Liposomaal ingekapselde bioactieve moleculen met ultrasone trillingen

Het is bekend dat ultrasoonbehandeling zeer efficiënt is bij de bereiding van liposoomformules. Typische liposoomformuleringen kapselen vitamine C, CBD, curcumine, quercitine, astaxanthine, peptiden en vele andere bioactieve verbindingen in door middel van ultrasoonbehandeling. Ultrasone liposoominkapseling is een eenvoudige, snelle en efficiënte techniek waarmee stabiele, hoogbeladen blaasjes kunnen worden geproduceerd. Ultrasoon ingekapselde voedingsstoffen blinken uit door hun superieure biologische beschikbaarheid.

Wat zijn Liposomen en wat zijn hun voordelen?

Liposomen zijn blaasjes die bestaan uit een waterige kern ingesloten in een of meer fosfolipidenbilagen. Aangezien liposomen een waterige kern hebben omgeven door een lipidelaag en een hydrofiele buitenlaag, zijn liposomen oplosbaar in water en kunnen ze in water en vet oplosbare verbindingen transporteren in de respectieve compartimenten van het blaasje. Dit maakt liposomen tot een zeer effectief afgiftesysteem voor therapeutisch actieve moleculen. Liposomen worden gevormd door biologische membranen te verstoren, een proces dat wordt bevorderd en geïntensiveerd door ultrasone trillingen. Liposomen bestaan meestal uit fosfolipiden, vooral fosfatidylcholine, maar kunnen ook andere lipiden bevatten, zoals eierfosfatidylethanolamine, zolang ze compatibel zijn met de lipidenbilaagstructuur. Liposomen vormen zich spontaan wanneer fosfolipiden gehydrateerd worden. In de eerste stap – de hydratatiefase – sonificatie wordt gebruikt om de lipiden en waterige fase te nano-emulgeren om de vorming van hoogbeladen multi-lamellaire vesikels (MLV's) te bevorderen. Vervolgens kan sonificatie worden gebruikt om de liposoomgrootte te verkleinen indien nodig. Om kleinere blaasjes te verkrijgen, wordt sonificatie toegepast om de liposomen te dispergeren en te verkleinen tot monodisperse grote uni-lamellaire blaasjes (LUV's) of kleine uni-lamellaire blaasjes (SUV's).
De ultrasone techniek voor liposoomvorming en liposomale verkleining is betrouwbaar, snel, efficiënt, gemakkelijk en veilig. De geproduceerde liposomen hebben een hoog gehalte aan bioactieve stoffen, een hoge stabiliteit en een superieure biologische beschikbaarheid.

Waarom zijn ultrasone reinigingsbaden niet in staat om liposomen van hoge kwaliteit te produceren?

Voor de productie van liposomen is een ultrasoon apparaat nodig dat genoeg energie kan leveren om uniforme deeltjes van nanogrootte te maken. Zelfgemaakte liposomen met behulp van een ultrasone juwelenreiniger zijn meestal niet effectief, omdat de bereide liposomen niet de vereiste nanogrootte hebben en ook de bioactieve voedingsstoffen niet op een effectieve en langdurig stabiele manier inkapselen. Om liposomen van hoge kwaliteit te bereiden, wordt de voorkeur gegeven aan een ultrasoonapparaat van het probe-type, omdat de probe (sonotrode) de intense akoestische energie kan overbrengen die nodig is voor de vorming van hooggeladen effectieve liposomen in het medium. Over het algemeen hebben liposomen die met een ultrasone sonde zijn geproduceerd een deeltjesgrootteverdeling van 100-500 nm, wat optimaal is voor hoge ladingen en superieure biologische beschikbaarheid.
Het gebruik van een ultrasone flowcelreactor maakt het mogelijk om de liposomen te bereiden in een zuurstofvrije omgeving om oxidatieve degradatie te voorkomen.
Ultrasone sondes leveren de energie die nodig is om liposomen te produceren:

Na de vorming van een lipidelaag en daaropvolgende rehydratie wordt sonicatie gebruikt om de insluiting van actieve ingrediënten in het liposoom te bevorderen. Bovendien wordt door middel van sonicatie de gewenste liposoomgrootte bereikt.

Liposomaal ingekapselde moleculen met ultrasone trillingen

De onderstaande lijst geeft een indicatie welke stoffen al met succes zijn ingekapseld in liposoomformules met behulp van de ultrasone bereidingsroute.

• antioxidanten zoals glutathion, vitamine C, gemethyleerde B-vitaminen, resveratrol, CoQ10 enz.
• fenolen: flavonoïden zoals fisetin, quercitine, oligomere proanthocyanidinen (OPC); saponinen zoals astralgaloside; alkaloïden
• mineralen zoals magnesiumchelaten (bijv. magnesiumthryonaat, magnesiumrotaat), zink, koper enz.
• Terpenen zoals astaxanthine, limoneen, pineen, humuleen, linalool, bèta-caryofylleen, fytol, geraniol, terpinolene enz.
• lipiden zoals de omega-3 vetzuren EPA en DHA; dipalmitoyl-fosfatidylcholine (DPPC) enz.
• aminozuren zoals creatine, glycine, 5-HTP (5-hydroxytryptofaan), fenylalanine, L-theanine, GABA (gamma-aminoboterzuur), taurine, N-acetylcysteïne (NAC), L-tyrosine, enz.
• peptiden, bijvoorbeeld oxytocine, collageenpeptiden enz.
• polysachariden zoals hyaluronzuur, polisachariden van paddenstoelen enz.
• cannabinoïden zoals CBD, CBG, THC
• nootropica, smartdrugs en cognitieve versterkers, die zowel bovengenoemde stoffen als andere moleculen kunnen bevatten

De nano-verrijkte liposomale formulering van bioactieve moleculen biedt een hogere absorptiesnelheid, een superieure biologische beschikbaarheid en kan ervoor zorgen dat stoffen de bloed-hersenbarrière passeren.
Alternatieve systemen voor het toedienen van geneesmiddelen op basis van lipiden zijn nano-emulsies en colloïdale dragers op basis van lipiden, zoals nanodeeltjes van vaste lipiden (SLN) en nanogestructureerde lipidedragers (NLC). Al deze systemen, nano-emulsies, SLN's en NLC's kunnen betrouwbaar worden gevormd en geladen onder sonicatie.
Lees meer over ultrasoon geëxtraheerde en nanoingekapselde aloë vera!

Factoren die de kwaliteit van liposomen beïnvloeden

Liposoomkwaliteit wordt bepaald door uniformiteit in deeltjesgrootte en lamellariteit, insluitingsefficiëntie (�) / inkapselingsvermogen en stabiliteit. Bereidingsmethode, verwerkingsomstandigheden, grondstoffen en opslag zijn belangrijke factoren die bijdragen aan de kwaliteit en daarmee de werkzaamheid van liposoomformuleringen. De SEM-afbeelding links toont de ultrasoon bereide liposomen geladen met DHA- en EPA-vetzuren met een Hielscher UP200S (studie en foto: Hadian et al. 2014).
De ultrasone bereiding van liposomen is een betrouwbare techniek die kleine, uniforme liposomale deeltjes oplevert met een hoge lading bioactieve moleculen. Ultrasone procesparameters (zoals amplitude, totale energie, tijd, pulsatie, temperatuur en druk) zijn nauwkeurig instelbaar. Als niet-thermische verwerkingstechniek is het werkingsprincipe van sonificatie gebaseerd op zuiver mechanische afschuiving. De temperatuurstijging in de gesoneerde vloeistof is te verklaren door de tweede wet van de thermodynamica, die stelt dat elke toegepaste energie uiteindelijk wordt omgezet in warmte. Om een stabiele lage temperatuur van het liposomale medium te handhaven, levert Hielscher Ultrasonics geavanceerde koeloplossingen, zoals ijsbaden en reactoren en flowcellen met koelmantels. De resultaten van ultrasone liposoomproductie zijn reproduceerbaar, wat belangrijk is voor een gestandaardiseerd proces en een continu hoge productkwaliteit.
Hoogwaardige fosfolipiden met een hoog percentage fosfatidylcholine en fosfatidylethanolamine zorgen voor een stabiel liposoomomhulsel dat lekkage van voedingsstoffen voorkomt. Een sterk fosfolipiden omhulsel beschermt de ingekapselde voedingsstoffen ook tegen oxidatieve en thermische degradatie. Daarom is een evenwichtige verhouding tussen fosopholipiden in de waterfase en ingekapselde voedingsstoffen (bioactieve moleculen) essentieel.

Ultrasone machines met hoge prestaties voor de productie van liposomen

De systemen van Hielscher Ultrasonics zijn betrouwbare machines die worden gebruikt in de farmaceutische en supplementenproductie om liposomen van hoge kwaliteit te formuleren die geladen zijn met vitaminen, antioxidanten, flavonoïden, peptiden, polyfenolen en andere bioactieve verbindingen/voedingsstoffen. Om aan de eisen van klanten te voldoen, levert Hielscher ultrasone systemen, van de compacte handbediende laboratoriumhomogenisator en tafelmodel ultrasone apparaten tot volledig industriële ultrasone systemen voor de productie van grote volumes liposoomformuleringen. Ultrasone liposoomformuleringen kunnen als batchproces of als continu inline proces worden uitgevoerd met behulp van een ultrasone doorstroomreactor. Er is een breed scala aan ultrasone sonotroden (sondes) en reactorvaten beschikbaar om een optimale opstelling voor uw liposoomproductie te garanderen. Dankzij de robuustheid van Hielscher's ultrasone apparatuur kan deze 24/7 worden gebruikt bij zware belasting en in veeleisende omgevingen.
De nauwkeurige controle over alle belangrijke procesparameters zoals amplitude, druk, temperatuur en sonificatietijd maken het ultrasone proces betrouwbaar en reproduceerbaar. Hielscher Ultrasonics kent het belang van een continu hoge productkwaliteit en ondersteunt fabrikanten van supplementen en therapeutica bij het implementeren van processtandaardisatie en GMP (Good Manufacturing Practices) door middel van intelligente software en automatische gegevensregistratie. Onze digitale ultrasone homogenisatoren registreren automatisch alle ultrasone procesparameters op een ingebouwde SD-kaart. Digitale aanraakschermen en browser-afstandsbediening maken continue procesbewaking mogelijk en maken het mogelijk om de procesparameters op elk gewenst moment nauwkeurig aan te passen. Dit vergemakkelijkt de procesbewaking en kwaliteitscontrole aanzienlijk.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines: