Σύμπλοκο εγκλεισμού ρεσβερατρόλης με υπερήχους
- Η ρεσβερατρόλη είναι μια πολυφαινόλη που υπόσχεται πολλά οφέλη για την υγεία, π.χ. παράταση της διάρκειας ζωής και θεραπεία καρδιοπαθειών, διαβήτη, καρκίνου, της νόσου Αλτσχάιμερ, καθώς και άλλων χρόνιων παθήσεων.
- Ωστόσο, η ρεσβερατρόλη έχει χαμηλή βιοδιαθεσιμότητα και παρουσιάζει ταχεία κάθαρση από το πλάσμα του αίματος.
- Η ερευνητική ομάδα της Δρ. Kushwinder Kaur ανέπτυξε μια ταχεία και εξαιρετικά αποδοτική τεχνική για την παρασκευή ενός συμπλόκου ρεσβερατρόλης με υπερήχους, για ανώτερη βιοδιαθεσιμότητα.
Ρεσβερατρόλη
Η ρεσβερατρόλη είναι μια ιδιαίτερα αποτελεσματική πολυφαινόλη που μπορεί να εκχυλιστεί από φυτά, π.χ. σταφύλια, μούρα ή ξηρούς καρπούς. Παρότι η ρεσβερατρόλη είναι γνωστή ως ισχυρό αντιοξειδωτικό που συμβάλλει στην πρόληψη ή τη θεραπεία ασθενειών, αυτό το φυτοθρεπτικό συστατικό έχει μόνο χαμηλή βιοδιαθεσιμότητα. Για τον λόγο αυτό, οι παρασκευαστές φαρμακευτικών και διατροφοφαρμακευτικών προϊόντων αναζητούν ειδικά σκευάσματα για να βελτιώσουν τη μεταφορά της χορηγούμενης ρεσβερατρόλης στα ανθρώπινα κύτταρα. Η Δρ. Kushwinder Kaur και η ερευνητική ομάδα της από το Πανεπιστήμιο Panjab στο Chandigarh ανέπτυξαν μια ταχεία και απλή διαδικασία συμπλοκοποίησης της ρεσβερατρόλης σε ένα στάδιο. Με την κατεργασία ενός μείγματος ρεσβερατρόλης και κυκλοδεξτρίνης με υπερήχους, η ρεσβερατρόλη εγκλείεται στην κυκλοδεξτρίνη (δηλ. hp-β-CD). Η κυκλοδεξτρίνη λειτουργεί ως ένωση ξενιστής και ως αποτελεσματικός φορέας φαρμάκου που απελευθερώνει τη ρεσβερατρόλη στη συστηματική κυκλοφορία.
Πρωτόκολλο: Κατεργασία με υπερήχους για την παρασκευή του συμπλόκου εγκλεισμού
Για την παρασκευή του συμπλόκου εγκλεισμού ρεσβερατρόλης με υπερήχους, 4,38 x 10-3 mol 2-υδροξυπροπυλο-β-κυκλοδεξτρίνης (hp-β-CD) και 4,38 x 10-3 mol ρεσβερατρόλης (Res) αναμείχθηκαν σε γυάλινο δοχείο με την ελάχιστη ποσότητα του μείγματος διαλυτών (αιθανόλη : νερό = 1 : 9). Το μείγμα υποβλήθηκε σε κατεργασία με υπερήχους για 15 min στα 180W, χρησιμοποιώντας τη συσκευή υπερήχων της Hielscher UP200St. Το τελικό προϊόν ελήφθη με λυοφιλίωση. Τα παρασκευασμένα σύμπλοκα εγκλεισμού χαρακτηρίστηκαν με FTIR, φασματοσκοπία απορρόφησης UV-ορατού, NMR, TGA, DSC, XRD και ανάλυση CHNS. Τα δεδομένα της ανάλυσης έδειξαν ότι τα μόρια της ρεσβερατρόλης εγκλείστηκαν με ακρίβεια στις κοιλότητες της hp-β-CD.
Ομογενοποιητής υπερήχων UP200St
Πλεονεκτήματα της κατεργασίας με υπερήχους έναντι εναλλακτικών μεθόδων
Για τη σύγκριση της αποδοτικότητας της παρασκευής με υπερήχους με τις συμβατικές τεχνικές, χρησιμοποιήθηκαν δύο εναλλακτικές μέθοδοι – συγκεκριμένα η μέθοδος εναιώρησης και η μέθοδος μικροκυμάτων – για την παρασκευή του συμπλόκου εγκλεισμού (IC). Ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή και των δύο τεχνικών παρασκευής:
Με τον πλέον παραδοσιακό τρόπο, το IC παρασκευάστηκε με μια τυπική διαδικασία ανάδευσης (η οποία αναφέρεται στη βιβλιογραφία από τους Bertacche V. et al. 2006).
Η δεύτερη εναλλακτική μέθοδος περιλάμβανε την ανάμειξη 4,38 x 10-3 mol hp-β-CD και 4,38 x 10-3 mol Res σε γυάλινο δοχείο με την ελάχιστη ποσότητα του μείγματος διαλυτών (αιθανόλη : νερό = 1 : 9). Το μείγμα ακτινοβολήθηκε με μικροκύματα για 100 s στα 800 W για την παρασκευή του προϊόντος. Το νερό εξατμίστηκε υπό κενό. Τα δεδομένα που ελήφθησαν μετά από 25, 50 s στα 200, 400, 600 W έδειξαν ατελή συμπλοκοποίηση.
Η κατεργασία με υπερήχους είναι μια απλή και γρήγορη προσέγγιση που όχι μόνο παράγει άμεσα αποτελέσματα παρόμοια με εκείνα των παραδοσιακών μεθόδων ανάδευσης, αλλά και αποφεύγει τη χρήση τοξικών διαλυτών.
Ο ρυθμός ισομερίωσης από trans σε cis, σε διάλυμα αιθανόλης, μειώθηκε με τον εγκλεισμό. Οι μελέτες διάλυσης έδειξαν ότι ο ρυθμός διάλυσης της ρεσβερατρόλης βελτιώθηκε με τον σχηματισμό συμπλόκων εγκλεισμού.
Μπορείτε να βρείτε το πλήρες άρθρο κάνοντας κλικ εδώ. Εάν θέλετε να επικοινωνήσετε με τους συγγραφείς, μπορείτε να στείλετε email στη Δρ. Khushwinder Kaur (Πανεπιστήμιο Panjab, Chandigarh): [email protected]
Ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής απόδοσης της Hielscher
Η Hielscher Ultrasonics ειδικεύεται στην ανάπτυξη και την κατασκευή εξοπλισμού υπερήχων υψηλής απόδοσης για εργαστηριακές και βιομηχανικές εφαρμογές. Κατασκευασμένες σύμφωνα με βιομηχανικά πρότυπα, όλες οι συσκευές υπερήχων της Hielscher διαθέτουν την ανθεκτικότητα που επιτρέπει την αξιόπιστη λειτουργία τους 24/7 υπό συνθήκες βαριάς χρήσης και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη για το ποια συσκευή υπερήχων ενδέχεται να είναι η πλέον κατάλληλη για τις απαιτήσεις της διεργασίας σας.
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής ισχύος από την εργαστηριακή έως τη βιομηχανική κλίμακα.
Σχετικά με τη Δρ. Kushwinder Kaur
Η Δρ. Khushwinder Kaur είναι επίκουρη καθηγήτρια στο Τμήμα Χημείας του Πανεπιστημίου Panjab στο Chandigarh. Το 2010 ολοκλήρωσε το διδακτορικό της ερευνώντας την επίδραση των προσθέτων στη μικροδομή και στις ιδιότητες των αντίστροφων μικκυλίων. Από το 2012, κύριος στόχος της ερευνητικής της ομάδας είναι να θεμελιώσει την κολλοειδή βάση των φυσικοχημικών και φυσιολογικών ιδιοτήτων των διατροφοφαρμακευτικών προϊόντων και των βιοδραστικών ουσιών, με ιδιαίτερη έμφαση στη βελτιστοποίηση διακριτών, εύκολων, αποτελεσματικών και καινοτόμων μεθόδων παρασκευής. Η ομάδα της Δρ. Kaur ειδικεύεται στην παρασκευή μαλακών συσσωματωμάτων, όπως νανογαλακτώματα, βιοαποικοδομήσιμα νανοσωματίδια και υπερμοριακά συσσωματώματα με βάση την κυκλοδεξτρίνη (σύμπλοκα εγκλεισμού), για την αποτελεσματική χορήγηση βιοδραστικών ουσιών με φυσικά συστατικά. Επί του παρόντος, η ομάδα διερευνά τις δυνατότητες του ισοθειοκυανικού βενζυλίου με τη βοήθεια διαφόρων νανοσυσσωματωμάτων.
Για ερωτήσεις σχετικά με τις ερευνητικές της μελέτες, μπορείτε να επικοινωνήσετε απευθείας με τη Δρ. Khushwinder Kaur μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου: [email protected]
Βιβλιογραφία/Παραπομπές
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal και Surinder Kumar Mehta (2015): Ενεργειακά αποδοτική, εύκολη και οικονομικά αποδοτική μεθοδολογία για τον σχηματισμό συμπλόκου εγκλεισμού ρεσβερατρόλης με hp-β-CD. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
- Vittorio Bertacche, Natascia Lorenzi, Donatella Nava, Elena Pini, Chiara Sinico (2006): Μελέτη της αλληλεπίδρασης ξενιστή–φιλοξενούμενου της ρεσβερατρόλης με φυσικές και τροποποιημένες κυκλοδεξτρίνες. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 55, 2006. 279.
- James M. Smoliga, Joseph A. Baur, Heather A. Hausenblas (2011): Ρεσβερατρόλη και υγεία – Μια ολοκληρωμένη ανασκόπηση των κλινικών δοκιμών σε ανθρώπους. Mol. Nutr. Food Res. 2011, 55, 1129–1141.
Χρήσιμες πληροφορίες
Ρεσβερατρόλη
Η ρεσβερατρόλη είναι ένα στιλβενοειδές, ένας τύπος φυσικής πολυφαινόλης του πλάσματος, ένα φυτοοιστρογόνο, καθώς και μια φυτοαλεξίνη που παράγεται από διάφορα φυτά ως απόκριση σε τραυματισμό ή όταν το φυτό δέχεται επίθεση από παθογόνους οργανισμούς, όπως βακτήρια ή μύκητες. Επομένως, η ρεσβερατρόλη μπορεί επίσης να ταξινομηθεί ως προσαρμογόνο.
Από χημική άποψη, η ρεσβερατρόλη περιγράφεται ως trans-3,4′,5-τριυδροξυστιλβένιο (τύπος: C14H12O3). Είναι ένα πολυφαινολικό, μη φλαβονοειδές αντιοξειδωτικό, το οποίο βρίσκεται στα σταφύλια, στους ξηρούς καρπούς και στα μούρα και προσφέρει ισχυρές αντιοξειδωτικές και αντιγηραντικές ιδιότητες. Επομένως, η ρεσβερατρόλη αποτελεί πολύτιμο συστατικό σε φαρμακευτικά προϊόντα, συμπληρώματα διατροφής / διατροφοφαρμακευτικά προϊόντα και καλλυντικά προϊόντα. Άλλες πολυφαινόλες που προσλαμβάνονται μέσω της διατροφής και έχουν σημαντικά οφέλη για την υγεία περιλαμβάνουν την κατεχίνη, την κερκετίνη, τη σιλιβινίνη και την κουρκουμίνη.
Υδατοδιαλυτότητα της ρεσβερατρόλης: 0,03 kg/m3
Η ρεσβερατρόλη υπάρχει σε ισομερείς μορφές trans και cis, από τις οποίες η μορφή trans είναι πιο σταθερή όταν εκτίθεται στο φως και σε αυξανόμενες θερμοκρασίες.
Σύμπλοκο εγκλεισμού
Μια ένωση εγκλεισμού είναι ένα σύμπλοκο στο οποίο μια χημική ένωση – ο λεγόμενος «ξενιστής» – διαθέτει μια κοιλότητα μέσα στην οποία εγκλείεται μια άλλη ένωση – ο λεγόμενος «φιλοξενούμενος».
Οι κυκλοδεξτρίνες είναι οι συχνότερα χρησιμοποιούμενες ενώσεις ξενιστές, καθώς μπορούν να σχηματίσουν σύμπλοκα εγκλεισμού με μεγάλη ποικιλία στερεών, υγρών και αέριων ενώσεων. Οι φιλοξενούμενες ενώσεις εκτείνονται από πολικά αντιδραστήρια, όπως οξέα, αμίνες και μικρά ιόντα (π.χ. ClO4– , SCN–, ανιόντα αλογόνων) έως εξαιρετικά απολικούς αλειφατικούς και αρωματικούς υδρογονάνθρακες και ευγενή αέρια. Τα σύμπλοκα εγκλεισμού μπορούν να συντεθούν είτε σε διάλυμα είτε στην κρυσταλλική κατάσταση. Συνήθως χρησιμοποιείται νερό ως διαλύτης, αν και το διμεθυλοσουλφοξείδιο και το διμεθυλοφορμαμίδιο μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εναλλακτικοί διαλύτες.
Εκτός από τον εγκλεισμό φαρμακευτικών / διατροφοφαρμακευτικών ενώσεων, η κυκλοδεξτρίνη χρησιμοποιείται επίσης ως ένωση ξενιστής για αρωματικά μόρια, ώστε να επιτευχθούν υψηλότερη σταθερότητα και δράση βραδείας αποδέσμευσης.
Άλλα μόρια «ξενιστές» για εγκλεισμό είναι τα καλιξαρένια και τα συναφή συμπυκνώματα φορμαλδεΰδης–αρενίων.
Το ερευνητικό πεδίο της σύνθεσης ενώσεων εγκλεισμού είναι γνωστό ως χημεία ξενιστή–φιλοξενούμενου.
Κυκλοδεξτρίνη
Οι κυκλοδεξτρίνες είναι ένας τύπος χημικών ενώσεων που αποτελούνται από μόρια σακχάρων και χαρακτηρίζονται από τη δακτυλιοειδή μορφή τους. Το άμυλο είναι η πρώτη ύλη από την οποία συντίθενται οι κυκλοδεξτρίνες μέσω ενζυμικής μετατροπής. Επειδή οι κυκλοδεξτρίνες έχουν μια υδρόφοβη και μια υδρόφιλη πλευρά (υδρόφοβη στο εσωτερικό και υδρόφιλη στο εξωτερικό), μπορούν να σχηματίσουν σύμπλοκα με υδρόφοβες ενώσεις. Εγκλείοντας ένα υδρόφοβο μόριο («φιλοξενούμενο» μόριο), οι κυκλοδεξτρίνες μπορούν να ενισχύσουν τη διαλυτότητα και τη βιοδιαθεσιμότητα τέτοιων ενώσεων. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται επίσης για τη βελτίωση της διαπερατότητας των φαρμάκων μέσω των βλεννογόνων ιστών. Αυτό παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον για τα φαρμακευτικά σκευάσματα καθώς και για τα συμπληρώματα διατροφής, με σκοπό τη χορήγηση υδρόφοβων ενώσεων. Οι μορφές άλφα-, βήτα- και γάμμα-κυκλοδεξτρίνης είναι όλες εγκεκριμένες από τον FDA και αναγνωρίζονται ως ασφαλείς φορείς φαρμάκων.
Λυοφιλίωση
Η λυοφιλίωση, γνωστή επίσης ως ξήρανση με κατάψυξη ή κρυοξήρανση, είναι μια διεργασία αφυδάτωσης σε χαμηλή θερμοκρασία, η οποία περιλαμβάνει την κατάψυξη του προϊόντος και στη συνέχεια τη μείωση της πίεσης, ώστε κατόπιν να απομακρυνθεί ο πάγος με εξάχνωση. Η εξάχνωση ορίζεται ως η διεργασία κατά την οποία ένα στερεό (π.χ. πάγος) μετατρέπεται απευθείας σε ατμό/αέριο χωρίς να περάσει πρώτα από υγρή φάση (π.χ. νερό).
Η ξήρανση με κατάψυξη συνίσταται στην απομάκρυνση πάγου ή άλλων κατεψυγμένων διαλυτών από ένα υλικό μέσω της διεργασίας της εξάχνωσης και στην απομάκρυνση δεσμευμένων μορίων νερού μέσω της διεργασίας της εκρόφησης.
Κατά την ελεγχόμενη λυοφιλίωση, όπου η θερμοκρασία του προϊόντος διατηρείται αρκετά χαμηλή, αποφεύγονται οι μεταβολές στα χαρακτηριστικά του αποξηραμένου προϊόντος. Αυτό είναι καθοριστικό για την απόκτηση ενός εκχυλίσματος υψηλής ποιότητας. Η ξήρανση με κατάψυξη είναι μια καθιερωμένη τεχνική για τον διαχωρισμό θερμοευαίσθητων υλικών, όπως πρωτεΐνες, μικρόβια, φαρμακευτικές ουσίες, ιστοί και πλάσμα.
Διατροφοφαρμακευτικά
Τα διατροφοφαρμακευτικά προσελκύουν ολοένα μεγαλύτερο ενδιαφέρον, καθώς προσφέρουν ασφαλείς ιδιότητες υποστήριξης της υγείας. Ορίζονται ως μόρια με ποικίλα φυσιολογικά οφέλη καθώς και προστατευτικές ιδιότητες έναντι ασθενειών (όπως καρδιαγγειακές παθήσεις (CVD), παχυσαρκία, διαβήτης, καρκίνος, χρόνιες φλεγμονώδεις διαταραχές και εκφυλιστικές ασθένειες), ενώ η αγορά συμπληρωμάτων υψηλής ποιότητας αναπτύσσεται ταχύτατα.
Οι στρατηγικές παρασκευής διατροφοφαρμακευτικών σκευασμάτων που αναφέρονται στη βιβλιογραφία περιλαμβάνουν: λιποσωμικά συστήματα φορέων (π.χ. λιποσώματα, τρανσφεροσώματα κ.λπ.), μικρο- και νανοσπόγγους, νανοκρυστάλλους, σχηματισμό συμπλόκων με κυκλοδεξτρίνη, βιοαποικοδομήσιμες υδρογέλες, νανογαλακτώματα / μινιγαλακτώματα, νανοδομημένους λιπιδικούς φορείς, μικκύλια, νανοσωματίδια, νανοκάψουλες και νανοενθυλάκωση, αυτογαλακτωματοποιούμενα συστήματα χορήγησης φαρμάκων (SEDDS) και μικροσωματιδιακά συστήματα (π.χ. μικροσωματίδια, μικροσφαίρες, μικροκάψουλες).