משקעים על-קוליים של חלקיקי כורכומין

• מאחר שכורכום מכיל רק 2-9% wt% של כורכומינואידים, יש צורך בטכניקת מיצוי או סינתזה יעילה כדי לקבל אבקה בעלת עוצמה רפואית.
• משקעים נוגדי ממס בסיוע אולטרה-סאונד הם שיטה יעילה ביותר לסנתזה של חלקיקי כורכומין.
• ניתן להגדיל בקלות את המשקעים האנטי-ממסים העל-קוליים לייצור כמויות גדולות של כורכומין באיכות גבוהה.

כורכומין

כורכומין, פוליפנול, הוא תרופה מסיסה במים המצויה בתבלין הצמחי כורכום (Curcuma longa). יש לו נוגדי חמצון חזקים מאוד, והוא ידוע בזכות סגולותיו נוגדות הדלקת, האנטי-סרטניות, האנטי-פטרייתיות והאנטי-בקטריאליות. במיוחד בזכות המגוון הרחב של פעילויות כימותרפיות וכימותרפיות, כורכומין משמש כתרכובת מועדפת לתרופות.
כנוגד חמצון רב-עוצמה, כורכומין מגביר את הפעילות בסרום של נוגדי חמצון כמו סופראוקסיד דיסמוטאז (SOD) ומנטרל רדיקלים חופשיים כמו מיני חמצן וחנקן תגובתיים (ROS ו-RNS). יתר על כן, הוא משפר את הפעילות של אנזימים נוגדי חמצון של הגוף עצמו. כורכומין ידוע גם כמפחית מחלות לב ומשפר את תפקוד המוח. בזכות הסגולות הרפואיות הרבות והמועילות הללו, כורכומין נמצא בשימוש נרחב כתבלין, כתוסף תזונה וכתרופה.

משקעים אנטי-ממסים נוזליים אולטראסוניים

משקעי האנטי-ממס הנוזלי בסיוע אולטרה-סוני (LAS) הם טכניקת סינתזה פשוטה ומהירה של סיר אחד לייצור ננו-חלקיקי כורכומין בעלי מבנה-על אורתורומבי. משקעים קוליים נגד ממסים הוא תהליך פשוט, מהיר וניתן להרחבה, המאפשר משקעים של כורכומין באיכות גבוהה בתעשיית הפארמה והמזון.

מנגנון משוער של היווצרות חלקיקי כורכומין בהיעדר ונוכחות אולטרסאונד ללא מייצבים. תמונה © 2014 Thorat et al.

פרוטוקול משקעים אולטראסוניים:

עבור משקעים אולטוסוניים של חלקיקי כורכומין, תמיסה אורגנית של כורכומין באתנול (5 מ"ג/מ"ל) מתווספת למים של 100 מ"ל המכילים חומרים פעילי שטח (0.02 wt% במים) או ללא חומרים פעילי שטח. ככלי תגובה, נעשה שימוש בכלי זכוכית מצופה בנפח של כ-500 מ"ל, בקוטר 7 ס"מ וביחס L/D של 1.7. הטמפרטורה של התערובת נשמרת כל הזמן ב 1 מעלות צלזיוס. עבור תהליך משקעים קולי, sonotrode של homogenizer קולי כגון UP200Ht או UP200ST מצויד בסונוטרוד S26d14 שקוע בתערובת ממס-אנטי-ממס. בהגדרת משרעת של 100% וסוניקציה של 10 דקות, התערובת התפזרה.
זמן הסוניקציה מאפשר מניפולציה של הפולימורפיזם של גבישי הקוקרכומין. כאשר משך הסוניקציה ממושך, אחוז החלקיקים האורתורומביים גדל. זה מצביע על כך שעלייה באנרגיה קולית מאפשרת היווצרות של צורה אורתורומבית על פני הצורה המונוקלינית, ללא קשר לתוסף המשמש.
[ראה: Thorat et al. 2014]

זמינות ביולוגית משופרת על ידי אנקפסולציה קולית

מכיוון שכורכומין הוא מולקולה ליפופילית וניתן להמסה גרועה במים (= הידרופובי), יש לו זמינות ביולוגית מערכתית נמוכה. לכן, יש צורך להכין תכשירים עם כורכומין שמשפרים את הזמינות הביולוגית שלו. להכנת תמיסות כורכומין מימיות מוסיפים חומרים פעילי שטח, ליפידים, אלבומינים, ציקלודקסטרין, ביופולימרים וכו' על מנת לתמצת או לטעון את מולקולות הכורכומין בליפוזומים, ננו-חלקיקים ונשאי תרופות אחרים.
אולטרה-סוניקציה היא טכניקה יעילה ואמינה ביותר לניסוח נשאי תרופות כגון: ליפוזומיםמעטפת הליבה, ננו-חלקיקיםביופולימרים ו, אמולסיות כפולות! להלן פרוטוקול לדוגמה לאנקפסולציה על-קולית של כורכומין.

פרוטוקול אנקפסולציית כורכומין על-קולי:

ננו-חלקיקי חומצה פולילקטית-קו-גליקולית (PLGA) עתירי כורכומין

1. ראשית, פולימר PLGA מומס באתיל אצטט. כורכומין (15% w/w) מתווסף ומאפשר לו להתמוסס תוך כדי ערבול התמיסה לסירוגין.
2. תערובת המוצק בשמן מתווספת לשלב מימי של PVA (w/v) ליצירת תחליב S-O/W. לאחר מכן, התמיסה של התרופה/פולימר ב-PVA מערבלת ב-8,000 סל"ד.
3. הפתרון המתקבל הוא sonicated במשך כ 300sec ב 45% משרעת עם homogenizer קולי כגון UP200Ht או UP200ST (200 ואט, 26kHz). מיד לאחר הסוניקציה, התחליב נשפך לתוך הפאזה המימית (0.1% PVA במים; 200 מ"ל) לדיפוזיה תחת ערבוב מהיר עם מערבל מגנטי.
4. מתלה קולואידי זה מעורבב ברציפות עם מערבל מגנטי עד להשלמת אידוי הממס. לאחר מכן, הננו-חלקיקים נאספים על ידי צנטריפוגה, נשטפים 3 פעמים במי מילי Q מזוקקים. לבסוף, הם מושהים מחדש בתמיסה cryoprotectent (סוכרוז (2 x w / w) ו trehalose (5% w / w)), מיובשים על מערכת lyophilizer ATR FD3.0 וניתן לאחסן ב 4 ° C לפחות 6 חודשים.

[ראה: Ranjan et al. 2012]

מעבדים אולטראסוניים למשקעים ופורמולציה של כורכומין

Hielscher Ultrasonics מציעה ציוד קולי בעל ביצועים גבוהים לסינתזה של ננו-חלקיקים (למשל APIs) ומיצוי של תרכובות בוטניות. מגוון המוצרים שלנו כולל אולטרסאונד מתוחכם במעבדה, ספסל ותעשייה, המאפשר פיתוח יישומים בקנה מידה קטן ועד מסחרי. כל התוצאות המתקבלות בבדיקות מעבדה ופיילוט ניתנות להתאמה ליניארית לחלוטין לרמת הייצור המסחרי. כל המערכות בנויות לתפעול 24/7, חזקות וקלות לשימוש.
סדרת UIPxxxxhdT מאמצת את המערכות העל-קוליות ברמה תעשייתית שלנו, שניתן להשתמש בהן עבור ספסל, אופטימיזציה של תהליכים וייצור תעשייתי. המערכות התעשייתיות שלנו זמינות כ 500 ואט (UIP500hdT), 1000 ואט (UIP1000hdT), 1500 ואט (UIP1500hdT), 2000 ואט (UIP2000hdT), 4000 ואט (UIP4000hdT), 10,000 ואט (UIP10000) ו 16,000W (UIP16000, האולטרה-סוניקטור החזק ביותר בעולם). Hielscher Ultrasonics’ מעבדים קוליים תעשייתיים יכולים לרוץ ברציפות 24/7 באמפליטודות גבוהות מאוד של עד 200μm. עבור אמפליטודות גבוהות עוד יותר, Hielscher מציעה sonotrodes קולי מותאם אישית. החוסן של הציוד הקולי של Hielscher מאפשר פעולה אמינה מסביב לשעון בתפקיד כבד ובסביבות תובעניות.
עבור כל המערכות העל-קוליות שלנו, אנו מציעים ספקטרום רחב של אביזרים כגון סונוטרודים, קרני הגברה, תאי זרימה וכורים במגוון גדלים, צורות וגיאומטריות. עם כלים אלה, זה הופך להיות אפשרי בקלות להתאים את המעבדים קוליים שלנו בצורה אופטימלית לתנאי התהליך הנדרשים.
עבור משקעים וסינתזה מלמטה למעלה, Hielscher מציעה תוספת תא זרימה ייחודית – ה MultiPhaseCavitator MPC48. עם MultiPhaseCavitator, השלב השני (אנטי ממס) מוזרק דרך 48 קנולות עדינות ישירות לאזור cavitation קולי, שם הוא מעורבב בתוך אלפיות השנייה לתוך השלב הראשון. כתוצאה מכך, ננו-חלקיקים הומוגניים מואצים.