Liposomales Vitamin C Teil 1: Eine Einführung zu den Grundlagen (u.a. Zutaten, Verfahren) & Grenzen der Heimherstellung

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Liposom. Quelle: Wikipedia. Lizenz: Gemeinfrei

In meinem Übersichtsartikel zu Liposomen hatte ich schon einiges zu dieser Technologie geschrieben. Für einige stellt sich sicher nun die Frage, ob so etwas auch in der Heimherstellung ‚machbar‘ ist und ob das z.B. für liposomales Vitamin C, dem gängigsten liposomalem Supplement, auch Sinn macht.

Warum gerade Vitamin C? Vitamin C ist für mich eines DER wichtigsten Supplemente überhauot. Als Antioxidant und Co-Faktor von Redox-Reaktionen ist es für eine Vielzahl an positiven Funktionen zuständig und wirkt so positiv auf die allgemeine Gesundheit (Sterblichkeit durch alle Ursachen [24]) und das Immunsystem – speziell bei Infektionen & Krankheiten [1][2][3][4][5][6][7][8][27]. Eine kontroverse Thematik bei Vitamin C ist jedoch die Aufnahme vom Darm in das Blut und von da in die Zellen. Gerade die gepufferten Varianten (u.a. Na-Ascorbat) sind wohl in der Aufnahme auf ca. 200 mg pro Intervall (1-2 h) beschränkt [18]. Eine gut beschriebene Methode die Darm-Grenze zu umgehen ist eine Infusion oder >2 g Ascorbinsäure auf nüchternen Magen. Beide Varianten bringen das Vitamin C jedoch immer noch nicht in die Zelle! – dazu bedarf es enzymatischer Transporter und genug NADPH. Um das Vitamin C nun effizient vom Magen in das Blut und von da (ohne enzymatischen Transporter) in die Zelle zu bekommen ist ggf. liposomales Vitamin C ein probater Weg [2][3][10][11][15][27][41].

So, genug der Einführung – worum geht es in diesem Artikel?

  • Um komplett absurde Anleitungen für liposomales Vitamin C im Internet – u.a. mit Ultraschall-Zahnbürsten und etwas rühren.
  • Wo die Grenzen der Heimherstellung sind und was ‚Nano‘ bedeutet?
  • Warum Alkohole bei der Rezeptur (wohl) so wichtig sind.
  • Die Rolle von Natriumhydrogencarbonat (Natron, NaHCO3) zur pH-Wert Pufferung
  • Grundlegendes zur Herstellung von liposomalen Vitamin C im Kaltverfahren ohne Cholesterin & Co.
  • Ultraschall-Parameter: Dauer, Frequenz und Seiteneffekte

Dieser Teil ist dann eine Einführung in die Grundlagen – im zweiten Teil wird es dann praktisch.

Vorweg: Ob es Sinn macht sich aus Phosphatidylcholin (u.a. in Lecithin), Wasser und Natrium-Ascorbat oder Ascorbinsäure eigenes ‚liposomales‘ oder ‚emulgiertes‘ Vitamin C zu bauen kann ich nicht sagen, denn solche Messungen hat nach meinem Wissen keiner gemacht und die Partikelgrößen der Liposome sind in Heimherstellung kaum unter 200-300 nm zu bekommen, also im Glücksfall.

Tipp: Schaut auch in Teil 2 & Teil 3 rein, sowie meinen Einführungsartikel zu liposomen Nahrungsergänzungsmitteln.

Zu komplett absurden Anleitungen für liposomales Vitamin C im Internet – u.a. mit Ultraschall-Zahnbürsten und etwas rühren.

Im Internet finden sich viele, teils skurrile, Anleitungen für liposomales Vitamin C: Viele nutzen kein Ethanol als konservierungs- und Lösemittel, wenig Vitamin C in der Lösung, nur handelsübliches Lecithin-Pulver mit viel Protein, aber nicht mal ‚besseres‘ Lecithin-Granulat [A][B]. Der ‚Knaller‘ für mich war dann eine Anleitung, wo eine Ultraschall-Zahnbürste benutzt wurde um Ascorbinsäure, Lecithin und Wasser zu verrühren! und zu ‚Ultraschallen‘ [C]. Jedoch achten auch die ‚besseren‘ Anleitungen oft nicht auf die nötigen Temperaturen bzw. Temperaturkurven damit alles emulgiert…

Anscheinend haben sich viele Menschen wirklich keine grundlegenderen Gedanken gemacht, dass aus dem ganzen Aufwand nicht nur Vitamin-C+Lecithin+Wasser-‚Papp‘ herauskommt, sondern ‚wirkliche‘ Liposomen – zumindest im Bereich von 300 nm. Ob diese ‚wirklichen‘ Liposomen dann auch klein genug sind um effektiv in den Zellen aufgenommen werden und auch effektiv die intrazellulären Spiegel von Vitamin C zu erhöhen, also mehr die orale Zufuhr von L-Ascorbinsäure, ist noch einmal ein anderes Thema – was viele kommerzielle Anbieter nicht einmal beherrschen.

Insofern: Für die Herstellung von liposomalen Mischungen ist ist es nicht mit ein paar mal umrühren und etwas Ultraschall-Zahnbürste getan. Auch meine Überlegungen hier sind wirklich nur die unterste Kategorie in Bezug auf die Dimension dieses Themas – also ungefähr das, was man mit ein paar Hundert Euro an Equipment zu Hause machen kann. Ob das, was am Ende da herauskommt auch effektiv ist – ist noch eine ganz andere Frage…

Wo sind die Grenzen der Heimherstellung und was beutet ‚Nano‘?

‚Nano‘ bedeutet <= 100 nm (durchschnittliche) Größe der Liposome. Das die Herstellung von Nano-Liposomen nicht trivial ist und aktuell nicht mit haushaltsüblichen ‚Bordmitteln‘ möglich ist , sollte aus der Einführung zu den Liposomen klar geworden sein. Daraus ergibt sich für mich jedoch eine wichtige Frage: „Wie hoch ist die Effektivität der häuslichen ‚Bordmittel‘-Herstellung im Vergleich zum reinen oralen L-Ascorbat- also kommt die liposome Zubereitung auch ‚besser‘ in den Zellen an?“

Dr. Shade geht davon aus, das die meisten Produkte auf dem Markt nicht Nano-Liposomal sind und so suboptimal oder kaum substantiell besser wirkten als normale orale Zubereitungen (u.a. Kapseln). Ich merke an, das auch Emulgate im Magen-Darm Bereich durchaus besser aufgenommen werden könn(t)en als Pulver oder wässrige Lösungen. Wichtig ist jedoch auch hier, dass die Emulgate bzw. Emulsionen stabil sind (bzw. bleiben) und sich nicht zu schnell in die Bestandteile, ala Essig-Öl Dressing, zerlegen.

Zur Orientierung: Eine Patentschrift [15] gibt an, das die Vitamin-C Liposome von LivOn Labs (einem Markführer) vor ein paar Jahren recht groß waren – im Bereich von 1000 nm (übersetzt mit deepl.com):

„Der mittlere Partikeldurchmesser reichte von weniger als 850 nm bis über 1200 nm mit einer mittleren mittleren Partikelgröße von 1030±100 nm“

Das wäre von meinem Verständnis her ziemlich schlecht. Ob dies auch auf das aktuelle Produkt zutrifft ist mir nicht bekannt – es traf aber wohl mal zu, bevor LivOn Labs vorgenannten Patent [15] erwarb. Im Kontrast soll die im Patent beschriebene kalte Zubereitung (-> Cold Process), die ich im nächsten Teil dieser Serie besprechen möchte, Liposome im Bereich von 300-500 nm liefern – zumindest wenn dieser genau so wie beschrieben durchgeführt wird. Was davon noch bei einer Heimzubereitung im Turbomixer und Ultraschall-Bad erreichbar ist – das ist eine offene und unbeantwortete Frage. Lecithin und L-Ascorbinsäure mit einer Ultraschallzahnbürste in einem Glas umrühren, das zumindest dürfte keine optimalen Liposome ergeben… eher Tapetenkleister und nicht einmal eine richtige Emulsion.

Aber egal wie man es dreht:  Zu hause fehlt es sicher den meisten (inklusive mir) an einem Elektronenmikroskop und anderen Messverfahren wie Größenausschluss-Chromatographie, der Messung der dynamischen Lichtstreuung & Co. [28] zur Überprüfung des Resultats.

Grundlegendes zur Herstellung von liposomalen Vitamin C im Kaltverfahren ohne Cholesterin & Co.

Hier möchte ich kurz auf verschiedene Aspekte der ‚kalten‘ Lipo-C für Herstellung für den Heimanwender eingehen, welche ich für wichtig befinde. Diese Zusammenfassung bezieht sich dabei auf das schon erwähnte Patentverfahren, das LivOn Labs erworben hatte, sowie eine Hobbyisten-Anleitung für liposomales Vitamin C, die auf dem im Patent beschrieben Verfahren basiert und welche ich im nächsten Teil diese Serie im Detail besprechen und ergänzen werde [12][13][14]. Grundsätzlich beschreibt das Verfahren jedoch nur die Ethanolinjektions-Methode, welche schon seit den 1970er Jahren bekannt ist.

Relevante Aspekte für die Zusammensetzung eigener liposomaler Vitamin-C Zubereitungen sind nun aus meiner Sicht:

  • Sättigung: Viele Rezepte nutzen recht wenig Ascorbinsäure in Bezug auf die verwendete Menge der anderen Zutaten.
    • Wer sich die Mühe macht sollte hingegen eine Lösung anstreben die ggf. gesättigt ist – also mit so viel Vitamin C wie sich in Wasser (+ Ethanol) lösen lässt.
    • Details dazu gibt es im Rezept.
  • Lecithin: Auch hier finden sich verschiedenste Angaben, wobei es jedoch wichtig ist Lecithin zu verwenden, das möglichst viel Phospholipide, insb. Phosphatidylcholin, enthält.
    • In der Praxis wird meist Lecithin-Granulat verwendet werden (~ 20-25% Phosphatidylcholin),
      • was kein Protein enthalten sollte, denn das brauchen wir nämlich nicht.
    • Zudem sollte so viel Lecithin-Granulat wie möglich verwendet werden,
      • aber nicht zu viel, so das die Mischung bei 32 Grad C auch noch flüssig genug ist, damit das Ultraschall-Gerät die Bläschen entfernen kann.
  • Lösen des Lecithins in Wasser: Viele Rezepte stellen darauf ab, das Lecithin über Nacht in Wasser zu lösen.
    • Optimaler erscheint es das Lecithin einer Lösung aus Ascorbat, Wasser & Ethanol hinzuzugeben und dann Turbo-zu-mixen bzw. das Lecithin erst einmal nur in Ethanol zu lösen.
      • Wobei bestimmte Temperaturen nicht überschritten werden sollten. Chris [14] nennt hier 32 Grad.
    • Nach Mozafari sollten im ersten Mixvorgang jedoch höhere Temperaturen angestrebt werden, damit das Lecithin effizient Liposome bildet.
      • Durchaus >=50 Grad C für einige Zeit (bis zu einer Stunde)
  • Die Ultraschall-(Nach)-Behandlung
    • Nach Patentschrift ist dieses nicht nötig [15] wenn alles nach genau dem Verfahren gemacht wird, es hilft jedoch die Luftbläschen in der Mischung zu entfernen und erzeugt wohl noch mehr Liposomen – wobei es aber auch negative Effekte auf die Moleküle haben kann….
    • Allerdings sollte dabei, bis ggf. auf die erste Runde, die Temperatur von 32 Grad C nicht überschritten werden, da bei der Temperatur (bzw. >35 Grad) die Liposomen (angeblich) wieder anfangen zu verfallen bzw. zu verklumpen.
    • Je nach Ultraschallgerät reichen hier wohl 6 Runden a 10 Minuten, wobei nach jeder Runde die Mischung wieder gekühlt wird.

Das ist dass, was ich für mich aus verschiedenen Anleitungen, Veröffentlichungen und der Patentschrift von LivOn Labs im Kern extrahiert habe.

Warum Alkohole bei der Rezeptur (wohl) so wichtig sind

Die meisten Selbstbau-‚Rezepturen‘ für liposomales Vitamin-C [A, C, B und weitere] nutzen keine Alkohole z.B. Ethanol (C2H6O) für die Unterstützung der Bildung von Liposomen, wobei es allgemein bekannt ist, dass organische Lösungsmittel den Phospholipiden (aus dem Lecithin) bei der Bildung von Liposomen helfen [23]. Zudem unterstützt Ethanol wohl auch die Bildung von Cavitationseffekten beim Turbomixen, was die Liposombildung befördern soll.

Es gibt auch viele gefährliche organische Lösungsmittel, aber das ist im Kontext dieses Artikels egal, weil ‚wir‘ u.a. Ethylalkohol verwenden werden – der Alkohol, der auch in Wodka, Wein und Bier enthalten ist. Gerade in Deutschland, Frankreich, Italien, Polen und der UDSSR wurden große Langzeittests durchgeführt – die die relative Ungefährlichkeit von Ethanol belegen 😉 Genau aus diesem Grund ist auch in den Produkten von LivOn Labs (angeblich Marktführer bei liposomalem Vitamin C, nutze ich jedoch nicht), ca. 12% Alkohol als ’natürliches Konservierungsmittel‘ enthalten. Klar, Alkohol konserviert als Nebeneffekt [15]:

„Alcohol further has the benefit of serving as an effective preservative.“

Jedoch ist Ethanol hier wohl eher der Schlüssel zur Bildung von Liposomen, was auch eine entsprechende Patentschrift, auf die ich mich in Bezug auf die spätere Zubereitung beziehe, ‚claimt‘ [15].

„The use of alcohol may also be helpful or effective for forming small liposomes in the size range of about 200-500 nm“

Da steht zwar ‚may‘ aber ich denke da ist mehr dran, speziell weil sich Ethanol in faktisch allen besseren liposomalen Zubereitungen am Markt (u.a. auch Quicksilver Scientific) findet. Ich denke das Alkohol und / oder Glycerin im ganzen Kontext der Liposome jedoch auch wichtig für die (Auto-) Konservierung sind, da so auf andere ‚böse‘ Konservierungsstoffe verzichtet werden kann.

Die Rolle von Natriumhydrogencarbonat (Natron, NaHCO3) zur pH-Wert Pufferung

Zeitreihe nach einer oralen Einzeldosis von 11,3 Gramm Natriumascorbat im Vergleich zu 10 Gramm Ascorbinsäure. Die Daten aus allen drei Metern werden gemittelt. Quelle: [18]

Ascorbinsäure ist ziemlich ‚Sauer‘ – deswegen ist es ja auch eine Säure. Wer liposomales Vitamin C (Lipo-C) nur aus L-Ascorbinsäure (C6H8O6) macht, der wird kein kulinarisches Ergebnis erlangen und sich nebenbei noch die Zähne bzw. den Zahnschmelz zerstören. Um das ganze etwas milder zu gestalten, kann der Lösung aus Wasser+Ethanol und L-Ascorbinsäure auch Natriumhydrogencarbonat (Natron, NaHCO3) zur pH-Wert Pufferung hinzugeben. So wird aus [20]:

C6H8O6 + NaHCO3↽−−⇀NaC6H7O6 + CO2 + H2O

Also: Na-Ascorbat + CO2 (Sprudel im Wasser) und etwas Wasser (H2O), weswegen man beide Pulver auch nicht zusammengeschüttet lagern sollte. Wie viel Natron bräuchte man nun für ein pH-neutrales Gemisch (pH = 7.0) ? Dazu habe ich folgendes gefunden [19]:

„Ein Mol Natriumbikarbonat entspricht 84 Gramm, und ein Mol Ascorbinsäure entspricht 176 Gramm. Das korrekte (stöchiometrische) Verhältnis von Natriumbicarbonat zu Ascorbinsäure ist also 84/176 = 0,477. Man bräuchte beispielsweise 477 Milligramm Natriumbikarbonat, um 1000 Milligramm Ascorbinsäure zu neutralisieren.“

Die offene Frage für mich ist nun, ob man besser gleich 100% Natrium-Ascorbat verwendet (pH-Neutral) oder doch einen Mittelweg wählt: Also z.B. 50% L-Ascorbinsäure und 50% Na-Ascorbat für einen ‚vertraglichen‘ pH-Wert. Warum? Weil nie alles an Vitamin C liposomal verkapselt wird – und der Anteil an Ascorbinsäure besser von Darm aufgenommen würde. Weiterhin wird die Ascorbinsäure wohl auch besser Recycelt und Na-Ascorbat wohl nur schlechter (-> Siehe auch nebenstehendes Diagramm) [16][18]. Allerdings greift der niedrige pH-Wert der Ascorbinsäure Kunststoff-Mix-Behälter (meist Tritan) an – was alle bedenken sollten die z.B. einen Vitamix oder Bianco für die Herstellung benutzen.

Ergänzungen aus der Patentschrift von LivOnLabs zur Herstellung von liposomalem Vitamin C

Nachfolgend noch ein paar Ausschnitte aus der Patentschrift die ich ganz relevant fand. In der Patentschrift steht zum verwendeten Lecithin, das der Erfinder ‚Phospholipon 50IP and Alcolec PC 50‚ verwendet hat – also Lecithin mit ca. 50% Phosphatidylcholin. Warum dieses verwendet wird, wird u.a.. klar, wenn man folgendes ließt [15] (übersetzt mit deepl.com):

„Lipide zur Verwendung bei der Bildung einer Liposomenzusammensetzung umfassen vesikelbildende Lipide mit zwei Kohlenwasserstoffketten, typischerweise Acylketten, und einer polaren Kopfgruppe. Zu dieser Klasse gehören die Phospholipide, wie z.B. Phosphatidylcholin (PC), Phosphatidylethanolamin (PE), Phosphatidsäure (PA), Phosphatidylinositol (PI) und Sphingomyelin (SM), wobei die beiden Kohlenwasserstoffketten typischerweise zwischen etwa 14-22 Kohlenstoffatome lang sind und unterschiedliche Grade an Ungesättigtheit aufweisen.“

Ein einem weiteren Schlusssatz steht dann noch, das Phosphatidylcholin die bevorzugte Form sei. Damit alles bei der Bildung stabiler Vesikel klappt braucht es noch ein Lösungsmittel – wie schon weiter oben angesprochen. Hier steht in der Patentschrift dann [15]:

„Such lipid typically includes one or two hydrophobic acyl hydrocarbon chains or a steroid group and may contain a chemically reactive group, such as an amine, acid, ester, aldehyde or alcohol, at its polar head group. The hydrocarbon chains are typically about 14-22 carbon atoms in length and may have varying degrees of unsaturation.“

Alkohol ist Ethanol. In der Kalt-Phase des Rezeptes wird dann das Lecithin mit dem Alkohol gemischt:

„In the cold process, the lipids are preferably completely, or mostly, solubilized in an aqueous solvent or in a solvent miscible with water, such as most alcohols.“

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Ultraschall-Parameter: Dauer, Frequenz und Seiteneffekte

Eine noch für mich ungeklärte Frage war, welche Ultraschall-Frequenzen (z.B. 37 oder 80 KHz) und welche Dauer der Beschallung und welche Energie wohl optimal ist. Hierzu habe ich nicht so viel gefunden und die Patentschrift von LivOn Labs geht auch nicht darauf ein, da beim Kaltverfahren die Liposome durch die Cavitationseffekte beim ‚High-Shear-Mixen‘ gebildet werden und das Ultraschallen (am Ende der Prozedur) wohl nur seitens Chris [12][13][14] für die Austreibung der Luftbläschen aus der Zubereitung verwendet wird. So muss ganz klar der Anwendungsbereich eines einfachen Ultraschallbades (150-250W) von einem Ultraschall-Homogenisator unterschieden werden. Im Homogenisator wirkt denn auch der Schall sehr konzentriert auf die Mischung um die Titan-Sonotrode  ein – also mit einer hohen Energiedichte pro Kubikzentimeter (cm³).

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Letztendlich muss für eine ‚Beschallung‘ im 150-250W Ultraschall-Bad gefolgert werden: Dieses treibt ggf. die Luftbläschen aus der Mischung aus, hilft aber nicht bei der Bildung von Liposomen bzw. wirkt ggf. noch kontra-Produktiv.

Mein Fazit

Auch wenn mit der ‚Do-It-Yourself-‚ (DIY-) Anleitung (im nächsten Teil) ggf. kaum echte Nano-Liposome (um 100 nm) erzeugt werden können, denke ich das dieses (bei Vitamin C) auch nicht unbedingt nötig ist. Bei Vitamin C sollte im ersten Schritt erst einmal die (Dünn-)Darmwand überwunden bzw. die Aufnahme erhöht werden – und das sollten ggf. auch größere Liposome im Bereich von einigen 100 nm (LUV) schaffen.

Bei Dingen wie Glutathion (GSH) & Co. sieht das wieder anders aus: Da müssen die Liposomen das Glutathion (GSH) auch wirklich in den Zielzellen abladen – und nicht nur über die Darmwand und dann ins Blut schaffen. Warum? GSH im Blut kann Quecksilber & Co. verschleppen – nach Intrazellulär, was auch Cutler mehrfach kritisch anmerkte. Ein solches Produkt zu kreieren, die Qualität der Herstellung zu kontrollieren und zu sichern + vorab die entsprechenden pharmakologische Aktivität der Rezeptur im Blut & Darm zu untersuchen – das ist keine einfache Aufgabe mehr.

Spannend, für Heimbastler mit mehr Equipment ist denn auch die ‚Kalt-Methode‘, die ich im nächsten Teil dieser Serie vorstellen möchte. Ob das alles jedoch am Ende überhaupt etwas bringt, dass ist für mich schwerlich nachzuvollziehen, wie ich es ja schon in meinem Übersichtsartikel zu Liposomen geschrieben hatte. Insofern wäre ich auch vorsichtig mit vielen Produkten, die am Markt für teures Geld verkauft werden.

 

Links / Quellen

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