Liposomalarni ultratovush yordamida tayyorlash

Ultratovush yordamida ishlab chiqarilgan liposomalar juda yuqori qamrab olish samaradorligi, yuqori yuklash sigʻimi va bir xil kichik sferik oʻlchamga ega. Shu tufayli ultratovush yordamida tayyorlangan liposomalar aʼlo darajadagi biologik oʻzlashtiriluvchanlikni taʼminlaydi. Hielscher Ultrasonics farmatsevtik sifatdagi liposomalarni davriy va uzluksiz rejimda ishonchli ishlab chiqarish uchun ultratovush qurilmalarini taklif etadi.

Liposomalarni ultratovush yordamida ishlab chiqarishning afzalliklari

Liposomalarga ultratovush yordamida kapsulalash – ultratovush energiyasidan foydalanib, dori vositalari yoki boshqa terapevtik moddalarni liposomalar ichiga kapsulalash usulidir. Liposomalarga kapsulalashning boshqa usullari bilan taqqoslaganda, ultratovush yordamida kapsulalash bir qancha afzalliklarga ega boʻlib, ular bu usulni ustun ishlab chiqarish texnikasiga aylantiradi.

• Yuqori yuklash darajasi, yuqori qamrab olish samaradorligi: Liposomalarni ultratovush yordamida ishlab chiqarish faol tarkibiy qismlar, masalan, C vitamini, dori molekulalari va boshqalar bilan yuqori darajada yuklangan liposomalar hosil qilishi bilan yaxshi tanilgan. Shu bilan birga, ultratovush bilan ishlov berish usuli yuqori qamrab olish samaradorligini namoyon etadi. Bu faol moddaning katta foizi ultratovush bilan ishlov berish orqali kapsulalanishini anglatadi. Natijada, ultratovush bilan ishlov berish liposomalar ishlab chiqarishning yuqori samarali usuliga aylanadi.
• Bir xil kichik oʻlchamdagi liposomalar: Liposomalarga ultratovush yordamida kapsulalashning afzalliklaridan biri – oʻlchamlar taqsimoti tor boʻlgan, juda bir xil liposomalar ishlab chiqarish imkoniyatidir. Ultratovush energiyasidan kattaroq liposomalar yoki lipid agregatlarini kichikroq, bir xilroq liposomalarga parchalash uchun foydalanish mumkin. Bu liposomalarning oʻlchami va shakli bir xilligini oshiradi, bu esa zarrachalar oʻlchami ularning farmakokinetikasi va samaradorligiga taʼsir qilishi mumkin boʻlgan dori yetkazib berish ilovalarida muhim boʻlishi mumkin.
• Har qanday molekulaga qoʻllash mumkin: Liposomalarga ultratovush yordamida kapsulalashning yana bir afzalligi – keng turdagi dori vositalari va boshqa terapevtik moddalarni kapsulalash imkoniyatidir. Ushbu usuldan ham gidrofil, ham gidrofob dori vositalarini kapsulalash uchun foydalanish mumkin, buni boshqa usullar bilan bajarish qiyin boʻlishi mumkin. Bundan tashqari, ultratovush energiyasidan boshqa usullar bilan kapsulalash uchun haddan tashqari katta boʻlishi mumkin boʻlgan makromolekulalar va nanozarrachalarni kapsulalashda foydalanish mumkin.
• Tez va ishonchli: Liposomalarga ultratovush yordamida kapsulalash, shuningdek, nisbatan sodda va tez jarayondir. U kapsulalanayotgan terapevtik moddalarga zarar yetkazishi mumkin boʻlgan agressiv kimyoviy moddalar yoki yuqori haroratlardan foydalanishni talab qilmaydi.
• Ishlab chiqarish koʻlamini oshirish: Bundan tashqari, ushbu usulni yirik koʻlamdagi ishlab chiqarishga oson moslashtirish mumkin, bu esa uni dori yetkazib berish ilovalari uchun iqtisodiy jihatdan samarali variantga aylantiradi.

Xulosa qilib aytganda, ultratovush yordamida liposomalarga kapsulalash oʻlchamlar taqsimoti tor boʻlgan bir xil liposomalar ishlab chiqarish, keng turdagi terapevtik moddalarni kapsulalash imkoniyati, shuningdek, soddaligi va koʻlamini oshirish mumkinligi tufayli liposomalarga kapsulalashning ustun usulidir.

Lipid plyonkasi hosil boʻlib, keyinchalik qayta gidratatsiya qilingach, faol tarkibiy qismlarning liposoma ichida qamrab olinishini kuchaytirish uchun ultratovush bilan ishlov berish qoʻllaniladi. Bundan tashqari, ultratovush bilan ishlov berish liposomaning kerakli oʻlchamini taʼminlaydi.

Farmatsevtika va kosmetika uchun liposomalarni ultratovush yordamida tayyorlash

Liposomalar (lipid asosidagi vezikulalar), transferosomalar (oʻta deformatsiyalanuvchan liposomalar), etosomalar (spirt miqdori yuqori boʻlgan oʻta deformatsiyalanuvchan vezikulalar) va niosomalar (sintetik vezikulalar) – faol molekulalarni ichiga kapsulalash mumkin boʻlgan sharsimon tashuvchilar sifatida sunʼiy tayyorlanadigan mikroskopik vezikulalardir. Diametri 25 dan 5000 nm gacha boʻlgan ushbu vezikulalar farmatsevtika va kosmetika sanoatida koʻpincha dori tashuvchilar sifatida, masalan, dorilarni ogʻiz orqali yoki mahalliy yetkazib berish, gen terapiyasi va immunizatsiyada qoʻllaniladi. Ultratovush bilan ishlov berish liposomalarni yuqori samaradorlik bilan ishlab chiqarishning ilmiy jihatdan isbotlangan usulidir. Hielscher ultratovush qurilmalari faol tarkibiy qismlar bilan yuqori darajada yuklangan va ustun biologik oʻzlashtiriluvchanlikka ega liposomalar ishlab chiqaradi.

Liposomalar va liposomal formulatsiya

Liposomalar bir lamellali, kam lamellali yoki koʻp lamellali vezikulyar tizimlar boʻlib, hujayra membranasi bilan bir xil materialdan (lipid qoʻsh qatlamidan) tashkil topgan. Tarkibi va oʻlchamiga koʻra liposomalar quyidagicha farqlanadi:

• koʻp lamellali vezikulalar (MLV, 0,1–10μm)
• kichik bir lamellali vezikulalar (SUV, <100 nm)
• katta bir lamellali vezikulalar (LUV, 100–500 nm)
• ulkan bir lamellali vezikulalar (GUV, ≥1 μm)

Liposomalarning asosiy tuzilishi fosfolipidlardan iborat. Fosfolipidlar gidrofil bosh guruhiga va uzun uglevodorod zanjiridan iborat gidrofob dum guruhiga ega.
Liposoma membranasining tarkibi teri toʻsigʻi tarkibiga juda oʻxshash boʻlgani uchun ular inson terisiga oson qoʻshila oladi. Liposomalar teri bilan birlashganda, qamrab olingan moddalarni bevosita moʻljallangan joyga chiqarishi mumkin va u yerda faol moddalar oʻz vazifalarini bajarishi mumkin. Shunday qilib, liposomalar qamrab olingan farmatsevtik va kosmetik moddalar uchun terining kirib borishga imkon berishini/oʻtkazuvchanligini oshiradi. Shuningdek, kapsulalangan moddalarsiz liposomalar, yaʼni boʻsh vezikulalar ham teri uchun kuchli faol vositalardir, chunki “phosphatidylcholin” inson organizmi oʻzi ishlab chiqara olmaydigan ikkita zarur tarkibiy qismni oʻz ichiga oladi: linol kislotasi va xolin.
Liposomalar farmatsevtik, kosmetik va biokimyoviy maqsadlarda dori vositalari, peptidlar, oqsillar, “plasmic DNA”, antisens oligonukleotidlar yoki ribozimlarning biologik mos tashuvchilari sifatida qoʻllaniladi. Zarrachalar oʻlchami va lipidlarning fizik parametrlarini nihoyatda xilma-xil tanlash imkoniyati keng turdagi ilovalar uchun maxsus moslashtirilgan tashuvchilar yaratishda jozibador salohiyatni taʼminlaydi. (Ulrich 2002)

Liposomalarni ultratovush yordamida hosil qilish

Liposomalarni ultratovush yordamida hosil qilish mumkin. Liposomalar tayyorlash uchun asosiy material biologik membrana lipidlaridan olingan yoki ularga asoslangan “amphilic” molekulalardir. Kichik bir lamellali vezikulalar (SUV) hosil qilish uchun lipid dispersiyasiga muzli vannada yumshoq tarzda ultratovush bilan ishlov beriladi – masalan, qoʻlda ushlab ishlatiladigan UP50H ultratovush qurilmasi (50W, 30kHz), VialTweeter yoki CupHorn ultratovush reaktori yordamida. Bunday ultratovush bilan ishlov berish taxminan 5 – 15 daqiqa davom etadi. Kichik bir lamellali vezikulalar ishlab chiqarishning yana bir usuli – koʻp lamellali vezikula liposomalariga ultratovush bilan ishlov berishdir.
Dinu-Pirvu et al. (2010) xona haroratida MLVlarga ultratovush bilan ishlov berib transferosomalar olinganini bildiradi.
Hielscher Ultrasonics turli ultratovush qurilmalari, sonotrodlar va aksessuarlarni taklif etadi hamda shu orqali har qanday koʻlamda liposomalarga yuqori samarali kapsulalash uchun eng mos ultratovush tizimini taqdim eta oladi.

Faol moddalarni liposomalarga ultratovush yordamida kapsulalash

Liposomalar vitaminlar, terapevtik molekulalar, peptidlar va boshqa faol tarkibiy qismlar uchun tashuvchi vazifasini bajaradi. Ultratovush faol moddalarni qamrab olish uchun liposomalarni tayyorlash va hosil qilishning samarali vositasidir. Shu bilan birga, ultratovush bilan ishlov berish kapsulalash va qamrab olish jarayoniga yordam beradi, natijada faol tarkibiy qismlar bilan yuqori darajada yuklangan liposomalar ishlab chiqariladi. Kapsulalashdan oldin liposomalar fosfolipidlarning qutbli bosh guruhlari sirtidagi zaryadlar oʻrtasidagi oʻzaro taʼsir tufayli klasterlar hosil qilishga moyil boʻladi (qarang: Míckova et al. 2008), bundan tashqari, ularni ochish kerak. Masalan, Zhu et al. (2003) biotin kukunini ultratovush bilan ishlov berish orqali liposomalarga kapsulalashni tasvirlaydi. Biotin kukuni vezikula suspenziyasi eritmasiga qoʻshilgach, eritmaga ultratovush bilan ishlov berilgan. Ushbu ishlovdan soʻng biotin liposomalar ichida qamrab olingan.
GLP-1 “peptrides” moddalarini (masalan, semaglutidni) liposomalarga ultratovush yordamida kapsulalash haqida batafsil oʻqing!

Ultratovush bilan ishlov berish orqali liposomal emulsiyalar

Namlantiruvchi yoki qarishga qarshi kremlar, losonlar, gellar va boshqa kosmesevtik formulatsiyalarning parvarishlovchi taʼsirini kuchaytirish uchun koʻproq miqdordagi lipidlarni barqarorlashtirish maqsadida liposomal dispersiyalarga emulgatorlar qoʻshiladi. Biroq tadqiqotlar liposomalarning imkoniyati odatda cheklanganligini koʻrsatgan. Emulgatorlar qoʻshilganda bu taʼsir ertaroq namoyon boʻladi va qoʻshimcha emulgatorlar fosfatidilxolinning toʻsiqqa moyilligini susaytiradi. Fosfatidilxolin va lipidlardan tashkil topgan nanozarrachalar bu muammoning yechimidir. Ushbu nanozarrachalar fosfatidilxolinning bir qatlami bilan qoplangan moy tomchisidan hosil boʻladi. Nanozarrachalardan foydalanish koʻproq lipidlarni singdira oladigan va barqarorligini saqlaydigan formulatsiyalar yaratish imkonini beradi, shu sababli qoʻshimcha emulgatorlar kerak boʻlmaydi.
Ultratovush bilan ishlov berish nanoemulsiyalar va nanodispersiyalar ishlab chiqarishning isbotlangan usulidir. Juda yuqori intensivlikdagi ultratovush suyuq fazani (dispers fazani) ikkinchi fazada (uzluksiz fazada) kichik tomchilar shaklida disperslash uchun zarur quvvatni taʼminlaydi. Disperslash zonasida ichkariga qulaydigan kavitatsiya pufakchalari atrofdagi suyuqlikda kuchli zarba toʻlqinlarini yuzaga keltiradi va suyuqlik tezligi yuqori boʻlgan suyuqlik oqimchalarining hosil boʻlishiga olib keladi. Dispers fazaning yangi hosil boʻlgan tomchilarini koalessensiyaga qarshi barqarorlashtirish uchun emulsiyaga emulgatorlar (sirt faol moddalar, surfaktantlar) va stabilizatorlar qoʻshiladi. Tomchilar parchalanganidan keyin ularning koalessensiyasi yakuniy tomchi oʻlchamlari taqsimotiga taʼsir qilgani sababli, yakuniy tomchi oʻlchamlari taqsimotini ultratovushli disperslash zonasida tomchilar parchalanganidan darhol keyingi taqsimotga teng darajada saqlash uchun samarali barqarorlashtiruvchi emulgatorlar qoʻllaniladi.

Ultratovush bilan ishlov berish orqali liposomal dispersiyalar

Toʻyinmagan “phosphatidylchlorine” asosidagi liposomal dispersiyalarning oksidlanishga nisbatan barqarorligi yetarli emas. Dispersiyani antioksidantlar, masalan, C va E vitaminlari kompleksi yordamida barqarorlashtirish mumkin.
 

Ultratovush bilan ishlov berish yordamida teskari fazali bugʻlatish usuli orqali liposomalar hosil qilish

 
Ortan et al. (2002) Anethum graveolens efir moyini liposomalarda ultratovush yordamida tayyorlashga oid tadqiqotida yaxshi natijalarga erishgan. Ultratovush bilan ishlov berilgandan soʻng liposomalarning oʻlchami 70–150 nm, MLVlarning oʻlchami esa 230–475 nm oraligʻida boʻlgan; ushbu qiymatlar 2 oydan keyin ham taxminan oʻzgarmay qolgan, biroq 12 oydan keyin, ayniqsa SUV dispersiyasida, oshgan (quyidagi gistogrammalarga qarang). Efir moyining yoʻqotilishi va oʻlchamlar taqsimotiga oid barqarorlik oʻlchovlari ham liposomal dispersiyalar uchuvchan moy miqdorini saqlab qolganini koʻrsatgan. Bu efir moyining liposomalarda qamrab olinishi moy barqarorligini oshirganidan dalolat beradi.

Ortan et al. (2009): 1 yildan keyin MLV va SUV dispersiyalarining barqarorligi. Liposomal formulatsiyalar 4±1 ºC haroratda saqlangan.

Hielscher ultratovush protsessorlari kosmetika va farmatsevtika sanoatidagi ilovalar uchun ideal qurilmalardir. Har biri 16 000 vattgacha quvvatga ega bir nechta ultratovush protsessoridan tashkil topgan tizimlar ushbu laboratoriya ilovasini uzluksiz oqimda yoki davriy rejimda mayda disperslangan emulsiyalar olish uchun samarali ishlab chiqarish usuliga aylantirishga zarur unumdorlikni taʼminlaydi – bunda hozirgi mavjud eng yaxshi yuqori bosimli gomogenizatorlar, masalan, teshikli klapanlar natijalariga qiyoslanadigan natijalarga erishiladi. Uzluksiz emulsiyalashdagi ushbu yuqori samaradorlikdan tashqari, Hielscher ultratovush qurilmalari juda kam texnik xizmat talab qiladi hamda ularni ishlatish va tozalash juda oson. Ultratovush haqiqatan ham tozalash va chayishga yordam beradi. Ultratovush quvvati sozlanadi va uni muayyan mahsulotlar hamda emulsiyalash talablariga moslashtirish mumkin. Ilgʻor CIP (joyida tozalash) va SIP (joyida sterilizatsiya qilish) talablariga javob beradigan maxsus oqim hujayrasi reaktorlari ham mavjud.

Liposomalar haqida tez-tez soʻraladigan savollar

Liposomalarning qanday turlari farqlanadi?

Liposomalar oʻlchamiga va ular tarkibidagi qoʻsh qatlamlar soniga qarab turli turlarga tasniflanadi. Ushbu toifalarga quyidagilar kiradi:

• Kichik bir lamellali vezikulalar (SUV): Bular bitta lipid qoʻsh qatlamiga ega eng kichik liposomalardir.
• Katta bir lamellali vezikulalar (LUV): SUVlardan kattaroq boʻlgan bu vezikulalar ham bitta qoʻsh qatlamga ega.
• Koʻp lamellali vezikulalar (MLV): Ular bir nechta konsentrik qoʻsh qatlamni oʻz ichiga oladi.
• Koʻp vezikulali vezikulalar (MVV): Ular kattaroq vezikula ichidagi bir nechta kichikroq vezikuladan tashkil topgan.

 
Boshqa ixtisoslashgan turlarga quyidagilar kiradi:

• PEGillangan liposomalar: Barqarorligi va qon aylanishida qolish vaqtini oshirish uchun polietilenglikol (PEG) bilan modifikatsiya qilingan liposomalar.
• Nanoliposomalar: Odatda dori vositalarini maqsadli yetkazib berish uchun qoʻllaniladigan juda kichik liposomalar.

Liposomalar qanday vezikulyar tuzilishlarga ega boʻlishi mumkin?

Liposomalar, shuningdek, vezikulyar tuzilishiga qarab yettita asosiy turga ajratiladi:

• Koʻp lamellali katta vezikulalar (MLV): Bir nechta qoʻsh qatlamni oʻz ichiga oladi.
• Kam lamellali vezikulalar (OLV): Bir necha qoʻsh qatlamga ega.
• Kichik bir lamellali vezikulalar (SUV): Bitta qoʻsh qatlamga ega eng kichik vezikulalar.
• Oʻrta oʻlchamdagi bir lamellali vezikulalar (MUV): Bitta qoʻsh qatlamga ega oʻrtacha oʻlchamdagi vezikulalar.
• Katta bir lamellali vezikulalar (LUV): Bitta qoʻsh qatlamga ega kattaroq vezikulalar.
• Ulkan bir lamellali vezikulalar (GUV): Bitta qoʻsh qatlamga ega juda katta vezikulalar.
• Koʻp vezikulali vezikulalar (MVV): Bitta katta vezikula ichidagi bir nechta vezikula.

Liposomalar va niosomalar oʻrtasidagi farqlar qanday?

Liposomalar va niosomalar asosan tarkibi bilan farqlanadi:
Liposomalar: Neytral yoki zaryadlangan boʻlishi mumkin boʻlgan ikki zanjirli fosfolipidlardan tayyorlanadi.
Niosomalar: Zaryadsiz bir zanjirli sirt faol moddalar va xolesterindan tayyorlanadi.
Har ikkala tuzilma qoʻsh qatlamli vezikulalarning yigʻilishini kuchaytiradigan ultratovush bilan ishlov berish orqali hosil boʻladi.

Liposomaning ideal oʻlchami qanday?

Terapevtik yetkazib berish uchun liposomaning ideal oʻlchami nazariy jihatdan diametri 50 dan 200 nanometrgacha boʻlgan oraliqdadir. Ushbu oʻlcham oraligʻi barqarorlik va biologik oʻzlashtiriluvchanlikni optimallashtiradi. Vezikulani kerakli oʻlchamgacha kichraytirish uchun odatda ultratovush bilan ishlov berish qoʻllaniladi.

Liposomalar gidrofil dori vositalarini tashiy oladimi?

Ha, liposomalar gidrofil dori vositalarini tashiy oladi. Ular ham gidrofob, ham gidrofil moddalarni kapsulalash imkoniyati tufayli biotibbiy ilovalarda qadrlanadi. Bundan tashqari, ular yuqori biologik moslik va biologik parchalanish xususiyatiga ega boʻlib, bu ularni samarali yetkazib berish tizimlariga aylantiradi.

Liposomalar qanday tayyorlanadi?

Liposomalar tayyorlashning eng keng tarqalgan usullari yupqa plyonka usuli va teskari fazali bugʻlatish usulidir.
Yupqa plyonkani gidratatsiya qilish usuli:

1. Lipidlarni organik erituvchida eriting.
2. Yupqa lipid plyonkasi hosil qilish uchun erituvchini bugʻlating.
3. Koʻp lamellali vezikulalar hosil qilish uchun ultratovush bilan ishlov berishdan foydalanib, plyonkani suvli eritma bilan gidratatsiya qiling.

Teskari fazali bugʻlatish usuli:

1. Lipidlarni suv va etanolda eriting.
2. Lipid pastasi hosil qilish uchun eritmaga 60°C haroratda taxminan 10 daqiqa ultratovush bilan ishlov bering.
3. Lipid suspenziyasini soviting va aralashtirib turgan holda suv yoki bufer eritmasini tomchilab qoʻshing.
4. Koʻp lamellali vezikulalar hosil qilish uchun suspenziyani 1 soat davomida gidratatsiya qiling.
5. Qoʻshimcha ultratovush bilan ishlov berish orqali liposoma oʻlchamini kichraytiring.

Arxeosomalar nima?

Arxeosomalar barqarorligi va ekstremal sharoitlarga chidamliligi bilan tanilgan arxeya lipidlaridan tayyorlangan liposomalardir. Ushbu xususiyatlar arxeosomalarni murakkab sharoitlarda dori yetkazib berish va vaksina ishlab chiqish uchun ayniqsa foydali qiladi.

Arxeosomalar qanday tayyorlanadi?

Pise (2022) boʻyicha ultratovush bilan ishlov berish tartibi: Arxeosomalarni Sulfolobussolfataricus ning “PLF” qutbli lipid fraksiyasidan 60°C haroratda ultratovush bilan ishlov berish orqali, tashqaridan lipid qoʻshishga ehtiyoj sezmasdan tayyorlash mumkin. 0°C haroratda Sulfolobusacidocaldarius ning qutbli lipidlariga arxeosomalar hosil qilish uchun samarali ultratovush bilan ishlov berilgan. BMD bilan yuklangan arxeosomalar va anʼanaviy liposomalar, shuningdek, Archaea H. salinarum dan ajratib olingan va fosfatidilxolin bilan boyitilgan arxeya lipidlari ultratovush bilan ishlov berish usullari yordamida tayyorlangan. Mahalliy yetkazib berish uchun ultratovush bilan ishlov berilgan vezikulalar Hielscher UP50H zondli ultratovush qurilmasi yordamida MLV dispersiyalariga 80 foiz amplitudada 4 daqiqa ultratovush bilan ishlov berish orqali yaratilgan (chapdagi rasmga qarang).

Adabiyotlar/Manbalar

• 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.