Lipossomas através do método de evaporação em fase inversa com recurso à sonicação
Os lipossomas são nanocarreadores versáteis utilizados na administração de medicamentos devido à sua biocompatibilidade e capacidade de encapsular fármacos hidrofílicos e hidrofóbicos. O método de evaporação de fase inversa (também conhecido como método de emulsificação ou método de evaporação de solvente) é uma técnica proeminente para a preparação de lipossomas, oferecendo uma elevada eficiência de encapsulação. Este artigo centra-se na preparação de lipossomas através do método de evaporação em fase inversa reforçado por sonicação do tipo sonda, destacando as etapas processuais, os benefícios e as potenciais aplicações em sistemas de administração de fármacos.
Os lipossomas são estruturas vesiculares constituídas por uma ou mais bicamadas lipídicas, capazes de encapsular compostos hidrofílicos e hidrofóbicos. A sua estrutura única torna-os ideais para a administração de medicamentos específicos. O método de evaporação em fase inversa (também conhecido como emulsificação ou método de evaporação de solvente) é uma técnica bem estabelecida para a preparação de lipossomas. Nos parágrafos seguintes, apresentamos as vantagens do método de evaporação em fase inversa utilizando a sonicação do tipo sonda, que é conhecida por melhorar a emulsificação, a eficiência do encapsulamento e a redução do tamanho dos lipossomas.
Sonicador de tipo sonda UP400St para a preparação de lipossomas
Metodologia de preparação de lipossomas através do método de evaporação em fase inversa
A formação de lipossomas através do método de evaporação inversa utilizando a sonicação envolve a dissolução de lípidos numa mistura de solventes orgânicos de clorofórmio e metanol (2:1 v/v), o que favorece a formação de micelas invertidas. Em seguida, adiciona-se a esta mistura um tampão aquoso. A solução combinada é submetida a ultra-sons, por exemplo, utilizando um sonicador do tipo sonda como o UP400ST, para criar uma microemulsão água-em-óleo. O solvente orgânico é então evaporado utilizando um evaporador rotativo, resultando num gel viscoso que eventualmente colapsa para formar lipossomas. O grande núcleo aquoso das bolhas da microemulsão promove o aprisionamento de moléculas hidrofílicas, levando a géis lipossómicos que exibem uma libertação controlada e um bom perfil de permeação. Finalmente, os lipossomas são reduzidos a um tamanho uniforme utilizando o sonicador.
Formação de lipossomas através do método de evaporação inversa com recurso à sonicação
Protocolo / Instruções passo a passo:
- Pesar e dissolver lípidos:
Pesar com exatidão um total de 40 mg de L-α-fosfatidilcolina e colesterol numa proporção em massa de 4:1 ou 7:3.
Dissolver os lípidos pesados em 10 mL de uma mistura clorofórmio/metanol (4:1 v/v) num balão de fundo redondo. - Formação de película lipídica:
Ligar o balão de fundo redondo a um evaporador rotativo.
Rodar o balão a 8 x g a 40°C sob vácuo até à formação de uma fina película lipídica nas paredes do balão. - Remover os vapores de solventes:
Evacuar os fumos remanescentes da mistura de solventes por lavagem do balão com azoto gasoso. - Redissolver a película lipídica:
Redissolver o filme lipídico em 10 ml de éter dietílico para formar vesículas de fase reversa. - Preparar a fase aquosa:
Misturar 5 ml de tampão PBS (0,1 M, pH 7,4) contendo o ingrediente ativo para encapsulação e 20 mg de Tween 80 com a fase orgânica (éter dietílico com lípidos dissolvidos). - Sonicar a emulsão:
Colocar a emulsão sem emulsão num banho de gelo.
Sonicar a emulsão utilizando um sonicador tipo sonda UP200Ht a 26 kHz e 50% de modo de impulsos (0,5 ciclos = 30 seg. ON / 30 seg. OFF) e 50% de amplitude durante 1 minuto. - Evaporar para formar um gel:
Devolver a emulsão sonicada ao evaporador rotativo.
Evaporar à pressão atmosférica a 40°C até à obtenção de um gel. - Formar lipossomas:
Evaporar ainda mais o gel, transformando-o num líquido semitransparente, o que indica a formação de lipossomas. - Suspensão final de lipossomas:
Adicionar mais 5 mL de tampão PBS (0,1 M, pH 7,4) à suspensão de lipossomas.
Agitar suavemente a mistura.
Evacuar os vapores remanescentes de éter dietílico com gás nitrogénio. - Armazenamento:
Armazenar a suspensão final de lipossomas a 4°C num frigorífico até ser necessário.
Estas instruções descrevem o processo passo a passo para a preparação de lipossomas utilizando o método de evaporação em fase inversa com homogeneização por ultra-sons, assegurando uma elevada carga aquosa interna e uma encapsulação eficiente do ingrediente ativo.
O método de evaporação em fase inversa, particularmente utilizando a sonicação do tipo sonda, é uma técnica amplamente adoptada para a preparação de lipossomas, especialmente quando se pretende uma elevada carga aquosa interna. Este método é vantajoso em relação ao método tradicional de hidratação por película fina devido à sua capacidade de incorporar uma maior quantidade de fase aquosa nos lipossomas.
Sonicador industrial UIP2000hdT para a produção de lipossomas em grande escala
Vantagens da sonicação por sonda para a formação de lipossomas
- Homogeneidade reforçada: A sonicação do tipo sonda fornece uma entrada de energia consistente, resultando numa distribuição de tamanho mais uniforme dos lipossomas.
- Encapsulamento melhorado: As forças mecânicas durante a sonicação melhoram o encapsulamento do fármaco, particularmente para os compostos hidrofílicos.
- Escalabilidade: Os métodos são facilmente escaláveis, o que os torna adequados para a produção de lipossomas em grande escala.
Aplicações dos lipossomas na administração de medicamentos
Os lipossomas preparados através dos métodos de emulsificação e evaporação de solventes com sonicação por sonda são adequados para várias aplicações de administração de medicamentos, incluindo:
- Administração de medicamentos direcionados: A funcionalização dos lipossomas com ligandos específicos permite a entrega orientada a determinados tecidos ou células.
- Libertação controlada: A estrutura da bicamada lipídica permite a libertação controlada do fármaco, aumentando a eficácia terapêutica.
- Versatilidade: Estes métodos permitem a utilização de uma vasta gama de agentes terapêuticos, desde pequenas moléculas a biomoléculas maiores, como proteínas e ácidos nucleicos.
O método de evaporação em fase inversa é particularmente notável pela sua maior carga aquosa interna em comparação com o método de hidratação de película fina. Esta caraterística é benéfica para aplicações que requerem um encapsulamento substancial de fármacos hidrofílicos ou outros agentes terapêuticos.
O método de evaporação de fase inversa utilizando a sonicação do tipo sonda é uma técnica robusta e eficiente para a preparação de lipossomas. A sua capacidade de obter uma carga aquosa interna mais elevada torna-o um método preferido em aplicações farmacêuticas em que a maximização da encapsulação de substâncias hidrofílicas é crucial. O controlo cuidadoso da evaporação do solvente e a utilização da sonicação são fundamentais para o sucesso deste método, conduzindo à produção de lipossomas de elevada qualidade, adequados a vários fins terapêuticos.
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O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:
| Volume do lote | caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 0.5 a 1,5mL | n.d. | VialTweeter |
| 1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdt |
| 15 a 150L | 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| 15 a 150L | 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n.d. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | maior | grupo de UIP16000 |
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Literatura / Referências
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
O que são lipossomas?
Os lipossomas são vesículas esféricas com uma bicamada lipídica utilizadas para encapsular compostos. São preparados numa solução que contém o composto a reter. Para os compostos hidrofílicos, como as proteínas, é utilizada uma solução aquosa, enquanto as moléculas hidrofóbicas são encapsuladas utilizando soluções em solventes orgânicos misturados com lípidos. Esta versatilidade torna os lipossomas valiosos para a administração de medicamentos e outras aplicações biomédicas.
O que é o método de evaporação de fase reversa para a preparação de lipossomas?
O método de evaporação em fase inversa para a preparação de lipossomas envolve a dissolução de lípidos numa mistura de clorofórmio/metanol e a formação de uma película lipídica fina por evaporação rotativa. Esta película é depois redissolvida em éter dietílico para criar vesículas de fase reversa. Uma fase aquosa contendo o ingrediente ativo e Tween 80 é misturada com a fase orgânica, formando uma emulsão água-em-óleo. A emulsão é sonicada utilizando um sonicador do tipo sonda, seguido de evaporação rotativa adicional para produzir um gel, que eventualmente forma lipossomas após evaporação adicional. A suspensão final é completada com a adição de tampão PBS e a remoção de solventes residuais com gás nitrogénio, resultando em lipossomas que são armazenados a 4°C.
Qual é o efeito da sonicação nos lipossomas?
A sonicação afecta os lipossomas através da utilização de ondas ultra-sónicas para romper e misturar as fases lipídica e aquosa, promovendo a formação de uma dispersão homogénea. Este processo ajuda a controlar o tamanho e a uniformidade dos lipossomas e evita o sobreaquecimento, permitindo explosões intermitentes de energia. A cavitação controlada causada pela sonicação garante um encapsulamento eficiente dos ingredientes activos nos lipossomas.
O que é a transição de fase nos lipossomas?
A transição de fase nos lipossomas refere-se à alteração do estado físico dos lípidos induzida pela temperatura. A temperatura de transição de fase é a temperatura específica à qual os lípidos passam da fase de gel ordenada, em que as cadeias de hidrocarbonetos estão totalmente estendidas e compactadas, para a fase cristalina líquida desordenada, em que as cadeias de hidrocarbonetos se orientam aleatoriamente e se tornam fluidas. Esta transição tem impacto na estabilidade dos lipossomas, na permeabilidade e na interação com as substâncias encapsuladas.
O que é o método de extrusão para a preparação de lipossomas?
Por vezes, o método de hidratação em película fina é também designado por método de extrusão, uma vez que a fase de hidratação em película fina é seguida de uma fase de extrusão. Durante a extrusão, os lipossomas são extrudidos através de membranas de policarbonato, a fim de obter pequenos lipossomas homogéneos. Em alternativa à extrusão, os lipossomas são frequentemente reduzidos por sonicação.
O que é o Método de Sonicação de Lipossomas?
A sonicação é aplicada em vários métodos de formação de lipossomas. A sonicação é aplicada na emulsificação de lípidos e solventes, na reidratação de películas lipídicas e na redução do tamanho dos lipossomas. No método de evaporação em fase inversa, os lípidos são emulsionados por ultra-sons com uma fase aquosa. Para o método de película fina, uma película lipídica seca é reidratada utilizando um sonicador para criar uma suspensão de vesículas multilamelares. Várias técnicas de preparação de lipossomas utilizam a sonicação para a subsequente redução do tamanho dos lipossomas formados. Aqui, a sonicação resulta em lipossomas uniformemente pequenos e estáveis, adequados para várias aplicações.
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