Formulaciones de nootrópicos y fármacos inteligentes con ultrasonidos

Las drogas inteligentes y los suplementos nootrópicos se consumen como "potenciadores cognitivos" para aumentar la función cognitiva, la capacidad cerebral, la concentración, la memoria y la creatividad, para potenciar la motivación y la energía mental, así como para favorecer la salud cerebral. Para favorecer el transporte de los compuestos bioactivos, como los nootrópicos, las drogas inteligentes y las sustancias energizantes, a través de la barrera hematoencefálica (BHE), las moléculas deben tener una forma nanopotenciada. Se sabe que los nanoliposomas, micelas, nanopartículas de lípidos sólidos, nanotransportadores nanoestructurados y nanoemulsiones preparados por ultrasonidos aumentan la biodisponibilidad de moléculas bioactivas, vitaminas y fitoquímicos.

Los nootrópicos o drogas inteligentes son moléculas que estimulan el cerebro y el organismo – los llamados potenciadores cognitivos – , que pueden distinguirse en las siguientes categorías racetams, estimulantes, adaptógenos, colinérgicos, serotoninérgicos, dopaminérgicos, drogas inteligentes de la función metabólica y más categorías.
¿Le interesan esas diferentes categorías de nootrópicos? Haga clic aquí para leer más sobre los nootrópicos y su categorización.

¿Qué son los liposomas y los nanotransportadores lipídicos?

Los liposomas y los nanotransportadores basados en lípidos, como las nanoemulsiones, las nanosuspensiones, las nanopartículas lipídicas sólidas (SLN) y los nanotransportadores lipídicos nanoestructurados (NLC), son conocidos como potentes sistemas de transporte de fármacos que transportan moléculas bioactivas y nutrientes a la zona celular diana, lo que se traduce en una biodisponibilidad y una tasa de absorción superiores.

liposomas

La ultrasonicación es la técnica preferida para formar liposomas con una alta carga de compuestos bioactivos.Los liposomas pueden clasificarse como una forma específica de nanotransportadores 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 hidrofílicas, han ganado una gran aceptación como sistema de administración de fármacos 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 envoltura del liposoma presenta una similitud significativa con la célula de mamífero, los liposomas son capaces de transferir compuestos bioactivos a células y sitios subcelulares. Entre las ventajas conocidas de los sistemas de administración liposomal figuran su protección frente a la degradación enzimática, su baja toxicidad, su alta biocompatibilidad, su biodegradabilidad y su no inmunogenicidad.

La ultrasonicación es una técnica rápida y fiable para producir liposomas, nanoliposomas y portadores lipídicos nanoestructurados de calidad superior.

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

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Se pueden producir liposomas, niosomas, nanoemulsiones, nanopartículas de lípidos sólidos y portadores lipídicos nanoestructurados mediante emulsificación ultrasónica.

Composición estructural de liposomas, niosomas, nanoemulsiones, nanopartículas de lípidos sólidos y portadores lipídicos nanoestructurados.
imagen: Poonia et al. 2016

Otros nanotransportadores lipídicos

Nanopartículas de lípidos sólidos cargadas con famotidina (SLNs) preparadas por ultrasonidosLos nanotransportadores lipídicos o nanotransportadores basados en lípidos se definen como sistemas de administración de fármacos o moléculas de tamaño nanométrico que utilizan estructuras lipídicas para encapsular moléculas bioactivas con el fin de mejorar la biodisponibilidad, aumentar las tasas de absorción, mejorar la estabilidad a largo plazo y proteger frente a factores externos de degradación (por ejemplo, oxidación o hidrólisis). Entre los portadores lipídicos nanoestructurados se encuentran las nanopartículas lipídicas sólidas (SLN), los portadores lipídicos nanoestructurados (NLC), los nanoliposomas, las micelas, las nanoemulsiones, las nanosuspensiones y los nanotubos lipídicos. La composición química específica y sus correspondientes características fisicoquímicas confieren a cada forma de nanotransportador ventajas únicas, que las hacen adecuadas para formas de administración específicas (por ejemplo, oral, intravenosa, intranasal, transdérmica, etc.), combinaciones de moléculas, capacidad de carga o formulaciones de liberación prolongada.
Las nanopartículas lipídicas sólidas (SLN) y los portadores lipídicos nanoestructurados (NLC) se definen como partículas sólidas formadas por una matriz lipídica en una fase acuosa estabilizada por tensioactivos.
Los suplementos liposomales y otros nanoencapsulados (por ejemplo, SLN, NLC) ofrecen una biodisponibilidad superior, lo que significa que un porcentaje muy elevado de la sustancia bioactiva (por ejemplo, vitamina, antioxidante, flavonoide, etc.) es absorbido y metabolizado por las células del organismo. Sólo se desperdicia una fracción muy pequeña, ya que el organismo no la absorbe, sino que la excreta. Esto hace que las fórmulas nano-liposomales sean muy potentes, eficaces y fiables, ya que casi todas las moléculas bioactivas llegan a las células de destino.

Formulación ultrasónica de moléculas estimulantes con la máxima biodisponibilidad

La nanoemulsificación y la nanoencapsulación ultrasónicas hacen que las moléculas nootrópicas y psicoactivas sean hidrosolubles y, por 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 pueda atravesar la barrera hematoencefálica.

Encapsulación ultrasónica de sustancias farmacéuticas en nanopartículas lipídicas sólidas (SLN)

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

Formulación ultrasónica de nootrópicos

  • liposomas
  • Nanoemulsiones
  • micelas
  • Nanopartículas de lípidos sólidos (SLN)
  • Portadores lipídicos nanoestructurados (NLC)
  • Complejo de inclusión (por ejemplo, ciclodextrina)
  • niosomas
Procesador ultrasónico UIP2000hdT (2 kW) con reactor discontinuo agitado

Homogeneizador ultrasónico UIP2000hdT (2 kW) con reactor discontinuo de agitación continua

Existen múltiples moléculas, nutrientes y fitoquímicos que favorecen la salud y la capacidad cerebrales y que pueden extraerse y/o formularse en suplementos nanomejorados, como líquidos, tinturas, cápsulas, aerosoles nasales, productos alimentarios enriquecidos, etc.

La mayoría de los nootrópicos conocidos son sustancias de la clase de los racetams, como el piracetam, el aniracetam, el oxiracetam, el pramiracetam y el fenilpiracetam. Muchos racetams son lipofílicos (= liposolubles). Mediante tratamiento ultrasónico, el racetam liposoluble se encapsula en una forma nanopotenciada, como nanoemulsiones, liposomas, nanopartículas de lípidos sólidos (SLN) y portadores lipídicos nanoestructurados (NLC). Estas formulaciones nanoreforzadas convierten el racetam hidrosoluble y liposoluble en un producto hidrosoluble. Dado que el flujo sanguíneo del cuerpo humano está basado en el agua, las formulaciones hidrosolubles nanoreforzadas ofrecen una biodisponibilidad significativamente mayor.

Fármacos inteligentes mejorados con nanotecnologías ultrasónicas

La tecnología de encapsulación y nanoformulación por ultrasonidos permite preparar suplementos y productos terapéuticos de alta biodisponibilidad. Entre las moléculas bioactivas que se benefician de la formulación por ultrasonidos en un sistema liposomal u otro sistema portador lipídico nanoestructurado se encuentran las vitaminas, los antioxidantes, los flavonoides, los extractos botánicos, los minerales, los aminoácidos y los péptidos.

  • Las vitaminas y los antioxidantes, que pueden extraerse de una fuente natural o sintetizarse, incluyen la vitamina C, las vitaminas del grupo B, el glutatión, el resveratrol, la CoQ10 (ubiquinona), etc.
  • Moléculas herbales y botánicas como CBD, THC, CBG (cannabis), catequinas del té verde (por ejemplo, EGCG), nicotina, cafeína, ashwagandha, berberina, kratom, etc.
  • Extractos de hongos / setas como el astrágalo, la melena de león, la cola de pavo, el chaga, la 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.
  • Minerales como los quelatos de magnesio (por ejemplo, treonato de magnesio, orotato de magnesio) pueden encapsularse por ultrasonidos 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), ácido α-lipoico (ALA), selegilina (L-deprenil), centrofenoxina, oxitocina, azul de metileno, etc.

La formulación liposomal nanoreforzada de moléculas bioactivas y nutrientes ofrece una biodisponibilidad superior y puede permitir que las sustancias objetivo atraviesen la barrera hematoencefálica. La encapsulación impide que las moléculas bioactivas sufran la hidrólisis inducida por los ácidos en el estómago y la degradación enzimática a lo largo del tracto gastrointestinal, de modo que un alto porcentaje del nutriente se transporta intacto hasta el lugar de destino de las células.

Excursus: 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 alteran las paredes y membranas celulares y favorecen la transferencia de masa. De este modo, la sonicación libera las sustancias bioactivas del interior celular y las transfiere al disolvente (por ejemplo, agua, etanol, glicerina, aceite vegetal, etc.).
Obtenga más información sobre la extracción por ultrasonidos de moléculas bioactivas de productos botánicos.

Ultrasonicadores 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 nootrópicos y fármacos inteligentes de alta calidad, que van desde nanoemulsiones a liposomas, portadores lipídicos nanoestructurados, nanopartículas de lípidos sólidos y complejos de inclusiones que se cargan con vitaminas, antioxidantes, flavonoides, péptidos, polifenoles y otros compuestos bioactivos y proporcionan la más alta biodisponibilidad, gran estabilidad y funcionalidad. Para satisfacer las demandas de sus clientes, Hielscher suministra ultrasonicadores, desde el compacto homogeneizador manual de laboratorio y los ultrasonicadores de sobremesa hasta sistemas ultrasónicos totalmente industriales para la producción de grandes volúmenes de nootrópicos y formulaciones de fármacos inteligentes. Los procesos de formulación por ultrasonidos pueden realizarse por lotes o en línea continua mediante un reactor de flujo ultrasónico. Hay disponible una amplia gama de sonotrodos ultrasónicos (sondas) y recipientes de reactor para garantizar una configuración óptima para su producción de liposomas. La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido en entornos exigentes y garantiza una larga vida útil de los ultrasonicadores.
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, hace que el proceso ultrasónico sea fiable y reproducible. Hielscher Ultrasonics es consciente de la importancia de la alta calidad continua de los productos y ayuda a los fabricantes de suplementos y productos terapéuticos a aplicar la estandarización de procesos y las GMP (buenas prácticas de fabricación) 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 integrada. Las pantallas táctiles digitales y el control remoto mediante navegador permiten supervisar el proceso de forma continua y ajustar los parámetros del proceso con precisión siempre que sea necesario. Esto facilita considerablemente la supervisión 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 loteTasa de flujoDispositivos recomendados
1 a 500 mL10 a 200 mL/min.UP100H
10 a 2000 mL20 a 400 mL/min.UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L0,2 a 4 L/minUIP2000hdT
10 a 100 L2 a 10 L/minUIP4000hdT
n.a.10 a 100 L/minUIP16000
n.a.mayorGrupo de UIP16000

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Literatura / Referencias



Información interesante

nootrópicos y Drogas Inteligentes

El término “nootrópico” deriva del griego antiguo νόος (nóos), que significa “mente” y τροπή (tropḗ), que tiene el significado “giro". Los nootrópicos, también conocidos como drogas inteligentes, son sustancias que "transforman la mente", 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 nootrópicos más populares se encuentran los racetams. La primera forma de racetam sintetizada se derivó del GABA y se conoce como piracetam, que se considera no tóxico y se investiga a largo plazo. El aniracetam, el oxiracetam, el pramiracetam y el fenilpiracetam son estructuralmente similares al piracetam, pero presentan una mayor potencia estimulante. Las formas racetam más recientes, como el coluracetam, el fasoracetam, el nefiracetam o el noopept, no presentan similitudes estructurales con el piracetam.
Algunos nootrópicos también pueden tener efectos psicodélicos o psicoactivos/psicotrópicos y afectar a los procesos mentales, como 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, siendo el piracetam el primer racetam sintetizado y el primer nootrópico de la historia. El piracetam es una molécula del grupo de los racetams cuyo nombre químico es 2-oxo-1-pirrolidina acetamida. Es un derivado del neurotransmisor GABA (ácido gamma-aminobutírico). El piracetam es una molécula farmacológica con un núcleo de pirrolidona, que se prescribe habitualmente a pacientes con síntomas de Alzheimer o predemencia. Sin embargo, el piracetam y otros racetams también son utilizados por adultos sanos para intensificar la transmisión sináptica química entre las células cerebrales. De este modo, los racetams pueden aumentar el cociente intelectual general, las funciones de memoria y aprendizaje, la claridad mental y la motivación. Otras moléculas de la clase de los racetams son, por ejemplo, el pramiracetam, el oxiracetam y el аnԁ aniracetam.
Dado que los racetams entran en la categoría de sustancias no controladas en EE.UU. o en muchos otros países del mundo, pueden adquirirse como suplementos OTC (de venta libre) sin receta. Se considera que los racetams no son tóxicos y entre sus efectos secundarios generales se incluyen los dolores de cabeza, que son el resultado del agotamiento de la colina en el cerebro por los racetams. Por ello, los consumidores suelen combinar su dosis de racetam con un suplemento de colina (por ejemplo, bitartrato de colina). Las sobredosis de racetams suelen tener efectos secundarios leves, similares al consumo excesivo de cafeína.

Estimulantes

Las sustancias estimulantes como la cafeína y la nicotina son drogas inteligentes muy extendidas entre la población mundial. La cafeína y la nicotina son psicoestimulantes legales, mientras que el consumo de la subclase de estimulantes de las anfetaminas es ilegal. La clase de los estimulantes incluye casi cualquier molécula que promueva la vigilia y el estado de alerta general, reduzca la sensación de cansancio y somnolencia y aumente al mismo tiempo la función cerebral y el coeficiente intelectual (CI). El modafinilo, fármaco contra la narcolepsia, es uno de los medicamentos más conocidos, utilizado por personas sanas como "potenciador cognitivo no indicado en la etiqueta" para mejorar la función cognitiva. Otro fármaco de uso off-label 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 derivadas de plantas, que se administran para reforzar la respuesta del organismo y el sistema inmunitario ante situaciones de estrés. Los adaptógenos pueden describirse como compuestos "estresantes", que provocan la adaptación del organismo para mantener o recuperar la homeostasis (equilibrio entre los procesos metabólicos del cuerpo). La principal vía de acción de los adaptógenos afecta al eje hipotalámico-hipofisario-suprarrenal (eje HPA) en respuesta a la estimulación por estrés externo. Casi todos los adaptógenos pertenecen a la clase de fármacos no controlados, que pueden adquirirse como suplementos de venta libre (OTC). Los adaptógenos más populares y consumidos son, por ejemplo, el ginseng, el gingerol (jengibre), la ashwagandha, el eleutherococcus senticosus (ginseng siberiano), la rhodiola rosea (raíz ártica), la schisandra chinensis, el kava kava, la pasiflora, la hierba de San Juan y la scutellaria baicalensis (escutelaria china).
¿Es el cannabis un adaptógeno? El cannabis ha sido objeto de gran atención en los últimos años, sobre todo por sus compuestos antiinflamatorios y relajantes, el cannabidiol (CBD) y el cannabigerol (CBG). Aunque los cannabinoides son compuestos no tóxicos derivados de plantas y han demostrado tener efectos reductores del estrés en el organismo, el cannabis y los cannabinoides no están clasificados oficialmente como sustancias adaptógenas. Pero dado que el CBD, el CBG y los verdaderos adaptógenos muestran similitudes en su función y efectos, a menudo se utilizan en combinación para amplificar la eficacia tanto del cannabinoide como del adaptógeno.
Aunque los adaptógenos tienen efectos beneficiosos para la salud y reducen el estrés, sólo tienen efectos reducidos como potenciadores cognitivos "per se". La mejora cognitiva de los adaptógenos se consigue principalmente equilibrando la respuesta al estrés, la resistencia y la salud general del organismo, 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, las yemas de huevo y la soja son especialmente ricas en colina.
La sulbutiamina (que se comercializa como medicamento 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-conductual, la sulbutiamina también es utilizada por los deportistas. 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.

Serotoninérgicos

La serotonina, o 5-hidroxitriptamina (5-HT), es un neurotransmisor 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 recompensa y numerosos procesos fisiológicos como los vómitos y la vasoconstricción. La serotonina se produce en el organismo por la exposición a la luz solar. Los compuestos naturales serotoninérgicos (promotores o liberadores de serotonina), como el L-triptófano, también están presentes en las fuentes alimentarias.

Dopaminérgicos

Los dopaminérgicos son drogas inteligentes que afectan a los niveles de dopamina en el cerebro. La dopamina es una hormona y un neurotransmisor que desempeña varias funciones importantes en el cerebro y el cuerpo. Por ejemplo, la vía de la dopamina es responsable de las buenas sensaciones 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 los nombres comerciales de Intropin, Dopastat y Revimine, entre otros, que se utilizan principalmente como fármaco estimulante en el tratamiento de la presión arterial baja grave, la frecuencia cardíaca lenta y la parada cardíaca.
Los fármacos dopaminérgicos inteligentes son potenciadores de la dopamina que se utilizan para superar los niveles bajos de dopamina, que generalmente se asocian a niveles bajos de energía, falta de motivación, anhedonia (incapacidad para sentir placer), apatía, depresión, comportamientos adictivos, mala memoria y menor rendimiento en el aprendizaje. Las drogas dopaminérgicas inteligentes más comunes son la L-tirosina, la yohimbina y la selegilina (un inhibidor de la MAO). Los estimulantes dopaminérgicos favorecen 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 nootrópicos son los glicinérgicos, adenosinérgicos, adrenérgicos, cannabinoidérgicos, GABAérgicos, histaminérgicos, melatonérgicos, monoaminérgicos y opioidérgicos.
El grupo de los nootrópicos "-érgicos" está formado por sustancias que modulan un sistema específico del organismo y del cerebro. Por ejemplo, los glicinérgicos modulan directamente el sistema de la glicina en el cuerpo y el cerebro, los adenosinérgicos modulan directamente el sistema de la adenosina en el cuerpo y el cerebro, los dopaminérgicos actúan sobre el sistema de la dopamina, etc.

Complejos de inclusión

Un compuesto de inclusión es un complejo en el que una sustancia química – el llamado “host” – tiene una cavidad en la que otra molécula – el llamado “invitado” – 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 tanto en solución como en estado cristalino. La complejación ultrasónica de complejos de inclusión basados en ciclodextrina es un método muy fiable y eficaz para producir complejos de inclusión cargados, que ofrecen una gran estabilidad y una mayor biodisponibilidad. El agua se utiliza habitualmente como disolvente, aunque el dimetilsulfóxido y la dimetilformamida son disolventes alternativos que pueden emplearse.
Además de la inclusión de compuestos farmacéuticos / nutracéuticos, la ciclodextrina también se utiliza como compuesto huésped de moléculas de fragancia para conseguir una mayor estabilidad y una acción de liberación lenta.
Más información sobre los complejos de inclusión producidos por ultrasonidos.

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