تولید لیپوزوم با استفاده از دستگاههای اولتراسونیک

لیپوزوم های تولید شده با استفاده از دستگاه اولتراسونیک دارای راندمان به دام افتادن بسیار بالا، ظرفیت بارگذاری بالا و اندازه کروی یکنواخت کوچک هستند. در نتیجه، لیپوزوم های تولید شده با استفاده از دستگاههای التراسونیک فراهمی زیستی بسیار بالاتری دارند. شرکت دانش بنیان فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن) دستگاه های اولتراسونیک را برای تولید قابل اعتماد لیپوزوم های دارویی در داخل بچ و پیوسته طراحی و تولید می کند.

مزیت های تولید لیپوزوم با استفاده از دستگاههای اولتراسونیک

کپسوله سازی لیپوزوم با استفاده از اولتراسونیک، تکنیکی است که برای کپسوله کردن داروها یا سایر عوامل درمانی در لیپوزوم ها، از انرژی امواج التراسونیک استفاده می شود. در مقایسه با روش‌های دیگر برای کپسوله‌سازی لیپوزوم، کپسوله‌سازی با دستگاههای اولتراسونیک دارای چندین مزیت است که آن را به روش تولید برتر تبدیل می‌کند.

• بارگذاری بالا، راندمان گیر افتادن بالا: تولید لیپوزوم با استفاده از التراسونیک یک روش شناخته شده است که می توان توسط آن لیپوزوم هایی با بارگذاری بالایی از مواد فعال نظیر ویتامین C، مولکول‌های دارو و ... تولید نمود. در عین حال، روش اولتراسونیک راندمان گیر افتادن بالایی را نشان می‌دهد. این بدان معنی است که در صورت استفاده از دستگاههای التراسونیک، درصد بالایی از ماده فعال کپسوله می شوند. این مساله روش اولتراسونیک را به یک روش بسیار کارآمد برای تولید لیپوزوم تبدیل می کند.

• لیپوزوم های کوچک یکنواخت: یکی از مزایای کپسوله کردن لیپوزوم با استفاده از امواج اولتراسونیک توانایی آن در تولید لیپوزوم های بسیار یکنواخت با توزیع اندازه باریک است. از انرژی التراسونیک می توان برای شکستن لیپوزوم های بزرگتر یا توده های چربی به لیپوزوم های کوچکتر و یکنواخت تر استفاده کرد. این مساله منجر به یکنواختی بیشتر در اندازه و شکل لیپوزوم ها می شود، که می تواند برای کاربردهای دارورسانی مهم باشد، جایی که اندازه ذرات می تواند بر فارماکوکینتیک و کارآیی آنها تأثیر بگذارد.

• قابل استفاده برای هر مولکولی: یکی دیگر از مزایای انکپسولاسیون لیپوزوم با استفاده از اولتراسونیک، توانایی آن در محصور کردن طیف وسیعی از داروها و عوامل درمانی دیگر است. از این تکنیک می توان برای کپسوله کردن داروهای آبدوست و آبگریز استفاده کرد که انجام آن با روش های دیگر دشوار است. علاوه بر این، از انرژی التراسونیک می توان برای محصور کردن درشت مولکول ها و نانوذرات استفاده کرد که ممکن است برای محصور کردن با روش های دیگر بسیار بزرگ باشند.

• سریع و قابل اعتماد: انکپسولاسیون لیپوزوم با استفاده از دستگاههای اولتراسونیک یک فرآیند نسبتا ساده و سریع است که نیازی به استفاده از مواد شیمیایی خشن یا دماهای بالا (که می تواند برای عوامل درمانی کپسوله شده مضر باشد) ندارد.

• افزایش مقیاس: علاوه بر موارد بالا، این تکنیک را می توان به راحتی برای تولید در مقیاس بزرگ افزایش داد و آن را به گزینه ای مقرون به صرفه برای کاربردهای دارورسانی تبدیل کرد.

به طور خلاصه، کپسوله سازی لیپوزوم با استفاده از دستگاههای هموژنایزر اولتراسونیک به دلیل توانایی در تولید لیپوزوم های یکنواخت با توزیع اندازه باریک، کپسوله کردن طیف وسیعی از عوامل درمانی و سادگی و مقیاس پذیری آن، یک تکنیک بسیار مقرون به صرفه و کارامد برای کپسوله کردن لیپوزوم است.

آماده سازی لیپوزوم برای مواد دارویی و آرایشی توسط دستگاههای اولتراسونیک

لیپوزوم‌ها (وزیکول‌های مبتنی بر چربی)، ترانسفروزوم‌ها (لیپوزوم‌های فوق‌شکل‌پذیر)، اتوزوم‌ها (وزیکول‌های فوق‌شکل‌پذیر با محتوای الکل بالا)، و نیوزوم‌ها (وزیکول‌های مصنوعی) وزیکول‌های میکروسکوپی هستند که می‌توانند به‌صورت مصنوعی به‌عنوان حامل‌های کروی آماده شوند که می‌توان مولکول‌های فعال را درون آن قرار داد. این وزیکول ها با قطر بین 25 تا 5000 نانومتر اغلب به عنوان حامل دارو در صنایع دارویی و آرایشی مانند دارورسانی خوراکی یا موضعی، ژنتراپی و ایمن سازی استفاده می شوند. استفاده از دستگاههای التراسونیک، یک روش علمی بسیار کارآمد و اثبات شده برای تولید لیپوزوم است. دستگاه های اولتراسونیک تولید طراحی شده و تولید شده توسط تیم فنی شرکت دانش بنیان فاپن لیپوزوم هایی با بارهای بالای مواد فعال و فراهمی زیستی برتر تولید می کنند.

لیپوزوم ها و فرمولاسیون لیپوزومی

لیپوزوم ها سیستم های وزیکولار تک لایه، الیگولاملار یا چند لایه ای هستند و از همان ماده ای تشکیل شده اند که غشای سلولی نیز از آن تشکیل شده است (دولایه لیپیدی). لیپوزوم ها با توجه به ترکیب و اندازه آنها به شرح زیر متمایز می شوند:

• وزیکول های تک لایه کوچک (SUV، <100 نانومتر)

• وزیکول های تک لایه بزرگ (LUV، 100-500 نانومتر)

• وزیکول های تک لایه غول پیکر (GUV، ≥1 میکرومتر)

• وزیکول های چند لایه (MLV، 0.1-10μm)

ساختار اصلی لیپوزوم ها از فسفولیپیدها تشکیل شده است. فسفولیپیدها دارای یک گروه سر آبدوست و یک گروه دم آبگریز هستند که از یک زنجیره هیدروکربنی طولانی تشکیل شده است.

غشای لیپوزوم ترکیبی بسیار شبیه به سد پوستی دارد، به طوری که می توان آنها را به راحتی در پوست انسان ادغام کرد. همانطور که لیپوزوم ها با پوست همجوشی می شوند، می توانند عوامل به دام افتاده را مستقیماً به مقصد تخلیه کنند، جایی که مواد فعال می توانند وظایف خود را انجام دهند. بنابراین، لیپوزوم‌ها باعث افزایش نفوذپذیری پوست برای عوامل دارویی و آرایشی به دام افتاده داخل خود هستند. همچنین لیپوزوم‌های بدون عوامل کپسوله‌شده (وزیکول‌های خالی) فعال‌های قوی برای پوست هستند، زیرا فسفاتیدیل کولین دارای دو عنصر ضروری است که ارگانیسم انسان به تنهایی قادر به تولید آنها نیست: اسید لینولئیک و کولین.

لیپوزوم ها به عنوان حامل های زیست سازگار داروها، پپتیدها، پروتئین ها، DNA پلاسمیک، الیگونوکلئوتیدهای ضد حس یا ریبوزیم ها برای اهداف دارویی، زیبایی و بیوشیمیایی استفاده می شوند. تطبیق پذیری بسیار زیاد در اندازه ذرات و پارامترهای فیزیکی لیپیدها، پتانسیل جذابی را برای ساخت حامل های سفارسی مواد برای طیف وسیعی از کاربردها ایجاد می کند. (اولریچ 2002)

تشکیل لیپوزوم ها توسط دستگاههای التراسونیک

لیپوزوم ها را می توان با کمک امواج التراسونیک تشکیل داد. مواد اولیه برای تهیه لیپوزوم، مولکول های آمفیلیک مشتق شده یا بر اساس لیپیدهای غشای بیولوژیکی هستند. برای تشکیل وزیکول های تک لایه کوچک (SUV)، دیسپرس کردن لیپید به آرامی فراصوت می شود - به عنوان مثال. با دستگاه اولتراسونیک 150UPS با توان پایین و فرکانس 30 کیلوهرتز یا دستگاه 400UPSC و داخل ویال. مدت زمان این فرایند اولتراسونیک اندکی زمان بر خواهد بود، بین 5 تا 15 دقیقه. مدت زمان چنین درمان اولتراسونیک تقریباً طول می کشد. روش دیگر برای تولید وزیکول های تک لایه کوچک، تابش امواج اولتراسونیک به لیپوزوم های وزیکول چند لایه است.

دینو-پیروو و همکاران (2010) به دست آوردن ترانسفروزوم ها را با اعمال امواج اولتراسونیک به وزیکول های چندلایه (MLV) در دمای اتاق گزارش می کند.

شرکت فاپن دستگاه های مختلف اولتراسونیک، سونوترود و لوازم جانبی را ارائه می دهد، و در نتیجه می تواند مناسب ترین شریک شما برای راه اندازی دستگاههای اولتراسونیک برای یک کپسوله سازی لیپوزوم با کارایی بالا در هر مقیاسی باشد.

کپسوله سازی مواد فعال در لیپوزوم ها با استفاده از دستگاههای التراسونیک

لیپوزوم ها به عنوان حامل مواد فعال مانند ویتامین ها، مولکول های درمانی، پپتیدها و غیره عمل می کنند. اولتراسونیک ابزار موثری برای آماده سازی و تشکیل لیپوزوم ها برای به دام افتادن عوامل فعال است. همزمان، فراصوت به فرآیند کپسوله‌سازی و به دام افتادن کمک می‌کند تا لیپوزوم‌هایی تولید شوند که بار بالایی از مواد فعال را در خود نگه داشته اند. قبل از کپسوله‌سازی، لیپوزوم‌ها به دلیل برهم‌کنش بار (بار سطحی سرهای قطبی فسفولیپید) تمایل به تشکیل خوشه‌ دارند (Míckova و همکاران 2008) و باید از یکدیگر باز شوند. به عنوان مثال، زو و همکاران (2003) کپسوله کردن پودر بیوتین در لیپوزوم ها را با استفاده از دستگاههای التراسونیک تشریح کرده اند. همانطور که پودر بیوتین به محلول سوسپانسیون وزیکول اضافه شد، محلول تحت تابش الترا سونیک قرار گرفت. پس از این فرایند، بیوتین در لیپوزوم ها به دام افتاد.

امولسیون لیپوزومی با استفاده از دستگاههای اولتراسونیک

برای تقویت اثر تغذیه‌کننده کرم‌های مرطوب‌کننده یا ضد پیری، لوسیون‌ها، ژل‌ها و سایر فرمول‌های آرایشی، امولسیفایر به دیسپرس های لیپوزومی اضافه می‌شود تا مقادیر بالاتری از لیپیدها را تثبیت کنند. اما بررسی ها نشان داده بود که قابلیت لیپوزوم ها به طور کلی محدود است. با افزودن امولسیفایرها، این اثر زودتر ظاهر می شود و امولسیفایرهای اضافی باعث تضعیف میل ترکیبی سدی فسفاتیدیل کولین می شوند. نانوذرات (متشکل از فسفاتیدیل کولین و لیپیدها) پاسخ این مشکل هستند. این نانوذرات توسط یک قطره روغن که توسط تک لایه ای از فسفاتیدیل کولین پوشانده شده است، تشکیل می شوند. استفاده از نانوذرات به فرمولاسیون‌ها اجازه می‌دهد که لیپیدهای بیشتری را جذب کرده و پایدار بمانند، بنابراین نیازی به امولسیفایر اضافی نیست.

استفاده از ادوات التراسونیک روشی اثبات شده برای تولید نانوامولسیون ها و نانو دیسپرس ها است. اولتراسونیک با شدت بالا نیروی مورد نیاز برای دیسپرس شدن فاز مایع (فاز پراکنده) را در قطرات کوچک در فاز دوم (فاز پیوسته) تامین می کند. در ناحیه پراکنده، حباب‌های کاویتاسیون منفجر شده باعث ایجاد امواج ضربه‌ای شدید در مایع اطراف می‌شوند و منجر به تشکیل جت‌های مایع با سرعت بالای مایع می‌شوند. به منظور تثبیت قطرات تازه تشکیل شده فاز پراکنده در برابر ادغام، امولسیفایرها (مواد فعال سطحی، سورفکتانت ها) و تثبیت کننده ها به امولسیون اضافه می شوند. از آنجایی که ادغام قطرات پس از ایجاد آشوب توسط اولتراسونیک بر توزیع اندازه قطرات نهایی تأثیر می گذارد، امولسیفایرهای تثبیت کننده کارآمد، برای حفظ توزیع اندازه قطرات نهایی استفاده می شوند تا توزیع اندازۀ نهایی در سطحی برابر با توزیع اندازه، بلافاصله پس از دیسپرس شدن توسط التراسونیک باقی بماند.

دیسپرس های لیپوزومی با استفاده از دستگاههای التراسونیک

دیسپرس های لیپوزومی که بر پایه فسفاتیدیل کلر غیر اشباع هستند، در برابر اکسیداسیون پایداری ندارند. تثبیت پایداری دیسپرس را می توان با آنتی اکسیدان ها، مانند مجموعه ای از ویتامین های C و E به دست آورد.

اورتان و همکاران (2002) در مطالعه خود در مورد تهیه اسانس Anethum graveolens در لیپوزوم ها با استفاده از اولتراسونیک به نتایج خوبی دست یافتند. بعد از اعمال امواج التراسونیک، ابعاد لیپوزوم ها بین 70-150 نانومتر و برای MLV بین 230-475 نانومتر بود. این مقادیر تقریباً بعد از 2 ماه نیز ثابت بودند، اما پس از 12 ماه، به ویژه در پراکندگی SUV (به هیستوگرام زیر مراجعه کنید) افزایس یافتند. اندازه‌گیری پایداری، (در مورد از دست دادن اسانس و توزیع اندازه) همچنین نشان داد که پراکندگی‌های لیپوزومی محتوای روغن اسانس فرار را حفظ می‌کنند. این نشان می دهد که به دام افتادن اسانس در لیپوزوم ها باعث افزایش پایداری روغن می شود.

پردازنده های اولتراسونیک شرکت فاپن دستگاه های ایده آل برای کاربرد در صنایع آرایشی و بهداشتی و دارویی هستند. سیستم‌های متشکل از چندین پردازنده اولتراسونیک با توان هر کدام تا 1000 وات، ظرفیت مورد نیاز برای تبدیل این روش آزمایشگاهی به یک روش تولید کارآمد برای به دست آوردن امولسیون‌های ریز پراکنده در جریان پیوسته یا به صورت بچ را فراهم می‌کنند تا بتوان به نتایجی قابل مقایسه با بهترین هموژنایزرهای فشار بالای امروزی نظیر شیر روزنه ای رسید. علاوه بر این راندمان بالا در امولسیون سازی مداوم، دستگاه های اولتراسونیک فاپن نیاز به تعمیر و نگهداری بسیار کمی دارند و کار کردن با آنها و تمیز کردن آنها بسیار آسان است. اولتراسونیک در واقع به تمیز کردن و شستشو کمک می کند. قدرت اولتراسونیک قابل تنظیم است و می تواند با محصولات خاص و نیازهای امولسیون سازی سازگار شود.