Ultrasoon geproduceerde liposomen vertonen een zeer hoge insluitingsefficiëntie, een hoge laadcapaciteit en een uniforme kleine bolgrootte. Daardoor bieden ultrasone liposomen een uitstekende biologische beschikbaarheid. Hielscher Ultrasonics biedt ultrasone machines voor de betrouwbare productie van liposomen van farmaceutische kwaliteit in batch- en continue modus.

Voordelen van Ultrasone Liposoomproductie

Ultrasone liposoominkapseling is een techniek waarbij geneesmiddelen of andere therapeutische middelen met behulp van ultrasone energie in liposomen worden ingekapseld. In vergelijking met andere methoden voor liposoominkapseling heeft ultrasone inkapseling verschillende voordelen waardoor het de superieure productietechniek is.

• Hoge lading, hoge opsluitingsefficiëntie: De ultrasone productie van liposomen staat bekend om de productie van liposomen met een hoge lading actieve bestanddelen, bijvoorbeeld vitamine C, geneesmiddelen, enz. Tegelijkertijd vertoont de sonicatiemethode een hoge insluitingsefficiëntie. Dit betekent dat een hoog percentage van de werkzame stof door ultrasoonbehandeling wordt ingekapseld. Dit maakt ultrasoonbehandeling tot een zeer efficiënte methode voor de productie van liposomen.
• Uniform kleine liposomen: Een voordeel van ultrasone liposoominsluiting is het vermogen om zeer uniforme liposomen met een smalle grootteverdeling te produceren. Ultrasone energie kan worden gebruikt om grotere liposomen of lipideaggregaten op te splitsen in kleinere, meer uniforme liposomen. Dit leidt tot een grotere consistentie in de grootte en vorm van de liposomen, wat belangrijk kan zijn voor de toediening van geneesmiddelen waarbij de grootte van de deeltjes de farmacokinetiek en werkzaamheid kan beïnvloeden.
• Van toepassing op alle moleculen: Een ander voordeel van ultrasone liposoominsluiting is de mogelijkheid om een breed scala van geneesmiddelen en andere therapeutische middelen in te kapselen. Met deze techniek kunnen zowel hydrofiele als hydrofobe geneesmiddelen worden ingekapseld, wat met andere methoden moeilijk kan zijn. Bovendien kan ultrasone energie worden gebruikt om macromoleculen en nanodeeltjes in te kapselen, die mogelijk te groot zijn om met andere methoden te worden ingekapseld.
• Snel en betrouwbaar: Ultrasone liposoominkapseling is ook een relatief eenvoudig en snel proces. Het vereist geen gebruik van agressieve chemicaliën of hoge temperaturen, die schadelijk kunnen zijn voor de ingekapselde therapeutische stoffen.
• Opschaling: Bovendien kan de techniek gemakkelijk worden opgeschaald voor productie op grote schaal, waardoor het een kosteneffectieve optie is voor de toediening van geneesmiddelen.

Samengevat is ultrasone liposoominkapseling een superieure techniek voor liposoominkapseling, omdat het in staat is uniforme liposomen met een smalle grootteverdeling te produceren, een breed scala van therapeutische stoffen in te kapselen, en omdat het eenvoudig en schaalbaar is.

Ultrasone liposoompreparaat voor farmaceutische producten en cosmetica

Liposomen (op lipiden gebaseerde blaasjes), transferosomen (ultravervormbare liposomen), ethosomen (ultravervormbare blaasjes met een hoog alcoholgehalte) en niosomen (synthetische blaasjes) zijn microscopische blaasjes, die kunstmatig kunnen worden bereid als bolvormige dragers waarin actieve moleculen kunnen worden ingekapseld. Deze blaasjes met een diameter tussen 25 en 5000 nm worden vaak gebruikt als dragers van geneesmiddelen in de farmaceutische en cosmetische industrie, zoals orale of topische toediening van geneesmiddelen, gentherapie en immunisatie. Ultrasoon maken is een wetenschappelijk bewezen methode voor de zeer efficiënte productie van liposomen. Hielscher ultrasoonapparaten produceren liposomen met een hoge lading actieve bestanddelen en een superieure biologische beschikbaarheid.

Liposomen en liposomale formulering

Liposomen zijn unilamellaire, oligolamellaire of multilamellaire vesiculaire systemen en bestaan uit hetzelfde materiaal als een celmembraan (lipidenbilaag). Naar samenstelling en grootte worden liposomen als volgt onderscheiden:

• multi-lamellaire blaasjes (MLV, 0,1-10μm)
• kleine unilamellaire blaasjes (SUV, <100 nm)
• grote unilamellaire blaasjes (LUV, 100-500 nm)
• giant unilamellar vesicles (GUV, ≥1 μm)

De hoofdstructuur van liposomen bestaat uit fosfolipiden. Fosfolipiden hebben een hydrofiele kopgroep en een hydrofobe staartgroep, die bestaat uit een lange koolwaterstofketen.
Het liposoommembraan heeft een zeer vergelijkbare samenstelling als de huidbarrière, zodat ze gemakkelijk in de menselijke huid kunnen worden geïntegreerd. Naarmate de liposomen samensmelten met de huid, kunnen ze de ingesloten agenten direct naar de bestemming brengen, waar de actieven hun functies kunnen vervullen. Aldus creëren de liposomen een versterking van de doordringbaarheid / doordringbaarheid van de huid voor de ingesloten farmaceutische en cosmetische middelen. Ook liposomen zonder ingekapselde middelen, de lege vesicles, zijn krachtige actieve stoffen voor de huid, omdat fosfatidylcholine twee essentiële bestanddelen bevat, die het menselijk organisme niet zelf kan produceren: linolzuur en choline.
Liposomen worden gebruikt als biocompatibele dragers van geneesmiddelen, peptiden, eiwitten, plasmische DNA, antisense oligonucleotiden of ribozymen, farmaceutische, cosmetische en biochemische doeleinden. De enorme veelzijdigheid in de deeltjesgrootte en in fysische parameters van de lipiden biedt een aantrekkelijk potentieel voor de bouw van op maat gemaakte auto's voor een breed scala aan toepassingen. (Ulrich 2002)

Ultrasone Liposomen Formation

Liposomen kunnen worden gevormd door gebruik van ultrasoon. Basismateriaal voor liposoom voorbereiding zijn amfifiele moleculen afgeleid of op basis van biologische membraanlipiden. Voor de vorming van kleine unilamellaire vesicles (SUV), wordt de lipidedispersie voorzichtig gesoniceerd – bv. met het draagbare ultrasone apparaat UP50H (50W, 30kHz), de VialTweeter of de ultrasone reactor CupHorn. – in een ijsbad. De duur van een dergelijke ultrasone behandeling duurt ca. 5-15 minuten. Een andere methode om kleine unilamellaire blaasjes produceren is het soniceren van de multilamellaire vesicles liposomen.
Dinu-Pirvu et al. (2010) rapporteert het verkrijgen van transferosomen door sonicating MLVs bij kamertemperatuur.
Hielscher Ultrasonics biedt diverse ultrasone apparaten, sonotroden en toebehoren en kan daarmee de meest geschikte ultrasone opstelling leveren voor een zeer efficiënte liposoominkapseling op elke schaal.

Ultrasone inkapseling van werkzame stoffen in liposomen

Liposomen werken als dragers voor actieve ingrediënten zoals vitaminen, therapeutische moleculen, peptiden enz. Ultrasoon geluid is een doeltreffend middel om liposomen te bereiden en te vormen voor de insluiting van actieve stoffen. Tegelijkertijd ondersteunt sonicatie het inkapselings- en insluitingsproces, zodat liposomen met een hoge lading actieve bestanddelen worden geproduceerd. Vóór inkapseling hebben de liposomen de neiging om clusters te vormen als gevolg van de interactie tussen oppervlaktelading en lading van de polaire koppen van de fosfolipiden (zie Míckova et al. 2008). Zhu et al. (2003) beschrijven bijvoorbeeld de inkapseling van biotinepoeder in liposomen door middel van ultrasoonbehandeling. Terwijl het biotinepoeder werd toegevoegd aan de suspensieoplossing van de blaasjes, werd de oplossing met ultrasone trillingen behandeld. Na deze behandeling werd biotine ingesloten in de liposomen.

Liposomale emulsies met ultrasone trillingen

De verzorgende invloed hydraterende of anti-aging crèmes, lotions, gels en andere cosmeceutische formuleringen verbeteren, emulgator worden toegevoegd aan de liposomale dispersies hogere hoeveelheden lipiden te stabiliseren. Maar onderzoek heeft aangetoond dat het vermogen van de liposomen in het algemeen beperkt is. Met de toevoeging van emulgatoren, zal dit effect eerder verschijnen en de extra emulgatoren leiden tot een verzwakking van de barrière affiniteit van fosfatidylcholine. nanodeeltjes – samengesteld uit fosfatidylcholine en lipiden - zijn het antwoord op dit probleem. Deze nanodeeltjes worden gevormd door een oliedruppel die is bedekt door een monolaag van fosfatidylcholine. Het gebruik van nanodeeltjes maakt formuleringen die geschikt om meer lipiden te absorberen en blijven stabiel, zodat aanvullende emulgatoren niet nodig.
Met ultrasone trillingen is een beproefde methode voor de productie van nanoemulsies en nanodispersies. Zeer intensieve ultrasone golven leveren het vermogen dat nodig is om een ​​vloeibare fase (gedispergeerde fase) in kleine druppeltjes in een tweede fase (continue fase) te verspreiden. In de dispersiezone veroorzaken imploderende cavitatiebellen intensieve schokgolven in de omringende vloeistof en resulteren in de vorming van vloeistofstralen met een hoge vloeistofsnelheid. Om de nieuw gevormde druppeltjes van de disperse fase tegen coalescentie te stabiliseren, worden emulgatoren (oppervlakteactieve stoffen, oppervlakteactieve stoffen) en stabilisatoren aan de emulsie toegevoegd. Omdat coalescentie van de druppeltjes na verstoring de uiteindelijke druppelgrootteverdeling beïnvloedt, worden efficiënt stabiliserende emulgatoren gebruikt om de uiteindelijke druppelgrootteverdeling op een niveau te houden dat gelijk is aan de verdeling onmiddellijk na de druppelverstoring in de ultrasone dispersiezone.

Liposomale dispersies met behulp van ultrasone trillingen

Liposomale dispersies, die gebaseerd zijn op onverzadigd fosfatidylchloor, missen stabiliteit tegen oxidatie. De stabilisatie van de dispersie kan worden bereikt door antioxidanten, zoals door een complex van vitamine C en E.
Ortan et al. (2002) behaalde in hun studie met betrekking tot de ultrasone voorbereiding van Anethum graveolens essentiële olie in liposomen goede resultaten. Na sonicatie, de afmeting van de liposomen was tussen 70-150 nm, en MLV tussen 230-475 nm; Deze waarden waren ongeveer constant ook na 2 maanden, maar inceased na 12 maanden, met name in SUV dispersie (zie hieronder histogrammen). De stabiliteit meting, met betrekking tot essentiële olie verlies en grootteverdeling, toonde ook aan dat liposomale dispersies onderhouden het gehalte aan vluchtige olie. Dit suggereert dat de insluiting van de essentiële olie in liposomen verhoogde de stabiliteit olie.

Ortan et al. (2009): Stabiliteit van MLV- en SUV-dispersies na 1 jaar. Liposomale formuleringen werden bewaard bij 4±1 ºC.

Hielscher ultrasoonprocessoren zijn de ideale apparaten voor toepassingen in de cosmetische en farmaceutische industrie. Systemen die bestaan uit meerdere ultrasone processoren van elk maximaal 16.000 watt, bieden de capaciteit die nodig is om deze laboratoriumtoepassing om te zetten in een efficiënte productiemethode voor het verkrijgen van fijn gedispergeerde emulsies in een continue stroom of in een batchproces. – resultaten bereiken die vergelijkbaar zijn met die van de beste hogedrukhomogenisatoren die tegenwoordig verkrijgbaar zijn, zoals orifice valves. Naast deze hoge efficiëntie in de continue emulgering vereisen de Hielscher ultrasone toestellen zeer weinig onderhoud en zijn ze zeer eenvoudig te bedienen en te reinigen. Het ultrageluid ondersteunt namelijk het reinigen en spoelen. Het ultrasone vermogen is instelbaar en kan worden aangepast aan bepaalde producten en emulsificatie-eisen. Er zijn ook speciale doorstroomcelreactoren verkrijgbaar die voldoen aan de geavanceerde CIP (clean-in-place) en SIP (sterilize-in-place) vereisten.

Literatuur / Referenties