Kurkumin superhissəciklərinin ultrasəslə çökdürülməsi
- Zərdəçalın tərkibində yalnız 2–9 wt% kurkuminoid olduğundan, tibbi baxımdan güclü təsirə malik toz əldə etmək üçün səmərəli ekstraksiya və ya sintez üsulu lazımdır.
- Ultrasəsin köməyi ilə antihəlledici ilə çökdürmə kurkumin hissəciklərinin sintezi üçün yüksək səmərəli üsuldur.
- Ultrasəslə antihəlledici ilə çökdürmə asanlıqla böyük miqdarda yüksək keyfiyyətli kurkumin istehsalına qədər miqyaslandırıla bilər.
Kurkumin
Polifenol olan kurkumin bitki mənşəli ədviyyat zərdəçalda olan, suda zəif həll olunan dərman maddəsidir (Curcuma longa). Onun tərkibində çox güclü antioksidantlar var və o, iltihab əleyhinə, xərçəng əleyhinə, göbələk əleyhinə və antimikrob xüsusiyyətləri ilə tanınır. Xüsusilə geniş kimyəvi profilaktik və kimyəvi terapevtik təsir spektrinə görə kurkumin üstünlük verilən dərman birləşməsi kimi istifadə olunur.
Güclü antioksidant kimi kurkumin superoksid dismutaza (SOD) kimi antioksidantların qan zərdabındakı aktivliyini artırır, reaktiv oksigen və azot növləri (ROS və RNS) kimi sərbəst radikalları tutur və neytrallaşdırır. Bundan əlavə, o, orqanizmin öz antioksidant fermentlərinin aktivliyini artırır. Kurkuminin ürək xəstəliklərini azaltdığı və beyin funksiyasını yaxşılaşdırdığı da məlumdur. Bu çoxsaylı faydalı müalicəvi xüsusiyyətlərinə görə kurkumin ədviyyat, əlavə və dərman kimi geniş istifadə olunur.
Maye antihəlledici ilə ultrasəslə çökdürmə
Ultrasəsin köməyi ilə maye antihəlledici ilə çökdürmə (LAS) ortorombik superstruktura malik kurkumin nanohissəciklərinin istehsalı üçün sadə və sürətli, bir qabda aparılan sintez üsuludur. Ultrasəslə antihəlledici ilə çökdürmə əczaçılıq və qida sənayesində yüksək keyfiyyətli kurkuminin çökdürülməsinə imkan verən sadə, sürətli və miqyaslandırıla bilən prosesdir.
Stabilizatorlar olmadan, ultrasəsin olmadığı və olduğu şəraitdə kurkumin superhissəciklərinin yaranmasının ehtimal olunan mexanizmi. Şəkil © 2014 Thorat və b.
Ultrasəslə çökdürmə protokolu:
Kurkumin hissəciklərinin ultrasəslə çökdürülməsi üçün kurkuminin etanoldakı üzvi məhlulu (5 mg/mL) səthi aktiv maddə olan (suda 0,02 wt%) və ya səthi aktiv maddə olmayan 100mL suya əlavə edilir. Reaksiya qabı kimi həcmi təxminən 500mL, diametri 7cm və L/D nisbəti 1,7 olan gödəkçəli şüşə qab istifadə olunur. Qarışığın temperaturu daim 1ºC-də saxlanılır. Ultrasəslə çökdürmə prosesi üçün ultrasəs homogenizatorunun sonotrodu həlledici–antihəlledici qarışığına batırılır; bu məqsədlə UP200Ht və ya UP200St kimi S26d14 sonotrodu ilə təchiz edilmiş ultrasəs homogenizatorları istifadə olunur. 100% amplituda parametrində və 10min. ultrasəs emalı ilə qarışıq dispersləşdirilir.
Ultrasəs emalının müddəti kurkumin kristallarının polimorfizmini idarə etməyə imkan verir. Ultrasəs emalının müddəti uzadıldıqda ortorombik hissəciklərin faiz payı artır. Bu, istifadə olunan əlavədən asılı olmayaraq, ultrasəs enerjisinin artmasının monoklinik formaya nisbətən ortorombik formanın yaranmasını asanlaşdırdığını göstərir.
[bax. Thorat və b. 2014]
UIP1000hdT – API çökdürülməsi üçün 1kW ultrasəs prosessoru
Ultrasəslə kapsullaşdırma vasitəsilə yaxşılaşdırılmış biomənimsənilmə
Kurkumin lipofil molekul olduğundan və suda zəif həll olunduğundan (= hidrofob), onun sistemik biomənimsənilməsi aşağıdır. Buna görə də onun biomənimsənilməsini artıran kurkumin preparatlarının hazırlanması lazımdır. Kurkuminin sulu məhlullarının hazırlanması üçün kurkumin molekullarını liposomlarda, nanohissəciklərdə və digər dərman daşıyıcılarında kapsullaşdırmaq və ya bu daşıyıcılara yükləmək məqsədilə səthi aktiv maddələr, lipidlər, albuminlər, siklodekstrinlər, biopolimerlər və s. əlavə edilir.
Ultrasəs emalı aşağıdakı dərman daşıyıcılarının hazırlanması üçün yüksək səmərəli və etibarlı üsuldur: liposomlar, nüvə–qabıq quruluşlu nanohissəciklər, biopolimerlər və ikiqat emulsiyalar! Aşağıda kurkuminin ultrasəslə kapsullaşdırılması üçün nümunə protokol verilmişdir.
Kurkuminin ultrasəslə kapsullaşdırılması protokolu:
Kurkumin yüklənmiş poli(laktik-ko-qlikolik turşu) (PLGA) nanohissəcikləri
- Əvvəlcə PLGA polimeri etil asetatda həll edilir. Kurkumin (15% w/w) əlavə edilir və məhlul fasilələrlə vorteks üsulu ilə qarışdırılaraq onun həll olmasına imkan verilir.
- S-O/W emulsiyası yaratmaq üçün yağda bərk maddə qarışığı PVA-nın sulu fazasına (w/v) əlavə edilir. Sonra dərman/polimerin PVA-dakı məhlulu 8.000 rpm sürətində vorteks üsulu ilə qarışdırılır.
- Alınmış məhlul təxminən 300sec müddətində 45% amplitudada ultrasəs homogenizatoru ilə ultrasəsə məruz qoyulur; bu məqsədlə, məsələn, UP200Ht və ya UP200St (200W, 26kHz) istifadə olunur. Ultrasəs emalından dərhal sonra emulsiya diffuziya üçün maqnit qarışdırıcı ilə sürətlə qarışdırılaraq sulu fazaya (suda 0,1% PVA; 200mL) tökülür.
- Bu kolloid suspenziya həlledicinin buxarlanması tamamlanana qədər maqnit qarışdırıcı ilə fasiləsiz qarışdırılır. Sonra nanohissəciklər sentrifuqalama ilə toplanır və distillə edilmiş Milli Q suyu ilə 3 dəfə yuyulur. Nəhayət, onlar krioprotektor məhlulunda (saxaroza (2 %w/w) və trehaloza (5% w/w)) yenidən suspenziyalaşdırılır, ATR FD3.0 liofilizator sistemində qurudulur və 4°C-də ən azı 6 ay saxlanıla bilər.
[bax. Ranjan və b. 2012]
Kurkuminin çökdürülməsi və preparatlarının hazırlanması üçün ultrasəs prosessorları
Hielscher Ultrasonics nanohissəciklərin (məsələn, API-lərin) sintezi və bitki mənşəli birləşmələrin ekstraksiyası üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs avadanlığı təklif edir. Məhsul çeşidimiz kiçik miqyasdan kommersiya miqyasına qədər tətbiqlərin işlənib hazırlanmasına imkan verən qabaqcıl laboratoriya, masaüstü və sənaye ultrasəs cihazlarını əhatə edir. Laboratoriya və pilot sınaqlarda əldə edilən bütün nəticələr kommersiya istehsalı səviyyəsinə tam xətti şəkildə miqyaslandırıla bilər. Bütün sistemlər 24/7 iş rejimi üçün hazırlanmışdır, möhkəmdir və istifadəsi asandır.
UIPxxxxhdT seriyası masaüstü tətbiqlər, prosesin optimallaşdırılması və sənaye istehsalı üçün istifadə oluna bilən sənaye səviyyəli ultrasəs sistemlərimizi əhatə edir. Sənaye sistemlərimiz aşağıdakı variantlarda mövcuddur: 500W (UIP500hdT), 1000W (UIP1000hdT), 1500W (UIP1500hdT), 2000W (UIP2000hdT), 4000W (UIP4000hdT), 10.000W (UIP10000) və 16.000W (UIP16000, dünyanın ən güclü ultrasəs cihazı). Hielscher Ultrasonics şirkətinin sənaye ultrasəs prosessorları 200µm-ə qədər çox yüksək amplitudalarda 24/7 fasiləsiz işlədilə bilər. Daha yüksək amplitudalar üçün Hielscher xüsusi sifarişlə hazırlanmış ultrasəs sonotrodları təklif edir. Hielscher ultrasəs avadanlığının möhkəmliyi ağır iş rejimində və yüksək tələblər qoyulan mühitlərdə etibarlı sutkalıq işə imkan verir.
Bütün ultrasəs sistemlərimiz üçün sonotrodlar, amplitudanı artıran buynuzlar, müxtəlif ölçü, forma və həndəsi quruluşa malik axın hüceyrələri və reaktorlar kimi geniş çeşiddə aksesuarlar təklif edirik. Bu vasitələr ultrasəs prosessorlarımızı tələb olunan proses şəraitinə optimal şəkildə uyğunlaşdırmağı asanlaşdırır.
Çökdürmə və aşağıdan yuxarıya sintez üçün Hielscher unikal axın hüceyrəsi əlavəsi təklif edir – MultiPhaseCavitator MPC48. MultiPhaseCavitator ilə ikinci faza (antihəlledici) 48 incə kanül vasitəsilə birbaşa ultrasəs kavitasiyası zonasına yeridilir və burada millisaniyələr ərzində birinci faza ilə qarışdırılır. Nəticədə homogen nanohissəciklər çökdürülür.
Laboratoriya və masaüstü tətbiqlərdən sənaye istehsalına qədər güclü ultrasəs emalı.
Ədəbiyyat/İstinadlar
- Hewlings, S.J.; Kalman, D.S. (2017): Kurkumin: İnsan sağlamlığına təsirlərinin icmalı. Foods. 2017 Oct; 6(10): 92.
- Thorat, A.A.; Dalvi, S.V. (2014): Maye antihəlledici ilə çökdürmə zamanı ultrasəs və əlavələrin təsiri ilə kurkumin hissəciklərinin yaranma yolları və polimorfizmi. CrystEngComm, 2014, 16, 11102–11114.
- Ranjan, A.P.; Mukerjee, A.; Helson, L.; Vishwanatha, J.K: (2012): Xərçəng terapiyası üçün Curcumin C3 kompleksi yüklənmiş nanohissəciklərin miqyaslandırılması, optimallaşdırılması və sabitlik təhlili. Journal of Nanobiotechnology 2012, 10:38.
Bilməyə dəyər faktlar
Kurkumin
Kurkumin zərdəçalda olan sarı rəngli kimyəvi birləşmədir. Zərdəçal zəncəfilkimilər fəsiləsinə aid kökümsovlu çoxillik ot bitkisidir (Curcuma longa). Kurkumin kökümsovlardan ekstraksiya edilən və ədviyyat kimi geniş istifadə olunan polifenoldur. Mənşəyindən və yetişdirildiyi torpaq şəraitindən asılı olaraq zərdəçalın tərkibində 2%–9% kurkuminoid olur. Kurkumin zərdəçalın əsas kurkuminoididir (Curcuma longa, Zingiberaceae). O, əlavə, dərman birləşməsi, qidaya dad və rəng verən əlavə, eləcə də kosmetik tərkib hissəsi kimi istifadə olunur.
Yalnız aşağıdakı üç əsas komponentdən – kurkumin, bisdemetoksikurkumin və demetoksikurkumindən – ibarət olan təmizlənmiş kurkumin forması kurkumin C3 kompleksi də adlandırılır. Saf kurkumin kurkumin, bisdemetoksikurkumin və demetoksikurkumindən ibarət C3 qarışığından sütun xromatoqrafiyası ilə ayrıla bilər.
Farmakoloji xüsusiyyətləri baxımından saf, modifikasiya edilməmiş kurkuminin böyük bir problemi var: suda zəif həll olunması və bunun nəticəsində biomənimsənilməsinin aşağı olması səbəbindən modifikasiya edilməmiş kurkumin terapevtik təsirlərini göstərə bilmir və qaraciyərdə və bağırsaq divarında sürətlə metabolizə olunur. Kurkuminin aşağı sorulma dərəcəsini aradan qaldırmaq üçün aktiv molekullar nanodaşıyıcılarda kapsullaşdırılır (məsələn, liposomlar, nanosferlər) və ya nanokomplekslərə yüklənir (məsələn, nanohissəciklər, fosfolipid kompleksləri, siklodekstrinlər və bərk dispersiyalar). Bundan əlavə, kurkumin dozası qara bibər ekstraktı olan piperinlə birlikdə qəbul edildikdə onun biomənimsənilməsi təxminən 2000% artırıla bilər.
Bu faktlara görə nanoformada hazırlanmış kurkumin (nanokurkumin) kurkuminin üstünlük verilən dozaj formasıdır, çünki nanoformadakı kurkumin yuxarıda qeyd olunan dərmanın çatdırılması problemlərini aradan qaldırır. Xəstə toxumaya daha yaxşı çatdırılma, hüceyrələrə daha yaxşı daxilolma və sistemik xaricolmanın azalması sayəsində nanokurkumin terapevtik xüsusiyyətlərini göstərə bilir.
Kurkumin tozlar, kapsullar, tabletlər, məlhəmlər, qidalandırıcı içkilər və kosmetik kremlər daxil olmaqla müxtəlif çatdırılma formalarında mövcuddur.
Kurkuminin tibbi tətbiqləri
Kurkumin tibbdə və qidalanmada çoxsaylı istifadə formaları baxımından geniş tədqiq edilmişdir. Tədqiqatlar göstərmişdir ki, kurkumin hüceyrə apoptozunu induksiya edən, hüceyrə proliferasiyasını, yapışmasını və hərəkətliliyini inhibə edən, həmçinin antiangiogen və antimikrob xüsusiyyətlər göstərən yüksək antioksidant aktivliyə malikdir. Bu təsirlərə görə kurkumin müxtəlif iltihabi xəstəliklərin, xərçənglərin, neyrodegenerativ xəstəliklərin, ürək-damar xəstəliklərinin, eləcə də diabetin müalicəsində dərman kimi tətbiq olunur.
Ultrasəslə hazırlanmış nanoölçülü tətbiq formaları sırasına tibbi terapiya üçün kurkumin nanohissəcikləri, liposomları, miselləri, nanoemulsiyaları, siklodekstrin kompleksləri, nanodiskləri, nanolifləri, bərk lipid nanohissəcikləri və kurkumin konyuqatları daxildir. Bu nanoölçülü dozaj formaları kurkuminin aşağı biomənimsənilməsini aradan qaldırır və güclü təsirə malik kurkumin dərmanının hədəfli və effektiv çatdırılmasına imkan verir.
Kurkuminin kimyəvi quruluşu
Kurkumin diferuloil metan kimi də tanınan simmetrik molekuldur. Kurkuminin IUPAC adı (1E,6E)-1,7-bis(4-hidroksi-3-metoksifenil)-1,6-heptadien-3,5-dion, kimyəvi formulu isə C21H20O6-dır. Kurkumin kristalları monoklinik (iynəvari), ortorombik (düyü dənəsinə bənzər) və amorf forma kimi müxtəlif formalarda ola bilər.