Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Formulaciones de Nootropics y Drogas Inteligentes con Ultrasonido

Las drogas inteligentes y los suplementos nootrópicos se consumen como "potenciadores cognitivos" a fin de aumentar la función cognitiva, la capacidad cerebral, la concentración, la memoria y la creatividad, para impulsar la motivación y la energía mental, así como para apoyar la salud cerebral. Para promover el transporte de los compuestos bioactivos como los nootrópicos, las drogas inteligentes y las sustancias energizantes a través de la barrera hematoencefálica (BBB), las moléculas deben estar en una forma nanomejorada. Se sabe que los nanoliposomas preparados por ultrasonido, las micelas, las nanopartículas de lípidos sólidos, los nanotransportadores nanoestructurados y las nano-emulsiones aumentan la biodisponibilidad de las moléculas bioactivas, las vitaminas y los fitoquímicos.

Los nootrópicos o drogas inteligentes son moléculas estimulantes del cerebro y del cuerpo – los llamados potenciadores cognitivos – que se pueden distinguir en las siguientes categorías: racetams, estimulantes, adaptógenos, colinérgicos, serotonérgicos, dopaminérgicos, drogas inteligentes para la función metabólica y más categorías.
¿Interesado en esas diferentes categorías de nootropía? Haga clic aquí para leer más acerca de los nootropics y su categorización!

¿Qué son los liposomas y los nanotransportadores basados en lípidos?

Los liposomas y los nanotransportadores basados en lípidos, como las nanoemulsiones, las nano-suspensiones, las nanopartículas de lípidos sólidos (SLN) y los nanotransportadores de lípidos estructurados (NLC) se conocen como potentes sistemas portadores de fármacos, que suministran moléculas bioactivas y nutrientes al lugar de la célula en cuestión, lo que da lugar a una biodisponibilidad y tasas de absorción superiores.

liposomas

La ecografía es la técnica preferida para formar liposomas con una alta carga de compuestos bioactivos.Los liposomas se pueden clasificar como una forma específica de nanocarriers lipídicos nanoestructurados. Los liposomas son vesículas esféricas con un núcleo acuoso encerrado por una o más bicapas lipídicas. Dado que los liposomas ofrecen la capacidad de encapsular moléculas lipofílicas e hidrófilas, han ganado una profunda aceptación como sistema de administración de drogas de gran potencia. En su estructura autoensamblada y autocerrada, un liposoma puede encapsular múltiples compuestos bioactivos (es decir, nutrientes o moléculas terapéuticas) a la vez. Su bicapa fosfolipídica protege las moléculas bioactivas atrapadas contra la hidrólisis y la degradación oxidativa. Dado que la estructura de la cubierta del liposoma muestra una similitud significativa con la de las células de mamíferos, los liposomas son capaces de transferir compuestos bioactivos a las células y a los sitios subcelulares. Entre las ventajas conocidas de los sistemas de entrega liposomal se encuentran sus protecciones contra la degradación enzimática, su baja toxicidad, su alta biocompatibilidad, su biodegradabilidad y su no inmunogenicidad.

Ultrasonication is a fast and reliable technique to produce superior liposomes, nanoliposomes and nano-structured lipid carriers.

UP400Stun potente homogeneizador ultrasónico de 400 vatios, para la producción de nano-liposomas.

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Liposomes, niosomes, nanoemulsions, solid-lipid nanoparticles, and nanostructured lipid carriers can be produced by ultrasonic emulsification.

La composición estructural de los liposomas, niosomas, nanoemulsiones, nanopartículas de lípidos sólidos, portadores de lípidos nanoestructurados
imagen: Poonia et al. 2016

Otros nanotransportadores lipídicos

Nanopartículas de lípidos sólidos cargadas de famotidina (SLN) preparadas por ultrasonidoLos nanoportadores lipídicos o los nanoportadores basados en lípidos se definen como sistemas de administración de medicamentos/moléculas de tamaño nanométrico, que utilizan estructuras lipídicas para encapsular moléculas bioactivas a fin de obtener una mayor biodisponibilidad, mayores tasas de absorción, una mayor estabilidad a largo plazo y protección contra los factores de degradación externos (por ejemplo, la oxidación o la hidrólisis). Los portadores de lípidos nanoestructurados incluyen las nanopartículas de lípidos sólidos (SLN), los portadores de lípidos nanoestructurados (NLC), los nanoliposomas, las micelas, las nanoemulsiones, las nanosuspensiones y los nanotubos de lípidos. La composición química específica y sus correspondientes características fisicoquímicas confieren a cada forma de nanotransporte beneficios únicos, que los hacen adecuados para formas de administración específicas (por ejemplo, oral, intravenosa, intranasal, transdérmica, etc.), combinaciones de moléculas, capacidad de carga o formulaciones de liberación de tiempo.
Las nanopartículas de lípidos sólidos (SLN) y los portadores de lípidos nanoestructurados (NLC) se definen como partículas sólidas que consisten en una matriz de lípidos en una fase acuosa estabilizada por surfactantes.
Los suplementos liposomales y otros nano-encapsulados (por ejemplo, SLN, NLC) ofrecen una biodisponibilidad superior, lo que significa que un porcentaje muy alto de la sustancia bioactiva (por ejemplo, vitamina, antioxidante, flavonoide, etc.) es absorbido y metabolizado por las células del cuerpo. Sólo se desperdicia una fracción muy pequeña, ya que el cuerpo no la absorbe sino que la excreta. Esto hace que las formulaciones nano-liposomales sean muy potentes, eficaces y fiables, ya que casi todas las moléculas bioactivas son entregadas a las células de destino.

Formulación ultrasónica de moléculas estimulantes de mayor biodisponibilidad

La nanoemulsificación y la nanoencapsulación ultrasónicas hacen que las moléculas nootrópicas y psicoactivas sean solubles en agua y, por lo tanto, altamente absorbibles y biodisponibles. Una mayor tasa de absorción, así como una mayor biodisponibilidad y biocompatibilidad, hacen que la sustancia bioactiva sea más potente y puede permitirle cruzar la barrera hematoencefálica.

Encapsulación ultrasónica de sustancias farmacéuticas en nanopartículas de lípidos sólidos (SLN)

Preparación ultrasónica de nanopartículas de lípidos sólidos
(Kumar et al. 2019)

Formulación ultrasónica de los nootropics

  • liposomas
  • Nanoemulsiones
  • Micelles
  • Nanopartículas de Lípidos Sólidos (SLN)
  • Los portadores de lípidos nanoestructurados (NLC)
  • Complejo de inclusión (por ejemplo, ciclodextrina)
  • Niosomas
Procesador ultrasónico UIP2000hdT (2kW) con reactor por lotes agitado

Homogeneizador ultrasónico UIP2000hdT (2kW) con un reactor de agitación continua por lotes

Existen múltiples moléculas de apoyo a la salud y la capacidad del cerebro, nutrientes y fitoquímicos, que pueden extraerse y/o formularse en suplementos nanomejorados, como líquidos, tinturas, cápsulas, aerosoles nasales, productos alimenticios fortificados, etc.

Los nootrópicos más conocidos son sustancias de la clase del racetam, como el piracetam, el aniracetam, el oxiracetam, el pramiracetam y el fenilpiracetam. Muchos Racetams son lipofílicos (=solubles en grasa). Utilizando un tratamiento ultrasónico, el racetam soluble en grasa se encapsula en una forma nano-mejorada como las nano-emulsiones, los liposomas, las nanopartículas de lípidos sólidos (SLN), y los portadores de lípidos nanoestructurados (NLC). Estas formulaciones nanomejoradas convierten al racetam, repelente al agua y soluble en grasa, en un producto soluble en agua. Dado que el flujo sanguíneo en el cuerpo humano es a base de agua, las formulaciones nano-mejoradas solubles en agua ofrecen una biodisponibilidad significativamente mayor.

Drogas inteligentes ultrasónicas nano-mejoradas

La tecnología de encapsulación ultrasónica y de nanoformulación permite la preparación de suplementos y terapias altamente biodisponibles. Las moléculas bioactivas que se benefician de la formulación ultrasónica en un sistema liposomal u otro sistema nanoestructurado portador de lípidos incluyen vitaminas, antioxidantes, flavonoides, extractos botánicos, minerales, aminoácidos y péptidos.

  • Las vitaminas y los antioxidantes, que pueden extraerse de una fuente natural o sintetizarse, incluyen la vitamina C, las vitaminas B, el glutatión, el resveratrol, la CoQ10 (ubiquinona), etc.
  • Moléculas herbales y botánicas como CBD, THC, CBG (cannabis), catequinas de té verde (por ejemplo, EGCG), nicotina, cafeína, ashwagandha, berberina, kratom, etc.
  • Extractos de hongos / setas como astrágalo, melena de león, cola de pavo, chaga, psilocibina (setas mágicas), etc.
  • Aminoácidos como la creatina, la glicina, el 5-HTP (5-hidroxitriptófano), la fenilalanina, la L-teanina (un aminoácido análogo que se encuentra en el té), el GABA (ácido gamma-aminobutírico), la taurina, la N-acetilcisteína (NAC), la L-tirosina, etc.
  • Los minerales como los quelatos de magnesio (por ejemplo, el treonato de magnesio, el orotato de magnesio) pueden encapsularse mediante ultrasonido como nanopartículas en liposomas.
  • Nutrientes, péptidos y otras moléculas como alfa-GPC, melatonina, colina (bitartrato de colina, cloruro de colina), ketamina (racémica), ácidos grasos omega-3 (EPA, DHA), α-ácido lipoico (ALA), selegilina (L-deprenil), centrofenoxina, oxitocina, azul de metileno, etc.

La formulación liposomal nanomejorada de las moléculas bioactivas y los nutrientes ofrece una biodisponibilidad superior y puede permitir que las sustancias seleccionadas crucen la barrera hematoencefálica. La encapsulación impide que las moléculas bioactivas se enfrenten a la hidrólisis inducida por el ácido en el estómago y a la degradación enzimática en todo el tracto gastrointestinal, de modo que un alto porcentaje del nutriente se transporta sin daños al lugar de las células objetivo.

Excurso: Extracción ultrasónica de fitoquímicos

La sonicación es la tecnología superior para liberar moléculas bioactivas de plantas, hongos y bacterias. La extracción ultrasónica es un método no térmico, cuyo principio de funcionamiento se basa en la cavitación acústica. La cavitación acústica / ultrasónica crea cizallamiento mecánico y turbulencias, que perforan y perturban las paredes celulares y las membranas y promueven la transferencia de masa. De este modo, la sonicación libera las sustancias bioactivas del interior de la célula y las transfiere al disolvente (por ejemplo, agua, etanol, glicerina, aceite vegetal, etc.).
Aprende más sobre la extracción ultrasónica de moléculas bioactivas de los botánicos!

Ultrasonidos de alto rendimiento para formulaciones nootrópicas

Los sistemas de Hielscher Ultrasonics son máquinas fiables que se utilizan en la producción farmacéutica y de suplementos para formular nootropics y medicamentos inteligentes de alta calidad, que van desde las nano-emulsiones hasta los liposomas, los portadores de lípidos nanoestructurados, las nanopartículas de lípidos sólidos y los complejos de inclusión que están cargados de vitaminas, antioxidantes, flavonoides, péptidos, polifenoles y otros compuestos bioactivos y que proporcionan la más alta biodisponibilidad, gran estabilidad y funcionalidad. Para satisfacer las demandas de sus clientes, Hielscher suministra ultrasonidos, desde el compacto homogeneizador de laboratorio portátil y los ultrasonidos de mesa hasta los sistemas ultrasónicos totalmente industriales para la producción de grandes volúmenes de nootropics y formulaciones de medicamentos inteligentes. Los procesos de formulación por ultrasonidos pueden realizarse en forma discontinua o como proceso continuo en línea utilizando un reactor ultrasónico de flujo continuo. Se dispone de una amplia gama de sonotrodos ultrasónicos (sondas) y recipientes de reactor para garantizar una configuración óptima para la producción de liposomas. La robustez del equipo de ultrasonidos de Hielscher permite el funcionamiento 24/7 bajo condiciones de trabajo pesado en entornos exigentes y asegura un largo ciclo de vida de los ultrasonidos.
Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.El control preciso de todos los parámetros importantes del proceso, como la amplitud, la presión, la temperatura y el tiempo de sonicación, hacen que el proceso ultrasónico sea fiable y reproducible. Hielscher Ultrasonics sabe de la importancia de una alta calidad de producto continua y apoya a los fabricantes de suplementos y productos terapéuticos para implementar la estandarización del proceso y las GMP (Buenas Prácticas de Manufactura) mediante un software inteligente y el registro automático de datos. Nuestros homogeneizadores ultrasónicos digitales registran automáticamente todos los parámetros del proceso ultrasónico en una tarjeta SD incorporada. Las pantallas táctiles digitales y el control remoto del navegador permiten la supervisión continua del proceso y permiten ajustar con precisión los parámetros del proceso siempre que sea necesario. Esto facilita significativamente el monitoreo del proceso y el control de calidad.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para dispersión, emulsificación y extracción celular.

Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia de laboratorio a piloto y Uso industrial escala.

Literatura / Referencias



Información interesante

Nootropics y las drogas inteligentes

El termino “nootrópico” se deriva de las palabras del griego antiguo νόος (nóos), que significa “mente” y τροπή (tropḗ), que tiene el significado “girando". Los nootrópicos, también conocidos como drogas inteligentes, son sustancias "giratorias", es decir, sustancias bioactivas que afectan al cerebro aumentando la función cognitiva, en particular la inteligencia, las funciones ejecutivas, la memoria, la creatividad, el estado de alerta y la motivación. Se utilizan como potenciadores cognitivos o como dopaje cerebral. Entre los nootropics más populares se encuentran los racetams. La primera forma sintetizada de racetam se derivó del GABA y se conoce como piracetam, que se considera no tóxico y se investiga a largo plazo. El aniracetam, oxiracetam, pramiracetam y fenilpiracetam son estructuralmente similares al piracetam, pero muestran mayores potencias estimulantes. Las formas más recientes del racetam, como el coluracetam, el fasoracetam, el nefiracetam o el noopept, no tienen similitudes estructurales con el piracetam.
Algunos nootrópicos pueden tener también efectos psicodélicos o psicoactivos/psicotrópicos, y afectan a los procesos mentales, por ejemplo, la percepción, la conciencia, la cognición, la capacidad de respuesta, el estado de ánimo y las emociones.

Racetams

Los racetams son conocidos como el tipo original de droga inteligente con el piracetam como el primer racetam sintetizado y conocido como el primer nootropic. El piracetam es una molécula del grupo de los racetams con el nombre químico de 2-oxo-1-pirrolidina acetamida. Es un derivado del neurotransmisor GABA (ácido gamma-aminobutírico). El piracetam es una molécula de droga con un núcleo de pirrolidona, que se prescribe comúnmente a los pacientes con Alzheimer o síntomas de pre-demencia. Sin embargo, el piracetam y otros racetams también son utilizados por adultos sanos para intensificar la transmisión sináptica química entre las células cerebrales. Los racetams pueden así aumentar el coeficiente intelectual general, las funciones de memoria y aprendizaje, la claridad mental y la motivación. Otras moléculas de la clase del racetam son, por ejemplo, el pramiracetam, el oxiracetam, аnԁ aniracetam.
Dado que los racetams entran en la categoría de sustancias no controladas en los Estados Unidos o en muchos otros países del mundo, los racetams pueden adquirirse como suplementos de venta libre sin receta. Los racetams se consideran no tóxicos y los efectos secundarios generales incluyen dolores de cabeza, que son el resultado del agotamiento de la colina en el cerebro por parte de los racetams. Por lo tanto, los usuarios suelen combinar su dosis de racetam con un suplemento de colina (por ejemplo, bitartrato de colina. Las sobredosis de racetams tienen en su mayoría sólo efectos secundarios leves, que son similares al consumo excesivo de cafeína.

Estimulantes

Las sustancias estimulantes como la cafeína y la nicotina son drogas inteligentes muy difundidas en la población mundial. La cafeína y la nicotina son psicoestimulantes legales, mientras que el uso de la subclase de estimulantes de las anfetaminas es ilegal. La clase de estimulantes incluye casi cualquier molécula que promueva la vigilia general y el estado de alerta, reduce la sensación de cansancio y somnolencia y aumenta al mismo tiempo la función cerebral y el coeficiente intelectual (IQ). El medicamento contra la narcolepsia Modafinil es una de las drogas médicas más prominentes, que es utilizada por personas sanas como "potenciador cognitivo no indicado en la etiqueta" para estimular la función cognitiva. Otra droga utilizada fuera de la etiqueta es el metilfenidato, un medicamento administrado para tratar el Trastorno por Déficit de Atención e Hiperactividad (TDAH) y utilizado por personas sanas como potenciador cognitivo.
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adaptógenos

Las sustancias adaptógenas son compuestos fitoquímicos, es decir, moléculas de origen vegetal, que se administran para fortalecer la respuesta del cuerpo y el sistema inmunológico ante situaciones de estrés. Los adaptógenos pueden describirse como compuestos "estresantes", que provocan que el cuerpo se adapte para mantener o recuperar la homeostasis (equilibrio entre los procesos metabólicos del cuerpo). La principal vía de acción adaptógena afecta al eje hipotalámico-pituitaria-suprarrenal (eje HPA) en respuesta a la estimulación del estrés externo. Casi todos los adaptógenos caen dentro de la clase de drogas no controladas, las cuales pueden ser compradas como suplementos de venta libre (OTC). Los adaptógenos más populares y ampliamente consumidos son, por ejemplo, el ginseng, el gingerol (jengibre), la ashwagandha, el eleutherococcus senticosus (ginseng siberiano), la rhodiola rosea (raíz ártica), la schisandra chinensis, la kava kava, la flor de la pasión, la hierba de San Juan y la scutellaria baicalensis (casquete chino).
¿Es el cannabis un adaptógeno? El cannabis ha recibido una gran atención en los últimos años, sobre todo por sus compuestos antiinflamatorios y relajantes cannabidiol (CBD) y cannabigerol (CBG). Incluso los cannabinoides son compuestos no tóxicos de origen vegetal y han demostrado tener efectos de reducción del estrés en el cuerpo, la cannabis y los cannabinoides no están oficialmente clasificados como sustancias adaptógenas. Pero como el CBD, el CBG y los verdaderos adaptógenos muestran similitudes en su función y efectos, a menudo se utilizan en combinación para amplificar la eficiencia del cannabinoide así como del adaptógeno.
Mientras que los adaptógenos tienen efectos promotores de la salud y reductores del estrés, muestran sólo pequeños efectos como potenciadores cognitivos, "per se". El mejoramiento cognitivo de los adaptógenos se logra principalmente equilibrando la respuesta del cuerpo al estrés, la resistencia y la salud en general, en lugar de iniciar directamente el crecimiento de nuevas células cerebrales o conexiones neuronales.
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Colinérgicos

Las sustancias colinérgicas son compuestos químicos que imitan la acción de la acetilcolina y/o la butirilcolina. Las drogas inteligentes basadas en la colina se consumen por sus efectos sobre la memoria, la atención y la regulación del estado de ánimo. La acetilcolina es uno de los principales neurotransmisores del cerebro. También es un componente esencial para el buen funcionamiento del sistema nervioso periférico. La colina puede tomarse como suplemento, pero también está presente en los alimentos, por ejemplo, la yema de huevo y la soja son particularmente ricas en colina.
La sulbutiamina (que se comercializa como droga de venta libre bajo la marca Arcalion) es un derivado sintético de la tiamina (vitamina B1), que atraviesa la barrera hematoencefálica y es capaz de aumentar los niveles de tiamina en el cerebro. Conocida por mejorar la memoria y superar la debilidad y la fatiga al tiempo que reduce la inhibición psico-comportamental, la sulbutiamina también es utilizada por los atletas. La sulbutiamina está clasificada como una droga inteligente colinérgica ya que esta sustancia actúa como regulador colinérgico dentro del hipocampo. Cuando se utiliza en dosis terapéuticas, no se han observado efectos secundarios graves.

Serotonergías

La serotonina, o 5-hidroxitriptamina (5-HT), es un neurotransmisor de la monoamina que contribuye y controla el estado de ánimo (bienestar, felicidad) y modula el sueño, el apetito, la cognición, el aprendizaje, la memoria, el sistema de recompensas y numerosos procesos fisiológicos como el vómito y la vasoconstricción. La serotonina se produce dentro del cuerpo por la exposición a la luz solar. Los compuestos serotoninérgicos naturales (que promueven o liberan serotonina), como el L-triptófano, también están presentes en las fuentes de alimentos.

Dopaminérgicos

Los dopaminérgicos son sustancias farmacológicas inteligentes que afectan a los niveles de dopamina en el cerebro. La dopamina es una hormona y un neurotransmisor que juega varios papeles importantes en el cerebro y el cuerpo. Por ejemplo, la vía de la dopamina es responsable de los buenos sentimientos y de la señalización bioquímica de la retroalimentación positiva con respecto a experiencias placenteras como la comida sabrosa, el sexo, el compromiso social positivo, etc.
La dopamina está disponible como medicamento bajo las marcas Intropin, Dopastat y Revimine, entre otras, que se utilizan principalmente como estimulante en el tratamiento de la hipotensión grave, la frecuencia cardíaca lenta y el paro cardíaco.
Los medicamentos inteligentes dopaminérgicos son potenciadores de la dopamina que se utilizan para superar los bajos niveles de dopamina, que generalmente se asocian con bajos niveles de energía, falta de motivación, anhedonia (incapacidad para sentir placer), apatía, depresión, conductas adictivas, mala memoria y menor rendimiento en el aprendizaje. Los medicamentos dopaminérgicos inteligentes más comunes son la L-tirosina, la yohimbina y la selegilina (un inhibidor de la MAO). Los potenciadores de la dopamina promueven la atención y el estado de alerta, ya sea aumentando la eficacia de la dopamina en el cerebro o inhibiendo las enzimas que la descomponen.

Otras categorías de drogas inteligentes, potenciadores cognitivos y nootropics incluyen glicinérgicos, adenosinérgicos, adrenérgicos, cannabinoidérgicos, GABAergicos, histaminérgicos, melatonérgicos, monoaminérgicos y opiáceos.
El grupo de los nootrópicos "-alérgicos" son sustancias que modulan un sistema específico en el cuerpo y el cerebro. Por ejemplo, los glicinérgicos modulan directamente el sistema de glicina en el cuerpo y el cerebro, los adenosinérgicos modulan directamente el sistema de adenosina en el cuerpo y el cerebro, los dopaminérgicos actúan sobre el sistema de dopamina y así sucesivamente.

Complejos de inclusión

Un compuesto de inclusión es un complejo en el que una sustancia química – la llamada “presentadora” – tiene una cavidad en la que otra molécula – la llamada “convidado” – está incluido.
Las ciclodextrinas son los compuestos huéspedes más utilizados, ya que pueden formar complejos de inclusión con una amplia variedad de compuestos sólidos, líquidos y gaseosos. Los compuestos huéspedes van desde reactivos polares como ácidos, aminas, iones pequeños (por ejemplo, ClO4- , SCN-, aniones halógenos) hasta hidrocarburos alifáticos y aromáticos altamente apolares y gases raros. Los complejos de inclusión pueden sintetizarse en solución o en estado cristalino. La complejación ultrasónica de los complejos de inclusión basados en ciclodextrina es un método muy fiable y eficiente para producir complejos de inclusión cargados, que ofrecen una gran estabilidad y una mayor biodisponibilidad. El agua se utiliza comúnmente como disolvente, aunque el dimetilsulfóxido y la dimetilformamida son disolventes alternativos que se pueden utilizar.
Además de la inclusión de compuestos farmacéuticos / nutracéuticos, la ciclodextrina también se utiliza como compuestos huéspedes para moléculas de fragancia para lograr una mayor estabilidad y una acción de liberación lenta.
Lea más sobre los complejos de inclusión producidos por ultrasonido.