Липосомальные инкапсулированные биоактивные молекулы с ультразвуком

Ультразвук, как известно, обладает высокой эффективностью при приготовлении липосомальных препаратов. Типичные липосомные составы инкапсулируют витамин С, КБД, куркумин, кверцитин, астаксантин, пептиды и множество других биологически активных соединений с использованием ультразвука. Ультразвуковая инкапсуляция липосом – это простая, быстрая и эффективная методика, которая позволяет получить стабильные, высоконагруженные везикулы. Питательные вещества, инкапсулированные ультразвуком, отличаются превосходной биодоступностью.

Аннотация: Липосомальная инкапсуляция биологически активных соединений с помощью сонации

Ультразвуковая инкапсуляция - это высокоэффективный и контролируемый метод введения биоактивных соединений в липосомы, повышающий их стабильность, биодоступность и функциональные характеристики. Акустическая кавитация, создаваемая высокоинтенсивным ультразвуком, способствует быстрой гидратации липидов, уменьшению размера везикул и равномерному диспергированию, что позволяет формировать небольшие однородные липосомы с узким распределением по размерам. Этот метод обеспечивает высокую эффективность инкапсуляции как гидрофильных, так и липофильных соединений, сводя к минимуму необходимость использования органических растворителей или жестких условий обработки. Кроме того, ультразвуковая обработка позволяет точно контролировать размер частиц и ламеллярность, которые являются критическими параметрами для оптимизации контролируемого высвобождения, поглощения клетками и долгосрочной стабильности чувствительных биоактивных веществ в фармацевтике, нутрицевтике и косметике.

Что такое липосомы и в чем их польза?

Липосомы представляют собой везикулы, состоящие из водного ядра, заключенного в один или несколько фосфолипидных бислоев. Поскольку липосомы имеют водянистое ядро, окруженное липидным слоем, и гидрофильную внешнюю оболочку, липосомы растворимы в воде и могут транспортировать водорастворимые и жирорастворимые соединения в соответствующих отсеках везикулы. Это делает липосомы высокоэффективной системой доставки терапевтически активных молекул. Липосомы образуются путем разрушения биологических мембран, процесс, который стимулируется и усиливается ультразвуковой обработкой. Липосомы чаще всего состоят из фосфолипидов, особенно фосфатидилхолина, но могут также включать другие липиды, такие как яичный фосфатидилэтаноламин, при условии, что они совместимы со структурой липидного бислоя. Липосомы образуются спонтанно при гидратации фосфолипидов. На первом этапе – Фаза гидратации – Ультразвуковая обработка используется для наноэмульгирования липидов и водной фазы, чтобы способствовать образованию высоконагруженных многослойных везикул (MLV). Впоследствии, при необходимости, сонификация может быть использована для уменьшения размера липосом. Для получения меньшего размера везикул применяется ультразвуковая обработка для диспергирования и уменьшения размера липосомы до монодисперсных больших одноламеллярных везикул (LUV) или малых одноламеллярных везикул (SUV).
Ультразвуковая техника формирования липосом и уменьшения липосомальных размеров надежна, быстра, эффективна, проста и безопасна. Полученные липосомы демонстрируют высокую концентрацию биологически активных веществ, высокую стабильность и превосходную биодоступность.

Почему ванны для ультразвуковой чистки не способны вырабатывать высококачественные липосомы?

Для производства липосом требуется ультразвуковое устройство, которое может доставить достаточно энергии для создания однородных наноразмерных частиц. Домашние липосомы с использованием ультразвукового очистителя ювелирных изделий, как правило, неэффективны, поскольку приготовленные липосомы не имеют необходимого наноразмера и не инкапсулируют биологически активные питательные вещества эффективным и долгосрочным стабильным образом. Для получения высококачественных липосом предпочтительной технологией является ультразвуковой аппарат зондового типа, поскольку зонд (сонотрод) может передавать в среду интенсивную акустическую энергию, необходимую для формирования высоконагруженных эффективных липосом. Как правило, липосомы, полученные с помощью ультразвукового зонда, имеют распределение частиц по размерам 100-500 нм, что является оптимальным для высоких нагрузок и превосходной биодоступности.
Использование ультразвукового реактора с проточной ячейкой позволяет готовить липосомы в бескислородной среде для предотвращения окислительной деградации.
Ультразвуковые аппараты зондового типа обеспечивают необходимую энергию для получения высококачественных липосом:

После формирования липидной пленки и последующей регидратации используется соникация, способствующая захвату активных ингредиентов в липосомы. Кроме того, с помощью соникации достигается желаемый размер липосом.

Липосомальные инкапсулированные молекулы с помощью ультразвука

В приведенном ниже списке указано, какие вещества уже успешно инкапсулированы в липосомы с помощью ультразвукового метода приготовления.

• антиоксиданты, такие как глутатион, витамин С, метилированные витамины группы В, ресвератрол, коэнзим Q10 и т.д.
• фенольные: флавоноиды, такие как физетин, кверцитин, олигомерные проантоцианидины (ОПК); сапонины, такие как астралгалозид; Алкалоиды
• минералы, такие как хелаты магния (например, треонат магния, оротат магния), цинк, медь и т.д.
• терпены, такие как астаксантин, лимонен, пинен, гумулен, линалоол, бета-кариофиллен, фитол, гераниол, терпинолен и др.
• липиды, такие как омега-3 жирные кислоты ЭПК и ДГК; дипальмитоилфосфатидилхолин (ДППК) и др.
• аминокислоты, такие как креатин, глицин, 5-гидрокситриптофан (5-гидрокситриптофан), фенилаланин, L-теанин, ГАМК (гамма-аминомасляная кислота), таурин, N-ацетилцистеин (NAC), L-тирозин и др.
• пептиды, например, окситоцин, коллаген, Пептиды GLP-1 и т.д.
• полисахариды, такие как гиалуроновая кислота, полисахариды грибов и т.д.
• каннабиноиды, такие как CBD, CBG, THC
• ноотропы, умные лекарства и усилители когнитивных функций, которые могут включать в себя упомянутые выше вещества, а также другие молекулы

Нано-усиленная липосомальная формула биоактивных молекул обеспечивает более высокую скорость усвоения, превосходную биодоступность и может позволить веществам проникать через гематоэнцефалический барьер.
Альтернативными системами доставки лекарств на основе липидов являются наноэмульсии и коллоидные носители на основе липидов, такие как твердые липидные наночастицы (SLN) и наноструктурированные липидные носители (NLC). Все они, наноэмульсии, SLN и NLC, могут быть надежно сформированы и загружены под действием ультразвука.
Узнайте больше об алоэ вера, экстрагированном ультразвуком и нанокапсулированном!

Выберите предпочтительный метод формирования липосом

Соникация широко используется в различных методах получения и обработки липосом, поскольку она способствует как формированию липосом, так и контролю после обработки. Оно может применяться при прямом формировании липосом, диспергируя лецитин (фосфолипиды) в водной фазе для быстрого образования везикул, а также широко используется в устоявшихся методах, таких как обращенно-фазовое испарение и тонкопленочная гидратация, для улучшения дисперсии липидов и ускорения формирования везикул. Помимо первоначальной подготовки, соникация часто используется для загрузки предварительно сформированных (пустых) липосом путем сонопорирования, что позволяет эффективно включать биоактивные соединения, а также является стандартным инструментом для уменьшения размера липосом, что позволяет получить более мелкие, более однородные везикулы с более узким распределением по размерам для улучшения стабильности и эффективности доставки.
Узнайте больше о различных методах производства липосом с помощью ультразвука:

• Ультразвуковое формирование липосом с использованием лецитина
• Ультразвуковой метод обращенно-фазового испарения
• Ультразвуковая гидратация тонкой пленки

Факторы, влияющие на качество липосом

Качество липосома определяется однородностью размера частиц и пластинчатости, эффективностью захвата (% EE) / нагрузкой инкапсуляции и стабильностью. Способ приготовления, условия обработки, сырье и хранение являются важными факторами, которые влияют на качество и, следовательно, эффективность липосомальных составов. На изображении SEM слева показаны липосомы, полученные ультразвуком, загруженные жирными кислотами DHA и EPA с помощью ультразвукового аппарата Hielscher UP200S (Исследование и фото: Hadian et al. 2014).
Ультразвуковая подготовка липосом является надежной методикой, которая дает небольшой, однородный размер липосомальных частиц с высокой нагрузкой биоактивных молекул. Параметры ультразвукового процесса (такие как амплитуда, общая энергия, время, пульсация, температура, давление) точно регулируются. Являясь методом нетермической обработки, принцип работы сонификации основан на чисто механическом сдвиге. Повышение температуры в ультразвукируемой жидкости объясняется вторым законом термодинамики, который гласит, что любая приложенная в конечном итоге энергия преобразуется в тепло. Для поддержания стабильно низкой температуры липосомальной среды компания Hielscher Ultrasonics предлагает сложные решения для охлаждения, такие как ледяные ванны, а также реакторы и проточные ячейки с охлаждающими рубашками. Результаты ультразвукового производства липосом воспроизводимы, что важно для стандартизированного процесса и неизменно высокого качества продукции.
Высококачественные фосфолипиды с высоким процентом фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина, обеспечивают стабильную липосомальную оболочку, предотвращающую утечку питательных веществ. Прочная фосфолипидная оболочка также защищает инкапсулированные питательные вещества от окислительного и термического разложения. Таким образом, необходимо сбалансированное соотношение фософолипидов к водной фазе и инкапсулированным питательным веществам (биологически активным молекулам).

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для производства липосом

Hielscher Ultrasonics’ Системы представляют собой надежные машины, используемые в фармацевтике и производстве биологически активных добавок для создания высококачественных липосом с витаминами, антиоксидантами, флавоноидами, пептидами, полифенолами и другими биологически активными соединениями/питательными веществами. Чтобы удовлетворить потребности своих клиентов’ Hielscher поставляет ультразвуковые аппараты от компактных ручных лабораторных гомогенизаторов и настольных ультразвуковых аппаратов до полностью промышленных ультразвуковых систем для производства больших объемов липосомных рецептур. Ультразвуковая обработка липосомных рецептур может осуществляться как в порционном, так и в непрерывном поточном режиме с использованием ультразвукового проточного реактора. Широкий ассортимент ультразвуковых сонотродов (зондов) и емкостей для реакторов позволяет подобрать оптимальную конфигурацию для производства липосом. Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать 24 часа в сутки 7 дней в неделю при высоких нагрузках и в сложных условиях.
Точный контроль над всеми важными параметрами процесса, такими как амплитуда, давление, температура и время ультразвуковой обработки, делает ультразвуковой процесс надежным и воспроизводимым. Hielscher Ultrasonics осознает важность постоянно высокого качества продукции и поддерживает производителей добавок и терапевтических средств в реализации стандартизации процессов и GMP (надлежащей производственной практики) с помощью интеллектуального программного обеспечения и автоматической записи данных. Наши цифровые ультразвуковые гомогенизаторы автоматически записывают все параметры ультразвукового процесса на встроенную SD-карту. Цифровые сенсорные дисплеи и дистанционное управление через браузер обеспечивают непрерывный мониторинг процесса и позволяют точно регулировать параметры процесса при необходимости. Это значительно облегчает мониторинг процессов и контроль качества.
В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов: