Ultrasone productie van liposomale omega-3-vetzuren
Nanoliposomen zijn zeer effectieve medicijndragers die worden gebruikt om de biologische beschikbaarheid van bioactieve stoffen zoals omega-2-vetzuren, vitaminen en andere stoffen te verbeteren. Ultrasone inkapseling van bioactieve stoffen is een snelle en eenvoudige techniek om nanoliposomen met een hoge drugbelasting voor te bereiden. Ultrasone inkapseling in liposomen verbetert de stabiliteit en biobeschikbaarheid van de verbindingen.
Liposomale omega-3-vetzuren
Omega-3-vetzuren zoals eicosapentaeenzuur (EPA) en docosahexaeenzuur (DHA) spelen een vitale rol voor de goede werking van vele vitale biochemische reacties in het menselijk lichaam. EPA en DHA komen vooral voor in koudwatervissen, kabeljauwlever en schelpdieren. Omdat niet iedereen de aanbevolen twee porties vis per week eet, wordt visolie vaak gebruikt in de vorm van voedingssupplementen. Verder worden omega-3 vetzuren zoals EPA en DHA gebruikt als therapeutische middelen voor de behandeling van hart- en vaat- en hersenaandoeningen en bij kankertherapie. Om de biobeschikbaarheid en de absorptiesnelheid te verbeteren is ultrasone inkapseling in liposomen een veelgebruikte en succesvol toegepaste techniek.
Ultrasone inkapseling van omega-3-vetzuren in Liposomen
Ultrasone inkapseling is een betrouwbare preparatietechniek om liposomen te vormen met een hoge belasting aan werkzame stoffen. Ultrasone nano-emulsificatie verstoort de fosfolipide bilayers en introduceert energie om de assemblage van amfifiele blaasjes van sferische vorm, bekend als liposomen, te bevorderen.
Ultrasonicatie maakt het mogelijk om de liposoomgrootte van het ultrasone voorbereidingsproces te controleren: De liposoomgrootte neemt af met toenemende ultrasone energie. Kleinere liposomen bieden een hogere bio-toegankelijkheid en kunnen de vetzuurmoleculen met een hoger succestarief naar de doelplaatsen vervoeren omdat de kleinere grootte de doorlaatbaarheid door de celmembranen vergemakkelijkt.
Liposomen staan bekend als krachtige drugsdragers, die door de amfifiele structuur van de bilayers zowel lipofiele als hydrofiele stoffen kunnen bevatten. Een ander voordeel van liposomen is de mogelijkheid om liposomen chemisch te wijzigen door lipide-gebonden polymeren in de formulering op te nemen, zodat de opname van ingesloten moleculen in gericht weefsel wordt verbeterd en de medicijnafgifte en daarmee de halveringstijd wordt verlengd. De liposomale inkapseling beschermt de bioactieve bestanddelen ook tegen oxidatieve degradatie, wat een belangrijke factor is voor meervoudig onverzadigde vetzuren zoals EPA en DHA, die gevoelig zijn voor oxidatie.
Hadia et al. (2014) vonden dat ultrasone inkapseling van DHA en EPA met behulp van de sonde-type ultrasonicator UP200S gave superior encapsulation efficiency (%EE) with 56.9 ± 5.2% for DHA and 38.6 ± 1.8% for EPA. The %EE for DHA and EPA of liposomes increased significantly using ultrasonication (P waarde kleiner dan 0,05; statistisch significante waarden).
Ultrasonisch bereide liposomen geladen met DHA- en EPA-vetzuren.
Studie en beeld: Hadian et al. 2014
Efficiëntievergelijking: Ultrasone Encapsulatie vs Liposome Extrusie
Door het vergelijken van ultrasone sonde-type inkapseling met badsonicatie en extrusietechniek wordt een superieure liposoomvorming bereikt door sonde-sonicatie.
Hadia et al. (2014) vergeleken sondesonicatie (UP200S), badsonicatie, en extrusie zijn als technieken om omega-3 visolie liposomen te bereiden. Liposomen bereid door sonde-type sonicatie waren bolvormig en behielden een hoge structurele integriteit. De studie concludeerde dat sonde-type sonicatie van voorgevormde liposomen de voorbereiding van hoogbelaste DHA- en EPA-liposomen vergemakkelijkt. Door sonde-type sonicatie werden de omega-3 vetzuren DHA en EPA ingekapseld in het nanoliposomale membraan. De inkapseling maakt de omega-3-vetzuren zeer biobeschikbaar en beschermt ze tegen oxidatieve degradatie.
Belangrijke factoren voor hoogwaardige Liposomen
Na de bereiding van liposomen spelen stabilisatie en opslag van liposomale formules een cruciale rol om een langdurige stabiele en zeer krachtige draagkrachtige formulering te verkrijgen.
Kritische factoren die de stabiliteit van liposomen beïnvloeden zijn onder andere de pH-waarde, de opslagtemperatuur en het materiaal van de opslagcontainer.
Voor een afgewerkte formulering wordt de pH-waarde van ca. 6,5 als ideaal beschouwd, omdat bij pH 6,5 de lipidehydrolyse tot het laagste percentage wordt gereduceerd.
Aangezien liposomen kunnen oxideren en hun ingesloten stofbelasting kunnen verliezen, wordt een opslagtemperatuur bij ca. 2-8 °C aanbevolen. Geladen liposomen mogen niet worden blootgesteld aan vries- en dooiomstandigheden, aangezien vries-dooistress het lekken van ingekapselde bioactieve stoffen bevordert.
Opslagverpakking en opslagverpakkingssluitingen moeten zorgvuldig worden geselecteerd, aangezien liposomen niet compatibel zijn met bepaalde plastic materialen. Om afbraak van liposomen te voorkomen, moeten injecteerbare liposoomsuspensies worden opgeslagen in glazen ampullen in plaats van stopgezette injectieflacons. De compatibiliteit met de elastomeerstoppen van injectieflacons moet worden getest. Om fotooxidatie van de lipidecomposieten te voorkomen, is het zeer belangrijk om ze tegen licht te beschermen, bijvoorbeeld met een donkere glazen fles en ze op een donkere plaats te bewaren. Voor infusieve liposoomformuleringen moet de compatibiliteit van de liposoomsuspensies met intraveneuze buisjes (van synthetisch plastic) worden gegarandeerd. De opslag en de materiaalcompatibiliteit moeten op het etiket van de liposoomformulering worden vermeld. [cf. Kulkarni en Shaw, 2016].
Hoogwaardige ultrasonicatoren voor Liposomale formules
De systemen van Hielscher Ultrasonics zijn betrouwbare machines die worden gebruikt bij de productie van geneesmiddelen en supplementen voor het formuleren van hoogwaardige liposomen, geladen met vetzuren, vitaminen, antioxidanten, peptiden, polyfenolen en andere bioactieve stoffen. Om aan de eisen van haar klanten te voldoen, levert Hielscher ultrasonicatoren van de compacte handlaboratoriumhomogenisator en bench-top ultarsonicators tot volledig industriële ultrasone systemen voor de productie van hoge volumes liposomale formules. De ultrasone liposoomformulering kan als batch of als continu inline-proces worden uitgevoerd. 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, 7 dagen per week en in veeleisende omgevingen te werken.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:
| batch Volume | Stroomsnelheid | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml / min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 tot 100 l / min | UIP16000 |
| na | grotere | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag ons!
Krachtige ultrasone homogenisatoren van Laboratorium naar piloot en industrieel schaal.
Literatuur / Referenties
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- Zahra Hadian (2016): A Review of Nanoliposomal Delivery System for Stabilization of Bioactive Omega-3 Fatty Acids. Electron Physician. 2016 Jan; 8(1): 1776–1785.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, PharmDa, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
- Vitthal S. Kulkarni., Charles Shaw (2016): Formulating Creams, Gels, Lotions, and Suspensions. In: Essential Chemistry for Formulators of Semisolid and Liquid Dosages, 2016. 29-41.
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
Wat zijn Liposomen?
Een liposoom is een bolvormig blaasje met ten minste één lipidenblaasje. Liposomen staan bekend als uitstekende medicijndragers en worden gebruikt als een middel om voedingsstoffen, supplementen en farmaceutische medicijnen in het doelweefsel toe te dienen.
Liposomen worden meestal gemaakt van fosfolipiden, vooral fosfatidylcholine, maar kunnen ook andere lipiden bevatten, zoals eierfosfatidylethanolamine, zolang ze compatibel zijn met de lipidebilayerstructuur.
Een liposoom bestaat uit een waterige kern, die omgeven is door een hydrofoob membraan, in de vorm van een lipidenbilaag; hydrofiele oplossingen die in de kern zijn opgelost zitten vast en kunnen niet gemakkelijk door de billaag heen. Hydrofobe moleculen kunnen worden opgeslagen in de bilayer. Een liposoom kan dus belast worden met hydrofobe en/of hydrofiele moleculen. Om de moleculen op een doellocatie af te leveren, kan de bilayer met andere bilayers zoals het celmembraan versmelten, waardoor de stoffen die in het liposoom zijn ingekapseld, in de cellen terechtkomen.
Omdat de bloedstroom van zoogdieren op waterbasis is, transporteren de liposomen de hydrofobe stof efficiënt door het lichaam naar de doelcellen. Liposomen worden daarom gebruikt om de biologische beschikbaarheid van niet in water oplosbare moleculen (bijv. CBD, curcumine, geneesmiddelenmoleculen) te vergroten.
Liposomen worden met succes bereid door ultrasone nano-emulsificatie en inkapseling.
Structuur van een liposoom: Waterige kern en fosfolipide tweelaags met hydrofiele koppen en hydrofobe/lipofiele staarten.
Omega-3-vetzuren
Omega-3 (ω-3) en omega-6 (ω-6) vetzuren zijn beide meervoudig onverzadigde vetzuren (PUFA's) en dragen bij aan tal van functies in het menselijk lichaam. Vooral omega-3-vetzuren staan bekend om hun ontstekingsremmende en gezondheidsbevorderende eigenschappen.
Eicosapentaeenzuur of EPA (20:5n-3) werkt als een voorloper van prostaglandine-3 (dat de aggregatie van bloedplaatjes remt), tromboxaan-3 en leukotriëne-5 eicosanoïden en speelt een cruciale rol voor de gezondheid van hart en bloedvaten en de hersenen.
Docosahexaeenzuur of DHA (22:6n-3) is een belangrijke structurele component van het centrale zenuwstelsel van zoogdieren. DHA is het meest voorkomende omega-3-vetzuur in de hersenen en het netvlies en beide organen, de hersenen en het netvlies, zijn afhankelijk van de inname van DHA via de voeding om goed te kunnen functioneren. DHA ondersteunt een breed scala aan celmembraan- en celsignaaleigenschappen, met name in de grijze stof van de hersenen en in de buitenste segmenten van de retinale fotoreceptorcellen, die rijk zijn aan membranen.
Voedselbronnen van omega-3-vetzuren
Enkele van de voedselbronnen van ω-3 zijn vis (bijv. koudwatervissen zoals zalm, sardines, makreel), kabeljauwleverolie, schelpdieren, kaviaar, zeealgen, zeewierolie, lijnzaad, hennepzaad, chiazaden en walnoten.
Het standaard westerse dieet bevat meestal hoge hoeveelheden omega-6 (ω-6) vetzuren, omdat voedingsmiddelen zoals granen, plantaardige zaadoliën, gevogelte en eieren rijk zijn aan omega-6 lipiden. Aan de andere kant worden omega-3 (ω-3) vetzuren, die voornamelijk in koudwatervis worden aangetroffen, in aanzienlijk lagere hoeveelheden geconsumeerd, zodat de omega-3: omega-6 verhouding vaak volledig uit balans is.
Daarom wordt het gebruik van omega-3 voedingssupplementen vaak aanbevolen door artsen en zorgverleners.
Essentiële vetzuren
Essentiële vetzuren (EFA's) zijn vetzuren die mensen en dieren via de voeding moeten opnemen, omdat het lichaam ze nodig heeft voor een goede vitale werking, maar ze niet kan synthetiseren. In het algemeen zijn essentiële vetzuren en hun derivaten van cruciaal belang voor de hersenen en het zenuwstelsel, die 15%-30% van het droge gewicht van de hersenen vertegenwoordigen. Essentiële vetzuren worden onderscheiden in verzadigde, onverzadigde en meervoudig onverzadigde vetzuren. Voor de mens zijn slechts twee vetzuren als essentieel bekend, namelijk alfa-linoleenzuur, een omega-3-vetzuur, en linolzuur, een omega-6-vetzuur. Er zijn nog enkele andere vetzuren die kunnen worden geclassificeerd als “voorwaardelijk noodzakelijk”wat betekent dat ze essentieel kunnen worden onder bepaalde ontwikkelings- of ziekteomstandigheden; voorbeelden hiervan zijn docosahexaeenzuur, een omega-3-vetzuur, en gamma-linoleenzuur, een omega-6-vetzuur.