โมเลกุลออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ห่อหุ้มในไลโปโซมด้วยอัลตราโซนิก

เป็นที่ทราบกันดีว่าการใช้คลื่นอัลตราโซนิกมีประสิทธิภาพสูงในการเตรียมสูตรไลโปโซม สูตรไลโปโซมทั่วไปใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพื่อห่อหุ้มวิตามิน C, CBD, curcumin, quercitin, astaxanthin, เปปไทด์ และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ อีกมากมาย การห่อหุ้มในไลโปโซมด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่เรียบง่าย รวดเร็ว และได้ผลดี ซึ่งช่วยให้ผลิตเวสิเคิลที่มีความเสถียรและบรรจุสารในปริมาณสูงได้ สารอาหารที่ห่อหุ้มด้วยอัลตราโซนิกโดดเด่นด้วยชีวปริมาณออกฤทธิ์ที่เหนือกว่า

ภาพรวม: การห่อหุ้มสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพในไลโปโซมด้วยการใช้คลื่นอัลตราโซนิก

การห่อหุ้มด้วยอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงและควบคุมได้สำหรับการบรรจุสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพในไลโปโซม โดยเพิ่มความเสถียร ชีวปริมาณออกฤทธิ์ และประสิทธิภาพการทำหน้าที่ของสารเหล่านี้ คาวิเทชันเชิงเสียงที่เกิดจากคลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูงส่งเสริมการเติมน้ำให้ลิพิดอย่างรวดเร็ว การลดขนาดเวสิเคิล และการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ทำให้เกิดไลโปโซมขนาดเล็กที่มีความสม่ำเสมอและมีการกระจายขนาดแคบ เทคนิคนี้ช่วยให้ห่อหุ้มสารทั้งที่ชอบน้ำและชอบไขมันได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง พร้อมลดความจำเป็นในการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์หรือสภาวะการแปรรูปที่รุนแรงให้น้อยที่สุด นอกจากนี้ การแปรรูปด้วยอัลตราโซนิกยังช่วยให้ควบคุมขนาดอนุภาคและจำนวนชั้นของเยื่อหุ้มได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นพารามิเตอร์สำคัญในการปรับการปลดปล่อยแบบควบคุม การนำเข้าสู่เซลล์ และความเสถียรระยะยาวของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ไวต่อสภาวะแวดล้อมให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการประยุกต์ใช้ด้านเภสัชกรรม ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเพื่อสุขภาพ และเครื่องสำอาง

ไลโปโซมคืออะไรและมีประโยชน์อย่างไร?

ไลโปโซมเป็นเวสิเคิลที่ประกอบด้วยแกนกลางที่เป็นน้ำ ซึ่งถูกห่อหุ้มด้วยฟอสโฟลิพิดสองชั้นจำนวนหนึ่งชั้นหรือมากกว่า เนื่องจากไลโปโซมมีแกนกลางที่เป็นน้ำล้อมรอบด้วยชั้นลิพิดและเปลือกชั้นนอกที่ชอบน้ำ ไลโปโซมจึงละลายน้ำได้และสามารถขนส่งสารที่ละลายน้ำและสารที่ละลายในไขมันในส่วนที่เหมาะสมของเวสิเคิลได้ คุณสมบัตินี้ทำให้ไลโปโซมเป็นระบบนำส่งที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ในการรักษา ไลโปโซมเกิดขึ้นจากการทำให้เยื่อหุ้มชีวภาพแตกออก ซึ่งเป็นกระบวนการที่ได้รับการส่งเสริมและเพิ่มความเข้มข้นด้วยการใช้คลื่นอัลตราโซนิก ไลโปโซมส่วนใหญ่มักประกอบด้วยฟอสโฟลิพิด โดยเฉพาะ phosphatidylcholine แต่อาจมีลิพิดอื่น ๆ ด้วย เช่น phosphatidylethanolamine จากไข่ ตราบใดที่ลิพิดเหล่านั้นเข้ากันได้กับโครงสร้างลิพิดสองชั้น ไลโปโซมเกิดขึ้นเองเมื่อฟอสโฟลิพิดได้รับน้ำ ในขั้นตอนแรก – ระยะเติมน้ำ – จะใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพื่อทำให้ลิพิดและวัฏภาคน้ำเกิดอิมัลชันระดับนาโน เพื่อส่งเสริมการเกิดเวสิเคิลหลายชั้นที่บรรจุสารในปริมาณสูง (MLVs) จากนั้นสามารถใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพื่อลดขนาดไลโปโซมได้หากจำเป็น เพื่อให้ได้เวสิเคิลขนาดเล็กลง จะใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพื่อกระจายตัวและลดขนาดไลโปโซมให้เป็นเวสิเคิลชั้นเดียวขนาดใหญ่ (LUVs) หรือเวสิเคิลชั้นเดียวขนาดเล็ก (SUVs) ที่มีขนาดสม่ำเสมอ
เทคนิคอัลตราโซนิกสำหรับการสร้างไลโปโซมและการลดขนาดไลโปโซมมีความน่าเชื่อถือ รวดเร็ว มีประสิทธิภาพ ใช้ง่าย และปลอดภัย ไลโปโซมที่ผลิตได้มีปริมาณสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่บรรจุอยู่สูง มีความเสถียรสูง และมีชีวปริมาณออกฤทธิ์ที่เหนือกว่า

เหตุใดอ่างทำความสะอาดอัลตราโซนิกจึงไม่สามารถผลิตไลโปโซมคุณภาพสูงได้?

การผลิตไลโปโซมต้องใช้อุปกรณ์อัลตราโซนิกที่สามารถส่งพลังงานได้เพียงพอเพื่อสร้างอนุภาคขนาดนาโนที่สม่ำเสมอ โดยทั่วไปไลโปโซมที่ทำเองโดยใช้เครื่องทำความสะอาดเครื่องประดับด้วยอัลตราโซนิกมักไม่ได้ผล เนื่องจากไลโปโซมที่เตรียมได้ไม่มีขนาดระดับนาโนตามที่ต้องการ และไม่สามารถห่อหุ้มสารอาหารออกฤทธิ์ทางชีวภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีความเสถียรในระยะยาว สำหรับการเตรียมไลโปโซมคุณภาพสูง เครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบเป็นเทคโนโลยีที่ควรเลือกใช้ เนื่องจากโพรบ (โซโนโทรด) สามารถส่งพลังงานเสียงความเข้มสูงที่จำเป็นต่อการสร้างไลโปโซมที่บรรจุสารในปริมาณสูงและให้ผลดีเข้าสู่ตัวกลางได้ โดยทั่วไปไลโปโซมที่ผลิตด้วยโพรบอัลตราโซนิกมีการกระจายขนาดอนุภาคอยู่ในช่วง 100–500nm ซึ่งเหมาะสมที่สุดสำหรับการบรรจุสารในปริมาณสูงและชีวปริมาณออกฤทธิ์ที่เหนือกว่า
การใช้เครื่องปฏิกรณ์เซลล์ไหลอัลตราโซนิกช่วยให้เตรียมไลโปโซมในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจนได้ เพื่อป้องกันการเสื่อมสลายจากออกซิเดชัน
เครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบให้พลังงานที่จำเป็นในการผลิตไลโปโซมคุณภาพสูงซึ่งมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

หลังจากสร้างฟิล์มลิพิดและเติมน้ำกลับเข้าไปแล้ว จะใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพื่อส่งเสริมการกักเก็บสารออกฤทธิ์ในไลโปโซม นอกจากนี้ การใช้คลื่นอัลตราโซนิกยังทำให้ได้ไลโปโซมตามขนาดที่ต้องการ

โมเลกุลที่ห่อหุ้มในไลโปโซมด้วยอัลตราโซนิก

รายการด้านล่างแสดงสารที่ได้รับการห่อหุ้มในสูตรไลโปโซมด้วยวิธีการเตรียมโดยใช้อัลตราโซนิกได้สำเร็จแล้ว

• สารต้านอนุมูลอิสระ เช่น glutathione, วิตามิน C, วิตามิน B ที่ผ่านเมทิเลชัน, resveratrol, CoQ10 เป็นต้น
• สารฟีนอลิก: ฟลาโวนอยด์ เช่น fisetin, quercitin, oligomeric proanthocyanidins (OPC); ซาโปนิน เช่น astralgaloside; แอลคาลอยด์
• แร่ธาตุ เช่น สารคีเลตของแมกนีเซียม (เช่น magnesium threonate, magnesium orotate), สังกะสี, ทองแดง เป็นต้น
• เทอร์พีน เช่น astaxanthin, limonene, pinene, humulene, linalool, beta-caryophyllene, phytol, geraniol, terpinolene เป็นต้น
• ลิพิด เช่น กรดไขมันโอเมกา-3 EPA และ DHA; dipalmitoyl-phosphatidylcholine (DPPC) เป็นต้น
• กรดอะมิโน เช่น creatine, glycine, 5-HTP (5-hydroxytryptophan), phenylalanine, L-theanine, GABA (gamma-aminobutyric acid), taurine, N-acetylcysteine (NAC), L-tyrosine เป็นต้น
• เปปไทด์ เช่น oxytocin, คอลลาเจน, เปปไทด์ GLP-1 เป็นต้น
• พอลิแซ็กคาไรด์ เช่น hyaluronic acid, พอลิแซ็กคาไรด์จากเห็ด เป็นต้น
• แคนนาบินอยด์ เช่น CBD, CBG, THC
• สารเพิ่มสมรรถนะการทำงานของสมอง ยาเพิ่มความสามารถทางปัญญา และสารเสริมการรู้คิด ซึ่งอาจรวมถึงสารที่กล่าวถึงข้างต้นและโมเลกุลอื่น ๆ

สูตรไลโปโซมของโมเลกุลออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่เพิ่มประสิทธิภาพด้วยเทคโนโลยีนาโนให้อัตราการดูดซึมที่สูงขึ้น ชีวปริมาณออกฤทธิ์ที่เหนือกว่า และอาจช่วยให้สารผ่านแนวกั้นระหว่างเลือดกับสมองได้
ระบบนำส่งยาที่ใช้ลิพิดทางเลือกอื่น ได้แก่ นาโนอิมัลชันและตัวพาคอลลอยด์ที่ใช้ลิพิด เช่น อนุภาคนาโนลิพิดแข็ง (SLN) และตัวพาลิพิดที่มีโครงสร้างระดับนาโน (NLC) ทั้งนาโนอิมัลชัน SLNs และ NLCs สามารถสร้างและบรรจุสารได้อย่างน่าเชื่อถือด้วยการใช้คลื่นอัลตราโซนิก
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับว่านหางจระเข้ที่สกัดด้วยอัลตราโซนิกและห่อหุ้มในระดับนาโน!

เลือกวิธีสร้างไลโปโซมที่คุณต้องการ

การใช้คลื่นอัลตราโซนิกได้รับการใช้อย่างแพร่หลายในวิธีเตรียมและแปรรูปไลโปโซมหลายวิธี เนื่องจากช่วยทั้งการสร้างไลโปโซมและการควบคุมหลังการแปรรูป สามารถใช้ระหว่างการสร้างไลโปโซมโดยตรง ด้วยการกระจายเลซิทิน (ฟอสโฟลิพิด) ในวัฏภาคน้ำเพื่อส่งเสริมการเกิดเวสิเคิลอย่างรวดเร็ว และยังใช้กันทั่วไปในเทคนิคที่เป็นที่ยอมรับ เช่น การระเหยแบบวัฏภาคย้อนกลับและการเติมน้ำให้ฟิล์มบาง เพื่อปรับปรุงการกระจายตัวของลิพิดและเร่งการเกิดเวสิเคิล นอกจากการเตรียมในขั้นต้นแล้ว ยังมักใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพื่อบรรจุสารลงในไลโปโซมที่สร้างไว้แล้ว (ไลโปโซมเปล่า) ผ่านการสร้างรูพรุนด้วยคลื่นอัลตราโซนิก ทำให้บรรจุสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเป็นเครื่องมือมาตรฐานสำหรับการลดขนาดไลโปโซม เพื่อผลิตเวสิเคิลที่มีขนาดเล็กลงและสม่ำเสมอมากขึ้น พร้อมการกระจายขนาดที่แคบลง ซึ่งช่วยเพิ่มความเสถียรและประสิทธิภาพการนำส่ง
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีผลิตไลโปโซมแบบต่าง ๆ ที่ใช้อัลตราโซนิกช่วย:

• การสร้างไลโปโซมจากเลซิทินด้วยอัลตราโซนิก
• วิธีการระเหยแบบวัฏภาคย้อนกลับด้วยอัลตราโซนิก
• การเติมน้ำให้ฟิล์มบางด้วยอัลตราโซนิก

ปัจจัยที่มีผลต่อคุณภาพไลโปโซม

คุณภาพไลโปโซมขึ้นอยู่กับความสม่ำเสมอของขนาดอนุภาคและจำนวนชั้นของเยื่อหุ้ม ประสิทธิภาพการกักเก็บ (%EE) / ปริมาณสารที่ห่อหุ้ม และความเสถียร วิธีเตรียม สภาวะการแปรรูป วัตถุดิบ และการเก็บรักษาเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อคุณภาพและส่งผลต่อความแรงในการออกฤทธิ์ของสูตรไลโปโซม ภาพ SEM ทางซ้ายแสดงไลโปโซมที่บรรจุกรดไขมัน DHA และ EPA ซึ่งเตรียมด้วยอัลตราโซนิกโดยใช้เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher รุ่น UP200S (การศึกษาและภาพ: Hadian et al. 2014).
การเตรียมไลโปโซมด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่น่าเชื่อถือ ซึ่งให้อนุภาคไลโปโซมขนาดเล็กและสม่ำเสมอ พร้อมบรรจุโมเลกุลออกฤทธิ์ทางชีวภาพในปริมาณสูง พารามิเตอร์ของกระบวนการอัลตราโซนิก (เช่น แอมพลิจูด พลังงานรวม เวลา การทำงานแบบพัลส์ อุณหภูมิ และความดัน) สามารถปรับได้อย่างแม่นยำ ในฐานะเทคนิคการแปรรูปที่ไม่ใช้ความร้อน หลักการทำงานของการใช้คลื่นอัลตราโซนิกอาศัยแรงเฉือนเชิงกลล้วน ๆ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในของเหลวที่ผ่านคลื่นอัลตราโซนิกอธิบายได้ด้วยกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ซึ่งระบุว่าพลังงานใด ๆ ที่ป้อนเข้าไปจะเปลี่ยนเป็นความร้อนในที่สุด เพื่อรักษาอุณหภูมิต่ำของตัวกลางไลโปโซมให้คงที่ Hielscher Ultrasonics มีระบบทำความเย็นที่ซับซ้อน เช่น อ่างน้ำแข็ง รวมถึงเครื่องปฏิกรณ์และเซลล์ไหลที่มีแจ็กเก็ตหล่อเย็น ผลลัพธ์ของการผลิตไลโปโซมด้วยอัลตราโซนิกสามารถทำซ้ำให้ได้ผลเดิม ซึ่งมีความสำคัญต่อกระบวนการที่เป็นมาตรฐานและคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่สูงอย่างต่อเนื่อง
ฟอสโฟลิพิดคุณภาพสูงที่มี phosphatidylcholine และ phosphatidylethanolamine ในสัดส่วนสูงช่วยสร้างเปลือกไลโปโซมที่เสถียรและป้องกันการรั่วไหลของสารอาหาร เปลือกฟอสโฟลิพิดที่แข็งแรงยังปกป้องสารอาหารที่ห่อหุ้มไว้จากการเสื่อมสลายจากออกซิเดชันและความร้อน ดังนั้น อัตราส่วนที่สมดุลระหว่างฟอสโฟลิพิด วัฏภาคน้ำ และสารอาหารที่ห่อหุ้มไว้ (โมเลกุลออกฤทธิ์ทางชีวภาพ) จึงมีความจำเป็น

เครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับการผลิตไลโปโซม

ระบบของ Hielscher Ultrasonics เป็นเครื่องจักรที่น่าเชื่อถือ ซึ่งใช้ในการผลิตยาและผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเพื่อเตรียมไลโปโซมคุณภาพสูงที่บรรจุวิตามิน สารต้านอนุมูลอิสระ ฟลาโวนอยด์ เปปไทด์ พอลิฟีนอล และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ / สารอาหารอื่น ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของลูกค้า Hielscher จัดหาเครื่องอัลตราโซนิกตั้งแต่เครื่องโฮโมจีไนเซอร์สำหรับห้องปฏิบัติการแบบมือถือขนาดกะทัดรัดและเครื่องอัลตราโซนิกแบบตั้งโต๊ะ ไปจนถึงระบบอัลตราโซนิกสำหรับอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบ เพื่อผลิตสูตรไลโปโซมในปริมาณมาก การเตรียมสูตรไลโปโซมด้วยอัลตราโซนิกสามารถดำเนินการแบบแบตช์หรือเป็นกระบวนการต่อเนื่องในสายการผลิตโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกแบบไหลผ่าน มีโซโนโทรดอัลตราโซนิก (โพรบ) และภาชนะปฏิกรณ์ให้เลือกหลากหลาย เพื่อให้มั่นใจว่าการจัดระบบเหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตไลโปโซมของคุณ ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้ทำงานได้ 24/7 ภายใต้ภาระงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดการทำงานสูง
การควบคุมพารามิเตอร์สำคัญทั้งหมดของกระบวนการอย่างแม่นยำ เช่น แอมพลิจูด ความดัน อุณหภูมิ และระยะเวลาการใช้คลื่นอัลตราโซนิก ทำให้กระบวนการอัลตราโซนิกมีความน่าเชื่อถือและสามารถทำซ้ำให้ได้ผลเดิม Hielscher Ultrasonics ตระหนักถึงความสำคัญของคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่สูงอย่างต่อเนื่อง และสนับสนุนผู้ผลิตผลิตภัณฑ์เสริมอาหารและผลิตภัณฑ์เพื่อการรักษาในการนำมาตรฐานกระบวนการและ GMP (หลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการผลิต) มาใช้ โดยอาศัยซอฟต์แวร์อัจฉริยะและการบันทึกข้อมูลอัตโนมัติ เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกแบบดิจิทัลของเราบันทึกพารามิเตอร์ทั้งหมดของกระบวนการอัลตราโซนิกลงในการ์ด SD ที่ติดตั้งในเครื่องโดยอัตโนมัติ หน้าจอสัมผัสดิจิทัลและการควบคุมระยะไกลผ่านเบราว์เซอร์ช่วยให้ติดตามกระบวนการได้อย่างต่อเนื่อง และปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการได้อย่างแม่นยำเมื่อจำเป็น ซึ่งช่วยให้การติดตามกระบวนการและการควบคุมคุณภาพทำได้สะดวกขึ้นอย่างมาก
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: