Përgatitja e liposomeve me ultratinguj

Liposomet e prodhuara në mënyrë ultrasonike tregojnë një efikasitet shumë të lartë të kapjes, kapacitet të lartë ngarkimi dhe madhësi uniforme të vogël sferike. Kështu, liposomet tejzanor ofrojnë biodisponueshmëri të shkëlqyer. Hielscher Ultrasonics ofron ultrasonikë për prodhimin e besueshëm të liposomeve të klasit farmaceutik në mënyrë serike dhe të vazhdueshme.

Përparësitë e prodhimit të liposomeve tejzanor

Kapsulimi tejzanor i liposomeve është një teknikë e përdorur për të kapsuluar barnat ose agjentët e tjerë terapeutikë brenda liposomeve duke përdorur energji tejzanor. Kur krahasohet me metodat e tjera për kapsulimin e liposomeve, kapsulimi tejzanor ka disa avantazhe që e bëjnë atë teknikën më të lartë të prodhimit.

• Ngarkim i lartë, efikasitet i lartë i kapjes: Prodhimi tejzanor i liposomeve është i njohur mirë për prodhimin e liposomeve me një ngarkesë të lartë të përbërësve aktivë, p.sh. vitaminë C, molekulat e drogës etj. Në të njëjtën kohë, metoda e sonication tregon një efikasitet të lartë të kapjes. Kjo do të thotë që një përqindje e lartë e substancës aktive është e kapsuluar me ultratinguj. Si përfundim, kjo e bën ultratingullin një metodë shumë efikase për prodhimin e liposomeve.
• Liposome të vogla uniforme: Një avantazh i kapsulimit të liposomeve tejzanor është aftësia e tij për të prodhuar liposome shumë uniforme me një shpërndarje të ngushtë madhësie. Energjia tejzanor mund të përdoret për të ndarë liposomet më të mëdha ose agregatet lipidike në liposome më të vogla dhe më uniforme. Kjo çon në konsistencë më të madhe në madhësinë dhe formën e liposomeve, të cilat mund të jenë të rëndësishme për aplikimet e shpërndarjes së barnave ku madhësia e grimcave mund të ndikojë në farmakokinetikën dhe efikasitetin e tyre.
• E aplikueshme për çdo molekulë: Një avantazh tjetër i kapsulimit të liposomeve tejzanor është aftësia e tij për të kapsuluar një gamë të gjerë ilaçesh dhe agjentësh të tjerë terapeutikë. Teknika mund të përdoret për të përmbledhur barnat hidrofile dhe hidrofobike, gjë që mund të jetë e vështirë të bëhet me metoda të tjera. Për më tepër, energjia tejzanor mund të përdoret për të kapsuluar makromolekulat dhe nanogrimcat, të cilat mund të jenë shumë të mëdha për t'u kapsuluar me metoda të tjera.
• I shpejtë dhe i besueshëm: Kapsulimi i liposomeve tejzanor është gjithashtu një proces relativisht i thjeshtë dhe i shpejtë. Nuk kërkon përdorimin e kimikateve të ashpra ose temperatura të larta, të cilat mund të jenë të dëmshme për agjentët terapeutikë që janë të kapsuluar.
• Rritja e shkallës: Për më tepër, teknika mund të rritet lehtësisht për prodhim në shkallë të gjerë, duke e bërë atë një opsion me kosto efektive për aplikimet e shpërndarjes së barnave.

Si përmbledhje, kapsulimi i liposomeve me ultratinguj është një teknikë superiore për kapsulimin e liposomeve për shkak të aftësisë së saj për të prodhuar liposome uniforme me një shpërndarje të ngushtë madhësie, për të mbyllur një gamë të gjerë agjentësh terapeutikë dhe thjeshtësinë dhe shkallëzueshmërinë e saj.

Pas formimit të rihidrimit të mëvonshëm të një filmi lipidik, sonikimi përdoret për të nxitur kapjen e përbërësve aktivë në liposom. Për më tepër, sonikimi arrin madhësinë e dëshiruar të liposomeve.

Përgatitje me liposome tejzanor për farmaceutikë dhe kozmetikë

Liposomet (fshikëzat me bazë lipide), transferozome (liposome ultra të deformueshme), etozomet (fshikëza ultradeformuese me përmbajtje të lartë alkooli) dhe niozome (fshikëza sintetike) janë fshikëza mikroskopike, të cilat mund të përgatiten artificialisht si bartës globularë në të cilët mund të mbyllen molekulat aktive. Këto fshikëza me diametër ndërmjet 25 dhe 5000 nm përdoren shpesh si bartës të barnave në industrinë farmaceutike dhe kozmetike, të tilla si dorëzimi oral ose lokal i barnave, gjeneterapia dhe imunizimi. Ultratingulli është një metodë e provuar shkencërisht për prodhimin e liposomeve shumë efikase. Ultrasonikët Hielscher prodhojnë liposome me ngarkesa të larta të përbërësve aktivë dhe biodisponibilitet superior.

Liposomet dhe formulimi liposomal

Liposomet janë sistem vezikular njështresor, oligolamellar ose multilamellar dhe përbëhen nga i njëjti material si një membranë qelizore (shtresa e dyfishtë lipidike). Për sa i përket përbërjes dhe madhësisë së tyre, liposomet diferencohen si më poshtë:

• vezikulat shumë-lamellare (MLV, 0,1-10μm)
• vezikula të vogla njështresore (SUV, <100 nm)
• vezikula të mëdha njështresore (LUV, 100-500 nm)
• vezikula gjigante njështresore (GUV, ≥1 μm)

Struktura kryesore e liposomeve përbëhet nga fosfolipide. Fosfolipidet kanë një grup koke hidrofil dhe një grup bishti hidrofobik, i cili përbëhet nga një zinxhir i gjatë hidrokarburesh.
Membrana e liposomeve ka një përbërje shumë të ngjashme me barrierën e lëkurës, kështu që ato mund të integrohen lehtësisht në lëkurën e njeriut. Ndërsa liposomet shkrihen me lëkurën, ato mund të shkarkojnë agjentët e bllokuar direkt në destinacion, ku aktivët mund të përmbushin funksionet e tyre. Kështu, liposomet krijojnë një rritje të depërtueshmërisë/përshkueshmërisë së lëkurës për agjentët farmaceutikë dhe kozmetikë të bllokuar. Gjithashtu liposomet pa agjentë të kapsuluar, fshikëzat vakante, janë aktivë të fuqishëm për lëkurën, pasi fosfatidilkolina përfshin dy elementë thelbësorë, të cilat organizmi i njeriut nuk mund t'i prodhojë vetë: acidin linoleik dhe kolinën.
Liposomet përdoren si bartës biokompatibël të barnave, peptideve, proteinave, ADN-së plazmatike, oligonukleotideve antisens ose ribozimave, për qëllime farmaceutike, kozmetike dhe biokimike. Shkathtësia e madhe në madhësinë e grimcave dhe në parametrat fizikë të lipideve ofron një potencial tërheqës për ndërtimin e automjeteve të personalizuara për një gamë të gjerë aplikimesh. (Ulrich 2002)

Formimi i liposomeve me ultratinguj

Liposomet mund të formohen duke përdorur ultrasonikë. Materiali bazë për përgatitjen e liposomeve janë molekulat amfilike të përftuara ose të bazuara në lipide biologjike të membranës. Për formimin e vezikulave të vogla njështresore (SUV), dispersioni i lipideve sonikohet butësisht – p.sh. me pajisjen tejzanor të dorës UP50H (50W, 30 kHz), VialTweeter ose reaktorin ultrasonik CupHorn – në një banjë akulli. Kohëzgjatja e një trajtimi të tillë me ultratinguj zgjat përafërsisht. 5-15 minuta. Një metodë tjetër për të prodhuar vezikula të vogla njështresore është sonikimi i liposomeve të fshikëzave shumë-lamellare.
Dinu-Pirvu etj. (2010) raporton marrjen e transferozomeve duke sonikuar MLV-të në temperaturën e dhomës.
Hielscher Ultrasonics ofron pajisje të ndryshme tejzanor, sonotrode dhe aksesorë dhe në këtë mënyrë mund të sigurojë konfigurimin më të përshtatshëm tejzanor për një kapsulim liposome shumë efikas në çdo shkallë.

Kapsulimi tejzanor i substancave aktive në liposome

Liposomet funksionojnë si bartës të përbërësve aktivë si vitamina, molekula terapeutike, peptide etj. Ultratingulli është një mjet efektiv për përgatitjen dhe formimin e liposomeve për kapjen e agjentëve aktivë. Njëkohësisht, sonikimi ndihmon procesin e kapsulimit dhe kapjes në mënyrë që të prodhohen liposome me një ngarkesë të lartë përbërësish aktivë. Përpara kapsulimit, liposomet priren të formojnë grupime për shkak të ndërveprimit sipërfaqësor ngarkesë-ngarkesë të kokave polare fosfolipidike (krh. Míckova et al. 2008), për më tepër ato duhet të hapen. Për shembull, Zhu et al. (2003) përshkruajnë kapsulimin e pluhurit të biotinës në liposome me anë të ultrazërit. Ndërsa pluhuri i biotinës u shtua në tretësirën e suspensionit të vezikulës, tretësira është sonikuar. Pas këtij trajtimi, biotina u bllokua në liposome.

Emulsione liposomale me ultratinguj

Për të rritur efektin ushqyes të kremrave hidratues ose kundër plakjes, locioneve, xhelit dhe formulimeve të tjera kozmetike, emulsifikuesit shtohen në dispersionet liposomale për të stabilizuar sasi më të larta të lipideve. Por hetimet kishin treguar se aftësia e liposomeve është përgjithësisht e kufizuar. Me shtimin e emulsifikuesve, ky efekt do të shfaqet më herët dhe emulsifikuesit shtesë shkaktojnë një dobësim të afinitetit pengues të fosfatidilkolinës. Nanogrimca – i përbërë nga fosfatidilkolina dhe lipide – janë përgjigja për këtë problem. Këto nanogrimca formohen nga një pikë vaji e cila mbulohet nga një shtresë e vetme fosfatidilkoline. Përdorimi i nanogrimcave lejon formulime që janë të afta të thithin më shumë lipide dhe të mbeten të qëndrueshme, kështu që nuk nevojiten emulsifikues shtesë.
Ultratingulli është një metodë e provuar për prodhimin e nanoemulsioneve dhe nanodispersioneve. Ekografia shumë intensive furnizon fuqinë e nevojshme për të shpërndarë një fazë të lëngshme (faza e shpërndarë) në pika të vogla në një fazë të dytë (faza e vazhdueshme). Në zonën e shpërndarjes, flluskat shpërthyese të kavitacionit shkaktojnë valë goditëse intensive në lëngun përreth dhe rezultojnë në formimin e avionëve të lëngshëm me shpejtësi të lartë të lëngut. Për të stabilizuar pikat e sapoformuara të fazës disperse kundër bashkimit, emulsionit i shtohen emulsifikues (substanca aktive sipërfaqësore, surfaktantë) dhe stabilizues. Meqenëse bashkimi i pikave pas ndërprerjes ndikon në shpërndarjen përfundimtare të madhësisë së pikave, përdoren emulsifikues stabilizues me efikasitet për të ruajtur shpërndarjen përfundimtare të madhësisë së pikëzave në një nivel që është i barabartë me shpërndarjen menjëherë pas ndërprerjes së pikave në zonën e shpërndarjes tejzanor.

Dispersione liposomale duke përdorur ultratinguj

Dispersionet liposomale, të cilat bazohen në fosfatidilklorin e pangopur, nuk kanë qëndrueshmëri ndaj oksidimit. Stabilizimi i dispersionit mund të arrihet me anë të antioksidantëve, si për shembull nga një kompleks vitaminash C dhe E.
 

Formimi i liposomeve nëpërmjet metodës së avullimit në fazën e kundërt duke përdorur sonication

 
Ortan et al. (2002) arritën në studimin e tyre në lidhje me përgatitjen me ultratinguj të vajit esencial të Anethum graveolens në liposome. Pas sonikimit, dimensioni i liposomeve ishte midis 70-150 nm, dhe për MLV midis 230-475 nm; këto vlera ishin afërsisht konstante edhe pas 2 muajsh, por ndërpriten pas 12 muajsh, veçanërisht në dispersionin SUV (shih histogramet më poshtë). Matja e stabilitetit, në lidhje me humbjen e vajit esencial dhe shpërndarjen e madhësisë, tregoi gjithashtu se dispersionet liposomale ruajtën përmbajtjen e vajit të paqëndrueshëm. Kjo sugjeron që kapja e vajit esencial në liposome rrit stabilitetin e vajit.

Ortan et al. (2009): Stabiliteti i dispersioneve MLV dhe SUV pas 1 viti. Formulimet liposomale u ruajtën në 4±1 ºC.

Procesorët tejzanor Hielscher janë pajisjet ideale për aplikime në industrinë kozmetike dhe farmaceutike. Sistemet që përbëhen nga disa procesorë tejzanor deri në 16,000 watts secili, ofrojnë kapacitetin e nevojshëm për ta përkthyer këtë aplikacion laboratorik në një metodë efikase prodhimi për të marrë emulsione të shpërndara imët në rrjedhje të vazhdueshme ose në një grumbull – duke arritur rezultate të krahasueshme me ato të homogjenizuesve më të mirë të sotëm me presion të lartë të disponueshëm, të tilla si valvulat e hapjes. Përveç këtij efikasiteti të lartë në emulsifikimin e vazhdueshëm, pajisjet tejzanor Hielscher kërkojnë mirëmbajtje shumë të ulët dhe janë shumë të lehta për t'u përdorur dhe pastruar. Ekografia në fakt mbështet pastrimin dhe shpëlarjen. Fuqia tejzanor është e rregullueshme dhe mund të përshtatet me produkte të veçanta dhe kërkesat e emulsifikimit. Ekzistojnë gjithashtu reaktorë të veçantë me qeliza rrjedhëse që plotësojnë kërkesat e avancuara CIP (pastrimi në vend) dhe SIP (sterilizimi në vend).

Pyetjet e bëra më shpesh mbi liposomet

Cilat lloje të liposomeve dallohen?

Liposomet klasifikohen në lloje të ndryshme bazuar në madhësinë e tyre dhe numrin e dyshtresave që përmbajnë. Këto kategori përfshijnë:

• Vezikula të vogla njështresore (SUV): Këto janë liposomet më të vogla me një shtresë të vetme të dyfishtë lipidike.
• Vezikula të mëdha njështresore (LUV): Më të mëdha se SUV-të, këto kanë gjithashtu një shtresë të vetme të dyfishtë.
• Vezikulat multilamellare (MLV): Këto përmbajnë dyshtresa të shumta koncentrike.
• Vezikulat multivezikulare (MVV): Këto përbëhen nga vezikula të shumta më të vogla brenda një vezikule më të madhe.

 
Llojet e tjera të specializuara përfshijnë:

• Liposome të PEGyluara: Liposome të modifikuara me polietilen glikol (PEG) për të rritur stabilitetin dhe kohën e qarkullimit.
• Nanoliposomet: Liposome shumë të vogla, të përdorura zakonisht për shpërndarjen e synuar të barnave.

Çfarë Strukturash Vezikulash mund të shfaqin liposomet?

Liposomet kategorizohen më tej bazuar në strukturën e vezikulës së tyre në shtatë lloje kryesore:

• Vezikulat e mëdha shumështresore (MLV): Përmbajnë dyshtresa të shumta.
• Vezikulat oligolamellare (OLV): Keni disa dyshtresa.
• Vezikula të vogla njështresore (SUV): Më i vogli me një shtresë të vetme të dyfishtë.
• Vezikulat me një shtresë të mesme (MUV): Madhësia e ndërmjetme me një shtresë të vetme të dyfishtë.
• Vezikula të mëdha njështresore (LUV): Më e madhe me një shtresë të vetme të dyfishtë.
• Vezikulat gjigante njështresore (GUV): Shumë i madh me një shtresë të vetme të dyfishtë.
• Vezikulat multivezikulare (MVV): Vezikula të shumta brenda një vezikule të vetme të madhe.

Cilat janë ndryshimet midis liposomeve dhe niosomeve?

Liposomet dhe niosomet ndryshojnë kryesisht në përbërjen e tyre:
Liposomet: Bërë nga fosfolipide me zinxhir të dyfishtë, të cilat mund të jenë ose neutrale ose të ngarkuara.
Niosome: Bërë nga surfaktantë me një zinxhir të pakarikuar dhe kolesterol.
Të dy strukturat formohen përmes sonikacionit, i cili promovon montimin e vezikulave me dy shtresa.

Cila është madhësia ideale e një liposome?

Për dhënien terapeutike, madhësia ideale e një liposome është teorikisht midis 50 dhe 200 nanometra në diametër. Kjo gamë madhësie optimizon stabilitetin dhe biodisponueshmërinë. Sonication përdoret zakonisht për të zvogëluar vezikulën në madhësinë e dëshiruar.

A mund të bartin liposomet barna hidrofile?

Po, liposomet mund të mbajnë barna hidrofile. Ato vlerësohen në aplikimet biomjekësore për aftësinë e tyre për të kapsuluar agjentët hidrofobikë dhe hidrofilë. Për më tepër, ato ofrojnë biokompatibilitet dhe biodegradueshmëri të lartë, duke i bërë ato sisteme efektive të shpërndarjes.

Si të bëni liposome?

Teknikat më të zakonshme të përgatitjes së liposomeve janë metoda e filmit të hollë dhe metoda e avullimit me fazë të kundërt.
Metoda e hidratimit të shtresës së hollë:

1. Shpërndani lipidet në një tretës organik.
2. Avullojeni tretësin për të formuar një shtresë të hollë lipidike.
3. Hidratoni filmin me një tretësirë ujore duke përdorur sonikacion në mënyrë që të formohen vezikula shumështresore.

Metoda e avullimit në fazën e kundërt:

1. Shpërndani lipidet në ujë dhe etanol.
2. Sonikoni tretësirën në 60°C për rreth 10 minuta për të krijuar një pastë lipidike.
3. Ftoheni llumin e lipideve dhe shtoni ujë ose bufer me pika duke e përzier.
4. Hidratoni suspensionin për 1 orë për të formuar fshikëza shumështresore.
5. Zvogëloni madhësinë e liposomeve përmes sonikimit të mëtejshëm.

Çfarë janë arkeozomet?

Arkeozomet janë liposome të prodhuara nga lipide arkeale, të cilat njihen për qëndrueshmërinë dhe rezistencën e tyre ndaj kushteve ekstreme. Këto veti i bëjnë arkeozomet veçanërisht të dobishme për shpërndarjen e barnave dhe zhvillimin e vaksinave në mjedise sfiduese.

Si përgatiten arkeozomet?

Procedura e sonikimit sipas Pise (2022): Arkeozomet mund të bëhen nga fraksioni i lipideve polare “PLF” i Sulfolobussolfataricus me sonikacion në 60°C pa nevojën për rimbushje të jashtme të lipideve. Në 0°C, lipidet polare nga Sulfolobusacidocaldarius u sonikuan në mënyrë efektive për të formuar arkeozome. Arkeozomet e ngarkuara me BMD dhe liposomet konvencionale, si dhe lipidet arkeale të izoluara nga Archaea H. salinarum dhe të pasuruara me fosfatidilkolinë, u bënë duke përdorur teknikat e sonikacionit. Vezikulat e sonikuara u krijuan për shpërndarje topikale duke sonikuar dispersionet MLV në amplitudë 80 përqind për 4 minuta duke përdorur një sonikator të tipit sondë Hielscher UP50H (shih figurën në të majtë).

Literatura/Referencat