Ultrasonik Lipozom Hazırlama

Ultrasonik olarak üretilen lipozomlar çok yüksek bir hapsetme verimliliği, yüksek yükleme kapasitesi ve eşit derecede küçük küresel boyutlar gösterir. Böylece ultrasonik lipozomlar mükemmel biyoyararlanım sunar. Hielscher Ultrasonics, farmasötik kalitede lipozomların kesikli ve sürekli modda güvenilir üretimi için sonikatörler sunar.

Ultrasonik Lipozom Üretiminin Avantajları

Ultrasonik lipozom enkapsülasyonu, ultrasonik enerji kullanarak ilaçları veya diğer terapötik ajanları lipozomların içine enkapsüle etmek için kullanılan bir tekniktir. Lipozom enkapsülasyonuna yönelik diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında ultrasonik enkapsülasyon, onu üstün üretim tekniği hâline getiren çeşitli avantajlara sahiptir.

• Yüksek yükleme, yüksek hapsetme verimliliği: Ultrasonik lipozom üretiminin, C vitamini, ilaç molekülleri vb. etkin bileşenleri yüksek miktarda içeren lipozomlar ürettiği iyi bilinmektedir. Aynı zamanda sonikasyon yöntemi yüksek hapsetme verimliliği gösterir. Bu, etkin maddenin yüksek bir yüzdesinin ultrasonik işlemle enkapsüle edildiği anlamına gelir. Sonuç olarak bu durum, ultrasonik işlemi lipozom üretimi için oldukça verimli bir yöntem hâline getirir.
• Eşit derecede küçük lipozomlar: Ultrasonik lipozom enkapsülasyonunun bir avantajı, dar boyut dağılımına sahip, son derece tekdüze lipozomlar üretebilmesidir. Ultrasonik enerji, daha büyük lipozomları veya lipit agregatlarını daha küçük, daha tekdüze lipozomlara parçalamak için kullanılabilir. Bu, lipozomların boyut ve şekillerinde daha yüksek tutarlılık sağlar; bu tutarlılık, parçacık boyutunun farmakokinetiklerini ve etkinliklerini etkileyebildiği ilaç taşıma uygulamalarında önemli olabilir.
• Her türlü moleküle uygulanabilir: Ultrasonik lipozom enkapsülasyonunun bir başka avantajı, çok çeşitli ilaçları ve diğer terapötik ajanları enkapsüle edebilmesidir. Teknik, diğer yöntemlerle yapılması zor olabilen hem hidrofilik hem de hidrofobik ilaçların enkapsülasyonu için kullanılabilir. Ayrıca ultrasonik enerji, diğer yöntemlerle enkapsüle edilemeyecek kadar büyük olabilen makromolekülleri ve nanoparçacıkları enkapsüle etmek için kullanılabilir.
• Hızlı ve güvenilir: Ultrasonik lipozom enkapsülasyonu aynı zamanda nispeten basit ve hızlı bir süreçtir. Enkapsüle edilen terapötik ajanlara zarar verebilen sert kimyasalların veya yüksek sıcaklıkların kullanılmasını gerektirmez.
• Ölçek büyütme: Ayrıca tekniğin ölçeği büyük ölçekli üretim için kolayca büyütülebilir; bu da onu ilaç taşıma uygulamaları için uygun maliyetli bir seçenek hâline getirir.

Özetle ultrasonik lipozom enkapsülasyonu; dar boyut dağılımına sahip tekdüze lipozomlar üretebilmesi, çok çeşitli terapötik ajanları enkapsüle edebilmesi, basitliği ve ölçeklenebilirliği sayesinde lipozom enkapsülasyonu için üstün bir tekniktir.

Lipit filminin oluşumunun ve ardından yeniden hidratasyonun sonrasında, etkin bileşenlerin lipozom içinde hapsedilmesini desteklemek için sonikasyon kullanılır. Ayrıca sonikasyon, istenen lipozom boyutunu sağlar.

Farmasötikler ve Kozmetikler için Ultrasonik Lipozom Hazırlama

Lipozomlar (lipit bazlı veziküller), transferozomlar (ultra-deforme olabilir lipozomlar), etozomlar (yüksek alkol içerikli, ultra-deforme olabilir veziküller) ve niyozomlar (sentetik veziküller), içine etkin moleküllerin enkapsüle edilebildiği küresel taşıyıcılar olarak yapay biçimde hazırlanabilen mikroskobik veziküllerdir. Çapları 25 ile 5000 nm arasında olan bu veziküller, farmasötik ve kozmetik endüstrisinde oral veya topikal ilaç taşıma, gen tedavisi ve bağışıklama gibi uygulamalarda sıklıkla ilaç taşıyıcısı olarak kullanılır. Ultrasonik işlem, yüksek verimlilikte lipozom üretimi için bilimsel olarak kanıtlanmış bir yöntemdir. Hielscher sonikatörleri, yüksek miktarda etkin bileşen içeren ve üstün biyoyararlanıma sahip lipozomlar üretir.

Lipozomlar ve Lipozomal Formülasyon

Lipozomlar tek lamelli, az lamelli veya çok lamelli veziküler sistemlerdir ve hücre zarıyla aynı malzemeden (lipit çift tabakası) oluşur. Bileşimlerine ve boyutlarına göre lipozomlar aşağıdaki şekilde ayrılır:

• çok lamelli veziküller (MLV, 0,1–10μm)
• küçük tek lamelli veziküller (SUV, <100 nm)
• büyük tek lamelli veziküller (LUV, 100–500 nm)
• dev tek lamelli veziküller (GUV, ≥1 μm)

Lipozomların temel yapısı fosfolipitlerden oluşur. Fosfolipitler, hidrofilik bir baş grubuna ve uzun bir hidrokarbon zincirinden oluşan hidrofobik bir kuyruk grubuna sahiptir.
Lipozom zarının bileşimi cilt bariyerininkine çok benzediği için lipozomlar insan cildine kolayca entegre olabilir. Lipozomlar ciltle kaynaştıklarında, hapsedilmiş ajanları doğrudan hedef bölgeye bırakabilir; etkin maddeler burada işlevlerini yerine getirebilir. Böylece lipozomlar, hapsedilmiş farmasötik ve kozmetik ajanlar için cildin nüfuz edilebilirliğini/geçirgenliğini artırır. Enkapsüle edilmiş ajan içermeyen lipozomlar, yani boş veziküller de cilt için güçlü etkin maddelerdir; çünkü “phosphatidylcholin”, insan organizmasının kendi başına üretemediği iki temel bileşeni içerir: linoleik asit ve kolin.
Lipozomlar; farmasötik, kozmetik ve biyokimyasal amaçlarla ilaçların, peptitlerin, proteinlerin, “plasmic DNA”nın, antisens oligonükleotitlerin veya ribozimlerin biyouyumlu taşıyıcıları olarak kullanılır. Parçacık boyutundaki ve lipitlerin fiziksel parametrelerindeki muazzam çeşitlilik, çok çeşitli uygulamalar için özel olarak tasarlanmış taşıyıcıların oluşturulmasına yönelik cazip bir potansiyel sunar. (Ulrich 2002)

Ultrasonik Lipozom Oluşumu

Lipozomlar ultrason kullanılarak oluşturulabilir. Lipozom hazırlamanın temel malzemesi, biyolojik zar lipitlerinden türetilen veya bunlara dayanan “amphilic” moleküllerdir. Küçük tek lamelli veziküllerin (SUV) oluşumu için lipit dispersiyonuna bir buz banyosunda hafif sonikasyon uygulanır – örneğin elde kullanılan UP50H ultrasonik cihazı (50W, 30kHz), VialTweeter veya CupHorn ultrasonik reaktörü ile. Böyle bir ultrasonik işlemin süresi yaklaşık 5 – 15 dakikadır. Küçük tek lamelli veziküller üretmenin bir başka yöntemi, çok lamelli vezikül yapısındaki lipozomlara sonikasyon uygulanmasıdır.
Dinu-Pirvu et al. (2010), oda sıcaklığında MLV’lere sonikasyon uygulanarak transferozomların elde edildiğini bildirmektedir.
Hielscher Ultrasonics çeşitli ultrasonik cihazlar, sonotrotlar ve aksesuarlar sunar ve böylece her ölçekte yüksek verimlilikte lipozom enkapsülasyonu için en uygun ultrasonik düzeneği sağlayabilir.

Etkin Maddelerin Lipozomların İçine Ultrasonik Enkapsülasyonu

Lipozomlar vitaminler, terapötik moleküller, peptitler vb. etkin bileşenler için taşıyıcı görevi görür. Ultrason, etkin ajanları hapsetmek üzere lipozomların hazırlanması ve oluşturulması için etkili bir araçtır. Aynı zamanda sonikasyon, enkapsülasyon ve hapsetme sürecini destekler; böylece yüksek miktarda etkin bileşen içeren lipozomlar üretilir. Enkapsülasyondan önce lipozomlar, fosfolipitlerin polar baş gruplarının yüzeyindeki yük-yük etkileşimi nedeniyle kümeler oluşturma eğilimindedir (bkz. Míckova et al. 2008); ayrıca açılmaları gerekir. Örneğin Zhu et al. (2003), biyotin tozunun ultrasonik işlemle lipozomların içine enkapsülasyonunu açıklamaktadır. Biyotin tozu vezikül süspansiyonu çözeltisine eklendiğinde çözeltiye sonikasyon uygulanmıştır. Bu işlemden sonra biyotin lipozomların içinde hapsedilmiştir.
GLP-1 “peptrides” (ör. semaglutid) bileşenlerinin lipozomların içine ultrasonik enkapsülasyonu hakkında daha fazla bilgi edinin!

Ultrasonik İşlemle Lipozomal Emülsiyonlar

Nemlendirici veya yaşlanma karşıtı kremlerin, losyonların, jellerin ve diğer kozmesötik formülasyonların besleyici etkisini artırmak için, daha yüksek miktarda lipidi stabilize etmek üzere lipozomal dispersiyonlara emülgatörler eklenir. Ancak araştırmalar, lipozomların kapasitesinin genel olarak sınırlı olduğunu göstermiştir. Emülgatörlerin eklenmesiyle bu etki daha erken ortaya çıkar ve ilave emülgatörler fosfatidilkolinin bariyere olan afinitesini zayıflatır. Fosfatidilkolin ve lipitlerden oluşan nanoparçacıklar bu sorunun çözümüdür. Bu nanoparçacıklar, tek bir fosfatidilkolin tabakasıyla kaplı bir yağ damlacığından oluşur. Nanoparçacıkların kullanımı, daha fazla lipidi alabilen ve stabil kalan formülasyonlara olanak tanır; böylece ilave emülgatörlere ihtiyaç duyulmaz.
Ultrasonik işlem, nanoemülsiyonların ve nanodispersiyonların üretimi için kanıtlanmış bir yöntemdir. Yüksek yoğunluklu ultrason, bir sıvı fazı (dağılmış faz) ikinci bir fazın (sürekli faz) içinde küçük damlacıklar hâlinde dağıtmak için gereken gücü sağlar. Dispersiyon bölgesinde, içe doğru çöken kavitasyon kabarcıkları çevredeki sıvıda yoğun şok dalgalarına neden olur ve yüksek sıvı hızına sahip sıvı jetlerinin oluşmasını sağlar. Dağılmış fazın yeni oluşan damlacıklarını birleşmeye karşı stabilize etmek için emülsiyona emülgatörler (yüzey aktif maddeler, sürfaktanlar) ve stabilizatörler eklenir. Parçalanmadan sonra damlacıkların birleşmesi nihai damlacık boyutu dağılımını etkilediğinden, nihai damlacık boyutu dağılımını ultrasonik dispersiyon bölgesindeki damlacık parçalanmasının hemen sonrasındaki dağılıma eşit bir düzeyde tutmak için etkili stabilizasyon sağlayan emülgatörler kullanılır.

Ultrasonik İşlem Kullanılarak Lipozomal Dispersiyonlar

Doymamış “phosphatidylchlorine” bazlı lipozomal dispersiyonlar, oksidasyona karşı yeterli stabiliteye sahip değildir. Dispersiyonun stabilizasyonu, C ve E vitaminlerinden oluşan bir kompleks gibi antioksidanlarla sağlanabilir.
 

Sonikasyon Kullanılarak Ters Faz Buharlaştırma Yöntemiyle Lipozom Oluşumu

 
Ortan et al. (2002), Anethum graveolens uçucu yağının lipozomlar içinde ultrasonik hazırlanmasına ilişkin çalışmalarında iyi sonuçlar elde etmiştir. Sonikasyondan sonra lipozomların boyutları 70–150 nm, MLV’lerin boyutları ise 230–475 nm arasındaydı; bu değerler 2 ay sonra da yaklaşık olarak sabit kalmış, ancak 12 ay sonra özellikle SUV dispersiyonunda artmıştır (aşağıdaki histogramlara bakın). Uçucu yağ kaybına ve boyut dağılımına ilişkin stabilite ölçümü de lipozomal dispersiyonların uçucu yağ içeriğini koruduğunu göstermiştir. Bu durum, uçucu yağın lipozomların içinde hapsedilmesinin yağın stabilitesini artırdığını düşündürmektedir.

Ortan et al. (2009): 1 yıl sonra MLV ve SUV dispersiyonlarının stabilitesi. Lipozomal formülasyonlar 4±1 ºC’de saklanmıştır.

Hielscher ultrasonik işlemcileri, kozmetik ve farmasötik endüstrisindeki uygulamalar için ideal cihazlardır. Her biri en fazla 16.000 watt güce sahip birden fazla ultrasonik işlemciden oluşan sistemler, bu laboratuvar uygulamasını sürekli akışta veya kesikli olarak ince dağılmış emülsiyonlar elde etmeye yönelik verimli bir üretim yöntemine dönüştürmek için gereken kapasiteyi sağlar – orifis valfleri gibi bugün mevcut en iyi yüksek basınçlı homojenizatörlerle karşılaştırılabilir sonuçlar elde edilir. Sürekli emülsifikasyondaki bu yüksek verimliliğe ek olarak Hielscher ultrasonik cihazları çok az bakım gerektirir ve kullanımları ve temizlenmeleri çok kolaydır. Ultrason, temizleme ve durulama işlemlerini gerçekten destekler. Ultrasonik güç ayarlanabilir ve belirli ürünlere ve emülsifikasyon gereksinimlerine uyarlanabilir. Gelişmiş CIP (yerinde temizleme) ve SIP (yerinde sterilizasyon) gereksinimlerini karşılayan özel akış hücresi reaktörleri de mevcuttur.

Lipozomlar Hakkında Sık Sorulan Sorular

Hangi Lipozom Türleri Ayırt Edilir?

Lipozomlar, boyutlarına ve içerdikleri çift tabaka sayısına göre farklı türlere ayrılır. Bu kategoriler şunlardır:

• Küçük Tek Lamelli Veziküller (SUV): Bunlar, tek bir lipit çift tabakasına sahip en küçük lipozomlardır.
• Büyük Tek Lamelli Veziküller (LUV): SUV’lerden daha büyük olan bu veziküller de tek bir çift tabakaya sahiptir.
• Çok Lamelli Veziküller (MLV): Bunlar, birden fazla eş merkezli çift tabaka içerir.
• Çok Veziküllü Veziküller (MVV): Bunlar, daha büyük bir vezikülün içindeki birden fazla küçük vezikülden oluşur.

 
Diğer özel türler şunlardır:

• PEG ile Modifiye Edilmiş Lipozomlar: Stabiliteyi artırmak ve dolaşım süresini uzatmak için polietilen glikol (PEG) ile modifiye edilmiş lipozomlardır.
• Nanolipozomlar: Genellikle hedefli ilaç taşıma için kullanılan çok küçük lipozomlardır.

Lipozomlar Hangi Vezikül Yapılarını Gösterebilir?

Lipozomlar ayrıca vezikül yapılarına göre yedi ana türe ayrılır:

• Çok Lamelli Büyük Veziküller (MLV): Birden fazla çift tabaka içerirler.
• Az Lamelli Veziküller (OLV): Birkaç çift tabakaya sahiptirler.
• Küçük Tek Lamelli Veziküller (SUV): Tek bir çift tabakaya sahip en küçük veziküllerdir.
• Orta Boyutlu Tek Lamelli Veziküller (MUV): Tek bir çift tabakaya sahip, orta boyutlu veziküllerdir.
• Büyük Tek Lamelli Veziküller (LUV): Tek bir çift tabakaya sahip daha büyük veziküllerdir.
• Dev Tek Lamelli Veziküller (GUV): Tek bir çift tabakaya sahip çok büyük veziküllerdir.
• Çok Veziküllü Veziküller (MVV): Tek bir büyük vezikülün içinde birden fazla vezikül bulunur.

Lipozomlar ile Niyozomlar Arasındaki Farklar Nelerdir?

Lipozomlar ve niyozomlar esas olarak bileşimleri bakımından farklılık gösterir:
Lipozomlar: Nötr veya yüklü olabilen çift zincirli fosfolipitlerden yapılırlar.
Niyozomlar: Yüksüz tek zincirli sürfaktanlardan ve kolesterolden yapılırlar.
Her iki yapı da çift tabakalı veziküllerin oluşumunu destekleyen sonikasyon yoluyla oluşturulur.

Bir Lipozomun İdeal Boyutu Nedir?

Terapötik taşıma için bir lipozomun ideal çapı teorik olarak 50 ile 200 nanometre arasındadır. Bu boyut aralığı stabiliteyi ve biyoyararlanımı optimize eder. Vezikülü istenen boyuta küçültmek için yaygın olarak sonikasyon kullanılır.

Lipozomlar Hidrofilik İlaçları Taşıyabilir mi?

Evet, lipozomlar hidrofilik ilaçları taşıyabilir. Hem hidrofobik hem de hidrofilik ajanları enkapsüle edebilmeleri nedeniyle biyomedikal uygulamalarda değer görürler. Ayrıca yüksek biyouyumluluk ve biyobozunurluk sunarlar; bu da onları etkili taşıma sistemleri hâline getirir.

Lipozomlar Nasıl Yapılır?

En yaygın lipozom hazırlama teknikleri İnce Film yöntemi ve Ters Faz Buharlaştırma yöntemidir.
İnce Film Hidratasyon Yöntemi:

1. Lipitleri organik bir çözücüde çözün.
2. İnce bir lipit filmi oluşturmak için çözücüyü buharlaştırın.
3. Çok lamelli veziküller oluşturmak için sonikasyon kullanarak filmi sulu bir çözeltiyle hidrate edin.

Ters Faz Buharlaştırma Yöntemi:

1. Lipitleri su ve etanol içinde çözün.
2. Bir lipit macunu oluşturmak için çözeltiye 60°C’de yaklaşık 10 dakika sonikasyon uygulayın.
3. Lipit bulamacını soğutun ve karıştırırken damla damla su veya tampon ekleyin.
4. Çok lamelli veziküller oluşturmak için süspansiyonu 1 saat boyunca hidrate edin.
5. İlave sonikasyon yoluyla lipozom boyutunu küçültün.

Arkeozomlar Nedir?

Arkeozomlar, stabiliteleri ve aşırı koşullara karşı dirençleriyle bilinen arke lipitlerinden yapılan lipozomlardır. Bu özellikler, arkeozomları zorlu ortamlarda ilaç taşıma ve aşı geliştirme için özellikle yararlı hâle getirir.

Arkeozomlar Nasıl Hazırlanır?

Pise (2022) çalışmasına göre sonikasyon prosedürü: Arkeozomlar, dışarıdan lipit takviyesine ihtiyaç duyulmadan 60°C’de sonikasyon uygulanarak Sulfolobussolfataricus türüne ait “PLF” polar lipit fraksiyonundan yapılabilir. 0°C’de Sulfolobusacidocaldarius türünden elde edilen polar lipitlere, arkeozomlar oluşturmak için etkili biçimde sonikasyon uygulanmıştır. BMD yüklü arkeozomlar ve geleneksel lipozomların yanı sıra Archaea H. salinarum organizmasından izole edilen ve fosfatidilkolinle zenginleştirilen arke lipitleri, sonikasyon teknikleri kullanılarak yapılmıştır. Topikal taşıma için sonikasyon uygulanmış veziküller, Hielscher UP50H prob tipi sonikatörü kullanılarak MLV dispersiyonlarına yüzde 80 genlikte 4 dakika boyunca sonikasyon uygulanmasıyla oluşturulmuştur (soldaki resme bakın).

Literatür/Kaynaklar

• 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.