Sản xuất axit béo omega-3 dạng liposome bằng siêu âm
Nanoliposome là các chất mang thuốc có hiệu quả cao, được sử dụng để tăng sinh khả dụng của các hợp chất có hoạt tính sinh học như axit béo omega-2, vitamin và các chất khác. Bao gói các hợp chất có hoạt tính sinh học bằng siêu âm là một kỹ thuật nhanh và đơn giản để điều chế nanoliposome có hàm lượng thuốc cao. Bao gói trong liposome bằng siêu âm giúp tăng độ ổn định và sinh khả dụng của các hợp chất.
Axit béo omega-3 dạng liposome
Các axit béo omega-3 như axit eicosapentaenoic (EPA) và axit docosahexaenoic (DHA) đóng vai trò thiết yếu để nhiều phản ứng sinh hóa quan trọng trong cơ thể người diễn ra bình thường. EPA và DHA chủ yếu có trong cá nước lạnh, gan cá tuyết và động vật có vỏ. Vì không phải ai cũng ăn đủ hai khẩu phần cá mỗi tuần theo khuyến nghị, dầu cá thường được sử dụng dưới dạng thực phẩm bổ sung. Ngoài ra, các axit béo omega-3 như EPA và DHA còn được sử dụng làm tác nhân điều trị các bệnh tim mạch và não bộ cũng như trong liệu pháp điều trị ung thư. Để cải thiện sinh khả dụng và tốc độ hấp thu, bao gói vào liposome bằng siêu âm là một kỹ thuật được sử dụng rộng rãi và thành công.
Bao gói axit béo omega-3 vào liposome bằng siêu âm
Bao gói bằng siêu âm là một kỹ thuật điều chế đáng tin cậy để tạo ra liposome có hàm lượng hoạt chất cao. Quá trình nhũ hóa nano bằng siêu âm phá vỡ các lớp kép phospholipid và cung cấp năng lượng để thúc đẩy sự tự lắp ráp thành các túi hình cầu có tính lưỡng ái, được gọi là liposome.
Xử lý siêu âm cho phép kiểm soát kích thước liposome trong quá trình điều chế bằng siêu âm: Kích thước liposome giảm khi năng lượng siêu âm tăng. Liposome nhỏ hơn có khả năng tiếp cận sinh học cao hơn và có thể vận chuyển các phân tử axit béo đến vị trí đích với tỷ lệ thành công cao hơn, vì kích thước nhỏ hơn tạo thuận lợi cho việc thấm qua màng tế bào.
Liposome được biết đến là các chất mang thuốc hiệu quả, có thể chứa cả các chất ưa lipid lẫn các chất ưa nước nhờ cấu trúc lưỡng ái của các lớp kép. Một ưu điểm khác của liposome là khả năng biến đổi hóa học bằng cách đưa các polyme liên kết với lipid vào công thức bào chế, nhờ đó cải thiện sự hấp thu các phân tử được bao giữ vào mô đích, đồng thời kéo dài quá trình giải phóng thuốc và qua đó kéo dài thời gian bán thải của thuốc. Việc bao gói trong liposome cũng bảo vệ các hợp chất có hoạt tính sinh học khỏi sự phân hủy do oxy hóa, một yếu tố quan trọng đối với các axit béo không bão hòa đa dễ bị oxy hóa như EPA và DHA.
Hadia và cộng sự (2014) nhận thấy rằng việc bao gói DHA và EPA bằng siêu âm sử dụng thiết bị siêu âm dạng đầu dò UP200S mang lại hiệu suất bao gói (%EE) vượt trội, đạt 56,9 ± 5,2% đối với DHA và 38,6 ± 1,8% đối với EPA. %EE của DHA và EPA trong liposome tăng đáng kể khi sử dụng siêu âm (giá trị p nhỏ hơn 0,05; các giá trị có ý nghĩa thống kê).
Liposome chứa các axit béo DHA và EPA được điều chế bằng siêu âm.
Nghiên cứu và hình ảnh: Hadian và cộng sự 2014
So sánh hiệu suất: Bao gói bằng siêu âm và ép đùn liposome
Khi so sánh phương pháp bao gói bằng siêu âm dạng đầu dò với xử lý bằng bể siêu âm và kỹ thuật ép đùn, xử lý bằng đầu dò siêu âm cho kết quả tạo liposome vượt trội.
Hadia và cộng sự (2014) đã so sánh các kỹ thuật xử lý bằng đầu dò siêu âm (UP200S), xử lý bằng bể siêu âm và ép đùn để điều chế liposome chứa dầu cá omega-3. Liposome được điều chế bằng đầu dò siêu âm có dạng hình cầu và duy trì tính toàn vẹn cấu trúc cao. Nghiên cứu kết luận rằng xử lý các liposome đã hình thành trước đó bằng đầu dò siêu âm tạo thuận lợi cho việc điều chế liposome chứa hàm lượng DHA và EPA cao. Thông qua xử lý bằng đầu dò siêu âm, các axit béo omega-3 DHA và EPA được bao gói vào màng nanoliposome. Việc bao gói giúp các axit béo omega-3 có sinh khả dụng cao và bảo vệ chúng khỏi sự phân hủy do oxy hóa.
Các yếu tố quan trọng để tạo liposome chất lượng cao
Sau khi điều chế liposome, việc ổn định và bảo quản các công thức liposome đóng vai trò then chốt để thu được công thức chất mang có độ ổn định lâu dài và hiệu lực cao.
Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ ổn định của liposome bao gồm giá trị pH, nhiệt độ bảo quản và vật liệu của bao bì chứa.
Đối với công thức thành phẩm, giá trị pH khoảng 6,5 được coi là lý tưởng, vì ở pH 6,5, tốc độ thủy phân lipid giảm xuống mức thấp nhất.
Vì liposome có thể bị oxy hóa và mất lượng chất được bao giữ bên trong, nhiệt độ bảo quản được khuyến nghị là khoảng 2–8 °C. Liposome đã nạp chất không được chịu điều kiện đông lạnh và rã đông vì ứng suất do đông lạnh–rã đông thúc đẩy sự rò rỉ các hợp chất có hoạt tính sinh học đã được bao gói.
Cần lựa chọn cẩn thận bao bì chứa và bộ phận đóng kín, vì liposome không tương thích với một số vật liệu nhựa. Để ngăn ngừa sự phân hủy liposome, hỗn dịch liposome dùng để tiêm nên được bảo quản trong ống thủy tinh hàn kín thay vì lọ tiêm có nút đậy. Phải kiểm tra tính tương thích với nút đậy bằng chất đàn hồi của lọ tiêm. Để tránh quá trình quang oxy hóa các tổ hợp lipid, việc bảo quản tránh ánh sáng, chẳng hạn sử dụng chai thủy tinh tối màu và bảo quản ở nơi tối, là rất quan trọng. Đối với các công thức liposome dùng để truyền, phải bảo đảm tính tương thích của hỗn dịch liposome với dây truyền tĩnh mạch (làm từ nhựa tổng hợp). Điều kiện bảo quản và tính tương thích vật liệu cần được ghi rõ trên nhãn của công thức liposome. [cf. Kulkarni and Shaw, 2016]
Sau khi hình thành màng lipid và tái hydrat hóa tiếp theo, quá trình xử lý siêu âm được sử dụng để thúc đẩy việc bao giữ các hoạt chất trong liposome. Ngoài ra, xử lý siêu âm giúp đạt được kích thước liposome mong muốn.
Thiết bị siêu âm hiệu suất cao cho các công thức liposome
Thiết bị siêu âm Hielscher là những máy móc đáng tin cậy được sử dụng trong sản xuất dược phẩm và thực phẩm bổ sung để bào chế liposome chất lượng cao chứa các axit béo, vitamin, chất chống oxy hóa, peptide, polyphenol và các hợp chất có hoạt tính sinh học khác. Để đáp ứng nhu cầu của khách hàng, Hielscher cung cấp các thiết bị siêu âm từ máy đồng nhất phòng thí nghiệm cầm tay nhỏ gọn và thiết bị siêu âm để bàn đến các hệ thống siêu âm hoàn toàn ở quy mô công nghiệp để sản xuất các công thức liposome với khối lượng lớn. Việc bào chế liposome bằng siêu âm có thể được thực hiện theo mẻ hoặc theo quy trình liên tục trên đường ống. Có sẵn nhiều loại đầu siêu âm (đầu dò) và bình phản ứng để bảo đảm cấu hình tối ưu cho quá trình sản xuất liposome của bạn. Độ bền của thiết bị siêu âm Hielscher cho phép vận hành 24/7 ở chế độ tải nặng và trong môi trường khắc nghiệt.
Bảng dưới đây cho biết năng lực xử lý gần đúng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi:
| Thể tích mẻ | Lưu lượng | Thiết bị được khuyến nghị |
|---|---|---|
| 1 đến 500mL | 10 đến 200mL/min | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 đến 20L | 0,2 đến 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 đến 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lớn hơn | cụm thiết bị UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Đặt câu hỏi cho chúng tôi!
Máy đồng nhất siêu âm công suất cao từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô thí điểm và quy mô công nghiệp .
Tài liệu / Tài liệu tham khảo
- 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.
Những điều đáng biết
Liposome là gì?
Liposome là một túi hình cầu có ít nhất một lớp kép lipid. Liposome được biết đến là chất mang thuốc ưu việt và được dùng làm phương tiện đưa chất dinh dưỡng, chất bổ sung và dược phẩm vào mô đích.
Liposome thường được tạo thành từ phospholipid, đặc biệt là phosphatidylcholine, nhưng cũng có thể chứa các lipid khác, chẳng hạn như phosphatidylethanolamine từ trứng, miễn là chúng tương thích với cấu trúc lớp kép lipid.
Liposome gồm một lõi nước được bao quanh bởi một màng kỵ nước dưới dạng lớp kép lipid; các chất tan ưa nước hòa tan trong lõi bị giữ lại và không thể dễ dàng đi qua lớp kép. Các phân tử kỵ nước có thể được chứa trong lớp kép. Do đó, liposome có thể được nạp các phân tử kỵ nước và/hoặc ưa nước. Để đưa các phân tử đến vị trí đích, lớp kép lipid có thể hợp nhất với các lớp kép khác như màng tế bào, qua đó đưa các chất được bao gói trong liposome vào tế bào.
Vì máu của động vật có vú có nền là nước, liposome vận chuyển hiệu quả các chất kỵ nước qua cơ thể đến các tế bào đích. Do đó, liposome được dùng để tăng sinh khả dụng của các phân tử không tan trong nước (ví dụ: CBD, curcumin, các phân tử thuốc).
Liposome được điều chế thành công bằng kỹ thuật nhũ hóa nano và bao gói bằng siêu âm.
Cấu trúc của liposome: Lõi nước và lớp kép phospholipid có các đầu ưa nước và các đuôi kỵ nước/ưa lipid.
Axit béo omega-3
Axit béo omega-3 (ω-3) và omega-6 (ω-6) đều là axit béo không bão hòa đa (PUFA) và góp phần vào nhiều chức năng trong cơ thể người. Đặc biệt, axit béo omega-3 được biết đến với đặc tính chống viêm và tăng cường sức khỏe.
Axit eicosapentaenoic hay EPA (20:5n-3) đóng vai trò là tiền chất của các eicosanoid gồm prostaglandin-3 (ức chế kết tập tiểu cầu), thromboxane-3 và leukotriene-5, đồng thời đóng vai trò thiết yếu đối với sức khỏe tim mạch và não bộ.
Axit docosahexaenoic hay DHA (22:6n-3) là một thành phần cấu trúc chính của hệ thần kinh trung ương ở động vật có vú. DHA là axit béo omega−3 dồi dào nhất trong não và võng mạc, và cả hai cơ quan này đều phụ thuộc vào lượng DHA được cung cấp qua chế độ ăn để hoạt động bình thường. DHA hỗ trợ nhiều đặc tính của màng tế bào và quá trình truyền tín hiệu tế bào, đặc biệt trong chất xám của não cũng như ở các đoạn ngoài giàu màng của tế bào cảm thụ ánh sáng ở võng mạc.
Nguồn thực phẩm cung cấp axit béo omega-3
Một số nguồn thực phẩm cung cấp ω-3 gồm cá (ví dụ: cá nước lạnh như cá hồi, cá mòi, cá thu), dầu gan cá tuyết, động vật có vỏ, trứng cá muối, tảo biển, dầu rong biển, hạt lanh, hạt gai dầu, hạt chia và quả óc chó.
Chế độ ăn tiêu chuẩn của phương Tây thường chứa lượng lớn axit béo omega-6 (ω-6), vì các thực phẩm như ngũ cốc, dầu hạt thực vật, thịt gia cầm và trứng rất giàu lipid omega-6. Mặt khác, axit béo omega-3 (ω-3), chủ yếu có trong cá nước lạnh, được tiêu thụ với lượng thấp hơn đáng kể, khiến tỷ lệ omega-3:omega-6 thường hoàn toàn mất cân đối.
Do đó, các bác sĩ và người hành nghề chăm sóc sức khỏe thường khuyến nghị sử dụng thực phẩm bổ sung omega-3.
Axit béo thiết yếu
Axit béo thiết yếu (EFA) là những axit béo mà con người và động vật phải hấp thu qua thực phẩm vì cơ thể cần chúng để duy trì các chức năng sống bình thường nhưng không thể tự tổng hợp chúng. Nhìn chung, các axit béo thiết yếu và dẫn xuất của chúng có vai trò vô cùng quan trọng đối với não và hệ thần kinh, chiếm 15%–30% khối lượng khô của não. Axit béo thiết yếu được phân thành axit béo bão hòa, không bão hòa và không bão hòa đa. Đối với con người, chỉ có hai axit béo được biết là thiết yếu, đó là axit alpha-linolenic, một axit béo omega-3, và axit linoleic, một axit béo omega-6. Một số axit béo khác có thể được phân loại là “thiết yếu có điều kiện”, nghĩa là chúng có thể trở nên thiết yếu trong một số điều kiện phát triển hoặc bệnh lý; ví dụ bao gồm axit docosahexaenoic, một axit béo omega-3, và axit gamma-linolenic, một axit béo omega-6.