A kurkumin szuperrészecskék ultrahangos kicsapása
- Mivel a kurkuma csak 2-9 tömeg% kurkuminoidot tartalmaz, hatékony extrakciós vagy szintézis technikára van szükség az orvosilag erős por előállításához.
- Az ultrahanggal segített antiszolvens csapadék rendkívül hatékony módszer a kurkumin részecskék szintézisére.
- Az ultrahangos antiszolvens csapadék könnyen méretezhető nagy mennyiségű, kiváló minőségű kurkumin előállításához.
Kurkumin
A kurkumin, egy polifenol, egy rosszul vízoldódó gyógyszer, amely a kurkuma gyógynövényben található (Curcuma longa). Nagyon erős antioxidánsokkal rendelkezik, és gyulladáscsökkentő, rákellenes, gombaellenes és antimikrobiális tulajdonságairól ismert. Különösen a kemo-megelőző és kemoterápiás tevékenységek széles skálájára a kurkumint előnyös gyógyszervegyületként használják.
Erős antioxidánsként a kurkumin növeli az antioxidánsok, például a szuperoxid-diszmutáz (SOD) szérumaktivitását, és megköti és semlegesíti a szabad gyököket, például a reaktív oxigén- és nitrogénfajokat (ROS és RNS). Továbbá fokozza a szervezet saját antioxidáns enzimjeinek aktivitását. A kurkumin ismert, hogy csökkenti a szívbetegségeket és javítja az agy működését. Ezeknek a sokrétű előnyös gyógyászati tulajdonságoknak köszönhetően a kurkumint széles körben használják fűszerként, kiegészítőként és gyógyszerként.
Ultrahangos folyékony oldószeres csapadék
Az ultrahanggal kezelt folyékony antiszolvens (LAS) csapadék egy egyszerű és gyors egyedényes szintézis technika kurkumin nanorészecskék előállítására orthorhombikus felépítménnyel. Az ultrahangos oldószeres csapadék egy egyszerű, gyors és skálázható folyamat, amely lehetővé teszi a kiváló minőségű kurkumin kicsapódását a gyógyszeriparban és az élelmiszeriparban.
A kurkumin szuperrészecskék képződésének feltételezett mechanizmusa ultrahang hiányában és jelenlétében stabilizátorok nélkül. Kép: © 2014 Thorat et al.
Ultrahangos csapadék protokoll:
A kurkumin részecskék ultasonic kicsapásához a kurkumin szerves oldatát etanolban (5 mg / ml) hozzáadjuk 100 ml felületaktív anyagot tartalmazó vízhez (0,02 tömeg% vízben) vagy felületaktív anyag nélkül. Reakcióedényként kb. 500 ml térfogatú, 7 cm átmérőjű és 1,7 L/D arányú köpenyes üvegedényt használnak. A keverék hőmérsékletét folyamatosan 1 ° C-on tartjuk. Az ultrahangos kicsapási folyamathoz az ultrahangos homogenizátor sonotrode, például a UP200Ht vagy UP200St felszerelt S26d14 sonotrode merül az oldószer-antiszolvens keverékbe. 100% amplitúdó beállításnál és 10 perc. szonikálás, a keverék diszpergálódott.
Az ultrahangos idő lehetővé teszi a kukrkumin kristályok polimorfizmusának manipulálását. Ha az ultrahangos időtartam meghosszabbodik, az orthorhombikus részecskék százalékos aránya nő. Ez azt jelzi, hogy az ultrahangos energia növekedése megkönnyíti az orthorhombikus forma kialakulását a monoklin forma felett, függetlenül az alkalmazott adalékanyagtól.
[vö. Thorat et al. 2014]
UIP1000hdt – 1kW ultrahangos processzor API csapadékhoz
Jobb biológiai hozzáférhetőség ultrahangos kapszulázással
Mivel a kurkumin lipofil molekula és vízben rosszul oldódik (= hidrofób), alacsony szisztémás biológiai hozzáférhetőséggel rendelkezik. Ezért kurkumin készítményeket kell készíteni, amelyek fokozzák biológiai hozzáférhetőségét. A vizes kurkumin oldatok előállításához felületaktív anyagokat, lipideket, albuminokat, ciklodextrineket, biopolimereket stb. Adunk hozzá, hogy a kurkumin molekulákat liposzómákban, nanorészecskékben és más gyógyszerhordozókban kapszulázzuk vagy töltsük be.
Az ultrahangos kezelés rendkívül hatékony és megbízható technika a kábítószer-hordozók megfogalmazására, mint például liposzómák, maghéj nanorészecskék, biopolimerek és kettős emulziók! Az alábbiakban talál egy példaértékű protokollt a kurkumin ultrahangos kapszulázására.
Ultrahangos kurkumin kapszulázási protokoll:
Kurkuminnal töltött polilaktikus-koglikolsav (PLGA) nanorészecskék
- Először a PLGA polimert etil-acetátban oldjuk. Kurkumint (15 tömeg% / tömeg%) adunk hozzá, és hagyjuk feloldódni, miközben az oldatot szakaszosan örvényezzük.
- A szilárd olajban keveréket PVA vizes fázisához (tömeg / térfogat) adjuk, hogy S-O / W emulziót kapjunk. Ezután a gyógyszer / polimer PVA-ban lévő oldatát 8,000 fordulat / perc sebességgel örvénylik.
- A kapott oldatot kb. 300sec 45% amplitúdóval ultrahangos homogenizátorral, például UP200Ht vagy UP200St (200W, 26kHz). Közvetlenül az ultrahangos kezelés után az emulziót vizes fázisba öntjük (0,1% PVA vízben; 200 ml) diffúzióhoz gyors keverés közben mágneses keverővel.
- Ezt a kolloid szuszpenziót mágneses keverővel folyamatosan keverjük, amíg az oldószer elpárolgása be nem fejeződik. Ezután a nanorészecskéket centrifugálással összegyűjtjük, és 3-szor mossuk desztillált Milli Q vízzel. Végül krioprotektív oldatban (szacharóz (2 tömegszázalék) és trehalóz (5 tömegszázalék)) újra szuszpendálják, liofilizáló ATR FD3.0 rendszeren szárítják, és 4 °C-on legalább 6 hónapig tárolhatók.
[vö. Ranjan et al. 2012]
Ultrahangos processzorok kurkumin kicsapódáshoz és formulációhoz
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos berendezéseket kínál nanorészecskék (pl. API-k) szintézisére és botanikai vegyületek kivonására. Termékválasztékunk kifinomult laboratóriumi, asztali és ipari ultrahangos készülékeket tartalmaz, amelyek lehetővé teszik az alkalmazások fejlesztését a kistől a kereskedelmi méretig. A laboratóriumi és kísérleti tesztelés során kapott összes eredmény teljesen lineárisan skálázható a kereskedelmi termelési szintre. Minden rendszer 24/7 működésre készült, robusztus és könnyen használható.
Az UIPxxxxhdT sorozat magában foglalja ipari minőségű ultrahangos rendszereinket, amelyek asztali asztalra, folyamatoptimalizálásra és ipari termelésre használhatók. Ipari rendszereink 500W (UIP500hdT), 1000W (UIP1000hdT), 1500W (UIP1500hdT), 2000W (UIP2000hdT), 4000W (UIP4000hdT), 10 000 W (UIP10000) és 16 000W (UIP16000, világszerte legerősebb ultrasonicator). Hielscher Ultrasonics’ Az ipari ultrahangos processzorok folyamatosan működtethetők 24/7 nagyon nagy amplitúdóval, akár 200μm-ig. Még nagyobb amplitúdók esetén a Hielscher testreszabott ultrahangos sonotrodes-t kínál. A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága lehetővé teszi a megbízható, éjjel-nappal működő működést nagy teherbírású és igényes környezetben.
Minden ultrahangos rendszerünkhöz széles spektrumú tartozékokat kínálunk, mint például sonotrodes, booster kürtök, áramlási cellák és többféle méretű, formájú és geometriájú reaktorok. Ezekkel az eszközökkel könnyen lehetővé válik ultrahangos processzoraink optimális adaptálása a szükséges folyamatfeltételekhez.
A csapadékhoz és az alulról felfelé történő szintézishez a Hielscher egyedülálló áramlási cella betétet kínál – A MultiPhaseCavitator MPC48. A MultiPhaseCavitator segítségével a második fázist (oldószerellenes) 48 finom kanulán keresztül injektáljuk közvetlenül az ultrahangos kavitációs zónába, ahol milliszekundumokon belül összekeverik az első fázisba. Ennek eredményeként homogén nanorészecskék csapódnak ki.
Erőteljes szonikálás a laboratóriumból és a padról az ipari termelésbe.
Irodalom/Hivatkozások
- Hewlings, S.J.; Kalman, DS (2017): Kurkumin: Az emberi egészségre gyakorolt hatásainak áttekintése. Élelmiszerek. 2017 október; 6(10): 92.
- Thorat, A.A.; Dalvi, S.V. (2014): Az ultrahang és adalékanyagok által indukált kurkumin részecskeképződési útvonalai és polimorfizmusa folyékony antiszolvens kicsapás során. CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- Ranjan, A.P.; Mukerjee, A.; Helson, L.; Vishwanatha, J.K: (2012): A kurkumin C3 komplexszel töltött nanorészecskék skálázása, optimalizálása és stabilitási elemzése rákterápiához. Journal of Nanobiotechnology 2012, 10:38.
Tények, amelyeket érdemes tudni
Kurkumin
A kurkumin egy sárga színű kémiai vegyület, amely a kurkumában található. A kurkuma egy rhizomatous lágyszárú évelő növény (Curcuma longa) a gyömbér családból. A kurkumin egy polifenol, amelyet a rizómákból extrahálnak és széles körben használnak fűszerként. Eredetétől és a termesztés talajviszonyaitól függően a kurkuma 2–9% kurkuminoidot tartalmaz. A kurkumin a kurkuma fő kurkuminoidja (Curcuma longa, Zingiberaceae). Kiegészítőként, gyógyászati vegyületként, élelmiszer-ízesítőként, színezőanyagként, valamint kozmetikai összetevőként használják.
A kurkumin tisztított formája, amely csak a következő három fő összetevőből áll – kurkumin, biszdemetoxikurkumin és demetoxikurkumin – kurkumin C3 komplexnek is nevezik. A tiszta kurkumint oszlopkromatográfiával elválaszthatjuk a kurkumin, a biszdemetoxi-kurkumin és a demetoxi-kurkumin C3 keverékétől.
Farmakológiai tulajdonságait tekintve a tiszta, nem módosított kurkuminnak nagy problémája van: A rossz vízoldhatóság és ezáltal a gyenge biológiai hozzáférhetőség miatt a módosítatlan kurkumin nem tudja fokozni terápiás hatásait, hanem gyorsan metabolizálódik a májban és a bélfalban. A kurkumin alacsony abszorpciós sebességének leküzdése érdekében az aktív molekulákat nanohordozókba kapszulázzák (pl. liposzómák, nanogömbök) vagy nanokomplexekre (pl. nanorészecskék, foszfolipidek, ciklodextrinek és szilárd diszperziók komplexei). Továbbá, a kurkumin biológiai hozzáférhetősége kb. 2000% -kal, ha dózisát piperinnel kombinálják, amely fekete bors kivonat.
Ezeknek a tényeknek köszönhetően a nano-formulált kurkumin (nanokurkumin) a kurkumin előnyös adagolási formája, mivel a nanoformájú kurkumin leküzdi a fent említett gyógyszerszállítási problémákat. A nanokurkumin terápiás tulajdonságait a beteg szövetbe történő jobb szállítás, a jobb internalizáció és a csökkent szisztémás elimináció miatt fedezheti.
A kurkumin többféle szállítási formában kapható, beleértve a porokat, kapszulákat, tablettákat, kenőcsöket, táplálkozási italokat és kozmetikai krémeket.
A kurkumin orvosi alkalmazásai
A kurkumint széles körben vizsgálták sokrétű felhasználási formái miatt az orvostudományban és a táplálkozásban. A kutatások kimutatták, hogy a kurkumin magas antioxidáns aktivitással rendelkezik, amely sejtapoptózist indukál, gátolja a sejtproliferációt, a sejtellenes tapadást és a mozgékonyságot, valamint antiangiogenezist és antimikrobiális tulajdonságokat kínál. Ezeknek a hatásoknak köszönhetően a kurkumint gyógyszerként alkalmazzák különböző gyulladásos betegségek, rákok, neurodegeneratív betegségek, szív- és érrendszeri betegségek, valamint cukorbetegség kezelésére.
Ultrahanggal elkészített nano-beadási formák Az orvosi terápiában használt kurkumin közé tartoznak a nanorészecskék, liposzómák, micellák, nanoemulziók, ciklodextrin komplexek, nanolemezek, nanoszálak, szilárd lipid nanorészecskék és kurkumin konjugátumok. Ezek a nanoméretű dózisformák leküzdik a kurkumin gyenge biológiai hozzáférhetőségét, és lehetővé teszik egy rendkívül hatékony kurkumin gyógyszer célzott és hatékony szállítását.
Kurkumin kémiai szerkezete
A kurkumin egy szimmetrikus molekula, más néven diferuloyl metán. A kurkumin IUPAC neve(1E,6E)-1,7-bisz(4-hidroxi-3-metoxifenil)-1,6-heptadién-3,5-dion, kémiai képlete C21H20O6. A kurkumin kristályok különböző formákban jelenhetnek meg, például monoklin (acikuláris), orthorhombikus (rizsszemszerű) és amorf formában.