Liposomy otrzymywane metodą odparowania w fazie odwróconej z wykorzystaniem sonikacji
Liposomy to wszechstronne nanonośniki stosowane do dostarczania leków ze względu na ich biokompatybilność oraz zdolność do enkapsulacji zarówno leków hydrofilowych, jak i hydrofobowych. Metoda odparowania w fazie odwróconej (znana również jako metoda emulgowania lub metoda odparowania rozpuszczalnika) jest ważną techniką otrzymywania liposomów, zapewniającą wysoką wydajność enkapsulacji. W tym artykule omówiono otrzymywanie liposomów metodą odparowania w fazie odwróconej wspomaganą sonikacją z użyciem sonotrody, przedstawiając etapy procedury, korzyści i potencjalne zastosowania w systemach dostarczania leków.
Liposomy to struktury pęcherzykowe zbudowane z jednej lub większej liczby dwuwarstw lipidowych, zdolne do enkapsulacji związków hydrofilowych i hydrofobowych. Ich unikalna struktura sprawia, że idealnie nadają się do celowanego dostarczania leków. Metoda odparowania w fazie odwróconej (znana również jako metoda emulgowania lub odparowania rozpuszczalnika) jest dobrze ugruntowaną techniką otrzymywania liposomów. W kolejnych akapitach przedstawiamy korzyści płynące z zastosowania metody odparowania w fazie odwróconej z sonikacją przy użyciu sonotrody, która poprawia emulgowanie, wydajność enkapsulacji i zmniejszanie rozmiarów liposomów.
Sonikator UP400St z sonotrodą do otrzymywania liposomów
Metodyka otrzymywania liposomów metodą odparowania w fazie odwróconej
Tworzenie liposomów metodą odparowania w fazie odwróconej z wykorzystaniem sonikacji obejmuje rozpuszczenie lipidów w mieszaninie rozpuszczalników organicznych: chloroformu i metanolu (2:1 v/v), co sprzyja tworzeniu odwróconych miceli. Następnie do tej mieszaniny dodaje się bufor wodny. Połączony roztwór poddaje się sonikacji, na przykład przy użyciu sonikatora z sonotrodą, takiego jak UP400ST, aby uzyskać mikroemulsję typu woda w oleju. Rozpuszczalnik organiczny jest następnie odparowywany przy użyciu wyparki obrotowej, w wyniku czego powstaje lepki żel, którego struktura ostatecznie ulega załamaniu, tworząc liposomy. Duży wodny rdzeń pęcherzyków mikroemulsji sprzyja zamykaniu cząsteczek hydrofilowych, prowadząc do powstania żeli liposomowych o kontrolowanym uwalnianiu i dobrym profilu przenikania. Na końcu liposomy zmniejsza się do jednolitego rozmiaru przy użyciu sonikatora.
Tworzenie liposomów metodą odparowania w fazie odwróconej z wykorzystaniem sonikacji
Protokół / Instrukcje krok po kroku:
- Odważanie i rozpuszczanie lipidów:
Dokładnie odważ łącznie 40 mg L-α-fosfatydylocholiny i cholesterolu w stosunku masowym 4:1 lub 7:3.
Rozpuść odważone lipidy w 10 mL mieszaniny chloroformu i metanolu (4:1 v/v) w kolbie okrągłodennej. - Tworzenie filmu lipidowego:
Podłącz kolbę okrągłodenną do wyparki obrotowej.
Obracaj kolbę przy 8 x g w temperaturze 40°C w warunkach próżni, aż na ściankach kolby utworzy się cienki film lipidowy. - Usuwanie par rozpuszczalników:
Usuń pozostałe pary mieszaniny rozpuszczalników, przepłukując kolbę gazowym azotem. - Ponowne rozpuszczanie filmu lipidowego:
Ponownie rozpuść film lipidowy w 10 mL eteru dietylowego, aby utworzyć pęcherzyki w fazie odwróconej. - Przygotowanie fazy wodnej:
Zmieszaj 5 mL buforu PBS (0,1 M, pH 7,4) zawierającego składnik aktywny przeznaczony do enkapsulacji oraz 20 mg Tween 80 z fazą organiczną (eterem dietylowym z rozpuszczonymi lipidami). - Sonikacja emulsji:
Umieść emulsję w/o w łaźni lodowej.
Poddawaj emulsję sonikacji przez 1 minutę przy użyciu sonikatora UP200Ht z sonotrodą, przy częstotliwości 26 kHz, w trybie impulsowym 50% (0,5 cyklu = 30 sec WŁ. / 30 sec WYŁ.) i przy amplitudzie 50%. - Odparowanie w celu utworzenia żelu:
Ponownie umieść emulsję poddaną sonikacji w wyparce obrotowej.
Odparowuj pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 40°C, aż do uzyskania żelu. - Tworzenie liposomów:
Kontynuuj odparowywanie żelu, przekształcając go w półprzezroczystą ciecz, co wskazuje na tworzenie się liposomów. - Końcowa zawiesina liposomów:
Dodaj kolejne 5 mL buforu PBS (0,1 M, pH 7,4) do zawiesiny liposomów.
Delikatnie wymieszaj mieszaninę na mieszadle wirowym.
Usuń pozostałe pary eteru dietylowego za pomocą gazowego azotu. - Przechowywanie:
Przechowuj końcową zawiesinę liposomów w lodówce w temperaturze 4°C do czasu użycia.
Instrukcje te przedstawiają krok po kroku proces otrzymywania liposomów metodą odparowania w fazie odwróconej z homogenizacją ultradźwiękową, zapewniający dużą zawartość wewnętrznej fazy wodnej oraz wydajną enkapsulację składnika aktywnego.
Metoda odparowania w fazie odwróconej, zwłaszcza z wykorzystaniem sonikacji przy użyciu sonotrody, jest powszechnie stosowaną techniką otrzymywania liposomów, szczególnie gdy celem jest duża zawartość wewnętrznej fazy wodnej. Metoda ta ma przewagę nad tradycyjną metodą hydratacji cienkiego filmu dzięki możliwości wprowadzenia większej ilości fazy wodnej do wnętrza liposomów.
Przemysłowy sonikator UIP2000hdT do produkcji liposomów na dużą skalę
Zalety sonikacji z użyciem sonotrody w tworzeniu liposomów
- Większa jednorodność: Sonikacja z użyciem sonotrody zapewnia stały dopływ energii, dzięki czemu rozkład rozmiarów liposomów jest bardziej jednorodny.
- Lepsza enkapsulacja: Siły mechaniczne działające podczas sonikacji poprawiają enkapsulację leków, szczególnie związków hydrofilowych.
- Skalowalność: Metody te można łatwo skalować, dzięki czemu nadają się do produkcji liposomów na dużą skalę.
Zastosowania liposomów w dostarczaniu leków
Liposomy otrzymywane metodami emulgowania i odparowania rozpuszczalnika z sonikacją przy użyciu sonotrody nadają się do różnych zastosowań w dostarczaniu leków, w tym:
- Celowane dostarczanie leków: Funkcjonalizacja liposomów za pomocą określonych ligandów umożliwia celowane dostarczanie do konkretnych tkanek lub komórek.
- Kontrolowane uwalnianie: Struktura dwuwarstwy lipidowej umożliwia kontrolowane uwalnianie leku, zwiększając skuteczność terapeutyczną.
- Wszechstronność: Metody te pozwalają na wykorzystanie szerokiego zakresu substancji terapeutycznych, od małych cząsteczek po większe biomolekuły, takie jak białka i kwasy nukleinowe.
Metoda odparowania w fazie odwróconej wyróżnia się szczególnie większą zawartością wewnętrznej fazy wodnej w porównaniu z metodą hydratacji cienkiego filmu. Cecha ta jest korzystna w zastosowaniach wymagających enkapsulacji znacznych ilości leków hydrofilowych lub innych substancji terapeutycznych.
Metoda odparowania w fazie odwróconej z sonikacją przy użyciu sonotrody jest niezawodną i wydajną techniką otrzymywania liposomów. Jej zdolność do zapewnienia większej zawartości wewnętrznej fazy wodnej sprawia, że jest preferowaną metodą w zastosowaniach farmaceutycznych, w których kluczowe znaczenie ma maksymalizacja enkapsulacji substancji hydrofilowych. Staranna kontrola odparowywania rozpuszczalnika i zastosowanie sonikacji mają kluczowe znaczenie dla powodzenia tej metody, prowadząc do produkcji wysokiej jakości liposomów odpowiednich do różnych celów terapeutycznych.
Znajdź odpowiedni sonikator do swojej produkcji liposomów
Hielscher Ultrasonics oferuje szeroką gamę sonikatorów z sonotrodą do wydajnej produkcji liposomów, zapewniającej wysoką wydajność zamykania cząsteczek bioaktywnych i dużą zdolność do ich załadunku.
Sonikatory Hielscher można stosować w różnych metodach otrzymywania liposomów, takich jak opisana tutaj technika odparowania w fazie odwróconej, metoda emulgowania i metoda cienkiego filmu.
Dowiedz się więcej o ultradźwiękowym otrzymywaniu liposomów metodą cienkiego filmu!
Dowiedz się więcej o liposomach otrzymywanych ultradźwiękowo, w których enkapsulowane są
- wysoka wydajność
- najnowocześniejsza technologia
- niezawodność i wytrzymałość
- regulowane, precyzyjne sterowanie procesem
- przetwarzanie wsadowe i w linii
- do dowolnej objętości
- inteligentne oprogramowanie
- inteligentne funkcje (np. programowalność, rejestrowanie danych, zdalne sterowanie)
- łatwa i bezpieczna obsługa
- niewielkie wymagania konserwacyjne
- CIP (czyszczenie na miejscu)
Projektowanie, produkcja i doradztwo – jakość wyprodukowana w Niemczech
Sonikatory Hielscher są znane z najwyższych standardów jakości i projektowania. Wytrzymałość i łatwa obsługa umożliwiają bezproblemową integrację naszych sonikatorów w zakładach przemysłowych. Sonikatory Hielscher z łatwością radzą sobie z trudnymi warunkami i wymagającym środowiskiem pracy.
Hielscher Ultrasonics jest firmą z certyfikatem ISO i kładzie szczególny nacisk na sonikatory o wysokiej wydajności, wyposażone w najnowocześniejszą technologię i przyjazne dla użytkownika. Oczywiście sonikatory Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów:
| Objętość wsadu | Natężenie przepływu | Zalecane urządzenia |
|---|---|---|
| 0,5 do 1,5mL | nie dotyczy | VialTweeter |
| 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 |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| nie dotyczy | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| nie dotyczy | większe | zespół urządzeń UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Hielscher Ultrasonics produkuje homogenizatory ultradźwiękowe o wysokiej wydajności do mieszania, dyspergowania, emulgowania i ekstrakcji w skali laboratoryjnej, pilotażowej i przemysłowej.
Literatura / Źródła
- Marco Paini, Sean Ryan Daly, Bahar Aliakbarian, Ali Fathi, Elmira Arab Tehrany, Patrizia Perego, Fariba Dehghani, Peter Valtchev (2015): An efficient liposome based method for antioxidants encapsulation. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 136, 2015. 1067-1072.
- Yao, X., Bunt, C., Cornish, J., Quek, S.-Y. and Wen, J. (2014): Preparation, Optimization and Characterization of Bovine Lactoferrin-loaded Liposomes and Solid Lipid Particles Modified by Hydrophilic Polymers Using Factorial Design. Chemical Biology and Drug Design 83, 2014. 560-575.
- Seyedeh Parinaz Akhlaghi, Iris Renata Ribeiro, Ben J. Boyd, Watson Loh (2016): Impact of preparation method and variables on the internal structure, morphology, and presence of liposomes in phytantriol-Pluronic® F127 cubosomes. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 145, 2016. 845-853.
Fakty, które warto znać
Czym są liposomy?
Liposomy to kuliste pęcherzyki z dwuwarstwą lipidową, wykorzystywane do enkapsulacji związków. Otrzymuje się je w roztworze zawierającym związek, który ma zostać zamknięty w ich wnętrzu. W przypadku związków hydrofilowych, takich jak białka, stosuje się roztwór wodny, natomiast cząsteczki hydrofobowe są enkapsulowane przy użyciu roztworów w rozpuszczalnikach organicznych zmieszanych z lipidami. Ta wszechstronność sprawia, że liposomy są cenne w dostarczaniu leków i innych zastosowaniach biomedycznych.
Na czym polega metoda odparowania w fazie odwróconej w otrzymywaniu liposomów?
Metoda odparowania w fazie odwróconej stosowana do otrzymywania liposomów obejmuje rozpuszczenie lipidów w mieszaninie chloroformu i metanolu oraz utworzenie cienkiego filmu lipidowego poprzez odparowanie w wyparce obrotowej. Następnie film ten ponownie rozpuszcza się w eterze dietylowym, aby utworzyć pęcherzyki w fazie odwróconej. Fazę wodną zawierającą składnik aktywny i Tween 80 miesza się z fazą organiczną, tworząc emulsję typu woda w oleju. Emulsję poddaje się sonikacji przy użyciu sonikatora z sonotrodą, a następnie dalszemu odparowaniu w wyparce obrotowej w celu otrzymania żelu, który po dodatkowym odparowaniu ostatecznie tworzy liposomy. Przygotowanie końcowej zawiesiny dopełnia się przez dodanie buforu PBS i usunięcie pozostałości rozpuszczalników za pomocą gazowego azotu, uzyskując liposomy przechowywane w temperaturze 4°C.
Jaki jest wpływ sonikacji na liposomy?
Sonikacja oddziałuje na liposomy, wykorzystując fale ultradźwiękowe do rozbijania i mieszania fazy lipidowej i wodnej, co sprzyja tworzeniu jednorodnej dyspersji. Proces ten pomaga kontrolować rozmiar i jednorodność liposomów oraz zapobiega przegrzewaniu dzięki możliwości dostarczania energii w przerywanych impulsach. Kontrolowana kawitacja wywołana sonikacją zapewnia wydajną enkapsulację składników aktywnych wewnątrz liposomów.
Czym jest przejście fazowe w liposomach?
Przejście fazowe w liposomach oznacza zmianę stanu fizycznego lipidów wywołaną temperaturą. Temperatura przejścia fazowego to określona temperatura, w której lipidy przechodzą z uporządkowanej fazy żelowej, w której łańcuchy węglowodorowe są całkowicie rozciągnięte i ściśle upakowane, do nieuporządkowanej fazy ciekłokrystalicznej, w której łańcuchy węglowodorowe przyjmują przypadkową orientację i stają się płynne. Przejście to wpływa na stabilność liposomów, ich przepuszczalność i oddziaływanie z enkapsulowanymi substancjami.
Na czym polega metoda ekstruzji w otrzymywaniu liposomów?
Czasami metoda hydratacji cienkiego filmu jest również nazywana metodą ekstruzji, ponieważ po etapie hydratacji cienkiego filmu następuje etap ekstruzji. Podczas ekstruzji liposomy są przeciskane przez membrany poliwęglanowe w celu uzyskania jednorodnych, małych liposomów. Alternatywnie do ekstruzji rozmiary liposomów często zmniejsza się poprzez sonikację.
Na czym polega metoda sonikacji liposomów?
Sonikację stosuje się w różnych metodach tworzenia liposomów. Wykorzystuje się ją do emulgowania lipidów i rozpuszczalników, ponownego uwadniania filmu lipidowego oraz zmniejszania rozmiarów liposomów. W metodzie odparowania w fazie odwróconej lipidy emulguje się ultradźwiękowo z fazą wodną. W metodzie cienkiego filmu wysuszony film lipidowy jest ponownie uwadniany przy użyciu sonikatora w celu utworzenia zawiesiny pęcherzyków wielolamelarnych. Wiele technik otrzymywania liposomów wykorzystuje sonikację do późniejszego zmniejszania rozmiarów utworzonych liposomów. W tym przypadku sonikacja prowadzi do uzyskania liposomów o jednolicie małych rozmiarach i wysokiej stabilności, odpowiednich do różnych zastosowań.
Hielscher Ultrasonics produkuje homogenizatory ultradźwiękowe o wysokiej wydajności w rozmiarach od laboratoryjnych po przemysłowe.