Liposomalne kapsułkowane bioaktywne cząsteczki z ultradźwiękami

Ultradźwięki są dobrze znane jako wysoce skuteczne w przygotowywaniu preparatów liposomalnych. Typowe preparaty liposomowe kapsułkują witaminę C, CBD, kurkuminę, kwercytynę, astaksantynę, peptydy i wiele innych związków bioaktywnych za pomocą ultradźwięków. Ultradźwiękowa enkapsulacja liposomów jest prostą, szybką i skuteczną techniką, która pozwala na wytwarzanie stabilnych, wysoko obciążonych pęcherzyków. Ultradźwiękowo kapsułkowane składniki odżywcze wyróżniają się doskonałą biodostępnością.

Czym są liposomy i jakie są ich zalety?

Liposomy to pęcherzyki składające się z wodnego rdzenia otoczonego jedną lub kilkoma dwuwarstwami fosfolipidów. Ponieważ liposomy mają wodny rdzeń otoczony warstwą lipidową i hydrofilową powłoką zewnętrzną, liposomy są rozpuszczalne w wodzie i mogą transportować związki rozpuszczalne w wodzie i tłuszczach w odpowiednich przedziałach pęcherzyka. Sprawia to, że liposomy są wysoce skutecznym systemem dostarczania terapeutycznie aktywnych cząsteczek. Liposomy powstają w wyniku przerwania błon biologicznych, a proces ten jest wspierany i intensyfikowany przez ultradźwięki. Liposomy najczęściej składają się z fosfolipidów, zwłaszcza fosfatydylocholiny, ale mogą również zawierać inne lipidy, takie jak fosfatydyloetanoloamina jaja, o ile są one zgodne ze strukturą dwuwarstwy lipidowej. Liposomy tworzą się spontanicznie, gdy fosfolipidy są uwodnione. W pierwszym etapie – faza hydratacji – Sonikacja jest stosowana do nano-emulsyfikacji lipidów i fazy wodnej w celu promowania tworzenia wysoko obciążonych pęcherzyków wielo-lamelarnych (MLV). Następnie, sonifikacja może być wykorzystana do zmniejszenia rozmiaru liposomu, jeśli jest to wymagane. Aby uzyskać mniejszy rozmiar pęcherzyków, stosuje się sonikację w celu rozproszenia i zmniejszenia rozmiaru liposomu do monodyspersyjnych dużych pęcherzyków jedno-lamelarnych (LUV) lub małych pęcherzyków jedno-lamelarnych (SUV).
Ultradźwiękowa technika tworzenia liposomów i redukcji wielkości liposomów jest niezawodna, szybka, wydajna, łatwa i bezpieczna. Wytworzone liposomy wykazują wysoki ładunek substancji bioaktywnych, wysoką stabilność i doskonałą biodostępność.

Dlaczego ultradźwiękowe kąpiele czyszczące nie są w stanie wytwarzać wysokiej jakości liposomów?

Produkcja liposomów wymaga urządzenia ultradźwiękowego, które może dostarczyć wystarczającą ilość energii do wytworzenia jednorodnych cząstek o wielkości nano. Domowe liposomy przy użyciu ultradźwiękowej myjki do biżuterii są zazwyczaj nieskuteczne, ponieważ przygotowane liposomy nie wykazują ani wymaganej wielkości nano, ani nie kapsułkują bioaktywnych składników odżywczych w skuteczny i długotrwały, stabilny sposób. W celu przygotowania wysokiej jakości liposomów, preferowaną technologią jest ultrasonograf z sondą, ponieważ sonda (sonotroda) może przenosić intensywną energię akustyczną wymaganą do tworzenia wysoce obciążonych skutecznych liposomów do pożywki. Ogólnie rzecz biorąc, liposomy wytwarzane za pomocą sondy ultradźwiękowej mają rozkład wielkości cząstek 100-500 nm, który jest optymalny dla wysokich ładunków i doskonałej biodostępności.
Zastosowanie ultradźwiękowego reaktora przepływowego pozwala na przygotowanie liposomów w środowisku wolnym od tlenu, aby zapobiec degradacji oksydacyjnej.
Ultradźwięki typu sondowego zapewniają wymaganą energię do produkcji liposomów:

Po utworzeniu filmu lipidowego, a następnie nawodnieniu, stosuje się sonikację w celu promowania uwięzienia składników aktywnych w liposomie. Dodatkowo, sonikacja osiąga pożądany rozmiar liposomu.

Liposomalne kapsułkowane cząsteczki z ultradźwiękami

Poniższa lista wskazuje, które substancje zostały już z powodzeniem zamknięte w preparatach liposomowych przy użyciu ultradźwiękowej drogi przygotowania.

• przeciwutleniacze, takie jak glutation, witamina C, metylowane witaminy z grupy B, resweratrol, CoQ10 itp.
• fenole: flawonoidy, takie jak fisetyna, kwercytyna, oligomeryczne proantocyjanidyny (OPC); saponiny, takie jak astralgalozyd; alkaloidy
• minerały, takie jak chelaty magnezu (np. treonian magnezu, orotan magnezu), cynk, miedź itp.
• terpeny, takie jak astaksantyna, limonen, pinen, humulen, linalol, beta-kariofilen, fitol, geraniol, terpinolen itp.
• lipidy, takie jak kwasy tłuszczowe omega-3 EPA i DHA; dipalmitoilo-fosfatydylocholina (DPPC) itp.
• aminokwasy, takie jak kreatyna, glicyna, 5-HTP (5-hydroksytryptofan), fenyloalanina, L-teanina, GABA (kwas gamma-aminomasłowy), tauryna, N-acetylocysteina (NAC), L-tyrozyna itp.
• peptydy, np. oksytocyna, peptydy kolagenowe itp.
• polisacharydy, takie jak kwas hialuronowy, polisacharydy grzybowe itp.
• kannabinoidy, takie jak CBD, CBG, THC
• nootropów, inteligentnych leków i wzmacniaczy poznawczych, które mogą obejmować substancje wymienione powyżej, a także inne cząsteczki

Nano-wzmocniona liposomalna formuła bioaktywnych cząsteczek oferuje wyższy współczynnik wchłaniania, lepszą biodostępność i może umożliwiać substancjom przekraczanie bariery krew-mózg.
Alternatywnymi systemami dostarczania leków na bazie lipidów są nanoemulsje i nośniki koloidalne na bazie lipidów, takie jak stałe nanocząstki lipidowe (SLN) i nanostrukturalne nośniki lipidowe (NLC). Wszystkie z nich, nanoemulsje, SLN i NLC mogą być niezawodnie formowane i ładowane pod wpływem sonikacji.
Przeczytaj więcej o ekstrahowanym ultradźwiękowo i nanokapsułkowanym aloesie!

Czynniki wpływające na jakość liposomów

Jakość liposomów jest określana przez jednorodność pod względem wielkości cząstek i lamelarności, skuteczność uwięzienia (�) / ładunek enkapsulacji i stabilność. Metoda przygotowania, warunki przetwarzania, surowce i przechowywanie są ważnymi czynnikami, które przyczyniają się do jakości, a tym samym siły działania preparatów liposomalnych. Obraz SEM po lewej stronie przedstawia ultradźwiękowo przygotowane liposomy obciążone kwasami tłuszczowymi DHA i EPA przy użyciu ultrasonografu Hielscher UP200S (badanie i zdjęcie: Hadian et al. 2014).
Ultradźwiękowe przygotowanie liposomów jest niezawodną techniką, która daje mały, jednolity rozmiar cząstek liposomalnych o wysokim obciążeniu bioaktywnymi cząsteczkami. Parametry procesu ultradźwiękowego (takie jak amplituda, energia całkowita, czas, pulsacja, temperatura, ciśnienie) są dokładnie regulowane. Jako nietermiczna technika przetwarzania, zasada działania sonifikacji opiera się na czysto mechanicznym ścinaniu. Wzrost temperatury w sonikowanej cieczy należy tłumaczyć drugą zasadą termodynamiki, która mówi, że każda zastosowana energia jest ostatecznie przekształcana w ciepło. Aby utrzymać stabilną niską temperaturę medium liposomalnego, Hielscher Ultrasonics zapewnia zaawansowane rozwiązania chłodzące, takie jak łaźnie lodowe, reaktory i komory przepływowe z płaszczami chłodzącymi. Wyniki ultradźwiękowej produkcji liposomów są powtarzalne, co jest ważne dla znormalizowanego procesu i stale wysokiej jakości produktu.
Wysokiej jakości fosfolipidy zawierające wysoki procent fosfatydylocholiny i fosfatydyloetanoloaminy zapewniają stabilną powłokę liposomową, która zapobiega wyciekaniu składników odżywczych. Silna powłoka fosfolipidowa chroni również zamknięte składniki odżywcze przed degradacją oksydacyjną i termiczną. W związku z tym niezbędny jest zrównoważony stosunek fosfolipidów do fazy wodnej do kapsułkowanych składników odżywczych (bioaktywnych cząsteczek).

Wysokowydajne ultradźwięki do produkcji liposomów

Systemy Hielscher Ultrasonics są niezawodnymi maszynami stosowanymi w produkcji farmaceutycznej i suplementacyjnej do formułowania wysokiej jakości liposomów obciążonych witaminami, przeciwutleniaczami, flawonoidami, peptydami, polifenolami i innymi bioaktywnymi związkami / składnikami odżywczymi. Aby sprostać wymaganiom swoich klientów, Hielscher dostarcza ultrasonografy z kompaktowego ręcznego homogenizatora laboratoryjnego i ultrasonografów stołowych do w pełni przemysłowych systemów ultradźwiękowych do produkcji dużych ilości preparatów liposomowych. Ultradźwiękowy preparat liposomowy może być prowadzony jako wsadowy lub ciągły proces inline przy użyciu ultradźwiękowego reaktora przepływowego. Szeroka gama ultradźwiękowych sonotrod (sond) i zbiorników reaktora jest dostępna, aby zapewnić optymalną konfigurację do produkcji liposomów. Wytrzymałość sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużych obciążeniach i w wymagających środowiskach.
Precyzyjna kontrola wszystkich ważnych parametrów procesu, takich jak amplituda, ciśnienie, temperatura i czas sonikacji, sprawia, że proces ultradźwiękowy jest niezawodny i powtarzalny. Hielscher Ultrasonics wie, jak ważna jest stale wysoka jakość produktu i wspiera producentów suplementów i środków terapeutycznych we wdrażaniu standaryzacji procesów i GMP (Good Manufacturing Practices) poprzez inteligentne oprogramowanie i automatyczne rejestrowanie danych. Nasze cyfrowe homogenizatory ultradźwiękowe automatycznie rejestrują wszystkie parametry procesu ultradźwiękowego na wbudowanej karcie SD. Cyfrowe wyświetlacze dotykowe i zdalne sterowanie przez przeglądarkę pozwalają na ciągłe monitorowanie procesu i umożliwiają precyzyjne dostosowanie parametrów procesu w razie potrzeby. Znacznie ułatwia to monitorowanie procesu i kontrolę jakości.
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców: