Sonotroden an Accessoiren a kann domat déi gëeegentst Ultraschallkonfiguratioun fir eng héicheffizient liposomal Akapselung op all Moossstaf ubidden.

Akapselung vu Wierkstoffer a Liposome mat Ultraschall

Liposome déngen als Dréier fir Wierkstoffer wéi Vitaminen, therapeutesch Moleküllen, Peptiden asw. Ultraschall ass en effikast Instrument fir Liposome fir den Aschloss vu Wierkstoffer hierzestellen an ze bilden. Gläichzäiteg ënnerstëtzt d’Ultraschallbehandlung den Akapselungs- an Aschlossprozess, soudatt Liposome mat enger héijer Wierkstoffbelaaschtung hiergestallt ginn. Virun der Akapselung tendéieren d’Liposome wéinst der Interaktioun tëscht den Uewerflächeluedunge vun de polare Phospholipidkäpp dozou, Clusteren ze bilden (vgl. Míckova et al. 2008); ausserdeem musse si opgemaach ginn. Als Beispill beschreiwen Zhu et al. (2003) d’Akapselung vu Biotinpudder a Liposome mat Ultraschall. Nodeems de Biotinpudder an d’Vesikelsuspensiounsléisung bäigefüügt gi war, gouf d’Léisung mat Ultraschall behandelt. No dëser Behandlung war de Biotin an de Liposomen ageschloss.
Liest méi iwwer d’Akapselung vu GLP-1-Peptiden (z. B. Semaglutid) a Liposome mat Ultraschall!

Liposomal Emulsioune mat Ultraschallbehandlung

Fir de fleegenden Effet vu fiichtegkeetsspendenden oder Anti-Aging-Cremen, Lotiounen, Gellen an anere kosmezeutesche Formuléierungen ze verstäerken, ginn Emulgatoren zu de liposomalen Dispersioune bäigefüügt, fir méi grouss Quantitéite vu Lipiden ze stabiliséieren. Ënnersichungen hunn awer gewisen, datt d’Kapazitéit vu Liposomen am Allgemenge limitéiert ass. Wann Emulgatore bäigefüügt ginn, trëtt dësen Effet méi fréi op, an déi zousätzlech Emulgatore schwächen d’Affinitéit vum Phosphatidylcholin zur Hautbarrière. Nanopartikelen – déi aus Phosphatidylcholin a Lipide bestinn – sinn d’Äntwert op dëse Problem. Dës Nanopartikele bestinn aus engem Uelegdrëps, dee mat enger Monoschicht vu Phosphatidylcholin bedeckt ass. D’Benotzung vun Nanopartikelen erméiglecht Formuléierungen, déi méi Lipiden ophuelen a stabil bleiwe kënnen, soudatt keng zousätzlech Emulgatoren néideg sinn.
D’Ultraschallbehandlung ass eng bewäert Method fir d’Produktioun vun Nanoemulsiounen an Nanodispersiounen. Héichintensiven Ultraschall liwwert déi néideg Leeschtung, fir eng flësseg Phas (dispergéiert Phas) a Form vu klengen Drëpsen an enger zweeter Phas (kontinuéierlech Phas) ze dispergéieren. An der Dispergéierungszon verursaachen implodéierend Kavitatiounsblosen intensiv Stousswellen an der Flëssegkeet ronderëm a féieren zur Bildung vu Flëssegkeetsstrale mat héijer Stréimungsvitess. Fir déi nei gebilten Drëpse vun der dispergéierter Phas géint Koaleszenz ze stabiliséieren, ginn Emulgatoren (uewerflächenaktiv Substanzen, Tensiden) a Stabilisatoren zur Emulsioun bäigefüügt. Well d’Koaleszenz vun den Drëpsen nom Opbriechen déi endgülteg Drëpsegréissteverdeelung beaflosst, ginn effizient stabiliséierend Emulgatore benotzt, fir déi endgülteg Drëpsegréissteverdeelung op engem Niveau ze halen, deen der Verdeelung direkt nom Opbrieche vun den Drëpsen an der Ultraschall-Dispergéierungszon entsprécht.

Liposomal Dispersioune mat Ultraschallbehandlung

Liposomal Dispersiounen, déi op ongesättegtem Phosphatidylchlorin baséieren, sinn net genuch géint Oxidatioun stabil. D’Dispersioun kann duerch Antioxidantien, wéi zum Beispill e Komplex aus de Vitaminne C an E, stabiliséiert ginn.
 

Bildung vu Liposomen duerch d’Ëmkéierphas-Verdampfungsmethod mat Ultraschallbehandlung

 
Ortan et al. (2002) hunn an hirer Etüd iwwer d’Preparatioun vun äthereschem Ueleg vun Anethum graveolens a Liposomen duerch Ultraschall gutt Resultater erreecht. No der Ultraschallbehandlung louch d’Gréisst vun de Liposomen tëscht 70–150 nm a fir MLV tëscht 230–475 nm; dës Wäerter waren och no 2 Méint ongeféier konstant, sinn awer no 12 Méint geklommen, besonnesch an der SUV-Dispersioun (kuckt d’Histogrammer hei drënner). D’Stabilitéitsmiessung, déi de Verloscht vun äthereschem Ueleg an d’Gréissteverdeelung betraff huet, huet och gewisen, datt liposomal Dispersiounen de Gehalt u flüchtegem Ueleg bäibehalen hunn. Dëst deit dorop hin, datt den Aschloss vum äthereschen Ueleg a Liposomen d’Stabilitéit vum Ueleg erhéicht huet.

Ortan et al. (2009): Stabilitéit vu MLV- a SUV-Dispersiounen no 1 Joer. Liposomal Formuléierunge goufe bei 4±1 ºC gelagert.

Hielscher Ultraschallprozessoren sinn déi ideal Apparater fir Uwendungen an der Kosmetik- a Pharmaindustrie. Systemer, déi aus méi Ultraschallprozessoren mat jeeweils bis zu 16.000 Watt bestinn, bidden déi néideg Kapazitéit, fir dës Laborapplikatioun an eng effizient Produktiounsmethod ëmzesetzen, mat där fein dispergéiert Emulsiounen am kontinuéierlechen Duerchfloss oder am Chargebetrib hiergestallt ginn – mat Resultater, déi mat deene vun de beschten Héichdrockhomogenisateuren, déi haut disponibel sinn, wéi Blendventiller, vergläichbar sinn. Nieft dëser héijer Effizienz bei der kontinuéierlecher Emulgéierung brauchen Hielscher Ultraschallapparater ganz wéineg Ënnerhalt a si ganz einfach ze bedéngen an ze botzen. Den Ultraschall ënnerstëtzt tatsächlech d’Botzen an d’Spullen. D’Ultraschallleeschtung ass astellbar a kann u bestëmmte Produkter an Ufuerderunge fir d’Emulgéierung ugepasst ginn. Speziell Duerchflosszellereakteren, déi den héijen Ufuerderunge fir CIP (Botzen op der Plaz) a SIP (Steriliséieren op der Plaz) entspriechen, sinn och disponibel.

Heefeg gestallte Froen iwwer Liposomen

Wéi eng Aarte vu Liposome ginn ënnerscheet?

Liposome ginn no hirer Gréisst an der Unzuel vun den Duebelschichten, déi si enthalen, a verschidden Aarten agedeelt. Zu dëse Kategorie gehéieren:

• Kleng unilamellär Vesikelen (SUV): Dëst sinn déi klengst Liposome mat enger eenzeger Lipidduebelschicht.
• Grouss unilamellär Vesikelen (LUV): Si si méi grouss wéi SUVen an hunn och eng eenzeg Duebelschicht.
• Multilamellär Vesikelen (MLV): Si enthalen e puer konzentresch Duebelschichten.
• Multivesikulär Vesikelen (MVV): Si bestinn aus e puer méi klenge Vesikelen an enger méi grousser Vesikel.

 
Zu anere spezialiséierten Aarte gehéieren:

• PEGyléiert Liposomen: Liposomen, déi mat Polyethylenglykol (PEG) modifizéiert goufen, fir d’Stabilitéit ze verbesseren an d’Zirkulatiounsdauer ze verlängeren.
• Nanoliposomen: Ganz kleng Liposomen, déi typescherweis fir déi geziilt Liwwerung vu Medikamenter benotzt ginn.

Wéi eng Vesikelstrukture kënne Liposomen opweisen?

Liposome ginn zousätzlech op Basis vun hirer Vesikelstruktur a siwen Haaptaarten agedeelt:

• Grouss multilamellär Vesikelen (MLV): Enthalen e puer Duebelschichten.
• Oligolamellär Vesikelen (OLV): Hunn e puer wéineg Duebelschichten.
• Kleng unilamellär Vesikelen (SUV): Déi klengst mat enger eenzeger Duebelschicht.
• Mëttelgrouss unilamellär Vesikelen (MUV): Mëttelgrouss mat enger eenzeger Duebelschicht.
• Grouss unilamellär Vesikelen (LUV): Méi grouss mat enger eenzeger Duebelschicht.
• Riseg unilamellär Vesikelen (GUV): Ganz grouss mat enger eenzeger Duebelschicht.
• Multivesikulär Vesikelen (MVV): E puer Vesikelen an enger eenzeger grousser Vesikel.

Wat sinn d’Ënnerscheeder tëscht Liposomen an Niosomen?

Liposome si vun Niosomen haaptsächlech duerch hir Zesummesetzung ënnerschiddlech:
Liposomen: Aus Phospholipide mat zwou Ketten hiergestallt, déi entweder neutral oder geluede kënne sinn.
Niosomen: Aus net geluedenen Tenside mat enger eenzeger Kette a Cholesterin hiergestallt.
Béid Strukture ginn duerch Ultraschallbehandlung gebilt, déi d’Zesummelagerung vun de Vesikele mat Duebelschichte fërdert.

Wat ass déi ideal Gréisst vun engem Liposom?

Fir d’therapeutesch Liwwerung läit déi ideal Gréisst vun engem Liposom theoreetesch bei engem Duerchmiesser tëscht 50 an 200 Nanometer. Dëse Gréissteberäich optiméiert d’Stabilitéit an d’Bioverfügbarkeet. Ultraschallbehandlung gëtt heefeg benotzt, fir d’Vesikel op déi gewënschte Gréisst ze verklengeren.

Kënne Liposomen hydrophil Medikamenter transportéieren?

Jo, Liposome kënnen hydrophil Medikamenter transportéieren. Si ginn a biomedizineschen Uwendunge geschat, well si souwuel hydrophob wéi och hydrophil Wierkstoffer akapsele kënnen. Zousätzlech bidden si eng héich Biokompatibilitéit a biologesch Ofbaubarkeet, wat si zu effektive Liwwersystemer mécht.

Wéi gi Liposomen hiergestallt?

Déi heefegst Technike fir d’Preparatioun vu Liposome sinn d’Dënnfilmmethod an d’Method vun der ëmgekéierter Phaseverdampfung.
Dënnfilmhydratatiounsmethod:

1. Léist Lipiden an engem organesche Léisungsmëttel op.
2. Verdampt d’Léisungsmëttel, fir en dënne Lipidfilm ze bilden.
3. Hydratéiert de Film mat enger wässerlecher Léisung ënner Ultraschallbehandlung, fir multilamellär Vesikelen ze bilden.

Method vun der ëmgekéierter Phaseverdampfung:

1. Léist Lipiden a Waasser an Ethanol op.
2. Behandelt d’Léisung bei 60°C ongeféier 10 Minutte laang mat Ultraschall, fir eng Lipidpast ze bilden.
3. Killt d’Lipidsuspensioun of a gitt ënner Réiere Waasser oder Puffer drëpseweis dobäi.
4. Hydratéiert d’Suspensioun 1 Stonn laang, fir multilamellär Vesikelen ze bilden.
5. Verklengert d’Liposome mat weiderer Ultraschallbehandlung.

Wat sinn Archaeosomen?

Archaeosome si Liposomen aus Archaeelipiden, déi fir hir Stabilitéit a Resistenz géint extrem Bedéngunge bekannt sinn. Dës Eegenschafte maachen Archaeosome besonnesch nëtzlech fir d’Liwwerung vu Medikamenter an d’Entwécklung vun Impfstoffer ënner usprochsvolle Bedéngungen.

Wéi ginn Archaeosome preparéiert?

Ultraschallbehandlung no Pise (2022): Archaeosome kënnen aus der polarer Lipidfraktioun “PLF” vu Sulfolobussolfataricus duerch eng Ultraschallbehandlung bei 60°C hiergestallt ginn, ouni datt eng extern Zoufuer vu Lipiden néideg ass. Bei 0°C goufe polar Lipide vu Sulfolobusacidocaldarius effektiv mat Ultraschall behandelt, fir Archaeosomen ze bilden. Mat BMD belueden Archaeosomen a konventionell Liposomen, souwéi archaeal Lipiden, déi aus Archaea H. salinarum isoléiert a mat Phosphatidylcholin beräichert goufen, goufe mat Ultraschalltechniken hiergestallt. Mat Ultraschall behandelt Vesikele fir déi topesch Verabreechung goufen hiergestallt, andeems MLV-Dispersioune mat engem Ultraschallapparat mat Sond Hielscher UP50H bei enger Amplitud vun 80 Prozent fir 4 Minutte mat Ultraschall behandelt goufen (kuckt d’Bild lénks).

Literatur/Referenzen

• Raquel Martínez-González, Joan Estelrich, Maria Antònia Busquets (2016): Liposomes Loaded with Hydrophobic Iron Oxide Nanoparticles: Suitable T2 Contrast Agents for MRI. International Journal of Molecular Science 2016.
• Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
• Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2014): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
• Pise, Ganesh (2022): Archaeosomes for both cell-based delivery applications and drug-based delivery applications. Journal of Medical Pharmaceutical and Allied Sciences 11, 2022. 4995-5003.