Presipitasi Ultrasonik Superpartikel Kurkumin
- Karena kunyit hanya mengandung 2-9% wt% kurkuminoid, teknik ekstraksi atau sintesis yang efisien diperlukan untuk mendapatkan bubuk yang kuat secara medis.
- Presipitasi antipelarut berbantuan ultrasonik adalah metode yang sangat efisien untuk mensintesis partikel kurkumin.
- Presipitasi antipelarut ultrasonik dapat dengan mudah ditingkatkan hingga produksi kurkumin berkualitas tinggi dalam jumlah besar.
Curcumin
Kurkumin, polifenol, adalah obat yang larut dalam air yang tidak terlarut dalam air yang ditemukan dalam kunyit rempah-rempah herbal (Curcuma longa). Ini memiliki antioksidan yang sangat kuat dan dikenal karena sifat anti-inflamasi, anti-kanker, anti-jamur, dan antimikroba. Terutama untuk berbagai kegiatan kemo-preventif dan kemo-terapeutik, kurkumin digunakan sebagai senyawa obat yang disukai.
Sebagai antioksidan yang kuat, kurkumin meningkatkan aktivitas serum antioksidan seperti superoksida dismutase (SOD) dan mengais serta menetralkan radikal bebas seperti oksigen reaktif dan spesies nitrogen (ROS dan RNS). Selain itu, meningkatkan aktivitas enzim antioksidan tubuh sendiri. Kurkumin juga dikenal untuk menurunkan penyakit jantung dan meningkatkan fungsi otak. Karena berbagai khasiat obat yang bermanfaat ini, kurkumin banyak digunakan sebagai rempah-rempah, suplemen dan obat-obatan.
Presipitasi Antipelarut Cair Ultrasonik
Presipitasi antipelarut cair (LAS) yang dibantu secara ultrasonik adalah teknik sintesis satu pot yang sederhana dan cepat untuk menghasilkan nanopartikel kurkumin dengan superstruktur ortorombik. Presipitasi anti-pelarut ultrasonik adalah proses yang sederhana, cepat dan terukur, yang memungkinkan pengendapan kurkumin berkualitas tinggi dalam industri farmasi dan makanan.
Mekanisme pembentukan superpartikel kurkumin yang dihipotesiskan tanpa adanya dan adanya ultrasound tanpa stabilisator. Gambar © 2014 Thorat et al.
Protokol Presipitasi Ultrasonik:
Untuk pengendapan ultasonik partikel kurkumin, larutan organik kurkumin dalam etanol (5 mg/mL) ditambahkan ke dalam air 100mL yang mengandung surfaktan (0,02% wt% dalam air) atau tanpa surfaktan. Sebagai bejana reaksi, bejana kaca berjaket dengan volume sekitar 500mL, diameter 7cm dan rasio L/D 1,7 digunakan. Suhu campuran terus dipertahankan pada 1ºC. Untuk proses presipitasi ultrasonik, sonotrode homogenizer ultrasonik seperti UP200Ht atau UP200St dilengkapi dengan sonotrode S26d14 direndam ke dalam campuran pelarut-antipelarut. Pada pengaturan amplitudo 100% dan 10 menit. sonikasi, campuran tersebar.
Waktu sonikasi memungkinkan manipulasi polimorfisme kristal cucrcumin. Ketika durasi sonikasi diperpanjang, persentase partikel ortorombik meningkat. Ini menunjukkan bahwa peningkatan energi ultrasonik memfasilitasi pembentukan bentuk ortorombik di atas bentuk monoklinik, masing-masing dengan aditif yang digunakan.
[lih. Thorat et al. 2014]
UIP1000hdT – Prosesor ultrasonik 1kW untuk presipitasi API
Peningkatan Bioavailabilitas dengan Enkapsulasi Ultrasonik
Karena kurkumin adalah molekul lipofilik dan tidak dapat larut dengan baik dalam air (= hidrofobik), ia memiliki ketersediaan hayati sistemik yang rendah. Oleh karena itu, perlu untuk menyiapkan formulasi kurkumin yang meningkatkan ketersediaan hayatinya. Untuk persiapan larutan kurkumin berair, surfaktan, lipid, albumin, siklodekstrin, biopolimer dll ditambahkan untuk merangkum atau memuat molekul kurkumin dalam liposom, nanopartikel dan pembawa obat lainnya.
Ultrasonikasi adalah teknik yang sangat efisien dan andal untuk merumuskan pembawa obat seperti Liposom, inti-cangkang nanopartikel , biopolimer dan emulsi ganda! Temukan di bawah ini protokol teladan untuk enkapsulasi ultrasonik kurkumin.
Protokol Enkapsulasi Kurkumin Ultrasonik:
Nanopartikel asam polilaktat-ko-glikolat (PLGA) yang dimuat kurkumin
- Pertama, polimer PLGA dilarutkan dalam etil asetat. Kurkumin (15% w / w) ditambahkan dan dibiarkan larut sambil memutar larutan sebentar-sebentar.
- Campuran padatan dalam minyak ditambahkan ke fase berair PVA (w/v) untuk membentuk emulsi SO/W. Kemudian, larutan obat/polimer dalam PVA diputar pada 8.000 rpm.
- Larutan yang dihasilkan disonikasi selama sekitar 300 detik pada amplitudo 45% dengan homogenizer ultrasonik seperti UP200Ht atau UP200St (200W, 26kHz). Segera setelah sonikasi, emulsi dituangkan ke dalam fase berair (0,1% PVA dalam air; 200mL) untuk difusi di bawah pengadukan cepat dengan pengaduk magnetik.
- Suspensi koloid ini terus diaduk dengan pengaduk magnetik sampai penguapan pelarut selesai. Kemudian, nanopartikel dikumpulkan dengan sentrifugasi, dicuci 3 kali dengan air suling Milli Q. Akhirnya, mereka disuspensi kembali dalam larutan cryoprotectent (sukrosa (2% w / w) dan trehalosa (5% w / w)), dikeringkan pada sistem lyophilizer ATR FD3.0 dan dapat disimpan pada suhu 4 °C setidaknya selama 6 bulan.
[lih. Ranjan et al. 2012]
Prosesor Ultrasonik untuk Presipitasi dan Formulasi Kurkumin
Hielscher Ultrasonics menawarkan peralatan ultrasonik berkinerja tinggi untuk sintesis nanopartikel (misalnya API) dan ekstraksi senyawa botani. Rangkaian produk kami meliputi laboratorium canggih, bench-top dan ultrasonicator industri, yang memungkinkan pengembangan aplikasi dari skala kecil hingga komersial. Semua hasil yang diperoleh dalam pengujian laboratorium dan percontohan dapat sepenuhnya diskalakan linier ke tingkat produksi komersial. Semua sistem dibuat untuk pengoperasian 24/7, kuat, dan mudah digunakan.
Seri UIPxxxxhdT merangkul sistem ultrasonik kelas industri kami, yang dapat digunakan untuk bench-top, optimasi proses, dan produksi industri. Sistem industri kami tersedia sebagai 500W (UIP500hdT), 1000W (UIP1000hdT), 1500W (UIP1500hdT), 2000W (UIP2000hdT), 4000W (UIP4000hdT), 10.000 W (UIP10000) dan 16.000W (UIP16000, ultrasonicator paling kuat di dunia). Ultrasonik Hielscher’ Prosesor ultrasonik industri dapat dijalankan terus menerus 24/7 pada amplitudo yang sangat tinggi hingga 200μm. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, Hielscher menawarkan sonotrode ultrasonik yang disesuaikan. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian yang andal sepanjang waktu pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.
Untuk semua sistem ultrasonik kami, kami menawarkan spektrum aksesori yang luas seperti sonotrode, tanduk penguat, sel aliran, dan reaktor dengan berbagai ukuran, bentuk, dan geometri. Dengan alat ini, menjadi mudah untuk menyesuaikan prosesor ultrasonik kami secara optimal dengan kondisi proses yang diperlukan.
Untuk presipitasi dan sintesis dari bawah ke atas, Hielscher menawarkan sisipan sel aliran yang unik – Seperti yang ditunjukkan dalam gambar MultiPhaseCavitator MPC48. Dengan MultiPhaseCavitator, fase kedua (anti-pelarut) disuntikkan melalui 48 kanula halus langsung ke zona kavitasi ultrasonik, di mana ia dicampur dalam milidetik ke fase pertama. Akibatnya, partikel nano homogen diendapkan.
Sonikasi yang kuat dari laboratorium dan bench-top hingga produksi industri.
Literatur / Referensi
- Hewlings, SJ; Kalman, DS (2017): Kurkumin: Tinjauan Efeknya terhadap Kesehatan Manusia. Makanan. 2017 Okt; 6(10): 92.
- Thorat, AA; Dalvi, SV (2014): Jalur pembentukan partikel dan polimorfisme kurkumin yang diinduksi oleh ultrasound dan aditif selama pengendapan antipelarut cair. CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- Ranjan, AP; Mukerjee, A.; Helson, L.; Vishwanatha, JK: (2012): Peningkatan skala, pengoptimalan, dan analisis stabilitas nanopartikel kompleks Curcumin C3 untuk terapi kanker. Jurnal Nanobioteknologi 2012, 10:38.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Curcumin
Kurkumin adalah senyawa kimia berwarna kuning yang ditemukan dalam kunyit. Kunyit adalah tanaman tahunan herba rimpang (Curcuma longa) dari keluarga jahe. Kurkumin adalah polifenol yang diekstraksi dari rimpang dan banyak digunakan sebagai rempah-rempah. Tergantung pada asalnya dan kondisi tanah di mana ia ditanam, kunyit mengandung 2%-9% kurkuminoid. Kurkumin adalah kurkuminoid utama kunyit (Curcuma longa, Zingiberaceae). Ini digunakan sebagai suplemen, senyawa obat, aditif pewarna penyesa makanan serta bahan kosmetik.
Bentuk kurkumin yang dimurnikan, yang hanya terdiri dari tiga komponen utama berikut – kurkumin, bisdemethoxycurcumin dan demethoxycurcumin – juga disebut sebagai kompleks kurkumin C3. Kurkumin murni dapat dipisahkan dari campuran C3 kurkumin, bisdemethoxy curcumin dan demethoxy curcumin dengan kromatografi kolom.
Mengenai sifat farmakologisnya, kurkumin murni yang tidak dimodifikasi memiliki masalah besar: Karena kelarutan air yang buruk dan dengan demikian ketersediaan hayati yang buruk, kurkumin yang tidak dimodifikasi tidak dapat mencakup efek terapeutiknya, tetapi dengan cepat dimetabolisme di hati dan dinding usus. Untuk mengatasi tingkat penyerapan kurkumin yang rendah, molekul aktif dienkapsulasi dalam pembawa nano (misalnya Liposom, nanosfer) atau dimuat pada nano-kompleks (misalnya nanopartikel , kompleks fosfolipid, siklodekstrin dan dispersi padat). Selain itu, ketersediaan hayati kurkumin dapat ditingkatkan sekitar 2000% ketika dosisnya dikombinasikan dengan piperine, yang merupakan ekstrak lada hitam.
Karena fakta-fakta ini, kurkumin yang diformulasikan nano (nanocurcumin) adalah bentuk sediaan kurkumin yang disukai karena kurkumin dalam bentuk nano mengatasi masalah pengiriman obat yang disebutkan di atas. Nanocurcumin dapat melipat sifat terapeutiknya karena peningkatan pengiriman ke jaringan yang sakit, internalisasi yang lebih baik dan pengurangan eliminasi sistemik.
Kurkumin tersedia dalam berbagai bentuk pengiriman termasuk bubuk, kapsul, tablet, salep, minuman nutrisi, dan krim kosmetik.
Aplikasi Medis Kurkumin
Kurkumin telah diselidiki secara luas karena berbagai bentuk penggunaannya dalam pengobatan dan nutrisi. Penelitian telah menunjukkan bahwa kurkumin memiliki aktivitas antioksidan yang tinggi, yang menginduksi apoptosis sel, menghambat proliferasi sel, adhesi dan motilitas anti-sel, dan menawarkan sifat anti-angiogenesis dan anti-mikroba. Karena efek ini, kurkumin diterapkan sebagai obat untuk mengobati berbagai penyakit inflamasi, kanker, penyakit neurodegeneratif, penyakit kardiovaskular serta diabetes.
Bentuk administrasi nano yang disiapkan secara ultrasonik kurkumin untuk terapi medis meliputi nanopartikel, liposom, misel, nanoemulsi, kompleks siklodekstrin, nanodisk, nanofibers, nanopartikel lipid padat, dan konjugat kurkumin. Bentuk sediaan berukuran nano ini mengatasi ketersediaan hayati kurkumin yang buruk dan memungkinkan pengiriman obat kurkumin yang sangat kuat dan efektif yang ditargetkan dan efektif.
Struktur Kimia Kurkumin
Kurkumin adalah molekul simetris, juga dikenal sebagai diferuloyl metana. Nama IUPAC kurkumin adalah (1E,6E)-1,7-bis(4-hidroksi-3-methoxyphenyl)-1,6-heptadiena-3,5-dione, dengan rumus kimia C21H20O6. Kristal kurkumin dapat muncul dalam berbagai bentuk, seperti monoklinik (acicular), orthorhombic (seperti butiran padi), dan bentuk amorf.