Produkcja liposomalnej witaminy C z wykorzystaniem ultradźwięków
Liposomalne preparaty witaminowe są znane z wyższej biodostępności i szybkości wchłaniania. Witamina C, będąca przeciwutleniaczem, jest powszechnie stosowanym suplementem wykorzystywanym w preparatach żywieniowych i leczniczych w celu wspierania układu odpornościowego człowieka. Sonikacja jest niezawodną i bezpieczną metodą produkcji wysokiej jakości liposomów i nanoliposomów. Proces enkapsulacji ultradźwiękowej pozwala uzyskać liposomy o dużej zawartości substancji czynnych, takich jak witamina C.
Liposomalna witamina C wytwarzana za pomocą sonikacji
Zaletą witamin liposomalnych jest to, że nie podaje się ich w konwencjonalnej postaci tabletek lub proszku, lecz jako płynny preparat o zwiększonej biodostępności. Oznacza to, że witaminy są zamykane w rdzeniu kulistych komórek fosfolipidowych, tak zwanych liposomów. Ponieważ skład fosfolipidowy liposomów jest podobny do składu błon lipidowych ludzkich komórek, są one znacznie lepiej wchłaniane do komórek organizmu. Dlatego liposomy stosuje się w preparatach leczniczych i farmaceutykach, suplementach i nutraceutykach, kosmeceutykach oraz produktach kosmetycznych. Sonikacja jest wysoce skuteczną metodą enkapsulacji cząsteczek, takich jak substancje terapeutyczne, w liposomach. Ultradźwiękowa produkcja liposomów charakteryzuje się wysoką wydajnością zamykania substancji, co oznacza, że duży odsetek składników czynnych (np. witaminy C) zostaje zamknięty w liposomach. Jednocześnie sonikacja zapewnia jednolicie małe rozmiary liposomów, które mogą być łatwo wchłaniane przez ludzkie komórki. Dlatego liposomy z witaminą C enkapsulowaną za pomocą ultradźwięków oferują bardzo wysoką biodostępność i skuteczność. Ogólnie rzecz biorąc, ultradźwiękowe tworzenie liposomów jest wysoce wydajne i zapewnia doskonałą jakość liposomów!
UIP1000hdT ze szklanym reaktorem przepływowym do produkcji liposomów
Instrukcja krok po kroku dotycząca ultradźwiękowej enkapsulacji witaminy C w liposomach
Liposomalna witamina C jest formą dostarczania witaminy C, która poprawia jej wchłanianie i biodostępność. Sonikacja z użyciem sondy jest wydajną i niezawodną metodą produkcji liposomów.
Poniższy protokół przedstawia ogólne etapy produkcji liposomalnej witaminy C przy użyciu sonikatora z sondą:
- Wymieszaj witaminę C w proszku z niewielką ilością wody destylowanej, aby uzyskać roztwór.
- Dodaj roztwór witaminy C do roztworu fosfolipidów (takich jak lecytyna sojowa) w stosunku objętościowym 1:10 (witamina C:fosfolipidy).
- Umieść mieszaninę w szklanej zlewce i zanurz w roztworze sondę sonikatora, np. UP200Ht z S26d14.
- Poddawaj mieszaninę sonikacji przy użyciu sonikatora z sondą przez 5–10 minut, przy ustawieniu mocy wynoszącym około 200W (częstotliwość 26 kHz). Podczas sonikacji należy delikatnie przemieszczać sondę sonikatora w roztworze. Unikaj kontaktu sondy ze ścianką zlewki (ponieważ szklane zlewki mogą pęknąć).
- Po sonikacji pozostaw mieszaninę na 10–15 minut, aby umożliwić utworzenie się liposomów.
- Przechowuj w butelce z ciemnego szkła, najlepiej w lodówce, aby zapewnić długotrwałą stabilność.
Należy pamiętać, że dokładny protokół może się różnić w zależności od konkretnego sonikatora i użytych materiałów. Ponadto na stabilność i jakość liposomów mogą wpływać takie czynniki jak pH, temperatura i obecność innych substancji, dlatego ważne jest staranne kontrolowanie tych zmiennych podczas procesu produkcji.
Liposomy przygotowane ultradźwiękowo pomagają przezwyciężyć ograniczenia związane z krótkim okresem półtrwania, niską przepuszczalnością błon komórkowych oraz niską biodostępnością po podaniu doustnym, wynikającą z degradacji tych związków bioaktywnych w żołądku i pod wpływem enzymów. Enkapsulacja w dwuwarstwie fosfolipidowej chroni składniki czynne przed degradacją i zwiększa szybkość ich wchłaniania do komórek.
Sonikator UP200Ht do wydajnego zamykania witaminy C w liposomach.
Ultradźwiękowe tworzenie liposomów
Ponieważ tworzenie liposomów i nanoliposomów nie zachodzi samoistnie, do wspomagania procesu enkapsulacji potrzebne jest źródło energii. Liposomy są pęcherzykami lipidowymi, które powstają po dodaniu fosfolipidów, np. lecytyny, do wody, gdzie tworzą one struktury dwuwarstwowe po dostarczeniu wystarczającej ilości energii, np. poprzez sonikację. Sonikacja wspomaga uporządkowanie cząsteczek lipidów, dzięki czemu uzyskuje się termodynamicznie stabilną fazę wodną. Sonikacja nie tylko wspomaga tworzenie liposomów, lecz także zmniejsza ich rozmiar, prowadząc do powstawania nanoliposomów. Rozmiar liposomów jest ważnym czynnikiem wpływającym na biodostępność i szybkość wchłaniania, ponieważ mniejsze liposomy mogą łatwiej przenikać przez błony komórkowe.
Ultradźwiękowe zmniejszanie rozmiaru liposomów
Dyspergowanie ultradźwiękowe jest prostą i wydajną metodą zmniejszania rozmiaru liposomów oraz wytwarzania nanoliposomów. Aby przygotować mniejsze liposomy, uwodnione pęcherzyki poddaje się przez kilka minut sonikacji za pomocą sonikatora z sondą w reaktorze z kontrolowaną temperaturą. Jako metoda nietermiczna, wyłącznie mechaniczna, ultradźwiękowe zmniejszanie rozmiaru nie powoduje degradacji ani fosfolipidów, ani związków bioaktywnych.
Po utworzeniu filmu lipidowego i jego późniejszym ponownym uwodnieniu stosuje się sonikację w celu wspomagania zamykania składników czynnych w liposomie. Dodatkowo sonikacja pozwala uzyskać pożądany rozmiar liposomów.
UP400St, wydajny homogenizator ultradźwiękowy o mocy 400 watów, do produkcji liposomów
Procesory ultradźwiękowe do produkcji liposomów
Systemy Hielscher Ultrasonics są szeroko stosowane w produkcji farmaceutyków i suplementów do wytwarzania wysokiej jakości liposomów zawierających witaminy, przeciwutleniacze, peptydy, polifenole i inne związki bioaktywne. Aby sprostać wymaganiom klientów, Hielscher dostarcza sonikatory – od kompaktowego, ręcznego homogenizatora laboratoryjnego i sonikatorów stołowych po w pełni przemysłowe systemy ultradźwiękowe do produkcji dużych objętości preparatów liposomalnych. Dostępny jest szeroki wybór sonotrod ultradźwiękowych i reaktorów, umożliwiający optymalną konfigurację urządzeń do produkcji liposomów. Wytrzymałość sonikatorów Hielscher umożliwia pracę 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagających warunkach.
Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów:
| Objętość partii | Natężenie przepływu | Zalecane urządzenia |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | większe | zespół urządzeń UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Literatura / Źródła
- Marco Paini, Sean Ryan Daly, Bahar Aliakbarian, Ali Fathi, Elmira Arab Tehrany, Patrizia Perego, Fariba Dehghani, Peter Valtchev (2015): Wydajna metoda enkapsulacji przeciwutleniaczy oparta na liposomach. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, tom 136, 2015. 1067–1072.
- Yao, X., Bunt, C., Cornish, J., Quek, S.-Y. i Wen, J. (2014): Przygotowanie, optymalizacja i charakterystyka liposomów zawierających bydlęcą laktoferynę oraz stałych cząstek lipidowych modyfikowanych polimerami hydrofilowymi z wykorzystaniem planu czynnikowego. Chemical Biology and Drug Design 83, 2014. 560–575.
- Seyedeh Parinaz Akhlaghi, Iris Renata Ribeiro, Ben J. Boyd, Watson Loh (2016): Wpływ metody przygotowania i zmiennych na strukturę wewnętrzną, morfologię oraz obecność liposomów w kubosomach fitantriol–Pluronic® F127. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, tom 145, 2016. 845–853.
- Christopher W. Shade (2016): Liposomy jako zaawansowane systemy dostarczania nutraceutyków. Integr Med (Encinitas). 2016 Mar; 15(1): 33–36.
- Domenico Lombardo, Pietro Calandra, Maria Teresa Caccamo, Salvatore Magazù, Mikhail Alekseyevich Kiselev (2019): Stabilność koloidalna liposomów. AIMS Materials Science, 2019, 6(2): 200–213.
- M.E. Barbinta-Patrascu, N. Badea, M. Constantin, C. Ungureanu, C. Nichita, , S.M. Iordache, A. Vlad, S. Antohe (2018): Aktywność biologiczna organicznych/nieorganicznych kompozytów wytwarzanych pod wpływem światła w układach inspirowanych biologią. Romanian Journal of Physics 63, 702 (2018)
Warto wiedzieć
Witamina C
Witamina C, znana również jako kwas L-askorbinowy lub askorbinian, jest rozpuszczalnym w wodzie przeciwutleniaczem o wzorze chemicznym C6H8O6. Jako przeciwutleniacz witamina C działa jako donor elektronów w różnych reakcjach enzymatycznych i nieenzymatycznych. Ponadto witamina C jest kofaktorem w wielu reakcjach enzymatycznych regulujących podstawowe funkcje biologiczne, takie jak gojenie ran i synteza kolagenu. Szkorbut jest najbardziej znaną postacią ciężkiego niedoboru witaminy C, występującą wskutek zaburzonej syntezy kolagenu.
Jako witamina kwas askorbinowy jest niezbędny dla organizmu człowieka, co oznacza, że organizm nie może syntetyzować witaminy C i musi ona być dostarczana z pożywieniem. Do produktów bogatych w witaminę C należą owoce cytrusowe, camu camu, acerola, jarmuż, owoce dzikiej róży, czarna porzeczka, gujawa oraz inne owoce i warzywa.
Chociaż dobrze zbilansowana dieta z łatwością dostarcza odpowiednich ilości witaminy C, często stosuje się suplementy diety, takie jak krople witaminowe, kapsułki, tabletki, proszki i żelki, aby zapewnić wystarczającą podaż tej witaminy. Zalecane przez Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności dzienne spożycie witaminy C wynosi 110 mg/day dla dorosłych mężczyzn i 95 mg/day dla dorosłych kobiet.
W medycynie witaminę C podaje się w dużych dawkach pod nadzorem lekarza w celu wspomagania leczenia nowotworów i wzmacniania układu odpornościowego. Na przykład badania wykazały, że regularne przyjmowanie suplementów witaminy C skraca czas trwania przeziębienia i grypy oraz zmniejsza nasilenie ich objawów.
Czym jest liposom?
Liposomy to kuliste pęcherzyki o mikroskopijnych rozmiarach, które mogą wynosić od 30nm do kilku mikrometrów. Niezawodnym sposobem syntezy liposomów w kontrolowanych warunkach jest enkapsulacja ultradźwiękowa. Liposomy składają się głównie z fosfolipidów, zwłaszcza fosfatydylocholiny, ale mogą również zawierać inne związki lipidowe, takie jak fosfatydyloetanoloamina pochodząca z jaj.
Jako pęcherzyki zbudowane z fosfolipidów liposomy pełnią funkcję mikropojemników, w których enkapsulowane są związki bioaktywne, takie jak witaminy, przeciwutleniacze, polifenole, peptydy i substancje lecznicze (np. szczepionki, związki o działaniu leczniczym). Dwuwarstwa fosfolipidowa zamyka substancję bioaktywną i transportuje ją do komórek. Ponieważ dwuwarstwy liposomów są zbudowane z fosfolipidów podobnych do tych występujących w błonach komórkowych, liposomy mogą łatwo przenikać przez błony komórkowe i dostarczać substancje bioaktywne do komórek. Dzięki temu liposomy są wysoce skutecznym nośnikiem leków o wysokiej biodostępności i szybkości wchłaniania. Amfifilowe właściwości dwuwarstw fosfolipidowych sprawiają, że liposomy są rozpuszczalne zarówno w cieczach wodnych, jak i polarnych.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe w rozmiarach od laboratoryjnych po przemysłowe.