Ultralyd Precipitation af Curcumin Superparticles
- Da gurkemeje kun indeholder 2-9 vægt% af curcuminoider, er en effektiv ekstraktions- eller synteseteknik nødvendig for at opnå et medicinsk potent pulver.
- Ultralydsbestemt antisolventfældning er en yderst effektiv metode til syntetisering af curcuminpartikler.
- Ultralyd antisolvent nedbør kan let opskaleres til produktion af store mængder af høj kvalitet curcumin.
Curcumin
Curcumin, en polyphenol, er et dårligt vandopløseligt stof, der findes i urte krydderurturmeren (Curcuma Longa). Det har stærkt potente antioxidanter og er kendt for dets anti-inflammatoriske, anti-cancer, anti-svampe og antimikrobielle egenskaber. Specielt for dets brede vifte af kemo-forebyggende og kemoterapeutiske aktiviteter anvendes curcumin som en foretrukken lægemiddelforbindelse.
Som en potent antioxidant forøger curcumin serumaktiviteten af antioxidanter, såsom superoxiddismutase (SOD) og scavenges og neutraliserer frie radikaler som reaktive ilt- og nitrogenarter (ROS og RNS). Desuden forbedrer den aktiviteten af kroppens egne antioxidant enzymer. Curcumin er også kendt for at mindske hjertesygdomme og forbedre hjernefunktionen. På grund af disse mange gode medicinske egenskaber anvendes curcumin i vid udstrækning som krydderi, tilskud og lægemiddel.
Ultrasonic Liquid antiopløsningsmiddel Nedbør
Den ultralyd-asstisted væske antisolvent (LAS) udfældning er en simpel og hurtig one-pot syntese teknik til fremstilling af curcumin nanopartikler med orthorhombic overbygning. Ultralyds anti-opløsningsmiddeludfældningen er en simpel, hurtig og skalerbar proces, som muliggør udfældning af højkvalitetscurcumin i pharma- og fødevareindustrien.
Forhøjet mekanisme for dannelse af curcumin-superpartikler i fravær og tilstedeværelse af ultralyd uden stabilisatorer. Billede © 2014 Thorat et al.
Ultralyd Precipitationsprotokol:
Til ultralyd udfældning af curcuminpartikler tilsættes en organisk opløsning af curcumin i ethanol (5 mg / ml) i 100 ml vand indeholdende overfladeaktivt middel (0,02 vægt% i vand) eller uden overfladeaktivt stof. Som reaktionsbeholder er et kappet glasbeholder på ca. 500mL volumen, 7cm diameter og L / D forhold på 1,7 anvendes. Temperaturen af blandingen opretholdes konstant ved 1 ° C. Til ultralydfældningsprocessen er sonotroden af ultralydshomogenisatoren, såsom Uf200 ः t eller UP200St udstyret med en S26d14 sonotrode nedsænkes i opløsningsmiddel-antisolventblandingen. Ved 100% amplitudeindstilling og 10min. sonikation, blandingen dispergeret.
Sonikeringstiden tillader manipulation af polymorfismen af cucrcuminkrystaller. Når sonikationsvarigheden forlænges, øges andelen af ortorhombiske partikler. Dette indikerer, at en stigning i ultralydsenergi letter dannelsen af orthorhomb form over den monokliniske form uanset det anvendte additiv.
[Jfr Thorat et al. 2014]
UIP1000hdT – 1kW ultralyd processor til API udfældning
Forbedret biotilgængelighed ved ultralydindkapsling
Da curcumin er lipofilt molekyle og dårligt opløselige i vand (= hydrofobt), har det en lav systemisk biotilgængelighed. Derfor er det nødvendigt at fremstille curcuminformuleringer, der forbedrer dets biotilgængelighed. Til fremstilling af vandige curcuminopløsninger tilsættes overfladeaktive midler, lipider, albuminer, cyclodextriner, biopolymerer mv for at indkapslere eller indlæse curcuminmolekylerne i liposomer, nanopartikler og andre lægemiddelbærere.
Ultralydbehandling er en yderst effektiv og pålidelig teknik til formulering af lægemiddelbærere som f.eks Liposomer, kerneskal nanopartikler, biopolymerer og dobbelt emulsioner! Find nedenfor en eksemplarisk protokol til ultralydindkapsling af curcumin.
Ultralyd Curcumin Encapsulation Protocol:
Curcumin-ladede polymælk-co-glycolsyre (PLGA) nanopartikler
- For det første opløses PLGA-polymeren i ethylacetat. Curcumin (15% vægt / vægt) tilsættes og får lov at opløse, mens vortexen opløses intermitterende.
- Den faste i olie-blanding sættes til en vandig fase af PVA (vægt / volumen) for at danne en SO / W-emulsion. Derefter virveleres opløsningen af lægemidlet / polymeren i PVA ved 8.000 omdr./min.
- Den resulterende opløsning sonikeres i ca. 300 sek ved 45% amplitude med en ultralyd homogenisator, såsom Uf200 ः t eller UP200St (200W, 26kHz). Umiddelbart efter lydbehandling hældes emulsionen i vandfasen (0,1% PVA i vand, 200 ml) til diffusion under hurtig omrøring med en magnetisk omrører.
- Denne kolloide suspension omrøres kontinuerligt med en magnetisk omrører indtil opløsningsmiddelinddampningen er afsluttet. Derefter opsamles nanopartiklerne ved centrifugering, vaskes 3 gange med destilleret Milli Q-vand. Endelig resuspenderes de i kryoprotektiv opløsning (saccharose (2% vægt / vægt) og trehalose (5% vægt / vægt)), tørres på et lyofilisator ATR FD3.0 system og kan opbevares ved 4 ° C i mindst 6 måneder .
[Jfr Ranjan et al. 2012]
Ultralydsprosessorer til Curcumin Precipitation og Formulation
Hielscher Ultrasonics tilbyder ultrasonic udstyr med høj ydeevne til syntese af nanopartikler (fx API'er) og udvinding af botaniske forbindelser. Vores sortiment omfatter avancerede laboratorie-, bænk- og industrielle ultralydapparater, som muliggør udvikling af applikationer fra lille til kommerciel skala. Alle resultater opnået i laboratorie og pilotprøvning kan være fuldstændig lineær skaleret til kommercielt produktionsniveau. Alle systemer er bygget til 24/7 drift, robust og nem at bruge.
UIPxxxxhdT serien omfatter vores ultralydsystemer i industriel kvalitet, som kan bruges til bench-top, procesoptimering og industriel produktion. Vores industrisystemer er tilgængelige som 500W (UIP500hdT), 1000W (UIP1000hdT), 1500W (UIP1500hdT), 2000W (UIP2000hdT), 4000W (UIP4000hdT), 10.000W (UIP10000) og 16.000W (UIP16000, verdens mest kraftfulde ultralydsapparat). Hielscher Ultralyd’ Industrielle ultralydsprocessorer kan løbes 24/7 ved meget høje amplituder på op til 200 μm. Til endnu højere amplituder tilbyder Hielscher tilpassede ultralydssonotroder. Robustheden af Hielscher's ultralydsudstyr giver mulighed for en pålidelig døgnoperation i tunge og krævende omgivelser.
For alle vores ultralydsystemer tilbyder vi et bredt spektrum af tilbehør som sonotroder, boosterhorn, flowceller og reaktorer i flere størrelser, former og geometrier. Med disse værktøjer bliver det nemt at tilpasse vores ultralydsprosessorer optimalt til de nødvendige procesforhold.
Til nedbør og bund-op-syntese tilbyder Hielscher en unik flowcelleindsats – Det MultiPhaseCavitator MPC48. Med MultiPhaseCavitator injiceres anden fase (anti-opløsningsmiddel) via 48 fine canulas direkte ind i ultralydkavitationszonen, hvor den blandes i millisekunder i første fase. Som resultat præcipiteres homogene nanopartikler.
Kraftig lydbehandling fra lab og bench-top til industriel produktion.
Litteratur / Referencer
- Hewlings, SJ; Kalman, DS (2017): Curcumin: En gennemgang af dens virkninger på menneskers sundhed. Foods. 2017 okt; 6 (10): 92.
- Thorat, AA; Dalvi, SV (2014): Partikeldannelsesveje og polymorfisme af curcumin induceret af ultralyd og additiver under væskemidisolventfældning. CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- Ranjan, AP; Mukerjee, A .; Helson, L .; Vishwanatha, JK: (2012): Opskalering, optimering og stabilitetsanalyse af Curcumin C3-kompleksbelastede nanopartikler til kræftterapi. Tidende Nanobioteknologi 2012, 10:38.
Fakta Værd at vide
Curcumin
Curcumin er en gulfarvet kemisk forbindelse fundet i gurkemeje. Gurkemeje er en rhizomatous urteagtige flerårige plante (Curcuma Longa) af ingefær familien. Curcumin er en polyphenol, der ekstraheres fra rhizomes og meget udbredt som krydderi. Afhængig af dets oprindelse og jordforholdene hvor den dyrkes, indeholder gurkemeje 2% -9% curcuminoider. Curcumin er den vigtigste curcuminoid af gurkemeje (Curcuma Longa, Zingiberaceae). Det bruges som supplement, lægemiddelforbindelse, madlavningsfarveadditiv samt kosmetisk ingrediens.
En oprenset form af curcumin, som kun består af følgende tre hovedkomponenter – curcumin, bisdemethoxycurcumin og demethoxycurcumin – betegnes også som curcumin C3-kompleks. Rent curcumin kan adskilles fra C3-blandingen af curcumin, bisdemethoxy curcumin og demethoxy curcumin ved søjlekromatografi.
Med hensyn til dets farmakologiske egenskaber har rent, ikke-modificeret curcumin et stort problem: På grund af dårligt vandopløselighed og dermed dårlig biotilgængelighed kan umodificeret curcumin ikke omslutte dets terapeutiske virkninger, men metaboliseres hurtigt i lever og tarmvæg. For at overvinde curcumins lave absorptionshastighed indkapsles de aktive molekyler i nanobærere (f.eks Liposomer, nanospherer) eller lastet på nanokomplekser (f.eks nanopartikler, komplekser af phospholipider, cyclodextriner og faste dispersioner). Desuden kan curcumins biotilgængelighed øges med ca. 2000%, når dosis kombineres med piperin, som er en sort peber ekstrakt.
På grund af disse fakta er nano-formuleret curcumin (nanocurcumin) den foretrukne doseringsform af curcumin, da curcumin i nanoform overvinder de ovennævnte lægemiddelleveringsproblemer. Nanocurcumin kan uddybe sine terapeutiske egenskaber på grund af forbedret levering til det syge væv, bedre internalisering og reduceret systemisk eliminering.
Curcumin er tilgængelig i flere leveringsformer, herunder pulvere, kapsler, tabletter, salver, næringsdrikke og kosmetiske cremer.
Medicinske anvendelser af Curcumin
Curcumin er blevet udbredt på grund af sine mange anvendelsesformer inden for medicin og ernæring. Forskning har vist, at curcumin har en høj antioxidantaktivitet, som inducerer celleapoptose, hæmmer celleproliferation, anti-celleadhæsion og motilitet og tilbyder anti-angiogenese og antimikrobielle egenskaber. På grund af disse virkninger anvendes curcumin som lægemiddel til behandling af forskellige inflammatoriske sygdomme, kræftformer, neurodegenerative sygdomme, hjerte-kar-sygdomme samt diabetes.
Ultralydforberedte nano-administrerende former af curcumin til medicinsk terapi indbefatter nanopartikler, liposomer, miceller, nanoemulsioner, cyclodextrinkomplekser, nanodisks, nanofibre, faste lipid nanopartikler og curcuminkonjugater. Disse nanostørrelsesdoser overvinder curcumins dårlige biotilgængelighed og tillader målrettet og effektiv levering af et stærkt potent curcumin lægemiddel.
Curcumin kemiske struktur
Curcumin er et symmetrisk molekyle, også kendt som diferuloylmethan. IUPAC-navnet for curcumin er (1E, 6E) -1,7-bis (4-hydroxy-3-methoxyphenyl) -1,6-heptadien-3,5-dion med kemisk formel C21H20den6. Curcumin krystaller kan forekomme i forskellige former, såsom monoklinisk (acicular), orthorhombic (ris korn lignende) og amorf form.