การผลิตกรดไขมันโอเมกา-3 ในรูปแบบไลโปโซมด้วยอัลตราซาวนด์
นาโนไลโปโซมเป็นตัวพายาที่มีประสิทธิภาพสูง ใช้เพื่อเพิ่มชีวปริมาณออกฤทธิ์ของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น กรดไขมันโอเมกา-2 วิตามิน และสารอื่น ๆ การห่อหุ้มสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพด้วยอัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคที่รวดเร็วและเรียบง่ายในการเตรียมนาโนไลโปโซมที่บรรจุยาในปริมาณสูง การห่อหุ้มในไลโปโซมด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มความคงตัวและชีวปริมาณออกฤทธิ์ของสารเหล่านี้
กรดไขมันโอเมกา-3 ในรูปแบบไลโปโซม
กรดไขมันโอเมกา-3 เช่น eicosapentaenoic acid (EPA) และ docosahexaenoic acid (DHA) มีบทบาทสำคัญต่อการดำเนินปฏิกิริยาชีวเคมีที่จำเป็นหลายชนิดในร่างกายมนุษย์อย่างเหมาะสม EPA และ DHA พบเป็นส่วนใหญ่ในปลาน้ำเย็น ตับปลาคอด และสัตว์น้ำมีเปลือก เนื่องจากไม่ใช่ทุกคนที่รับประทานปลาสองหน่วยบริโภคต่อสัปดาห์ตามคำแนะนำ จึงมักใช้น้ำมันปลาในรูปแบบผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร นอกจากนี้ กรดไขมันโอเมกา-3 เช่น EPA และ DHA ยังใช้เป็นสารรักษาโรคหัวใจและหลอดเลือดและโรคทางสมอง รวมทั้งในการรักษามะเร็ง เพื่อเพิ่มชีวปริมาณออกฤทธิ์และอัตราการดูดซึม การห่อหุ้มในไลโปโซมด้วยอัลตราซาวนด์จึงเป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและประสบความสำเร็จ
การห่อหุ้มกรดไขมันโอเมกา-3 ในไลโปโซมด้วยอัลตราซาวนด์
การห่อหุ้มด้วยอัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคการเตรียมที่เชื่อถือได้สำหรับสร้างไลโปโซมที่บรรจุสารออกฤทธิ์ในปริมาณสูง การทำอิมัลชันระดับนาโนด้วยอัลตราซาวนด์ทำให้ชั้นคู่ของฟอสโฟลิพิดแตกตัวและป้อนพลังงานเพื่อส่งเสริมการรวมตัวเป็นเวสิเคิลทรงกลมที่มีทั้งส่วนชอบน้ำและส่วนชอบไขมัน ซึ่งเรียกว่าไลโปโซม
การใช้อัลตราซาวนด์ช่วยให้ควบคุมขนาดของไลโปโซมระหว่างกระบวนการเตรียมด้วยอัลตราซาวนด์ได้ โดยขนาดของไลโปโซมจะลดลงเมื่อพลังงานอัลตราซาวนด์เพิ่มขึ้น ไลโปโซมที่มีขนาดเล็กกว่ามีความสามารถในการเข้าถึงทางชีวภาพสูงกว่า และสามารถนำส่งโมเลกุลกรดไขมันไปยังตำแหน่งเป้าหมายได้ด้วยอัตราความสำเร็จสูงกว่า เนื่องจากขนาดที่เล็กกว่าช่วยให้ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ง่ายขึ้น
ไลโปโซมเป็นที่รู้จักในฐานะตัวพายาที่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งสามารถบรรจุได้ทั้งสารชอบไขมันและสารชอบน้ำ เนื่องจากโครงสร้างชั้นคู่มีทั้งส่วนชอบน้ำและส่วนชอบไขมัน ข้อดีอีกประการหนึ่งของไลโปโซมคือสามารถดัดแปรทางเคมีได้โดยเติมพอลิเมอร์ที่ยึดกับลิพิดลงในสูตรตำรับ เพื่อเพิ่มการรับโมเลกุลที่กักเก็บไว้เข้าสู่เนื้อเยื่อเป้าหมาย และยืดระยะเวลาการปลดปล่อยยา ซึ่งส่งผลให้ครึ่งชีวิตของยายาวนานขึ้นด้วย การห่อหุ้มในไลโปโซมยังช่วยปกป้องสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากการเสื่อมสลายเนื่องจากออกซิเดชัน ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับกรดไขมันไม่อิ่มตัวหลายตำแหน่ง เช่น EPA และ DHA ที่เกิดออกซิเดชันได้ง่าย
Hadia et al. (2014) พบว่าการห่อหุ้ม DHA และ EPA ด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้เครื่องอัลตราซาวนด์แบบโพรบ UP200S ให้ประสิทธิภาพการห่อหุ้ม (%EE) ที่เหนือกว่า โดยมีค่า 56.9 ± 5.2% สำหรับ DHA และ 38.6 ± 1.8% สำหรับ EPA ค่า %EE ของ DHA และ EPA ในไลโปโซมเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อใช้อัลตราซาวนด์ (ค่า p น้อยกว่า 0.05; ค่าที่มีนัยสำคัญทางสถิติ)
ไลโปโซมที่บรรจุกรดไขมัน DHA และ EPA ซึ่งเตรียมด้วยอัลตราซาวนด์
การศึกษาและภาพ: Hadian et al. 2014
การเปรียบเทียบประสิทธิภาพ: การห่อหุ้มด้วยอัลตราซาวนด์กับการอัดรีดไลโปโซม
เมื่อเปรียบเทียบการห่อหุ้มด้วยอัลตราซาวนด์แบบโพรบกับการใช้อ่างอัลตราซาวนด์และเทคนิคการอัดรีด การใช้อัลตราซาวนด์แบบโพรบให้ผลการสร้างไลโปโซมที่เหนือกว่า
Hadia et al. (2014) เปรียบเทียบการใช้อัลตราซาวนด์แบบโพรบ (UP200S) การใช้อ่างอัลตราซาวนด์ และการอัดรีด ในฐานะเทคนิคสำหรับเตรียมไลโปโซมที่บรรจุน้ำมันปลาโอเมกา-3 ไลโปโซมที่เตรียมโดยใช้อัลตราซาวนด์แบบโพรบมีรูปร่างเป็นทรงกลมและคงความสมบูรณ์ของโครงสร้างไว้ได้ในระดับสูง การศึกษานี้สรุปว่าการใช้อัลตราซาวนด์แบบโพรบกับไลโปโซมที่สร้างไว้แล้วช่วยให้เตรียมไลโปโซมที่บรรจุ DHA และ EPA ในปริมาณสูงได้ง่ายขึ้น การใช้อัลตราซาวนด์แบบโพรบทำให้กรดไขมันโอเมกา-3 ได้แก่ DHA และ EPA ถูกห่อหุ้มไว้ในเยื่อหุ้มนาโนไลโปโซม การห่อหุ้มทำให้กรดไขมันโอเมกา-3 มีชีวปริมาณออกฤทธิ์สูง และปกป้องกรดไขมันเหล่านี้จากการเสื่อมสลายเนื่องจากออกซิเดชัน
ปัจจัยสำคัญสำหรับไลโปโซมคุณภาพสูง
หลังจากเตรียมไลโปโซมแล้ว การทำให้คงตัวและการเก็บรักษาสูตรตำรับไลโปโซมมีบทบาทสำคัญต่อการได้สูตรตำรับตัวพาที่มีความคงตัวระยะยาวและมีประสิทธิภาพสูง
ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความคงตัวของไลโปโซม ได้แก่ ค่า pH อุณหภูมิการเก็บรักษา และวัสดุของภาชนะเก็บรักษา
สำหรับสูตรตำรับสำเร็จรูป ค่า pH ประมาณ 6.5 ถือว่าเหมาะสมที่สุด เนื่องจากที่ pH 6.5 อัตราการไฮโดรไลซิสของลิพิดจะลดลงถึงระดับต่ำที่สุด
เนื่องจากไลโปโซมสามารถเกิดออกซิเดชันและสูญเสียสารที่กักเก็บไว้ได้ จึงแนะนำให้เก็บรักษาที่อุณหภูมิประมาณ 2–8 °C ไลโปโซมที่บรรจุสารแล้วต้องไม่อยู่ภายใต้สภาวะการแช่แข็งและการละลาย เนื่องจากความเค้นจากการแช่แข็ง–การละลายส่งเสริมการรั่วไหลของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ห่อหุ้มไว้
ควรเลือกภาชนะเก็บรักษาและส่วนปิดภาชนะอย่างรอบคอบ เนื่องจากไลโปโซมไม่เข้ากันกับวัสดุพลาสติกบางชนิด เพื่อป้องกันการเสื่อมสลายของไลโปโซม ควรเก็บสารแขวนลอยไลโปโซมสำหรับฉีดไว้ในแอมพูลแก้วแทนขวดยาฉีดที่ปิดด้วยจุก ต้องทดสอบความเข้ากันได้กับจุกอีลาสโตเมอร์ของขวดยาฉีด เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชันจากแสงขององค์ประกอบลิพิด การเก็บรักษาโดยป้องกันแสง เช่น ใช้ขวดแก้วสีเข้มและเก็บในที่มืด เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง สำหรับสูตรตำรับไลโปโซมที่ให้โดยการหยดเข้าหลอดเลือด ต้องมั่นใจว่าสารแขวนลอยไลโปโซมเข้ากันได้กับสายให้สารทางหลอดเลือดดำ (ที่ทำจากพลาสติกสังเคราะห์) ควรระบุการเก็บรักษาและความเข้ากันได้กับวัสดุไว้บนฉลากของสูตรตำรับไลโปโซม [cf. Kulkarni and Shaw, 2016]
หลังจากสร้างฟิล์มลิพิดและเติมน้ำกลับเข้าไปแล้ว จะใช้อัลตราซาวนด์เพื่อส่งเสริมการกักเก็บสารออกฤทธิ์ในไลโปโซม นอกจากนี้ การใช้อัลตราซาวนด์ยังทำให้ได้ไลโปโซมที่มีขนาดตามต้องการ
เครื่องอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับสูตรตำรับไลโปโซม
เครื่องอัลตราซาวนด์ของ Hielscher เป็นเครื่องที่เชื่อถือได้ ใช้ในการผลิตยาและผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเพื่อเตรียมไลโปโซมคุณภาพสูงที่บรรจุกรดไขมัน วิตามิน สารต้านอนุมูลอิสระ เปปไทด์ พอลิฟีนอล และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของลูกค้า Hielscher จัดจำหน่ายเครื่องอัลตราซาวนด์ตั้งแต่เครื่องโฮโมจีไนเซอร์สำหรับห้องปฏิบัติการแบบมือถือขนาดกะทัดรัดและเครื่องอัลตราซาวนด์แบบตั้งโต๊ะ ไปจนถึงระบบอัลตราซาวนด์ระดับอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบสำหรับการผลิตสูตรตำรับไลโปโซมในปริมาณมาก การเตรียมสูตรตำรับไลโปโซมด้วยอัลตราซาวนด์สามารถดำเนินการแบบแบตช์หรือแบบต่อเนื่องในสายการผลิตได้ มีโซโนโทรดอัลตราซาวนด์ (โพรบ) และภาชนะปฏิกรณ์ให้เลือกหลากหลาย เพื่อให้มั่นใจว่าการจัดระบบเหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตไลโปโซมของคุณ ความทนทานของเครื่องอัลตราซาวนด์ Hielscher ช่วยให้ทำงานได้ตลอด 24/7 ภายใต้การใช้งานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดการทำงานสูง
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราซาวนด์ของเรา:
| ปริมาตรต่อแบตช์ | อัตราการไหล | เครื่องที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL/min | UP100H |
| 10 ถึง 2000mL | 20 ถึง 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | สูงกว่า | ชุดเครื่อง UIP16000 |
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์กำลังสูง ตั้งแต่ระดับ ห้องปฏิบัติการ ไปจนถึงระดับ นำร่อง และระดับ อุตสาหกรรม .
เอกสารวิชาการ / เอกสารอ้างอิง
- 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.
- Zahra Hadian (2016): A Review of Nanoliposomal Delivery System for Stabilization of Bioactive Omega-3 Fatty Acids. Electron Physician. 2016 Jan; 8(1): 1776–1785.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, PharmDa, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
- Vitthal S. Kulkarni., Charles Shaw (2016): Formulating Creams, Gels, Lotions, and Suspensions. In: Essential Chemistry for Formulators of Semisolid and Liquid Dosages, 2016. 29-41.
ข้อมูลที่ควรรู้
ไลโปโซมคืออะไร?
ไลโปโซมเป็นเวสิเคิลทรงกลมที่มีชั้นคู่ของลิพิดอย่างน้อยหนึ่งชั้น ไลโปโซมเป็นที่รู้จักในฐานะตัวพายาที่ดีเยี่ยม และใช้เป็นตัวนำส่งสารอาหาร ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร และยาเข้าสู่เนื้อเยื่อเป้าหมาย
โดยทั่วไปไลโปโซมสร้างจากฟอสโฟลิพิด โดยเฉพาะ phosphatidylcholine แต่อาจมีลิพิดอื่น ๆ รวมอยู่ด้วย เช่น phosphatidylethanolamine จากไข่ ตราบใดที่ลิพิดเหล่านั้นเข้ากันได้กับโครงสร้างชั้นคู่ของลิพิด
ไลโปโซมประกอบด้วยแกนกลางที่เป็นน้ำ ซึ่งล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มไม่ชอบน้ำในรูปแบบชั้นคู่ของลิพิด ตัวถูกละลายที่ชอบน้ำซึ่งละลายอยู่ในแกนกลางจะถูกกักเก็บไว้และไม่สามารถผ่านชั้นคู่ได้โดยง่าย โมเลกุลที่ไม่ชอบน้ำสามารถเก็บไว้ในชั้นคู่ได้ ดังนั้น ไลโปโซมจึงสามารถบรรจุโมเลกุลที่ไม่ชอบน้ำและ/หรือโมเลกุลที่ชอบน้ำได้ ในการนำส่งโมเลกุลไปยังตำแหน่งเป้าหมาย ชั้นคู่ของลิพิดสามารถหลอมรวมกับชั้นคู่อื่น ๆ เช่น เยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งจะนำส่งสารที่ห่อหุ้มอยู่ในไลโปโซมเข้าสู่เซลล์
เนื่องจากกระแสเลือดของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีน้ำเป็นองค์ประกอบพื้นฐาน ไลโปโซมจึงนำส่งสารที่ไม่ชอบน้ำผ่านร่างกายไปยังเซลล์เป้าหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้น จึงใช้ไลโปโซมเพื่อเพิ่มชีวปริมาณออกฤทธิ์ของโมเลกุลที่ไม่ละลายน้ำ (เช่น CBD, curcumin และโมเลกุลยา)
สามารถเตรียมไลโปโซมได้สำเร็จด้วยการทำอิมัลชันระดับนาโนและการห่อหุ้มด้วยอัลตราซาวนด์
โครงสร้างของไลโปโซม: แกนกลางที่เป็นน้ำและชั้นคู่ของฟอสโฟลิพิดที่มีส่วนหัวชอบน้ำและส่วนหางไม่ชอบน้ำ/ชอบไขมัน
กรดไขมันโอเมกา-3
กรดไขมันโอเมกา-3 (ω-3) และโอเมกา-6 (ω-6) ต่างเป็นกรดไขมันไม่อิ่มตัวหลายตำแหน่ง (PUFAs) และมีส่วนช่วยในการทำงานหลายอย่างของร่างกายมนุษย์ โดยเฉพาะกรดไขมันโอเมกา-3 เป็นที่รู้จักในด้านคุณสมบัติต้านการอักเสบและส่งเสริมสุขภาพ
Eicosapentaenoic acid หรือ EPA (20:5n-3) ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของ prostaglandin-3 (ซึ่งยับยั้งการรวมตัวของเกล็ดเลือด), thromboxane-3 และไอโคซานอยด์ leukotriene-5 และมีบทบาทสำคัญต่อสุขภาพหัวใจและหลอดเลือดและสมอง
Docosahexaenoic acid หรือ DHA (22:6n-3) เป็นองค์ประกอบหลักทางโครงสร้างของระบบประสาทส่วนกลางในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม DHA เป็นกรดไขมันโอเมกา−3 ที่มีปริมาณมากที่สุดในสมองและจอประสาทตา และอวัยวะทั้งสองนี้ คือสมองและจอประสาทตา ต้องอาศัย DHA ที่ได้รับจากอาหารเพื่อให้ทำงานได้อย่างเหมาะสม DHA สนับสนุนคุณสมบัติหลายด้านของเยื่อหุ้มเซลล์และการส่งสัญญาณของเซลล์ โดยเฉพาะในเนื้อเทาของสมองและในส่วนชั้นนอกของเซลล์รับแสงในจอประสาทตา ซึ่งมีเยื่อหุ้มอยู่มาก
แหล่งอาหารที่มีกรดไขมันโอเมกา-3
แหล่งอาหารบางชนิดที่มี ω-3 ได้แก่ ปลา (เช่น ปลาน้ำเย็น ได้แก่ ปลาแซลมอน ปลาซาร์ดีน และปลาแมคเคอเรล) น้ำมันตับปลาคอด สัตว์น้ำมีเปลือก คาเวียร์ สาหร่ายทะเล น้ำมันสาหร่ายทะเล เมล็ดแฟลกซ์ (ลินซีด) เมล็ดกัญชง เมล็ดเจีย และวอลนัต
อาหารตะวันตกทั่วไปมักมีกรดไขมันโอเมกา-6 (ω-6) ในปริมาณสูง เนื่องจากอาหาร เช่น ธัญพืช น้ำมันจากเมล็ดพืช สัตว์ปีก และไข่ มีลิพิดโอเมกา-6 สูง ในทางกลับกัน กรดไขมันโอเมกา-3 (ω-3) ซึ่งพบเป็นหลักในปลาน้ำเย็น มีการบริโภคในปริมาณต่ำกว่ามากอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้อัตราส่วนโอเมกา-3:โอเมกา-6 มักไม่สมดุลอย่างสิ้นเชิง
ดังนั้น แพทย์และผู้ประกอบวิชาชีพด้านสุขภาพจึงมักแนะนำให้ใช้ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารโอเมกา-3
กรดไขมันจำเป็น
กรดไขมันจำเป็น (EFAs) คือกรดไขมันที่มนุษย์และสัตว์ต้องได้รับจากอาหาร เนื่องจากร่างกายต้องการกรดไขมันเหล่านี้เพื่อให้การทำงานที่จำเป็นต่อชีวิตดำเนินไปอย่างเหมาะสม แต่ไม่สามารถสังเคราะห์ขึ้นเองได้ โดยทั่วไป กรดไขมันจำเป็นและอนุพันธ์มีความสำคัญต่อสมองและระบบประสาท และคิดเป็น 15%–30% ของน้ำหนักแห้งของสมอง กรดไขมันจำเป็นแบ่งเป็นกรดไขมันอิ่มตัว กรดไขมันไม่อิ่มตัว และกรดไขมันไม่อิ่มตัวหลายตำแหน่ง สำหรับมนุษย์ มีกรดไขมันเพียงสองชนิดเท่านั้นที่ทราบว่าเป็นกรดไขมันจำเป็น ได้แก่ alpha-linolenic acid ซึ่งเป็นกรดไขมันโอเมกา-3 และ linoleic acid ซึ่งเป็นกรดไขมันโอเมกา-6 มีกรดไขมันชนิดอื่นบางชนิดที่สามารถจัดเป็น “กรดไขมันจำเป็นภายใต้เงื่อนไข” ซึ่งหมายความว่าอาจกลายเป็นกรดไขมันจำเป็นในบางภาวะระหว่างพัฒนาการหรือเมื่อเกิดโรค ตัวอย่าง ได้แก่ docosahexaenoic acid ซึ่งเป็นกรดไขมันโอเมกา-3 และ gamma-linolenic acid ซึ่งเป็นกรดไขมันโอเมกา-6