Het is bekend dat ultrasoonbehandeling zeer efficiënt is bij de bereiding van liposomale formules. Typische liposoomformuleringen omvatten vitamine C, CBD, curcumine, quercitine, astaxanthine, peptiden en manifiold andere bioactieve samenstellingen die ultrasonication gebruiken. Ultrasone liposoom inkapseling is een eenvoudige, snelle en doeltreffende techniek die het mogelijk maakt om stabiele, sterk geladen blaasjes te produceren. Ultrasoon ingekapselde voedingsstoffen blinken uit met een superieure biobeschikbaarheid.

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 zijn meestal samengesteld uit fosfolipiden, vooral fosfatidylcholine, maar kunnen ook andere lipiden bevatten, zoals eierfosfatidylethanolamine, zolang ze compatibel zijn met de lipidebilayerstructuur. Liposomen vormen zich spontaan wanneer fosfolipiden gehydrateerd worden. In de eerste stap – de hydratatiefase – sonicatie wordt gebruikt om de lipiden en de waterige fase te nano-emulgeren om de vorming van hoogbelaste multi-lamellaire blaasjes (MLV's) te bevorderen. Vervolgens kan de sonificatie worden gebruikt om de liposoomgrootte te verminderen indien nodig. Om een kleinere blaasjesgrootte te verkrijgen, wordt sonificatie toegepast om de liposoomgrootte te verspreiden en te reduceren tot mono-verspreide grote uni-lamellaire blaasjes (LUVs) of kleine uni-lamellaire blaasjes (SUVs).
De ultrasone techniek van liposoomvorming en liposomale verkleining is betrouwbaar, snel, efficiënt, gemakkelijk en veilig. De geproduceerde liposomen vertonen een hoge belasting van bioactieve stoffen, een hoge stabiliteit en een superieure biobeschikbaarheid.

Waarom zijn ultrasoon reinigingsbaden niet in staat om hoogwaardige liposomen 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 geproduceerd met een ultrasone sonde 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 voor te bereiden in een zuurstofvrije omgeving om oxidatieve degradatie te voorkomen.
Sonde-type ultrasonicatoren leveren de benodigde energie om liposomen te produceren:

Liposomale ingekapselde moleculen met ultrasonica

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

• antioxidanten zoals glutathion, vitamine C, gemethyleerde B-vitamines, resveratrol, CoQ10 enz.
• fenolen: flavonoïden zoals fisetine, quercitine, oligomere proanthocyanidinen (OPC); saponinen zoals astralgaloside; alkaloïden
• mineralen zoals magnesiumchelaten (bijv. magnesiumtrionaat, magnesiumoTAAT), zink, koper, enz.
• terpenen zoals astaxanthine, limoneen, pinene, humuleen, linalool, bèta-caryophyleen, fytol, geraniol, terpinoleen 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, b.v. oxytocine, collageenpeptiden, enz.
• polysacchariden zoals hyaluronzuur, paddenstoelenpolisacchariden enz.
• cannabinoïden zoals CBD, CBG, THC
• nootropics, smart drugs, en cognitieve versterkers, die bovengenoemde stoffen en andere moleculen kunnen bevatten.

De nano-verrijkte liposomale formulering van bioactieve moleculen biedt een hogere absorptiesnelheid, een superieure biobeschikbaarheid en kan stoffen in staat stellen de bloedhersenbarrière te doorbreken.
Alternatieve systemen voor de toediening van geneesmiddelen op basis van lipiden zijn nano-emulsies en colloïdale dragers op basis van lipiden, zoals vaste lipidennanopartikels (SLN) en nanogestructureerde lipidedragers (NLC). Allemaal nano-emulsies, SLN's en NLC's kunnen betrouwbaar worden gevormd en geladen onder sonicatie.

Factoren die de kwaliteit van het liposoom beïnvloeden

Liposome quality is determined by uniformity in particle size and lamellarity, entrapment efficiency (%EE) / encapsulation load, and stability. Preparation method, processing conditions, raw materials, and storage are important factors that contribute to the quality and thereby potency of liposomal formulations. The SEM image left shows the ultrasonically prepared liposomes loaded with DHA and EPA fatty acids using a Hielscher ultrasonicator UP200S (Studie en beeld: Hadian et al. 2014).
Het ultrasoon prepareren van liposomen is een betrouwbare techniek, die een kleine, uniforme liposomale deeltjesgrootte geeft met een hoge belasting aan bioactieve moleculen. Ultrasone procesparameters (zoals amplitude, totale energie, tijd, pulsatie, temperatuur, druk) zijn exact instelbaar. Als niet-thermische verwerkingstechniek is het werkingsprincipe van de sonificatie gebaseerd op zuiver mechanische afschuiving. De temperatuurstijging van de sonische vloeistof moet worden verklaard door de tweede wet van de thermodynamica, die stelt dat alle toegepaste energie uiteindelijk wordt omgezet in warmte. Om een stabiele lage temperatuur van het liposomale medium te handhaven, biedt Hielscher Ultrasonics geavanceerde koeloplossingen, zoals ijsbaden en reactoren en stromingscellen met koelmantels. De resultaten van de 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 liposoom omhulsel dat het lekken van voedingsstoffen voorkomt. Een sterk omhulsel van fosfolipiden beschermt ook de ingekapselde voedingsstoffen tegen oxidatieve en thermische afbraak. Daarom is een evenwichtige verhouding tussen fosfolipiden en waterige fase en ingekapselde voedingsstoffen (bioactieve moleculen) essentieel.

Hoogwaardige ultrasonicatoren voor de productie van liposomen

Hielscher Ultrasonics' systemen zijn betrouwbare machines die gebruikt worden in de farmaceutische en supplementenproductie om hoogwaardige liposomen te formuleren die geladen zijn met vitaminen, anti-oxidanten, flavonoïden, peptiden, polyfenolen en andere bioactieve verbindingen/voedingsstoffen. Om aan de eisen van haar klanten te voldoen, levert Hielscher ultrasonicatoren van de compacte handlaboratoriumhomogenisator en bench-top ultrasonicators tot volledig industriële ultrasone systemen voor de productie van hoog-volume liposomale formules. De ultrasone liposoomformulering kan worden uitgevoerd als batch of als continu inline proces met behulp van een ultrasone doorstroomreactor. Een breed scala aan ultrasone sonotrodes (sondes) en reactorvaten zijn beschikbaar om een optimale opstelling voor uw liposoomproductie te garanderen. De robuustheid van Hielscher's ultrasone apparatuur maakt het mogelijk om 24 uur per dag en 7 dagen per week in zware omstandigheden te werken.
De nauwkeurige controle over alle belangrijke procesparameters zoals amplitude, druk, temperatuur en sonische tijd maken het ultrasone proces betrouwbaar en reproduceerbaar. Hielscher Ultrasonics kent het belang van een continu hoge productkwaliteit en ondersteunt supplementen- en therapeutische fabrikanten om processtandaardisatie en GMP (Good Manufacturing Practices) te implementeren door middel van intelligente software en automatische dataregistratie. Onze digitale ultrasone homogenisatoren registreren automatisch alle ultrasone procesparameters op een ingebouwde SD-kaart. Digitale touchdisplays en browserafstandsbediening maken een continue procesbewaking mogelijk en maken het mogelijk de procesparameters precies aan te passen wanneer dat nodig is. Dit vergemakkelijkt de procesbewaking en kwaliteitscontrole aanzienlijk.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators: