Ultradźwiękowa produkcja liposomalnych kwasów tłuszczowych Omega-3
Nanoliposomy są bardzo skutecznymi nośnikami leków stosowanymi w celu zwiększenia biodostępności związków bioaktywnych, takich jak kwasy tłuszczowe omega-2, witaminy i inne substancje. Ultradźwiękowa enkapsulacja związków bioaktywnych jest szybką i prostą techniką przygotowania nanoliposomów o dużym ładunku leków. Ultrasoniczne enkapsulacje w liposomach zwiększają stabilność i biodostępność związków.
Liposomalne kwasy tłuszczowe Omega-3
Kwasy tłuszczowe Omega-3, takie jak kwas eikozapentaenowy (EPA) i kwas dokozaheksaenowy (DHA) odgrywają istotną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu wielu istotnych reakcji biochemicznych w organizmie człowieka. Kwasy EPA i DHA występują głównie u ryb zimnowodnych, wątroby dorsza i ryb w skorupach. Ponieważ nie wszyscy spożywają zalecane dwie porcje ryb w tygodniu, olej rybny jest często stosowany w postaci suplementów diety. Ponadto kwasy tłuszczowe omega-3, takie jak EPA i DHA, stosowane są jako środki lecznicze w leczeniu chorób układu krążenia i mózgu, a także w terapii nowotworów. W celu poprawy biodostępności i szybkości wchłaniania, szeroko i z powodzeniem stosowaną techniką jest enkapsulacja ultradźwiękowa do liposomów.
Ultrasoniczna enkapsulacja kwasów tłuszczowych Omega-3 do liposomów
Ultradźwiękowa enkapsulacja jest niezawodną techniką preparacji do tworzenia liposomów o dużym ładunku substancji czynnych. Ultradźwiękowa nano-emulsyfikacja zakłóca działanie dwuwarstwowych fosfolipidów i wprowadza energię sprzyjającą tworzeniu się pęcherzyków amfifilowych o kulistym kształcie, zwanych liposomami.
Ultrasonizacja pozwala kontrolować wielkość liposomu w procesie przygotowania ultradźwiękowego: Wielkość liposomu zmniejsza się wraz ze wzrostem energii ultradźwięków. Mniejsze liposomy oferują większą biodostępność i mogą transportować cząsteczki kwasu tłuszczowego z większym powodzeniem do miejsc docelowych, ponieważ mniejszy rozmiar ułatwia przepuszczalność przez błony komórkowe.
Liposomy znane są jako silne nośniki leków, które mogą być obciążone substancjami lipofilnymi i hydrofilnymi ze względu na amfifilową strukturę ich dwuwarstwowców. Kolejną zaletą liposomów jest możliwość chemicznej modyfikacji liposomów poprzez włączenie do receptury polimerów wiązanych lipidami, dzięki czemu poprawia się wchłanianie uwięzionych cząsteczek w tkankach docelowych i wydłuża się czas uwalniania leku, a tym samym jego połowy życia. Liposomalna enkapsulacja chroni bioaktywne związki również przed degradacją oksydacyjną, co jest ważnym czynnikiem w przypadku wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, takich jak EPA i DHA, które są podatne na utlenianie.
Hadia i in. (2014) stwierdzili, że ultradźwiękowa enkapsulacja DHA i EPA przy użyciu sondy ultrasonograficznej 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 wartość mniejsza niż 0,05; wartości istotne statystycznie).
Ultrasonicznie przygotowane liposomy obciążone kwasami tłuszczowymi DHA i EPA.
Studium i obraz: Hadian et al. 2014
Porównanie wydajności: Encapsulacja ultradźwiękowa a wyciskanie liposomów
Porównując ultradźwiękową enkapsulację typu sonda z techniką sondy kąpielową i wytłaczania, uzyskuje się doskonałe tworzenie liposomów poprzez sondę.
Hadia i in. (2014) porównywali sondę (UP200S), sonizacja kąpieli oraz wytłaczanie są technikami mającymi na celu przygotowanie liposomów oleju rybiego omega-3. Liposomy przygotowywane za pomocą sondy typu probierczego miały kształt kulisty i zachowywały wysoką integralność strukturalną. W badaniach stwierdzono, że sonizacja sondażowa wstępnie uformowanych liposomów ułatwia przygotowanie wysoko obciążonych liposomów DHA i EPA. Za pomocą sondy typu sondacyjnego kwasy tłuszczowe omega-3 DHA i EPA zostały zamknięte w nanoliposomalnej membranie. Dzięki enkapsulacji kwasy omega-3 są wysoce biodostępne i chronią je przed degradacją oksydacyjną.
Istotne czynniki dla wysokiej jakości liposomów
Po przygotowaniu liposomów kluczową rolę odgrywa stabilizacja i magazynowanie preparatów liposomalnych w celu uzyskania długotrwałej, stabilnej i silnej formuły nośnej.
Czynniki krytyczne, które wpływają na stabilność liposomów, obejmują wartość pH, temperaturę przechowywania oraz materiały, z których wykonane są pojemniki do przechowywania.
Dla gotowego preparatu wartość pH ok. 6,5 jest uważana za idealną, ponieważ przy pH 6,5 hydroliza lipidowa jest zredukowana do najniższego poziomu.
Ponieważ liposomy mogą się utleniać i tracić ładunek uwięzionej substancji, zaleca się przechowywanie ich w temperaturze ok. 2-8 °C. Załadowane liposomy nie mogą być narażone na zamarzanie i rozmrażanie, ponieważ stres związany z zamrażaniem i rozmrażaniem sprzyja wyciekaniu zamkniętych związków bioaktywnych.
Pojemnik do przechowywania i zamknięcia pojemnika do przechowywania powinny być starannie dobrane, ponieważ liposomy nie są kompatybilne z niektórymi tworzywami sztucznymi. Aby zapobiec degradacji liposomów, zawiesiny liposomowe do iniekcji powinny być przechowywane w szklanych ampułkach, a nie w zakorkowanych fiolkach iniekcyjnych. Należy zbadać kompatybilność z zatyczkami elastomerowymi w fiolkach iniekcyjnych. Aby uniknąć fotoutleniania kompozytów lipidowych, bardzo ważne jest przechowywanie w miejscach chronionych przed światłem, np. w ciemnych szklanych buteleczkach i przechowywanie w ciemnym miejscu. W przypadku nietopliwych preparatów liposomowych należy zapewnić kompatybilność zawiesin liposomowych z rurkami dożylnymi (wykonanymi z tworzywa sztucznego). Przechowywanie i kompatybilność materiałowa powinny być określone na etykiecie preparatu liposomowego. [por. Kulkarni i Shaw, 2016]
Wysokowydajne ultrasonografy do receptur liposomalnych
Systemy firmy Hielscher Ultrasonics to niezawodne urządzenia stosowane w produkcji farmaceutyków i suplementów do tworzenia wysokiej jakości liposomów obciążonych kwasami tłuszczowymi, witaminami, antyoksydantami, peptydami, polifenolami i innymi bioaktywnymi związkami. Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom klientów, firma Hielscher dostarcza ultrasonografy od kompaktowych ręcznych homogenizatorów laboratoryjnych i stacjonarnych ultrasonografów do w pełni przemysłowych systemów ultradźwiękowych do produkcji dużych ilości receptur liposomów. Ultradźwiękowe preparaty liposomowe mogą być uruchamiane w trybie wsadowym lub ciągłym w linii produkcyjnej. Dostępny jest szeroki zakres ultradźwiękowych sonotrod (sond) i naczyń reaktora, aby zapewnić optymalne ustawienie dla produkcji liposomów. Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagającym środowisku.
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do pilotażowy i Przemysł skala.
Literatura / materiały źródłowe
- 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.
Fakty Warto wiedzieć
Czym są Liposomy?
Liposom jest pęcherzykiem kulistym posiadającym co najmniej jedną dwuwarstwową warstwę lipidową. Liposomy są znane jako doskonałe nośniki leków i są stosowane jako środek do podawania substancji odżywczych, suplementów i leków farmaceutycznych do tkanki docelowej.
Liposomy są powszechnie produkowane z fosfolipidów, zwłaszcza fosfatydylocholiny, ale mogą zawierać również inne lipidy, takie jak fosfatydyloetanoloamina jaja, o ile są one kompatybilne ze strukturą dwuwarstwową lipidów.
Liposom składa się z wodnego rdzenia, który jest otoczony hydrofobową membraną w postaci dwuwarstwowej warstwy lipidowej; rozpuszczone w rdzeniu hydrofilowe substancje rozpuszczone są uwięzione i nie mogą łatwo przejść przez dwuwarstwową warstwę. Cząsteczki hydrofobowe mogą być przechowywane w dwuwarstwowej warstwie. Liposom może być więc obciążony cząsteczkami hydrofobowymi i/lub hydrofilowymi. W celu dostarczenia cząsteczek do miejsca docelowego, lipidowa warstwa dwuwarstwowa może łączyć się z innymi warstwami dwuwarstwowymi, takimi jak membrana komórkowa, dostarczając w ten sposób substancje zamknięte w liposomie do komórek.
Ponieważ strumień krwi ssaków jest oparty na wodzie, liposomy skutecznie transportują substancję hydrofobową przez organizm do docelowych komórek. Liposomy są zatem stosowane w celu zwiększenia biodostępności cząsteczek nierozpuszczalnych w wodzie (np. CBD, kurkumina, cząsteczki leków).
Liposomy są z powodzeniem przygotowywane poprzez ultradźwiękową nano-emulsyfikację i enkapsulację.
Struktura liposomu: Rdzeń wodny i dwuwarstwowa warstwa fosfolipidowa z hydrofilowymi głowami i ogonami hydrofobowymi/lipofilowymi.
Omega-3 Kwasy tłuszczowe
Kwasy tłuszczowe Omega-3 (ω-3) i omega-6 (ω-6) są zarówno wielonienasyconymi kwasami tłuszczowymi (PUFA), jak i przyczyniają się do wielu funkcji w organizmie człowieka. Szczególnie kwasy omega-3 są znane z właściwości przeciwzapalnych i prozdrowotnych.
Kwas eikozapentaenowy lub EPA (20:5n-3) działa jako prekursor prostaglandyny-3 (która hamuje agregację płytek krwi), tromboksanu-3 oraz eikozanoidów leukotrien-5 i odgrywa kluczową rolę w rozwoju układu krążenia i zdrowia mózgu.
Kwas dokozaheksaenowy lub DHA (22:6n-3) jest głównym składnikiem strukturalnym centralnego układu nerwowego ssaków. DHA jest najbardziej obfite omega-3 kwas tłuszczowy w mózgu i siatkówce oka i obu narządów, mózg i siatkówka oka polegają na spożyciu DHA w celu prawidłowego funkcjonowania. DHA obsługuje szeroki zakres właściwości błony komórkowej i sygnalizacji komórkowej, szczególnie w szarej materii mózgu, jak również w zewnętrznych segmentach komórek fotoreceptora siatkówki, które są bogate w błony.
Źródła żywności z kwasów tłuszczowych Omega-3
Niektóre ze źródeł żywności ω-3 to ryby (np. ryby zimnowodne, takie jak łosoś, sardynki, makrela), olej z wątroby dorsza, skorupiaki, kawior, algi morskie, olej z wodorostów morskich, siemię lniane, nasiona konopi, nasiona szałwii hiszpańskiej i orzechy włoskie.
Standardowa dieta zachodnia zwykle zawiera duże ilości kwasów tłuszczowych omega-6 (ω-6), ponieważ żywność taka jak ziarna, oleje z nasion roślin, drób i jaja są bogate w tłuszcze omega-6. Z drugiej strony, kwasy tłuszczowe omega-3 (ω-3), które występują głównie w rybach zimnowodnych, są spożywane w znacznie mniejszych ilościach, tak że stosunek omega-3:omega-6 jest często zupełnie niezrównoważony.
Dlatego też stosowanie suplementów diety omega-3 jest często zalecane przez lekarzy i pracowników służby zdrowia.
Niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe
Niezbędne kwasy tłuszczowe (NNKT) to kwasy tłuszczowe, które ludzie i zwierzęta muszą spożywać z pożywieniem, ponieważ organizm potrzebuje ich do prawidłowego funkcjonowania życiowego, ale nie może ich syntetyzować. Ogólnie rzecz biorąc, niezbędne kwasy tłuszczowe i ich pochodne są krytyczne dla mózgu i układu nerwowego, stanowią 15%-30% suchej masy mózgu. Niezbędne kwasy tłuszczowe rozróżnia się w kwasach tłuszczowych nasyconych, nienasyconych i wielonienasyconych. Dla ludzi, tylko dwa kwasy tłuszczowe są znane jako niezbędne, a mianowicie kwas alfa-linolenowy, który jest kwasem tłuszczowym omega-3, i kwas linolowy, który jest kwasem tłuszczowym omega-6. Istnieją również inne kwasy tłuszczowe, które można sklasyfikować jako: - kwasy alfa-linolenowe, kwas omega-3 i kwas linolowy, kwas omega-6. “warunkowo niezbędny”co oznacza, że mogą one stać się niezbędne w pewnych warunkach rozwoju lub choroby; przykłady obejmują kwas dokozaheksaenowy, który jest kwasem tłuszczowym omega-3, oraz kwas gamma-linolenowy, kwas tłuszczowy omega-6.