معقد تضمين الريسفيراترول بالموجات فوق الصوتية
- الريسفيراترول مركب متعدد الفينولات يبشر بفوائد صحية عديدة، مثل إطالة العمر وعلاج أمراض القلب والسكري والسرطان ومرض ألزهايمر، فضلاً عن حالات مرضية مزمنة أخرى.
- ومع ذلك، فإن التوافر الحيوي للريسفيراترول منخفض، ويُظهر تصفية سريعة من بلازما الدم.
- طوّر الفريق البحثي للدكتورة Kushwinder Kaur تقنية سريعة وعالية الكفاءة لتحضير معقد للريسفيراترول بالموجات فوق الصوتية يتمتع بتوافر حيوي أفضل.
الريسفيراترول
الريسفيراترول مركب متعدد الفينولات عالي الفعالية، يمكن استخلاصه من النباتات، مثل العنب والتوت والمكسرات. وعلى الرغم من أن الريسفيراترول معروف بأنه مضاد أكسدة قوي يساعد على الوقاية من الأمراض أو علاجها، فإن هذا المغذي النباتي لا يتمتع إلا بتوافر حيوي منخفض. لذلك، يبحث مصنعو المستحضرات الصيدلانية والمغذيات العلاجية عن تركيبات خاصة لتحسين إيصال الريسفيراترول المُعطى إلى الخلايا البشرية. وقد طوّرت الدكتورة Kushwinder Kaur وفريقها البحثي من جامعة Panjab في Chandigarh طريقة سريعة وبسيطة لتكوين معقد الريسفيراترول في خطوة واحدة. ومن خلال معالجة مزيج من الريسفيراترول والسيكلودكسترين بالموجات فوق الصوتية، يُحتوى الريسفيراترول داخل السيكلودكسترين (أي hp-β-CD). ويعمل السيكلودكسترين بوصفه مركباً مضيفاً وحاملاً دوائياً فعالاً يحرر الريسفيراترول في الدورة الدموية الجهازية.
البروتوكول: المعالجة بالموجات فوق الصوتية لتحضير معقد التضمين
لتحضير تركيبة معقد تضمين الريسفيراترول بالموجات فوق الصوتية، خُلِط 4.38 x 10-3 mol من 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (hp-β-CD) و4.38 x 10-3 mol من الريسفيراترول (Res) في وعاء زجاجي مع أقل كمية من مزيج المذيبات (إيثانول : ماء = 1 : 9). وعولج المزيج بالموجات فوق الصوتية لمدة 15 min عند 180W باستخدام جهاز Hielscher UP200St للموجات فوق الصوتية. وتم الحصول على المنتج النهائي بالتجفيف بالتجميد. ووُصفت خصائص معقدات التضمين المحضرة باستخدام FTIR، ومطيافية الامتصاص في نطاق الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي، وNMR، وTGA، وDSC، وXRD، وتحليل CHNS. وأظهرت بيانات التحليل أن جزيئات الريسفيراترول احتُويت بإحكام داخل تجاويف hp-β-CD.
مجانس بالموجات فوق الصوتية UP200St
مزايا المعالجة بالموجات فوق الصوتية مقارنة بالطرق البديلة
لمقارنة كفاءة التحضير بالموجات فوق الصوتية بالتقنيات التقليدية، استُخدمت طريقتان بديلتان – هما طريقة التعليق وطريقة الموجات الدقيقة – لتحضير معقد التضمين (IC). وفيما يلي وصف موجز لكلتا تقنيتي التحضير:
في الطريقة الأكثر تقليدية، حُضّر IC بإجراء تقليب قياسي (ورد في الأدبيات لدى Bertacche V. et al. 2006).
وشملت الطريقة البديلة الثانية خلط 4.38 x 10-3 mol من hp-β-CD و4.38 x 10-3 mol من Res في وعاء زجاجي مع أقل كمية من مزيج المذيبات (إيثانول : ماء = 1 : 9). وعُرّض المزيج للموجات الدقيقة لمدة 100 s عند 800 W لتكوين المنتج. وبُخّر الماء تحت التفريغ. وأظهرت البيانات التي جُمعت بعد 25, 50 s عند 200, 400, 600 W عدم اكتمال تكوين المعقد.
المعالجة بالموجات فوق الصوتية نهج بسيط وسريع لا ينتج نتائج فورية مماثلة لطرق التقليب التقليدية فحسب، بل يتجنب أيضاً استخدام المذيبات السامة.
انخفض معدل التحول التصاوغي من trans إلى cis في محلول الإيثانول مع التضمين. وكشفت دراسات الانحلال أن معدل انحلال الريسفيراترول تحسن بتكوين معقدات التضمين.
يمكنك الاطلاع على المقالة كاملة بالنقر هنا. إذا كنت ترغب في التواصل مع المؤلفين، فلا تتردد في إرسال رسالة بالبريد الإلكتروني إلى الدكتورة Khushwinder Kaur (جامعة Panjab، Chandigarh): [email protected]
مجانسات Hielscher عالية الأداء بالموجات فوق الصوتية
تتخصص Hielscher Ultrasonics في تطوير وتصنيع معدات عالية الأداء تعمل بالموجات فوق الصوتية للتطبيقات المخبرية و الصناعية . وبفضل تصنيع جميع أجهزة Hielscher للمعالجة بالموجات فوق الصوتية وفق المعايير الصناعية ومتانتها، يمكن تشغيلها بصورة موثوقة على مدار 24/7 في ظروف العمل الشاق والبيئات ذات المتطلبات الصعبة.
يوضح الجدول أدناه جهاز الموجات فوق الصوتية الذي قد يكون الأنسب لمتطلبات عمليتك.
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 10 إلى 2000mL | 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أكبر | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
مجانسات عالية القدرة بالموجات فوق الصوتية، من النطاق المخبري إلى النطاق الصناعي.
نبذة عن الدكتورة Kushwinder Kaur
الدكتورة Khushwinder Kaur أستاذة مساعدة في قسم الكيمياء بجامعة Panjab في Chandigarh. وفي عام 2010، حصلت على درجة الدكتوراه من خلال بحث تأثير المواد المضافة في البنية المجهرية للمذيلات العكسية وخصائصها. ومنذ عام 2012، يتمثل الهدف الرئيسي لمجموعتها البحثية في إرساء الأساس الغروي للخصائص الفيزيائية الكيميائية والفسيولوجية للمغذيات العلاجية والمواد النشطة حيوياً، مع التركيز بشكل خاص على تحسين طرق تحضير متميزة وسهلة وفعالة ومبتكرة. وتتخصص مجموعة الدكتورة Kaur في تصنيع تجمعات لينة، مثل المستحلبات النانوية والجسيمات النانوية القابلة للتحلل الحيوي والتجمعات فوق الجزيئية القائمة على السيكلودكسترين (معقدات التضمين)، من أجل الإيصال الفعال للمواد النشطة حيوياً باستخدام مكونات طبيعية. وتستكشف المجموعة حالياً إمكانات إيزوثيوسيانات البنزيل بمساعدة تجمعات نانوية متنوعة.
لطرح أسئلة تتعلق بدراساتها البحثية، يمكنك التواصل مع الدكتورة Khushwinder Kaur مباشرة عبر البريد الإلكتروني: [email protected]
المصادر والمراجع
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal and Surinder Kumar Mehta (2015): منهجية موفرة للطاقة وسهلة ومجدية من حيث التكلفة لتكوين معقد تضمين للريسفيراترول مع hp-β-CD. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
- Vittorio Bertacche, Natascia Lorenzi, Donatella Nava, Elena Pini, Chiara Sinico (2006): دراسة التفاعل بين المضيف والضيف للريسفيراترول مع السيكلودكسترينات الطبيعية والمعدلة. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 55, 2006. 279.
- James M. Smoliga, Joseph A. Baur, Heather A. Hausenblas (2011): الريسفيراترول والصحة – مراجعة شاملة للتجارب السريرية على البشر. Mol. Nutr. Food Res. 2011, 55, 1129–1141.
حقائق جديرة بالمعرفة
الريسفيراترول
الريسفيراترول مركب ستيلبينويدي، وهو نوع من متعددات الفينول الطبيعية في البلازما، وإستروجين نباتي، وكذلك فيتوألكسين تنتجه عدة نباتات استجابة للإصابة أو عندما تتعرض لهجوم مسببات الأمراض مثل البكتيريا أو الفطريات. لذلك، يمكن أيضاً تصنيف الريسفيراترول بوصفه مادة مُكيِّفة.
كيميائياً، يوصف الريسفيراترول بأنه trans-3,4′,5-trihydroxystilbene (الصيغة: C14H12O3). وهو مضاد أكسدة متعدد الفينولات وغير فلافونويدي، يوجد في العنب والمكسرات والتوت، ويتمتع بخصائص قوية مضادة للأكسدة والشيخوخة. لذلك، يُعد الريسفيراترول مكوناً قيّماً في المستحضرات الصيدلانية والمكملات الغذائية / المغذيات العلاجية ومستحضرات التجميل. وتشمل متعددات الفينول الأخرى التي تُتناول ضمن الغذاء وتتمتع بفوائد صحية كبيرة الكاتيكين والكيرسيتين والسيليبينين و الكركمين.
ذوبانية الريسفيراترول في الماء: 0.03 kg/m3
يوجد الريسفيراترول في شكلين تصاوغيين، trans وcis، ويكون الشكل trans أكثر ثباتاً عند التعرض للضوء وارتفاع درجات الحرارة.
معقد التضمين
مركب التضمين هو معقد يحتوي فيه أحد المركبات الكيميائية – المسمى «المضيف» – على تجويف يُحتوى داخله مركب آخر – المسمى «الضيف».
السيكلودكسترينات هي المركبات المضيفة الأكثر استخداماً، لأنها تستطيع تكوين معقدات تضمين مع طيف واسع من المركبات الصلبة والسائلة والغازية. وتتراوح المركبات الضيفة من الكواشف القطبية، مثل الأحماض والأمينات والأيونات الصغيرة (مثل ClO4– , SCN–، وأنيونات الهالوجينات)، إلى الهيدروكربونات الأليفاتية والعطرية شديدة اللاقطبية والغازات النادرة. ويمكن تخليق معقدات التضمين إما في المحلول أو في الحالة البلورية. ويُستخدم الماء غالباً بوصفه مذيباً، مع إمكانية استخدام ثنائي ميثيل السلفوكسيد وثنائي ميثيل الفورماميد بوصفهما مذيبين بديلين.
وإلى جانب تضمين المركبات الصيدلانية / المغذيات العلاجية، يُستخدم السيكلودكسترين أيضاً بوصفه مركباً مضيفاً لجزيئات العطور لتحقيق ثبات أعلى وتحرر بطيء.
ومن جزيئات «المضيف» الأخرى المستخدمة في التضمين الكاليكسارينات ونواتج تكاثف الفورمالدهيد والأرين المرتبطة بها.
ويُعرف مجال البحث في تخليق مركبات التضمين باسم كيمياء المضيف والضيف.
السيكلودكسترين
السيكلودكسترينات نوع من المركبات الكيميائية المكونة من جزيئات سكر، وتتميز بشكلها الحلقي. والنشا هو المادة الخام التي تُخلّق منها السيكلودكسترينات عن طريق التحويل الإنزيمي. ولأن السيكلودكسترينات لها جانب كاره للماء وآخر محب للماء (كاره للماء من الداخل ومحب للماء من الخارج)، فإنها تستطيع تكوين معقدات مع المركبات الكارهة للماء. ومن خلال احتواء جزيء كاره للماء (جزيء «ضيف»)، يمكن للسيكلودكسترينات تعزيز ذوبانية هذه المركبات وتوافرها الحيوي. كما تُستخدم لتحسين نفاذية الدواء عبر الأنسجة المخاطية. وهذا يحظى باهتمام كبير في المستحضرات الصيدلانية والمكملات الغذائية لإيصال المركبات الكارهة للماء. وجميع أشكال ألفا وبيتا وغاما سيكلودكسترين معتمدة من FDA ومعترف بها بوصفها حوامل دوائية آمنة.
التجفيف بالتجميد
التجفيف بالتجميد، المعروف أيضاً بالتجفيف بالتبريد، هو عملية نزع للماء عند درجة حرارة منخفضة، تتضمن تجميد المنتج ثم خفض الضغط لإزالة الجليد لاحقاً بالتسامي. ويُعرَّف التسامي بأنه العملية التي تتحول فيها مادة صلبة (مثل الجليد) مباشرة إلى حالة بخار/غاز دون المرور أولاً بطور سائل (مثل الماء).
والتجفيف بالتجميد هو إزالة الجليد أو المذيبات المتجمدة الأخرى من مادة ما بعملية التسامي، وإزالة جزيئات الماء المرتبطة بعملية إزالة الامتزاز.
أثناء التجفيف بالتجميد المضبوط، حيث تُحفظ درجة حرارة المنتج منخفضة بما يكفي، يُتجنب حدوث تغيرات في خصائص المنتج المجفف. وهذا أمر حاسم للحصول على مستخلص عالي الجودة. ويُعد التجفيف بالتجميد تقنية راسخة لفصل المواد الحساسة للحرارة، مثل البروتينات والميكروبات والمستحضرات الصيدلانية والأنسجة والبلازما.
المغذيات العلاجية
تحظى المغذيات العلاجية باهتمام متزايد لأنها تقدم خصائص آمنة داعمة للصحة. ويشهد سوق المكملات عالية الجودة نمواً سريعاً، إذ تُعرَّف المغذيات العلاجية بأنها جزيئات تتمتع بفوائد فسيولوجية متنوعة وقدرات وقائية ضد الأمراض (مثل أمراض القلب والأوعية الدموية (CVD)، والسمنة والسكري والسرطان والاضطرابات الالتهابية المزمنة والأمراض التنكسية).
وتشمل استراتيجيات صياغة المغذيات العلاجية الواردة في الأدبيات: أنظمة الحوامل الليبوسومية (مثل الليبوسومات، والترانسفيرسومات وغيرها)، والإسفنجات الدقيقة والنانوية، والبلورات النانوية، وتكوين المعقدات مع السيكلودكسترين، والهلاميات المائية القابلة للتحلل الحيوي, ، والمستحلبات النانوية / المستحلبات المصغرة، والحوامل الدهنية ذات البنية النانوية، والمذيلات، والجسيمات النانوية، والكبسولات النانوية والتغليف النانوي، وأنظمة إيصال الدواء ذاتية الاستحلاب (SEDDS)، وأنظمة الجسيمات الدقيقة (مثل الجسيمات الدقيقة والكرات الدقيقة والكبسولات الدقيقة).