Підготовка ультразвукових ліпосом
Ліпосоми, отримані ультразвуковим шляхом, демонструють дуже високу ефективність захоплення, високу вантажопідйомність і рівномірно малий сферичний розмір. Таким чином, ультразвукові ліпосоми забезпечують чудову біодоступність. Hielscher Ultrasonics пропонує ультразвукові апарати для надійного виробництва ліпосом фармацевтичного класу в пакетному та безперервному режимі.
Переваги виробництва ультразвукових ліпосом
Ультразвукова інкапсуляція ліпосом – це техніка, яка використовується для інкапсуляції ліків або інших терапевтичних агентів у ліпосоми за допомогою ультразвукової енергії. У порівнянні з іншими методами інкапсуляції ліпосом, ультразвукова інкапсуляція має ряд переваг, які роблять її чудовою технікою виробництва.
- Високе навантаження, висока ефективність захоплення: Добре відомо, що виробництво ультразвукових ліпосом утворює ліпосоми з високим навантаженням на активні інгредієнти, наприклад, вітамін С, молекули ліків тощо. У той же час метод ультразвуку показує високу ефективність захоплення. Це означає, що високий відсоток активної речовини інкапсулюється за допомогою ультразвуку. Підсумовуючи, це робить ультразвук високоефективним методом для виробництва ліпосом.
- Рівномірно малі ліпосоми: Однією з переваг ультразвукової інкапсуляції ліпосом є її здатність виробляти високооднорідні ліпосоми з вузьким розподілом розмірів. Ультразвукова енергія може бути використана для розщеплення більших ліпосом або ліпідних агрегатів на менші, більш однорідні ліпосоми. Це призводить до більшої узгодженості розміру та форми ліпосом, що може бути важливим для додатків доставки ліків, де розмір частинок може вплинути на їх фармакокінетику та ефективність.
- Застосовується до будь-яких молекул: Ще однією перевагою ультразвукової інкапсуляції ліпосом є її здатність інкапсулювати широкий спектр препаратів та інших терапевтичних засобів. Методика може бути використана для капсулювання як гідрофільних, так і гідрофобних препаратів, що може бути складно зробити іншими методами. Крім того, ультразвукова енергія може бути використана для інкапсуляції макромолекул і наночастинок, які можуть бути занадто великими для інкапсуляції іншими методами.
- Швидко і надійно: Ультразвукова інкапсуляція ліпосом також є відносно простим і швидким процесом. Він не вимагає використання агресивних хімічних речовин або високих температур, які можуть бути згубними для терапевтичних засобів, що капсулюються.
- Масштабування: Крім того, техніку можна легко масштабувати для великомасштабного виробництва, що робить її економічно ефективним варіантом для застосування доставки ліків.
Таким чином, ультразвукова інкапсуляція ліпосом є чудовою технікою інкапсуляції ліпосом завдяки її здатності виробляти однорідні ліпосоми з вузьким розподілом розмірів, інкапсулювати широкий спектр терапевтичних агентів, а також її простоті та масштабованості.
Ультразвукова ліпосомна підготовка для фармацевтики та косметики
Ліпосоми (везикули на основі ліпідів), трансферосоми (ультрадеформівні ліпосоми), етосоми (ультрадеформовані везикули з високим вмістом алкоголю) та ніосоми (синтетичні везикули) — це мікроскопічні везикули, які можуть бути штучно отримані як глобулярні переносники, в які можуть бути інкапсульовані активні молекули. Ці везикули діаметром від 25 до 5000 нм часто використовуються як носії ліків у фармацевтичній та косметичній промисловості, наприклад, для пероральної або місцевої доставки ліків, гентерапії та імунізації. Ультразвук є науково доведеним методом високоефективного виробництва ліпосом. Ультразвукові апарати Hielscher виробляють ліпосоми з високим навантаженням на активні інгредієнти та чудовою біодоступністю.
Ліпосоми і ліпосомальні формуляції
Ліпосоми є однопластинними, оліголамельними або мультиламелярними везикулярними системами і складаються з того ж матеріалу, що і клітинна мембрана (ліпідний бішар). За своїм складом і розмірами ліпосоми диференціюються наступним чином:
- багатопластинчасті пухирці (MLV, 0,1-10 мкм)
- дрібні однопластинчасті пухирці (SUV, <100 нм)
- великі однопластинчасті пухирці (LUV, 100–500 нм)
- гігантські однопластинчасті пухирці (GUV, ≥1 мкм)
Основна структура ліпосом складається з фосфоліпідів. Фосфоліпіди мають гідрофільну головну групу і гідрофобну хвостову групу, яка складається з довгого вуглеводневого ланцюга.
Ліпосомна мембрана має дуже схожий склад з шкірним бар'єром, завдяки чому вони можуть бути легко інтегровані в шкіру людини. Оскільки ліпосоми зливаються зі шкірою, вони можуть вивантажувати застряглих агентів безпосередньо до місця призначення, де активні речовини можуть виконувати свої функції. Таким чином, ліпосоми створюють підвищення проникності / проникності шкіри для потрапили в пастку фармацевтичних і косметичних засобів. Крім того, ліпосоми без інкапсульованих агентів, вакантні везикули, є потужними активними речовинами для шкіри, оскільки фосфатидилхолін включає дві незамінні речовини, які людський організм не може виробляти самостійно: лінолеву кислоту та холін.
Ліпосоми використовуються як біосумісні носії лікарських препаратів, пептидів, білків, плазматичної ДНК, антисмислових олігонуклеотидів або рибозимів, у фармацевтичних, косметичних та біохімічних цілях. Величезна універсальність за розміром частинок і за фізичними параметрами ліпідів дає привабливий потенціал для створення індивідуальних транспортних засобів для широкого спектру застосувань. (Ульріх 2002)
Формування ультразвукових ліпосом
Ліпосоми можуть утворюватися за допомогою ультразвуку. Основним матеріалом для отримання ліпосом є амфільні молекули, отримані або на основі ліпідів біологічних мембран. Для утворення дрібних однопластинчастих пухирців (SUV) ліпідну дисперсію проводять м'яким ультразвуком – наприклад, за допомогою портативного ультразвукового пристрою UP50H (50 Вт, 30 кГц), VialTviter або ультразвукового реактора CupHorn – в крижаній ванні. Тривалість такої ультразвукової процедури триває приблизно 5 – 15 хвилин. Іншим методом отримання дрібних однопластинчастих пухирців є ультразвукове дослідження ліпосолом мультиламелярних везикул.
Dinu-Pirvu et al. (2010) повідомляє про отримання трансферосом шляхом ультразвукового випромінювання MLV при кімнатній температурі.
Hielscher Ultrasonics пропонує різноманітні ультразвукові пристрої, сонотроди та аксесуари і, таким чином, може надати найбільш підходящу ультразвукову установку для високоефективної інкапсуляції ліпосом у будь-якому масштабі.
Ультразвукова інкапсуляція активних речовин в ліпосоми
Ліпосоми працюють як носії для активних інгредієнтів, таких як вітаміни, терапевтичні молекули, пептиди тощо. Ультразвук є ефективним інструментом для підготовки і формування ліпосом для захоплення активних агентів. Одночасно ультразвук сприяє процесу інкапсуляції та захоплення, завдяки чому утворюються ліпосоми з високим завантаженням активними інгредієнтами. Перед інкапсуляцією ліпосоми мають тенденцію утворювати кластери через поверхневу взаємодію заряд-заряд фосфоліпідних полярних головок (пор. Míckova et al. 2008), крім того, вони повинні бути відкриті. Як приклад, Zhu et al. (2003) описують інкапсуляцію порошку біотину в ліпосомах за допомогою ультразвуку. Оскільки порошок біотину був доданий до розчину для суспензії везикул, розчин був проведений ультразвуковим дослідженням. Після такої обробки біотин потрапив у пастку ліпосоми.
Ліпосомальні емульсії з ультразвуком
Для посилення живильного ефекту зволожуючих або омолоджуючих кремів, лосьйонів, гелів та інших космецевтичних складів до ліпосомальних дисперсій додають емульгатори для стабілізації більшої кількості ліпідів. Але дослідження показали, що здатність ліпосом в цілому обмежена. При додаванні емульгаторів цей ефект з'явиться раніше і додаткові емульгатори викликають ослаблення бар'єрної спорідненості фосфатидилхоліну. Наночастинки – До складу входять фосфатидилхолін і ліпіди – є відповіддю на цю проблему. Ці наночастинки утворені краплею олії, яка вкрита моношаром фосфатидилхоліну. Використання наночастинок дозволяє створювати склади, які здатні поглинати більше ліпідів і залишатися стабільними, завдяки чому не потрібні додаткові емульгатори.
Ультразвук є перевіреним методом отримання наноемульсій і нанодисперсій. Високоінтенсивний ультразвук забезпечує потужність, необхідну для розсіювання рідкої фази (дисперсна фаза) дрібними краплями в другій фазі (безперервна фаза). У зоні дисперсії вибухають кавітаційні бульбашки викликають інтенсивні ударні хвилі в навколишній рідині і призводять до утворення струменів рідини з великою швидкістю рідини. З метою стабілізації новоутворених крапель дисперсної фази проти злиття в емульсію додають емульгатори (поверхнево-активні речовини, поверхнево-активні речовини) і стабілізатори. Оскільки злиття крапель після руйнування впливає на кінцевий розподіл розміру крапель, для підтримки кінцевого розподілу розміру крапель на рівні, що дорівнює розподілу відразу після розриву крапель в зоні ультразвукового диспергування, використовуються ефективні стабілізуючі емульгатори.
Ліпосомальні дисперсії за допомогою ультразвуку
Ліпосомальні дисперсії, в основі яких лежить ненасичений фосфатидилхлорін, позбавлені стійкості проти окислення. Стабілізації дисперсії можна досягти антиоксидантами, наприклад, комплексом вітамінів С і Е.
Ortan et al. (2002) у своєму дослідженні щодо ультразвукового препарату ефірної олії Anethum graveolens у ліпосомах досягли хороших результатів. Після ультразвукового дослідження розмір ліпосоми становив 70-150 нм, а для MLV – 230-475 нм; ці значення були приблизно постійними також через 2 місяці, але припинялися через 12 місяців, особливо в дисперсії позашляховиків (див. гістограми нижче). Вимірювання стабільності щодо втрати ефірної олії та розподілу за розміром також показало, що ліпосомальні дисперсії зберігають вміст леткої олії. Це говорить про те, що захоплення ефірної олії в ліпосоми підвищувало стабільність олії.
Ультразвукові процесори Hielscher є ідеальними пристроями для застосування в косметичній та фармацевтичній промисловості. Системи, що складаються з декількох ультразвукових процесорів потужністю до 16 000 Вт кожен, забезпечують потужність, необхідну для перетворення цього лабораторного застосування в ефективний метод виробництва для отримання дрібнодисперсних емульсій в безперервному потоці або в партії – досягнення результатів, порівнянних з результатами сучасних найкращих доступних гомогенізаторів високого тиску, таких як діафрагмові клапани. На додаток до цієї високої ефективності при безперервному емульгуванні, ультразвукові прилади Hielscher вимагають дуже низького обслуговування і дуже прості в експлуатації та чищенні. Ультразвук дійсно підтримує очищення та полоскання. Потужність ультразвуку регулюється і може бути адаптована до конкретних продуктів і вимог до емульгування. Також доступні реактори зі спеціальними проточними комірками, що відповідають передовим вимогам CIP (чистота на місці) та SIP (стерилізація на місці).
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:
Об'єм партії | Витрата | Рекомендовані пристрої |
---|---|---|
Від 1 до 500 мл | Від 10 до 200 мл/хв | UP100H |
Від 10 до 2000 мл | Від 20 до 400 мл/хв | UP200Ht, UP400St |
0від 1 до 20 л | 0від .2 до 4 л/хв | UIP2000HDT |
Від 10 до 100 л | Від 2 до 10 л/хв | UIP4000HDT |
Від 15 до 150 л | Від 3 до 15 л/хв | UIP6000HDT |
Н.А. | Від 10 до 100 л/хв | UIP16000 |
Н.А. | Більше | кластер UIP16000 |
Зв'яжіться з нами! / Запитайте нас!
Часті питання про ліпосоми
Які типи ліпосом диференціюються?
Ліпосоми класифікуються на різні типи залежно від їх розміру та кількості бішарів, які вони містять. До таких категорій належать:
- Малі однопластинчасті пухирці (SUV): Це найменші ліпосоми з одним ліпідним бішаром.
- Великі однопластинчасті пухирці (LUV): Більші, ніж позашляховики, вони також мають один двошаровий.
- Мультиламелярні везикули (MLV): Вони містять кілька концентричних бішарів.
- Мультивезикулярні везикули (МВВ): Вони складаються з кількох менших везикул у більшому пухирці.
До інших спеціалізованих видів належать:
- ПЕГІЛЬОВАНІ ліпосоми: Ліпосоми, модифіковані поліетиленгліколем (PEG) для підвищення стабільності та часу кровообігу.
- Наноліпосоми: Дуже маленькі ліпосоми, як правило, використовуються для цілеспрямованої доставки ліків.
Які структури везикул можуть демонструвати ліпосоми?
Ліпосоми додатково класифікуються на основі їх везикулярної структури на сім основних типів:
- Мультиламелярні великі пухирці (MLV): Містять кілька двошарових шарів.
- Оліголамельні везикули (ОЛВ): Мають кілька двошарових шарів.
- Малі однопластинчасті пухирці (SUV): Найменший з одним двошаровим.
- Однопластинчасті пухирці середнього розміру (MUV): Проміжний розмір з одним двошаровим.
- Великі однопластинчасті пухирці (LUV): Більший з одним двошаровим.
- Гігантські однопластинчасті пухирці (GUV): Дуже великі з одним двошаровим.
- Мультивезикулярні везикули (МВВ): Множинні пухирці в межах одного великого пухирця.
Які відмінності між ліпосомами та ніосомами?
Ліпосоми і ніосоми розрізняються в основному за своїм складом:
Ліпосоми: Виготовляється з дволанцюгових фосфоліпідів, які можуть бути як нейтральними, так і зарядженими.
Ніосоми: Виготовляється з незаряджених одноланцюгових поверхнево-активних речовин і холестерину.
Обидві структури утворюються за допомогою ультразвуку, що сприяє збірці двошарових пухирців.
Який ідеальний розмір ліпосоми?
Для терапевтичних пологів ідеальний розмір ліпосоми теоретично становить від 50 до 200 нанометрів у діаметрі. Цей розмірний ряд оптимізує стабільність і біодоступність. Ультразвукова хвороба зазвичай використовується для зменшення пухирця до потрібного розміру.
Чи можуть ліпосоми переносити гідрофільні препарати?
Так, ліпосоми можуть переносити гідрофільні препарати. Вони цінуються в біомедичних додатках за їх здатність інкапсулювати як гідрофобні, так і гідрофільні агенти. Крім того, вони забезпечують високу біосумісність і здатність до біологічного розкладання, що робить їх ефективними системами доставки.
Як зробити ліпосоми?
Найбільш поширеними методами отримання ліпосом є тонкоплівковий метод і метод зворотного фазового випаровування.
Метод гідратації тонкою плівкою:
- Розчиніть ліпіди в органічному розчиннику.
- Випаруйте розчинник до утворення тонкої ліпідної плівки.
- Зволожте плівку водним розчином за допомогою ультразвуку з метою утворення багатопластинчастих пухирців.
Метод випаровування зворотної фази:
- Розчиняють ліпіди у воді і етанолі.
- Проведіть розчин при температурі 60 ° C протягом приблизно 10 хвилин, щоб утворилася ліпідна паста.
- Остудіть ліпідну кашку і додайте воду або буфер по краплях, помішуючи.
- Зволожуйте суспензію протягом 1 години до утворення багатопластинчастих пухирців.
- Зменшіть розмір ліпосоми за допомогою подальшого ультразвукового дослідження.
Що таке археосоми?
Археосоми – це ліпосоми, що складаються з ліпідів архей, які відомі своєю стабільністю та стійкістю до екстремальних умов. Ці властивості роблять археосоми особливо корисними для доставки ліків і розробки вакцин у складних умовах.
Як готують археосоми?
Процедура УЗД за Пісе (2022): археосоми можуть бути виготовлені з полярної ліпідної фракції “ПЛФ” Sulfolobussolfataricus шляхом ультразвукового дослідження при температурі 60 °C без необхідності зовнішнього поповнення ліпідів. При температурі 0 °C полярні ліпіди Sulfolobusocaldarius були ефективно ультразвуковані з утворенням археосом. Археосоми та звичайні ліпосоми, навантажені МЩКТ, а також архейні ліпіди, виділені з Archaea H. salinarum і збагачені фосфатидилхоліном, були виготовлені за допомогою методів ультразвуку. Ультразвукові везикули були створені для місцевого введення шляхом ультразвукового дослідження дисперсій MLV з 80-відсотковою амплітудою протягом 4 хвилин за допомогою зондового ультразвукового апарату Hielscher UP50H (див. малюнок зліва).
Література/Список літератури
- 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.