Complejo de inclusión de resveratrol mediante ultrasonidos
- El resveratrol es un polifenol que promete numerosos beneficios para la salud, como prolongar la esperanza de vida y tratar las enfermedades cardíacas, la diabetes, el cáncer, el Alzheimer y otras afecciones crónicas.
- Sin embargo, el resveratrol tiene una baja biodisponibilidad y se elimina rápidamente del plasma sanguíneo.
- El equipo de investigación de la Dra. Kushwinder Kaur ha desarrollado una técnica rápida y muy eficiente para preparar mediante ultrasonidos un complejo de resveratrol con una biodisponibilidad superior.
Resveratrol
El resveratrol es un polifenol muy eficaz que puede extraerse de plantas, por ejemplo, de uvas, bayas o frutos secos. Aunque el resveratrol es conocido por ser un potente antioxidante que ayuda a prevenir o curar enfermedades, este fitonutriente tiene una baja biodisponibilidad. Por ello, los fabricantes de productos farmacéuticos y nutracéuticos buscan formulaciones especiales para mejorar la llegada del resveratrol administrado a las células humanas. La Dra. Kushwinder Kaur y su equipo de investigación de la Panjab University, Chandigarh, han desarrollado un proceso rápido y sencillo de complejación del resveratrol en un solo paso. Al sonicar una mezcla de resveratrol y ciclodextrina, el resveratrol queda encapsulado en la ciclodextrina (es decir, hp-β-CD). La ciclodextrina actúa como compuesto anfitrión y como un vehículo eficaz para el fármaco que libera el resveratrol en la circulación sistémica.
Protocolo: sonicación para preparar el complejo de inclusión
Para la formulación ultrasónica del complejo de inclusión de resveratrol, se mezclaron 4,38 x 10-3 mol de 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina (hp-β-CD) y 4,38 x 10-3 mol de resveratrol (Res) en un recipiente de vidrio con la cantidad mínima de la mezcla de disolventes (etanol : agua = 1 : 9). La mezcla se sonicó durante 15 min a 180 W utilizando un equipo de Hielscher: el dispositivo ultrasónico UP200St. El producto final se obtuvo mediante liofilización. Los complejos de inclusión preparados se caracterizaron mediante FTIR, espectroscopia de absorción UV-visible, NMR, TGA, DSC, XRD y análisis CHNS. Los datos analíticos mostraron que las moléculas de resveratrol quedaron alojadas de forma ordenada en las cavidades de hp-β-CD.
Homogeneizador ultrasónico UP200St
Ventajas de la sonicación frente a métodos alternativos
Para comparar la eficiencia de la preparación ultrasónica con las técnicas convencionales, se utilizaron dos métodos alternativos –el método de suspensión y el método por microondas– para preparar el complejo de inclusión (IC). A continuación se ofrece una breve descripción de ambas técnicas de preparación:
En el procedimiento más tradicional, el IC se preparó mediante un procedimiento estándar de agitación (descrito en la bibliografía por Bertacche V. et al. 2006).
El segundo método alternativo consistió en mezclar 4,38 x 10-3 mol de hp-β-CD y 4,38 x 10-3 mol de Res en un recipiente de vidrio con la cantidad mínima de la mezcla de disolventes (etanol : agua = 1 : 9). La mezcla se irradió con microondas durante 100 s a 800 W para formular el producto. El agua se evaporó al vacío. Los datos obtenidos tras 25, 50 s a 200, 400, 600 W revelaron una complejación incompleta.
La sonicación es un procedimiento sencillo y rápido que no solo produce resultados inmediatos similares a los de los métodos tradicionales de agitación, sino que también evita el uso de disolventes tóxicos.
La velocidad de isomerización de trans a cis en solución etanólica disminuyó con la inclusión. Los estudios de disolución revelaron que la formación de complejos de inclusión mejoró la velocidad de disolución del resveratrol.
Puede consultar el artículo completo haciendo clic aquí. Si desea ponerse en contacto con los autores, puede enviar un correo electrónico a la Dra. Khushwinder Kaur (Panjab University, Chandigarh): [email protected]
Homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de Hielscher
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La siguiente tabla le orienta sobre el dispositivo ultrasónico que podría ser más adecuado para los requisitos de su proceso.
| Volumen del lote | Caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 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 | UIP4000 |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | conjunto de UIP16000 |
Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia, desde la escala de laboratorio hasta la escala industrial.
Acerca de la Dra. Kushwinder Kaur
La Dra. Khushwinder Kaur es profesora adjunta del Departamento de Química de la Panjab University en Chandigarh. En 2010, obtuvo su doctorado investigando el efecto de los aditivos sobre la microestructura y las propiedades de las micelas inversas. Desde 2012, el principal objetivo de su grupo de investigación es establecer la base coloidal de las propiedades «physiochemical» y fisiológicas de los nutracéuticos y los compuestos bioactivos, con especial atención a la optimización de métodos de preparación singulares, sencillos, eficaces e innovadores. El grupo de la Dra. Kaur se especializa en la fabricación de ensamblajes blandos, como nanoemulsiones, nanopartículas biodegradables y ensamblajes supramoleculares basados en ciclodextrinas (complejos de inclusión), para la administración eficiente de compuestos bioactivos con componentes naturales. Actualmente, el grupo está explorando el potencial del isotiocianato de bencilo con ayuda de diversos nanoensamblajes.
Si tiene preguntas sobre sus estudios de investigación, puede ponerse en contacto directamente con la Dra. Khushwinder Kaur por correo electrónico: [email protected]
Bibliografía y referencias
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal y Surinder Kumar Mehta (2015): Metodología energéticamente eficiente, fácil y rentable para la formación de un complejo de inclusión de resveratrol con hp-β-CD. New J. Chem, 2015, 39, 8855.
- Vittorio Bertacche, Natascia Lorenzi, Donatella Nava, Elena Pini, Chiara Sinico (2006): Estudio de la interacción huésped-huésped del resveratrol con ciclodextrinas naturales y modificadas. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 55, 2006. 279.
- James M. Smoliga, Joseph A. Baur, Heather A. Hausenblas (2011): El resveratrol y la salud – Una revisión exhaustiva de los ensayos clínicos en humanos. Mol. Nutr. Food Res. 2011, 55, 1129-1141.
Datos de interés
Resveratrol
El resveratrol es un estilbenoide, un tipo de polifenol plasmático natural, un fitoestrógeno y una fitoalexina producida por diversas plantas en respuesta a lesiones o cuando la planta es atacada por patógenos como bacterias u hongos. Por ello, el resveratrol también puede clasificarse como adaptógeno.
Químicamente, el resveratrol se describe como trans-3,4′,5-trihidroxiestilbeno (fórmula: C14H12O3). Es un antioxidante polifenólico no flavonoide, presente en uvas, frutos secos y bayas, que ofrece potentes propiedades antioxidantes y antienvejecimiento. Por ello, el resveratrol es un ingrediente apreciado en productos farmacéuticos, suplementos nutricionales / nutracéuticos y productos cosméticos. Otros polifenoles administrados a través de la dieta con importantes beneficios para la salud son la catequina, la quercetina, la silibinina y la curcumina.
Solubilidad del resveratrol en agua: 0,03 kg/m3
El resveratrol existe en las formas isoméricas trans y cis, de las cuales la forma trans es más estable cuando se expone a la luz y a temperaturas crecientes.
Complejo de inclusión
Un compuesto de inclusión es un complejo en el que un compuesto químico –el denominado «anfitrión»– tiene una cavidad en la que se incluye otro compuesto –el denominado «huésped»–.
Las ciclodextrinas son los compuestos anfitriones más utilizados, ya que pueden formar complejos de inclusión con una amplia variedad de compuestos sólidos, líquidos y gaseosos. Los compuestos huéspedes abarcan desde reactivos polares, como ácidos, aminas e iones pequeños (por ejemplo, ClO4– , SCN–, aniones de halógenos), hasta hidrocarburos alifáticos y aromáticos muy apolares y gases nobles. Los complejos de inclusión pueden sintetizarse tanto en solución como en estado cristalino. El agua es el disolvente más utilizado, aunque el dimetilsulfóxido y la dimetilformamida pueden emplearse como disolventes alternativos.
Además de la inclusión de compuestos farmacéuticos / nutracéuticos, la ciclodextrina también se utiliza como compuesto anfitrión para moléculas de fragancias, con el fin de lograr una mayor estabilidad y una acción de liberación lenta.
Otras moléculas «anfitrionas» de inclusión son los calixarenos y los condensados de formaldehído y arenos relacionados.
El campo de investigación dedicado a la síntesis de compuestos de inclusión se conoce como química anfitrión–huésped.
Ciclodextrina
Las ciclodextrinas son un tipo de compuestos químicos formados por moléculas de azúcar que se caracterizan por su forma anular. El almidón es la materia prima a partir de la cual se sintetizan las ciclodextrinas mediante conversión enzimática. Dado que las ciclodextrinas tienen una parte hidrófoba y otra hidrófila (interior hidrófobo y exterior hidrófilo), pueden formar complejos con compuestos hidrófobos. Al encapsular una molécula hidrófoba (molécula «huésped»), las ciclodextrinas pueden aumentar la solubilidad y la biodisponibilidad de estos compuestos. Además, también se utilizan para mejorar la permeabilidad de los fármacos a través de los tejidos mucosos. Esto resulta de gran interés tanto para los productos farmacéuticos como para los suplementos alimenticios, con el fin de administrar compuestos hidrófobos. Las formas alfa-, beta- y gamma-ciclodextrina están aprobadas por la FDA y reconocidas como vehículos seguros para fármacos.
Liofilización
La liofilización, también conocida como secado por congelación o criodesecación, es un proceso de deshidratación a baja temperatura que consiste en congelar el producto y después reducir la presión para eliminar posteriormente el hielo mediante sublimación. La sublimación se define como el proceso por el cual un sólido (por ejemplo, el hielo) pasa directamente al estado de vapor/gas sin pasar primero por una fase líquida (por ejemplo, el agua).
La liofilización consiste en eliminar el hielo u otros disolventes congelados de un material mediante el proceso de sublimación y en eliminar las moléculas de agua ligadas mediante el proceso de desorción.
Durante la liofilización controlada, en la que la temperatura del producto se mantiene lo suficientemente baja, se evitan cambios en las características del producto seco. Esto es crucial para obtener un extracto de alta calidad. La liofilización es una técnica consolidada para separar materiales sensibles al calor, como proteínas, microorganismos, productos farmacéuticos, tejidos y plasma.
Nutracéuticos
Los nutracéuticos reciben cada vez más atención, ya que ofrecen propiedades seguras que favorecen la salud. Se definen como moléculas con diversos beneficios fisiológicos y capacidades de protección frente a enfermedades (como enfermedades cardiovasculares (CVD), obesidad, diabetes, cáncer, trastornos inflamatorios crónicos y enfermedades degenerativas). El mercado de suplementos de alta calidad está creciendo rápidamente.
Las estrategias de formulación de nutracéuticos descritas en la bibliografía incluyen: sistemas de transporte liposomales (por ejemplo, liposomas, transferosomas, etc.), microesponjas y nanoesponjas, nanocristales, complejación con ciclodextrinas, hidrogeles biodegradables, nanoemulsiones / miniemulsiones, transportadores lipídicos nanoestructurados, micelas, nanopartículas, nanocápsulas y nanoencapsulación, sistemas autoemulsionantes de administración de fármacos (SEDDS) y sistemas microparticulados (por ejemplo, micropartículas, microesferas, microcápsulas).