Ultraljudsbaserad produktion av liposomala omega-3-fettsyror

Nanoliposomer är mycket effektiva läkemedelsbärare som används för att öka biotillgängligheten hos bioaktiva föreningar såsom omega-2-fettsyror, vitaminer och andra ämnen. Ultraljudsinkapsling av bioaktiva föreningar är en snabb och enkel teknik för att framställa nanoliposomer med högt läkemedelsinnehåll. Ultraljudsinkapsling i liposomer förbättrar föreningarnas stabilitet och biotillgänglighet.

Liposomala omega-3-fettsyror

Omega-3-fettsyror såsom eikosapentaensyra (EPA) och dokosahexaensyra (DHA) spelar en avgörande roll för att många livsviktiga biokemiska reaktioner i människokroppen ska fungera korrekt. EPA och DHA finns främst i kallvattenfisk, torsklever och skaldjur. Eftersom inte alla äter de rekommenderade två portionerna fisk per vecka används fiskolja ofta i form av kosttillskott. Dessutom används omega-3-fettsyror såsom EPA och DHA som terapeutiska medel för att behandla hjärt-kärlsjukdomar och hjärnsjukdomar samt vid cancerbehandling. Ultraljudsinkapsling i liposomer är en teknik som används i stor utsträckning och med goda resultat för att förbättra biotillgängligheten och absorptionshastigheten.

Ultraljudsinkapsling av omega-3-fettsyror i liposomer

Ultraljudsinkapsling är en tillförlitlig framställningsteknik för att bilda liposomer med högt innehåll av aktiva ämnen. Nanoemulgering med ultraljud bryter upp fosfolipiddubbelskikten och tillför energi för att främja bildningen av sfäriska amfifila vesiklar, så kallade liposomer.
Ultraljudsbehandling gör det möjligt att kontrollera liposomernas storlek under framställningsprocessen med ultraljud: Liposomernas storlek minskar med ökande ultraljudsenergi. Mindre liposomer erbjuder högre biotillgänglighet vid frisättning och kan transportera fettsyramolekylerna till målområdena med högre framgångsgrad, eftersom den mindre storleken underlättar passagen genom cellmembran.
Liposomer är kända som effektiva läkemedelsbärare som kan laddas med såväl lipofila som hydrofila ämnen tack vare dubbelskiktens amfifila struktur. En annan fördel med liposomer är möjligheten att modifiera dem kemiskt genom att tillsätta lipidbundna polymerer till formuleringen, så att upptaget av inneslutna molekyler i målvävnaden förbättras och läkemedelsfrisättningen och därmed läkemedlets halveringstid förlängs. Den liposomala inkapslingen skyddar också de bioaktiva föreningarna mot oxidativ nedbrytning, vilket är en viktig faktor för fleromättade fettsyror såsom EPA och DHA, som är benägna att oxidera.
Hadia et al. (2014) fann att ultraljudsinkapsling av DHA och EPA med ultraljudsapparaten av sondtyp UP200S gav överlägsen inkapslingseffektivitet (%EE) med 56,9 ± 5,2% för DHA och 38,6 ± 1,8% för EPA. Liposomernas %EE för DHA och EPA ökade signifikant vid användning av ultraljudsbehandling (p mindre än 0,05; statistiskt signifikanta värden).

Liposomer framställda med ultraljud och laddade med fettsyrorna DHA och EPA.
Studie och bild: Hadian et al. 2014

Effektivitetsjämförelse: ultraljudsinkapsling jämfört med liposomextrudering

Vid jämförelse mellan ultraljudsinkapsling med sond, ultraljudsbehandling i bad och extruderingsteknik uppnås överlägsen liposombildning med sondbaserad ultraljudsbehandling.
Hadia et al. (2014) jämförde sondbaserad ultraljudsbehandling (UP200S), ultraljudsbehandling i bad och extrudering som tekniker för att framställa liposomer med omega-3-fiskolja. Liposomer som framställdes med sondbaserad ultraljudsbehandling var sfäriska och bibehöll en hög strukturell integritet. Studien drog slutsatsen att sondbaserad ultraljudsbehandling av redan bildade liposomer underlättar framställningen av liposomer med högt innehåll av DHA och EPA. Genom sondbaserad ultraljudsbehandling kapslades omega-3-fettsyrorna DHA och EPA in i nanoliposommembranet. Inkapslingen ger omega-3-fettsyrorna hög biotillgänglighet och skyddar dem mot oxidativ nedbrytning.

Viktiga faktorer för liposomer av hög kvalitet

Efter framställningen av liposomer spelar stabilisering och förvaring av liposomala formuleringar en avgörande roll för att erhålla en långtidsstabil och mycket potent bärarformulering.
Kritiska faktorer som påverkar liposomernas stabilitet omfattar pH-värdet, förvaringstemperaturen och förvaringsbehållarnas material.
För en färdig formulering anses ett pH-värde på cirka 6,5 vara idealiskt, eftersom lipidhydrolysen vid pH 6,5 reduceras till sin lägsta hastighet.
Eftersom liposomer kan oxidera och förlora sitt inkapslade innehåll rekommenderas en förvaringstemperatur på cirka 2–8 °C. Laddade liposomer får inte utsättas för frysning och upptining, eftersom påfrestningarna vid frysning och upptining främjar läckage av inkapslade bioaktiva föreningar.
Förvaringsbehållare och deras förslutningar bör väljas med omsorg, eftersom liposomer inte är kompatibla med vissa plastmaterial. För att förhindra nedbrytning av liposomer bör injicerbara liposomsuspensioner förvaras i glasampuller i stället för i injektionsflaskor med propp. Kompatibiliteten med injektionsflaskornas elastomerproppar måste testas. För att undvika fotooxidation av lipidkompositerna är det mycket viktigt med ljusskyddad förvaring, exempelvis genom att använda en mörk glasflaska och förvara den på en mörk plats. För liposomala formuleringar avsedda för infusion måste liposomsuspensionernas kompatibilitet med intravenösa slangar (tillverkade av syntetisk plast) säkerställas. Förvaringsförhållanden och materialkompatibilitet bör anges på etiketten för den liposomala formuleringen. [cf. Kulkarni and Shaw, 2016]

Efter bildandet av en lipidfilm och efterföljande rehydrering används ultraljudsbehandling för att främja inkapslingen av aktiva ingredienser i liposomen. Dessutom ger ultraljudsbehandlingen den önskade liposomstorleken.

Högpresterande ultraljudsapparater för liposomala formuleringar

Hielschers ultraljudsapparater är tillförlitliga maskiner som används vid tillverkning av läkemedel och kosttillskott för att formulera högkvalitativa liposomer laddade med fettsyror, vitaminer, antioxidanter, peptider, polyfenoler och andra bioaktiva föreningar. För att tillgodose kundernas krav levererar Hielscher ultraljudsapparater från den kompakta handhållna laboratoriehomogenisatorn och bänkmodeller till helt industriella ultraljudssystem för produktion av stora volymer liposomala formuleringar. Ultraljudsbaserad liposomformulering kan genomföras satsvis eller som en kontinuerlig inlineprocess. Ett brett utbud av ultraljudssonotroder (sonder) och reaktorkärl finns tillgängligt för att säkerställa en optimal konfiguration för din liposomproduktion. Hielscher-apparaternas robusthet möjliggör drift dygnet runt, sju dagar i veckan, under hög belastning och i krävande miljöer.
Tabellen nedan ger en uppfattning om våra ultraljudsapparaters ungefärliga bearbetningskapacitet: