Ultrazvuková srážení kurkuminových superčástic
- Vzhledem k tomu, že kurkuma obsahuje pouze 2-9% hmotnostních curcuminoidů, je nezbytná účinná extrakční nebo syntetická technika, aby se získal lékařsky účinný prášek.
- Ultrazvukové asistované antisolventní srážení je vysoce účinný způsob syntézy curcuminových částic.
- Ultrazvukové srážecí rozpouštědlo lze snadno rozšířit až na výrobu velkého množství vysoce kvalitního kurkuminu.
kurkumin
Curcumin, polyfenol, je špatně rozpustné ve vodě nacházející se v kurkumu z bylinných koření (Kurkuma Albalongu). Má vysoce účinné antioxidanty a je známý pro své protizánětlivé, protirakovinné, protihubové a antimikrobiální vlastnosti. Zvláště pro širokou škálu chemo-preventivních a chemo-terapeutických aktivit se jako výhodná léková sloučenina používá kurkumin.
Jako silný antioxidant zvyšuje kurkumin sérovou aktivitu antioxidantů, jako je superoxid dismutáza (SOD), a neutralizuje volné radikály, jako jsou reaktivní kyslík a dusík (ROS a RNS). Navíc zvyšuje aktivitu vlastních antioxidačních enzymů těla. Curcumin je také známý tím, že snižuje srdeční onemocnění a zlepšuje funkci mozku. Vzhledem k těmto různým užitečným léčebným vlastnostem je kurkumin široce používán jako koření, doplněk a lék.
Ultrazvukové kapalné srážení antisolventu
Ultrazvukové zkrácení kapaliny proti rozpouštědlům (LAS) je jednoduchá a rychlá metoda syntézy v jedné nádobě pro výrobu nanočástic kurkuminu s orthorhombickou nadstavbou. Ultrazvukové srážení proti rozpouštědlu je jednoduchý, rychlý a škálovatelný proces, který umožňuje srážení vysoce kvalitního kurkuminu ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu.
Hypotézový mechanismus tvorby kurkuminových superpartikel v nepřítomnosti a přítomnosti ultrazvuku bez stabilizátorů. Obrázek © 2014 Thorat a kol.
Protokol srážlivosti ultrazvukem:
Pro ultrazní srážení kurkuminových částic se do 100 ml vody obsahující povrchově aktivní látku (0,02% hmotn. Ve vodě) nebo bez povrchově aktivního činidla přidá organický roztok kurkuminu v ethanolu (5 mg / ml). Jako reakční nádoba byla skleněná plášť s pláštěm cca. Objem 500 ml, průměr 7 cm a poměr L / D 1,7. Teplota směsi se neustále udržuje na teplotě 1 ° C. Pro proces ultrazvukového srážení je sonotroda ultrazvukového homogenizátoru, jako je Uf200 ः t nebo UP200St vybavený Sonotrode S26d14 je ponořen do směsi rozpouštědla a antirozpouštědla. Při nastavení 100% amplitudy a 10min. Sonikační směs se rozptýlila.
Doba sonikace umožňuje manipulaci s polymorfizmem krystalů cukrcuminu. Při prodloužení trvání sonikace se zvyšuje procento ortorombických částic. Znamená to, že zvýšení ultrazvukové energie usnadňuje tvorbu ortorombické formy v monoklinické formě bez ohledu na použitou přísadu.
[cf. Thorat a kol. 2014]
UIP1000hdT – 1kW ultrazvukový procesor pro srážení API
Vylepšená biologická dostupnost pomocí zapouzdření ultrazvukem
Protože kurkumin je lipofilní molekula a špatně rozpustný ve vodě (= hydrofobní), má nízkou systémovou biologickou dostupnost. Proto je zapotřebí připravit kurkuminové formulace, které zvyšují jeho biologickou dostupnost. Pro přípravu vodných roztoků kurkuminu se přidávají povrchově aktivní látky, lipidy, albuminy, cyklodextriny, biopolymery apod., Aby se enkapsulovaly nebo naplnily molekuly kurkuminu v liposomech, nanočásticech a jiných nosičích léčiv.
Ultrasonikace je vysoce účinná a spolehlivá technika pro formulování nosičů léků, jako je liposomy, jádrové prostředí nanočástice, biopolymery a dvojité emulze! Níže uvádíme příkladný protokol pro ultrazvukové zapouzdření kurkuminu.
Protokol pro zapouzdření ultrazvukem Curcumin:
Nanočástice s polymaktickou kyselinou glykolovou (PLGA) s obsahem kurkuminu
- Nejprve se polymer PLGA rozpustí v ethylacetátu. Přidá se kurkumin (15% hmotn./hmotn.) A ponechá se rozpouštět za současného přerušování roztoku.
- Směs pevná látka v oleji se přidá do vodné fáze PVA (hmotnost / objem) za vzniku emulze SO / W. Potom se roztok léčiva / polymeru v PVA promíchá při 8000 otáčkách za minutu.
- Výsledný roztok je sonikován po dobu cca. 300 sekund při 45% amplitudě s ultrazvukovým homogenizátorem, jako je Uf200 ः t nebo UP200St (200 W, 26 kHz). Okamžitě po ultrazvuku se emulze vlije do vodné fáze (0,1% PVA ve vodě, 200 ml) pro difúzi za rychlého míchání magnetickým míchadlem.
- Tato koloidní suspenze se kontinuálně míchá s magnetickým míchadlem, dokud není odpaření rozpouštědla dokončeno. Pak se nanočástice shromáždí centrifugací, třikrát se promyjí destilovanou vodou MilliQ. Nakonec se resuspendují v kryoprotektantním roztoku (2% hmotnostní sacharózy a 5% hmotnostních trehalózy), suší se v systému lyofilizátoru ATR FD3.0 a mohou být uchovávány při teplotě 4 ° C po dobu alespoň 6 měsíců .
[cf. Ranjan a kol. 2012]
Ultrazvukové procesory pro srážení a formulaci kurkuminu
Hielscher Ultrasonics nabízí vysoce výkonné ultrazvukové zařízení pro syntézu nanočástic (např. API) a extrakci botanických sloučenin. Náš sortiment zahrnuje sofistikované laboratoře, laboratoře a průmyslové ultrazvukové přístroje, které umožňují vývoj aplikací od malého až po komerční. Všechny výsledky získané při laboratorním a pilotním testování mohou být zcela lineární, aby se dosáhlo úrovně komerční produkce. Všechny systémy jsou konstruovány pro 24/7 provoz, robustní a snadno použitelné.
Řada UIPxxxxhdT zahrnuje naše ultrazvukové průmyslové systémy, které lze použít pro bench-top, optimalizaci procesů a průmyslovou výrobu. Naše průmyslové systémy jsou k dispozici jako 500W (UIP500hdT), 1000W (UIP1000hdT), 1500W (UIP1500hdT), 2000 W (UIP2000hdT), 4000 W (UIP4000hdT), 10 000 W (UIP10000) a 16 000 W (UIP16000, celosvětově nejsilnější ultrazvuk). Hielscher Ultrasonika’ průmyslové ultrazvukové procesory lze provozovat nepřetržitě nepřetržitě 24 hodin denně při velmi vysoké amplitudě až do 200 μm. Pro ještě vyšší amplitudy nabízí společnost Hielscher vlastní ultrazvukové sonotrody. Robustnost ultrazvukových zařízení společnosti Hielscher umožňuje spolehlivé nepřetržité provozování v náročných a náročných prostředích.
Pro všechny naše ultrazvukové systémy nabízíme široké spektrum doplňků, jako jsou sonotrody, booster rohy, průtokové články a reaktory různých velikostí, tvarů a geometrií. Díky těmto nástrojům je možné snadno přizpůsobit naše ultrazvukové procesory optimálně požadovaným podmínkám procesu.
Pro srážení a syntézu zdola nahoru nabízí společnost Hielscher jedinečnou vložku průtokových buněk – Tá MultiPhaseCavitator MPC48. S MultiPhaseCavitator se druhá fáze (anti-rozpouštědlo) vstříkne přes 48 jemných kanálků přímo do ultrazvukové kavitační zóny, kde se do první fáze promíchá v milisekundách. Výsledkem je vysrážení homogenních nano-částic.
Výkonná sonikace od laboratoře a laboratoře až po průmyslovou výrobu.
Literatura / Reference
- Hewlings, SJ; Kalman, DS (2017): Curcumin: Přezkum jeho 'účinků na lidské zdraví. Potraviny. 2017 říjen; 6 (10): 92.
- Thorat, AA; Dalvi, SV (2014): Cesty tvorby částic a polymorfismus kurkuminu indukovaný ultrazvukem a přísadami během kapalného srážecího antisolventu. CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- Ranjan, AP; Mukerjee, A .; Helson, L .; Vishwanatha, JK: (2012): Zvětšování, optimalizace a analýza stability nanočástic s obsahem komplexu Curcumin C3 pro terapii rakoviny. Deník Nanobiotechnology 2012, 10:38.
Fakta Worth Knowing
kurkumin
Curcumin je žlutá chemická sloučenina nalezená v kurkuma. Turmeric je rhizomatózní trávníková trvalka (Kurkuma Albalongu) z rodiny zázvorů. Curcumin je polyfenol, který je extrahován z oddenků a je široce používán jako koření. V závislosti na jeho původu a půdních podmínkách, kde se pěstuje, obsahuje kurkuma 2% -9% curcuminoidů. Curcumin je hlavní curcuminoid kurkumu (Kurkuma Longa, Zingiberaceae). Používá se jako přídavek, léčivá sloučenina, přídatné barvivo k aromatizaci potravin, stejně jako kosmetická přísada.
Purifikovaná forma kurkuminu, která se skládá pouze z následujících tří hlavních složek – curcumin, bisdemethoxycurcumin a demethoxycurcumin – je také označován jako komplex kurkumin C3. Čistý kurkumin se může oddělit od směsi C3 kurkuminu, bisdemethoxy kurkuminu a demethoxy-kurkuminu sloupcovou chromatografií.
Vzhledem k jeho farmakologickým vlastnostem má čistý, nemodifikovaný kurkumin velký problém: Vzhledem k nízké rozpustnosti ve vodě a tím špatné biologické dostupnosti, nemodifikovaný kurkumin nemůže ovlivnit jeho terapeutické účinky, ale rychle se metabolizuje v játrech a střevní stěně. Pro překonání nízké rychlosti absorpce kurkuminů jsou aktivní molekuly zapouzdřeny v nano nosičích (např liposomy, nanosféry) nebo nano-komplexy (např nanočástice, komplexy fosfolipidů, cyklodextrinů a pevných disperzí). Kromě toho může být biologická dostupnost kurkuminu zvýšena o cca. 2000%, pokud je jeho dávka kombinována s piperinem, což je extrakt z černého pepře.
Vzhledem k těmto skutečnostem je nanoformulovaný kurkumin (nanočurkumín) výhodnou dávkovou formou kurkuminu, protože kurkumin v nanoformě překonává výše uvedené problémy s dodáním léků. Nanokurkumin může lépe ovlivňovat jeho léčebné vlastnosti díky lepšímu dodání do nemocného tkáně, lepší internalizaci a snížené systémové eliminaci.
Curcumin je dostupný v několika dávkách, včetně prášků, kapslí, tablet, mastí, výživných nápojů a kosmetických krémů.
Lékařské aplikace kurkuminu
Curcumin byl široce zkoumán pro jeho různorodé formy použití v medicíně a výživě. Výzkum ukázal, že kurkumin má vysokou antioxidační aktivitu, která indukuje buněčnou apoptózu, inhibuje proliferaci buněk, adhezi a motilitu proti buněk a nabízí antiangiogenezi a antimikrobiální vlastnosti. Vzhledem k těmto účinkům se kurkumin aplikuje jako léčivo k léčbě různých zánětlivých onemocnění, rakoviny, neurodegenerativních onemocnění, kardiovaskulárních onemocnění a diabetu.
Ultrazvučně připravené formy nano-podávání kurkuminu pro léčebnou terapii zahrnují nanočástice, liposomy, micely, nanoemulze, cyklodextrinové komplexy, nanodiskry, nanovlákna, tuhé lipidové nanočástice a konjugáty kurkumin. Tyto dávkové formy s nano-velikostí překonávají špatnou biologickou dostupnost kurkuminu a umožňují cílené a účinné dodávání vysoce účinného kurkuminového léčiva.
Curcuminová chemická struktura
Curcumin je symetrická molekula, známá též jako difluoylmetan. IUPAC název kurkuminu je (1E, 6E) -1,7-bis (4-hydroxy-3-methoxyfenyl) -1,6-heptadien-3,5-21H20Ó6. Curcuminové krystaly se mohou objevit v různých tvarech, jako jsou monoklinické (jehlicovité), ortorombické (rybí zrno podobné) a amorfní formě.