Kurkumiini superosakeste ultraheli sadestamine
- Kuna kurkum sisaldab ainult 2-9 massiprotsenti kurkuminoide, on meditsiiniliselt tugeva pulbri saamiseks vajalik tõhus ekstraheerimis- või sünteesitehnika.
- Ultraheli abil lahustivastane sadestamine on väga tõhus meetod kurkumiiniosakeste sünteesimiseks.
- Ultraheli lahustivastast sadestumist saab hõlpsasti suurendada suure koguse kvaliteetse kurkumiini tootmiseks.
Curcumin
Kurkumiin, polüfenool, on halvasti vees lahustuv ravim, mida leidub taimses vürtsis kurkum (Curcuma longa). Sellel on väga tugevad antioksüdandid ja see on tuntud oma põletikuvastaste, vähivastaste, seenevastaste ja antimikroobsete omaduste poolest. Eriti paljude kemo-ennetavate ja kemoterapeutiliste toimete puhul kasutatakse kurkumiini eelistatud ravimiühendina.
As a potent antioxidant, curcumin increases the serum activity of antioxidants such as superoxide dismutase (SOD) and scavenges and neutralizes free radicals such as reactive oxygen and nitrogen species (ROS and RNS). Furthermore, it enhances the activity of the body’s own antioxidant enzymes. Curcumin is also known to lower heart diseases and to improve the brain function. Due to these manifold beneficial medicinal properties, curcumin is widely used as spice, supplement and drug.
Ultraheli vedel lahustivastane sadestumine
Ultraheli-asstiseeritud vedel antisolvent (LAS) sadestamine on lihtne ja kiire ühe poti sünteesimeetod ortorombilise pealisehitusega kurkumiini nanoosakeste tootmiseks. Ultraheli lahustivastane sadestumine on lihtne, kiire ja skaleeritav protsess, mis võimaldab kvaliteetse kurkumiini sadestumist farmaatsia- ja toiduainetööstuses.
Oletatav kurkumiini superosakeste moodustumise mehhanism ultraheli puudumisel ja juuresolekul ilma stabilisaatoriteta. Pilt © 2014 Thorat et al.
Ultraheli sademete protokoll:
Kurkumiiniosakeste ultasoniliseks sadestamiseks lisatakse orgaaniline kurkumiini lahus etanoolis (5 mg/ml) 100 ml vette, mis sisaldab pindaktiivset ainet (0,02 massiprotsenti vees) või ilma pindaktiivse aineta. Reaktsioonianumana kasutatakse umbes 500mL mahuga, 7cm läbimõõduga ja L/D suhtega 1,7 kaetud klaasanumat. Segu temperatuuri hoitakse pidevalt 1 ° C juures. Ultraheli sademete protsessi jaoks on ultraheli homogenisaatori sonotrode nagu UP200Ht või UP200St varustatud S26d14 sonotrode sukeldatakse lahusti-lahusti segusse. 100% amplituudi seadistamisel ja 10min. ultrahelitöötlus, segu dispergeeriti.
Ultrahelitöötluse aeg võimaldab kukrkumiini kristallide polümorfismi manipuleerimist. Kui ultrahelitöötluse kestus pikeneb, suureneb ortorombiliste osakeste protsent. See näitab, et ultraheli energia suurenemine hõlbustab ortorombilise vormi moodustumist monokliinilise vormi kohal, olenemata kasutatud lisandist.
[vrd Thorat et al. 2014]
UIP1000hdT – 1kW ultraheli protsessor API sademete jaoks
Parem biosaadavus ultraheli kapseldamise teel
Kuna kurkumiin on lipofiilne molekul ja vees halvasti lahustuv (= hüdrofoobne), on sellel madal süsteemne biosaadavus. Seetõttu on vaja valmistada kurkumiini preparaate, mis suurendavad selle biosaadavust. Kurkumiini vesilahuste valmistamiseks lisatakse pindaktiivseid aineid, lipiide, albumiine, tsüklodekstriine, biopolümeere jne, et kapseldada või laadida kurkumiinimolekule liposoomides, nanoosakestes ja muudes ravimikandjates.
Ultraheli on väga tõhus ja usaldusväärne meetod ravimikandjate sõnastamiseks, näiteks: liposoomid, südamiku kest nanoosakesed, biopolümeerid ja kahekordsed emulsioonid! Allpool leiate kurkumiini ultraheli kapseldamise eeskujuliku protokolli.
Ultraheli kurkumiini kapseldamise protokoll:
Kurkumiiniga koormatud polüpiim-koglükoolhappe (PLGA) nanoosakesed
- Esiteks lahustatakse PLGA polümeer etüülatsetaadis. Lisatakse kurkumiin (15% w/w) ja lastakse lahustuda, samal ajal lahust vahelduvalt pööritades.
- Tahke-õlis segu lisatakse PVA (w/v) vesifaasile, et moodustada S-O/W emulsioon. Seejärel pööritatakse ravimi/polümeeri lahust PVA-s kiirusel 8,000 pööret minutis.
- Saadud lahust töödeldakse ultraheliga umbes 300sek 45% amplituudiga ultraheli homogenisaatoriga, näiteks UP200Ht või UP200St (200W, 26kHz). Vahetult pärast ultrahelitöötlust valatakse emulsioon vesifaasi (0,1% PVA vees; 200 ml) difusiooniks kiirel segamisel magnetsegajaga.
- Kolloidsuspensiooni segatakse pidevalt magnetsegajaga, kuni lahusti aurustamine on lõppenud. Seejärel kogutakse nanoosakesed tsentrifuugimise teel, pestakse 3 korda destilleeritud Milli Q veega. Lõpuks resuspendeeritakse need krüoprotektiivses lahuses (sahharoos (2 massiprotsenti) ja trehaloos (5 massiprotsenti)), kuivatatakse lüofileerija ATR FD3.0 süsteemis ja neid võib säilitada 4 °C juures vähemalt 6 kuud.
[vrd Ranjan et al. 2012]
Ultraheli protsessorid kurkumiini sadestamiseks ja formuleerimiseks
Hielscher Ultrasonics pakub suure jõudlusega ultraheli seadmeid nanoosakeste sünteesiks (nt API-d) ja botaaniliste ühendite ekstraheerimiseks. Meie tootevalikusse kuuluvad keerukad labori-, pink-top ja tööstuslikud ultrasonikaatorid, mis võimaldavad arendada rakendusi väikestest kaubanduslikest mastaapidest. Kõiki labori- ja pilootkatsetes saadud tulemusi saab täielikult lineaarselt skaleerida kaubanduslikule tootmistasemele. Kõik süsteemid on ehitatud 24/7 tööks, töökindlad ja hõlpsasti kasutatavad.
UIPxxxxhdT seeria hõlmab meie tööstusliku kvaliteediga ultraheli süsteeme, mida saab kasutada pink-top, protsessi optimeerimine ja tööstuslik tootmine. Meie tööstussüsteemid on saadaval kui 500W (UIP500hdT), 1000W (UIP1000hdT), 1500W (UIP1500hdT), 2000W (UIP2000hdT), 4000W (UIP4000hdT), 10 000W (UIP10000) ja 16 000W (UIP16000, kogu maailmas kõige võimsam ultrasonikaator). Hielscheri ultraheli’ industrial ultrasonic processors can be run continuously 24/7 at very high amplitudes of up to 200µm. For even higher amplitudes, Hielscher offers customized ultrasonic sonotrodes. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for a reliable around-the-clock operation at heavy duty and in demanding environments.
Kõigi meie ultraheli süsteemide jaoks pakume laia valikut tarvikuid, nagu sonotroodid, võimendussarved, voolurakud ja mitme suuruse, kuju ja geomeetriaga reaktorid. Nende tööriistade abil on lihtne kohandada meie ultraheli protsessoreid optimaalselt nõutavatele protsessitingimustele.
Sademete ja alt-üles sünteesi jaoks pakub Hielscher ainulaadset voolurakkude sisestamist – See on MultiPhaseCavitator MPC48. MultiPhaseCavitatoriga süstitakse teine faas (anti-solvent) 48 peene canula kaudu otse ultraheli kavitatsioonitsooni, kus see segatakse millisekundite jooksul esimesse faasi. Selle tulemusena sadestuvad homogeensed nanoosakesed.
Võimas ultrahelitöötlus laborist ja pink-topist tööstuslikule tootmisele.
Kirjandus? viited
- Hewlings, S.J.; Kalman, D.S. (2017): Curcumin: A Review of Its’ Effects on Human Health. Foods. 2017 Oct; 6(10): 92.
- Thorat, A.A.; Dalvi, S.V. (2014): Ultraheli ja lisandite poolt indutseeritud kurkumiini osakeste moodustumise teed ja polümorfism vedelate lahustivastaste sademete ajal. CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- Ranjan, A.P.; Mukerjee, A.; Helson, L.; Vishwanatha, J.K: (2012): Kurkumiini C3 kompleksiga koormatud nanoosakeste skaala, optimeerimise ja stabiilsuse analüüs vähiraviks. Nanobiotehnoloogia ajakiri 2012, 10:38.
Faktid, mida tasub teada
Curcumin
Kurkumiin on kollast värvi keemiline ühend, mida leidub kurkumis. Kurkum on rhizomatous herbous mitmeaastane taim (Curcuma longa) ingveri perekonnast. Kurkumiin on polüfenool, mis ekstraheeritakse risoomidest ja mida kasutatakse laialdaselt vürtsina. Sõltuvalt selle päritolust ja mullatingimustest, kus seda kasvatatakse, sisaldab kurkum 2–9% kurkuminoide. Kurkumiin on kurkumi peamine kurkuminoid (Curcuma longa, Zingiberaceae). Seda kasutatakse toidulisandina, ravimühendina, toidu lõhna- ja maitseainete lisandina ning kosmeetilise koostisosana.
Kurkumiini puhastatud vorm, mis koosneb ainult järgmisest kolmest põhikomponendist – kurkumiin, bisdemetoksükurkumiin ja demetoksükurkumiin – nimetatakse ka kurkumiini C3 kompleksiks. Puhta kurkumiini saab kolonnkromatograafia abil eraldada kurkumiini, bisdemetoksükurkumiini ja demetoksükurkumiini C3 segust.
Regarding its pharmacological properties, pure, non-modified curcumin has a big problem: Due to is poor water-solubility and thereby poor bioavailability, unmodified curcumin cannot enfold its therapeutic effects, but is rapidly metabolised in the liver and intestinal wall. To overcome curcumin’s low absorption rate, the active molecules are encapsulated in nano carriers (e.g. liposoomid, nanosfäärid) või koormatud nanokompleksidele (nt nanoosakesed, complexes of phospholipids, cyclodextrins and solid dispersions). Furthermore, curcumin’s bioavailability can be increased by approx. 2000% when its dosage is combined with piperine, which is a black pepper extract.
Nende faktide tõttu on nano-formuleeritud kurkumiin (nanokurkumiin) kurkumiini eelistatud ravimvorm, kuna nanovormis olev kurkumiin ületab eespool nimetatud ravimite manustamise probleemid. Nanokurkumiin võib oma terapeutilisi omadusi ümbritseda tänu paremale kohaletoimetamisele haigele koele, paremale internaliseerimisele ja vähenenud süsteemsele eliminatsioonile.
Kurkumiin on saadaval mitmes manustamisvormis, sealhulgas pulbrid, kapslid, tabletid, salvid, toitejoogid ja kosmeetilised kreemid.
Kurkumiini meditsiinilised rakendused
Kurkumiini on laialdaselt uuritud selle mitmekülgsete kasutusvormide tõttu meditsiinis ja toitumises. Uuringud on näidanud, et kurkumiinil on kõrge antioksüdantne aktiivsus, mis indutseerib rakkude apoptoosi, pärsib rakkude proliferatsiooni, rakkude adhesiooni ja liikuvust ning pakub angiogeneesivastaseid ja mikroobivastaseid omadusi. Nende mõjude tõttu kasutatakse kurkumiini ravimina erinevate põletikuliste haiguste, vähktõve, neurodegeneratiivsete haiguste, südame-veresoonkonna haiguste ja diabeedi raviks.
Ultraheli valmistatud nano-manustamise vormid of curcumin for medical therapy include nanoparticles, liposomes, micelles, nanoemulsions, cyclodextrin complexes, nanodisks, nanofibres, solid lipid nanoparticles, and curcumin conjugates. These nano-sized dosage forms overcome curcumin’s poor bioavailability and allow for the targeted and effective delivery of a highly potent curcumin drug.
Kurkumiini keemiline struktuur
Kurkumiin on sümmeetriline molekul, tuntud ka kui diferuloüülmetaan. IUPACi nimetus kurkumiini kohta on(1E,6E)-1,7-bis(4-hüdroksü-3-metoksüfenüül)-1,6-heptadieen-3,5-dioon keemilise valemiga C21H20O6. Kurkumiini kristallid võivad esineda erineva kujuga, näiteks monokliinilised (acicular), ortorombilised (riisiterad) ja amorfsed vormid.