Përgatitja e liposomeve me ultratinguj

Lip o somet e prodhuara me ultratinguj shfaqin një efikasitet shumë të lartë të përfshirjes, kapacitet të lartë ngarkimi dhe përmasa sferike njëtrajtësisht të vogla. Kështu, liposomet e prodhuara me ultratinguj ofrojnë biodisponueshmëri të shkëlqyer. Hielscher Ultrasonics ofron pajisje me ultratinguj për prodhimin e besueshëm të liposomeve të cilësisë farmaceutike, në mënyrë periodike dhe të vazhdueshme.

Përparësitë e prodhimit të liposomeve me ultratinguj

Inkapsulimi liposomal me ultratinguj është një teknikë që përdoret për të inkapsuluar barna ose agjentë të tjerë terapeutikë brenda liposomeve duke përdorur energjinë e ultratingujve. Krahasuar me metodat e tjera të inkapsulimit liposomal, inkapsulimi me ultratinguj ka disa përparësi që e bëjnë atë teknikën superiore të prodhimit.

• Ngarkesë e lartë, efikasitet i lartë i përfshirjes: Prodhimi i liposomeve me ultratinguj njihet mirë për prodhimin e liposomeve me ngarkesë të lartë përbërësish aktivë, p.sh. vitaminë C, molekula barnash etj. Njëkohësisht, metoda e trajtimit me ultratinguj shfaq efikasitet të lartë të përfshirjes. Kjo do të thotë se një përqindje e lartë e substancës aktive inkapsulohet me anë të ultratingujve. Si përfundim, kjo e bën trajtimin me ultratinguj një metodë shumë efikase për prodhimin e liposomeve.
• Liposome njëtrajtësisht të vogla: Një përparësi e inkapsulimit liposomal me ultratinguj është aftësia e tij për të prodhuar liposome shumë të njëtrajtshme me një shpërndarje të ngushtë të madhësisë. Energjia e ultratingujve mund të përdoret për të shpërbërë liposomet më të mëdha ose agregatet lipidike në liposome më të vogla dhe më të njëtrajtshme. Kjo sjell njëtrajtshmëri më të madhe në madhësinë dhe formën e liposomeve, gjë që mund të jetë e rëndësishme për aplikimet e transportimit të barnave, ku madhësia e grimcave mund të ndikojë në farmakokinetikën dhe efikasitetin e tyre.
• E zbatueshme për çdo molekulë: Një tjetër përparësi e inkapsulimit liposomal me ultratinguj është aftësia e tij për të inkapsuluar një gamë të gjerë barnash dhe agjentësh të tjerë terapeutikë. Teknika mund të përdoret për të inkapsuluar si barna hidrofile, ashtu edhe hidrofobe, gjë që mund të jetë e vështirë të arrihet me metoda të tjera. Përveç kësaj, energjia e ultratingujve mund të përdoret për të inkapsuluar makromolekula dhe nanogrimca, të cilat mund të jenë tepër të mëdha për t’u inkapsuluar me metoda të tjera.
• I shpejtë dhe i besueshëm: Inkapsulimi liposomal me ultratinguj është gjithashtu një proces relativisht i thjeshtë dhe i shpejtë. Ai nuk kërkon përdorimin e kimikateve agresive ose temperaturave të larta, të cilat mund të jenë të dëmshme për agjentët terapeutikë që inkapsulohen.
• Rritja e shkallës së prodhimit: Përveç kësaj, shkalla e zbatimit të teknikës mund të rritet lehtësisht për prodhim në shkallë të gjerë, duke e bërë atë një alternativë me kosto efektive për aplikimet e transportimit të barnave.

Në përmbledhje, inkapsulimi liposomal me ultratinguj është një teknikë superiore për inkapsulimin liposomal për shkak të aftësisë së tij për të prodhuar liposome të njëtrajtshme me një shpërndarje të ngushtë të madhësisë, për të inkapsuluar një gamë të gjerë agjentësh terapeutikë, si dhe për shkak të thjeshtësisë dhe mundësisë së rritjes së shkallës së prodhimit.

Pas formimit të një filmi lipidik dhe rihidratimit pasues, trajtimi me ultratinguj përdoret për të nxitur përfshirjen e përbërësve aktivë në liposom. Përveç kësaj, trajtimi me ultratinguj mundëson arritjen e madhësisë së dëshiruar të liposomeve.

Përgatitja e liposomeve me ultratinguj për produkte farmaceutike dhe kozmetike

Liposomet (vezikula me bazë lipidike), transferosomet (liposome tejet të deformueshme), etosomet (vezikula tejet të deformueshme me përmbajtje të lartë alkooli) dhe niosomet (vezikula sintetike) janë vezikula mikroskopike, të cilat mund të përgatiten artificialisht si bartës sferikë, brenda të cilëve mund të inkapsulohen molekula aktive. Këto vezikula me diametra ndërmjet 25 dhe 5000 nm përdoren shpesh si bartës barnash në industrinë farmaceutike dhe kozmetike, për aplikime të tilla si transportimi i barnave për administrim oral ose topik, terapia gjenike dhe imunizimi. Trajtimi me ultratinguj është një metodë e vërtetuar shkencërisht për prodhimin shumë efikas të liposomeve. Pajisjet me ultratinguj të Hielscher prodhojnë liposome me ngarkesa të larta përbërësish aktivë dhe biodisponueshmëri superiore.

Liposomet dhe formulimi liposomal

Liposomet janë sisteme vezikulare njëlamelare, oligolamelare ose shumëlamelare dhe përbëhen nga i njëjti material si membrana qelizore (shtresë e dyfishtë lipidike). Sipas përbërjes dhe madhësisë së tyre, liposomet dallohen si më poshtë:

• vezikula shumëlamelare (MLV, 0,1–10μm)
• vezikula të vogla njëlamelare (SUV, <100 nm)
• vezikula të mëdha njëlamelare (LUV, 100–500 nm)
• vezikula gjigante njëlamelare (GUV, ≥1 μm)

Struktura kryesore e liposomeve përbëhet nga fosfolipide. Fosfolipidet kanë një grup hidrofil në pjesën e kokës dhe një grup hidrofob në pjesën e bishtit, i cili përbëhet nga një varg i gjatë hidrokarburik.
Membrana e liposomit ka një përbërje shumë të ngjashme me atë të barrierës së lëkurës, prandaj liposomet mund të integrohen lehtësisht në lëkurën e njeriut. Kur liposomet shkrihen me lëkurën, ato mund t’i çlirojnë agjentët e përfshirë brenda tyre drejtpërdrejt në destinacion, ku substancat aktive mund të kryejnë funksionet e tyre. Kështu, liposomet rrisin depërtueshmërinë/përshkueshmërinë e lëkurës për agjentët farmaceutikë dhe kozmetikë të përfshirë brenda tyre. Edhe liposomet pa agjentë të kapsuluar, pra vezikulat e zbrazëta, janë substanca aktive të fuqishme për lëkurën, pasi fosfatidilkolina përmban dy substanca thelbësore që organizmi i njeriut nuk mund t’i prodhojë vetë: acidin linoleik dhe kolinën.
Liposomet përdoren si bartës biokompatibël të barnave, peptideve, proteinave, ADN-së plazmike, oligonukleotideve antisens ose ribozimave, për qëllime farmaceutike, kozmetike dhe biokimike. Larmia jashtëzakonisht e madhe e madhësisë së grimcave dhe e parametrave fizikë të lipideve ofron një potencial tërheqës për krijimin e bartësve të përshtatur posaçërisht për një gamë të gjerë aplikimesh. (Ulrich 2002)

Formimi i liposomeve me ultratinguj

Liposomet mund të formohen duke përdorur ultratinguj. Materiali bazë për përgatitjen e liposomeve përbëhet nga molekula amfifile të përftuara nga lipidet e membranave biologjike ose të bazuara në to. Për formimin e vezikulave të vogla njëlamelare (SUV), dispersioni lipidik trajtohet lehtë me ultratinguj – p.sh. me pajisjen ultrasonike të dorës UP50H (50W, 30kHz), me VialTweeter ose me reaktorin ultrasonik CupHorn – në një banjë akulli. Një trajtim i tillë me ultratinguj zgjat afërsisht 5 – 15 minuta. Një metodë tjetër për prodhimin e vezikulave të vogla njëlamelare është trajtimi me ultratinguj i liposomeve në formën e vezikulave shumëlamelare.
Dinu-Pirvu et al. (2010) raportojnë përftimin e transferosomeve duke trajtuar MLV-të me ultratinguj në temperaturën e dhomës.
Hielscher Ultrasonics ofron pajisje të ndryshme ultrasonike, sonotroda dhe aksesorë dhe, në këtë mënyrë, mund të sigurojë konfigurimin ultrasonik më të përshtatshëm për kapsulim liposomal me efikasitet të lartë në çdo shkallë.

Kapsulimi me ultratinguj i substancave aktive në liposome

Liposomet shërbejnë si bartës për përbërës aktivë, si vitaminat, molekulat terapeutike, peptidet etj. Ultratingujt janë një mjet efikas për përgatitjen dhe formimin e liposomeve për përfshirjen e agjentëve aktivë brenda tyre. Njëkohësisht, trajtimi me ultratinguj ndihmon procesin e kapsulimit dhe të përfshirjes brenda liposomeve, në mënyrë që të prodhohen liposome me ngarkesë të lartë përbërësish aktivë. Përpara kapsulimit, liposomet priren të formojnë grumbuj për shkak të ndërveprimit ndërmjet ngarkesave sipërfaqësore të kokave polare të fosfolipideve (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 trajtimit me ultratinguj. Kur pluhuri i biotinës u shtua në tretësirën e suspensionit të vezikulave, tretësira u trajtua me ultratinguj. Pas këtij trajtimi, biotina u përfshi brenda liposomeve.
Lexoni më shumë rreth kapsulimit me ultratinguj të peptideve GLP-1 (p.sh. semaglutidit) në liposome!

Emulsionet liposomale me trajtim me ultratinguj

Për të rritur efektin ushqyes të kremrave hidratues ose kundër plakjes, locioneve, xheleve dhe formulimeve të tjera kozmeceutike, dispersioneve liposomale u shtohen emulsifikues për të stabilizuar sasi më të mëdha lipidesh. Por hulumtimet kanë treguar se kapaciteti i liposomeve është përgjithësisht i kufizuar. Me shtimin e emulsifikuesve, ky efekt shfaqet më herët dhe emulsifikuesit shtesë shkaktojnë dobësimin e afinitetit të fosfatidilkolinës ndaj barrierës së lëkurës. Nanogrimcat – të përbëra nga fosfatidilkolina dhe lipidet – janë përgjigjja ndaj këtij problemi. Këto nanogrimca formohen nga një pikëz vaji e mbuluar nga një monoshtresë fosfatidilkoline. Përdorimi i nanogrimcave mundëson formulime që janë në gjendje të përthithin më shumë lipide dhe të mbeten të qëndrueshme, kështu që nuk nevojiten emulsifikues shtesë.
Trajtimi me ultratinguj është një metodë e provuar për prodhimin e nanoemulsioneve dhe nanodispersioneve. Ultratingujt me intensitet shumë të lartë sigurojnë fuqinë e nevojshme për të shpërndarë një fazë të lëngshme (fazën e shpërndarë) në pikëza të vogla brenda një faze të dytë (fazës së vazhdueshme). Në zonën e shpërndarjes, flluskat e kavitacionit që shemben drejt brendësisë shkaktojnë valë goditëse intensive në lëngun përreth dhe çojnë në formimin e rrymave të lëngut me shpejtësi të lartë. Për të stabilizuar pikëzat e sapoformuara të fazës së shpërndarë kundër bashkimit, emulsionit i shtohen emulsifikues (substanca me veprim sipërfaqësor, surfaktantë) dhe stabilizues. Meqë bashkimi i pikëzave pas copëtimit ndikon në shpërndarjen përfundimtare të madhësisë së pikëzave, përdoren emulsifikues që stabilizojnë me efikasitet për ta mbajtur shpërndarjen përfundimtare të madhësisë së pikëzave në një nivel të barabartë me shpërndarjen menjëherë pas copëtimit të pikëzave në zonën e shpërndarjes me ultratinguj.

Dispersionet liposomale me përdorimin e ultratingujve

Dispersionet liposomale, të cilat bazohen në phosphatidylchlorine të pangopur, nuk kanë qëndrueshmëri ndaj oksidimit. Stabilizimi i dispersionit mund të arrihet me antioksidantë, si për shembull me një kompleks të vitaminave C dhe E.
 

Formimi i liposomeve me metodën e avullimit të fazës së kundërt duke përdorur trajtimin me ultratinguj

 
Ortan et al. (2002) arritën rezultate të mira në studimin e tyre mbi përgatitjen me ultratinguj të vajit esencial të Anethum graveolens në liposome. Pas trajtimit me ultratinguj, përmasat e liposomeve ishin midis 70–150 nm, ndërsa për MLV midis 230–475 nm; këto vlera mbetën afërsisht të pandryshuara edhe pas 2 muajsh, por u rritën pas 12 muajsh, veçanërisht në dispersionin SUV (shihni histogramet më poshtë). Matja e qëndrueshmërisë, lidhur me humbjen e vajit esencial dhe shpërndarjen e madhësisë, tregoi gjithashtu se dispersionet liposomale ruajtën përmbajtjen e vajit të avullueshëm. Kjo sugjeron se përfshirja e vajit esencial brenda liposomeve rriti qëndrueshmërinë e vajit.

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

Procesorët me ultratinguj Hielscher janë pajisjet ideale për aplikime në industrinë kozmetike dhe farmaceutike. Sistemet që përbëhen nga disa procesorë me ultratinguj me fuqi deri në 16 000 vat secili sigurojnë kapacitetin e nevojshëm për ta shndërruar këtë aplikim laboratorik në një metodë efikase prodhimi për të përftuar emulsione të shpërndara imët në rrjedhje të vazhdueshme ose në një ngarkesë – duke arritur rezultate të krahasueshme me ato të homogjenizuesve më të mirë me presion të lartë që janë të disponueshëm sot, siç janë valvulat me vrimë kalimi. Përveç këtij efikasiteti të lartë në emulsifikimin e vazhdueshëm, pajisjet me ultratinguj Hielscher kërkojnë shumë pak mirëmbajtje dhe janë shumë të lehta për t’u përdorur dhe pastruar. Ultratingujt ndihmojnë në fakt në pastrim dhe shpëlarje. Fuqia e ultratingujve është e rregullueshme dhe mund të përshtatet me produkte të veçanta dhe kërkesa specifike të emulsifikimit. Janë gjithashtu të disponueshëm reaktorë të posaçëm me qelizë rrjedhjeje që përmbushin kërkesat e avancuara CIP (pastrim në vend) dhe SIP (sterilizim në vend).

Pyetje të shpeshta për liposomet

Cilat lloje liposomesh dallohen?

Liposomet klasifikohen në lloje të ndryshme sipas madhësisë së tyre dhe numrit të dyshtresave që përmbajnë. Këto kategori përfshijnë:

• Vezikula të vogla unilamelare (SUV): Këto janë liposomet më të vogla me një dyshtresë të vetme lipidike.
• Vezikula të mëdha unilamelare (LUV): Më të mëdha se SUV-të, edhe këto kanë një dyshtresë të vetme.
• Vezikula multilamelare (MLV): Këto përmbajnë disa dyshtresa bashkëqendrore.
• Vezikula multivezikulare (MVV): Këto përbëhen nga disa vezikula më të vogla brenda një vezikule më të madhe.

 
Lloje të tjera të specializuara përfshijnë:

• Liposome të PEGiluara: Liposome të modifikuara me polietilenglikol (PEG) për të rritur qëndrueshmërinë dhe kohën e qarkullimit.
• Nanoliposome: Liposome shumë të vogla, që përdoren zakonisht për shpërndarjen e synuar të barnave.

Çfarë strukturash vezikulare mund të shfaqin liposomet?

Liposomet kategorizohen më tej sipas strukturës së tyre vezikulare në shtatë lloje kryesore:

• Vezikula të mëdha multilamelare (MLV): Përmbajnë disa dyshtresa.
• Vezikula oligolamelare (OLV): Kanë një numër të vogël dyshtresash.
• Vezikula të vogla unilamelare (SUV): Më të voglat, me një dyshtresë të vetme.
• Vezikula unilamelare me madhësi mesatare (MUV): Me madhësi të ndërmjetme dhe një dyshtresë të vetme.
• Vezikula të mëdha unilamelare (LUV): Më të mëdha, me një dyshtresë të vetme.
• Vezikula gjigante unilamelare (GUV): Shumë të mëdha, me një dyshtresë të vetme.
• Vezikula multivezikulare (MVV): Disa vezikula brenda një vezikule të vetme të madhe.

Cilat janë dallimet midis liposomeve dhe niosomeve?

Liposomet dhe niosomet ndryshojnë kryesisht në përbërjen e tyre:
Liposomet: Përbëhen nga fosfolipide me dy zinxhirë, të cilat mund të jenë neutrale ose të ngarkuara elektrikisht.
Niosomet: Përbëhen nga surfaktantë me një zinxhir, pa ngarkesë elektrike, dhe kolesterol.
Të dyja strukturat formohen nëpërmjet sonikimit, i cili nxit organizimin e vezikulave me dyshtresë.

Cila është madhësia ideale e një liposomi?

Për shpërndarjen e agjentëve terapeutikë, madhësia ideale e një liposomi teorikisht është midis 50 dhe 200 nanometrave në diametër. Ky interval madhësie optimizon qëndrueshmërinë dhe biodisponueshmërinë. Sonikimi përdoret zakonisht për të zvogëluar vezikulën në madhësinë e dëshiruar.

A mund të transportojnë liposomet barna hidrofile?

Po, liposomet mund të transportojnë barna hidrofile. Ato vlerësohen në aplikimet biomjekësore për aftësinë e tyre për të kapsuluar si agjentë hidrofobë, ashtu edhe hidrofilë. Gjithashtu, ato ofrojnë biokompatibilitet dhe biodegradueshmëri të lartë, duke i bërë sisteme efektive shpërndarjeje.

Si të përgatiten liposomet?

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

1. Tretni lipidet në një tretës organik.
2. Avulloni tretësin për të formuar një film të hollë lipidik.
3. Hidratoni filmin me një tretësirë ujore duke përdorur sonikimin për të formuar vezikula multilamelare.

Metoda e avullimit të fazës së kundërt:

1. Tretni lipidet në ujë dhe etanol.
2. Sonikoni tretësirën në 60°C për rreth 10 minuta për të krijuar një pastë lipidike.
3. Ftohni suspensionin e trashë lipidik dhe shtoni ujë ose tretësirë tampon pikë-pikë duke e përzier.
4. Hidratoni suspensionin për 1 orë për të formuar vezikula multilamelare.
5. Zvogëloni madhësinë e liposomeve nëpërmjet sonikimit të mëtejshëm.

Çfarë janë arkeozomet?

Arkeozomet janë liposome të përgatitura nga lipidet e arkeave, 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 me kushte të vështira.

Si përgatiten arkeozomet?

Procedura e trajtimit me ultratinguj sipas Pise (2022): Arkeozomet mund të përgatiten nga fraksioni lipidik polar “PLF” i Sulfolobussolfataricus përmes trajtimit me ultratinguj në 60°C, pa pasur nevojë për shtim lipidesh nga jashtë. Në 0°C, lipidet polare nga Sulfolobusacidocaldarius u trajtuan në mënyrë efektive me ultratinguj për të formuar arkeozome. Arkeozomet e ngarkuara me BMD dhe liposomet konvencionale, si dhe lipidet arkeale të izoluara nga arkeat H. salinarum dhe të pasuruara me fosfatidilkolinë, u përgatitën duke përdorur teknika të trajtimit me ultratinguj. Vezikulat e trajtuara me ultratinguj u krijuan për administrim topik duke trajtuar me ultratinguj dispersionet MLV me amplitudë 80 për qind për 4 minuta, duke përdorur një pajisje ultrasonike me sondë Hielscher UP50H (shihni figurën në të majtë).

Literatura/Referencat

• Raquel Martínez-González, Joan Estelrich, Maria Antònia Busquets (2016): Liposomes Loaded with Hydrophobic Iron Oxide Nanoparticles: Suitable T2 Contrast Agents for MRI. International Journal of Molecular Science 2016.
• 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.
• Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2014): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
• Pise, Ganesh (2022): Archaeosomes for both cell-based delivery applications and drug-based delivery applications. Journal of Medical Pharmaceutical and Allied Sciences 11, 2022. 4995-5003.