Formação de lipossomas por ultra-sons: Metodologia e Vantagens

Os lipossomas são vesículas esféricas compostas por bicamadas lipídicas, amplamente utilizadas na administração de medicamentos, na cosmética e na indústria alimentar devido à sua biocompatibilidade e capacidade de encapsular substâncias hidrofílicas e hidrofóbicas. A utilização de ultra-sons de alta intensidade para a formação de lipossomas é uma das técnicas mais comuns para o encapsulamento de lipossomas. Conhecida pela sua eficiência, escalabilidade e capacidade de produzir lipossomas com tamanho controlado e uma elevada eficiência de encapsulação, a sonicação oferece inúmeras vantagens adicionais quando comparada com métodos alternativos de produção de lipossomas. Este artigo apresenta a metodologia de formação de lipossomas por ultra-sons, as suas vantagens e diversas aplicações em suplementos, produtos farmacêuticos, terapêuticos e alimentos funcionais.

Sonicação para a formação de lipossomas

Os sonicadores de tipo sonda são uma ferramenta essencial quando se trata da produção de lipossomas carregados com ingredientes activos. Aqui, damos-lhe uma introdução sobre como os lipossomas são formados e carregados utilizando o método assistido por ultra-sons.

1. Preparação da solução lipídica:
   O processo começa com a preparação de uma solução lipídica. Os lípidos normalmente utilizados incluem a fosfatidilcolina, o colesterol e outros fosfolípidos. Estes lípidos são dissolvidos num solvente orgânico, como o clorofórmio ou o etanol.
2. Formação de película lipídica:
   A solução lipídica é então evaporada sob pressão reduzida (vácuo) utilizando um evaporador rotativo para formar uma fina película lipídica nas paredes de um balão de fundo redondo. Esta etapa assegura a remoção dos solventes orgânicos, deixando uma película lipídica seca.
3. Hidratação da película lipídica:
   A película lipídica seca é hidratada com uma solução aquosa, que pode conter a substância ativa a ser encapsulada. Este passo resulta na formação de vesículas multilamelares (MLVs). O processo de hidratação envolve normalmente vórtice ou agitação suave a uma temperatura superior à temperatura de transição lipídica.
4. Sonicação:
   As MLVs são então submetidas a ultra-sons utilizando um sonicador do tipo sonda. As ondas ultra-sónicas induzem a cavitação, criando microbolhas que colapsam e geram forças de cisalhamento. Este processo provoca a sonoporação, de modo que os lipossomas são eficientemente carregados, resultando numa elevada eficiência de aprisionamento (EE%). O aumento da permeabilidade devido à sonoporação facilita a difusão dos encapsulantes nos lipossomas. Uma vez terminado o processo de sonicação, as bicamadas lipídicas recompõem-se rapidamente, aprisionando as substâncias encapsuladas no seu interior.
   Além disso, a sonicação decompõe os MLVs em vesículas unilamelares mais pequenas (ULVs) ou pequenas vesículas unilamelares (SUVs), com tamanhos que variam tipicamente entre 20 e 200 nm. Parâmetros como o tempo de sonicação, a potência e a temperatura são optimizados para atingir o tamanho de lipossoma desejado e a eficiência de encapsulamento.
5. Purificação e caraterização:
   Após a sonicação, a suspensão de lipossomas é frequentemente filtrada ou centrifugada para remover o material não encapsulado e as vesículas maiores. Os lipossomas resultantes são caracterizados utilizando técnicas como a dispersão dinâmica da luz (DLS) para a distribuição do tamanho, a análise do potencial zeta para a carga superficial e a microscopia eletrónica de transmissão (TEM) para a morfologia.

Após a formação de uma película lipídica e subsequente reidratação, a sonicação é utilizada para promover o aprisionamento de ingredientes activos no lipossoma. Além disso, a sonicação permite obter o tamanho de lipossoma desejado.

cientificamente comprovado

Os sonicadores do tipo sonda foram rapidamente adoptados como uma técnica fiável para a preparação de lipossomas e são hoje em dia amplamente utilizados na produção de lipossomas em investigação e produção comercial. A eficiência e a fiabilidade da formação de lipossomas por ultra-sons e o carregamento de lipossomas com ingredientes activos foram demonstrados em estudos de investigação para muitas formulações. Abaixo estão duas breves visões gerais sobre o encapsulamento lipossomal usando sonicação tipo sonda.
 
Hadian et al. (2014) investigaram a eficiência da sonicação encapsulando ácidos graxos ômega-3 do óleo de peixe (DHA e EPA) em lipossomas. A fim de avaliar a eficiência e a qualidade do aprisionamento, eles compararam o método de preparação de lipossomas ultra-sônicos com extrusão de lipossomas. Usando o sonicador tipo sonda Hielscher UP200S, os pesquisadores acham que a sonicação tipo sonda “de lipossomas pré-formados facilita um carregamento significativo de DHA e EPA na membrana nanolipossomal. A técnica de sonicação por sonda superou os outros métodos.” Os lipossomas preparados por sonicação do tipo sonda tinham uma forma esférica e mantinham uma elevada integridade estrutural.
 
Paini et al. (2015) desenvolveram um método simples, mas altamente eficiente usando sonicação, a fim de preparar lipossomas carregados de apigenina com lecitina de colza de grau alimentar em um meio aquoso sem utilizar qualquer solvente orgânico. Usando o sonicador tipo sonda de 400 watts modelo UP400S (Hielscher Ultrasonics), uma eficiência de encapsulamento de mais de 92% foi alcançada. O tamanho do lipossoma pode ser controlado com precisão, ajustando a amplitude de sonicação e o tempo de processo. A análise mostrou que as estruturas lipossómicas de apigenina tinham um elevado potencial Zeta, um bom índice de polidispersão e mantiveram-se estáveis após o processo de encapsulamento.

Vantagens da encapsulação lipossomal por ultra-sons

As técnicas de preparação de lipossomas variam muito, cada uma com o seu próprio conjunto de vantagens e limitações. A preparação ultra-sónica de lipossomas destaca-se por várias razões, uma vez que proporciona uma eficiência de aprisionamento muito elevada (EE%), um excelente controlo do tamanho dos lipossomas, a sua fiabilidade no que diz respeito a resultados reprodutíveis, bem como a escalabilidade linear para volumes maiores.

1. Eficiência de encapsulamento melhorada:
   A ultra-sons oferece uma elevada eficiência de encapsulamento tanto para compostos hidrofílicos como hidrofóbicos. As forças de cisalhamento intensas e a cavitação facilitam a distribuição uniforme do encapsulante no interior da bicamada lipossómica ou do núcleo aquoso.
2. Distribuição de tamanho controlada:
   A capacidade de controlar com precisão os parâmetros de sonicação permite a produção de lipossomas com distribuições de tamanho estreitas, essenciais para uma entrega consistente de medicamentos e biodisponibilidade.
3. Escalabilidade e reprodutibilidade:
   A formação de lipossomas por ultra-sons é altamente escalável, o que a torna adequada tanto para a produção à escala laboratorial como à escala industrial. A reprodutibilidade do processo garante uma qualidade consistente em todos os lotes.
4. Utilização mínima de solventes orgânicos:
   Em comparação com outros métodos de preparação de lipossomas, a ultra-sons requer significativamente menos solventes orgânicos, reduzindo a toxicidade potencial e o impacto ambiental.
5. Versatilidade:
   Esta técnica é versátil, acomodando uma vasta gama de lípidos e encapsulantes, expandindo assim a sua aplicabilidade em várias indústrias.

Aplicações em suplementos, produtos farmacêuticos, terapêuticos e alimentos funcionais

Os sonicadores Hielscher são utilizados na investigação e na produção comercial para produzir lipossomas de qualidade alimentar e farmacêutica. Os lipossomas produzidos ultrassonicamente oferecem alta biodisponibilidade, podem transportar altas cargas de ingredientes ativos, alta eficiência de encapsulamento (EE%) e estabilidade. Além disso, a sonicação leva a uma distribuição uniforme do tamanho. Cumprindo todos esses critérios de qualidade, lipossomas ultrassonicamente formulados são portadores ideais para ingredientes farmacêuticos ativos (APIs) e fitoquímicos em medicamentos, terapêutica, suplementos dietéticos, alimentos funcionais e até mesmo cosméticos.

1. Suplementos:
   O encapsulamento lipossómico ultrassónico é utilizado para aumentar a biodisponibilidade dos suplementos alimentares e nutracêuticos. As vitaminas, os minerais e os extractos de ervas encapsulados em lipossomas apresentam uma melhor absorção e estabilidade, o que conduz a uma maior eficácia. Por exemplo, os suplementos lipossómicos de vitamina C e curcumina são populares pelos seus benefícios terapêuticos acrescidos.
2. Produtos farmacêuticos:
   Na indústria farmacêutica, os lipossomas servem de transportadores para a administração de fármacos, melhorando a solubilidade, a estabilidade e o direcionamento dos fármacos. As formulações lipossómicas preparadas por ultra-sons são utilizadas para a administração de agentes quimioterapêuticos, antibióticos e vacinas. A doxorrubicina lipossómica, por exemplo, reduz a cardiotoxicidade associada à terapia convencional com doxorrubicina.
3. Terapêutica:
   Os fármacos terapêuticos beneficiam do encapsulamento lipossómico, uma vez que permitem uma libertação controlada e uma administração direcionada. Os lipossomas podem atravessar barreiras biológicas, como a barreira hemato-encefálica, permitindo a administração de fármacos a tecidos ou células específicos. Os nano-lipossomas produzidos por ultra-sons têm uma biodisponibilidade muito elevada, uma vez que o seu tamanho nanométrico lhes permite entrar nos tecidos e células visados. Isto é particularmente vantajoso no tratamento de doenças neurológicas e cancros.
4. Alimentos funcionais:
   Na indústria alimentar funcional, os lipossomas melhoram a administração de compostos bioactivos, tais como ácidos gordos ómega 3, probióticos e antioxidantes. Estes bioactivos encapsulados apresentam uma maior estabilidade e biodisponibilidade, contribuindo para melhores resultados em termos de saúde. Por exemplo, o encapsulamento lipossómico assistido por ultra-sons de polifenóis em bebidas ajuda a preservar as suas propriedades antioxidantes.
5. Cosméticos:
   As formulações cosméticas, também designadas por cosmecêuticos, beneficiam da técnica de encapsulamento lipossómico, uma vez que os lipossomas aumentam a eficácia do encapsulamento de substâncias anti-envelhecimento, como os antioxidantes, proporcionando uma melhor proteção contra o stress oxidativo. A estrutura em bicamada protege os compostos sensíveis dos factores ambientais, como a radiação UV e a poluição, que podem degradar os antioxidantes. O melhor desempenho de encapsulamento dos lipossomas sonicados permite a incorporação estável de compostos voláteis e sensíveis, que de outra forma seriam difíceis de administrar eficazmente.

A formação de lipossomas por ultra-sons é uma técnica robusta e versátil com vantagens significativas em termos de eficiência de encapsulamento, controlo do tamanho, escalabilidade e sustentabilidade ambiental. A sua aplicação abrange várias indústrias, desde o aumento da biodisponibilidade dos suplementos até à melhoria da entrega e eficácia dos produtos farmacêuticos e terapêuticos. À medida que a investigação e a tecnologia avançam, o potencial do encapsulamento lipossómico ultrassónico para inovar e melhorar as formulações de produtos continua a expandir-se, prometendo desenvolvimentos interessantes nos domínios da saúde, medicina, nutrição e cosmética.

Nanocarreadores formulados por Sonicação

Além dos lipossomas, a sonicação é também utilizada com sucesso para a formulação e carregamento de várias outras formas de nanocarreadores, tais como nanopartículas lipídicas sólidas, transportadores lipídicos nanoestruturados e nanoemulsões. Os sonicadores Hielscher promovem a formação e o carregamento eficientes destes nanocarreadores com ingredientes bioactivos. Conhecidos pela sua tecnologia de ponta, os sonicadores Hielscher são utilizados em todo o mundo na produção alimentar, farmacêutica e cosmética.