Ултразвуково получен комплекс на включване на ресвератрол
- Ресвератролът е полифенол, който обещава множество ползи за здравето, например удължаване на продължителността на живота и лечение на сърдечни заболявания, диабет, рак, болестта на Алцхаймер, както и други хронични състояния.
- Ресвератролът обаче има ниска бионаличност и се характеризира с бързо елиминиране от кръвната плазма.
- Изследователският екип на д-р Kushwinder Kaur е разработил бърза и високоефективна техника за ултразвуково получаване на комплекс на ресвератрол с по-висока бионаличност.
Ресвератрол
Ресвератролът е високоефективен полифенол, който може да се извлича от растения, например грозде, горски плодове или ядки. Въпреки че ресвератролът е известен като мощен антиоксидант, който помага за предотвратяване или лечение на заболявания, този фитонутриент има само ниска бионаличност. Затова производителите на фармацевтични и нутрацевтични продукти търсят специални формулировки за подобряване на доставянето на приемания ресвератрол в човешките клетки. Д-р Kushwinder Kaur и нейният изследователски екип от Университета Panjab в Чандигарх са разработили бърз и прост едноетапен метод за комплексообразуване на ресвератрол. Чрез ултразвукова обработка на смес от ресвератрол и циклодекстрин ресвератролът се включва в циклодекстрина (т.е. hp-β-CD). Циклодекстринът действа като съединение домакин и като ефективен лекарствен носител, който освобождава ресвератрола в системното кръвообращение.
Протокол: ултразвукова обработка за получаване на комплекса на включване
За ултразвуковото получаване на комплекса на включване на ресвератрол 4,38 x 10-3 mol 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (hp-β-CD) и 4,38 x 10-3 mol ресвератрол (Res) бяха смесени в стъклен съд с минималното количество от сместа от разтворители (етанол : вода = 1 : 9). Сместа беше подложена на ултразвукова обработка за 15 min при 180W с помощта на ултразвуковото устройство на Hielscher UP200St. Крайният продукт беше получен чрез лиофилизация. Получените комплекси на включване бяха характеризирани чрез FTIR, абсорбционна спектроскопия в ултравиолетовата и видимата област, NMR, TGA, DSC, XRD и CHNS анализ. Данните от анализите показаха, че молекулите на ресвератрола са добре обхванати в кухините на hp-β-CD.
Ултразвуково устройство UIP1000hdT със стъклена проточна клетка за производство на липозоми.
Предимства на ултразвуковата обработка спрямо алтернативните методи
За сравняване на ефективността на ултразвуковото получаване с конвенционалните техники бяха използвани два алтернативни метода – суспензионен метод и микровълнов метод – за получаване на комплекса на включване (IC). По-долу е дадено кратко описание на двете техники за получаване:
При най-традиционния подход IC беше получен чрез стандартна процедура на разбъркване (описана в литературата от Bertacche V. и съавт., 2006).
Вторият алтернативен метод включваше смесване на 4,38 x 10-3 mol hp-β-CD и 4,38 x 10-3 mol Res в стъклен съд с минималното количество от сместа от разтворители (етанол : вода = 1 : 9). Сместа беше облъчвана с микровълни за 100 s при 800 W за получаване на продукта. Водата беше изпарена под вакуум. Данните, получени след 25, 50 s при 200, 400, 600 W, показаха непълно комплексообразуване.
Ултразвуковата обработка е прост и бърз подход, който не само дава незабавни резултати, подобни на тези при традиционните методи на разбъркване, но и избягва използването на токсични разтворители.
Скоростта на изомеризация от транс- към цис-форма в етанолов разтвор намалява при включването. Изследванията на разтварянето показаха, че скоростта на разтваряне на ресвератрола се подобрява чрез образуването на комплекси на включване.
Можете да намерите пълната статия, като щракнете тук. Ако желаете да се свържете с авторите, можете да изпратите имейл на д-р Khushwinder Kaur (Университет Panjab, Чандигарх): [email protected]
Високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори на Hielscher
Hielscher Ultrasonics е специализирана в разработването и производството на високопроизводително ултразвуково оборудване за лабораторни и промишлени приложения. Изработени по промишлен стандарт, всички ултразвукови устройства на Hielscher са достатъчно здрави за надеждна работа 24/7 при тежки натоварвания и в среда с високи изисквания.
Таблицата по-долу ви дава представа кое ултразвуково устройство би могло да бъде най-подходящо за изискванията на вашия процес.
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | по-голям | група от UIP16000 |
Ултразвукови хомогенизатори с висока мощност – от лабораторен до промишлен мащаб.
За д-р Kushwinder Kaur
Д-р Khushwinder Kaur е асистент в Катедрата по химия на Университета Panjab в Чандигарх. През 2010 г. тя получава докторска степен, като изследва влиянието на добавките върху микроструктурата и свойствата на обратните мицели. От 2012 г. основната цел на нейната изследователска група е да установи колоидната основа на физикохимичните и физиологичните свойства на нутрацевтиците и биоактивните вещества, със специален акцент върху оптимизирането на отличителни, лесни, ефективни и иновативни методи за получаване. Групата на д-р Kaur е специализирана в получаването на меки структури като наноемулсии, биоразградими наночастици и супрамолекулни структури на основата на циклодекстрин (комплекси на включване) за ефективно доставяне на биоактивни вещества с природни компоненти. Понастоящем групата изследва потенциала на бензилизотиоцианата с помощта на различни наноструктури.
За въпроси относно нейните изследвания можете да се свържете директно с д-р Khushwinder Kaur по имейл: [email protected]
Литература/Източници
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal и Surinder Kumar Mehta (2015): Енергийно ефективна, лесна и икономически ефективна методология за образуване на комплекс на включване на ресвератрол с hp-β-CD. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
- Vittorio Bertacche, Natascia Lorenzi, Donatella Nava, Elena Pini, Chiara Sinico (2006): Изследване на взаимодействието домакин–гост на ресвератрол с природни и модифицирани циклодекстрини. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 55, 2006. 279.
- James M. Smoliga, Joseph A. Baur, Heather A. Hausenblas (2011): Ресвератрол и здраве – цялостен преглед на клиничните изпитвания при хора. Mol. Nutr. Food Res. 2011, 55, 1129–1141.
Факти, които си струва да знаете
Ресвератрол
Ресвератролът е стилбеноид, вид природен плазмен полифенол, фитоестроген, както и фитоалексин, произвеждан от няколко растения в отговор на увреждане или когато растението е атакувано от патогени като бактерии или гъбички. Следователно ресвератролът може да бъде класифициран и като адаптоген.
От химична гледна точка ресвератролът се описва като trans-3,4′,5-trihydroxystilbene (формула: C14H12O3). Той е полифенолен, нефлавоноиден антиоксидант, който се среща в грозде, ядки и горски плодове и притежава мощни антиоксидантни свойства и свойства против стареене. Затова ресвератролът е ценена съставка във фармацевтични продукти, хранителни добавки / нутрацевтици и козметични продукти. Други полифеноли, приемани с храната и носещи значителни ползи за здравето, включват катехин, кверцетин, силибинин и куркумин.
Разтворимост на ресвератрола във вода: 0,03 kg/m3
Ресвератролът съществува в транс- и цис-изомерни форми, от които транс-формата е по-стабилна при излагане на светлина и повишаващи се температури.
Комплекс на включване
Съединението на включване е комплекс, в който едно химично съединение – така нареченият „домакин“ – има кухина, в която се включва друго съединение – така нареченият „гост“.
Циклодекстрините са най-често използваните съединения домакини, тъй като могат да образуват комплекси на включване с голямо разнообразие от твърди, течни и газообразни съединения. Съединенията гости варират от полярни реагенти като киселини, амини, малки йони (напр. ClO4– , SCN–, халогенни аниони) до силно неполярни алифатни и ароматни въглеводороди и благородни газове. Комплексите на включване могат да се синтезират както в разтвор, така и в кристално състояние. Най-често като разтворител се използва вода, въпреки че диметилсулфоксидът и диметилформамидът могат да се използват като алтернативни разтворители.
Освен за включване на фармацевтични / нутрацевтични съединения, циклодекстринът се използва и като съединение домакин за ароматни молекули с цел постигане на по-висока стабилност и бавно освобождаване.
Други молекули „домакини“ за включване са каликсарените и сродните формалдехидно-аренови кондензати.
Изследователската област, занимаваща се със синтеза на съединения на включване, е известна като химия домакин–гост.
Циклодекстрин
Циклодекстрините са вид химични съединения, изградени от захарни молекули, които се характеризират с пръстеновидната си форма. Нишестето е суровината, от която циклодекстрините се синтезират чрез ензимно преобразуване. Тъй като циклодекстрините имат хидрофобна и хидрофилна страна (хидрофобна отвътре и хидрофилна отвън), те могат да образуват комплекси с хидрофобни съединения. Чрез включване на хидрофобна молекула (молекула „гост“) циклодекстрините могат да повишат разтворимостта и бионаличността на такива съединения. Освен това те се използват и за подобряване на преминаването на лекарствата през лигавичните тъкани. Това представлява голям интерес за фармацевтичните продукти, както и за хранителните добавки, с цел доставяне на хидрофобни съединения. Формите алфа-, бета- и гама-циклодекстрин са всички одобрени от FDA и признати за безопасни лекарствени носители.
Лиофилизация
Лиофилизацията, известна също като сушене чрез замразяване или криодесикация, е нискотемпературен процес на обезводняване, който включва замразяване на продукта, последвано от понижаване на налягането за последващо отстраняване на леда чрез сублимация. Сублимацията се определя като процес, при който твърдо вещество (напр. лед) преминава директно в парообразно/газообразно състояние, без първо да преминава през течна фаза (напр. вода).
Сушенето чрез замразяване представлява отстраняване на лед или други замразени разтворители от материал чрез процеса на сублимация и отстраняване на свързани водни молекули чрез процеса на десорбция.
При контролирана лиофилизация, при която температурата на продукта се поддържа достатъчно ниска, се избягват промени в характеристиките на изсушения продукт. Това е от решаващо значение за получаването на висококачествен екстракт. Сушенето чрез замразяване е утвърдена техника за отделяне на чувствителни към топлина материали като протеини, микроорганизми, фармацевтични продукти, тъкани и плазма.
Нутрацевтици
Нутрацевтиците привличат все по-голямо внимание, тъй като предлагат безопасни свойства, подпомагащи здравето. Те се определят като молекули с разнообразни физиологични ползи, както и със способност за защита срещу заболявания (като сърдечносъдови заболявания (CVD), затлъстяване, диабет, рак, хронични възпалителни нарушения и дегенеративни заболявания), а пазарът на висококачествени добавки расте бързо.
Стратегиите за формулиране на нутрацевтици, описани в литературата, включват: липозомни носителни системи (напр. липозоми, трансферозоми и др.), микро- и наногъби, нанокристали, комплексообразуване с циклодекстрин, биоразградими хидрогелове, наноемулсии / миниемулсии, наноструктурирани липидни носители, мицели, наночастици, нанокапсули и нанокапсулиране, самоемулгиращи се системи за доставяне на лекарства (SEDDS) и системи от микрочастици (напр. микрочастици, микросфери, микрокапсули).