ултразвучна припрема липозома

Ултразвучно произведени липозоми показују веома високу ефикасност хватања, висок капацитет оптерећења и уједначено малу сферичну величину. На тај начин ултразвучни липозоми нуде одличну биорасположивост. Хиелсцхер Ултрасоницс нуди ултрасоникаторе за поуздану производњу фармацеутских липозома у серијском и континуираном режиму.

Предности ултразвучне производње липозома

Ултразвучна инкапсулација липосома је техника која се користи за инкапсулацију лекова или других терапеутских агенаса унутар липозома користећи ултразвучну енергију. У поређењу са другим методама за инкапсулацију липозома, ултразвучна инкапсулација има неколико предности које је чине врхунском производном техником.

• Високо оптерећење, висока ефикасност заробљавања: Познато је да ултразвучна производња липозома производи липозоме са великим оптерећењем активних састојака, нпр. витамина Ц, молекула лекова итд. У исто време, метода соникације показује високу ефикасност хватања. То значи да је висок проценат активне супстанце инкапсулиран ултразвуком. У закључку, ово чини ултразвук високо ефикасним методом за производњу липозома.
• Уједначено мали липозоми: Једна од предности ултразвучне инкапсулације липозома је њена способност да производи високо униформне липозоме са уском дистрибуцијом величине. Ултразвучна енергија се може користити за разбијање већих липозома или липидних агрегата у мање, униформније липозоме. Ово доводи до веће конзистентности у величини и облику липосома, што може бити важно за апликације за испоруку лекова где величина честица може утицати на њихову фармакокинетику и ефикасност.
• Применљиво на било које молекуле: Још једна предност ултразвучне инкапсулације липосома је њена способност да инкапсулира широк спектар лекова и других терапеутских агенаса. Техника се може користити за инкапсулацију и хидрофилних и хидрофобних лекова, што може бити тешко урадити другим методама. Поред тога, ултразвучна енергија се може користити за капсулирање макромолекула и наночестица, које могу бити превелике да би се инкапсулирале другим методама.
• Брзо и поуздано: Ултразвучна инкапсулација липозома је такође релативно једноставан и брз процес. Не захтева употребу јаких хемикалија или високих температура, што може бити штетно за терапеутска средства која се инкапсулирају.
• Појачају: Поред тога, техника се лако може повећати за производњу великих размера, што је чини исплативом опцијом за апликације за испоруку лекова.

Укратко, ултразвучна инкапсулација липозома је супериорна техника за инкапсулацију липозома због своје способности да произведе уједначене липозоме са уском дистрибуцијом величине, инкапсулира широк спектар терапеутских агенаса, као и због своје једноставности и скалабилности.

Након формирања липидног филма накнадном рехидрацијом, ултразвук се користи за промовисање заробљавања активних састојака у липозому. Поред тога, ултразвуком се постиже жељена величина липозома.

Ултразвучни препарат липозома за фармацеутске и козметичке производе

Липозоми (везикуле засноване на липидима), трансферосоми (ултрадеформабилни липозоми), етозоми (ултрадеформабилни везикули са високим садржајем алкохола) и ниозоми (синтетичке везикуле) су микроскопске везикуле, које се могу вештачки припремити као глобуларни носачи у које се активни молекули могу инкапсулирати. Ове везикуле пречника између 25 и 5000 нм се често користе као носачи лекова у фармацеутској и козметичкој индустрији, као што су орална или локална испорука лекова, генетска терапија и имунизација. Ултразвук је научно доказана метода за високоефикасну производњу липозома. Хиелсцхер ултрасоникатори производе липозоме са високим садржајем активних састојака и врхунском биодоступношћу.

Липозоми и липозомска формулација

Липозоми су униламеларни, олиголамеларни или мултиламеларни везикуларни системи и састављени су од истог материјала као и ћелијска мембрана (липидни двослој). У погледу свог састава и величине, липозоми се разликују на следећи начин:

• вишеламеларне везикуле (МЛВ, 0,1-10μм)
• мале униламеларне везикуле (СУВ, <100 нм)
• велике униламеларне везикуле (ЛУВ, 100–500 нм)
• џиновске униламеларне везикуле (ГУВ, ≥1 μм)

Главна структура липосома састоји се од фосфолипида. Фосфолипиди имају хидрофилну главну групу и хидрофобну репну групу, која се састоји од дугог угљоводоничног ланца.
Мембрана липосома има веома сличан састав као и кожна баријера, тако да се лако могу интегрисати у људску кожу. Како се липозоми фузионишу са кожом, они могу да истоваре заробљене агенсе директно до одредишта, где активни састојци могу да испуне своје функције. Дакле, липозоми стварају побољшање пенетрације/пропусности коже за заробљене фармацеутске и козметичке агенсе. Такође, липозоми без инкапсулираних агенаса, празни везикули, су моћни активни састојци за кожу, пошто фосфатидилхолин укључује две есенцијалне супстанце које људски организам не може сам да произведе: линолну киселину и холин.
Липозоми се користе као биокомпатибилни носиоци лекова, пептида, протеина, плазмичке ДНК, антисенс олигонуклеотида или рибозима, у фармацеутске, козметичке и биохемијске сврхе. Огромна разноврсност у величини честица и физичким параметрима липида пружа атрактиван потенцијал за конструисање возила по мери за широк спектар примена. (Улрих 2002)

Ултразвучно формирање липозома

Липозоми се могу формирати употребом ултразвука. Основни материјал за припрему липосома су амфилни молекули добијени или на бази биолошких мембранских липида. За формирање малих једнослојних везикула (СУВ), дисперзија липида се нежно обрађује ултразвуком – нпр. са ручним ултразвучним уређајем УП50Х (50В, 30кХз), ВиалТвеетер-ом или ултразвучним реактором ЦупХорн – у леденом купатилу. Трајање таквог ултразвучног третмана траје цца. 5 – 15 минута. Други метод за производњу малих једноламеларних везикула је соникација липозома вишеламеларних везикула.
Дину-Пирву и др. (2010) извештава о добијању трансферозома соникацијом МЛВ на собној температури.
Хиелсцхер Ултрасоницс нуди разне ултразвучне уређаје, сонотроде и додатке и на тај начин може обезбедити најприкладније ултразвучно подешавање за високо ефикасну инкапсулацију липосома у било којој скали.

Ултразвучна инкапсулација активних супстанци у липозоме

Липозоми раде као носиоци активних састојака као што су витамини, терапеутски молекули, пептиди итд. Ултразвук је ефикасан алат за припрему и формирање липозома за хватање активних агенаса. Истовремено, соникација помаже у процесу инкапсулације и хватања тако да се производе липозоми са великим оптерећењем активних састојака. Пре инкапсулације, липозоми имају тенденцију да формирају кластере због интеракције површинског наелектрисања и наелектрисања поларних фосфолипидних глава (цф. Мицкова ет ал. 2008), штавише, морају да се отворе. Као пример, Зху ет ал. (2003) описују инкапсулацију биотинског праха у липозоме ултразвуком. Пошто је биотин у праху додат у раствор суспензије везикула, раствор је обрађен ултразвуком. Након овог третмана, биотин је заробљен у липозомима.

Липозомалне емулзије са ултразвуком

Да би се побољшао његујући ефекат крема, лосиона, гелова и других козметичких формулација за хидратацију или против старења, липозомским дисперзијама се додају емулгатори за стабилизацију веће количине липида. Али истраживања су показала да је способност липосома генерално ограничена. Уз додатак емулгатора, овај ефекат ће се појавити раније и додатни емулгатори изазивају слабљење баријере афинитета фосфатидилхолина. Наночестице – састављени од фосфатидилхолина и липида – су одговор на овај проблем. Ове наночестице су формиране капљицом уља која је прекривена монослојем фосфатидилхолина. Употреба наночестица омогућава формулације које су способне да апсорбују више липида и остану стабилне, тако да додатни емулгатори нису потребни.
Ултразвучна обрада је доказана метода за производњу наноемулзија и нанодисперзија. Високо интензиван ултразвук обезбеђује снагу потребну за распршивање течне фазе (дисперзоване фазе) у малим капљицама у другој фази (континуирана фаза). У зони распршивања, имплодирајући мехурићи кавитације изазивају интензивне ударне таласе у околној течности и резултирају формирањем течних млазова велике брзине течности. Да би се новонастале капљице дисперзне фазе стабилизовале од коалесценције, емулзији се додају емулгатори (површински активне супстанце, сурфактанти) и стабилизатори. Како коалесценција капљица након прекида утиче на коначну дистрибуцију величине капљица, ефикасно стабилизујући емулгатори се користе за одржавање коначне дистрибуције величине капљица на нивоу који је једнак дистрибуцији непосредно након прекида капљица у зони ултразвучног дисперговања.

Липозомске дисперзије коришћењем ултразвука

Липозомске дисперзије, које су засноване на незасићеном фосфатидилхлору, немају стабилност против оксидације. Стабилизација дисперзије може се постићи антиоксидансима, као што је комплекс витамина Ц и Е.
 

Формирање липозома методом реверзне фазе испаравања помоћу ултразвука

 
Ортан и др. (2002) постигли су у својој студији о ултразвучном препарату етеричног уља Анетхум гравеоленс у липосомима добре резултате. Након соникације, димензија липосома је била између 70-150 нм, а за МЛВ између 230-475 нм; ове вредности су биле приближно константне и након 2 месеца, али су се смањиле после 12 месеци, посебно у СУВ дисперзији (види хистограме испод). Мерење стабилности, у погледу губитка етеричног уља и дистрибуције величине, такође је показало да липозомске дисперзије одржавају садржај испарљивог уља. Ово сугерише да је хватање есенцијалног уља у липозоме повећало стабилност уља.

Ортан и др. (2009): Стабилност МЛВ и СУВ дисперзија након 1 године. Липозомске формулације су чуване на 4±1 ºЦ.

Хиелсцхер ултразвучни процесори су идеални уређаји за примену у козметичкој и фармацеутској индустрији. Системи који се састоје од неколико ултразвучних процесора до 16.000 вати сваки, обезбеђују капацитет потребан за превођење ове лабораторијске апликације у ефикасну производну методу за добијање фино диспергованих емулзија у континуираном току или у серији – постижући резултате упоредиве са резултатима данашњих најбољих доступних хомогенизатора високог притиска, као што су вентили са отвором. Поред ове високе ефикасности у континуираној емулгацији, Хиелсцхер ултразвучни уређаји захтевају веома ниско одржавање и веома су лаки за руковање и чишћење. Ултразвук заправо подржава чишћење и испирање. Ултразвучна снага је подесива и може се прилагодити одређеним производима и захтевима за емулгирање. Доступни су и специјални реактори са проточним ћелијама који испуњавају напредне захтеве ЦИП (чишћење на месту) и СИП (стерилизација на месту).

Често постављана питања о липозомима

Које врсте липосома се разликују?

Липозоми су класификовани у различите типове на основу њихове величине и броја двослојева које садрже. Ове категорије укључују:

• Мале једнослојне везикуле (СУВ): Ово су најмањи липозоми са једним липидним двослојем.
• Велике једнослојне везикуле (ЛУВ): Већи од СУВ-а, они такође имају један двослојни слој.
• Мултиламеларни везикули (МЛВ): Они садрже више концентричних двослојева.
• Мултивезикуларни везикули (МВВ): Они су састављени од више мањих везикула унутар веће везикуле.

 
Друге специјализоване врсте укључују:

• ПЕГиловани липозоми: Липозоми модификовани полиетилен гликолом (ПЕГ) да би се побољшала стабилност и време циркулације.
• Нанолипозоми: Веома мали липозоми, који се обично користе за циљану испоруку лекова.

Које структуре везикула могу да испоље липозоми?

Липозоми су даље категорисани на основу њихове структуре везикула у седам главних типова:

• Мултиламеларне велике везикуле (МЛВ): Садржи више двослоја.
• Олиголамеларни везикули (ОЛВ): Имајте неколико двослоја.
• Мале једнослојне везикуле (СУВ): Најмањи са једним двослојем.
• Једнослојне везикуле средње величине (МУВ): Средња величина са једним двослојем.
• Велике једнослојне везикуле (ЛУВ): Већи са једним двослојем.
• Огромне једнослојне везикуле (ГУВ): Веома велики са једним двослојем.
• Мултивезикуларни везикули (МВВ): Више везикула унутар једне велике везикуле.

Које су разлике између липосома и ниозома?

Липозоми и ниозоми се углавном разликују по свом саставу:
липозоми: Направљен од дволанчаних фосфолипида, који могу бити неутрални или наелектрисани.
ниосоми: Направљен од ненапуњених једноланчаних сурфактаната и холестерола.
Обе структуре се формирају ултразвуком, што промовише састављање двослојних везикула.

Која је идеална величина липосома?

За терапеутску испоруку, идеална величина липозома је теоретски између 50 и 200 нанометара у пречнику. Овај распон величина оптимизује стабилност и биодоступност. Соникација се обично користи за смањење везикула до жељене величине.

Могу ли липозоми носити хидрофилне лекове?

Да, липозоми могу да носе хидрофилне лекове. Они су цењени у биомедицинским применама због њихове способности да инкапсулирају и хидрофобне и хидрофилне агенсе. Поред тога, они нуде високу биокомпатибилност и биоразградивост, што их чини ефикасним системима испоруке.

Како направити липозоме?

Најчешће технике припреме липозома су метода танког филма и метода реверзне фазе испаравања.
Метода хидратације танког филма:

1. Растворити липиде у органском растварачу.
2. Упарити растварач да би се формирао танак липидни филм.
3. Хидратирајте филм воденим раствором помоћу соникације да бисте формирали вишеламеларне везикуле.

Метода реверзне фазе испаравања:

1. Растворити липиде у води и етанолу.
2. Соникирајте раствор на 60°Ц око 10 минута да бисте направили липидну пасту.
3. Охладите липидну суспензију и додајте воду или пуфер кап по кап уз мешање.
4. Хидратирајте суспензију 1 сат да се формирају мултиламеларне везикуле.
5. Смањите величину липосома даљим ултразвуком.

Шта су археозоми?

Археозоми су липозоми направљени од археалних липида, који су познати по својој стабилности и отпорности на екстремне услове. Ова својства чине археозоме посебно корисним за испоруку лекова и развој вакцина у изазовним окружењима.

Како се припремају археозоми?

Процедура соникације према Писеу (2022): Археозоми се могу направити од поларне фракције липида “ПЛФ” Сулфолобуссолфатарицуса соникацијом на 60°Ц без потребе за спољним допуном липида. На 0 ° Ц, поларни липиди из Сулфолобусацидоцалдариуса су ефикасно соникирани да би се формирали археозоми. Археозоми и конвенционални липозоми са БМД-ом, као и археални липиди изоловани из Арцхаеа Х. салинарум и обогаћени фосфатидилхолином, направљени су помоћу техника соникације. Соникиране везикуле су направљене за топикалну употребу соникацијом МЛВ дисперзија при 80 посто амплитуде током 4 минута користећи соникатор типа Хиелсцхер УП50Х (погледајте слику лево).

Литература/Референце