Ultraskaņas liposomu sagatavošana
Ultrasoniski ražotas liposomas uzrāda ļoti augstu ievilkšanas efektivitāti, augstu kravnesību un vienmērīgi mazu sfērisku izmēru. Tādējādi ultraskaņas liposomas piedāvā lielisku biopieejamību. Hielscher Ultrasonics piedāvā ultrasonikatorus, lai droši ražotu farmaceitiskās kvalitātes liposomas partijas un nepārtrauktā režīmā.
Ultraskaņas liposomu ražošanas priekšrocības
Ultraskaņas liposomu iekapsulēšana ir metode, ko izmanto, lai iekapsulētu zāles vai citus terapeitiskus līdzekļus liposomās, izmantojot ultraskaņas enerģiju. Salīdzinot ar citām liposomu iekapsulēšanas metodēm, ultraskaņas iekapsulēšanai ir vairākas priekšrocības, kas padara to par izcilu ražošanas tehniku.
- Augsta iekraušana, augsta ievilkšanas efektivitāte: Ultraskaņas liposomu ražošana ir labi zināma, lai ražotu liposomas ar lielu aktīvo sastāvdaļu slodzi, piemēram, C vitamīnu, zāļu molekulas utt. Tajā pašā laikā ultraskaņas metode parāda augstu ievilkšanas efektivitāti. Tas nozīmē, ka liela daļa aktīvās vielas ir iekapsulēta ar ultrasonication. Visbeidzot, tas padara ultrasonication par ļoti efektīvu metodi liposomu ražošanai.
- Vienmērīgi mazas liposomas: Viena no ultraskaņas liposomu iekapsulēšanas priekšrocībām ir tā spēja ražot ļoti viendabīgas liposomas ar šauru izmēru sadalījumu. Ultraskaņas enerģiju var izmantot, lai sadalītu lielākas liposomas vai lipīdu agregātus mazākās, vienveidīgākās liposomās. Tas noved pie lielākas liposomu lieluma un formas konsekvences, kas var būt svarīgi zāļu piegādes lietojumiem, kur daļiņu izmērs var ietekmēt to farmakokinētiku un efektivitāti.
- Piemērojams visām molekulām: Vēl viena ultraskaņas liposomu iekapsulēšanas priekšrocība ir tā spēja iekapsulēt plašu zāļu un citu terapeitisko līdzekļu klāstu. Šo metodi var izmantot, lai iekapsulētu gan hidrofilas, gan hidrofobas zāles, ko var būt grūti izdarīt ar citām metodēm. Turklāt ultraskaņas enerģiju var izmantot, lai iekapsulētu makromolekulas un nanodaļiņas, kas var būt pārāk lielas, lai iekapsulētu ar citām metodēm.
- Ātri un uzticami: Ultraskaņas liposomu iekapsulēšana ir arī salīdzinoši vienkāršs un ātrs process. Tam nav nepieciešams izmantot skarbas ķīmiskas vielas vai augstas temperatūras, kas var kaitēt iekapsulēto terapeitisko līdzekļu iedarbībai.
- Mērogs: Turklāt šo metodi var viegli paplašināt liela mēroga ražošanai, padarot to par rentablu risinājumu zāļu piegādes lietojumiem.
Kopumā ultraskaņas liposomu iekapsulēšana ir pārāka liposomu iekapsulēšanas tehnika, jo tā spēj ražot vienmērīgas liposomas ar šauru izmēru sadalījumu, iekapsulēt plašu terapeitisko līdzekļu klāstu un tā vienkāršību un mērogojamību.

UP400St, 400 vati spēcīgs ultraskaņas homogenizators, nanoliposomu ražošanai.

Pēc lipīdu plēves veidošanās, kam seko rehidratācija, ultraskaņas apstrāde tiek izmantota, lai veicinātu aktīvo sastāvdaļu iekļūšanu liposomā. Turklāt ultraskaņas apstrāde sasniedz vēlamo liposomu izmēru.
Ultraskaņas liposomu sagatavošana farmaceitiskajiem līdzekļiem un kosmētikai
Liposomas (pūslīši uz lipīdu bāzes), transferosomas (ultradeformējamas liposomas), etosomas (īpaši deformējamas vezikulas ar augstu alkohola saturu) un niosomas (sintētiskie pūslīši) ir mikroskopiskas pūslīši, kurus var mākslīgi sagatavot kā lodveida nesējus, kuros var iekapsulēt aktīvās molekulas. Šīs pūslīši ar diametru no 25 līdz 5000 nm bieži tiek izmantoti kā zāļu nesēji farmācijas un kosmētikas nozarē, piemēram, perorāla vai lokāla zāļu piegāde, genoterapija un imunizācija. Ultrasonication ir zinātniski pierādīta metode ļoti efektīvai liposomu ražošanai. Hielscher ultrasonikatori ražo liposomas ar augstu aktīvo sastāvdaļu slodzi un izcilu biopieejamību.
Liposomas un liposomālā formula
Liposomas ir unilamellas, oligolamelāras vai multilamelāras vezikulārās sistēmas un sastāv no tā paša materiāla kā šūnu membrāna (lipīdu divslāņu). Attiecībā uz to sastāvu un lielumu liposomas diferencē šādi:
- daudzlamellu pūslīši (MLV, 0,1-10μm)
- mazi vienilamelāri pūslīši (SUV, <100 nm)
- lieli vienilamelāri pūslīši (LUV, 100–500 nm)
- milzu vientulīgi pūslīši (GUV, ≥1 μm)
Liposomu galvenā struktūra sastāv no fosfolipīdiem. Fosfolipīdiem ir hidrofila galvas grupa un hidrofoba astes grupa, kas sastāv no garas ogļūdeņražu ķēdes.
Liposomu membrānai ir ļoti līdzīgs sastāvs kā ādas barjerai, tāpēc tās var viegli integrēt cilvēka ādā. Tā kā liposomas saplūst ar ādu, tās var izkraut ievilktos aģentus tieši uz galamērķi, kur aktīvās vielas var pildīt savas funkcijas. Tādējādi liposomas uzlabo ādas caurlaidību / caurlaidību uzņemtajiem farmaceitiskajiem un kosmētiskajiem līdzekļiem. Arī liposomas bez iekapsulētiem līdzekļiem, brīvās pūslīši, ir spēcīgas aktīvās vielas ādai, jo fosfatidilcholīns satur divas būtiskas vielas, kuras cilvēka organisms pats nevar ražot: linolskābi un holīnu.
Liposomas tiek izmantotas kā bioloģiski saderīgi zāļu, peptīdu, olbaltumvielu, plazmas DNS, antisenses oligonukleotīdu vai ribozīmu nesēji farmaceitiskiem, kosmētiskiem un bioķīmiskiem mērķiem. Milzīgā daļiņu izmēra un lipīdu fizikālo parametru daudzpusība sniedz pievilcīgu potenciālu, lai konstruētu īpaši pielāgotus transportlīdzekļus plašam pielietojumam. (Ulrihs 2002)
Ultraskaņas liposomu veidošanās
Liposomas var veidot, izmantojot ultraskaņu. Liposomu sagatavošanas pamatmateriāls ir amfilas molekulas, kas iegūtas vai balstītas uz bioloģiskiem membrānas lipīdiem. Mazu vienilamellāru pūslīšu (SUV) veidošanai lipīdu dispersija tiek viegli apstrādāta ar ultraskaņu – piemēram, ar rokas ultraskaņas ierīci UP50H (50W, 30kHz), VialTweeter vai ultraskaņas reaktoru CupHorn – ledus vannā. Šādas ultraskaņas procedūras ilgums ilgst aptuveni 5 – 15 minūtes. Vēl viena metode mazu vienilamelāru pūslīšu ražošanai ir daudzlamelāru pūslīšu liposomu apstrāde ar ultraskaņu.
(2010) ziņo par transferosomu iegūšanu, apstrādājot MLV istabas temperatūrā.
Hielscher Ultrasonics piedāvā dažādas ultraskaņas ierīces, sonotrodes un piederumus un tādējādi var nodrošināt vispiemērotāko ultraskaņas iestatījumu ļoti efektīvai liposomu iekapsulēšanai jebkurā mērogā.
Aktīvo vielu ultraskaņas iekapsulēšana liposomās
Liposomas darbojas kā aktīvo sastāvdaļu, piemēram, vitamīnu, terapeitisko molekulu, peptīdu utt., Nesēji. Ultraskaņa ir efektīvs līdzeklis, lai sagatavotu un veidotu liposomas aktīvo vielu iekļūšanai. Vienlaikus ultraskaņas apstrāde palīdz iekapsulēšanas un iekļūšanas procesā, lai tiktu ražotas liposomas ar augstu aktīvo sastāvdaļu slodzi. Pirms iekapsulēšanas liposomas mēdz veidot klasterus fosfolipīdu polāro galviņu virsmas lādiņa un lādiņa mijiedarbības dēļ (sal. Míckova et al. 2008), turklāt tās ir jāatver. Piemēram, Zhu et al. (2003) apraksta biotīna pulvera iekapsulēšanu liposomās ar ultrasonication. Tā kā biotīna pulveris tika pievienots vezikulu suspensijas šķīdumam, šķīdums ir apstrādāts ar ultraskaņu. Pēc šīs ārstēšanas biotīns tika iekļuvis liposomās.

1kW ultraskaņas procesors UIP1000hdT nepārtrauktai liposomu ražošanai
Liposomu emulsijas ar ultrasonication
Lai uzlabotu mitrinošo vai pretnovecošanās kremu, losjonu, želeju un citu kosmeceitisko preparātu barojošo iedarbību, liposomālajām dispersijām pievieno emulgatoru, lai stabilizētu lielāku lipīdu daudzumu. Taču pētījumi parādīja, ka liposomu spējas parasti ir ierobežotas. Pievienojot emulgatorus, šis efekts parādīsies agrāk, un papildu emulgatori izraisa fosfatidilholīna barjeras afinitātes vājināšanos. Nanodaļiņas – sastāv no fosfatidilholīna un lipīdiem – ir atbilde uz šo problēmu. Šīs nanodaļiņas veido eļļas piliens, ko pārklāj fosfatidilholīna monoslānis. Nanodaļiņu izmantošana ļauj veidot preparātus, kas spēj absorbēt vairāk lipīdu un palikt stabili, tāpēc papildu emulgatori nav nepieciešami.
Ultrasonication ir pierādīta metode nanoemulsiju un nanodispersiju ražošanai. Ļoti intensīva ultraskaņa nodrošina jaudu, kas nepieciešama, lai izkliedētu šķidro fāzi (disperģēto fāzi) mazos pilienos otrajā fāzē (nepārtrauktā fāze). Izkliedēšanas zonā implodējošie kavitācijas burbuļi izraisa intensīvus trieciena viļņus apkārtējā šķidrumā un izraisa šķidruma strūklu veidošanos ar augstu šķidruma ātrumu. Lai stabilizētu jaunizveidotos disperģējošās fāzes pilienus pret koģenerāciju, emulsijai pievieno emulgatorus (virsmas aktīvās vielas, virsmaktīvās vielas) un stabilizatorus. Tā kā pilienu saplūšana pēc traucējumiem ietekmē galīgo pilienu lieluma sadalījumu, efektīvi stabilizējošie emulgatori tiek izmantoti, lai saglabātu galīgo pilienu lieluma sadalījumu tādā līmenī, kas ir vienāds ar sadalījumu tūlīt pēc pilienu traucējumiem ultraskaņas izkliedēšanas zonā.
Liposomu dispersijas, izmantojot Ultrasonication
Liposomu dispersijas, kuru pamatā ir nepiesātinātais fosfatidilhlorīns, trūkst stabilitātes pret oksidāciju. Dispersijas stabilizāciju var panākt ar antioksidantiem, piemēram, ar C un E vitamīnu kompleksu.
(2002) savā pētījumā par Anethum graveolens ēteriskās eļļas ultraskaņas sagatavošanu liposomās sasniedza labus rezultātus. Pēc ultraskaņas apstrādes liposomu izmērs bija no 70 līdz 150 nm, bet MLV - no 230 līdz 475 nm; šīs vērtības bija aptuveni nemainīgas arī pēc 2 mēnešiem, bet saglabājās pēc 12 mēnešiem, īpaši SUV dispersijas gadījumā (skatīt histogrammas zemāk). Stabilitātes mērījumi attiecībā uz ēterisko eļļu zudumu un izmēru sadalījumu arī parādīja, ka liposomālās dispersijas saglabāja gaistošās eļļas saturu. Tas liek domāt, ka ēteriskās eļļas iekļūšana liposomās palielināja eļļas stabilitāti.

(2009): MLV un SUV dispersiju stabilitāte pēc 1 gada. Liposomālie preparāti tika uzglabāti 4±1 °C temperatūrā.
Hielscher ultraskaņas procesori ir ideālas ierīces lietojumiem kosmētikas un farmācijas nozarē. Sistēmas, kas sastāv no vairākiem ultraskaņas procesoriem līdz 16 000 vatiem, nodrošina jaudu, kas nepieciešama, lai pārvērstu šo laboratorijas lietojumprogrammu efektīvā ražošanas metodē, lai iegūtu smalki izkliedētas emulsijas nepārtrauktā plūsmā vai partijā – sasniedzot rezultātus, kas ir salīdzināmi ar mūsdienu labākajiem pieejamajiem augstspiediena homogenizatoriem, piemēram, diafragmas vārstiem. Papildus šai augstajai efektivitātei nepārtrauktā emulgācijā Hielscher ultraskaņas ierīcēm nepieciešama ļoti zema apkope, un tās ir ļoti viegli lietojamas un tīrāmas. Ultraskaņa faktiski atbalsta tīrīšanu un skalošanu. Ultraskaņas jauda ir regulējama un to var pielāgot konkrētiem produktiem un emulgācijas prasībām. Ir pieejami arī īpaši plūsmas šūnu reaktori, kas atbilst uzlabotajām CIP (clean-in-place) un SIP (sterilizēt-in-place) prasībām.
Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:
Partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
---|---|---|
1 līdz 500 ml | 10 līdz 200 ml/min | UP100H |
10 līdz 2000 ml | 20 līdz 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 līdz 20L | 02 līdz 4 l/min | UIP2000hdT |
10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
15 līdz 150L | 3 līdz 15L/min | UIP6000hdT |
n.p. | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
n.p. | Lielāku | kopa UIP16000 |
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Biežāk uzdotie jautājumi par liposomām
Kādi liposomu veidi ir diferencēti?
Liposomas tiek iedalītas dažādos veidos, pamatojoties uz to lielumu un to sastāvā esošo divslāņu skaitu. Šīs kategorijas ietver:
- Mazie unilamelārie pūslīši (SUV): Tās ir mazākās liposomas ar vienu lipīdu divslāņu.
- Lielie unilamelārie pūslīši (LUV): Lielāki par SUV, tiem ir arī viens divslāņu.
- Daudzlamellārie pūslīši (MLV): Tie satur vairākus koncentriskus divslāņus.
- Multivesikulārās pūslīši (MVV): Tie sastāv no vairākiem mazākiem pūslīšiem lielākā vezikulā.
Citi specializēti veidi ietver:
- PEGILĒTAS liposomas: Liposomas, kas modificētas ar polietilēnglikolu (PEG), lai uzlabotu stabilitāti un cirkulācijas laiku.
- Nanoliposomas: Ļoti mazas liposomas, ko parasti izmanto mērķtiecīgai zāļu piegādei.
Kādas vezikulu struktūras var izstādīt liposomas?
Liposomas pēc to vezikulu struktūras tālāk iedala septiņos galvenajos veidos:
- Daudzlamellāri lieli pūslīši (MLV): Satur vairākus divslāņus.
- Oligolamellar pūslīši (OLV): Ir daži divslāņi.
- Mazie unilamelārie pūslīši (SUV): Mazākais ar vienu divslāņu.
- Vidēja lieluma unilamelārās vezikulas (MUV): Vidēja izmēra ar vienu divslāņu.
- Lielie unilamelārie pūslīši (LUV): Lielāks ar vienu divslāņu.
- Milzu unilamelārās pūslīši (GUV): Ļoti liels ar vienu divslāņu.
- Multivesikulārās pūslīši (MVV): Vairāki pūslīši vienā lielā vezikulā.
Kādas ir atšķirības starp liposomām un niosomām?
Liposomas un niosomas galvenokārt atšķiras pēc to sastāva:
Liposomas: Izgatavots no divkāršās ķēdes fosfolipīdiem, kas var būt neitrāli vai uzlādēti.
Niosomas: Izgatavots no neuzlādētām vienas ķēdes virsmaktīvajām vielām un holesterīna.
Abas struktūras veidojas ar ultraskaņu, kas veicina divslāņu pūslīšu montāžu.
Kāds ir ideālais liposomas izmērs?
Terapeitiskai piegādei ideāls liposomas izmērs teorētiski ir no 50 līdz 200 nanometriem diametrā. Šis izmēru diapazons optimizē stabilitāti un biopieejamību. Ultraskaņas apstrādi parasti izmanto, lai samazinātu vezikulu līdz vēlamajam izmēram.
Vai liposomas var pārvadāt hidrofīlas zāles?
Jā, liposomas var pārvadāt hidrofilas zāles. Tie tiek novērtēti biomedicīnas lietojumos par spēju iekapsulēt gan hidrofobus, gan hidrofīlus līdzekļus. Turklāt tie piedāvā augstu bioloģisko saderību un bionoārdīšanos, padarot tās par efektīvām piegādes sistēmām.
Kā padarīt liposomas?
Visizplatītākās liposomu sagatavošanas metodes ir plānas plēves metode un apgrieztās fāzes iztvaikošanas metode.
Plānas plēves hidratācijas metode:
- Izšķīdiniet lipīdus organiskā šķīdinātājā.
- Iztvaicējiet šķīdinātāju, veidojot plānu lipīdu plēvi.
- Hidratējiet plēvi ar ūdens šķīdumu, izmantojot ultraskaņu, lai veidotu daudzlamellārus pūslīšus.
Apgrieztās fāzes iztvaikošanas metode:
- Izšķīdiniet lipīdus ūdenī un etanolā.
- Šķīdumu apstrādā ar ultraskaņu 60 ° C temperatūrā apmēram 10 minūtes, lai izveidotu lipīdu pastu.
- Lipīdu vircu atdzesē un maisot pa pilienam pievieno ūdeni vai buferšķīdumu.
- Suspensiju hidratē 1 stundu, veidojot daudzlamelārus pūslīšus.
- Samaziniet liposomu izmēru, izmantojot turpmāku ultraskaņu.
Kas ir arheosomas?
Arheosomas ir liposomas, kas izgatavotas no arheālajiem lipīdiem, kas ir pazīstami ar savu stabilitāti un izturību pret ekstremāliem apstākļiem. Šīs īpašības padara arheosomas īpaši noderīgas zāļu piegādei un vakcīnu izstrādei izaicinošos apstākļos.
Kā tiek sagatavotas arheosomas?
Ultraskaņas procedūra saskaņā ar Pise (2022): Arheosomas var izgatavot no polārās lipīdu frakcijas “PLF” Sulfolobussolfataricus ar ultraskaņu 60 ° C temperatūrā bez nepieciešamības papildināt ārējos lipīdus. 0 ° C temperatūrā Sulfolobusacidocaldarius polārie lipīdi tika efektīvi apstrādāti ar ultraskaņu, veidojot arheosomas. BMD ielādētas arheosomas un parastās liposomas, kā arī arheoloģiskie lipīdi, kas izolēti no Archaea H. salinarum un bagātināti ar fosfatidilholīnu, tika izgatavoti, izmantojot ultraskaņas metodes. Ultraskaņas pūslīši tika izveidoti lokālai piegādei, 4 minūtes apstrādājot MLV dispersijas ar 80 procentu amplitūdu, izmantojot Hielscher UP50H zondes tipa sonikatoru (skatīt attēlu kreisajā pusē).
Literatūra/Atsauces
- 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.

Liposomālā C vitamīna suspensija, kas izstrādāta ar Hielscher ultrasonicator UP200Ht.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Lab līdz rūpnieciskais izmērs.