Ультразвуковой препарат липосом

Липосомы, полученные с помощью ультразвука, демонстрируют очень высокую эффективность захвата, высокую нагрузочную способность и равномерно малый сферический размер. Таким образом, ультразвуковые липосомы обеспечивают отличную биодоступность. Hielscher Ultrasonics предлагает ультразвуковые аппараты для надежного производства липосом фармацевтического класса в периодическом и непрерывном режиме.

Преимущества ультразвукового производства липосом

Ультразвуковая инкапсуляция липосом — это метод, используемый для инкапсуляции лекарств или других терапевтических агентов в липосомах с помощью ультразвуковой энергии. По сравнению с другими методами инкапсуляции липосом, ультразвуковая инкапсуляция имеет ряд преимуществ, которые делают ее превосходным методом производства.

• Высокая нагрузка, высокая эффективность захвата: Хорошо известно, что ультразвуковая продукция липосом позволяет получить липосомы с высокой концентрацией активных ингредиентов, таких как витамин С, молекулы лекарств и т.д. В то же время метод ультразвуковой обработки показывает высокую эффективность захвата. Это означает, что высокий процент активного вещества инкапсулируется с помощью ультразвука. В заключение можно сказать, что это делает ультразвук высокоэффективным методом производства липосом.
• Равномерно мелкие липосомы: Одним из преимуществ ультразвуковой инкапсуляции липосом является ее способность получать высокооднородные липосомы с узким распределением по размерам. Ультразвуковая энергия может быть использована для разрушения более крупных липосом или липидных агрегатов на более мелкие, более однородные липосомы. Это приводит к большей постоянству размера и формы липосом, что может быть важно для применения в области доставки лекарств, где размер частиц может влиять на их фармакокинетику и эффективность.
• Применим к любым молекулам: Еще одним преимуществом ультразвуковой инкапсуляции липосом является ее способность инкапсулировать широкий спектр лекарственных препаратов и других терапевтических средств. Этот метод может быть использован для инкапсуляции как гидрофильных, так и гидрофобных препаратов, что может быть трудно сделать с помощью других методов. Кроме того, ультразвуковая энергия может быть использована для инкапсуляции макромолекул и наночастиц, которые могут быть слишком большими для инкапсуляции другими методами.
• Быстро и надежно: Ультразвуковая инкапсуляция липосом также является относительно простым и быстрым процессом. Он не требует использования агрессивных химических веществ или высоких температур, которые могут нанести вред инкапсулируемым терапевтическим агентам.
• Вертикальное масштабирование: Кроме того, этот метод может быть легко масштабирован для крупномасштабного производства, что делает его экономически эффективным вариантом для доставки лекарств.

Таким образом, ультразвуковая инкапсуляция липосом является превосходным методом инкапсуляции липосом, благодаря ее способности получать однородные липосомы с узким распределением по размерам, инкапсулировать широкий спектр терапевтических агентов, а также ее простоте и масштабируемости.

После образования липидной пленки последующая регидратация, ультразвук используется для содействия захвату активных ингредиентов в липосоме. Кроме того, ультразвуковая обработка позволяет достичь желаемого размера липосом.

Ультразвуковой препарат липосом для фармацевтики и косметики

Липосомы (везикулы на основе липидов), трансферосомы (ультрадеформируемые липосомы), этосомы (ультрадеформируемые везикулы с высоким содержанием спирта) и ниосомы (синтетические везикулы) представляют собой микроскопические везикулы, которые могут быть искусственно получены в виде глобулярных носителей, в которые могут быть инкапсулированы активные молекулы. Эти везикулы диаметром от 25 до 5000 нм часто используются в качестве носителей лекарств в фармацевтической и косметической промышленности, например, для пероральной или местной доставки лекарств, генной терапии и иммунизации. Ультразвуковое исследование является научно доказанным методом высокоэффективного производства липосом. Ультразвуковые аппараты Hielscher производят липосомы с высокой концентрацией активных ингредиентов и превосходной биодоступностью.

Липосомы и липосомальная формула

Липосомы представляют собой униламеллярные, олиголамеллярные или многопластинчатые везикулярные системы и состоят из того же материала, что и клеточная мембрана (липидный бислой). Что касается их состава и размера, то липосомы различают следующим образом:

• многопластинчатые везикулы (MLV, 0,1-10 мкм)
• мелкие однослойные везикулы (внедорожник, <100 нм)
• крупные однослойные везикулы (LUV, 100–500 нм)
• гигантские однослойные везикулы (GUV, ≥1 мкм)

Основная структура липосом состоит из фосфолипидов. Фосфолипиды имеют гидрофильную головную группу и гидрофобную хвостовую группу, которая состоит из длинной углеводородной цепи.
Мембрана липосома имеет очень похожий состав на кожный барьер, поэтому они могут быть легко интегрированы в кожу человека. По мере того, как липосомы сливаются с кожей, они могут выгружать захваченные агенты непосредственно к месту назначения, где активные вещества могут выполнять свои функции. Таким образом, липосомы повышают проницаемость кожи для захваченных фармацевтических и косметических средств. Кроме того, липосомы без инкапсулированных агентов, пустые везикулы, являются мощными активными веществами для кожи, так как фосфатидилхолин включает в себя два незаменимых вещества, которые человеческий организм не может производить самостоятельно: линолевую кислоту и холин.
Липосомы используются в качестве биосовместимых носителей лекарственных препаратов, пептидов, белков, плазменной ДНК, антисмысловых олигонуклеотидов или рибозимов, в фармацевтических, косметических и биохимических целях. Огромная универсальность в размерах частиц и физических параметрах липидов создает привлекательный потенциал для создания специализированных транспортных средств для широкого спектра применений. (Ульрих 2002)

Ультразвуковое формирование липосом

Липосомы могут быть сформированы с помощью ультразвука. Основным материалом для получения липосомов являются амфиликатные молекулы, полученные или основанные на биологических мембранных липидах. Для образования небольших униламеллярных везикул (SUV) дисперсия липидов обрабатывается ультразвуком – например, с помощью портативного ультразвукового устройства UP50H (50 Вт, 30 кГц), VialTweeter или ультразвукового реактора CupHorn – в ледяной бане. Продолжительность такой ультразвуковой обработки составляет около 5 – 15 минут. Еще одним методом получения небольших одноламеллярных везикул является ультразвуковая обработка многослойных везикул липосом.
Dinu-Pirvu et al. (2010) сообщают о получении трансферосом путем ультразвуковой обработки MLV при комнатной температуре.
Hielscher Ultrasonics предлагает различные ультразвуковые устройства, сонотроды и аксессуары и, таким образом, может обеспечить наиболее подходящую ультразвуковую установку для высокоэффективной инкапсуляции липосом в любом масштабе.

Ультразвуковая инкапсуляция активных веществ в липосомы

Липосомы работают как носители активных ингредиентов, таких как витамины, терапевтические молекулы, пептиды и т. д. Ультразвук является эффективным инструментом для подготовки и формирования липосом для захвата активных веществ. В то же время ультразвуковая обработка способствует процессу инкапсуляции и захвата, так что образуются липосомы с высоким содержанием активных ингредиентов. Перед инкапсуляцией липосомы имеют тенденцию образовывать кластеры из-за поверхностного заряд-зарядового взаимодействия фосфолипидных полярных головок (ср. Míckova et al. 2008), кроме того, они должны быть открыты. В качестве примера Zhu et al. (2003) описывают инкапсуляцию порошка биотина в липосомах с помощью ультразвука. Поскольку порошок биотина добавляли в раствор суспензии везикул, раствор подвергали ультразвуку. После этого лечения биотин был захвачен в липосомах.
Узнайте больше об ультразвуковом инкапсулировании пептидов GLP-1 (например, семаглутида) в липосомы!

Липосомальные эмульсии с ультразвуком

Чтобы усилить питательный эффект увлажняющих или омолаживающих кремов, лосьонов, гелей и других космецевтических составов, эмульгатор добавляется в липосомальные дисперсии для стабилизации большего количества липидов. Но исследования показали, что возможности липосом, как правило, ограничены. С добавлением эмульгаторов этот эффект проявится раньше и дополнительные эмульгаторы вызывают ослабление барьерного сродства фосфатидилхолина. Наночастицы – Входящие в состав фосфатидилхолин и липиды – вот решение этой проблемы. Эти наночастицы образуются из капли масла, которая покрыта монослоем фосфатидилхолина. Использование наночастиц позволяет создавать составы, которые способны поглощать больше липидов и оставаться стабильными, так что дополнительные эмульгаторы не требуются.
Ультразвуковое исследование является проверенным методом производства наноэмульсий и нанодисперсий. Высокоинтенсивный ультразвук обеспечивает мощность, необходимую для диспергирования жидкой фазы (дисперсной фазы) в виде мелких капель во второй фазе (непрерывной фазе). В зоне диспергирования схлопывающиеся кавитационные пузырьки вызывают интенсивные ударные волны в окружающей жидкости и приводят к образованию струй жидкости с высокой скоростью жидкости. С целью стабилизации вновь образовавшихся капель дисперсной фазы против коалесценции в эмульсию добавляют эмульгаторы (поверхностно-активные вещества, поверхностно-активные вещества) и стабилизаторы. Поскольку коалесценция капель после разрушения влияет на конечное распределение капель по размерам, эффективно стабилизирующие эмульгаторы используются для поддержания конечного распределения капель по размерам на уровне, равном распределению сразу после разрушения капель в зоне ультразвукового диспергирования.

Липосомальная дисперсия с помощью ультразвука

Липосомальные дисперсии, в основе которых лежит ненасыщенный фосфатидилхлорин, не обладают устойчивостью к окислению. Стабилизация дисперсии может быть достигнута антиоксидантами, такими как комплекс витаминов С и Е.
 

Формирование липосом методом обратнофазного испарения с использованием ультразвука

 
Ortan et al. (2002) в своем исследовании, касающемся ультразвукового препарата эфирного масла Anethum graveolens в липосомах, добились хороших результатов. После ультразвуковой обработки размер липосом составлял 70-150 нм, а для MLV - 230-475 нм; эти значения были примерно постоянными и через 2 месяца, но прекратились через 12 месяцев, особенно при дисперсии внедорожника (см. гистограммы ниже). Измерение стабильности, касающееся потерь эфирного масла и распределения по размерам, также показало, что липосомальные дисперсии сохраняют содержание летучего масла. Это говорит о том, что захват эфирного масла в липосомах повышает стабильность масла.

Ortan et al. (2009): Стабильность дисперсий MLV и SUV через 1 год. Липосомальные препараты хранили при температуре 4±1 ºC.

Ультразвуковые процессоры Hielscher являются идеальными устройствами для применения в косметической и фармацевтической промышленности. Системы, состоящие из нескольких ультразвуковых процессоров мощностью до 16 000 Вт каждый, обеспечивают мощность, необходимую для преобразования этого лабораторного применения в эффективный метод производства для получения мелкодисперсных эмульсий в непрерывном потоке или в периодическом исполнении – Достижение результатов, сравнимых с лучшими на сегодняшний день гомогенизаторами высокого давления, такими как диафрагменные клапаны. В дополнение к этой высокой эффективности в непрерывном эмульгировании, ультразвуковые аппараты Hielscher не требуют особого обслуживания и очень просты в эксплуатации и очистке. Ультразвук на самом деле поддерживает очистку и полоскание. Мощность ультразвука регулируется и может быть адаптирована к конкретным продуктам и требованиям к эмульгированию. Также доступны специальные реакторы с проточными ячейками, отвечающие передовым требованиям CIP (безразборная мойка) и SIP (стерилизация на месте).

Часто задаваемые вопросы о липосомах

Какие типы липосом различают?

Липосомы классифицируются на различные типы в зависимости от их размера и количества содержащихся в них бислоев. К таким категориям относятся:

• Маленькие униламеллярные везикулы (внедорожники): Это самые маленькие липосомы с одним липидным бислоем.
• Большие униламеллярные везикулы (LUV): Они больше, чем внедорожники, но также имеют один бислой.
• Многопластинчатые везикулы (MLV): Они содержат несколько концентрических бислоев.
• Многопузырные везикулы (МВВ): Они состоят из нескольких более мелких везикул внутри более крупного везикулы.

 
К другим специализированным типам относятся:

• ПЭГилированные липосомы: Липосомы модифицированы полиэтиленгликолем (ПЭГ) для улучшения стабильности и времени циркуляции.
• Нанолипосомы: Очень маленькие липосомы, обычно используемые для адресной доставки лекарств.

Какие везикулные структуры могут проявлять липосомы?

Липосомы далее классифицируются в зависимости от структуры их везикул на семь основных типов:

• Многослойные крупные везикулы (MLV): Содержат несколько бислоев.
• Олиголамеллярные везикулы (OLV): Имейте несколько бислоев.
• Маленькие униламеллярные везикулы (внедорожники): Самый маленький с одним бислоем.
• Униламеллярные везикулы среднего размера (MUV): Промежуточный размер с одним бислоем.
• Большие униламеллярные везикулы (LUV): Более крупный с одним бислоем.
• Гигантские униламеллярные везикулы (GUV): Очень крупные с одним бислоем.
• Многопузырные везикулы (МВВ): Множественные пузырьки в пределах одного большого пузырька.

В чем разница между липосомами и ниосомами?

Липосомы и ниосомы различаются в основном по своему составу:
Липосомы: Изготовлен из двухцепочечных фосфолипидов, которые могут быть как нейтральными, так и заряженными.
Ниосомы: Изготовлен из незаряженных одноцепочечных поверхностно-активных веществ и холестерина.
Обе структуры формируются за счет ультразвуковой обработки, что способствует сборке двухслойных везикул.

Каков идеальный размер липосомы?

Для терапевтической доставки идеальный размер липосомы теоретически составляет от 50 до 200 нанометров в диаметре. Этот диапазон размеров оптимизирует стабильность и биодоступность. Ультразвуковая обработка обычно используется для уменьшения пузырька до нужного размера.

Могут ли липосомы переносить гидрофильные препараты?

Да, липосомы могут переносить гидрофильные препараты. Они ценятся в биомедицинских приложениях за их способность инкапсулировать как гидрофобные, так и гидрофильные агенты. Кроме того, они обладают высокой биосовместимостью и биоразлагаемостью, что делает их эффективными системами доставки.

Как правильно делать липосомы?

Наиболее распространенными методами получения липосом являются тонкопленочный метод и метод обратнофазного испарения.
Метод гидратации тонкими пленками:

1. Растворите липиды в органическом растворителе.
2. Выпарить растворитель до образования тонкой липидной пленки.
3. Увлажните пленку водным раствором с помощью ультразвука с целью образования многопластинчатых пузырьков.

Метод обратнофазного испарения:

1. Растворите липиды в воде и этаноле.
2. Обрабатывайте раствор ультразвуком при температуре 60°C в течение примерно 10 минут, чтобы получилась липидная паста.
3. Охладите липидную суспензию и добавьте воду или буфер по каплям во время помешивания.
4. Гидратируйте суспензию в течение 1 часа до образования многопластинчатых пузырьков.
5. Уменьшите размер липосом с помощью дальнейшей ультразвуковой обработки.

Что такое археосомы?

Археосомы — это липосомы, состоящие из липидов архей, которые известны своей стабильностью и устойчивостью к экстремальным условиям. Эти свойства делают археосомы особенно полезными для доставки лекарств и разработки вакцин в сложных условиях.

Как подготавливаются археосомы?

Процедура ультразвуковой обработки по Пизу (2022): Археосомы могут быть получены из полярной липидной фракции “PLF” Sulfolobussolfataricus ультразвуком при 60°C без необходимости внешнего восстановления липидов. При 0°C полярные липиды Sulfolobusacidocaldarius были эффективно обработаны ультразвуком с образованием археосом. С помощью методов ультразвуковой обработки были получены нагруженные МПКТ археосомы и обычные липосомы, а также липиды архей, выделенные из Archaea H. salinarum и обогащенные фосфатидилхолином. Ультразвуковые везикулы были созданы для местной доставки путем ультразвуковой обработки дисперсий MLV с амплитудой 80 процентов в течение 4 минут с использованием ультразвукового аппарата зондового типа Hielscher UP50H (см. рисунок слева).

Литература/Литература