Précipitation ultrasonique des superparticules de curcumine
- Puisque le curcuma ne contient que 2 à 9% en poids de curcuminoïdes, une technique efficace d'extraction ou de synthèse est nécessaire pour obtenir une poudre médicalement puissante.
- La précipitation antisolvant assistée par ultrasons est une méthode très efficace pour synthétiser des particules de curcumine.
- La précipitation antisolvant ultrasonique peut être facilement étendue à la production de grandes quantités de curcumine de haute qualité.
Curcumine
La curcumine, un polyphénol, est une drogue peu soluble dans l'eau trouvée dans le curcuma d'épice de fines herbes (Curcuma longa). Il a des antioxydants très puissants et est connu pour ses propriétés anti-inflammatoires, anticancéreuses, antifongiques et antimicrobiennes. En particulier pour son large éventail d'activités chimio-préventives et chimio-thérapeutiques, la curcumine est utilisée comme composé médicamenteux préféré.
En tant qu'antioxydant puissant, la curcumine augmente l'activité sérique des antioxydants tels que la superoxyde dismutase (SOD) et les pièges et neutralise les radicaux libres tels que les espèces réactives de l'oxygène et de l'azote (ROS et RNS). En outre, il renforce l'activité des propres enzymes antioxydantes du corps. La curcumine est également connue pour abaisser les maladies cardiaques et améliorer la fonction cérébrale. En raison de ces nombreuses propriétés médicinales bénéfiques, la curcumine est largement utilisée comme épice, complément et médicament.
Précipitation ultrasonique liquide d'antisolvant
La précipitation antisolvant liquide (LAS) ultrasonique-asstisted-asstisted est une technique simple et rapide de synthèse de pot unique pour produire des nanoparticles de curcumine avec la superstructure orthorhombic. La précipitation ultrasonique d'anti-solvant est un processus simple, rapide et évolutif, qui permet la précipitation de la curcumine de haute qualité dans l'industrie pharmaceutique et alimentaire.
Mécanisme hypothétique de formation de superparticules de curcumine en l'absence et la présence d'ultrasons sans stabilisateurs. Photo © 2014 Thorat et al.
Protocole de Précipitation Ultrasonique:
Pour la précipitation par ultrasons de particules de curcumine, une solution organique de curcumine dans de l'éthanol (5 mg / ml) est ajoutée dans 100 ml de tensioactif contenant de l'eau (0,02% en poids dans l'eau) ou sans tensioactif. Comme récipient de réaction, un récipient en verre chemisé d'env. Un volume de 500 ml, un diamètre de 7 cm et un rapport L / D de 1,7 sont utilisés. La température du mélange est constamment maintenue à 1ºC. Pour le processus de précipitation à ultrasons, la sonotrode de l'homogénéisateur à ultrasons tel que le UP200Ht ou UP200St équipé d'une sonotrode S26d14 est immergé dans le mélange solvant-antisolvant. À 100% de réglage d'amplitude et 10min. sonication, le mélange dispersé.
Le temps de sonication permet la manipulation du polymorphisme des cristaux de cucrcumine. Lorsque la durée de sonication est prolongée, le pourcentage de particules orthorhombiques est augmenté. Ceci indique qu'une augmentation de l'énergie ultrasonore facilite la formation d'une forme orthorhombique sur la forme monoclinique, quel que soit l'additif utilisé.
[cf. Thorat et al. 2014]
UIP1000hdT – Processeur ultrasonique de 1kW pour la précipitation d'api
Biodisponibilité améliorée par encapsulation ultrasonique
La curcumine étant une molécule lipophile et peu soluble dans l'eau (= hydrophobe), elle présente une faible biodisponibilité systémique. Par conséquent, il est nécessaire de préparer des formulations de curcumine qui améliorent sa biodisponibilité. Pour la préparation de solutions aqueuses de curcumine, des tensioactifs, des lipides, des albumines, des cyclodextrines, des biopolymères, etc. sont ajoutés pour encapsuler ou charger les molécules de curcumine dans des liposomes, des nanoparticules et d'autres supports de médicaments.
L'ultrasonication est une technique très efficace et fiable pour formuler des transporteurs de médicaments tels que liposomes, noyau-shell nanoparticules, les biopolymères et émulsions doubles! Vous trouverez ci-dessous un exemple de protocole pour l'encapsulation ultrasonique de la curcumine.
Protocole d'encapsulation de curcumine ultrasonique:
Nanoparticules d'acide polylactique-co-glycolique chargé de curcumine (PLGA)
- Tout d'abord, le polymère PLGA est dissous dans l'acétate d'éthyle. On ajoute de la curcumine (15% p / p) et on la laisse se dissoudre tout en agitant par intermittence la solution par intermittence.
- Le mélange solide-dans-huile est ajouté à une phase aqueuse de PVA (p / v) pour former une emulsion SO / W. Ensuite, la solution du médicament / polymère dans du PVA est vortexée à 8 000 tr / min.
- La solution résultante est traitée aux ultrasons pendant env. 300sec à 45% d'amplitude avec un homogénéisateur à ultrasons tel que UP200Ht ou UP200St (200W, 26kHz). Immédiatement après la sonication, l'émulsion est versée dans la phase aqueuse (0,1% de PVA dans l'eau, 200 ml) pour la diffusion sous agitation rapide avec un agitateur magnétique.
- Cette suspension colloïdale est agitée en continu avec un agitateur magnétique jusqu'à ce que l'évaporation du solvant soit terminée. Ensuite, les nanoparticules sont recueillies par centrifugation, lavées 3 fois avec de l'eau Milli Q distillée. Enfin, ils sont remis en suspension dans une solution cryoprotectrice (saccharose (2% p / p) et tréhalose (5% p / p)), séchés sur un système lyophilisateur ATR FD3.0 et peuvent être conservés à 4 ° C pendant au moins 6 mois .
[cf. Ranjan et al. 2012]
Processeurs à ultrasons pour la précipitation et la formulation de la curcumine
Hielscher Ultrasonics propose des équipements ultrasoniques à hautes performances pour la synthèse de nanoparticules (par exemple, les API) et l'extraction de composés botaniques. Notre gamme de produits comprend des ultrasons sophistiqués de laboratoire, de paillasse et industriels, qui permettent le développement d'applications de petite taille à l'échelle commerciale. Tous les résultats obtenus en laboratoire et dans les essais pilotes peuvent être complètement linéaires au niveau de la production commerciale. Tous les systèmes sont conçus pour fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, robustes et faciles à utiliser.
La série UIPxxxxhdT englobe nos systèmes à ultrasons de qualité industrielle, qui peuvent être utilisés pour l'étude de paillasse, l'optimisation des processus et la production industrielle. Nos systèmes industriels sont disponibles en 500W (UIP500hdT), 1000W (UIP1000hdT), 1500W (UIP1500hdT), 2000W (UIP2000hdT), 4000W (UIP4000hdT), 10 000 W (UIP10000) et 16 000 W (UIP16000, l'ultrasonateur le plus puissant au monde). Hielscher Ultrasons’ Les processeurs à ultrasons industriels peuvent fonctionner 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 à des amplitudes très élevées allant jusqu'à 200 μm. Pour des amplitudes encore plus élevées, Hielscher propose des sonotrodes ultrasoniques personnalisées. La robustesse de l'équipement à ultrasons de Hielscher permet un fonctionnement fiable 24 heures sur 24 dans les environnements difficiles et exigeants.
Pour tous nos systèmes à ultrasons, nous offrons un large éventail d'accessoires tels que des sonotrodes, des klaxons de surpression, des cellules d'écoulement et des réacteurs de tailles, de formes et de géométries multiples. Avec ces outils, il devient facile d'adapter nos processeurs à ultrasons de manière optimale aux conditions de process requises.
Pour la synthèse par précipitation et ascendante, Hielscher propose un insert de cuve à circulation unique – Le MultiPhaseCavitator MPC48. Avec le MultiPhaseCavitator, la seconde phase (anti-solvant) est injectée via 48 canules fines directement dans la zone de cavitation ultrasonique, où elle est mélangée en quelques millisecondes dans la première phase. En conséquence, des nanoparticules homogènes sont précipitées.
Sonication puissante du laboratoire et du laboratoire à la production industrielle.
Littérature / Références
- Hewlings, SJ; Kalman, DS (2017): Curcumine: un examen de ses «effets sur la santé humaine. Nourriture. 2017 octobre; 6 (10): 92.
- Thorat, AA; Dalvi, SV (2014): Les voies de formation des particules et le polymorphisme de la curcumine induite par les ultrasons et les additifs pendant la précipitation antisolvant liquide. CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- Ranjan, AP; Mukerjee, A .; Helson, L .; Vishwanatha, JK: (2012): Mise à l'échelle, optimisation et analyse de stabilité de nanoparticules chargées de complexes de curcumine C3 pour le traitement du cancer. Journal of Nanobiotechnology 2012, 10:38.
Qu'il faut savoir
Curcumine
La curcumine est un composé chimique de couleur jaune trouvé dans le curcuma. Le curcuma est une plante herbacée vivace rhizomateuse (Curcuma longa) de la famille du gingembre. La curcumine est un polyphénol qui est extrait des rhizomes et largement utilisé comme épice. Selon son origine et les conditions du sol où il est cultivé, le curcuma contient 2 à 9% de curcuminoïdes. La curcumine est le curcuminoïde principal du curcuma (Curcuma longa, Zingiberaceae). Il est utilisé comme complément, composé médicinal, additif colorant alimentaire aromatisant ainsi que l'ingrédient cosmétique.
Une forme purifiée de curcumine, qui consiste uniquement en trois composants principaux – curcumine, bisdéméthoxycurcumine et déméthoxycurcumine – est également appelé complexe C3 de curcumine. La curcumine pure peut être séparée du mélange C3 de curcumine, de bisdéméthoxycurcumine et de déméthoxycurcumine par Chromatographie sur colonne.
En ce qui concerne ses propriétés pharmacologiques, la curcumine pure et non modifiée pose un gros problème: en raison de sa faible solubilité dans l'eau et de sa faible biodisponibilité, la curcumine non modifiée ne peut pas en inhiber les effets thérapeutiques mais est rapidement métabolisée dans le foie et la paroi intestinale. Pour surmonter le faible taux d'absorption de la curcumine, les molécules actives sont encapsulées dans des nanoparticules (par ex. liposomesnanosphères) ou chargé sur des nanocomplexes (par ex. nanoparticules, complexes de phospholipides, cyclodextrines et dispersions solides). En outre, la biodisponibilité de la curcumine peut être augmentée d'env. 2000% lorsque son dosage est combiné avec de la pipérine, qui est un extrait de poivre noir.
En raison de ces faits, la curcumine nano-formulée (nanocurcumine) est la forme posologique préférée de la curcumine puisque la curcumine dans la nanoforme surmonte les problèmes d'administration de médicament mentionnés ci-dessus. La nanocurcumine peut englober ses propriétés thérapeutiques en raison d'une meilleure administration au tissu malade, d'une meilleure internalisation et d'une réduction de l'élimination systémique.
La curcumine est disponible sous plusieurs formes de délivrance, y compris des poudres, des capsules, des comprimés, des onguents, des boissons nutritionnelles et des crèmes cosmétiques.
Applications médicales de la curcumine
La curcumine a été largement étudiée pour ses formes d'utilisation multiples en médecine et en nutrition. La recherche a montré que la curcumine a une forte activité antioxydante, qui induit l'apoptose cellulaire, inhibe la prolifération cellulaire, l'adhésion anti-cellulaire et la motilité, et offre des propriétés anti-angiogenèse et anti-microbienne. En raison de ces effets, la curcumine est utilisée comme médicament pour traiter diverses maladies inflammatoires, cancers, maladies neurodégénératives, maladies cardiovasculaires ainsi que le diabète.
Formes de nano-administration préparées par ultrasons de la curcumine pour le traitement médical comprennent les nanoparticules, les liposomes, les micelles, les nanoémulsions, les complexes de cyclodextrine, les nanodisques, les nanofibres, les nanoparticules lipidiques solides et les conjugués de curcumine. Ces formes posologiques de taille nanométrique surpassent la médiocre biodisponibilité de la curcumine et permettent l'administration ciblée et efficace d'un médicament de curcumine très puissant.
Structure chimique de curcumine
La curcumine est une molécule symétrique, également connue sous le nom de diferuloyl méthane. Le nom IUPAC de la curcumine est (1E, 6E) -1,7-bis (4-hydroxy-3-méthoxyphényl) -1,6-heptadiène-3,5-dione, avec la formule chimique C21H20la6. Les cristaux de curcumine peuvent apparaître sous différentes formes, telles que monoclinique (aciculaire), orthorhombique (grain de riz) et forme amorphe.