कर्क्यूमिन सुपरकणों का अल्ट्रासोनिक अवक्षेपण

• चूँकि हल्दी में केवल 2–9 wt% कर्क्यूमिनॉइड होते हैं, इसलिए चिकित्सकीय रूप से प्रबल चूर्ण प्राप्त करने के लिए एक कुशल निष्कर्षण या संश्लेषण तकनीक आवश्यक है।
• अल्ट्रासोनिक सहायता से किया जाने वाला प्रतिविलायक अवक्षेपण कर्क्यूमिन कणों के संश्लेषण की एक अत्यंत कुशल विधि है।
• अल्ट्रासोनिक प्रतिविलायक अवक्षेपण का पैमाना आसानी से बढ़ाकर बड़ी मात्रा में उच्च गुणवत्ता वाले कर्क्यूमिन का उत्पादन किया जा सकता है।

कर्क्यूमिन

कर्क्यूमिन एक पॉलीफेनॉल है और पानी में कम घुलनशील औषधि है, जो वनस्पतिजन्य मसाले हल्दी (Curcuma longa) में पाया जाता है। इसमें अत्यंत प्रबल एंटीऑक्सीडेंट होते हैं और यह अपने सूजनरोधी, कैंसररोधी, कवकरोधी और रोगाणुरोधी गुणों के लिए जाना जाता है। विशेष रूप से कैंसर की रासायनिक रोकथाम और कीमोथेरेपी संबंधी इसकी व्यापक गतिविधियों के कारण कर्क्यूमिन का उपयोग एक पसंदीदा औषधीय यौगिक के रूप में किया जाता है।
एक प्रबल एंटीऑक्सीडेंट के रूप में, कर्क्यूमिन सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज (SOD) जैसे एंटीऑक्सीडेंट की सीरम में सक्रियता बढ़ाता है और प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन तथा नाइट्रोजन प्रजातियों (ROS और RNS) जैसे मुक्त मूलकों को पकड़कर निष्क्रिय करता है। इसके अलावा, यह शरीर के अपने एंटीऑक्सीडेंट एंजाइमों की सक्रियता बढ़ाता है। कर्क्यूमिन हृदय रोगों को कम करने और मस्तिष्क की कार्यक्षमता में सुधार करने के लिए भी जाना जाता है। इन अनेक लाभकारी औषधीय गुणों के कारण, कर्क्यूमिन का व्यापक रूप से मसाले, पूरक और औषधि के रूप में उपयोग किया जाता है।

अल्ट्रासोनिक द्रव प्रतिविलायक अवक्षेपण

अल्ट्रासोनिक सहायता से किया जाने वाला द्रव प्रतिविलायक (LAS) अवक्षेपण ऑर्थोरॉम्बिक अधिसंरचना वाले कर्क्यूमिन नैनोकण बनाने की एक सरल और तीव्र एकल-पात्र संश्लेषण तकनीक है। अल्ट्रासोनिक प्रतिविलायक अवक्षेपण एक सरल, तीव्र और पैमाना बढ़ाने योग्य प्रक्रिया है, जो औषधि और खाद्य उद्योग में उच्च गुणवत्ता वाले कर्क्यूमिन का अवक्षेपण संभव बनाती है।

स्थिरकारी पदार्थों के बिना अल्ट्रासाउंड की अनुपस्थिति और उपस्थिति में कर्क्यूमिन सुपरकणों के निर्माण की परिकल्पित क्रियाविधि। चित्र © 2014 Thorat et al.

अल्ट्रासोनिक अवक्षेपण प्रोटोकॉल:

कर्क्यूमिन कणों के अल्ट्रासोनिक अवक्षेपण के लिए, एथेनॉल में कर्क्यूमिन का कार्बनिक विलयन (5 mg/mL) पृष्ठसक्रिय पदार्थ युक्त (पानी में 0.02 wt%) या पृष्ठसक्रिय पदार्थ रहित 100mL पानी में मिलाया जाता है। अभिक्रिया पात्र के रूप में लगभग 500mL आयतन, 7cm व्यास और L/D अनुपात 1.7 वाले जैकेटयुक्त काँच के पात्र का उपयोग किया जाता है। मिश्रण का तापमान लगातार 1ºC पर बनाए रखा जाता है। अल्ट्रासोनिक अवक्षेपण प्रक्रिया के लिए, अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र जैसे UP200Ht या UP200St में लगे S26d14 सोनोट्रोड को विलायक–प्रतिविलायक मिश्रण में डुबोया जाता है। 100% आयाम सेटिंग और 10min. सोनिकेशन पर मिश्रण को परिक्षेपित किया गया।
सोनिकेशन का समय कर्क्यूमिन क्रिस्टलों की बहुरूपता को नियंत्रित करना संभव बनाता है। सोनिकेशन की अवधि बढ़ाने पर ऑर्थोरॉम्बिक कणों का प्रतिशत बढ़ता है। यह दर्शाता है कि अल्ट्रासोनिक ऊर्जा में वृद्धि, उपयोग किए गए योजक से स्वतंत्र रूप से, मोनोक्लिनिक रूप की तुलना में ऑर्थोरॉम्बिक रूप के निर्माण को सुगम बनाती है।
[cf. Thorat et al. 2014]

अल्ट्रासोनिक संपुटीकरण द्वारा बेहतर जैवउपलब्धता

चूँकि कर्क्यूमिन एक वसास्नेही अणु है और पानी में कम घुलनशील (= जलविरागी) है, इसलिए इसकी प्रणालीगत जैवउपलब्धता कम होती है। इसलिए, ऐसे कर्क्यूमिन फॉर्मूलेशन तैयार करना आवश्यक है जो इसकी जैवउपलब्धता बढ़ाएँ। कर्क्यूमिन के जलीय विलयन तैयार करने के लिए पृष्ठसक्रिय पदार्थ, लिपिड, एल्ब्यूमिन, साइक्लोडेक्सट्रिन, जैवबहुलक आदि मिलाए जाते हैं, ताकि कर्क्यूमिन अणुओं को लिपोसोम, नैनोकणों और अन्य औषधि वाहकों में संपुटित या लोड किया जा सके।
अल्ट्रासोनिकेशन औषधि वाहकों, जैसे लिपोसोम, कोर-शेल नैनोकण, जैवबहुलक और दोहरे इमल्शन, को तैयार करने की एक अत्यंत कुशल और विश्वसनीय तकनीक है! कर्क्यूमिन के अल्ट्रासोनिक संपुटीकरण का एक उदाहरणात्मक प्रोटोकॉल नीचे दिया गया है।

अल्ट्रासोनिक कर्क्यूमिन संपुटीकरण प्रोटोकॉल:

कर्क्यूमिन-लोडेड पॉलीलैक्टिक-को-ग्लाइकोलिक अम्ल (PLGA) नैनोकण

1. सबसे पहले, PLGA बहुलक को एथिल एसीटेट में घोला जाता है। कर्क्यूमिन (15% w/w) मिलाया जाता है और विलयन को बीच-बीच में वॉर्टेक्स करते हुए इसे घुलने दिया जाता है।
2. S-O/W इमल्शन बनाने के लिए तेल में ठोस के मिश्रण को PVA (w/v) के जलीय चरण में मिलाया जाता है। फिर, PVA में औषधि/पॉलिमर के विलयन को 8,000 rpm पर वॉर्टेक्स किया जाता है।
3. प्राप्त विलयन का सोनिकेशन लगभग 300sec तक 45% आयाम पर किसी अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र, जैसे UP200Ht या UP200St (200W, 26kHz) से किया जाता है। सोनिकेशन के तुरंत बाद, विसरण के लिए इमल्शन को जलीय चरण (पानी में 0.1% PVA; 200mL) में डाला जाता है और चुंबकीय विलोडक से तेज़ी से हिलाया जाता है।
4. इस कोलॉइडी निलंबन को चुंबकीय विलोडक से लगातार तब तक हिलाया जाता है, जब तक विलायक का वाष्पीकरण पूरा नहीं हो जाता। फिर, नैनोकणों को अपकेंद्रीकरण द्वारा एकत्र किया जाता है और आसुत Milli Q पानी से 3 बार धोया जाता है। अंत में, उन्हें हिमरक्षी विलयन (सुक्रोज़ (2 %w/w) और ट्रेहेलोज़ (5% w/w)) में पुनः निलंबित किया जाता है, लायोफिलाइज़र ATR FD3.0 प्रणाली पर सुखाया जाता है और 4°C पर कम से कम 6 महीने तक संग्रहीत किया जा सकता है।

[तुलना करें: Ranjan et al. 2012]

कर्क्यूमिन के अवक्षेपण और सूत्रीकरण के लिए अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर

Hielscher Ultrasonics नैनोकणों (जैसे APIs) के संश्लेषण और वानस्पतिक यौगिकों के निष्कर्षण के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक उपकरण प्रदान करता है। हमारी उत्पाद शृंखला में उन्नत प्रयोगशाला, बेंच-टॉप और औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर शामिल हैं, जिनसे छोटे पैमाने से व्यावसायिक पैमाने तक अनुप्रयोग विकसित किए जा सकते हैं। प्रयोगशाला और पायलट परीक्षणों में प्राप्त सभी परिणामों को पूरी तरह रैखिक रूप से व्यावसायिक उत्पादन स्तर तक बढ़ाया जा सकता है। सभी प्रणालियाँ 24/7 संचालन के लिए निर्मित हैं, मज़बूत हैं और उपयोग में आसान हैं।
UIPxxxxhdT शृंखला में हमारी औद्योगिक श्रेणी की अल्ट्रासोनिक प्रणालियाँ शामिल हैं, जिनका उपयोग बेंच-टॉप कार्यों, प्रक्रिया अनुकूलन और औद्योगिक उत्पादन के लिए किया जा सकता है। हमारी औद्योगिक प्रणालियाँ निम्न विकल्पों में उपलब्ध हैं: 500W (UIP500hdT), 1000W (UIP1000hdT), 1500W (UIP1500hdT), 2000W (UIP2000hdT), 4000W (UIP4000hdT), 10,000W (UIP10000) और 16,000W (UIP16000, दुनिया का सबसे शक्तिशाली अल्ट्रासोनिकेटर)। Hielscher Ultrasonics के औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर 200µm तक के अत्यंत उच्च आयामों पर लगातार 24/7 चलाए जा सकते हैं। इससे भी अधिक आयामों के लिए, Hielscher अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड प्रदान करता है। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरणों की मज़बूती भारी कार्यभार और कठिन परिवेशों में चौबीसों घंटे विश्वसनीय संचालन संभव बनाती है।
हम अपनी सभी अल्ट्रासोनिक प्रणालियों के लिए सहायक उपकरणों की व्यापक शृंखला प्रदान करते हैं, जैसे विभिन्न आकारों, आकृतियों और ज्यामितियों वाले सोनोट्रोड, बूस्टर हॉर्न, प्रवाह सेल और रिएक्टर। इन उपकरणों से हमारे अल्ट्रासोनिक प्रोसेसरों को आवश्यक प्रक्रिया स्थितियों के अनुरूप सर्वोत्तम ढंग से अनुकूलित करना आसान हो जाता है।
अवक्षेपण और बॉटम-अप संश्लेषण के लिए, Hielscher एक अद्वितीय प्रवाह सेल इंसर्ट प्रदान करता है – MultiPhaseCavitator MPC48। MultiPhaseCavitator के साथ, दूसरे चरण (प्रतिविलायक) को 48 महीन कैनुलाओं के माध्यम से सीधे अल्ट्रासोनिक कैविटेशन क्षेत्र में इंजेक्ट किया जाता है, जहाँ यह मिलीसेकंड के भीतर पहले चरण में मिल जाता है। परिणामस्वरूप, समरूप नैनोकण अवक्षेपित होते हैं।