Ultrazvučni inkluzijski kompleks resveratrola
- Resveratrol je polifenol koji obećava brojne zdravstvene koristi, npr. produženje životnog vijeka te liječenje srčanih bolesti, dijabetesa, raka, Alzheimerove bolesti i drugih kroničnih stanja.
- Međutim, resveratrol ima nisku bioraspoloživost i pokazuje brzo uklanjanje iz krvne plazme.
- Istraživački tim dr. Kushwinder Kaur razvio je brzu i vrlo učinkovitu tehniku za ultrazvučnu pripremu kompleksa resveratrola s boljom bioraspoloživošću.
Resveratrol
Resveratrol je vrlo djelotvoran polifenol koji se može ekstrahirati iz biljaka, npr. grožđa, bobičastog voća ili orašastih plodova. Iako je poznato da je resveratrol snažan antioksidans koji pomaže u sprečavanju ili liječenju bolesti, ovaj fitonutrijent ima samo nisku bioraspoloživost. Zbog toga proizvođači farmaceutskih proizvoda i nutraceutika traže posebne formulacije kako bi poboljšali isporuku primijenjenog resveratrola u ljudske ćelije. Dr. Kushwinder Kaur i njezin istraživački tim sa Univerziteta Panjab u Chandigarhu razvili su brzu i jednostavnu jednostepenu kompleksaciju resveratrola. Ultrazvučnom obradom smjese resveratrola i ciklodekstrina resveratrol se zatvara u ciklodekstrin (tj. hp-β-CD). Ciklodekstrin djeluje kao jedinjenje domaćin i kao učinkovit nosač lijeka koji oslobađa resveratrol u sistemsku cirkulaciju.
Protokol: ultrazvučna obrada (sonikacija) za pripremu inkluzijskog kompleksa
Za ultrazvučnu formulaciju inkluzijskog kompleksa resveratrola, 4,38 x 10-3 mol 2-hidroksipropil-β-ciklodekstrina (hp-β-CD) i 4,38 x 10-3 mol resveratrola (Res) pomiješani su u staklenoj posudi s minimalnom količinom smjese otapala (etanol : voda = 1 : 9). Smjesa je ultrazvučno obrađena 15 min pri 180W upotrebom Hielscher ultrazvučnog uređaja UP200St. Krajnji proizvod dobiven je liofilizacijom. Pripremljeni inkluzijski kompleksi okarakterizirani su FTIR-om, UV-vidljivom apsorpcijskom spektroskopijom, NMR-om, TGA, DSC, XRD i CHNS analizom. Podaci analize pokazali su da su molekule resveratrola uredno upakovane u šupljine hp-β-CD.
Ultrazvučni homogenizator UP200St
Prednosti ultrazvučne obrade (sonikacije) u odnosu na alternativne metode
Kako bi se usporedila učinkovitost ultrazvučne pripreme s konvencionalnim tehnikama, za pripremu inkluzijskog kompleksa (IC) korištene su dvije alternativne metode – naime metoda suspenzije i mikrovalna metoda. U nastavku slijedi kratak opis obiju tehnika pripreme:
Na najtradicionalniji način, IC je pripremljen standardnim postupkom miješanja (koji su u literaturi opisali Bertacche V. et al. 2006).
Druga alternativna metoda obuhvatala je miješanje 4,38 x 10-3 mol hp-β-CD i 4,38 x 10-3 mol Res u staklenoj posudi s minimalnom količinom smjese otapala (etanol : voda = 1 : 9). Smjesa je zračena mikrovalovima 100 s pri 800 W kako bi se formulirao proizvod. Voda je otparena pod vakuumom. Podaci dobiveni nakon 25, 50 s pri 200, 400, 600 W pokazali su nepotpunu kompleksaciju.
Ultrazvučna obrada (sonikacija) jednostavan je i brz pristup koji ne samo da daje trenutne rezultate slične tradicionalnim metodama miješanja, nego i izbjegava upotrebu toksičnih otapala.
Brzina izomerizacije iz trans u cis oblik u etanolnoj otopini smanjila se uključivanjem u kompleks. Studije otapanja pokazale su da je brzina otapanja resveratrola poboljšana stvaranjem inkluzijskih kompleksa.
Cijeli članak možete pronaći klikom ovdje. Ako želite stupiti u kontakt s autorima, slobodno pošaljite dr. Khushwinder Kaur (Univerzitet Panjab, Chandigarh) e-poruku na: [email protected]
Visokoučinkoviti ultrazvučni homogenizatori kompanije Hielscher
Hielscher Ultrasonics specijaliziran je za razvoj i proizvodnju visokoučinkovite ultrazvučne opreme za laboratorijske i industrijske primjene. Zahvaljujući industrijskom standardu izrade, robusnost svih Hielscher ultrazvučnih uređaja omogućuje pouzdan rad 24/7 pri velikom opterećenju i u zahtjevnim okruženjima.
Tabela u nastavku daje vam orijentaciju o tome koji bi ultrazvučni uređaj mogao biti najprikladniji za zahtjeve vašeg procesa.
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster uređaja UIP16000 |
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od laboratorijskog do industrijskog nivoa.
O dr. Kushwinder Kaur
Dr. Khushwinder Kaur docentica je na Odsjeku za hemiju Univerziteta Panjab u Chandigarhu. Doktorirala je 2010. istražujući učinak aditiva na mikrostrukturu i svojstva reverznih micela. Od 2012. glavni cilj njezine istraživačke grupe je uspostaviti koloidnu osnovu fizikalno-hemijskih i fizioloških svojstava nutraceutika i bioaktivnih tvari, s posebnim fokusom na optimizaciju osobitih, nenapornih, vještih i inovativnih metoda pripreme. Grupa dr. Kaur specijalizirana je za izradu mekih sklopova poput nanoemulzija, biorazgradivih nanočestica i supramolekularnih sklopova na bazi ciklodekstrina (inkluzijskih kompleksa) za učinkovitu isporuku bioaktivnih tvari s prirodnim komponentama. Trenutno grupa istražuje potencijal benzilizotiocijanata uz pomoć različitih nanosklopova.
Za pitanja o njezinim istraživačkim studijama možete se obratiti dr. Khushwinder Kaur izravno putem e-pošte: [email protected]
Literatura/reference
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal i Surinder Kumar Mehta (2015): Energetski efikasna, laka i isplativa metodologija za formiranje inkluzijskog kompleksa resveratrola sa hp-β-CD. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
- Vittorio Bertacche, Natascia Lorenzi, Donatella Nava, Elena Pini, Chiara Sinico (2006): Studija interakcije domaćin-gost resveratrola sa prirodnim i modifikovanim ciklodekstrinima. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 55, 2006. 279.
- James M. Smoliga, Joseph A. Baur, Heather A. Hausenblas (2011): Resveratrol i zdravlje – sveobuhvatan pregled kliničkih ispitivanja na ljudima. Mol. Nutr. Food Res. 2011, 55, 1129–1141.
Činjenice vrijedne znanja
Resveratrol
Resveratrol je stilbenoid, vrsta prirodnog plazmatskog polifenola, fitoestrogen, kao i fitoaleksin koji proizvode mnoge biljke kao odgovor na ozljedu ili kada je biljka pod napadom patogena kao što su bakterije ili gljivice. Stoga se resveratrol može klasificirati i kao adaptogen.
Hemijski, resveratrol se opisuje kao trans-3,4’,5-trihidroksistilben (formula: C14H12O3). To je polifenolni antioksidans koji nije flavonoid, nalazi se u grožđu, orašastim plodovima i bobičastom voću te nudi snažna antioksidativna svojstva i svojstva protiv starenja. Stoga je resveratrol cijenjen sastojak farmaceutskih proizvoda, dodataka prehrani / nutraceutika i kozmetičkih proizvoda. Ostali polifenoli koji se unose hranom, a imaju značajne zdravstvene koristi, uključuju katehin, kvercetin, silibinin i kurkumin.
Topivost resveratrola u vodi: 0,03 kg/m3
Resveratrol postoji u trans i cis izomernom obliku, od kojih je trans oblik stabilniji pri izlaganju svjetlu i povišenim temperaturama.
Inkluzijski kompleks
Inkluzijsko jedinjenje je kompleks u kojem jedno hemijsko jedinjenje – takozvani „domaćin“ – ima šupljinu u koju je uključeno drugo jedinjenje – takozvani „gost“.
Ciklodekstrini su najčešće korištena jedinjenja domaćini, jer mogu formirati inkluzijski kompleks s velikim brojem čvrstih, tečnih i plinovitih jedinjenja. Jedinjenja gosti kreću se od polarnih reagensa poput kiselina, amina, malih iona (npr. ClO4– , SCN–, halogeni anioni) do vrlo apolarnih alifatskih i aromatskih ugljikovodika i plemenitih plinova. Inkluzijski kompleksi mogu se sintetizirati u otopini ili u kristalnom stanju. Uglavnom se kao otapalo koristi voda, iako se kao alternativna otapala mogu koristiti dimetil sulfoksid i dimetil formamid.
Osim uključivanja farmaceutskih / nutraceutskih jedinjenja, ciklodekstrin se koristi i kao jedinjenje domaćin za molekule mirisa radi postizanja veće stabilnosti i djelovanja sporog oslobađanja.
Druge „domaćin“ molekule za inkluziju su kaliksareni i srodni kondenzati formaldehida i arena.
Istraživačko područje sinteze inkluzijskih jedinjenja poznato je kao hemija domaćin–gost.
Ciklodekstrin
Ciklodekstrini su vrsta hemijskih jedinjenja sastavljenih od molekula šećera koje karakterizira prstenasti oblik. Škrob je sirovina iz koje se ciklodekstrini sintetiziraju enzimskom konverzijom. Budući da ciklodekstrini imaju hidrofobnu i hidrofilnu stranu (hidrofobnu unutrašnjost i hidrofilnu vanjštinu), mogu formirati komplekse s hidrofobnim jedinjenjima. Zatvaranjem hidrofobne molekule („gost“ molekule) ciklodekstrini mogu poboljšati topivost i bioraspoloživost takvih jedinjenja. Osim toga, koriste se i za poboljšanje propusnosti lijekova kroz sluzničko tkivo. To je od velikog interesa za farmaceutske proizvode, kao i za dodatke prehrani, radi isporuke hidrofobnih jedinjenja. Oblici alfa-, beta- i gama-ciklodekstrina svi su odobreni od FDA i priznati kao sigurni nosači lijekova.
Liofilizacija
Liofilizacija, poznata i kao sušenje zamrzavanjem ili kriodesikacija, proces je dehidracije na niskoj temperaturi koji uključuje zamrzavanje proizvoda, a zatim snižavanje tlaka kako bi se led naknadno uklonio sublimacijom. Sublimacija se definira kao proces u kojem čvrsta tvar (npr. led) prelazi direktno u parno/plinovito stanje bez prethodnog prolaska kroz tečnu fazu (npr. vodu).
Sušenje zamrzavanjem je uklanjanje leda ili drugih zamrznutih otapala iz materijala procesom sublimacije i uklanjanje vezanih molekula vode procesom desorpcije.
Tokom kontrolirane liofilizacije, pri kojoj se temperatura proizvoda održava dovoljno niskom, izbjegavaju se promjene u svojstvima osušenog proizvoda. To je ključno za dobivanje visokokvalitetnog ekstrakta. Sušenje zamrzavanjem dobro je utvrđena tehnika za odvajanje materijala osjetljivih na toplinu kao što su proteini, mikrobi, farmaceutski proizvodi, tkiva i plazma.
Nutraceutici
Nutraceutici privlače sve veću pažnju jer nude sigurna svojstva koja podržavaju zdravlje. Definirani kao molekule s raznim fiziološkim koristima, kao i zaštitnim sposobnostima protiv bolesti (poput kardiovaskularnih bolesti (CVD), pretilosti, dijabetesa, raka, kroničnih upalnih poremećaja i degenerativnih bolesti), tržište visokokvalitetnih dodataka prehrani brzo raste.
Strategije formulacije nutraceutika opisane u literaturi uključuju: liposomalne sisteme nosača (npr. liposomi, transferosomi itd.), mikro- i nanospužve, nanokristale, kompleksaciju ciklodekstrinom, biorazgradive hidrogelove, nanoemulzije / miniemulzije, nanostrukturirane lipidne nosače, micele, nanočestice, nanokapsule i nanoenkapsulaciju, samoemulgirajuće sisteme za isporuku lijekova (SEDDS) i mikročestične sisteme (npr. mikročestice, mikrosfere, mikrokapsule).