Liposomen via de verdampingsmethode met omgekeerde fase met behulp van sonicatie

Liposomen zijn veelzijdige nanodragers die worden gebruikt voor geneesmiddelafgifte vanwege hun biocompatibiliteit en hun vermogen om zowel hydrofiele als hydrofobe geneesmiddelen in te kapselen. De verdampingsmethode met omgekeerde fase (ook bekend als de emulgeringsmethode of een methode met oplosmiddelverdamping) is een vooraanstaande techniek voor de bereiding van liposomen en biedt een hoge inkapselingsefficiëntie. Dit artikel richt zich op de bereiding van liposomen via de verdampingsmethode met omgekeerde fase, verbeterd door sonicatie met een sonde, en belicht de processtappen, voordelen en mogelijke toepassingen in systemen voor geneesmiddelafgifte.

Liposomen zijn vesiculaire structuren die uit een of meer lipidedubbellagen bestaan en hydrofiele en hydrofobe verbindingen kunnen inkapselen. Hun unieke structuur maakt ze ideaal voor gerichte geneesmiddelafgifte. De verdampingsmethode met omgekeerde fase (ook bekend als emulgering of een methode met oplosmiddelverdamping) is een gevestigde techniek voor de bereiding van liposomen. In de volgende paragrafen laten we u kennismaken met de voordelen van de verdampingsmethode met omgekeerde fase met behulp van sonicatie met een sonde, waarvan bekend is dat deze de emulgering, inkapselingsefficiëntie en verkleining van liposomen verbetert.

Methodologie voor de bereiding van liposomen via de verdampingsmethode met omgekeerde fase

Bij de vorming van liposomen via de omgekeerde verdampingsmethode met behulp van sonicatie worden lipiden opgelost in een organisch oplosmiddelmengsel van chloroform en methanol (2:1 v/v), wat de vorming van omgekeerde micellen bevordert. Vervolgens wordt aan dit mengsel een waterige buffer toegevoegd. De gecombineerde oplossing wordt gesoniceerd, bijvoorbeeld met een sonicator met sonde zoals de UP400ST, om een water-in-olie-micro-emulsie te maken. Het organische oplosmiddel wordt vervolgens verdampt met een rotatieverdamper, waardoor een viskeuze gel ontstaat die uiteindelijk instort en liposomen vormt. De grote waterige kern van de micro-emulsiebelletjes bevordert de insluiting van hydrofiele moleculen, wat leidt tot liposomale gels met een gecontroleerde afgifte en een goed permeatieprofiel. Ten slotte worden de liposomen met de sonicator verkleind tot een uniforme grootte.

Vorming van liposomen via de omgekeerde verdampingsmethode met behulp van sonicatie

Protocol / stapsgewijze instructies:

1. Lipiden afwegen en oplossen:
   Weeg nauwkeurig in totaal 40 mg L-α-fosfatidylcholine en cholesterol af in een massaverhouding van 4:1 of 7:3.
   Los de afgewogen lipiden op in 10 mL van een chloroform/methanolmengsel (4:1 v/v) in een rondbodemkolf.
2. Een lipidenfilm vormen:
   Bevestig de rondbodemkolf aan een rotatieverdamper.
   Laat de kolf onder vacuüm bij 40°C roteren bij 8 x g totdat zich een dunne lipidenfilm op de kolfwanden vormt.
3. Oplosmiddeldampen verwijderen:
   Verwijder de resterende dampen van het oplosmiddelmengsel door de kolf met stikstofgas te spoelen.
4. De lipidenfilm opnieuw oplossen:
   Los de lipidenfilm opnieuw op in 10 mL di-ethylether om vesikels met omgekeerde fase te vormen.
5. De waterige fase bereiden:
   Meng 5 mL PBS-buffer (0,1 M, pH 7,4) met daarin de in te kapselen werkzame stof en 20 mg Tween 80 met de organische fase (di-ethylether met opgeloste lipiden).
6. De emulsie soniceren:
   Plaats de w/o-emulsie in een ijsbad.
   Soniceer de emulsie gedurende 1 minuut met een sonicator UP200Ht met sonde bij 26 kHz, een pulsmodus van 50% (0,5 cycli = 30 sec AAN / 30 sec UIT) en een amplitude van 50%.
7. Verdampen om een gel te vormen:
   Breng de gesoniceerde emulsie terug naar de rotatieverdamper.
   Verdamp onder atmosferische druk bij 40°C totdat een gel is verkregen.
8. Liposomen vormen:
   Verdamp de gel verder, waardoor deze uiteenvalt tot een halftransparante vloeistof, wat de vorming van liposomen aangeeft.
9. Uiteindelijke liposomensuspensie:
   Voeg nog eens 5 mL PBS-buffer (0,1 M, pH 7,4) toe aan de liposomensuspensie.
   Meng het mengsel voorzichtig met een vortexmixer.
   Verwijder de resterende dampen van di-ethylether met stikstofgas.
10. Opslag:
    Bewaar de uiteindelijke liposomensuspensie bij 4°C in een koelkast totdat deze nodig is.

Deze instructies beschrijven het stapsgewijze proces voor de bereiding van liposomen met de verdampingsmethode met omgekeerde fase en ultrasone homogenisatie, wat zorgt voor een hoge interne belading met de waterige fase en een efficiënte inkapseling van de werkzame stof.
De verdampingsmethode met omgekeerde fase, met name met behulp van sonicatie met een sonde, is een veelgebruikte techniek voor de bereiding van liposomen, vooral wanneer een hoge interne belading met de waterige fase wordt nagestreefd. Deze methode biedt voordelen ten opzichte van de traditionele hydratatiemethode met een dunne film doordat een grotere hoeveelheid waterige fase in de liposomen kan worden opgenomen.

Voordelen van sonicatie met een sonde voor de vorming van liposomen

• Verbeterde homogeniteit: Sonicatie met een sonde zorgt voor een consistente energietoevoer, wat resulteert in een uniformere grootteverdeling van liposomen.
• Verbeterde inkapseling: De mechanische krachten tijdens sonicatie verbeteren de inkapseling van geneesmiddelen, met name van hydrofiele verbindingen.
• Schaalbaarheid: De methoden zijn eenvoudig schaalbaar, waardoor ze geschikt zijn voor grootschalige productie van liposomen.

Toepassingen van liposomen bij geneesmiddelafgifte

Liposomen die met de emulgeringsmethode en de methode met oplosmiddelverdamping met behulp van sonicatie met een sonde worden bereid, zijn geschikt voor diverse toepassingen voor geneesmiddelafgifte, waaronder:

1. Gerichte geneesmiddelafgifte: Functionalisering van liposomen met specifieke liganden maakt gerichte afgifte aan bepaalde weefsels of cellen mogelijk.
2. Gecontroleerde afgifte: De structuur van de lipidedubbellaag maakt gecontroleerde geneesmiddelafgifte mogelijk, waardoor de therapeutische werkzaamheid wordt verbeterd.
3. Veelzijdigheid: Deze methoden zijn geschikt voor een breed scala aan therapeutische middelen, van kleine moleculen tot grotere biomoleculen zoals eiwitten en nucleïnezuren.

De verdampingsmethode met omgekeerde fase staat vooral bekend om de hogere interne belading met de waterige fase in vergelijking met de hydratatiemethode met een dunne film. Deze eigenschap is gunstig voor toepassingen die een aanzienlijke inkapseling van hydrofiele geneesmiddelen of andere therapeutische middelen vereisen.
De verdampingsmethode met omgekeerde fase met behulp van sonicatie met een sonde is een robuuste en efficiënte techniek voor de bereiding van liposomen. Het vermogen om een hogere interne belading met de waterige fase te bereiken, maakt deze methode tot een voorkeursmethode voor farmaceutische toepassingen waarbij het maximaliseren van de inkapseling van hydrofiele stoffen cruciaal is. Zorgvuldige controle van de oplosmiddelverdamping en het gebruik van sonicatie zijn essentieel voor het succes van deze methode en leiden tot de productie van hoogwaardige liposomen die geschikt zijn voor diverse therapeutische doeleinden.

Vind de juiste sonicator voor uw productie van liposomen

Hielscher Ultrasonics biedt een breed assortiment sonicators met sonde voor de efficiënte productie van liposomen, wat resulteert in een hoge insluitingsefficiëntie en een hoge beladingscapaciteit voor bioactieve moleculen.
U kunt sonicators van Hielscher gebruiken voor diverse bereidingsroutes voor liposomen, zoals de hier beschreven verdampingstechniek met omgekeerde fase, de emulgeringsmethode en de methode met een dunne film.
Lees meer over de ultrasone bereiding van liposomen via de methode met een dunne film!
Lees meer over ultrasoon bereide liposomen met ingekapselde

• vitamine C
• DHA en EPA (visolie)
• allicine
• GLP-1-peptiden (bijv. semaglutide)

Ontwerp, productie en advies – kwaliteit uit Duitsland

Sonicators van Hielscher staan bekend om hun hoogste kwaliteits- en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening maken een soepele integratie van onze sonicators in industriële installaties mogelijk. Sonicators van Hielscher zijn moeiteloos bestand tegen zware omstandigheden en veeleisende omgevingen.

Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt bijzondere nadruk op sonicators met hoge prestaties met geavanceerde technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard voldoen sonicators van Hielscher aan de CE-voorschriften en aan de eisen van UL, CSA en RoHs.

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicators: