કર્ક્યુમિન સુપરકણોનું અલ્ટ્રાસોનિક અવક્ષેપણ
- હળદરમાં માત્ર 2-9 wt% કર્ક્યુમિનોઇડ્સ હોવાથી, ઔષધીય રીતે પ્રબળ પાઉડર મેળવવા માટે કાર્યક્ષમ નિષ્કર્ષણ અથવા સંશ્લેષણ તકનીક જરૂરી છે.
- અલ્ટ્રાસોનિક સહાયિત એન્ટિસોલ્વન્ટ અવક્ષેપણ એ કર્ક્યુમિન કણોનું સંશ્લેષણ કરવાની અત્યંત કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ છે.
- અલ્ટ્રાસોનિક એન્ટિસોલ્વન્ટ અવક્ષેપણને ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા કર્ક્યુમિનના મોટા જથ્થામાં ઉત્પાદન માટે સરળતાથી વિસ્તારી શકાય છે.
કર્ક્યુમિન
કર્ક્યુમિન એક પોલિફિનોલ અને પાણીમાં ઓછી દ્રાવ્યતા ધરાવતી ઔષધિ છે, જે વનસ્પતિજન્ય મસાલા હળદર (Curcuma longa)માં જોવા મળે છે. તેમાં અત્યંત પ્રબળ એન્ટીઑક્સિડન્ટ્સ હોય છે અને તે તેના સોજા વિરોધી, કેન્સર વિરોધી, ફૂગ વિરોધી અને સૂક્ષ્મજીવ વિરોધી ગુણધર્મો માટે જાણીતું છે. ખાસ કરીને તેની વ્યાપક રસાયણનિવારક અને રસાયણચિકિત્સાત્મક પ્રવૃત્તિઓને કારણે, કર્ક્યુમિનનો ઉપયોગ પસંદગીના ઔષધીય સંયોજન તરીકે થાય છે.
એક પ્રબળ એન્ટીઑક્સિડન્ટ તરીકે, કર્ક્યુમિન સુપરઑક્સાઇડ ડિસમ્યુટેઝ (SOD) જેવા એન્ટીઑક્સિડન્ટ્સની સીરમમાં પ્રવૃત્તિ વધારે છે અને પ્રતિક્રિયાશીલ ઑક્સિજન તથા નાઇટ્રોજન પ્રજાતિઓ (ROS અને RNS) જેવા મુક્ત મૂળકોને દૂર કરે છે અને તટસ્થ બનાવે છે. વધુમાં, તે શરીરના પોતાના એન્ટીઑક્સિડન્ટ ઉત્સેચકોની પ્રવૃત્તિ વધારે છે. કર્ક્યુમિન હૃદયરોગો ઘટાડવા અને મગજની કામગીરી સુધારવા માટે પણ જાણીતું છે. આ વિવિધ લાભદાયી ઔષધીય ગુણધર્મોને કારણે, કર્ક્યુમિનનો વ્યાપક ઉપયોગ મસાલા, પૂરક અને ઔષધિ તરીકે થાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહી એન્ટિસોલ્વન્ટ અવક્ષેપણ
અલ્ટ્રાસોનિક સહાયિત પ્રવાહી એન્ટિસોલ્વન્ટ (LAS) અવક્ષેપણ એ ઑર્થોરોમ્બિક અધિસંરચના ધરાવતા કર્ક્યુમિન નૅનોકણો ઉત્પન્ન કરવા માટેની સરળ અને ઝડપી એક જ પાત્રમાં થતી સંશ્લેષણ તકનીક છે. અલ્ટ્રાસોનિક એન્ટિસોલ્વન્ટ અવક્ષેપણ એ સરળ, ઝડપી અને ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધારી શકાય તેવી પ્રક્રિયા છે, જે ઔષધ અને ખાદ્ય ઉદ્યોગમાં ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા કર્ક્યુમિનનું અવક્ષેપણ શક્ય બનાવે છે.
સ્થિરતાકારકો વિના અલ્ટ્રાસાઉન્ડની ગેરહાજરી અને હાજરીમાં કર્ક્યુમિન સુપરકણોની રચનાની પરિકલ્પિત કાર્યવિધિ. ચિત્ર © 2014 Thorat et al.
અલ્ટ્રાસોનિક અવક્ષેપણની કાર્યપદ્ધતિ:
કર્ક્યુમિન કણોના અલ્ટ્રાસોનિક અવક્ષેપણ માટે, ઇથેનોલમાં કર્ક્યુમિનનું કાર્બનિક દ્રાવણ (5 mg/mL) પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થ ધરાવતા (પાણીમાં 0.02 wt%) અથવા પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થ વિનાના 100mL પાણીમાં ઉમેરવામાં આવે છે. પ્રતિક્રિયા પાત્ર તરીકે, આશરે 500mL આયતન, 7cm વ્યાસ અને L/D ગુણોત્તર 1.7 ધરાવતા જૅકેટવાળા કાચના પાત્રનો ઉપયોગ થાય છે. મિશ્રણનું તાપમાન સતત 1ºC પર જાળવવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક અવક્ષેપણ પ્રક્રિયા માટે, UP200Ht અથવા UP200St જેવા S26d14 સોનોટ્રોડથી સજ્જ અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝરના સોનોટ્રોડને દ્રાવક–એન્ટિસોલ્વન્ટ મિશ્રણમાં ડુબાડવામાં આવે છે. 100% કંપવિસ્તાર સેટિંગ અને 10min. સોનિકેશનથી મિશ્રણ વિખેરાય છે.
સોનિકેશનનો સમય કર્ક્યુમિન સ્ફટિકોની બહુરૂપતાને નિયંત્રિત કરવાનું શક્ય બનાવે છે. સોનિકેશનનો સમયગાળો લંબાવવામાં આવે ત્યારે ઑર્થોરોમ્બિક કણોની ટકાવારી વધે છે. આ સૂચવે છે કે ઉપયોગમાં લેવાયેલા ઉમેરણને ધ્યાનમાં લીધા વિના, અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જામાં વધારો મોનોક્લિનિક સ્વરૂપની સરખામણીમાં ઑર્થોરોમ્બિક સ્વરૂપની રચનાને વધુ અનુકૂળ બનાવે છે.
[જુઓ Thorat et al. 2014]
UIP1000hdT – API અવક્ષેપણ માટેનું 1kW અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર
અલ્ટ્રાસોનિક આવરણબંધી દ્વારા સુધારેલી જૈવઉપલબ્ધતા
કર્ક્યુમિન ચરબીપ્રિય અણુ હોવાથી અને પાણીમાં ઓછું દ્રાવ્ય હોવાથી (= જલવિરોધી), તેની પ્રણાલીગત જૈવઉપલબ્ધતા ઓછી હોય છે. તેથી, તેની જૈવઉપલબ્ધતા વધારતાં કર્ક્યુમિનનાં ઔષધીય સંયોજનો તૈયાર કરવા જરૂરી છે. કર્ક્યુમિનનાં જલીય દ્રાવણો તૈયાર કરવા માટે, કર્ક્યુમિનના અણુઓને લિપોસોમ્સ, નૅનોકણો અને અન્ય ઔષધવાહકોમાં આવરણબદ્ધ કરવા અથવા સમાવિષ્ટ કરવા માટે પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થો, લિપિડ્સ, આલ્બ્યુમિન્સ, સાઇક્લોડેક્સ્ટ્રિન્સ, જૈવપોલિમર્સ વગેરે ઉમેરવામાં આવે છે.
અલ્ટ્રાસોનિકેશન એ લિપોસોમ્સ, કોર–શેલ નૅનોકણો, જૈવપોલિમર્સ અને દ્વિ ઇમલ્શન્સ જેવા ઔષધવાહકો તૈયાર કરવાની અત્યંત કાર્યક્ષમ અને વિશ્વસનીય તકનીક છે! કર્ક્યુમિનની અલ્ટ્રાસોનિક આવરણબંધી માટેની ઉદાહરણરૂપ કાર્યપદ્ધતિ નીચે આપેલી છે.
કર્ક્યુમિનની અલ્ટ્રાસોનિક આવરણબંધીની કાર્યપદ્ધતિ:
કર્ક્યુમિન સમાવિષ્ટ પોલિલેક્ટિક-કો-ગ્લાયકોલિક એસિડ (PLGA) નૅનોકણો
- સૌપ્રથમ, PLGA પોલિમરને ઇથાઇલ એસિટેટમાં ઓગાળવામાં આવે છે. કર્ક્યુમિન (15% w/w) ઉમેરવામાં આવે છે અને દ્રાવણને વચ્ચે વચ્ચે વૉર્ટેક્સ કરીને તેને ઓગળવા દેવામાં આવે છે.
- S-O/W ઇમલ્શન બનાવવા માટે તેલમાં રહેલા ઘન પદાર્થનું મિશ્રણ PVA (w/v)ના જલીય તબક્કામાં ઉમેરવામાં આવે છે. ત્યારબાદ, PVAમાં રહેલા દવા/પોલિમરના દ્રાવણને 8,000 rpm પર વોર્ટેક્સ કરવામાં આવે છે.
- પ્રાપ્ત દ્રાવણને લગભગ 300sec સુધી 45% કંપવિસ્તાર પર UP200Ht અથવા UP200St (200W, 26kHz) જેવા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર વડે સોનિકેટ કરવામાં આવે છે. સોનિકેશન પછી તરત જ, મેગ્નેટિક સ્ટિરર વડે ઝડપથી હલાવતા રહીને વિસરણ માટે ઇમલ્શનને જલીય તબક્કામાં (પાણીમાં 0.1% PVA; 200mL) રેડવામાં આવે છે.
- દ્રાવકનું બાષ્પીભવન પૂર્ણ થાય ત્યાં સુધી આ કોલોઇડલ નિલંબનને મેગ્નેટિક સ્ટિરર વડે સતત હલાવવામાં આવે છે. ત્યારબાદ, નેનોકણોને સેન્ટ્રિફ્યુગેશન દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને નિસ્યંદિત Milli Q પાણીથી 3 વખત ધોવામાં આવે છે. અંતે, તેમને હિમીકરણથી રક્ષણ આપતા દ્રાવણમાં (સુક્રોઝ (2 %w/w) અને ટ્રેહાલોઝ (5% w/w)) ફરીથી નિલંબિત કરવામાં આવે છે, લાયોફિલાઇઝર ATR FD3.0 સિસ્ટમ પર સૂકવવામાં આવે છે અને ઓછામાં ઓછા 6 મહિના સુધી 4°C પર સંગ્રહિત કરી શકાય છે.
[સરખાવો: Ranjan et al. 2012]
કર્ક્યુમિનના અવક્ષેપણ અને ફોર્મ્યુલેશન માટે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરો
Hielscher Ultrasonics નેનોકણોના (દા.ત. APIs) સંશ્લેષણ અને વનસ્પતિજન્ય સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ધરાવતાં અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો પ્રદાન કરે છે. અમારી ઉત્પાદન શ્રેણીમાં અદ્યતન પ્રયોગશાળા, બેન્ચ-ટોપ અને ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિકેટરોનો સમાવેશ થાય છે, જે નાના પાયાથી વ્યાવસાયિક પાયા સુધીના ઉપયોગો વિકસાવવાનું શક્ય બનાવે છે. પ્રયોગશાળા અને પાઇલટ પરીક્ષણોમાં મેળવેલાં તમામ પરિણામોને સંપૂર્ણપણે રેખીય રીતે વ્યાવસાયિક ઉત્પાદનના સ્તર સુધી વિસ્તારી શકાય છે. બધી સિસ્ટમો 24/7 કામગીરી માટે બનાવવામાં આવી છે, મજબૂત છે અને ઉપયોગમાં સરળ છે.
UIPxxxxhdT શ્રેણીમાં અમારી ઔદ્યોગિક કક્ષાની અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમોનો સમાવેશ થાય છે, જેનો ઉપયોગ બેન્ચ-ટોપ કામગીરી, પ્રક્રિયાના શ્રેષ્ઠીકરણ અને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે કરી શકાય છે. અમારી ઔદ્યોગિક સિસ્ટમો 500W (UIP500hdT), 1000W (UIP1000hdT), 1500W (UIP1500hdT), 2000W (UIP2000hdT), 4000W (UIP4000hdT), 10,000W (UIP10000) અને 16,000W (UIP16000, વિશ્વનું સૌથી શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસોનિકેટર) સ્વરૂપે ઉપલબ્ધ છે. Hielscher Ultrasonics ના ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરોને 200µm સુધીના અત્યંત ઊંચા કંપવિસ્તાર પર સતત 24/7 ચલાવી શકાય છે. તેનાથી પણ ઊંચા કંપવિસ્તાર માટે, Hielscher જરૂરિયાત મુજબ બનાવેલા અલ્ટ્રાસોનિક સોનોટ્રોડ પ્રદાન કરે છે. Hielscher નાં અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોની મજબૂતાઈ ભારે કાર્યભાર હેઠળ અને પડકારજનક વાતાવરણમાં વિશ્વસનીય રીતે ચોવીસે કલાક કામગીરી કરવાનું શક્ય બનાવે છે.
અમારી બધી અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમો માટે, અમે વિવિધ કદ, આકાર અને ભૂમિતિ ધરાવતા સોનોટ્રોડ, બૂસ્ટર હોર્ન, ફ્લો સેલ અને રિએક્ટર જેવી સહાયક સામગ્રીની વિશાળ શ્રેણી પ્રદાન કરીએ છીએ. આ સાધનો વડે અમારા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરોને જરૂરી પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓને શ્રેષ્ઠ રીતે અનુરૂપ બનાવવાનું સરળતાથી શક્ય બને છે.
અવક્ષેપણ અને બોટમ-અપ સંશ્લેષણ માટે, Hielscher એક અનન્ય ફ્લો સેલ ઇન્સર્ટ – MultiPhaseCavitator MPC48 – પ્રદાન કરે છે. MultiPhaseCavitator વડે, બીજા તબક્કા (એન્ટિસોલ્વન્ટ)ને 48 પાતળી કેન્યુલા દ્વારા સીધો અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન ક્ષેત્રમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે, જ્યાં તે મિલિસેકન્ડોમાં જ પ્રથમ તબક્કામાં મિશ્રિત થાય છે. પરિણામે, સમરૂપ નેનોકણો અવક્ષેપિત થાય છે.
પ્રયોગશાળા અને બેન્ચ-ટોપથી ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન સુધી શક્તિશાળી સોનિકેશન.
સાહિત્ય/સંદર્ભો
- Hewlings, S.J.; Kalman, D.S. (2017): કર્ક્યુમિન: માનવ સ્વાસ્થ્ય પર તેની અસરોની સમીક્ષા. Foods. 2017 Oct; 6(10): 92.
- Thorat, A.A.; Dalvi, S.V. (2014): પ્રવાહી એન્ટિસોલ્વન્ટ અવક્ષેપણ દરમિયાન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને ઉમેરણોથી પ્રેરિત કર્ક્યુમિનના કણોની રચનાના માર્ગો અને બહુરૂપી સ્ફટિકતા. CrystEngComm, 2014, 16, 11102–11114.
- Ranjan, A.P.; Mukerjee, A.; Helson, L.; Vishwanatha, J.K: (2012): કેન્સરની સારવાર માટે Curcumin C3 complexથી ભરેલા નેનોકણોના ઉત્પાદનના પાયામાં વધારો, શ્રેષ્ઠીકરણ અને સ્થિરતાનું વિશ્લેષણ. Journal of Nanobiotechnology 2012, 10:38.
જાણવા યોગ્ય તથ્યો
કર્ક્યુમિન
કર્ક્યુમિન હળદરમાં જોવા મળતું પીળા રંગનું રાસાયણિક સંયોજન છે. હળદર પ્રકંદ ધરાવતી શાકીય બહુવર્ષાયુ વનસ્પતિ (Curcuma longa) છે, જે આદુના કુળની છે. કર્ક્યુમિન એક પોલિફેનોલ છે, જે પ્રકંદોમાંથી કાઢવામાં આવે છે અને મસાલા તરીકે વ્યાપકપણે વપરાય છે. તેના ઉદ્ભવસ્થાન અને જ્યાં તેને ઉગાડવામાં આવે છે તે જમીનની પરિસ્થિતિઓના આધારે, હળદરમાં 2%–9% કર્ક્યુમિનોઇડ્સ હોય છે. કર્ક્યુમિન હળદરનું મુખ્ય કર્ક્યુમિનોઇડ છે (Curcuma longa, Zingiberaceae). તેનો ઉપયોગ પૂરક, ઔષધીય સંયોજન, ખાદ્યપદાર્થોમાં સ્વાદ અને રંગ આપતા ઉમેરણ તેમજ સૌંદર્યપ્રસાધનના ઘટક તરીકે થાય છે.
કર્ક્યુમિનનું શુદ્ધ કરેલું સ્વરૂપ, જેમાં માત્ર નીચેના ત્રણ મુખ્ય ઘટકો – કર્ક્યુમિન, બિસડિમેથોક્સીકર્ક્યુમિન અને ડિમેથોક્સીકર્ક્યુમિન – હોય છે, તેને curcumin C3 complex તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. કૉલમ ક્રોમેટોગ્રાફી દ્વારા કર્ક્યુમિન, બિસડિમેથોક્સીકર્ક્યુમિન અને ડિમેથોક્સીકર્ક્યુમિનના C3 મિશ્રણમાંથી શુદ્ધ કર્ક્યુમિનને અલગ કરી શકાય છે.
તેના ઔષધશાસ્ત્રીય ગુણધર્મોની દૃષ્ટિએ, શુદ્ધ, અસંશોધિત કર્ક્યુમિનમાં એક મોટી સમસ્યા છે: પાણીમાં તેની ઓછી દ્રાવ્યતા અને પરિણામે ઓછી જૈવઉપલબ્ધતાને કારણે, અસંશોધિત કર્ક્યુમિન તેની ઉપચારાત્મક અસરો પ્રગટ કરી શકતું નથી, પરંતુ યકૃત અને આંતરડાની દીવાલમાં તેનો ઝડપથી ચયાપચય થાય છે. કર્ક્યુમિનના ઓછા શોષણદરની સમસ્યાને દૂર કરવા માટે, સક્રિય અણુઓને નેનોવાહકો (દા.ત. લિપોસોમ્સ, નેનોસ્ફિયર્સ)માં આવરિત કરવામાં આવે છે અથવા નેનો-સંકુલો (દા.ત. નેનોકણો, ફોસ્ફોલિપિડ્સનાં સંકુલો, સાયક્લોડેક્સ્ટ્રિન્સ અને ઘન વિક્ષેપણો) પર લોડ કરવામાં આવે છે. વધુમાં, કર્ક્યુમિનની માત્રા સાથે કાળા મરીના અર્કરૂપ પાઇપરીનને સંયોજિત કરવામાં આવે ત્યારે તેની જૈવઉપલબ્ધતા આશરે 2000% જેટલી વધારી શકાય છે.
આ તથ્યોને કારણે, નેનો સ્વરૂપે તૈયાર કરેલું કર્ક્યુમિન (નેનોકર્ક્યુમિન) કર્ક્યુમિનનું પસંદગીનું ઔષધમાત્રા સ્વરૂપ છે, કારણ કે નેનો સ્વરૂપમાં કર્ક્યુમિન ઉપર જણાવેલી ઔષધ પહોંચાડવાની સમસ્યાઓ દૂર કરે છે. રોગગ્રસ્ત પેશી સુધી વધુ સારી રીતે પહોંચવાને, કોષોની અંદર વધુ સારી રીતે પ્રવેશવાને અને શરીરમાંથી ઓછું નિષ્કાસન થવાને કારણે નેનોકર્ક્યુમિન તેના ઉપચારાત્મક ગુણધર્મો પ્રગટ કરી શકે છે.
કર્ક્યુમિન પાઉડર, કેપ્સ્યુલ, ગોળીઓ, મલમ, પોષક પીણાં અને સૌંદર્યપ્રસાધન ક્રીમ સહિત વિવિધ ઔષધ-પ્રદાન સ્વરૂપોમાં ઉપલબ્ધ છે.
કર્ક્યુમિનના તબીબી ઉપયોગો
ચિકિત્સા અને પોષણમાં કર્ક્યુમિનનાં વિવિધ ઉપયોગ સ્વરૂપો અંગે વ્યાપક સંશોધન કરવામાં આવ્યું છે. સંશોધન દર્શાવે છે કે કર્ક્યુમિનમાં ઊંચી પ્રતિઑક્સિડન્ટ સક્રિયતા હોય છે, જે કોષોમાં એપોપ્ટોસિસ પ્રેરે છે, કોષોના પ્રસાર, આસંજન અને ગતિશીલતાને અવરોધે છે તથા નવી રક્તવાહિનીઓની રચના અટકાવતા અને સૂક્ષ્મજીવવિરોધી ગુણધર્મો પ્રદાન કરે છે. આ અસરોને કારણે, વિવિધ સોજાજન્ય રોગો, કેન્સર, ચેતાતંત્રના ક્ષયજન્ય રોગો, હૃદય અને રક્તવાહિનીઓના રોગો તથા ડાયાબિટીસની સારવાર માટે કર્ક્યુમિનનો ઔષધ તરીકે ઉપયોગ થાય છે.
તબીબી સારવાર માટે કર્ક્યુમિનનાં અલ્ટ્રાસોનિક રીતે તૈયાર કરાયેલાં નેનો કદનાં ઔષધ-પ્રદાન સ્વરૂપોમાં નેનોકણો, લિપોસોમ્સ, માઇસેલ્સ, નેનોઇમલ્શન, સાયક્લોડેક્સ્ટ્રિન સંકુલો, નેનોડિસ્ક્સ, નેનોતંતુઓ, ઘન લિપિડ નેનોકણો અને કર્ક્યુમિન સંયુગ્મોનો સમાવેશ થાય છે. નેનો કદનાં આ ઔષધમાત્રા સ્વરૂપો કર્ક્યુમિનની ઓછી જૈવઉપલબ્ધતાની સમસ્યા દૂર કરે છે અને અત્યંત પ્રબળ કર્ક્યુમિન ઔષધને લક્ષિત તથા અસરકારક રીતે પહોંચાડવાનું શક્ય બનાવે છે.
કર્ક્યુમિનની રાસાયણિક સંરચના
કર્ક્યુમિન એક સમમિત અણુ છે, જેને ડાઇફેરુલોઇલ મિથેન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. કર્ક્યુમિનનું IUPAC નામ (1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6-heptadiene-3,5-dione છે અને તેનું રાસાયણિક સૂત્ર C21H20O6 છે. કર્ક્યુમિનના સ્ફટિકો મોનોક્લિનિક (સોય જેવા), ઓર્થોરોમ્બિક (ચોખાના દાણા જેવા) અને અસ્ફટિકીય સ્વરૂપ જેવા વિવિધ આકારોમાં દેખાઈ શકે છે.