Moléculas bioactivas encapsuladas em lipossomas com ultra-sons

Ultrasonication é bem conhecido por ser altamente eficiente na preparação de formulações lipossomais. As formulações típicas de lipossomas encapsulam vitamina C, CBD, curcumina, quercitina, astaxantina, péptidos e muitos outros compostos bioactivos utilizando ultra-sons. O encapsulamento de lipossomas ultra-sônicos é uma técnica simples, rápida e eficaz que permite produzir vesículas estáveis e altamente carregadas. Nutrientes ultrassonicamente encapsulados se destacam com biodisponibilidade superior.

Visão geral: Encapsulamento lipossomal de compostos bioactivos utilizando a sonicação

O encapsulamento ultrassónico oferece um método altamente eficiente e controlável para incorporar compostos bioactivos em lipossomas, melhorando a sua estabilidade, biodisponibilidade e desempenho funcional. A cavitação acústica gerada por ultra-sons de alta intensidade promove a rápida hidratação dos lípidos, a redução do tamanho das vesículas e a dispersão uniforme, permitindo a formação de lipossomas pequenos e homogéneos com distribuições de tamanho estreitas. Esta técnica facilita uma elevada eficiência de encapsulamento para compostos hidrofílicos e lipofílicos, minimizando a necessidade de solventes orgânicos ou de condições de processamento rigorosas. Além disso, o processamento ultrassónico permite um controlo preciso do tamanho das partículas e da lamelaridade, que são parâmetros críticos para otimizar a libertação controlada, a absorção celular e a estabilidade a longo prazo de bioactivos sensíveis em aplicações farmacêuticas, nutracêuticas e cosméticas.

O que são lipossomas e quais são os seus benefícios?

Os lipossomas são vesículas constituídas por um núcleo aquoso envolvido por uma ou mais bicamadas de fosfolípidos. Uma vez que os lipossomas têm um núcleo aquoso rodeado por uma camada lipídica e um invólucro exterior hidrofílico, os lipossomas são solúveis em água e podem transportar compostos solúveis em água e em gordura nos respectivos compartimentos da vesícula. Isto torna os lipossomas um sistema de entrega altamente eficaz para moléculas terapeuticamente activas. Os lipossomas são formados por rutura das membranas biológicas, um processo que é promovido e intensificado por ultra-sons. Os lipossomas são mais frequentemente compostos por fosfolípidos, especialmente fosfatidilcolina, mas podem também incluir outros lípidos, como a fosfatidiletanolamina do ovo, desde que sejam compatíveis com a estrutura da bicamada lipídica. Os lipossomas formam-se espontaneamente quando os fosfolípidos são hidratados. Na primeira fase – a fase de hidratação – A sonicação é utilizada para nano-emulsionar os lípidos e a fase aquosa, a fim de promover a formação de vesículas multi-lamelares (MLV) altamente carregadas. Subsequentemente, a sonificação pode ser utilizada para reduzir o tamanho dos lipossomas, se necessário. Para obter um tamanho de vesícula mais pequeno, aplica-se a sonicação para dispersar e reduzir o tamanho dos lipossomas para formar grandes vesículas uni-lamelares (LUV) monodispersas ou pequenas vesículas uni-lamelares (SUV).
A técnica ultra-sónica de formação de lipossomas e de redução do tamanho dos lipossomas é fiável, rápida, eficiente, fácil e segura. Os lipossomas produzidos apresentam uma elevada carga de substâncias bioactivas, uma elevada estabilidade e uma biodisponibilidade superior.

Porque é que os banhos de limpeza ultra-sónicos não são capazes de produzir lipossomas de alta qualidade?

A produção de lipossomas requer um dispositivo ultrassónico que possa fornecer energia suficiente para criar partículas uniformes de tamanho nanométrico. A produção caseira de lipossomas através de um aparelho de limpeza de jóias por ultra-sons é geralmente ineficaz, uma vez que os lipossomas preparados não apresentam o tamanho nanométrico necessário nem encapsulam os nutrientes bioactivos de forma eficaz e estável a longo prazo. A fim de preparar lipossomas de alta qualidade, a tecnologia preferida é um ultrasonicador do tipo sonda, uma vez que a sonda (sonotrodo) pode transmitir a energia acústica intensa necessária para a formação de lipossomas eficazes altamente carregados no meio. Em geral, os lipossomas produzidos com uma sonda ultra-sónica têm uma distribuição do tamanho das partículas de 100-500 nm, o que é ótimo para cargas elevadas e uma biodisponibilidade superior.
A utilização de um reator de célula de fluxo ultrassónico permite preparar os lipossomas num ambiente isento de oxigénio para evitar a degradação oxidativa.
Os ultrassons de tipo sonda fornecem a energia necessária para produzir lipossomas de alta qualidade que são:

Após a formação de uma película lipídica e subsequente reidratação, a sonicação é utilizada para promover o aprisionamento de ingredientes activos nos lipossomas. Além disso, a sonicação permite obter o tamanho de lipossoma desejado.

Moléculas encapsuladas em lipossomas com ultra-sons

A lista abaixo dá uma indicação das substâncias que já foram encapsuladas com sucesso em formulações de lipossomas utilizando a via de preparação ultra-sónica.

• antioxidantes como o glutatião, a vitamina C, as vitaminas B metiladas, o resveratrol, a CoQ10, etc.
• fenólicos: flavonóides como a fisetina, a quercitina, as proantocianidinas oligoméricas (OPC); saponinas como o astralgalósido; alcalóides
• minerais como os quelatos de magnésio (por exemplo, treonato de magnésio, orotato de magnésio), zinco, cobre, etc.
• terpenos como a astaxantina, o limoneno, o pineno, o humuleno, o linalol, o beta-cariofileno, o fitol, o geraniol, o terpinoleno, etc.
• lípidos como os ácidos gordos ómega 3 EPA e DHA; dipalmitoil-fosfatidilcolina (DPPC), etc.
• aminoácidos como a creatina, a glicina, o 5-HTP (5-hidroxitriptofano), a fenilalanina, a L-teanina, o GABA (ácido gama-aminobutírico), a taurina, a N-acetilcisteína (NAC), a L-tirosina, etc.
• péptidos, por exemplo, oxitocina, colagénio, Péptidos GLP-1 etc.
• polissacáridos como o ácido hialurónico, polissacáridos de cogumelos, etc.
• canabinóides como o CBD, CBG, THC
• nootrópicos, drogas inteligentes e potenciadores cognitivos, que podem incluir as substâncias acima referidas, bem como outras moléculas

A formulação lipossómica nanométrica de moléculas bioactivas oferece uma taxa de absorção mais elevada, uma biodisponibilidade superior e pode permitir que as substâncias atravessem a barreira hemato-encefálica.
Os sistemas alternativos de administração de medicamentos à base de lípidos são as nanoemulsões e os transportadores coloidais à base de lípidos, como as nanopartículas lipídicas sólidas (SLN) e os transportadores lipídicos nanoestruturados (NLC). Todas elas, nano-emulsões, SLNs e NLCs, podem ser formadas e carregadas de forma fiável sob ultra-sons.
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Escolha o seu método preferido de formação de lipossomas

A sonicação é amplamente utilizada em vários métodos de preparação e processamento de lipossomas, uma vez que apoia tanto a formação de lipossomas como o controlo pós-processamento. Pode ser aplicada durante a formação direta de lipossomas, dispersando a lecitina (fosfolípidos) numa fase aquosa para promover a rápida formação de vesículas, e é também habitualmente utilizada em técnicas estabelecidas, como a evaporação em fase inversa e a hidratação de película fina, para melhorar a dispersão lipídica e acelerar a formação de vesículas. Para além da preparação inicial, a sonicação é frequentemente utilizada para carregar lipossomas pré-formados (vazios) através da sonoporação, permitindo a incorporação eficiente de compostos bioactivos, e é uma ferramenta padrão para a redução do tamanho dos lipossomas, produzindo vesículas mais pequenas e mais uniformes com distribuições de tamanho mais estreitas para uma melhor estabilidade e desempenho de entrega.
Saiba mais sobre os vários métodos de produção de lipossomas assistidos por ultra-sons:

• Formação de lipossomas ultra-sônicos usando lecitina
• Método de evaporação de fase reversa por ultra-sons
• Hidratação ultra-sónica de película fina

Factores que influenciam a qualidade dos lipossomas

A qualidade dos lipossomas é determinada pela uniformidade do tamanho das partículas e pela lamelaridade, pela eficiência de aprisionamento (�) / carga de encapsulação e pela estabilidade. O método de preparação, as condições de processamento, as matérias-primas e o armazenamento são factores importantes que contribuem para a qualidade e, consequentemente, para a potência das formulações lipossomais. A imagem SEM esquerda mostra os lipossomas ultrassonicamente preparados carregados com ácidos gordos DHA e EPA usando um ultrassonicador Hielscher UP200S (Estudo e imagem: Hadian et al. 2014).
A preparação ultra-sônica de lipossomas é uma técnica confiável, que dá um tamanho de partícula lipossomal pequeno e uniforme com um alto carregamento de moléculas bioativas. Os parâmetros do processo ultrassónico (tais como amplitude, energia total, tempo, pulsação, temperatura, pressão) são exatamente ajustáveis. Como uma técnica de processamento não térmico, o princípio de funcionamento da sonificação é baseado em cisalhamento puramente mecânico. O aumento da temperatura no líquido sonicado deve ser explicado pela segunda lei da termodinâmica, que afirma que qualquer energia aplicada é finalmente convertida em calor. Para manter uma baixa temperatura estável do meio lipossómico, a Hielscher Ultrasonics fornece soluções de arrefecimento sofisticadas, tais como banhos de gelo, bem como reactores e células de fluxo com jaquetas de arrefecimento. Os resultados da produção de lipossomas por ultra-sons são reproduzíveis, o que é importante para um processo normalizado e uma qualidade de produto continuamente elevada.
Os fosfolípidos de alta qualidade, com uma elevada percentagem de fosfatidilcolina e fosfatidiletanolamina, proporcionam um invólucro lipossómico estável que impede a fuga de nutrientes. Um invólucro fosfolipídico forte também protege os nutrientes encapsulados contra a degradação oxidativa e térmica. Por conseguinte, é essencial uma relação equilibrada entre os fosfolípidos e a fase aquosa e os nutrientes encapsulados (moléculas bioactivas).

Ultrasonicators de alto desempenho para a produção de lipossomas

Hielscher Ultrasonics’ são máquinas fiáveis utilizadas na produção farmacêutica e de suplementos para formular lipossomas de alta qualidade carregados com vitaminas, antioxidantes, flavonóides, péptidos, polifenóis e outros compostos bioactivos/nutrientes. Para satisfazer os seus clientes’ A Hielscher fornece ultrasonicators a partir do homogeneizador de laboratório portátil compacto e ultrasonicators de bancada para sistemas ultra-sônicos totalmente industriais para a produção de grandes volumes de formulações lipossomais. A formulação ultra-sónica de lipossomas pode ser executada como lote ou como processo contínuo em linha utilizando um reator de fluxo ultrassónico. Uma ampla gama de sonotrodos ultra-sônicos (sondas) e vasos de reator estão disponíveis para garantir uma configuração ideal para a sua produção de lipossomas. A robustez do equipamento ultrassónico da Hielscher permite a operação 24/7 em serviço pesado e em ambientes exigentes.
O controlo preciso de todos os parâmetros importantes do processo, como a amplitude, a pressão, a temperatura e o tempo de ultra-sons, torna o processo ultrassónico fiável e reprodutível. A Hielscher Ultrasonics sabe da importância de uma qualidade de produto continuamente elevada e apoia os fabricantes de suplementos e terapêuticas na implementação da normalização do processo e das BPF (Boas Práticas de Fabrico) através de software inteligente e registo automático de dados. Os nossos homogeneizadores ultra-sónicos digitais registam automaticamente todos os parâmetros do processo ultrassónico num cartão SD incorporado. Os ecrãs tácteis digitais e o controlo remoto do navegador permitem a monitorização contínua do processo e permitem ajustar os parâmetros do processo com precisão sempre que necessário. Isto facilita significativamente a monitorização do processo e o controlo de qualidade.
O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons: