Chuẩn bị liposome siêu âm

Liposome được sản xuất bằng sóng siêu âm cho thấy hiệu quả bẫy rất cao, khả năng chịu tải cao và kích thước hình cầu nhỏ đồng đều. Qua đó, liposome siêu âm cung cấp sinh khả dụng tuyệt vời. Hielscher Ultrasonics cung cấp máy siêu âm để sản xuất liposome cấp dược phẩm đáng tin cậy ở chế độ hàng loạt và liên tục.

Ưu điểm của sản xuất liposome siêu âm

Đóng gói liposome siêu âm là một kỹ thuật được sử dụng để đóng gói thuốc hoặc các tác nhân điều trị khác trong liposome bằng năng lượng siêu âm. Khi so sánh với các phương pháp đóng gói liposome khác, đóng gói siêu âm có một số ưu điểm khiến nó trở thành kỹ thuật sản xuất vượt trội.

• Tải trọng cao, hiệu quả bẫy cao: Sản xuất liposome siêu âm được biết đến là sản xuất liposome có tải cao các thành phần hoạt tính, ví dụ như vitamin C, phân tử thuốc, v.v. Đồng thời, phương pháp siêu âm cho thấy hiệu quả bẫy cao. Điều này có nghĩa là một tỷ lệ cao của hoạt chất được bao bọc bằng siêu âm. Tóm lại, điều này làm cho siêu âm trở thành một phương pháp hiệu quả cao để sản xuất liposome.
• Liposome nhỏ đồng đều: Một ưu điểm của bao bọc liposome siêu âm là khả năng tạo ra liposome đồng nhất cao với sự phân bố kích thước hẹp. Năng lượng siêu âm có thể được sử dụng để phá vỡ các liposome lớn hơn hoặc tập hợp lipid thành các liposome nhỏ hơn, đồng đều hơn. Điều này dẫn đến tính nhất quán cao hơn về kích thước và hình dạng của liposome, điều này có thể quan trọng đối với các ứng dụng phân phối thuốc, nơi kích thước của các hạt có thể ảnh hưởng đến dược động học và hiệu quả của chúng.
• Áp dụng cho bất kỳ phân tử nào: Một ưu điểm khác của bao bọc liposome siêu âm là khả năng đóng gói nhiều loại thuốc và các tác nhân điều trị khác. Kỹ thuật này có thể được sử dụng để đóng gói cả thuốc ưa nước và kỵ nước, điều này có thể khó thực hiện với các phương pháp khác. Ngoài ra, năng lượng siêu âm có thể được sử dụng để đóng gói các đại phân tử và hạt nano, có thể quá lớn để đóng gói bằng các phương pháp khác.
• Nhanh chóng và đáng tin cậy: Đóng gói liposome siêu âm cũng là một quá trình tương đối đơn giản và nhanh chóng. Nó không yêu cầu sử dụng hóa chất mạnh hoặc nhiệt độ cao, có thể gây bất lợi cho các tác nhân điều trị được đóng gói.
• Mở rộng quy mô: Ngoài ra, kỹ thuật này có thể dễ dàng mở rộng quy mô để sản xuất quy mô lớn, làm cho nó trở thành một lựa chọn hiệu quả về chi phí cho các ứng dụng phân phối thuốc.

Tóm lại, đóng gói liposome siêu âm là một kỹ thuật vượt trội để đóng gói liposome do khả năng tạo ra liposome đồng nhất với phân bố kích thước hẹp, đóng gói nhiều loại thuốc điều trị, tính đơn giản và khả năng mở rộng của nó.

Sau khi hình thành màng lipid bù nước sau đó, siêu âm được sử dụng để thúc đẩy sự mắc kẹt của các thành phần hoạt tính trong liposome. Ngoài ra, siêu âm đạt được kích thước liposome mong muốn.

Chuẩn bị liposome siêu âm cho dược phẩm và mỹ phẩm

Liposome (túi gốc lipid), transferosome (liposome siêu biến dạng), ethosome (túi siêu biến dạng có nồng độ cồn cao) và niosome (túi tổng hợp) là các túi siêu nhỏ, có thể được điều chế nhân tạo dưới dạng chất mang hình cầu mà các phân tử hoạt động có thể được đóng gói. Những túi này có đường kính từ 25 đến 5000 nm thường được sử dụng làm chất mang thuốc trong ngành dược phẩm và mỹ phẩm, chẳng hạn như phân phối thuốc đường uống hoặc tại chỗ, liệu pháp gen và tiêm chủng. Siêu âm là một phương pháp đã được khoa học chứng minh để sản xuất liposome hiệu quả cao. Máy siêu âm Hielscher tạo ra liposome với tải trọng cao các thành phần hoạt tính và sinh khả dụng vượt trội.

Liposome và công thức liposomal

Liposome là hệ thống túi unilamellar, oligolamellar hoặc multilamellar và được cấu tạo từ cùng một vật liệu như màng tế bào (lipid lưỡng lớp). Về thành phần và kích thước của chúng, liposome được phân biệt như sau:

• túi nhiều lam (MLV, 0,1-10μm)
• túi đơn dạng nhỏ (SUV, <100 nm)
• túi đơn dạng lớn (LUV, 100–500 nm)
• túi đơn dạng khổng lồ (GUV, ≥1 μm)

Cấu trúc chính của liposome bao gồm phospholipid. Phospholipid có nhóm đầu ưa nước và nhóm đuôi kỵ nước, bao gồm một chuỗi hydrocacbon dài.
Màng liposome có thành phần rất giống với hàng rào bảo vệ da, do đó chúng có thể dễ dàng tích hợp vào da người. Khi liposome hợp nhất với da, chúng có thể dỡ các tác nhân bị mắc kẹt trực tiếp đến đích, nơi các hoạt chất có thể thực hiện các chức năng của chúng. Do đó, các liposome tạo ra sự tăng cường khả năng thẩm thấu / thẩm thấu của da cho các tác nhân dược phẩm và thẩm mỹ bị mắc kẹt. Ngoài ra, liposome không có tác nhân đóng gói, các túi trống, là hoạt chất mạnh cho da, vì phosphatidylcholin kết hợp hai chất thiết yếu mà cơ thể con người không thể tự sản xuất: axit linoleic và choline.
Liposome được sử dụng làm chất mang tương thích sinh học của thuốc, peptide, protein, DNA plasmic, oligonucleotide phản nghĩa hoặc ribozyme, cho mục đích dược phẩm, mỹ phẩm và sinh hóa. Tính linh hoạt to lớn về kích thước hạt và các thông số vật lý của lipid mang lại tiềm năng hấp dẫn để chế tạo các phương tiện được thiết kế riêng cho nhiều ứng dụng. (Ulrich 2002)

Hình thành liposome siêu âm

Liposome có thể được hình thành bằng cách sử dụng siêu âm. Vật liệu cơ bản để điều chế liposome là các phân tử amphilic có nguồn gốc hoặc dựa trên lipid màng sinh học. Để hình thành các túi đơn dạng nhỏ (SUV), sự phân tán lipid được siêu âm nhẹ nhàng – ví dụ: với thiết bị siêu âm cầm tay UP50H (50W, 30kHz), VialTweeter hoặc lò phản ứng siêu âm CupHorn – trong bồn nước đá. Thời gian điều trị siêu âm như vậy kéo dài khoảng 5 - 15 phút. Một phương pháp khác để tạo ra các túi đơn dạng nhỏ là siêu âm các liposome túi nhiều lamellar.
Dinu-Pirvu et al. (2010) báo cáo việc thu được transferosome bằng cách siêu âm MLV ở nhiệt độ phòng.
Hielscher Ultrasonics cung cấp các thiết bị siêu âm, sonotrodes và phụ kiện khác nhau và do đó có thể cung cấp thiết lập siêu âm phù hợp nhất để đóng gói liposome hiệu quả cao ở mọi quy mô.

Siêu âm đóng gói các hoạt chất thành liposome

Liposome hoạt động như chất mang các thành phần hoạt tính như vitamin, phân tử điều trị, peptide, v.v. Siêu âm là một công cụ hiệu quả để chuẩn bị và hình thành liposome để bẫy các tác nhân hoạt tính. Đồng thời, siêu âm hỗ trợ quá trình đóng gói và bẫy để sản xuất các liposome có hàm lượng hoạt chất cao. Trước khi đóng gói, các liposome có xu hướng hình thành các cụm do tương tác điện tích-điện tích bề mặt của các đầu cực phospholipid (xem Míckova et al. 2008), hơn nữa chúng phải được mở. Ví dụ, Zhu et al. (2003) mô tả sự đóng gói bột biotin trong liposome bằng siêu âm. Khi bột biotin được thêm vào dung dịch huyền phù túi thì dung dịch đã được siêu âm. Sau khi điều trị này, biotin bị mắc kẹt trong liposome.

Nhũ tương liposomal với siêu âm

Để tăng cường hiệu quả nuôi dưỡng của kem dưỡng ẩm hoặc chống lão hóa, kem dưỡng da, gel và các công thức mỹ phẩm khác, chất nhũ hóa được thêm vào các chất phân tán liposome để ổn định lượng lipid cao hơn. Nhưng các cuộc điều tra đã chỉ ra rằng khả năng của liposome nói chung là hạn chế. Với việc bổ sung chất nhũ hóa, tác dụng này sẽ xuất hiện sớm hơn và các chất nhũ hóa bổ sung gây suy yếu ái lực hàng rào của phosphatidylcholine. Hạt nano – bao gồm phosphatidylcholine và lipid - là câu trả lời cho vấn đề này. Các hạt nano này được hình thành bởi một giọt dầu được bao phủ bởi một lớp phosphatidylcholine đơn. Việc sử dụng các hạt nano cho phép các công thức có khả năng hấp thụ nhiều lipid hơn và duy trì ổn định, do đó không cần thêm chất nhũ hóa.
Siêu âm là một phương pháp đã được chứng minh để sản xuất nhũ chương nano và phân tán nano. Siêu âm cường độ cao cung cấp năng lượng cần thiết để phân tán pha lỏng (pha phân tán) thành các giọt nhỏ trong pha thứ hai (pha liên tục). Trong vùng phân tán, bong bóng xâm thực nổ ra gây ra sóng xung kích mạnh trong chất lỏng xung quanh và dẫn đến sự hình thành các tia chất lỏng có vận tốc chất lỏng cao. Để ổn định các giọt mới hình thành của pha phân tán chống lại sự kết dính, chất nhũ hóa (hoạt chất bề mặt, chất hoạt động bề mặt) và chất ổn định được thêm vào nhũ tương. Vì sự kết hợp của các giọt sau khi bị gián đoạn ảnh hưởng đến sự phân bố kích thước giọt cuối cùng, chất nhũ hóa ổn định hiệu quả được sử dụng để duy trì sự phân bố kích thước giọt cuối cùng ở mức bằng với sự phân bố ngay sau khi gián đoạn giọt trong vùng phân tán siêu âm.

Phân tán liposomal sử dụng siêu âm

Phân tán liposome, dựa trên phosphatidylchlorine không bão hòa, thiếu tính ổn định chống lại quá trình oxy hóa. Sự ổn định của sự phân tán có thể đạt được nhờ các chất chống oxy hóa, chẳng hạn như phức hợp vitamin C và E.
 

Sự hình thành liposome thông qua phương pháp bay hơi pha ngược bằng cách sử dụng Sonication

 
Ortan et al. (2002) đã đạt được trong nghiên cứu của họ liên quan đến việc điều chế siêu âm tinh dầu Anethum graveolens trong liposome kết quả tốt. Sau khi siêu âm, kích thước của liposome nằm trong khoảng 70-150 nm, và đối với MLV từ 230-475 nm; các giá trị này cũng xấp xỉ không đổi sau 2 tháng, nhưng không ngừng sau 12 tháng, đặc biệt là trong sự phân tán của SUV (xem biểu đồ bên dưới). Phép đo độ ổn định, liên quan đến sự mất mát và phân bố kích thước của tinh dầu, cũng cho thấy sự phân tán liposome duy trì hàm lượng dầu dễ bay hơi. Điều này cho thấy rằng sự mắc kẹt của tinh dầu trong liposome làm tăng độ ổn định của dầu.

Ortan và cộng sự (2009): Độ ổn định của các phân tán MLV và SUV sau 1 năm. Các công thức liposomal được bảo quản ở 4±1 ºC.

Bộ xử lý siêu âm Hielscher là thiết bị lý tưởng cho các ứng dụng trong ngành mỹ phẩm và dược phẩm. Các hệ thống bao gồm một số bộ xử lý siêu âm lên đến 16.000 watt mỗi bộ xử lý, cung cấp công suất cần thiết để chuyển ứng dụng phòng thí nghiệm này thành một phương pháp sản xuất hiệu quả để thu được nhũ tương phân tán mịn trong dòng chảy liên tục hoặc theo lô – đạt được kết quả tương đương với các máy đồng nhất áp suất cao tốt nhất hiện nay, chẳng hạn như van lỗ. Ngoài hiệu quả cao trong quá trình nhũ hóa liên tục, các thiết bị siêu âm Hielscher yêu cầu bảo trì rất thấp và rất dễ vận hành và làm sạch. Siêu âm thực sự hỗ trợ làm sạch và rửa sạch. Công suất siêu âm có thể điều chỉnh và có thể được điều chỉnh cho phù hợp với các sản phẩm cụ thể và yêu cầu nhũ hóa. Các lò phản ứng tế bào dòng chảy đặc biệt đáp ứng các yêu cầu CIP (làm sạch tại chỗ) và SIP (khử trùng tại chỗ) tiên tiến cũng có sẵn.

Các câu hỏi thường gặp về liposome

Những loại Liposome nào được phân biệt?

Liposome được phân loại thành các loại khác nhau dựa trên kích thước và số lượng lớp hai lớp mà chúng chứa. Các danh mục này bao gồm:

• Túi Unilamellar nhỏ (SUV): Đây là những liposome nhỏ nhất với một lớp lipid kép.
• Túi đơn lớn (LUV): Lớn hơn SUV, chúng cũng có một lớp kép duy nhất.
• Túi đa dạng (MLV): Chúng chứa nhiều lớp kép đồng tâm.
• Túi đa túi (MVV): Chúng bao gồm nhiều túi nhỏ hơn trong một túi lớn hơn.

 
Các loại chuyên dụng khác bao gồm:

• Liposome PEGylated: Liposome được biến đổi bằng polyethylene glycol (PEG) để tăng cường độ ổn định và thời gian lưu thông.
• Nanoliposome: Liposome rất nhỏ, thường được sử dụng để phân phối thuốc nhắm mục tiêu.

Liposome có thể thể hiện cấu trúc túi nào?

Liposome được phân loại thêm dựa trên cấu trúc túi của chúng thành bảy loại chính:

• Túi lớn đa lớp (MLV): Chứa nhiều lớp kép.
• Túi Oligolamellar (OLV): Có một vài lớp kép.
• Túi Unilamellar nhỏ (SUV): Nhỏ nhất với một lớp kép duy nhất.
• Túi đơn dạng cỡ trung bình (MUV): Kích thước trung bình với một lớp kép duy nhất.
• Túi đơn lớn (LUV): Lớn hơn với một lớp kép duy nhất.
• Túi Unilamellar khổng lồ (GUV): Rất lớn với một lớp kép duy nhất.
• Túi đa túi (MVV): Nhiều túi trong một túi lớn duy nhất.

Sự khác biệt giữa Liposome và Niosome là gì?

Liposome và niosome khác nhau chủ yếu về thành phần của chúng:
Liposome: Được làm từ phospholipid chuỗi kép, có thể trung tính hoặc tích điện.
Niosome: Được làm từ chất hoạt động bề mặt chuỗi đơn và cholesterol không tích điện.
Cả hai cấu trúc đều được hình thành thông qua quá trình siêu âm, thúc đẩy sự lắp ráp của các túi hai lớp.

Kích thước lý tưởng của Liposome là gì?

Để điều trị, kích thước lý tưởng của liposome về mặt lý thuyết là đường kính từ 50 đến 200 nanomet. Phạm vi kích thước này tối ưu hóa độ ổn định và sinh khả dụng. Sonication thường được sử dụng để giảm túi đến kích thước mong muốn.

Liposome có thể mang thuốc ưa nước không?

Có, liposome có thể mang thuốc ưa nước. Chúng được đánh giá cao trong các ứng dụng y sinh vì khả năng đóng gói cả tác nhân kỵ nước và kỵ nước. Ngoài ra, chúng cung cấp khả năng tương thích sinh học và khả năng phân hủy sinh học cao, làm cho chúng trở thành hệ thống phân phối hiệu quả.

Làm thế nào để tạo ra liposome?

Các kỹ thuật phổ biến nhất của chuẩn bị liposome là phương pháp màng mỏng và phương pháp bay hơi pha ngược.
Phương pháp hydrat hóa màng mỏng:

1. Hòa tan lipid trong dung môi hữu cơ.
2. Làm bay hơi dung môi để tạo thành một màng lipid mỏng.
3. Hydrat hóa màng bằng dung dịch nước bằng cách sử dụng siêu âm để tạo thành các túi đa lamel.

Phương pháp bay hơi pha ngược:

1. Hòa tan lipid trong nước và etanol.
2. Siêu âm dung dịch ở 60°C trong khoảng 10 phút để tạo ra hỗn hợp lipid.
3. Làm nguội bùn lipid và thêm nước hoặc đệm nhỏ giọt trong khi khuấy.
4. Hydrat hóa huyền phù trong 1 giờ để tạo thành các túi đa lăn.
5. Giảm kích thước liposome thông qua siêu âm thêm.

Archaeosomes là gì?

Archaeosomes là liposome được làm từ lipid vi khu, được biết đến với tính ổn định và khả năng chống chịu với các điều kiện khắc nghiệt. Những đặc tính này làm cho archaeosome đặc biệt hữu ích cho việc phân phối thuốc và phát triển vắc-xin trong môi trường đầy thách thức.

Archaeosomes được chuẩn bị như thế nào?

Quy trình siêu âm theo Pise (2022): Archaeosome có thể được tạo ra từ phần lipid phân cực “PLF” của Sulfolobussolfataricus bằng cách siêu âm ở 60 °C mà không cần bổ sung lipid bên ngoài. Ở 0 °C, lipid phân cực từ Sulfolobusacidocaldarius được siêu âm hiệu quả để tạo thành archaeosome. Các archaeosome tải BMD và liposome thông thường, cũng như lipid vi khuẩn cổ được phân lập từ Archaea H. salinarum và được làm giàu phosphatidylcholine, được tạo ra bằng kỹ thuật siêu âm. Các túi siêu âm được tạo ra để phân phối tại chỗ bằng cách siêu âm phân tán MLV ở biên độ 80% trong 4 phút bằng cách sử dụng máy siêu âm kiểu đầu dò Hielscher UP50H (xem hình bên trái).

Văn học/Tài liệu tham khảo