Lipozomal Omega-3 Yağ Asitlerinin Ultrasonik Üretimi
Nanolipozomlar, omega-2 yağ asitleri, vitaminler ve diğer maddeler gibi biyoaktif bileşiklerin biyoyararlanımını artırmak için kullanılan, son derece etkili ilaç taşıyıcılarıdır. Biyoaktif bileşiklerin ultrasonik enkapsülasyonu, yüksek ilaç yüküne sahip nanolipozomlar hazırlamak için hızlı ve basit bir tekniktir. Lipozomlarda ultrasonik enkapsülasyon, bileşiklerin kararlılığını ve biyoyararlanımını artırır.
Lipozomal Omega-3 Yağ Asitleri
Eikosapentaenoik asit (EPA) ve dokosaheksaenoik asit (DHA) gibi omega-3 yağ asitleri, insan vücudundaki birçok hayati biyokimyasal reaksiyonun düzgün işlemesinde hayati bir rol oynar. EPA ve DHA çoğunlukla soğuk su balıklarında, morina karaciğerinde ve kabuklu deniz ürünlerinde bulunur. Herkes haftada önerilen iki porsiyon balığı tüketmediği için balık yağı sıklıkla besin takviyesi şeklinde kullanılır. Ayrıca EPA ve DHA gibi omega-3 yağ asitleri, kalp-damar ve beyin hastalıklarının tedavisinde ve kanser tedavisinde terapötik ajan olarak kullanılır. Biyoyararlanımı ve emilim hızını artırmak amacıyla lipozomlara ultrasonik enkapsülasyon, yaygın olarak ve başarıyla kullanılan bir tekniktir.
Omega-3 Yağ Asitlerinin Lipozomlara Ultrasonik Enkapsülasyonu
Ultrasonik enkapsülasyon, yüksek miktarda etkin madde yüklü lipozomlar oluşturmak için güvenilir bir hazırlama tekniğidir. Ultrasonik nanoemülsifikasyon, fosfolipit çift tabakalarını parçalar ve lipozom olarak bilinen küresel biçimli amfifilik veziküllerin bir araya gelerek oluşumunu desteklemek için enerji sağlar.
Ultrasonikasyon, ultrasonik hazırlama sürecinde lipozom boyutunun kontrol edilmesine olanak tanır: Ultrason enerjisi arttıkça lipozom boyutu küçülür. Daha küçük lipozomlar daha yüksek biyoerişilebilirlik sunar ve daha küçük boyut hücre zarlarından geçişi kolaylaştırdığı için yağ asidi moleküllerini hedef bölgelere daha yüksek başarı oranıyla taşıyabilir.
Lipozomlar, çift tabakalarının amfifilik yapısı sayesinde hem lipofilik hem de hidrofilik maddelerle yüklenebilen güçlü ilaç taşıyıcıları olarak bilinir. Lipozomların bir başka avantajı, formülasyona lipitlere bağlı polimerler eklenerek kimyasal olarak değiştirilebilmeleridir; böylece hapsedilen moleküllerin hedef dokudaki alımı iyileştirilir ve ilaç salımı, dolayısıyla ilacın yarı ömrü uzatılır. Lipozomal enkapsülasyon, biyoaktif bileşikleri oksidatif bozunmaya karşı da korur; bu, oksidasyona yatkın EPA ve DHA gibi çoklu doymamış yağ asitleri için önemli bir faktördür.
Hadia ve ark. (2014), DHA ve EPA’nın prob tipi ultrasonik sonikatör UP200S kullanılarak gerçekleştirilen ultrasonik enkapsülasyonunun, DHA için %56,9 ± 5,2 ve EPA için %38,6 ± 1,8 ile üstün enkapsülasyon verimliliği (%EE) sağladığını bulmuştur. Lipozomların DHA ve EPA için %EE değerleri ultrasonikasyon kullanımıyla anlamlı ölçüde artmıştır (p değeri 0,05’ten küçük; istatistiksel olarak anlamlı değerler).
DHA ve EPA yağ asitleri yüklü, ultrasonik olarak hazırlanmış lipozomlar.
Çalışma ve görsel: Hadian ve ark. 2014
Verimlilik Karşılaştırması: Ultrasonik Enkapsülasyon ve Lipozom Ekstrüzyonu
Prob tipi ultrasonik enkapsülasyon, banyo sonikasyonu ve ekstrüzyon tekniğiyle karşılaştırıldığında, prob sonikasyonuyla üstün lipozom oluşumu elde edilir.
Hadia ve ark. (2014), prob sonikasyonunu (UP200S), banyo sonikasyonunu ve ekstrüzyonu omega-3 balık yağı lipozomları hazırlamaya yönelik teknikler olarak karşılaştırmıştır. Prob tipi sonikasyonla hazırlanan lipozomlar küresel biçimdeydi ve yüksek yapısal bütünlüklerini korudu. Çalışma, önceden oluşturulmuş lipozomların prob tipi sonikasyonunun, yüksek miktarda DHA ve EPA yüklü lipozomların hazırlanmasını kolaylaştırdığı sonucuna varmıştır. Prob tipi sonikasyonla, omega-3 yağ asitleri DHA ve EPA nanolipozomal zara enkapsüle edilmiştir. Enkapsülasyon, omega-3 yağ asitlerinin biyoyararlanımını çok yüksek hâle getirir ve onları oksidatif bozunmaya karşı korur.
Yüksek Kaliteli Lipozomlar İçin Önemli Faktörler
Lipozomların hazırlanmasından sonra, lipozomal formülasyonların stabilizasyonu ve saklanması, uzun süre kararlı kalan ve son derece etkili bir taşıyıcı formülasyonu elde etmek için kritik bir rol oynar.
Lipozomların kararlılığını etkileyen kritik faktörler arasında pH değeri, saklama sıcaklığı ve saklama kabının malzemeleri yer alır.
Nihai formülasyon için yaklaşık 6,5 pH değeri ideal kabul edilir, çünkü pH 6,5’te lipit hidrolizi en düşük hızına iner.
Lipozomlar oksitlenebileceği ve içlerinde hapsedilmiş madde yükünü kaybedebileceği için yaklaşık 2–8 °C saklama sıcaklığı önerilir. Donma–çözülme stresi, enkapsüle edilmiş biyoaktif bileşiklerin sızmasını artırdığı için yüklü lipozomlar donma ve çözülme koşullarına maruz bırakılmamalıdır.
Lipozomlar belirli plastik malzemelerle uyumlu olmadığı için saklama kapları ve saklama kaplarının kapakları dikkatle seçilmelidir. Lipozomların bozunmasını önlemek için enjeksiyonluk lipozom süspansiyonları, tıpalı enjeksiyon flakonları yerine cam ampullerde saklanmalıdır. Enjeksiyon flakonlarının elastomer tıpalarıyla uyumluluk test edilmelidir. Lipit kompozitlerinin fotooksidasyonunu önlemek için ışıktan korunarak saklama, örneğin koyu renkli bir cam şişe kullanılması ve karanlık bir yerde saklanması, çok önemlidir. İnfüzyonla uygulanabilen lipozom formülasyonlarında, lipozom süspansiyonlarının intravenöz hortumlarla (sentetik plastikten yapılmış) uyumluluğu sağlanmalıdır. Saklama koşulları ve malzeme uyumluluğu, lipozom formülasyonunun etiketinde belirtilmelidir. [bkz. Kulkarni ve Shaw, 2016]
Lipit filminin oluşumu ve ardından rehidrasyondan sonra, etkin bileşenlerin lipozom içinde hapsedilmesini desteklemek için sonikasyon uygulanır. Ayrıca sonikasyon, istenen lipozom boyutunu elde etmeyi sağlar.
Lipozomal Formülasyonlar İçin Yüksek Performanslı Ultrasonik Sonikatörler
Hielscher sonikatörleri, yağ asitleri, vitaminler, antioksidanlar, peptitler, polifenoller ve diğer biyoaktif bileşikler yüklü yüksek kaliteli lipozomları formüle etmek için ilaç ve takviye üretiminde kullanılan güvenilir makinelerdir. Müşterilerinin taleplerini karşılamak için Hielscher, yüksek hacimlerde lipozomal formülasyon üretimine yönelik kompakt, elde kullanılan laboratuvar homojenizatörlerinden ve tezgâh üstü ultrasonik sonikatörlerden tamamen endüstriyel ultrasonik sistemlere kadar uzanan ultrasonik sonikatörler sunar. Ultrasonik lipozom formülasyonu, kesikli işlem veya sürekli hat içi işlem olarak gerçekleştirilebilir. Lipozom üretiminiz için en uygun kurulumu sağlamak üzere geniş bir ultrasonik sonotrot (prob) ve reaktör kabı yelpazesi mevcuttur. Hielscher sonikatörlerinin sağlamlığı, ağır çalışma koşullarında ve zorlu ortamlarda 24/7 çalışmaya olanak tanır.
Aşağıdaki tablo, ultrasonik sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında bilgi verir:
| Parti Hacmi | Debi | Önerilen Cihazlar |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha yüksek | Cihaz kümesi: UIP16000 |
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sorun!
Yüksek güçlü ultrasonik homojenizatörler – laboratuvar ölçeğinden pilot ve endüstriyel ölçeğe.
Literatür / Kaynaklar
- 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.
Bilinmesi Gerekenler
Lipozomlar Nedir?
Lipozom, en az bir lipit çift tabakasına sahip küresel bir veziküldür. Lipozomlar, mükemmel ilaç taşıyıcıları olarak bilinir ve besin maddelerini, takviyeleri ve farmasötik ilaçları hedef dokuya ulaştırmak için bir taşıyıcı olarak kullanılır.
Lipozomlar genellikle fosfolipitlerden, özellikle fosfatidilkolinden yapılır; ancak lipit çift tabakası yapısıyla uyumlu oldukları sürece yumurta fosfatidiletanolamini gibi diğer lipitleri de içerebilir.
Lipozom, lipit çift tabakası biçimindeki hidrofobik bir zarla çevrili sulu bir çekirdekten oluşur; çekirdekte çözünmüş hidrofilik maddeler burada hapsedilir ve çift tabakadan kolayca geçemez. Hidrofobik moleküller çift tabakada depolanabilir. Dolayısıyla bir lipozom, hidrofobik ve/veya hidrofilik moleküllerle yüklenebilir. Molekülleri hedef bölgeye ulaştırmak için lipit çift tabakası, hücre zarı gibi diğer çift tabakalarla kaynaşabilir ve böylece lipozomda enkapsüle edilmiş maddeleri hücrelere aktarabilir.
Memelilerin kan dolaşımı su bazlı olduğundan lipozomlar, hidrofobik maddeyi vücut boyunca hedef hücrelere verimli biçimde taşır. Bu nedenle lipozomlar, suda çözünmeyen moleküllerin (ör. CBD, kurkumin, ilaç molekülleri) biyoyararlanımını artırmak için kullanılır.
Lipozomlar, ultrasonik nanoemülsifikasyon ve enkapsülasyonla başarıyla hazırlanır.
Bir lipozomun yapısı: Sulu çekirdek ve hidrofilik başlara ve hidrofobik/lipofilik kuyruklara sahip fosfolipit çift tabakası.
Omega-3 Yağ Asitleri
Omega-3 (ω-3) ve omega-6 (ω-6) yağ asitlerinin her ikisi de çoklu doymamış yağ asitleridir (PUFA) ve insan vücudundaki çok sayıda işleve katkıda bulunur. Özellikle omega-3 yağ asitleri, antiinflamatuvar ve sağlığı destekleyici özellikleriyle bilinir.
Eikosapentaenoik asit veya EPA (20:5n-3), prostaglandin-3 (trombosit agregasyonunu inhibe eder), tromboksan-3 ve lökotrien-5 eikosanoidlerinin öncüsü olarak işlev görür ve kalp-damar ve beyin sağlığı için kritik bir rol oynar.
Dokosaheksaenoik asit veya DHA (22:6n-3), memelilerin merkezi sinir sisteminin başlıca yapısal bileşenidir. DHA, beyin ve retinada en bol bulunan omega-3 yağ asididir ve her iki organın, yani beyin ve retinanın, düzgün işlev görmesi beslenme yoluyla DHA alımına bağlıdır. DHA, özellikle beynin gri maddesinde ve zarlar bakımından zengin olan retinal fotoreseptör hücrelerinin dış segmentlerinde, hücre zarının ve hücresel sinyal iletiminin geniş bir yelpazedeki özelliklerini destekler.
Omega-3 Yağ Asitlerinin Besinsel Kaynakları
ω-3’ün besinsel kaynaklarından bazıları balık (ör. somon, sardalya ve uskumru gibi soğuk su balıkları), morina karaciğeri yağı, kabuklu deniz ürünleri, havyar, deniz algleri, deniz yosunu yağı, keten tohumu, kenevir tohumu, chia tohumu ve cevizdir.
Tahıllar, bitkisel tohum yağları, kümes hayvanları ve yumurta gibi besinler omega-6 lipitleri bakımından zengin olduğu için standart Batı tipi beslenme genellikle yüksek miktarda omega-6 (ω-6) yağ asidi içerir. Öte yandan, esas olarak soğuk su balıklarında bulunan omega-3 (ω-3) yağ asitleri çok daha düşük miktarlarda tüketilir; bu nedenle omega-3:omega-6 oranı sıklıkla tamamen dengesizdir.
Bu nedenle omega-3 besin takviyelerinin kullanımı, hekimler ve sağlık profesyonelleri tarafından sıklıkla önerilir.
Esansiyel Yağ Asitleri
Esansiyel yağ asitleri (EFA), vücudun hayati işlevlerini düzgün biçimde yerine getirmek için ihtiyaç duyduğu ancak sentezleyemediği, bu nedenle insanların ve hayvanların besinlerle almak zorunda olduğu yağ asitleridir. Genel olarak esansiyel yağ asitleri ve türevleri, beynin kuru ağırlığının %15–%30’unu oluşturur ve beyin ve sinir sistemi için kritik öneme sahiptir. Esansiyel yağ asitleri doymuş, doymamış ve çoklu doymamış yağ asitleri olarak sınıflandırılır. İnsanlar için yalnızca iki yağ asidinin esansiyel olduğu bilinmektedir: bir omega-3 yağ asidi olan alfa-linolenik asit ve bir omega-6 yağ asidi olan linoleik asit. Bazı diğer yağ asitleri “koşullu olarak esansiyel” şeklinde sınıflandırılabilir; bu, belirli gelişim veya hastalık koşullarında esansiyel hâle gelebilecekleri anlamına gelir. Bunlara, bir omega-3 yağ asidi olan dokosaheksaenoik asit ve bir omega-6 yağ asidi olan gama-linolenik asit örnek verilebilir.