Ultrazvočna proizvodnja liposomskih maščobnih kislin omega-3

Nanoliposomi so zelo učinkoviti nosilci zdravilnih učinkovin, ki se uporabljajo za povečanje biološke uporabnosti bioaktivnih spojin, kot so maščobne kisline omega-2, vitamini in druge snovi. Ultrazvočna enkapsulacija bioaktivnih spojin je hitra in preprosta tehnika za pripravo nanoliposomov z visoko vsebnostjo zdravilnih učinkovin. Ultrazvočna enkapsulacija v liposome izboljša stabilnost in biološko uporabnost spojin.

Liposomske maščobne kisline omega-3

Maščobne kisline omega-3, kot sta eikozapentaenojska kislina (EPA) in dokozaheksaenojska kislina (DHA), imajo ključno vlogo pri pravilnem poteku številnih življenjsko pomembnih biokemičnih reakcij v človeškem telesu. EPA in DHA najdemo predvsem v hladnovodnih ribah, jetrih trske in lupinarjih. Ker vsi ne zaužijejo priporočenih dveh porcij rib na teden, se ribje olje pogosto uporablja v obliki prehranskih dopolnil. Poleg tega se maščobne kisline omega-3, kot sta EPA in DHA, uporabljajo kot terapevtska sredstva za zdravljenje srčno-žilnih bolezni in bolezni možganov ter pri zdravljenju raka. Ultrazvočna enkapsulacija v liposome je široko in uspešno uporabljena tehnika za izboljšanje biološke uporabnosti in hitrosti absorpcije.

Ultrazvočna enkapsulacija maščobnih kislin omega-3 v liposome

Ultrazvočna enkapsulacija je zanesljiva tehnika priprave liposomov z visoko vsebnostjo aktivnih snovi. Ultrazvočno nanoemulgiranje poruši fosfolipidne dvosloje in dovaja energijo, ki spodbuja sestavljanje amfifilnih veziklov kroglaste oblike, imenovanih liposomi.
Ultrazvočna obdelava omogoča nadzor velikosti liposomov med postopkom ultrazvočne priprave: velikost liposomov se zmanjšuje z naraščanjem ultrazvočne energije. Manjši liposomi zagotavljajo večjo biološko dostopnost in lahko molekule maščobnih kislin uspešneje prenesejo do ciljnih mest, saj manjša velikost olajša prehajanje skozi celične membrane.
Liposomi so znani kot učinkoviti nosilci zdravilnih učinkovin, v katere je zaradi amfifilne strukture njihovih dvoslojev mogoče vgraditi tako lipofilne kot hidrofilne snovi. Druga prednost liposomov je možnost njihove kemične modifikacije z vključitvijo polimerov, vezanih na lipide, v formulacijo, s čimer se izboljša privzem zajetih molekul v ciljnem tkivu ter podaljšata sproščanje zdravilne učinkovine in s tem njena razpolovna doba. Liposomska enkapsulacija bioaktivne spojine ščiti tudi pred oksidativno razgradnjo, kar je pomembno za večkrat nenasičene maščobne kisline, kot sta EPA in DHA, ki sta dovzetni za oksidacijo.
Hadia et al. (2014) so ugotovili, da je ultrazvočna enkapsulacija DHA in EPA z uporabo ultrazvočne naprave s sondo UP200S dosegla večjo učinkovitost enkapsulacije (%EE), in sicer 56,9 ± 5,2% za DHA in 38,6 ± 1,8% za EPA. %EE za DHA in EPA v liposomih se je z uporabo ultrazvočne obdelave znatno povečala (vrednost p manjša od 0,05; statistično značilne vrednosti).

Ultrazvočno pripravljeni liposomi z vgrajenima maščobnima kislinama DHA in EPA.
Študija in slika: Hadian et al. 2014

Primerjava učinkovitosti: ultrazvočna enkapsulacija in ekstruzija liposomov

V primerjavi z ultrazvočno enkapsulacijo v kopeli in tehniko ekstruzije ultrazvočna enkapsulacija s sondo omogoča boljše oblikovanje liposomov.
Hadia et al. (2014) so primerjali sonikacijo s sondo (UP200S), sonikacijo v kopeli in ekstruzijo kot tehnike za pripravo liposomov z ribjim oljem omega-3. Liposomi, pripravljeni s sonikacijo s sondo, so bili kroglaste oblike in so ohranili visoko strukturno celovitost. Študija je pokazala, da sonikacija predhodno oblikovanih liposomov s sondo olajša pripravo liposomov z visoko vsebnostjo DHA in EPA. S sonikacijo s sondo sta bili maščobni kislini omega-3 DHA in EPA enkapsulirani v nanoliposomsko membrano. Enkapsulacija zagotavlja visoko biološko uporabnost maščobnih kislin omega-3 in jih ščiti pred oksidativno razgradnjo.

Pomembni dejavniki za visokokakovostne liposome

Po pripravi liposomov imata stabilizacija in shranjevanje liposomskih formulacij ključno vlogo pri pridobivanju dolgoročno stabilne in zelo učinkovite nosilne formulacije.
Ključni dejavniki, ki vplivajo na stabilnost liposomov, vključujejo vrednost pH, temperaturo shranjevanja in materiale vsebnikov za shranjevanje.
Za končno formulacijo velja vrednost pH približno 6,5 za idealno, saj se pri pH 6,5 hitrost hidrolize lipidov zmanjša na najnižjo raven.
Ker lahko liposomi oksidirajo in izgubijo vgrajene snovi, je priporočena temperatura shranjevanja približno 2–8 °C. Liposomov z vgrajenimi snovmi ne smemo izpostavljati zamrzovanju in odtajevanju, saj obremenitev zaradi zamrzovanja in odtajevanja spodbuja uhajanje enkapsuliranih bioaktivnih spojin.
Vsebnike za shranjevanje in njihova zapirala je treba skrbno izbrati, saj liposomi niso združljivi z nekaterimi plastičnimi materiali. Da bi preprečili razgradnjo liposomov, je treba liposomske suspenzije za injiciranje shranjevati v steklenih ampulah namesto v injekcijskih vialah z zamaški. Združljivost z elastomernimi zamaški injekcijskih vial je treba preveriti. Za preprečevanje fotooksidacije lipidnih kompozitov je zelo pomembno shranjevanje z zaščito pred svetlobo, na primer z uporabo steklenice iz temnega stekla in shranjevanjem v temnem prostoru. Pri liposomskih formulacijah za infundiranje je treba zagotoviti združljivost liposomskih suspenzij z intravenskimi cevkami (iz sintetične plastike). Pogoji shranjevanja in združljivost z materiali morajo biti navedeni na etiketi liposomske formulacije. [prim. Kulkarni in Shaw, 2016]

Po oblikovanju lipidnega filma in poznejši rehidraciji se sonikacija uporablja za spodbujanje zajetja aktivnih sestavin v liposom. Poleg tega se s sonikacijo doseže želena velikost liposomov.

Visokozmogljive ultrazvočne naprave za liposomske formulacije

Ultrazvočne naprave Hielscher so zanesljivi stroji, ki se uporabljajo pri proizvodnji farmacevtskih izdelkov in prehranskih dopolnil za pripravo visokokakovostnih liposomov z vgrajenimi maščobnimi kislinami, vitamini, antioksidanti, peptidi, polifenoli in drugimi bioaktivnimi spojinami. Da bi izpolnil zahteve svojih strank, Hielscher dobavlja ultrazvočne naprave od kompaktnega ročnega laboratorijskega homogenizatorja in namiznih ultrazvočnih naprav do povsem industrijskih ultrazvočnih sistemov za proizvodnjo velikih količin liposomskih formulacij. Ultrazvočna priprava liposomskih formulacij lahko poteka šaržno ali kot neprekinjen proces v pretočni liniji. Na voljo je širok izbor ultrazvočnih sonotrod (sond) in reaktorskih posod za optimalno konfiguracijo vaše proizvodnje liposomov. Robustnost ultrazvočnih naprav Hielscher omogoča delovanje 24/7 pri velikih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav: