Synthesis, Characterization, and Encapsulation Efficiency of Liposome Particles for Capsaicinoid Compounds
Keywords:
Encapsulation technology, Liposome particles, Capsaicinoid compounds, Reverse-phase evaporation methodAbstract
Liposomes are spherical vesicles composed of lipid bilayer shells surrounding aqueous interior cores. These particles can encapsulate essential substances, prevent degradation, enhance stability and reduce toxicity or irritation associated with direct substance use. This research aims to synthesize liposomal particles encapsulating capsaicinoids (capsaicin, dihydrocapsaicin and nordihydrocapsaicin), which possess anti-inflammatory and pain-relieving properties but are limited by degradation and toxicity associated with the direct use of capsaicinoids. The liposomes were synthesized using the reverse-phase evaporation method with phospholipids at a concentration of 1.0 %w/v. Their physical properties, including particle size, polydispersity index and zeta-potential were analyzed using dynamic light scattering technique. Morphological characteristics were examined via transmission electron microscopy. Encapsulation efficiency was assessed using high-performance liquid chromatography and liposome stability was evaluated over a 12-week period. The results showed that the synthesized liposomal particles formed a homogeneous yellow mixture. The particles exhibited a spherical shape, with sizes ranging from 409 - 560 nm, a polydispersity index of 0.30 to 0.34 and a zeta-potential between -41 and -55 mV. Encapsulation efficiency analysis revealed that capsaicin had the highest encapsulation rate, followed by dihydrocapsaicin and nordihydrocapsaicin with efficiencies of 92.39 ± 11.02%, 58.17 ± 9.24% and 34.95 ± 2.80%, respectively. The liposomes demonstrated maximum stability for up to six weeks. In conclusion, the synthesized liposomal particles exhibited uniform size, high stability and minimal aggregation or sedimentation. Their high encapsulation efficiency for capsaicin highlights their potential for future applications.
References
สุวิมล สุรัสโม, ชญานันท์ เอี่ยมสำอาง, คุณัช สุขธรรม, นารินทร์ ไพบูลย์, จักรวาฬ ยศถาวรกุล, อรอุมา เกตุชาติ. อนุภาคนาโนเพื่อการนำส่งบัวบก มังคุด กานพลูสำหรับผลิตภัณฑ์เวชสำอาง. ใน: เอกสารประกอบการจัดงาน Thailand Tech Show 2019 “นวัตกรรม 360 องศา เพื่อความยั่งยืน (360 Innovation X Sustainability)” ครั้งที่ 5 วันที่ 5-6 กันยายน 2562. โรงแรมเซ็นทารา แกรนด์ แอท เซ็นทรัลเวิลด์. กรุงเทพฯ; 2562. หน้า 111.
คทาวุธ นามดี, จักรวาฬ ยศถาวรกุล, มัตถกา คงขาว, ธีรพงศ์ ยะทา, สมฤดี แก้วมาลุน, วรุตม์ และเก่งกิตติภัทร. ตัวนำส่งเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซึมสำหรับสารสกัดถั่งเช่า. ใน: เอกสารประกอบการจัดงาน Thailand Tech Show 2019 “นวัตกรรม 360 องศา เพื่อความยั่งยืน (360 Innovation X Sustainability)” ครั้งที่ 5 วันที่ 5-6 กันยายน 2562. โรงแรมเซ็นทารา แกรนด์ แอท เซ็นทรัลเวิลด์. กรุงเทพฯ; 2562. หน้า 108.
นุชรีย์ ถาปันแก้ว. ผลของพริกต่อระบบเมแทบอลิซึมและระบบประสาทอัตโนมัติ. วารสารวิจัยสาธารณสุขศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น 2554;4(2):69-74.
Rollyson DW, Stover AC, Brown CK, Perry EH, Stevenson DC, McNees AC, et al. Bioavailability of capsaicin and its implications for drug delivery. J Control Release 2014;28(0):96-105.
Chaiyasit K, Khovidhunkit W, Wittayalertpanya S. Pharmacokinetic and the effect of capsaicin in Capsicum frutescens on decreasing plasma glucose level. J Med Assoc Thai 2009;92(1):108-13.
วิศรุต บุตรากาศ, วาสนา เนตรวีระ, พัฒนสิน อารีอุดมวงศ์, สุจิตรา กล้วยหอมทอง, เพชรรัตน์ แก้วดวงดี, พีรนันท์ พัฒนมงคล. ประสิทธิผลยาหม่องพริกต่อระดับความปวด ระดับขีดเริ่มของอาการปวดและองศาการเคลื่อนไหวของคอในผู้ป่วยที่มีอาการปวดหลังส่วนบนจากกลุ่มอาการปวดกล้ามเนื้อและพังผืด. วารสารการแพทย์แผนไทยและการแพทย์ทางเลือก 2562;17(2):228-38.
Estevinho BN, Damas AM, Martins P, Rocha F. The influence of microencapsulation with a modified chitosan (water soluble) on ß-galactosidase activity. Drying Technol 2014;32:1575-86.
Estevinho BN, Damas AM, Martins P, Rocha F. Microencapsulation of ß-galactosidase with different biopolymers by a spray-drying process. Food Res Int 2014;64:134-40.
Madene A, Jacquot M, Scher J, Desobry S. Flavor encapsulation and controlled release—a review. Int J Food Sci Technol 2006;41:1-21.
อำพล ไมตรีเวช, ณรงค์ สาริสุต, ดวงมณี มณีโรจน์ภักดี, วสุ วิฑูรย์สฤษฏ์ศิลป์, โกศล แซ่ติ้ง. การพัฒนาอนุภาคนาโนและระบบนำส่ง. บทความวิชาการ [อินเตอร์เน็ต]. 2556. [เข้าถึงเมื่อ 3 ต.ค. 2567]. เข้าถึงได้จาก: https://pharmacy.mahidol.ac.th/en/knowledge/article/112
Frick M, Schwieger C, Schmidt C. Liposomes as carriers of membrane-associated proteins and peptides for mass spectrometric analysis. Angew Chem Int Ed 2021;60:11523-30.
ภาสวีร์ จันทร์สุข, วิริยาพร ศิริกุล, ชุติมน หมื่นแก้ว. รูปแบบนวัตกรรมการนำส่งยาสมุนไพร. ก้าวทันโลกวิทยาศาสตร์ 2555;12(1):38-47.
Pinsuwan S, Ammuaikit T, Ungphaiboon S, Itharat A. Liposome-containing Hibiscus sabdariffa Calyx extract formulations with increased antioxidant activity, improved dermal penetration and reduced dermal toxicity. J Med Assoc Thai 2010;93(7):S216-26
Hunthayung K, Klinkesorn U, Hongsprabhas P, Chanput W. Controlled release and macrophage polarizing activity of cold-pressed rice bran oil in a niosome system. Food Funct J 2019;10(6):3272-81.
Utamo M, Haruthaithanasan V, Winitchai S, Rimkeeree H. Development of reduced dark and anti-aging skin care night cream containing liposome of Indian gooseberry (Phyllanthus emblica L.) extract. In: Agricultural Sciences: Leading Thailand to World Class Standards. Proceedings of the 2nd Kasetsart University Annual Conference; 2014 Feb 4-7; Kasetsart University, Bangkok, Thailand; 2014 Vol. 6. p.162-9.
Amiri S, Ghanbarzadeh B, Hamishehkar H, Hosein M, Babazadeh A, Adun P. Vitamin E loaded nanoliposomes: effects of gamma-oryzanol, polyethylene glycol and lauric acid on physicochemical properties. Colloid Interface Sci Commun 2018;26:1-6.
Kongkaneramit L, Aiemsum-ang P, Kewsuwan P. Development of curcumin liposome formulations using polyol dilution method. Songklanakarin J Sci Technol 2016;38(6):605-10.
Fotini M, Sophia H, Kostas D, Dimitrios K, Costas D. Liposome formulation from phospholipids of Greek almond oil, properties, and biological activity. Zeitschrift für Naturforschung C 2004;59(3-4):330-4.
Azucena GG, Saifuddin S, Kenji M, Zeinab H. Liposomal nanovesicles for efficient encapsulation of staphylococcal antibiotics. ACS Omega 2019;4(1):10866-76.
Abdelnabi H, Alshaer W, Azzam H, Alqudah D, Al-Samydai A, Aburjai T. Loading of capsaicin-in-cyclodextrin inclusion complexes into PEGylated liposomes and the inhibitory effect on IL-8 production by MDA-MB-231 and A549 cancer cell lines. Zeitschrift für Naturforschung C 2021;76(11-12):503-14.
Al-Samydai A, Alshaer W, Al-Dujaili EAS, Azzam H, Aburjai T. Preparation, characterization, and anticancer effects of capsaicin-loaded nanoliposomes. Nutrients 2021;13(11):3995-11.
Mozafari MR, Johnson C, Hatziantoniou S, Demetzos C. Nanoliposomes and their applications in food nanotechnology. J Liposome Res 2008;18(4):309-27.
Danaei M, Dehghankhold M, Ataei S, Hasanzadeh DF, Javanmard R, Dokhani A, et al. Impact of particle size and polydispersity index on the clinical applications of lipidic nanocarrier systems. Pharmaceutics. 2018;10(2):57-74.
Šturm L, Poklar UN. Basic methods for preparation of liposomes and studying their interactions with different compounds, with the emphasis on polyphenols. Int J Mol Sci 2021;22(12):6547-67.
Akbarzadeh A, Rezaei-Sadabady R, Davaran S, Joo SW, Zarghami N, Hanifehpour Y, et al. Liposome: Classification, preparation, and applications. Nanoscale Res Lett 2013;8(1):1–9.
Németh Z, Csóka I, Semnani JR, Sipos B, Haspel H, Kozma G, et al. Quality by Design-driven zeta potential optimization study of liposomes with charge imparting membrane additives. Pharmaceutics 2022;14(9):1798-23.
Jiang Y, Li W, Wang Z, Lu J. Lipid-based nanotechnology: Liposome. Pharmaceutics 2024;16(1):34-61.
Lujan H, Griffin WC, Taube JH, Sayes CM. Synthesis and characterization of nanometer-sized liposomes for encapsulation and microRNA transfer to breast cancer cells. Int J Nanomedicine 2019;14:5159-73.
Farouk AE, Fahmy SR, Soliman AM, et al. A nano-liposomal formulation potentiates antioxidant, anti-inflammatory, and fibrinolytic activities of Allolobophora caliginosa coelomic fluid: formulation and characterization. BMC Biotechnol 2023;23(1):28-47.
Huang X, Li Z, Zhai G. The role of zeta potential in the stability of nanoemulsions. J Nanobiotechnology 2012;10(1):1-10.
ชูทับ รัชพล. การเตรียมเเละวิเคราะห์คุณลักษณะของอนุภาคลิโพโซมสําหรับกักเก็บสารอาร์บูตินด้วยเครื่องโฮโมจิไนเซอร์เเรงดันสูง. วิทยานิพนธ์ปริญญาวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์, จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. กรุงเทพฯ; 2563.
ขวัญจิตร อิสระสุข, และคณะ. การเตรียมไลโพโซมกักเก็บสารสกัดจากใบขลู่เพื่อพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง. วารสารวิจัยมหาวิทยาลัยราชภัฏสวนดุสิต 2560;10(1):43-60.
Schmidt C, Lamprecht A. Nanocarriers in drug delivery: Design, manufacture and physicochemical properties. In: Lamprecht A, editor. Nanotherapeutics – Drug Delivery Concepts in Nanoscience. Singapore: Pan Stanford; 2009.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Huachiew Chalermprakiet Science and Technology Journal
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความทุกบทความที่ได้รับการตีพิมพ์ถือเป็นลิขสิทธิ์ของ คณะวิทยาศาสตร์แฟละเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยหัวเฉียวเฉลิมพระเกียรติ
