Ліпосомально інкапсульовані біоактивні молекули за допомогою ультразвуку

Ультразвукова обробка добре відома своєю високою ефективністю при підготовці ліпосомальних формуляцій. Типичні ліпосомальні формуляції інкапсулюють вітамін C, CBD, куркумін, quercitin, астаксантин, пептиди та manifold інші біоактивні сполуки за допомогою ультразвукової обробки. Ультразвукова інкапсуляція ліпосом – це простий, швидкий та ефективний метод, який дозволяє виробляти стабільні везикули з високим навантаженням. Нутрієнти, інкапсульовані за допомогою ультразвуку, вирізняються superior біодоступністю.

Огляд: Ліпосомальна інкапсуляція біоактивних сполук за допомогою ультразвукової обробки

Ультразвукова інкапсуляція пропонує високо ефективний та контрольований метод для включення біоактивних сполук у ліпосоми, підвищуючи їхню стабільність, біодоступність та функціональні характеристики. Акустична кавітація, що генерується високим інтенсивним ультразвуком, сприяє швидкій гідратації ліпідів, зменшенню розміру везикул та однорідному диспергуванню, забезпечуючи формування малих, гомогенних ліпосом із вузьким розподілом розмірів. Ця техніка сприяє високій ефективності інкапсуляції як гідрофільних, так і ліпофільних сполук, мінімізуючи потребу в органічних розчинниках або жорстких умовах обробки. Крім того, ультразвукова обробка дозволяє точно контролювати розмір частинок та ламелярність, які є критичними параметрами для оптимізації контрольованого вивільнення, клітинного поглинання та довгострокової стабільності чутливих біоактивних речовин у фармацевтичних, нутрицевтичних та косметичних застосуваннях.

Що таке ліпосоми та які їхні переваги?

Ліпосоми – це везикули, що складаються з водного ядра, оточеного одним або кількома фосфоліпідними бішарами. Оскільки ліпосоми мають водне ядро, оточене ліпідним шаром та гідрофільною зовнішньою оболонкою, ліпосоми є водорозчинними та можуть транспортувати водорозчинні та жиророзчинні сполуки у відповідних відсіках везикули. Це робить ліпосоми високоефективною системою доставки терапевтично активних молекул. Ліпосоми утворюються шляхом руйнування біологічних мембран, процес, який стимулюється та інтенсифікується за допомогою ультразвукової обробки. Ліпосоми найчастіше складаються з фосфоліпідів, особливо фосфатидилхоліну, але також можуть включати інші ліпіди, такі як яєчний фосфатидилетаноламін, за умови, що вони сумісні зі структурою ліпідного бішару. Ліпосоми утворюються спонтанно при гідратації фосфоліпідів. На першому етапі – фазі гідратації – ультразвукова обробка використовується для наноемульгування ліпідів та водної фази, щоб стимулювати утворення багатошарових везикул (MLVs) з високим навантаженням. Згодом ультразвукова обробка може використовуватися для зменшення розміру ліпосом, якщо це необхідно. Для отримання меншого розміру везикул ультразвукова обробка застосовується для диспергування та зменшення розміру ліпосом до монодисперсних великих одношарових везикул (LUVs) або малих одношарових везикул (SUVs).
Ультразвукова техніка формування ліпосом та зменшення їхнього розміру є надійною, швидкою, ефективною, простою та безпечною. Вироблені ліпосоми демонструють високе навантаження біоактивними речовинами, високу стабільність та superior біодоступність.

Чому ультразвукові ванни для очищення не здатні виробляти ліпосоми високої якості?

Виробництво ліпосом вимагає ультразвукового пристрою, який може подавати достатню енергію для створення однорідних нанорозмірних частинок. Домашні ліпосоми, виготовлені за допомогою ультразвукового очищувача ювелірних виробів, зазвичай є неефективними, оскільки підготовлені ліпосоми не мають потрібного нанорозміру і не інкапсулюють біоактивні поживні речовини ефективним і довгостроково стабільним способом. Для підготовки високоякісних ліпосом бажаною технологією є ультразвуковий гомогенізатор зондового типу, оскільки зонд (сонотрод) може передавати інтенсивну акустичну енергію, необхідну для утворення високонавантажених ефективних ліпосом, у середовище. Загалом, ліпосоми, вироблені за допомогою ультразвукового зонда, мають розподіл частинок за розміром 100-500nm, що є оптимальним для високого навантаження та вищої біодоступності.
Використання ультразвукового реактора з проточною коміркою дозволяє готувати ліпосоми в середовищі без кисню, щоб запобігти окиснювальній деградації.
Ультразвукові гомогенізатори зондового типу забезпечують необхідну енергію для виробництва високоякісних ліпосом, які є:

Після утворення ліпідної плівки та наступної регідратації ультразвукова обробка використовується для сприяння захопленню активних інгредієнтів у ліпосомах. Крім того, ультразвукова обробка досягає бажаного розміру ліпосом.

Ліпосомально інкапсульовані молекули за допомогою ультразвуку

Наведений нижче список дає уявлення про те, які речовини вже успішно інкапсульовані у ліпосомальні формуляції за допомогою ультразвукового методу підготовки.

• антиоксиданти, такі як глутатіон, вітамін C, метильовані вітаміни групи B, ресвератрол, CoQ10 тощо.
• фенольні сполуки: флавоноїди, такі як фізетин, quercitin, олігомерні проантоціанідини (OPC); сапоніни, такі як astralgaloside; алкалоїди
• мінерали, такі як хелати магнію (наприклад, магнію треонат, магнію оротат), цинк, мідь тощо.
• терпеноїди, такі як астаксантин, лімонен, пінен, гумулен, ліналоол, бета-каріофілен, фітол, гераніол, терпінолен тощо.
• ліпіди, такі як омега-3 жирні кислоти EPA та DHA; дипальмітоїл-фосфатидилхолін (DPPC) тощо.
• амінокислоти, такі як креатин, гліцин, 5-HTP (5-гідрокситриптофан), фенілаланін, L-теанін, ГАМК (гамма-аміномасляна кислота), таурин, N-ацетилцистеїн (NAC), L-тирозин тощо.
• пептиди, наприклад окситоцин, колаген, пептиди GLP-1 тощо.
• полісахариди, такі як гіалуронова кислота, полісахариди грибів тощо.
• каннабіноїди, такі як CBD, CBG, THC
• ноотропи, смарт-препарати та засоби покращення когнітивних функцій, які можуть включати згадані вище речовини, а також інші молекули

Нанопокращена ліпосомальна формуляція біоактивних молекул забезпечує вищу швидкість абсорбції, вищу біодоступність і може дозволити речовинам долати гематоенцефалічний бар’єр.
Альтернативними системами доставки ліків на основі ліпідів є наноемульсії та колоїдні носії на основі ліпідів, такі як тверді ліпідні наночастинки (SLN) та наноструктуровані ліпідні носії (NLC). Усі вони, наноемульсії, SLN та NLC, можуть бути надійно сформовані та навантажені за допомогою ультразвукової обробки.
Дізнайтеся більше про Aloe Vera, екстраговану за допомогою ультразвуку та інкапсульовану в нанорозмір!

Оберіть бажаний метод утворення ліпосом

Ультразвукова обробка широко використовується в різних методах приготування та обробки ліпосом, оскільки вона сприяє як утворенню ліпосом, так і контролю після обробки. Її можна застосовувати під час безпосереднього утворення ліпосом шляхом диспергування лецитину (фосфоліпідів) у водній фазі для сприяння швидкому утворенню везикул, а також вона часто використовується в таких усталених методах, як випаровування зворотної фази та гідратація тонкої плівки, для покращення дисперсії ліпідів та прискорення утворення везикул. Окрім початкового приготування, ультразвукову обробку часто застосовують для завантаження попередньо сформованих (порожніх) ліпосом через сонопорацію, що забезпечує ефективне включення біоактивних сполук, і вона є стандартним інструментом для зменшення розміру ліпосом, виробляючи менші, більш однорідні везикули з вужчими розподілами розмірів для покращеної стабільності та ефективності доставки.
Дізнайтеся більше про різні методи виробництва ліпосом за допомогою ультразвуку:

• Утворення ультразвукових ліпосом за допомогою лецитину
• Метод випаровування зворотної фази за допомогою ультразвуку
• Гідратація тонкої плівки за допомогою ультразвуку

Фактори, що впливають на якість ліпосом

Якість ліпосом визначається однорідністю розміру частинок та ламелярністю, ефективністю захоплення (%EE) / навантаженням інкапсуляцією та стабільністю. Метод приготування, умови обробки, сировина та зберігання є важливими факторами, які сприяють якості та, відповідно, ефективності ліпосомальних формуляцій. Зображення SEM ліворуч показує ліпосоми, підготовлені за допомогою ультразвуку, завантажені жирними кислотами DHA та EPA, з використанням ультразвукового апарату Hielscher UP200S (дослідження та зображення: Hadian et al. 2014).
Приготування ліпосом за допомогою ультразвуку є надійною технікою, яка забезпечує малий, однорідний розмір ліпосомальних частинок із високим навантаженням біоактивних молекул. Параметри ультразвукового процесу (такі як амплітуда, загальна енергія, час, пульсація, температура, тиск) точно регулюються. Як нетермічна техніка обробки, принцип роботи ультразвукової обробки базується виключно на механічному зсуві. Підвищення температури в рідині, що обробляється ультразвуком, пояснюється другим законом термодинаміки, який стверджує, що будь-яка прикладена енергія в кінцевому підсумку перетворюється на тепло. Для підтримки стабільної низької температури ліпосомального середовища Hielscher Ultrasonics пропонує складні рішення для охолодження, такі як ванни з льодом, а також реактори та проточні комірки з охолоджувальними сорочками. Результати виробництва ліпосом за допомогою ультразвуку є відтворюваними, що важливо для стандартизованого процесу та постійно високої якості продукту.
Фосфоліпіди високої якості, що містять високий відсоток фосфатидилхоліну та фосфатидилетаноламіну, забезпечують стабільну оболонку ліпосоми, яка запобігає витоку поживних речовин. Міцна оболонка фосфоліпідів також захищає інкапсульовані поживні речовини від окислювальної та термічної деградації. Тому збалансоване співвідношення фосфоліпідів до водної фази та інкапсульованих поживних речовин (біоактивних молекул) є суттєвим.

Високопродуктивні ультразвукові апарати для виробництва ліпосом

Системи Hielscher Ultrasonics – це надійні машини, що використовуються у фармацевтичному виробництві та виробництві добавок для формування високоякісних ліпосом, навантажених вітамінами, антиоксидантами, флавоноїдами, пептидами, поліфенолами та іншими біоактивними сполуками / нутрієнтами. Для задоволення вимог своїх клієнтів Hielscher постачає ультразвукові гомогенізатори від компактних ручних лабораторних гомогенізаторів і настільних ультразвукових гомогенізаторів до повністю промислових ультразвукових систем для виробництва великих обсягів ліпосомальних формуляцій. Формування ліпосом за допомогою ультразвуку можна проводити як періодичний або як безперервний інлайн-процес із використанням ультразвукового проточного реактора. Доступний широкий спектр ультразвукових сонотродів (зондів) і реакторних ємностей для забезпечення оптимальної конфігурації для вашого виробництва ліпосом. Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє працювати цілодобово (24/7) у важких умовах експлуатації та в складних середовищах.
Точний контроль усіх важливих параметрів процесу, таких як амплітуда, тиск, температура та час ультразвукової обробки, робить ультразвуковий процес надійним і відтворюваним. Hielscher Ultrasonics усвідомлює важливість безперервно високої якості продукції та підтримує виробників добавок і терапевтичних засобів у впровадженні стандартизації процесів і GMP (належних виробничих практик) за допомогою інтелектуального програмного забезпечення та автоматичного запису даних. Наші цифрові ультразвукові гомогенізатори автоматично записують усі параметри ультразвукового процесу на вбудовану SD-картку. Цифрові сенсорні дисплеї та дистанційне керування через браузер дозволяють здійснювати безперервний моніторинг процесу та точно коригувати параметри процесу за потреби. Це значно спрощує моніторинг процесу та контроль якості.
У таблиці нижче наведено орієнтовну пропускну здатність наших ультразвукових гомогенізаторів: