Liposomale Pflanzenextrakte kombinieren pflanzliche Wirkstoffe mit einer Technologie, die auf Phospholipidstrukturen basiert. Im Gegensatz zu klassischen Extrakten, bei denen die Eigenschaften der Wirkstoffe unter anderem von ihrer Löslichkeit und Stabilität abhängen, ermöglicht die liposomale Formulierung deren Einbindung in das Lipidsystem. Dies ist wichtig für die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Formulierung, ihre Stabilität und die Art der Wirkstoffabgabe. Die endgültige Qualität eines solchen Systems wird jedoch nicht nur durch die Anwesenheit von Phospholipiden bestimmt, sondern auch durch die Herstellungstechnologie, die Partikelcharakteristik, die Standardisierung und die Kontrolle der fertigen Formulierung.
Inhaltsverzeichnis
Wie erhöhen Liposomen die Bioverfügbarkeit von Wirkstoffen?
Einsatz von Liposomen bei der Herstellung von Arzneimitteln und Nahrungsergänzungsmitteln
Was unterscheidet liposomale Kräuterpräparate von klassischen Extrakten?
Heutzutage ist es Wissenschaftlern gelungen, die gesundheitsfördernde Aktivität vieler in Pflanzen enthaltener chemischer Verbindungen zu bestätigen. Ihre Wirkung auf Zellen kann sicher sein, jedoch ist die Bioverfügbarkeit der wohltuenden Inhaltsstoffe ein ständiges Problem in der Phytotherapie. Derzeit konzentrieren sich viele Forscher auf die Suche nach den vorteilhaftesten Verabreichungswegen für Wirkstoffe, um die Absorptionseffizienz zu steigern, die Bioverfügbarkeit zu verbessern und Technologien zur Formulierung von Nahrungsergänzungsmitteln und pflanzlichen Arzneimitteln zu entwickeln. Eine der hinsichtlich der Assimilation äußerst vorteilhaften Darreichungsformen sind Produkte auf Liposomenbasis1.
Die geeignetste Form der Kräuterergänzung ist die orale Einnahme. Nahrung und biologisch aktive Bestandteile werden nach dem Verzehr verdaut und anschließend im Verdauungstrakt absorbiert. Leider müssen wir uns bei der Betrachtung von Nahrungsergänzungsmitteln und Phytotherapie bewusst sein, dass ein großer Teil wichtiger Moleküle schlecht absorbiert wird. Viele orale Medikamente und pflanzliche Verbindungen weisen eine sehr geringe Bioverfügbarkeit auf. Bei einigen Substanzen werden weniger als 10 % der Moleküle in den Blutkreislauf aufgenommen1.
Die Absorption aktiver Moleküle in den Blutkreislauf hängt von ihrer Wasserlöslichkeit, ihrer Lipophilie (Fähigkeit, sich in Fetten zu lösen) sowie von der Geschwindigkeit ihrer Penetration durch Zellmembranen, ihrer Stabilität gegenüber verschiedenen Enzymen (Empfindlichkeit gegenüber Stoffwechselprozessen des Organismus) und ihrer Beständigkeit gegenüber Säuren und Basen ab. Liposomen schützen Moleküle vor Zerstörung und erhöhen ihre Fähigkeit, Zellmembranen zu durchdringen, wodurch die Bioverfügbarkeit pflanzlicher Nahrungsergänzungsmittel verbessert wird1,2.
Was sind Liposomen?
Liposomen sind kugelförmige Gebilde, in deren Innerem bioaktive Substanzen eingeschlossen werden können. Sie werden meist aus Phospholipidmolekülen (Bestandteile der Zellmembranen, die unseren Körper aufbauen) gebildet. Liposomen werden erfolgreich eingesetzt, um das pharmakokinetische Profil von Medikamenten sowie von Kräutern und Vitaminen zu verändern. Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften sind Liposomen in der Lage, die Wirksamkeit pflanzlicher Substanzen zu erhöhen, indem sie deren Löslichkeit verbessern, die Bioverfügbarkeit steigern und ihre Stabilität im menschlichen Körper erhöhen2.
In ihrem Inneren schließen Liposomen einen Teil des Lösungsmittels ein, in dem sich Wirkstoffe befinden können. Sie können eine, mehrere oder viele kugelförmig umschlossene innere Membranen besitzen. Liposomen bestehen aus polaren Lipiden, die sich durch eine lipophile und eine hydrophile Gruppe auszeichnen. Dies bedeutet, dass ein Pol an wasserlösliche Substanzen und der andere an fettlösliche Substanzen bindet. Unter dem Einfluss von Wasser organisieren sich polare Lipide selbst und bilden vesikuläre Formen2,3.
Wie erhöhen Liposomen die Bioverfügbarkeit von Wirkstoffen?
Ein Liposom besitzt einen Kern aus wässriger Lösung, der von einer hydrophoben Membran in Form einer Lipiddoppelschicht umgeben ist. Hydrophile, im Kern gelöste Substanzen können die Doppelschicht nicht leicht durchdringen und sind somit vor äußeren Faktoren geschützt. Hydrophobe Chemikalien (nicht wasserlöslich, fettlöslich) binden an die Lipiddoppelschicht. Dadurch werden sie in wässriger Umgebung dispergiert und leichter vom Körper aufgenommen. Dies bedeutet, dass die liposomale Form eines Kräuterpräparats die Bioverfügbarkeit sowohl fettlöslicher als auch wasserlöslicher Bestandteile erhöht. Während der Abgabe der aktiven Moleküle an den Wirkort verschmilzt die Lipiddoppelschicht des Liposoms mit anderen Doppelschichten, wie der Zellmembran, und liefert so den Inhalt des Vesikels1–3.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der positive Einfluss von Liposomen auf die Bioverfügbarkeit von Nährstoffen auf mehrere Wirkmechanismen zurückzuführen ist. Dies sind:
- Erhöhung der Solubilisierung des Wirkstoffs;
- Schutz der Wirkstoffe vor Abbau;
- Erhöhung der Absorption des Wirkstoffs in den Blutkreislauf.
Liposomen in der Natur
Ein hervorragendes Beispiel für eine natürliche, liposomenhaltige Nährflüssigkeit ist die menschliche Muttermilch. Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften wird diese Sekretion seit Jahrzehnten von Wissenschaftlern intensiv erforscht. Durch diese wissenschaftliche Arbeit sind die Bestandteile der Muttermilch und ihre Beziehung zur Gesundheit und Entwicklung von Säuglingen sehr gut bekannt. Analysen der chemischen Zusammensetzung von Muttermilch haben gezeigt, dass es sich um eine äußerst komplexe Suspension handelt, die über 200 fett- und wasserlösliche Komponenten enthält. Die dominierenden Formen in der Milch sind Emulsionströpfchen und Kaseinmizellen. Kürzlich wurden in Studien mittels Elektronenmikroskopie auch Lipidvesikel (Liposomen) darin nachgewiesen1.
Einsatz von Liposomen bei der Herstellung von Arzneimitteln und Nahrungsergänzungsmitteln
Bis vor Kurzem bezog sich die Anwendung von Liposomen in der Medizin hauptsächlich auf die gezielte Arzneimittelabgabe. Dieser Begriff bezeichnet Präparate, deren Aufgabe es ist, selektiv auf bestimmte Zelltypen, z. B. Krebszellen, zu wirken. In den letzten Jahren zeigt sich ein deutlicher Trend, die Eigenschaften von Liposomen zur Steigerung der Wirksamkeit von Nahrungsergänzungsmitteln und pflanzlichen Präparaten zu nutzen. Dieser neue Ansatz resultiert aus dem Problem niedriger Absorptionsraten und Bioverfügbarkeit traditioneller oraler Tabletten und diätetischer Kapseln. Leider ist die geringe Bioverfügbarkeit oral eingenommener Nahrungsergänzungsmittel ein gut dokumentiertes Problem in den Ergebnissen klinischer Tests. Aus diesem Grund stellt die natürliche „Verkapselung“ von lipophilen und hydrophilen Nährstoffen in Liposomen im mikroskopischen Maßstab eine wirksame Methode zum Schutz vor zerstörenden Enzymen und Säuren dar, die vom Verdauungssystem ausgeschieden werden. Zusätzlich erhöht der Einschluss von Substanzen in Liposomen die Effizienz ihrer Abgabe an Zellen und Gewebe4.
Liposomen sind nicht gleich Liposomen – Was beeinflusst die Qualität von Liposomen-basierten Präparaten?
Es ist auch zu beachten, dass bestimmte Faktoren den prozentualen Liposomengehalt in einem Präparat, deren Stabilität und die tatsächliche Menge des darin eingeschlossenen Wirkstoffs beeinflussen. Diese sind:
- Herstellungs- und Zubereitungsmethode der Liposomen;
- Zusammensetzung, Qualität und Art des zur Formulierung und Herstellung von Liposomen verwendeten Phospholipids;
- Gehalt an homogenen Liposomenvesikelgrößen im Präparat, die stabil sind und ihre eingeschlossene Ladung beibehalten.
Die genannten Elemente bilden die Grundlage für die Entwicklung wirksamer liposomaler Trägerstoffe, die bei der Herstellung von Nahrungsergänzungsmitteln und Lebensmitteln für besondere Ernährungszwecke verwendet werden.
Zu den wichtigsten Liposomentypen gehören multilamellare Vesikel (MLV), kleine unilamellare Vesikel (SUV, mit einer Lipiddoppelschicht) und große unilamellare Vesikel (LUV). Bei Arzneimitteln und Nahrungsergänzungsmitteln sind multilamellare Liposomen die am wenigsten wünschenswerte Form. Dies liegt daran, dass MLV große Vesikel sind, die mehr kleinere enthalten, was den Zugang zum Wirkstoff erschwert.
Unter den Liposomen in oral verabreichten Präparaten sind unilamellare Vesikel die vorteilhafteste Form. Darunter zeichnen sich LUV-Liposomen mit einem Durchmesser von über 50 nm aus. Sie weisen eine höhere Lagerstabilität auf als kleine SUV-Vesikel, da aufgrund ihrer größeren Größe keine großen Spannungen auf der Ebene der doppelten Lipidschicht auftreten. LUV können aufgrund des optimalen Verhältnisses von wässriger zu lipidischer Phase erfolgreich als Träger für Wirkstoffe eingesetzt werden. Zusätzlich weist die Lipidmembran von LUV-Vesikeln eine große Ähnlichkeit mit der Zellmembran menschlicher Zellen auf3.
Laboruntersuchungen – Analyse der Partikelgröße (DLS) und Stabilität von Nanoemulsionen
In Tests, die im Labor der Technisch-Humanistischen Universität Kazimierz Pułaski in Radom durchgeführt wurden, zeigte sich, dass die untersuchte Liposomale Nanoemulsion eine durchschnittliche Vesikelgröße von 70,18 nm aufwies. Dies bedeutet, dass sie in die Kategorie der auf LUV-Liposomen basierenden Präparate fällt, was mit einer vorteilhaften Erhöhung der Bioverfügbarkeit sowohl lipophiler als auch hydrophiler Bestandteile verbunden ist. Zusätzlich bestätigte das Labor die hohe Stabilität der Nanoemulsion, was einer der wichtigsten Qualitätsparameter für Liposomen-basierte Präparate ist. Gleichzeitig wurde gezeigt, dass die Vesikel im Präparat so klein sind, dass es in die Kategorie der Nanoemulsionen fällt. Dieser Begriff bezeichnet ein System, in dem die Größe der dispergierten Partikel 200 nm nicht überschreitet. Nanoemulsionen zeichnen sich durch die leichte Einführung biologisch aktiver Verbindungen sowohl in die innere Phase als auch in die dispergierende Phase aus, was sich positiv auf ihre Bioverfügbarkeit auswirkt5.
Die in der obigen Studie beschriebene liposomale Nanoemulsion bildet die Grundlage der in dem Präparat verwendeten Technologie:
Rohstoffe, die in der liposomalen Technologie verwendet werden
Eine detaillierte Charakterisierung spezifischer Pflanzenextrakte und ihrer Eigenschaften besprechen wir im Abschnitt Rohstoffe und Inhaltsstoffe, wo wir unter anderem Vitamin C, Ashwagandha, Betulin und Japanischen Staudenknöterich vorstellen.
Wenn Sie die technologischen Unterschiede zwischen den einzelnen Formulierungen besser verstehen möchten, lesen Sie auch den Artikel Liposomale Nahrungsergänzungsmittel: Was unterscheidet flüssige und pulverförmige Formen?, in dem wir die Bedeutung der Partikelgröße, der Systemstabilität und der Laboruntersuchungen erörtern.
Fachliche Ausarbeitung
Artikel in Zusammenarbeit mit einem Doktor der Pharmazie erstellt.
Der Inhalt dient Bildungszwecken und basiert auf aktuellen Daten zur liposomalen Technologie, Nanoemulsionen und der Bioverfügbarkeit pflanzlicher Verbindungen.
Dr. Pharm. Sara Janowska
Literaturverzeichnis
Idzikowska, M. et al. NANOTECHNOLOGIE IN DER LEBENSMITTELPRODUKTION – ENTWICKLUNGSRICHTUNGEN, RISIKEN UND RECHTLICHE REGULIERUNGEN. (2012).
Keller, B. C. Liposomes in nutrition. Trends in Food Science & Technology 12, 25–31 (2001).
Porter, C. J. H., Trevaskis, N. L. & Charman, W. N. Lipids and lipid-based formulations: optimizing the oral delivery of lipophilic drugs. Nature Reviews Drug Discovery 2007 6:3 6, 231–248 (2007).
Technologie kleiner Partikel – Liposomen, Mikropartikel, Mikrokapseln, Mikrosphären, Lipid-Nanopartikel. – Aptekarz Polski. https://www.aptekarzpolski.pl/wiedza/technologia-malych-czastek-liposomy-mikroczastki-mikrokapsulki-mikrosfery-nanoczastki-lipidowe/.
DeFelice, S. L. The nutraceutical revolution: its impact on food industry R&D. Trends in Food Science & Technology 6, 59–61 (1995).
