Ноотропи и интелигентни лекарствени формулировки с ултразвук
Интелигентните лекарства и ноотропните добавки се консумират като "когнитивни подобрители", за да повишат когнитивната функция, мозъчния капацитет, концентрацията, паметта и креативността, да повишат мотивацията и умствената енергия, както и да поддържат здравето на мозъка. За да се насърчи транспортирането на биоактивни съединения като ноотропи, интелигентни лекарства и енергизиращи вещества през кръвно-мозъчната бариера (BBB), молекулите трябва да бъдат в нано-подсилена форма. Известно е, че ултразвуково приготвените нано-липозоми, мицели, твърди липидни наночастици, наноструктурирани наноносители и наноемулсии увеличават бионаличността на биоактивни молекули, витамини и фитохимикали.
Ноотропите или интелигентните лекарства са молекули, стимулиращи мозъка и тялото – Така наречените когнитивни подобрители – , които могат да бъдат разграничени в следните категории рацетам, стимуланти, адаптогени, холинергици, серотонинергици, допаминергици, интелигентни лекарства за метаболитна функция и други категории.
Интересувате ли се от тези различни категории ноотропи? Кликнете тук, за да прочетете повече за ноотропите и тяхната категоризация!
Какво представляват липозомите и наноносителите на липидна основа?
Липозомите и наноносителите на липидна основа като нано-емулсии, нано-суспензии, твърди липидни наночастици (SLN) и наноструктурирани липидни носители (NLC) са известни като мощни системи за пренасяне на лекарства, които доставят биоактивни молекули и хранителни вещества до целевото клетъчно място и по този начин водят до превъзходна бионаличност и скорост на абсорбция.
липозоми
Липозомите могат да бъдат категоризирани като специфична форма на наноструктурирани липидни наноносители. Липозомите са сферични везикули с водна сърцевина, затворена от един или повече липидни двуслоеве. Тъй като липозомите предлагат способността да капсулират липофилни и хидрофилни молекули, те са получили дълбоко приемане като силно мощна система за доставяне на лекарства. В своята самосглобена, самозатворена структура, липозомата може да капсулира множество биоактивни съединения (т.е. хранителни вещества или терапевтични молекули) наведнъж. Неговият фосфолипиден двуслой предпазва уловените биоактивни молекули от хидролиза и окислително разграждане. Тъй като структурата на обвивката на липозомата проявява значително сходство с клетките на бозайниците, липозомите са способни да прехвърлят биоактивни съединения в клетките и субклетъчните места. Известните предимства на липозомалните системи за доставяне включват тяхната защита срещу ензимно разграждане, тяхната ниска токсичност, висока биосъвместимост, биоразградимост и неимуногенност.
UP400St, 400 вата мощен ултразвуков хомогенизатор, за производство на нано-липозоми.
Структурният състав на липозоми, ниозоми, наноемулсии, твърдолипидни наночастици, наноструктурирани липидни носители
на снимката: Poonia et al. 2016
Други липидни наноносители
Липидните наноносители или наноносителите на липидна основа се определят като наноразмерни системи за доставяне на лекарства/молекули, които използват липидни структури за капсулиране на биоактивни молекули, за да се постигне подобрена бионаличност, по-висока степен на абсорбция, подобрена дългосрочна стабилност и защита срещу външни фактори на разграждане (напр. окисление, хидролиза). Наноструктурираните липидни носители включват твърди липидни наночастици (SLN), наноструктурирани липидни носители (NLC), нанолипозоми, мицели, наноемулсии, наносуспензии и липидни нанотръби. Специфичният химичен състав и съответните му физикохимични характеристики придават на всяка форма на наноносител уникални предимства, които ги правят подходящи за специфични форми на приложение (напр. перорално, интравенозно, интраназално, трансдермално и т.н.), комбинации от молекули, капацитет на зареждане или формулировки с времево освобождаване.
Твърдите липидни наночастици (SLN) и наноструктурираните липидни носители (NLC) се определят като твърди частици, състоящи се от липидна матрица във водна фаза, стабилизирана от повърхностноактивни вещества.
Липозомалните и други нанокапсулирани (напр. SLN, NLC) добавки предлагат превъзходна бионаличност, което означава, че много висок процент от биоактивното вещество (напр. витамини, антиоксиданти, флавоноиди и др.) се абсорбира и метаболизира от клетките на тялото. Само много малка част се губи, тъй като не се абсорбира, а се екскретира от тялото. Това прави нано-липозомалните формулировки много мощни, ефикасни и надеждни, тъй като почти всички биоактивни молекули се доставят до целевите клетки.
Ултразвукова формула на стимулиращи молекули с най-висока бионаличност
Ултразвуковата наноемулгация и нанокапсулирането правят ноотропните и психоактивните молекули водоразтворими и по този начин силно абсорбиращи се и бионалични. По-високата степен на абсорбция, както и повишената бионаличност и биосъвместимост правят биоактивното вещество по-мощно и могат да му позволят да премине кръвно-мозъчната бариера.
Ултразвукова подготовка на твърдолипидни наночастици
(Kumar et al. 2019)
Ултразвукова формулировка на ноотропи
- липозоми
- Нано-емулсии
- мицели
- Твърдолипидни наночастици (SLN)
- Наноструктурирани липидни носители (NLC)
- Комплекс за включване (напр. циклодекстрин)
- Ниозоми
Ултразвуков хомогенизатор UIP2000hdT (2kW) с реактор с непрекъснато разбъркване
Най-известните ноотропи са вещества от класа рацетам, като пирацетам, анирацетам, оксирацетам, прамирацетам и фенилпирацетам. Много Racetams са липофилни (= мастноразтворими). С помощта на ултразвукова обработка мастноразтворимият рацетам се капсулира в нано-подобрена форма като нано-емулсии, липозоми, твърди липидни наночастици (SLN) и наноструктурирани липидни носители (NLC). Тези нано-подобрени формулировки превръщат водоотблъскващия, мастноразтворим рацетам във водоразтворим продукт. Тъй като кръвният поток в човешкото тяло е на водна основа, нано-подобрените водоразтворими формулировки предлагат значително по-висока бионаличност.
Ултразвуково нано-подобрени интелигентни лекарства
Технологията за ултразвуково капсулиране и наноформулиране позволява приготвянето на високо бионалични добавки и терапевтични средства. Биоактивните молекули, които се възползват от ултразвуковото формулиране в липозомна или друга наноструктурирана липидна система за пренасяне, включват витамини, антиоксиданти, флавоноиди, растителни екстракти, минерали, аминокиселини и пептиди.
- Витамините и антиоксидантите, които могат да бъдат извлечени от естествен източник или да бъдат синтезирани, включват витамин С, витамини от група В, глутатион, ресвератрол, CoQ10 (убихинон) и др.
- Билкови и ботанически молекули като CBD, THC, CBG (канабис), катехини от зелен чай (напр. EGCG), никотин, кофеин, ашваганда, берберин, кратом и др.
- Екстракти от гъби / гъби като астрагал, лъвска грива, пуешка опашка, чага, псилоцибин (вълшебни гъби) и др.
- Аминокиселини като креатин, глицин, 5-HTP (5-хидрокситриптофан), фенилаланин, L-теанин (аналог на аминокиселина, намиращ се в чая), GABA (гама-аминомаслена киселина), таурин, N-ацетилцистеин (NAC), L-тирозин и др.
- Минерали като магнезиеви хелати (напр. магнезиев треонат, магнезиев оротат) могат да бъдат капсулирани ултразвуково като наночастици в липозоми.
- Хранителни вещества, пептиди и други молекули като алфа-GPC, мелатонин, холин (холин битартрат, холин хлорид), (рацемични) кетамин, омега-3 мастни киселини (EPA, DHA), α-липоева киселина (ALA), селегилин (L-депренил), центрофеноксин, окситоцин, метиленово синьо и др.
Нано-подобрената липозомна формула от биоактивни молекули и хранителни вещества предлага превъзходна бионаличност и може да позволи на целевите вещества да преминат кръвно-мозъчната бариера. Капсулирането предотвратява биоактивните молекули срещу киселинно-индуцирана хидролиза в стомаха и ензимно разграждане в стомашно-чревния тракт, така че висок процент от хранителното вещество се транспортира неповреден до целевото място на клетките.
Excursus: Ултразвукова екстракция на фитохимикали
Соникацията е превъзходната технология за освобождаване на биоактивни молекули от растения, гъбички и бактерии. Ултразвуковата екстракция е нетермичен метод, чийто принцип на работа се основава на акустична кавитация. Акустичната / ултразвуковата кавитация създава механично срязване и турбуленции, които перфорират и разрушават клетъчните стени и мембрани и насърчават преноса на маса. По този начин ултразвукът освобождава биоактивните вещества от вътрешността на клетката и ги прехвърля към разтворителя (напр. вода, етанол, глицерин, растително масло и др.).
Научете повече за ултразвуковата екстракция на биоактивни молекули от растителни продукти!
Високоефективни ултразвукови апарати за ноотропни формулировки
Системите на Hielscher Ultrasonics са надеждни машини, използвани във фармацевтичното производство и производството на добавки за формулиране на висококачествени ноотропи и интелигентни лекарства, които варират от нано-емулсии до липозоми, наноструктурирани липидни носители, твърди липидни наночастици и комплекси от включвания, които са заредени с витамини, антиоксиданти, флавоноиди, пептиди, полифеноли и други биоактивни съединения и осигуряват най-висока бионаличност, голяма стабилност и функционалност. За да отговори на изискванията на своите клиенти, Hielscher доставя ултразвукови уреди от компактния ръчен лабораторен хомогенизатор и настолни ултразвукови апарати до напълно индустриални ултразвукови системи за производство на големи обеми ноотропи и интелигентни лекарствени формулировки. Процесите на ултразвуково формулиране могат да се изпълняват като партиден или като непрекъснат вграден процес с помощта на ултразвуков проточен реактор. Предлага се широка гама от ултразвукови сонотроди (сонди) и реакторни съдове, за да се осигури оптимална настройка за производството на липозоми. Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания в взискателни среди и осигурява дълъг жизнен цикъл на ултразвуковите апарати.
Прецизният контрол върху всички важни параметри на процеса като амплитуда, налягане, температура и време на ултразвук прави ултразвуковия процес надежден и възпроизводим. Hielscher Ultrasonics знае за важността на непрекъснато високото качество на продуктите и подкрепя производителите на добавки и терапевтични продукти да внедрят стандартизация на процесите и GMP (добри производствени практики) чрез интелигентен софтуер и автоматично записване на данни. Нашите цифрови ултразвукови хомогенизатори автоматично записват всички параметри на ултразвуковия процес на вградена SD-карта. Цифровите сензорни дисплеи и дистанционното управление на браузъра позволяват непрекъснато наблюдение на процеса и позволяват прецизно регулиране на параметрите на процеса, когато е необходимо. Това значително улеснява мониторинга на процеса и контрола на качеството.
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | UP100H |
| 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 до 20L | 0.2 до 4 л/мин | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10 л/мин | UIP4000hdT |
| Н.А. | 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
| Н.А. | Голям | Клъстер от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Високомощни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да летец и промишлен мащаб.
Литература / Препратки
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- Neelam Poonia; Rajeev Kharb; Viney Lather; Deepti Pandita (2016): Nanostructured lipid carriers – versatile oral delivery vehicle. Future Sci. OA (2016) 2(3), FSO135.
- Weiwei Gao, Che-Ming J. Hu, Ronnie H. Fang, Liangfang Zhang (2013): Liposome-like Nanostructures for Drug Delivery. J Mater Chem B Mater Biol Med. 2013 Dec 28; 1(48).
- Liangfang Zhang; Steve Granick (2006): How to Stabilize Phospholipid Liposomes (Using Nanoparticles). Nano Letters. 2006 April, 6(4):694-8.
- Vassiliki Exarchou; Nikolaos Nenadis; Maria Tsimidou; Dimitrios Boskou (2002): Antioxidant Activities and Phenolic Composition of Extracts from Greek Oregano, Greek Sage, and Summer Savory. Journal of Agricultural and Food Chemistry 50(19). Oct. 2002. 5294-9.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, PharmDa, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal and Surinder Kumar Mehta (2015): Energy efficient, facile and cost effective methodology for formation of an inclusion complex of resveratrol with hp-β-CD. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
Факти, които си струва да знаете
ноотропи и интелигентни лекарства
Терминът “ноотропни” произлиза от древногръцките думи νόος (nóos), което означава “ум” и τροπή (tropḗ), което има значението “обръщане". Ноотропите, известни още като умни лекарства, са "обръщащи ума" вещества, т.е. биоактивни вещества, които влияят на мозъка, като повишават когнитивната функция, особено интелигентността, изпълнителните функции, паметта, креативността, бдителността и мотивацията. Те се използват като когнитивни подобрители или като мозъчен допинг. Популярните ноотропи включват рацетамите. Първата синтезирана форма на рацетам е получена от GABA и е известна като пирацетам, който се счита за нетоксичен и дългосрочно изследван. Анирацетам, оксирацетам, прамирацетам и фенилпирацетам са структурно подобни на пирацетам, но показват по-високи стимулиращи потенции. По-новите форми на рацетам като колурацетам, фасорацетам, нефирацетам или ноопепт нямат структурни прилики с пирацетам.
Някои ноотропи също могат да имат психеделични или психоактивни/психотропни ефекти и да повлияят на умствените процеси, например възприятие, съзнание, познание, отзивчивост, настроение и емоции.
Рацетами
Рацетамите са известни като оригиналния тип интелигентно лекарство, като пирацетам е първият синтезиран рацетам, известен като първия ноотропен наркотик. Пирацетам е молекула от групата на рацетамите с химичното наименование 2-оксо-1-пиролидин ацетамид. Той е производно на невротрансмитера GABA (гама-аминомаслена киселина). Пирацетам е лекарствена молекула с пиролидоново ядро, която обикновено се предписва на пациенти със симптоми на болестта на Алцхаймер или преддеменция. Въпреки това, пирацетам и други рацетами се използват и от здрави възрастни, за да се засили химичното синаптично предаване между мозъчните клетки. По този начин рацетамите могат да повишат общия коефициент на интелигентност, паметта и функциите за учене, умствената яснота и мотивацията. Други молекули от класа на рацетам са например прамирацетам, оксирацетам, ан-ԁ анирацетам.
Тъй като рацетамите попадат в категорията на неконтролираните вещества в САЩ или много други страни по света, рацетамите могат да бъдат закупени като добавки без рецепта (без рецепта). Рацетамите се считат за нетоксични и общите странични ефекти включват болки в главата, които са резултат от изчерпване на холин в мозъка. Поради това потребителите често комбинират дозата си рацетам с добавка на холин (напр. холин битартрат. Предозирането на рацетами има предимно само леки странични ефекти, които са подобни на консумацията на прекомерна консумация на кофеин.
Стимуланти
Стимулиращите вещества като кофеин и никотин са интелигентни лекарства, широко разпространени сред световното население. Кофеинът и никотинът са легални психостимуланти, докато употребата на подкласа на стимулантите от амфетамини е незаконна. Класът стимуланти включва почти всяка молекула, която насърчава общата будност и бдителност, намалява чувството на умора и сънливост и в същото време повишава мозъчната функция и коефициента на интелигентност (IQ). Лекарството против нарколепсия Модафинил е едно от най-известните медицински лекарства, което се използва от здрави хора като "когнитивен подобрител извън етикета" за повишаване на когнитивната функция. Друго използвано лекарство извън етикета е метилфенидатът, лекарство, прилагано за лечение на разстройство с дефицит на вниманието и хиперактивност (ADHD) и използвано от здрави индивиди като когнитивен подобрител.
Щракнете тук, за да научите повече за ултразвуковата екстракция на кофеин и Никотин!
Адаптогени
Адаптогенните вещества са фитохимични съединения, т.е. молекули от растителен произход, които се прилагат с цел засилване на реакцията на организма и имунната система към стресови ситуации. Адаптогените могат да бъдат описани като "стресиращи" съединения, които провокират тялото да се адаптира към поддържането или възстановяването на хомеостазата (равновесие между метаболитните процеси на организма). Основният път на адаптогенно действие засяга хипоталамо-хипофизно-надбъбречната (оста HPA) в отговор на стимулация от външен стрес. Почти всички адаптогени попадат в класа на неконтролираните лекарства, които могат да бъдат закупени като добавки без рецепта. Най-популярните и широко консумирани адаптогени са например женшен, гингерол (джинджифил), ашваганда, eleutherococcus senticosus (сибирски женшен), родиола роза (арктически корен), schisandra chinensis, кава кава, пасифлора, жълт кантарион, scutellaria baicalensis (китайски тюбетейка).
Канабисът адаптоген ли е? Канабисът получи голямо внимание през последните години, най-вече заради своите противовъзпалителни и релаксиращи съединения канабидиол (CBD) и канабигерол (CBG). Дори канабиноидите са нетоксични съединения от растителен произход и имат доказан ефект за намаляване на стреса върху организма, канабисът и канабиноидите не са официално класифицирани като адаптогенни вещества. Но тъй като CBD, CBG и истинските адаптогеници показват прилики в своята функция и ефекти, те често се използват в комбинация, за да увеличат ефективността на канабиноида, както и на адаптогена.
Докато адаптогените имат укрепващи здравето и намаляващи стреса ефекти, те показват само малки ефекти като когнитивни подобрители, "сами по себе си". Когнитивното подобрение от адаптогените се постига главно чрез балансиране на реакцията на организма на стрес, устойчивостта и цялостното здраве, вместо директно иницииране на растежа на нови мозъчни клетки или невронни връзки.
Кликнете тук, за да научите повече за ултразвуковото извличане на адаптогени от растения!
Холинергици
Холинергичните вещества са химични съединения, които имитират действието на ацетилхолин и/или бутирилхолин. Интелигентните лекарства на базата на холин се консумират заради ефектите им върху паметта, вниманието и регулирането на настроението. Ацетилхолинът е един от основните невротрансмитери в мозъка. Освен това е съществен компонент за правилното функциониране на периферната нервна система. Холинът може да се приема като добавка, но присъства и в храната, например яйчните жълтъци и соята са особено богати на холин.
Сулбутиаминът (който се предлага в търговската мрежа като лекарство без рецепта под търговската марка Arcalion) е синтетично производно на тиамина (витамин В1), което преминава кръвно-мозъчната бариера и е в състояние да повиши нивата на тиамин в мозъка. Известно е, че подобрява паметта и преодолява слабостта и умората, като същевременно намалява психо-поведенческото инхибиране, сулбутиаминът се използва и от спортисти. Сулбутиаминът е класифициран като холинергично интелигентно лекарство, тъй като това вещество действа като холинергичен регулатор в хипокампуса. Когато се използва в терапевтични дози, не са наблюдавани сериозни странични ефекти.
Серотонергика
Серотонинът или 5-хидрокситриптамин (5-HT) е моноаминов невротрансмитер, който допринася и контролира настроението (благополучие, щастие) и модулира съня, апетита, познанието, ученето, паметта, системата за възнаграждение и множество физиологични процеси като повръщане и вазоконстрикция. Серотонинът се произвежда в тялото чрез излагане на слънчева светлина. Естествените серотонинергични съединения, като L-триптофан, също присъстват в хранителните източници.
Допаминергици
Допаминергиците са интелигентни лекарствени вещества, които влияят на нивата на допамин в мозъка. Допаминът е хормон и невротрансмитер, който играе няколко важни роли в мозъка и тялото. Например, допаминовият път е отговорен за добрите чувства и биохимичната сигнализация за положителна обратна връзка по отношение на приятни преживявания като вкусна храна, секс, положителна социална ангажираност и др.
Допаминът се предлага като лекарство под търговските марки Intropin, Dopastat и Revimine, наред с други, които се използват главно като стимулиращо лекарство при лечението на тежко ниско кръвно налягане, забавен сърдечен ритъм и сърдечен арест.
Допаминергичните интелигентни лекарства са допаминови бустери, използвани за преодоляване на ниските нива на допамин, които обикновено се свързват с ниски нива на енергия, липса на мотивация, анхедония (неспособност за изпитване на удоволствие), апатия, депресия, пристрастяващо поведение, лоша памет и намалена ефективност на учене. Често срещаните допаминергични интелигентни лекарства са L-тирозин, йохимбин и селегилин (МАО инхибитор). Допаминовите бустери насърчават вниманието и бдителността, като увеличават ефикасността на допамина в мозъка или инхибират ензимите, които разграждат допамина.
Други категории интелигентни лекарства, когнитивни подобрители и ноотропи включват глицинергики, аденозинергики, адренергици, канабиноидергици, GABAергици, хистаминергици, мелатонергици, моноаминергици и опиоидергици.
Групата на "-ергичните" ноотропи са вещества, които модулират специфична система в тялото и мозъка. Специфичната система е интегрирана в първата част на срока. Например, глицинериците директно модулират глициновата система в тялото и мозъка, аденозинергиците директно модулират аденозиновата система в тялото и мозъка, допаминергиците действат върху допаминовата система и т.н.
Комплекси за включване
Включващото съединение е комплекс, в който едно химично вещество – т.нар. “домакин” – има кухина, в която друга молекула – т.нар. “гост” – е включен.
Циклодекстрините са най-често използваните съединения гостоприемници, тъй като могат да образуват комплекс за включване с голямо разнообразие от твърди, течни и газообразни съединения. Гостуващите съединения варират от полярни реагенти като киселини, амини, малки йони (напр. ClO4- , SCN-, халогенни аниони) до силно аполярни алифатни и ароматни въглеводороди и редки газове. Включващите комплекси могат да бъдат синтезирани или в разтвор, или в кристално състояние. Ултразвуковото комплексиране на комплекси на базата на циклодекстрин е много надежден и ефективен метод за получаване на натоварени комплекси за включване, които предлагат висока стабилност и повишена бионаличност. Водата обикновено се използва като разтворител, въпреки че диметилсулфоксидът и диметилформамидът са алтернативни разтворители.
Освен включването на фармацевтични / хранителни съединения, циклодекстринът се използва и като съединения гостоприемник за ароматни молекули за постигане на по-висока стабилност и действие с бавно освобождаване.
Прочетете повече за ултразвуково произведените комплекси за включване!