Ultrazvočna proizvodnja liposomskih omega-3 maščobnih kislin
Nanoliposomi so zelo učinkoviti nosilci zdravil, ki se uporabljajo za povečanje biološke uporabnosti bioaktivnih spojin, kot so omega-2 maščobne kisline, vitamini in druge snovi. Ultrazvočna enkapsulacija bioaktivnih spojin je hitra in preprosta tehnika za pripravo nanoliposomov z visokimi obremenitvami z zdravili. Ultrazvočna enkapsulacija v liposomih poveča stabilnost in biološko uporabnost spojin.
Liposomske omega-3 maščobne kisline
Omega-3 maščobne kisline, kot sta eikozapentaenojska kislina (EPA) in dokozaheksaenojska kislina (DHA), igrajo ključno vlogo za pravilno delovanje številnih vitalnih biokemičnih reakcij v človeškem telesu. EPA in DHA se večinoma nahajata v hladnovodnih ribah, jetrih polenovke in školjkah. Ker vsi ne zaužijejo priporočenih dveh odmerkov rib na teden, se ribje olje pogosto uporablja v obliki prehranskih dopolnil. Poleg tega se omega-3 maščobne kisline, kot sta EPA in DHA, uporabljajo kot terapevtika za zdravljenje bolezni srca in ožilja ter možganskih bolezni ter pri zdravljenju raka. Da bi izboljšali biološko uporabnost in stopnjo absorpcije, je ultrazvočna inkapsulacija v liposome široko in uspešno uporabljena tehnika.
Ultrazvočna enkapsulacija omega-3 maščobnih kislin v liposome
Ultrazvočna enkapsulacija je zanesljiva tehnika priprave za oblikovanje liposomov z visoko obremenitvijo aktivnih snovi. Ultrazvočna nano-emulzifikacija moti fosfolipidne dvosloje in uvaja energijo za spodbujanje sestavljanja amfifilnih veziklov sferične oblike, znanih kot liposomi.
Ultrasonication omogoča nadzor velikosti liposoma ultrazvočni postopek priprave: Velikost liposoma se zmanjšuje s povečanjem ultrazvočne energije. Manjši liposomi ponujajo večjo biološko dostopnost in lahko prenašajo molekule maščobnih kislin z večjo stopnjo uspešnosti na ciljna mesta, saj manjša velikost olajša prepustnost skozi celične membrane.
Liposomi so znani kot močni nosilci zdravil, ki se lahko zaradi amfifilne strukture svojih dvoslojev napolnijo z lipofilnimi in hidrofilnimi snovmi. Druga prednost liposomov je sposobnost kemičnega spreminjanja liposomov z vključitvijo lipidno vezanih polimerov v formulacijo, tako da se izboljša vnos ujetih molekul v ciljno tkivo in podaljša sproščanje zdravila in s tem njegova razpolovna doba. Liposomska enkapsulacija ščiti bioaktivne spojine tudi pred oksidativno razgradnjo, kar je pomemben dejavnik za polinenasičene maščobne kisline, kot sta EPA in DHA, ki so nagnjene k oksidaciji.
(2014) so ugotovili, da ultrazvočna enkapsulacija DHA in EPA z ultrazvočnim zvočnim aparatom tipa sonde UP200S je dala vrhunsko učinkovitost inkapsulacije (% EE) s 56,9 ± 5,2% za DHA in 38,6 ± 1,8% za EPA. % EE za DHA in EPA liposomov se je znatno povečal z uporabo ultrazvočne razglasitve (p vrednost, manjša od 0,05; statistično pomembne vrednosti).
Ultrazvočno pripravljeni liposomi, napolnjeni z maščobnimi kislinami DHA in EPA.
študija in slika: Hadian et al. 2014
Primerjava učinkovitosti: ultrazvočna enkapsulacija v primerjavi z ekstruzijo liposomov
Če primerjamo ultrazvočno inkapsulacijo tipa sonde s tehniko ultrazvočnega razbijanja in ekstruzije kopeli, se vrhunska tvorba liposomov doseže s sondiranjem.
Hadia et al. (2014) so primerjali sondno ultrazvočno razbijanje (UP200S), ultrazvočna kopel in ekstruzija so tehnike za pripravo liposomov omega-3 ribjega olja. Liposomi, pripravljeni s sondno ultrazvočno razbijanjem, so bili okrogle oblike in so ohranili visoko strukturno celovitost. Študija je ugotovila, da sondno ultrazvočno razbijanje predhodno oblikovanih liposomov olajša pripravo visoko obremenjenih liposomov DHA in EPA. S sondno ultrazvočno razbijanjem so bile omega-3 maščobne kisline DHA in EPA inkapsulirane v nanoliposomsko membrano. Zaradi inkapsulacije so omega-3 maščobne kisline visoko biološko dostopne in jih varujejo pred oksidativno razgradnjo.
Pomembni dejavniki za visoko kakovostne liposome
Po pripravi liposomov imata stabilizacija in shranjevanje liposomskih formulacij ključno vlogo pri pridobivanju dolgo stabilne in zelo močne nosilne formulacije.
Kritični dejavniki, ki vplivajo na stabilnost liposomov, vključujejo pH vrednost, temperaturo shranjevanja in materiale posode za shranjevanje.
Za končno formulacijo se pH vrednost približno 6,5 šteje za idealno, saj se pri pH 6,5 hidroliza lipidov zmanjša na najnižjo stopnjo.
Ker lahko liposomi oksidirajo in izgubijo obremenitev s snovi, je priporočljiva temperatura shranjevanja pri približno 2-8 °C. Naloženi liposomi ne smejo biti izpostavljeni pogojem zamrzovanja in odmrzovanja, saj stres z zamrzovanjem in odmrzovanjem spodbuja uhajanje inkapsuliranih bioaktivnih spojin.
Posode za shranjevanje in zapirala posode za shranjevanje je treba skrbno izbrati, saj liposomi niso združljivi z nekaterimi plastičnimi materiali. Da bi preprečili razgradnjo liposomov, je treba suspenzije liposomov za injiciranje shranjevati v steklenih ampulah in ne v zamašenih vialah za injiciranje. Preveriti je treba združljivost z elastomernimi zamaški injekcijskih vial. Da bi se izognili fotooksidaciji lipidnih kompozitov, je zelo pomembno shranjevanje, zaščiteno pred svetlobo, npr. z uporabo steklenice iz temnega stekla in shranjevanje v temnem prostoru. Pri netopljivih liposomskih formulacijah je treba zagotoviti združljivost suspenzij liposomov z intravenskimi cevkami (izdelanimi iz sintetične plastike). Shranjevanje in združljivost materiala je treba navesti na etiketi liposomske formulacije. [prim. Kulkarni in Shaw, 2016]
Po nastanku lipidnega filma naknadno rehidracijo se ultrazvočna razbijanje uporablja za spodbujanje ujetja aktivnih sestavin v liposom. Poleg tega ultrazvočno razbijanje doseže želeno velikost liposomov.
Visoko zmogljivi ultrazvočni aparati za liposomske formulacije
Hielscher sonicator so zanesljivi stroji, ki se uporabljajo v farmacevtski proizvodnji in proizvodnji prehranskih dopolnil za oblikovanje visokokakovostnih liposomov, napolnjenih z maščobnimi kislinami, vitamini, antioksidanti, peptidi, polifenoli in drugimi bioaktivnimi spojinami. Da bi zadovoljil zahteve svojih strank, Hielscher dobavlja ultrazvočne aparate iz kompaktnega ročnega laboratorijskega homogenizatorja in namiznih ultarsonicatorjev do popolnoma industrijskih ultrazvočnih sistemov za proizvodnjo velikih količin liposomskih formulacij. Ultrazvočna liposomska formulacija se lahko izvaja kot serija ali kot neprekinjen inline proces. Na voljo je široka paleta ultrazvočnih sonotrod (sond) in reaktorskih posode, ki zagotavljajo optimalno nastavitev za vašo proizvodnjo liposomov. Robustnost Hielscher sonicatorjev omogoča 24/7 delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Ultrazvočni homogenizatorji visoke moči iz laboratorij k Pilot in industrijska lestvica.
Literatura / Reference
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- Zahra Hadian (2016): A Review of Nanoliposomal Delivery System for Stabilization of Bioactive Omega-3 Fatty Acids. Electron Physician. 2016 Jan; 8(1): 1776–1785.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, PharmDa, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
- Vitthal S. Kulkarni., Charles Shaw (2016): Formulating Creams, Gels, Lotions, and Suspensions. In: Essential Chemistry for Formulators of Semisolid and Liquid Dosages, 2016. 29-41.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Kaj so liposomi?
Liposom je sferični mehurček, ki ima vsaj en lipidni dvosloj. Znano je, da so liposomi odlični nosilci zdravil in se uporabljajo kot sredstvo za dajanje hranil, dodatkov in farmacevtskih zdravil v ciljno tkivo.
Liposomi so običajno narejeni iz fosfolipidov, zlasti fosfatidilholina, lahko pa vključujejo tudi druge lipide, kot je jajčni fosfatidiletanolamin, če so združljivi z lipidno dvoslojno strukturo.
Liposom je sestavljen iz vodnega jedra, ki je obdano s hidrofobno membrano v obliki lipidnega dvosloja; Hidrofilne raztopljene raztopine, raztopljene v jedru, so ujete in ne morejo zlahka preiti skozi dvosloj. Hidrofobne molekule se lahko shranijo v dvosloj. Liposom se zato lahko obremeni s hidrofobnimi in / ali hidrofilnimi molekulami. Za dostavo molekul na ciljno mesto se lahko lipidni dvosloj združi z drugimi dvosloji, kot je celična membrana, in s tem v celice dostavi snovi, inkapsulirane v liposomu.
Ker je krvni obtok sesalcev na vodni osnovi, liposomi učinkovito prenašajo hidrofobno snov skozi telo do ciljnih celic. Liposomi se zato uporabljajo za povečanje biološke uporabnosti molekul, ki niso topne v vodi (npr. CBD, kurkumin, molekule zdravil).
Liposomi se uspešno pripravijo z ultrazvočno nanoemulzifikacijo in inkapsulacijo.
Struktura liposoma: Vodno jedro in fosfolipidni dvosloj s hidrofilnimi glavami in hidrofobnimi / lipofilnimi repi.
omega-3 maščobne kisline
Omega-3 (ω-3) in omega-6 (ω-6) maščobne kisline so polinenasičene maščobne kisline (PUFA) in prispevajo k številnim funkcijam v človeškem telesu. Zlasti omega-3 maščobne kisline so znane po svojih protivnetnih in zdravju prodornih lastnostih.
Eikozapentaenojska kislina ali EPA (20: 5n-3) deluje kot predhodnik prostaglandina-3 (ki zavira agregacijo trombocitov), tromboksana-3 in leukotrien-5 eikozanoide in igra ključno vlogo za zdravje srca in ožilja ter možganov.
Dokozaheksaenojska kislina ali DHA (22: 6n-3) je glavna strukturna sestavina centralnega živčnega sistema sesalcev. DHA je najbogatejša omega-3 maščobna kislina v možganih in mrežnici, oba organa, možgani in mrežnica pa se za pravilno delovanje zanašata na vnos DHA s hrano. DHA podpira širok spekter lastnosti celične membrane in celične signalizacije, zlasti v sivi možganovi in v zunanjih segmentih fotoreceptorskih celic mrežnice, ki so bogate z membranami.
Viri omega-3 maščobnih kislin v hrani
Nekateri viri hrane ω-3 so ribe (npr. hladnovodne ribe, kot so losos, sardele, skuša), olje iz jeter polenovke, školjke, kaviar, morske alge, olje morskih alg, laneno seme (laneno seme), konopljino seme, chia semena in orehi.
Standardna zahodna prehrana običajno vključuje velike količine omega-6 (ω-6) maščobnih kislin, saj so živila, kot so žita, rastlinska olja, perutnina in jajca, bogata z omega-6 lipidi. Po drugi strani pa se omega-3 (ω-3) maščobne kisline, ki jih večinoma najdemo v hladnovodnih ribah, zaužijejo v bistveno manjših količinah, tako da je razmerje omega-3:omega-6 pogosto popolnoma neuravnoteženo.
Zato uporabo omega-3 prehranskih dopolnil pogosto priporočajo zdravniki in zdravstveni delavci.
esencialne maščobne kisline
Esencialne maščobne kisline (EFA) so maščobne kisline, ki jih morajo ljudje in živali zaužiti s hrano, saj jih telo potrebuje za pravilno delovanje vitalnih funkcij, vendar jih ne more sintetizirati. Na splošno so esencialne maščobne kisline in njihovi derivati kritični za možgane in živčni sistem, saj predstavljajo 15%-30% suhe teže možganov. Esencialne maščobne kisline se razlikujejo v nasičenih, nenasičenih in polinenasičenih maščobnih kislinah. Za ljudi je znano, da sta esencialni le dve maščobni kislini, in sicer alfa-linolenska kislina, ki je omega-3 maščobna kislina, in linolna kislina, ki je omega-6 maščobna kislina. Obstajajo še nekatere druge maščobne kisline, ki jih lahko razvrstimo kot “pogojno nujno”, kar pomeni, da lahko postanejo bistveni v nekaterih razvojnih ali bolezenskih razmerah; Primeri vključujejo dokozaheksaenojsko kislino, ki je omega-3 maščobna kislina, in gama-linolensko kislino, omega-6 maščobno kislino.