Productie van liposomale vitamine C met ultrasoontechnologie
Liposomale vitamineformuleringen staan bekend om hun hogere biologische beschikbaarheid en absorptiesnelheid. Vitamine C, een antioxidant, is een veelgebruikt supplement in voedingspreparaten en geneesmiddelen om het immuunsysteem van het menselijk lichaam te ondersteunen. Sonicatie is een betrouwbare en veilige methode voor de productie van hoogwaardige liposomen en nanoliposomen. Het ultrasone inkapselingsproces produceert liposomen met een hoge belading met werkzame stoffen, zoals vitamine C.
Liposomale vitamine C geproduceerd met sonicatie
Het voordeel van liposomale vitaminen is dat ze niet in de gebruikelijke tablet- of poedervorm worden toegediend, maar als vloeibare formulering met een verhoogde biologische beschikbaarheid. Dit betekent dat de vitaminen worden ingekapseld in de kern van bolvormige fosfolipidencellen, de zogenoemde liposomen. Omdat liposomen een vergelijkbare fosfolipidensamenstelling hebben als de lipidemembranen van menselijke cellen, worden ze aanzienlijk beter opgenomen in de lichaamscellen. Daarom worden liposomen gebruikt in medicinale formuleringen en farmaceutische producten, supplementen en nutraceuticals, cosmeceuticals en cosmetische producten. Sonicatie is een zeer doeltreffende methode om moleculen zoals therapeutische stoffen in liposomen in te kapselen. Ultrasone liposoomproductie wordt gekenmerkt door een hoge insluitingsefficiëntie, wat betekent dat een hoog percentage werkzame bestanddelen (bijvoorbeeld vitamine C) in liposomen wordt ingekapseld. Tegelijkertijd zorgt sonicatie voor een uniform kleine liposoomgrootte, waardoor de liposomen gemakkelijk door menselijke cellen kunnen worden opgenomen. Daarom bieden ultrasoon ingekapselde liposomen met vitamine C een zeer hoge biologische beschikbaarheid en werkzaamheid. Over het geheel genomen is ultrasone liposoomvorming zeer efficiënt en levert deze liposomen van superieure kwaliteit op!
UIP1000hdT met glazen doorstroomreactor voor liposoomproductie
Stapsgewijze instructies voor ultrasone inkapseling van vitamine C in liposomen
Liposomale vitamine C is een toedieningsvorm van vitamine C die de absorptie en biologische beschikbaarheid verbetert. Sonicatie met een sonde is een efficiënte en betrouwbare methode om liposomen te produceren.
Het volgende protocol beschrijft de algemene stappen voor de productie van liposomale vitamine C met een sonicator met sonde:
- Meng vitamine C-poeder met een kleine hoeveelheid gedestilleerd water om een oplossing te vormen.
- Voeg de vitamine C-oplossing toe aan een oplossing van fosfolipiden (zoals sojalecithine) in een volumeverhouding van 1:10 (vitamine C:fosfolipiden).
- Doe het mengsel in een glazen bekerglas en steek de sonde van de sonicator, bijvoorbeeld de UP200Ht met S26d14, in de oplossing.
- Soniceer het mengsel gedurende 5–10 minuten met de sonicator met sonde, bij een vermogensinstelling van ongeveer 200W (frequentie 26 kHz). De sonde van de sonicator moet tijdens het sonicatieproces voorzichtig door de oplossing worden bewogen. Vermijd contact tussen de sonde en de wand van het bekerglas (omdat glazen bekerglazen kunnen breken).
- Laat het mengsel na de sonicatie 10–15 minuten staan, zodat de liposomen zich kunnen vormen.
- Bewaar het mengsel in een donkere glazen fles en bij voorkeur in de koelkast voor langdurige stabiliteit.
Het is belangrijk te weten dat het exacte protocol kan variëren afhankelijk van de specifieke sonicator en de gebruikte materialen. Daarnaast kunnen factoren zoals pH, temperatuur en de aanwezigheid van andere stoffen de stabiliteit en kwaliteit van de liposomen beïnvloeden. Het is daarom belangrijk om deze variabelen tijdens het productieproces zorgvuldig te beheersen.
Ultrasoon bereide liposomen helpen de korte halfwaardetijd, de lage permeabiliteit van het celmembraan en de slechte orale biologische beschikbaarheid door afbraak in de maag en door enzymen van deze bioactieve verbindingen te ondervangen. De inkapseling in een fosfolipidendubbellaag beschermt de werkzame bestanddelen tegen afbraak en verhoogt de snelheid waarmee ze in de cellen worden opgenomen.
Sonicator UP200Ht voor de efficiënte insluiting van vitamine C in liposomen.
Ultrasone liposoomvorming
Omdat de vorming van liposomen en nanoliposomen niet spontaan plaatsvindt, is een energiebron nodig om het inkapselingsproces te bevorderen. Liposomen zijn lipideblaasjes die worden gevormd wanneer fosfolipiden, bijvoorbeeld lecithine, aan water worden toegevoegd. Daar vormen ze dubbellaagstructuren wanneer voldoende energie wordt toegevoerd, bijvoorbeeld door sonicatie. Sonicatie ondersteunt de ordening van de lipidemoleculen, zodat een thermodynamisch stabiele waterige fase wordt verkregen. Sonicatie bevordert niet alleen de vorming van liposomen, maar verkleint ze ook, waardoor nanoliposomen ontstaan. De liposoomgrootte is een belangrijke factor voor de biologische beschikbaarheid en absorptiesnelheid, omdat kleinere liposomen gemakkelijker door de celmembranen kunnen dringen.
Ultrasone verkleining van liposomen
Ultrasone dispersie is een eenvoudige en efficiënte methode om liposomen te verkleinen en nanoliposomen te produceren. Om kleinere liposomen te bereiden, worden gehydrateerde blaasjes enkele minuten gesoniceerd met een sonicator met sonde in een reactor met temperatuurregeling. Als niet-thermische, zuiver mechanische methode veroorzaakt ultrasone verkleining geen afbraak van de fosfolipiden of de bioactieve verbindingen.
Na de vorming van een lipidefilm en de daaropvolgende rehydratatie wordt sonicatie gebruikt om de insluiting van werkzame bestanddelen in het liposoom te bevorderen. Daarnaast wordt met sonicatie de gewenste liposoomgrootte bereikt.
UP400St, een krachtige ultrasone homogenisator van 400 watt, voor de productie van liposomen
Ultrasone processoren voor liposoomproductie
Systemen van Hielscher Ultrasonics worden veelvuldig gebruikt bij de productie van farmaceutische producten en supplementen om hoogwaardige liposomen te formuleren die beladen zijn met vitaminen, antioxidanten, peptiden, polyfenolen en andere bioactieve verbindingen. Om aan de behoeften van zijn klanten te voldoen, levert Hielscher sonicatoren variërend van de compacte laboratoriumhomogenisator die in de hand wordt gehouden en tafelmodelsonicatoren tot volledig industriële ultrasone systemen voor de productie van grote volumes liposomale formuleringen. Er is een breed assortiment ultrasone sonotroden en reactoren beschikbaar om een optimale configuratie voor uw liposoomproductie te waarborgen. De robuustheid van de sonicatoren van Hielscher maakt 24/7-bedrijf mogelijk bij zware belasting en in veeleisende omgevingen.
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren bij benadering:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500mL | 10 tot 200mL/min | UP100H |
| 10 tot 2000mL | 20 tot 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 tot 20L | 0,2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 tot 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Stel ons uw vragen!
Literatuur/Referenties
- Marco Paini, Sean Ryan Daly, Bahar Aliakbarian, Ali Fathi, Elmira Arab Tehrany, Patrizia Perego, Fariba Dehghani, Peter Valtchev (2015): Een efficiënte methode op basis van liposomen voor de inkapseling van antioxidanten. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 136, 2015. 1067-1072.
- Yao, X., Bunt, C., Cornish, J., Quek, S.-Y. en Wen, J. (2014): Bereiding, optimalisatie en karakterisering van liposomen beladen met runderlactoferrine en vaste lipidedeeltjes gemodificeerd met hydrofiele polymeren met behulp van een factoriële proefopzet. Chemical Biology and Drug Design 83, 2014. 560-575.
- Seyedeh Parinaz Akhlaghi, Iris Renata Ribeiro, Ben J. Boyd, Watson Loh (2016): Invloed van de bereidingsmethode en variabelen op de interne structuur, morfologie en aanwezigheid van liposomen in cubosomen van phytantriol-Pluronic® F127. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 145, 2016. 845-853.
- Christopher W. Shade (2016): Liposomen als geavanceerde toedieningssystemen voor nutraceuticals. Integr Med (Encinitas). 2016 Mar; 15(1): 33–36.
- Domenico Lombardo, Pietro Calandra, Maria Teresa Caccamo, Salvatore Magazù, Mikhail Alekseyevich Kiselev (2019): Colloïdale stabiliteit van liposomen. AIMS Materials Science, 2019, 6(2): 200-213.
- M.E. Barbinta-Patrascu, N. Badea, M. Constantin, C. Ungureanu, C. Nichita, , S.M. Iordache, A. Vlad, S. Antohe (2018): Bioactiviteit van fotogegenereerde organische/anorganische composieten in bio-geïnspireerde systemen. Romanian Journal of Physics 63, 702 (2018)
Wetenswaardigheden
Vitamine C
Vitamine C, ook bekend als L-ascorbinezuur of ascorbaat, is een wateroplosbare antioxidant met de chemische formule C6H8O6. Als antioxidant fungeert vitamine C als elektronendonor bij verschillende enzymatische en niet-enzymatische reacties. Daarnaast is vitamine C een cofactor bij veel enzymatische reacties die essentiële biologische functies reguleren, zoals wondgenezing en collageensynthese. Scheurbuik is de bekendste vorm van een ernstig vitamine C-tekort en ontstaat door een verstoorde collageensynthese.
Als vitamine is ascorbinezuur essentieel voor het menselijk lichaam. Dit betekent dat het lichaam vitamine C niet zelf kan aanmaken en dat deze via de voeding moet worden opgenomen. Voedingsmiddelen die rijk zijn aan vitamine C zijn onder meer citrusvruchten, camu camu, acerola, boerenkool, rozenbottels, zwarte bessen, guave en andere groenten en fruit.
Een evenwichtig voedingspatroon levert gemakkelijk voldoende vitamine C. Toch worden voedingssupplementen zoals vitaminedruppels, capsules, tabletten, poeders en gummies vaak gebruikt om een voldoende aanvoer van vitaminen te waarborgen. De door de Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid aanbevolen dagelijkse inname van vitamine C is 110 mg/dag voor volwassen mannen en 95 mg/dag voor volwassen vrouwen.
In de geneeskunde wordt vitamine C onder medisch toezicht in hoge doses toegediend om kankerbehandelingen te ondersteunen en het immuunsysteem te versterken. Zo hebben onderzoeken aangetoond dat regelmatige inname van vitamine C-supplementen de duur en ernst van verkoudheid en griep vermindert.
Wat is een liposoom?
Liposomen zijn bolvormige blaasjes van microscopische grootte, die kunnen variëren van 30nm tot enkele micrometers. Ultrasone inkapseling is een betrouwbare manier om liposomen onder gecontroleerde omstandigheden te synthetiseren. Liposomen bestaan meestal uit fosfolipiden, met name fosfatidylcholine, maar kunnen ook andere lipideverbindingen bevatten, zoals fosfatidylethanolamine uit eieren.
Als blaasjes die uit fosfolipiden bestaan, fungeren liposomen als microcontainers die bioactieve verbindingen inkapselen, zoals vitaminen, antioxidanten, polyfenolen, peptiden en farmaceutische stoffen (bijvoorbeeld vaccins en medicinale verbindingen). De fosfolipidendubbellaag kapselt de bioactieve stof in en transporteert deze de cellen in. Omdat de dubbellagen van liposomen zijn opgebouwd uit fosfolipiden die vergelijkbaar zijn met die van celmembranen, kunnen liposomen gemakkelijk door de celmembranen heen en de bioactieve stoffen in de cellen afleveren. Hierdoor zijn liposomen zeer krachtige geneesmiddeldragers met een hoge biologische beschikbaarheid en absorptiesnelheid. De amfifiele eigenschappen van de fosfolipidendubbellagen maken de liposomen oplosbaar in zowel waterige als polaire vloeistoffen.
Hielscher Ultrasonics produceert ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties in formaten van laboratoriumformaat tot industrieel formaat.