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 verbindingen is een snelle en eenvoudige techniek om nanoliposomen met een hoog gehalte aan geneesmiddelen te bereiden. Ultrasone inkapseling in liposomen verbetert de stabiliteit en biologische beschikbaarheid 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 veel vitale biochemische reacties in het menselijk lichaam. EPA en DHA komen vooral voor in koudwatervis, kabeljauwlever en schelpdieren. Omdat niet iedereen de aanbevolen twee porties vis per week consumeert, wordt visolie vaak gebruikt in de vorm van voedingssupplementen. Bovendien worden omega-3 vetzuren zoals EPA en DHA gebruikt als therapeutica voor de behandeling van hart- en vaatziekten, hersenaandoeningen en kankertherapie. Om de biologische beschikbaarheid en 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 lading actieve stoffen. Ultrasone nano-emulsificatie verstoort de fosfolipidenbilagen en introduceert energie om de assemblage van amfifiele blaasjes met een bolvorm, bekend als liposomen, te bevorderen.
Door ultrasoonbereiding kan de liposoomgrootte worden geregeld: De liposoomgrootte neemt af met toenemende ultrasone energie. Kleinere liposomen bieden een hogere biotoegankelijkheid en kunnen de vetzuurmoleculen met meer succes naar de doellocaties transporteren, omdat de kleinere omvang de permeabiliteit door celmembranen vergemakkelijkt.
Liposomen staan bekend als krachtige dragers van geneesmiddelen, die zowel lipofiele als hydrofiele stoffen kunnen bevatten vanwege de amfifiele structuur van hun bilagen. Een ander voordeel van liposomen is de mogelijkheid om liposomen chemisch te modificeren door lipidegebonden polymeren in de formulering op te nemen, zodat de opname van ingesloten moleculen in het doelweefsel wordt verbeterd en de geneesmiddelafgifte en daarmee de halfwaardetijd worden verlengd. De liposomale inkapseling beschermt de bioactieve verbindingen 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) ontdekten dat ultrasone inkapseling van DHA en EPA met behulp van de sonde-type ultrasoonator UP200S gaf een superieure inkapselingsefficiëntie (�) met 56,9 ± 5,2% voor DHA en 38,6 ± 1,8% voor EPA. Het � voor DHA en EPA van liposomen nam aanzienlijk toe bij gebruik van ultrasoon (p waarde kleiner dan 0,05; statistisch significante waarden).
Ultrasoon bereide liposomen geladen met DHA- en EPA-vetzuren.
studie en foto: Hadian et al. 2014
Vergelijking van efficiëntie: Ultrasone inkapseling vs liposomextrusie
Bij vergelijking van ultrasone sonde-type inkapseling met badsonicatie en extrusietechniek wordt superieure liposoomvorming bereikt door sonde-sonatie.
Hadia et al. (2014) vergeleken sonicatie van de sonde (UP200S), badsonicatie en extrusie zijn technieken om omega-3 visolieliposomen te bereiden. Liposomen bereid door sonde-type sonicatie waren bolvormig en behielden een hoge structurele integriteit. In het onderzoek werd geconcludeerd dat sonificatie met een sonde van voorgevormde liposomen de bereiding van DHA- en EPA-liposomen met een hoge lading vergemakkelijkt. Door sonde-type sonicatie werden de omega-3 vetzuren DHA en EPA ingekapseld in het nanoliposomale membraan. Door de inkapseling zijn de omega-3 vetzuren zeer biobeschikbaar en worden ze beschermd tegen oxidatieve afbraak.
Belangrijke factoren voor Liposomen van hoge kwaliteit
Na de bereiding van liposomen spelen stabilisatie en opslag van liposomale formuleringen een cruciale rol om een langdurig stabiele en zeer krachtige dragerformulering te verkrijgen.
Kritische factoren die de stabiliteit van liposomen beïnvloeden zijn onder andere de pH-waarde, de opslagtemperatuur en het materiaal van de opslagverpakking.
Voor een eindformulering wordt een pH-waarde van ongeveer 6,5 als ideaal beschouwd, omdat bij een pH van 6,5 de lipidehydrolyse het laagst is.
Omdat liposomen kunnen oxideren en hun ingesloten substantie kunnen verliezen, wordt een opslagtemperatuur van ongeveer 2-8 °C aanbevolen. Geladen liposomen mogen niet worden blootgesteld aan vries- en dooicondities, aangezien vries-dooistress het lekken van ingekapselde bioactieve stoffen bevordert.
De verpakking en de sluiting van de verpakking moeten zorgvuldig worden gekozen, aangezien liposomen niet compatibel zijn met bepaalde plastic materialen. Om afbraak van liposomen te voorkomen, moeten injecteerbare liposoom suspensies worden bewaard in glazen ampullen in plaats van injectieflacons met stop. De compatibiliteit met de elastomeerstoppen van injectieflacons moet worden getest. Om fotooxidatie van de lipide composieten te voorkomen, is opslag beschermd tegen licht, bijvoorbeeld met behulp van een donkere glazen fles en opslag op een donkere plaats, zeer belangrijk. Voor infuseerbare liposoomformuleringen moet de compatibiliteit van de liposoomsuspensies met intraveneuze slangen (van synthetische kunststof) worden verzekerd. De compatibiliteit van opslag en materiaal moet op het etiket van de liposoomformulering worden vermeld. [cf. Kulkarni en Shaw, 2016]
Na de vorming van een lipidelaag en daaropvolgende rehydratie wordt sonicatie gebruikt om de insluiting van actieve ingrediënten in het liposoom te bevorderen. Bovendien wordt door middel van sonicatie de gewenste liposoomgrootte bereikt.
Ultrasoonapparaten met hoge prestaties voor liposomale formules
Hielscher sonicators zijn betrouwbare machines die worden gebruikt in de farmaceutische en supplementenproductie om liposomen van hoge kwaliteit te formuleren die geladen zijn met vetzuren, vitaminen, antioxidanten, peptiden, polyfenolen en andere bioactieve verbindingen. Om aan de eisen van de klant te voldoen, levert Hielscher ultrasone systemen, van de compacte handheld labhomogenisator en bench-top ultarsonicators tot volledig industriële ultrasone systemen voor de productie van grote volumes liposoomformuleringen. Ultrasone liposoomformuleringen kunnen in batch of als continu inline proces worden uitgevoerd. Er is een breed scala aan ultrasone sonotroden (sondes) en reactorvaten beschikbaar om een optimale opstelling voor uw liposoomproductie te garanderen. Dankzij de robuustheid van Hielscher sonicators kunnen ze 24/7 worden gebruikt bij zware belasting en in veeleisende omgevingen.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Krachtige ultrasone homogenisatoren van lab 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.
Wetenswaardigheden
Wat zijn Liposomen?
Een liposoom is een bolvormig blaasje met minstens één lipidebillaag. Liposomen staan bekend als uitstekende dragers van geneesmiddelen en worden gebruikt om voedingsstoffen, supplementen en farmaceutische geneesmiddelen toe te dienen in het doelweefsel.
Liposomen worden meestal gemaakt van fosfolipiden, vooral fosfatidylcholine, maar kunnen ook andere lipiden bevatten, zoals eierfosfatidylethanolamine, zolang ze compatibel zijn met de lipidenbilaagstructuur.
Een liposoom bestaat uit een waterige kern die omgeven is door een hydrofoob membraan, in de vorm van een lipidenbilaag; hydrofiele opgeloste stoffen die in de kern zijn opgelost, worden ingesloten en kunnen niet gemakkelijk door de bilaag heen. Hydrofobische moleculen kunnen in de bilaag worden opgeslagen. Een liposoom kan dus geladen worden met hydrofobe en/of hydrofiele moleculen. Om de moleculen naar een doelwit te brengen, kan de lipidenbilaag versmelten met andere bilagen zoals het celmembraan, waardoor de in het liposoom ingekapselde stoffen in de cellen terechtkomen.
Aangezien de bloedstroom van zoogdieren uit water bestaat, transporteren de liposomen de hydrofobe stof efficiënt door het lichaam naar de doelcellen. Liposomen worden daarom gebruikt om de biologische beschikbaarheid van in water onoplosbare moleculen te verhogen (bijv. CBD, curcumine, medicijnmoleculen).
Liposomen worden met succes bereid door ultrasone nano-emulgering en inkapseling.
Structuur van een liposoom: Waterige kern en fosfolipidenbillaag 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 talrijke 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 precursor voor prostaglandine-3 (dat de aggregatie van bloedplaatjes remt), tromboxaan-3, en leukotrieen-5 eicosanoïden en speelt een cruciale rol in de gezondheid van hart en bloedvaten en hersenen.
Docosahexaeenzuur of DHA (22:6n-3) is een belangrijk structureel bestanddeel 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 fotoreceptorcellen van het netvlies, die rijk zijn aan membranen.
Voedselbronnen van Omega-3 vetzuren
Enkele voedselbronnen van ω-3 zijn vis (bijv. koudwatervis zoals zalm, sardines, makreel), levertraan, schelpdieren, kaviaar, zeealgen, zeewierolie, lijnzaad, hennepzaad, chiazaden en walnoten.
Het standaard westerse dieet bevat doorgaans grote hoeveelheden omega-6 vetzuren (ω-6), 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 voorkomen in koudwatervis, in aanzienlijk lagere hoeveelheden geconsumeerd, zodat de verhouding omega-3:omega-6 vaak volledig uit balans is.
Daarom wordt het gebruik van omega-3 voedingssupplementen vaak aanbevolen door artsen en gezondheidswerkers.
essentiële vetzuren
Essentiële vetzuren (EFA's) zijn vetzuren die mensen en dieren via de voeding moeten binnenkrijgen omdat het lichaam ze nodig heeft om goed te kunnen functioneren, maar ze niet zelf kan aanmaken. Over het algemeen zijn essentiële vetzuren en hun derivaten essentieel voor de hersenen en het zenuwstelsel, omdat ze 15%-30% van het droge gewicht van de hersenen uitmaken. Essentiële vetzuren worden onderscheiden in verzadigde, onverzadigde en meervoudig onverzadigde vetzuren. Voor mensen zijn slechts twee vetzuren bekend als essentieel, namelijk alfa-linoleenzuur, een omega-3-vetzuur, en linolzuur, een omega-6-vetzuur. Er zijn nog andere vetzuren, die kunnen worden geclassificeerd als “voorwaardelijk essentieel”Dit betekent dat ze essentieel kunnen worden onder bepaalde ontwikkelings- of ziekteomstandigheden; voorbeelden zijn docosahexaeenzuur, een omega-3 vetzuur, en gamma-linoleenzuur, een omega-6 vetzuur.