Bioaktīvo molekulu iekapsulēšana liposomās ar ultraskaņu

Ir labi zināms, ka apstrāde ar ultraskaņu ir ļoti efektīva liposomālo preparātu pagatavošanā. Tipiskos liposomālos preparātos, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu, iekapsulē C vitamīnu, CBD, kurkumīnu, kvercetīnu, astaksantīnu, peptīdus un daudzus citus bioaktīvus savienojumus. Iekapsulēšana liposomās ar ultraskaņu ir vienkārša, ātra un iedarbīga metode, kas ļauj iegūt stabilas vezikulas ar augstu iekapsulēto vielu saturu. Ar ultraskaņu iekapsulētās uzturvielas izceļas ar izcilu biopieejamību.

Pārskats: bioaktīvo savienojumu iekapsulēšana liposomās, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu

Iekapsulēšana ar ultraskaņu nodrošina ļoti efektīvu un kontrolējamu metodi bioaktīvo savienojumu ievadīšanai liposomās, uzlabojot to stabilitāti, biopieejamību un funkcionālo iedarbību. Augstas intensitātes ultraskaņas radītā akustiskā kavitācija veicina strauju lipīdu hidratāciju, vezikulu izmēra samazināšanu un vienmērīgu disperģēšanu, ļaujot veidoties mazām, viendabīgām liposomām ar šauru izmēru sadalījumu. Šī metode veicina augstu iekapsulēšanas efektivitāti gan hidrofiliem, gan lipofiliem savienojumiem, vienlaikus līdz minimumam samazinot nepieciešamību pēc organiskiem šķīdinātājiem vai skarbiem apstrādes apstākļiem. Turklāt apstrāde ar ultraskaņu ļauj precīzi kontrolēt daļiņu izmēru un lamelaritāti, kas ir būtiski parametri, lai optimizētu jutīgu bioaktīvo vielu kontrolētu izdalīšanos, uzņemšanu šūnās un ilgtermiņa stabilitāti farmācijas, uztura bagātinātāju un kosmētikas lietojumos.

Kas ir liposomas, un kādas ir to priekšrocības?

Liposomas ir vezikulas, kuras sastāv no ūdens fāzes kodola, ko ietver viens vai vairāki fosfolipīdu dubultslāņi. Tā kā liposomām ir ūdens fāzes kodols, ko ieskauj lipīdu slānis un hidrofils ārējais apvalks, liposomas šķīst ūdenī un var transportēt ūdenī šķīstošus un taukos šķīstošus savienojumus attiecīgajos vezikulas nodalījumos. Tas padara liposomas par ļoti efektīvu terapeitiski aktīvu molekulu piegādes sistēmu. Liposomas veidojas, sagraujot bioloģiskās membrānas, un šo procesu veicina un pastiprina apstrāde ar ultraskaņu. Liposomas visbiežāk sastāv no fosfolipīdiem, īpaši fosfatidilholīna, taču tās var saturēt arī citus lipīdus, piemēram, olu fosfatidiletanolamīnu, ja vien tie ir saderīgi ar lipīdu dubultslāņa struktūru. Liposomas veidojas spontāni, kad fosfolipīdi tiek hidratēti. Pirmajā posmā – hidratācijas fāzē – apstrādi ar ultraskaņu izmanto lipīdu un ūdens fāzes nanoemulģēšanai, lai veicinātu daudzslāņainu vezikulu (MLVs) veidošanos ar augstu iekapsulēto vielu saturu. Pēc tam, ja nepieciešams, liposomu izmēra samazināšanai var izmantot apstrādi ar ultraskaņu. Lai iegūtu mazākas vezikulas, apstrādi ar ultraskaņu izmanto disperģēšanai un liposomu izmēra samazināšanai līdz monodispersām lielām vienslāņainām vezikulām (LUVs) vai mazām vienslāņainām vezikulām (SUVs).
Liposomu veidošanas un to izmēra samazināšanas metode ar ultraskaņu ir uzticama, ātra, efektīva, vienkārša un droša. Iegūtajām liposomām ir augsts bioaktīvo vielu saturs, augsta stabilitāte un izcila biopieejamība.

Kāpēc ultraskaņas tīrīšanas vannas nespēj nodrošināt augstas kvalitātes liposomu iegūšanu?

Liposomu ražošanai nepieciešama ultraskaņas ierīce, kas spēj nodrošināt pietiekami daudz enerģijas, lai izveidotu vienmērīgas nanometru izmēra daļiņas. Mājas apstākļos ar ultraskaņas juvelierizstrādājumu tīrītāju izgatavotas liposomas parasti ir neefektīvas, jo iegūtajām liposomām nav nedz nepieciešamā nanometru izmēra, nedz tās efektīvi un ilgtermiņā stabili iekapsulē bioaktīvās uzturvielas. Augstas kvalitātes liposomu sagatavošanai priekšroka dodama zondes tipa ultraskaņas ierīcei, jo zonde (sonotrode) var pārnest vidē intensīvo akustisko enerģiju, kas nepieciešama efektīvu liposomu ar lielu iekapsulēto vielu daudzumu veidošanai. Kopumā ar ultraskaņas zondi ražotu liposomu daļiņu izmēru sadalījums ir 100–500nm, kas ir optimāls lielam iekapsulēto vielu daudzumam un pārākai biopieejamībai.
Ultraskaņas plūsmas šūnas reaktora izmantošana ļauj sagatavot liposomas vidē bez skābekļa, lai novērstu oksidatīvo noārdīšanos.
Zondes tipa ultraskaņas ierīces nodrošina nepieciešamo enerģiju, lai ražotu augstas kvalitātes liposomas, kurām piemīt šādas īpašības:

Pēc lipīdu plēvītes izveidošanas un tai sekojošās rehidratācijas izmanto apstrādi ar ultraskaņu, lai veicinātu aktīvo sastāvdaļu ieslēgšanu liposomās. Turklāt apstrāde ar ultraskaņu ļauj iegūt vēlamo liposomu izmēru.

Molekulu iekapsulēšana liposomās ar ultraskaņu

Tālāk sniegtais saraksts sniedz priekšstatu par vielām, kas jau ir veiksmīgi iekapsulētas liposomu preparātos, izmantojot sagatavošanu ar ultraskaņu.

• antioksidanti, piemēram, glutations, C vitamīns, metilēti B grupas vitamīni, resveratrols, CoQ10 utt.
• fenola savienojumi: flavonoīdi, piemēram, fizetīns, kvercetīns, oligomērie proantocianidīni (OPC); saponīni, piemēram, astragalozīds; alkaloīdi
• minerālvielas, piemēram, magnija helāti (piem., magnija treonāts, magnija orotāts), cinks, varš utt.
• terpēni, piemēram, astaksantīns, limonēns, pinēns, humulēns, linalols, beta-kariofilēns, fitols, geraniols, terpinolēns utt.
• lipīdi, piemēram, omega-3 taukskābes EPA un DHA; dipalmitoilfosfatidilholīns (DPPC) utt.
• aminoskābes, piemēram, kreatīns, glicīns, 5-HTP (5-hidroksitriptofāns), fenilalanīns, L-teanīns, GABA (gamma-aminosviestskābe), taurīns, N-acetilcisteīns (NAC), L-tirozīns utt.
• peptīdi, piem., oksitocīns, kolagēns, GLP-1 peptīdi utt.
• polisaharīdi, piemēram, hialuronskābe, sēņu polisaharīdi utt.
• kanabinoīdi, piemēram, CBD, CBG, THC
• nootropie līdzekļi, intelektuālo spēju uzlabošanas preparāti un kognitīvo spēju uzlabošanas līdzekļi, kas var ietvert iepriekš minētās vielas, kā arī citas molekulas

Bioaktīvo molekulu liposomālais preparāts, kura īpašības uzlabotas ar nanotehnoloģijām, nodrošina augstāku uzsūkšanās ātrumu, pārāku biopieejamību un var ļaut vielām šķērsot hematoencefālisko barjeru.
Alternatīvas uz lipīdiem balstītas zāļu piegādes sistēmas ir nanoemulsijas un uz lipīdiem balstīti koloidālie nesēji, piemēram, cietās lipīdu nanodaļiņas (SLN) un nanostrukturēti lipīdu nesēji (NLC). Tos visus – nanoemulsijas, SLN un NLC – var droši veidot un piepildīt ar aktīvajām vielām, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu.
Lasiet vairāk par Aloe Vera ekstrakciju ar ultraskaņu un iekapsulēšanu nanokapsulās!

Izvēlieties sev vēlamo liposomu veidošanas metodi

Apstrādi ar ultraskaņu plaši izmanto dažādās liposomu sagatavošanas un apstrādes metodēs, jo tā veicina gan liposomu veidošanos, gan procesa kontroli pēcapstrādes posmā. To var izmantot tiešai liposomu veidošanai, disperģējot lecitīnu (fosfolipīdus) ūdens fāzē, lai veicinātu strauju vezikulu veidošanos, un to bieži izmanto arī tādās atzītās metodēs kā apgrieztās fāzes iztvaicēšana un plānās kārtiņas hidratācija, lai uzlabotu lipīdu dispersiju un paātrinātu vezikulu veidošanos. Papildus sākotnējai sagatavošanai apstrādi ar ultraskaņu bieži izmanto iepriekš izveidotu (tukšu) liposomu piepildīšanai ar sonoporācijas palīdzību, nodrošinot efektīvu bioaktīvo savienojumu iekļaušanu, un tā ir standarta metode liposomu izmēra samazināšanai, iegūstot mazākas, vienmērīgākas vezikulas ar šaurāku izmēru sadalījumu, kas uzlabo stabilitāti un vielu piegādes efektivitāti.
Uzziniet vairāk par dažādām liposomu ražošanas metodēm ar ultraskaņas palīdzību:

• Liposomu veidošana ar ultraskaņu, izmantojot lecitīnu
• Apgrieztās fāzes iztvaicēšanas metode ar ultraskaņu
• Plānās kārtiņas hidratācija ar ultraskaņu

Faktori, kas ietekmē liposomu kvalitāti

Liposomu kvalitāti nosaka daļiņu izmēra un lamelu skaita viendabīgums, ieslēgšanas efektivitāte (%EE) / iekapsulētās vielas daudzums un stabilitāte. Sagatavošanas metode, apstrādes apstākļi, izejvielas un uzglabāšana ir svarīgi faktori, kas ietekmē liposomālo preparātu kvalitāti un līdz ar to arī iedarbības spēku. SEM attēlā pa kreisi redzamas ar DHA un EPA taukskābēm piepildītas liposomas, kas sagatavotas ar ultraskaņu, izmantojot Hielscher ultraskaņas ierīci UP200S (pētījums un attēls: Hadian et al. 2014).
Liposomu sagatavošana ar ultraskaņu ir uzticama metode, kas ļauj iegūt mazas, vienāda izmēra liposomu daļiņas ar lielu bioaktīvo molekulu daudzumu. Ultraskaņas procesa parametrus (piemēram, amplitūdu, kopējo enerģiju, laiku, pulsāciju, temperatūru, spiedienu) var precīzi regulēt. Tā kā apstrāde ar ultraskaņu ir netermiska apstrādes metode, tās darbības princips balstās tikai uz mehānisku bīdi. Temperatūras paaugstināšanās ar ultraskaņu apstrādātajā šķidrumā skaidrojama ar otro termodinamikas likumu, kas nosaka, ka jebkura pievadītā enerģija galu galā pārvēršas siltumā. Lai liposomu vidē uzturētu stabili zemu temperatūru, Hielscher Ultrasonics piedāvā tehnoloģiski pilnveidotus dzesēšanas risinājumus, piemēram, ledus vannas, kā arī reaktorus un plūsmas šūnas ar dzesēšanas apvalkiem. Liposomu ražošanā ar ultraskaņu iegūtie rezultāti ir reproducējami, un tas ir svarīgi standartizētam procesam un nemainīgi augstai produkta kvalitātei.
Augstas kvalitātes fosfolipīdi ar lielu fosfatidilholīna un fosfatidiletanolamīna īpatsvaru nodrošina stabilu liposomu apvalku, kas novērš uzturvielu noplūdi. Izturīgs fosfolipīdu apvalks arī aizsargā iekapsulētās uzturvielas pret oksidatīvu un termisku noārdīšanos. Tāpēc būtiska ir līdzsvarota fosfolipīdu, ūdens fāzes un iekapsulēto uzturvielu (bioaktīvo molekulu) attiecība.

Augstas veiktspējas ultraskaņas ierīces liposomu ražošanai

Hielscher Ultrasonics sistēmas ir uzticamas iekārtas, ko izmanto farmaceitisko preparātu un uztura bagātinātāju ražošanā, lai izgatavotu augstas kvalitātes liposomas, kurās iekapsulēti vitamīni, antioksidanti, flavonoīdi, peptīdi, polifenoli un citi bioaktīvi savienojumi / uzturvielas. Lai apmierinātu klientu vajadzības, Hielscher piegādā ultraskaņas iekārtas, sākot no kompaktiem, rokā turamiem laboratorijas homogenizatoriem un galda ultraskaņas iekārtām līdz pilnībā rūpnieciskām ultraskaņas sistēmām liposomu preparātu ražošanai lielos apjomos. Liposomu preparātus ar ultraskaņu var izgatavot porcijās vai nepārtrauktā plūsmas procesā, izmantojot ultraskaņas caurplūdes reaktoru. Ir pieejams plašs ultraskaņas sonotrožu (zonžu) un reaktoru tvertņu klāsts, lai nodrošinātu optimālu aprīkojuma konfigurāciju jūsu liposomu ražošanai. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj tās darbināt 24/7 lielas slodzes režīmā un prasīgos darba apstākļos.
Precīza visu svarīgo procesa parametru, piemēram, amplitūdas, spiediena, temperatūras un apstrādes ar ultraskaņu ilguma, kontrole padara ultraskaņas procesu uzticamu un reproducējamu. Hielscher Ultrasonics apzinās nemainīgi augstas produktu kvalitātes nozīmi un ar viedu programmatūru un automātisku datu reģistrēšanu palīdz uztura bagātinātāju un ārstniecisko preparātu ražotājiem ieviest procesu standartizāciju un GMP (labu ražošanas praksi). Mūsu digitālie ultraskaņas homogenizatori automātiski reģistrē visus ultraskaņas procesa parametrus iebūvētā SD kartē. Digitālie skārienekrāni un attālināta vadība pārlūkprogrammā ļauj nepārtraukti uzraudzīt procesu un precīzi pielāgot procesa parametrus, kad vien tas nepieciešams. Tas ievērojami atvieglo procesa uzraudzību un kvalitātes kontroli.
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas iekārtu aptuveno apstrādes jaudu: