Ultrasonic Presipitasi dari Superpartikel Kurkumin
- Karena kunyit hanya mengandung 2-9% berat kurkuminoid, teknik ekstraksi atau sintesis yang efisien diperlukan untuk mendapatkan bubuk yang kuat secara medis.
- Antisolvent presipitasi ultrasonically dibantu adalah metode yang sangat efisien untuk mensintesis partikel kurkumin.
- Presipitasi antisolvent ultrasonik dapat dengan mudah ditingkatkan untuk produksi sejumlah besar kurkumin berkualitas tinggi.
kurkumin
Curcumin, polifenol, adalah obat yang tidak larut dalam air yang ditemukan dalam rempah-rempah herbal kunyit (Oleh-oleh Curcuma Longa). Ia memiliki antioksidan yang sangat kuat dan dikenal karena sifat anti-inflamasi, anti-kanker, anti-jamur, dan antimikroba. Khususnya untuk berbagai kegiatan kemo-preventif dan kemo-terapeutik, kurkumin digunakan sebagai senyawa obat pilihan.
Sebagai antioksidan kuat, kurkumin meningkatkan aktivitas serum antioksidan seperti superoksida dismutase (SOD) dan scavenges dan menetralisir 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 banyak manfaat obat ini, kurkumin banyak digunakan sebagai bumbu, suplemen dan obat.
Ultrasonic Liquid Antisolvent Presipitasi
Presipitasi cairan antisolvent (LAS) ultrasonically-asstisted adalah teknik sintesis satu-pot yang sederhana dan cepat untuk menghasilkan nanopartikel kurkumin dengan suprastruktur ortorombik. Presipitasi anti-pelarut ultrasonik adalah proses yang sederhana, cepat dan terukur, yang memungkinkan untuk pengendapan kurkumin berkualitas tinggi dalam industri farmasi dan makanan.
Hipotesis mekanisme pembentukan superpartikel kurkumin dalam ketiadaan dan kehadiran ultrasound tanpa stabilisator. Gambar © 2014 Thorat dkk.
Protokol Pengendapan Ultrasonik:
Untuk presipitasi ultasonic dari partikel kurkumin, larutan organik kurkumin dalam etanol (5 mg / mL) ditambahkan ke dalam 100mL air yang mengandung surfaktan (0,02% berat dalam air) atau tanpa surfaktan. Sebagai bejana reaksi, bejana kaca berjaket kira-kira. Volume 500mL, diameter 7cm dan rasio L / D 1,7 digunakan. Suhu campuran terus dipertahankan pada 1 ºC. Untuk proses presipitasi ultrasonik, sonotrode dari homogenizer ultrasonik seperti UP200Ht atau UP200St dilengkapi dengan sonotrode S26d14 direndam ke dalam campuran pelarut-antisolvent. Pada pengaturan 100% amplitudo dan 10 menit. sonication, campuran tersebar.
Waktu sonication memungkinkan untuk manipulasi polimorfisme kristal cucrcumin. Ketika durasi sonication diperpanjang, persentase partikel ortorombik meningkat. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan energi ultrasonik memfasilitasi pembentukan bentuk ortorombik di atas bentuk monoklinik, tidak tergantung pada aditif yang digunakan.
[lih. Thorat dkk. 2014]
Peningkatan Bioavailabilitas oleh Enkapsulasi Ultrasonik
Karena kurkumin adalah molekul lipofilik dan tidak dapat larut dalam air (= hidrofobik), ia memiliki bioavailabilitas sistemik rendah. Oleh karena itu, perlu untuk menyiapkan formulasi kurkumin yang meningkatkan bioavailabilitasnya. Untuk persiapan larutan kurkumin berair, surfaktan, lipid, albumin, siklodekstrin, biopolimer dll ditambahkan untuk meng-enkapsulasi atau memuat molekul kurkumin dalam liposom, nanopartikel dan pembawa obat lain.
Ultrasonication adalah teknik yang sangat efisien dan dapat diandalkan untuk merumuskan pengantar obat seperti Liposom, Core-shell nanopartikel , biopolimer dan emulsi ganda! Temukan di bawah protokol contoh untuk enkapsulasi ultrasonik kurkumin.
Protokol Enkapsulasi Curcumin Ultrasonik:
Nanopartikel polylactic-co-glycolic acid (PLGA) yang dikandung Curcumin
- Pertama, polimer PLGA dilarutkan dalam etil asetat. Curcumin (15% b / b) ditambahkan dan dibiarkan larut sementara vortexing solusi sebentar-sebentar.
- Campuran padat-dalam-minyak ditambahkan ke fase berair PVA (w / v) untuk membentuk emulsi SO / W. Kemudian, solusi dari obat / polimer dalam PVA adalah vortex pada 8.000 rpm.
- Solusi yang dihasilkan adalah sonicated for approx. 300 detik pada amplitudo 45% dengan homogenizer ultrasonik seperti UP200Ht atau UP200St (200W, 26kHz). Segera setelah sonication, emulsi dituangkan ke dalam fase berair (0,1% PVA dalam air; 200 mL) untuk difusi di bawah pengadukan cepat dengan pengaduk magnet.
- Suspensi koloid ini terus diaduk dengan pengaduk magnet sampai penguapan pelarut selesai. Kemudian, nanopartikel dikumpulkan dengan sentrifugasi, dicuci 3 kali dengan air Milli Q yang didistilasi. Akhirnya, mereka resuspended dalam larutan cryoprotectent (sukrosa (2% b / b) dan trehalose (5% b / b)), dikeringkan pada sistem ATR FD3.0 lyophilizer dan dapat disimpan pada 4 ° C selama minimal 6 bulan .
[lih. Ranjan dkk. 2012]
Prosesor ultrasonik untuk Presipitasi dan Formulasi Kurkumin
Hielscher Ultrasonics menawarkan peralatan ultrasonik berperforma tinggi untuk sintesis nanopartikel (misalnya API) dan ekstraksi senyawa botani. Produk-produk kami meliputi laboratorium canggih, bench-top dan ultrasonicators industri, yang memungkinkan pengembangan aplikasi dari skala kecil hingga komersial. Semua hasil yang diperoleh di laboratorium dan uji coba dapat benar-benar linier untuk skala produksi komersial. Semua sistem dibangun untuk pengoperasian 24/7, tangguh, dan mudah digunakan.
Seri UIPxxxxhdT merangkul sistem ultrasonik kelas industri kami, yang dapat digunakan untuk bench-top, optimalisasi 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, ultrasonikator terkuat di dunia). Hielscher Ultrasonics’ Prosesor ultrasonik industri dapat dijalankan terus menerus 24/7 dengan amplitudo sangat tinggi hingga 200μm. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, Hielscher menawarkan sonotrodes ultrasonik yang disesuaikan. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian jam-jam yang andal pada tugas berat dan lingkungan yang menuntut.
Untuk semua sistem ultrasonik kami, kami menawarkan berbagai macam aksesori seperti sonotrodes, tanduk booster, sel aliran dan reaktor berbagai ukuran, bentuk dan geometri. Dengan alat ini, menjadi mudah untuk menyesuaikan prosesor ultrasonik kami secara optimal dengan kondisi proses yang diperlukan.
Untuk sintesis presipitasi dan bottom-up, Hielscher menawarkan insert sel aliran yang unik – Seperti yang ditunjukkan dalam gambar MultiPhaseCavitator MPC48. Dengan MultiPhaseCavitator, fase kedua (anti-pelarut) disuntikkan melalui 48 canulas baik langsung ke zona kavitasi ultrasonik, di mana ia dicampur dalam milidetik ke fase pertama. Akibatnya, partikel nano homogen diendapkan.
Sonication yang kuat dari lab dan bench-top ke produksi industri.
Literatur / Referensi
- Hewlings, SJ; Kalman, DS (2017): Curcumin: Tinjauan tentang Efeknya pada Kesehatan Manusia. Makanan. 2017 Oktober; 6 (10): 92.
- Thorat, AA; Dalvi, SV (2014): Jalur pembentukan partikel dan polimorfisme kurkumin yang diinduksi oleh ultrasound dan aditif selama presipitasi cairan antisolvent. CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- Ranjan, AP; Mukerjee, A .; Helson, L .; Vishwanatha, JK: (2012): Peningkatan skala, optimalisasi dan analisis stabilitas Curcumin C3 nanopartikel yang dimuat untuk terapi kanker. Jurnal Nanobiotechnology 2012, 10:38.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
kurkumin
Kurkumin adalah senyawa kimia berwarna kuning yang ditemukan dalam kunyit. Kunyit adalah tanaman tahunan rhizomatous herba (Oleh-oleh Curcuma Longa) dari keluarga jahe. Curcumin adalah polifenol yang diekstraksi dari rimpang dan banyak digunakan sebagai bumbu. Tergantung pada asalnya dan kondisi tanah di mana ia tumbuh, kunyit mengandung 2% -9% kurkuminoid. Kurkumin adalah kurkuminoid utama kunyit (Curcuma Longa, Zingiberaceae). Hal ini digunakan sebagai suplemen, senyawa obat, pewarna makanan, aditif pewarna serta bahan kosmetik.
Bentuk kurkumin yang dimurnikan, yang hanya terdiri dari tiga komponen utama berikut – kurkumin, bisdemethoxycurcumin dan demethoxycurcumin – juga disebut sebagai kurkumin C3 kompleks. Kurkumin murni dapat dipisahkan dari campuran C3 kurkumin, bisdemethoxy kurkumin dan demetoksi kurkumin dengan kromatografi kolom.
Mengenai sifat-sifat farmakologinya, kurkumin murni yang tidak dimodifikasi memiliki masalah besar: Karena kelarutan air yang buruk dan dengan demikian bioavailabilitas yang buruk, kurkumin yang tidak dimodifikasi tidak dapat merefleksikan efek terapeutiknya, tetapi cepat dimetabolisme di hati dan dinding usus. Untuk mengatasi tingkat penyerapan rendah curcumin, molekul aktif diringkas dalam pembawa nano (misalnya Liposom, nanospheres) atau dimuat pada nano-complexes (mis nanopartikel , kompleks fosfolipid, siklodekstrin dan dispersi padat). Selanjutnya, bioavailabilitas kurkumin dapat ditingkatkan dengan 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 lebih disukai karena kurkumin dalam nanoform mengatasi masalah pengiriman obat yang disebutkan sebelumnya. Nanocurcumin dapat merengkuh sifat terapeutiknya karena peningkatan pengiriman ke jaringan yang sakit, internalisasi yang lebih baik dan mengurangi eliminasi sistemik.
Kurkumin tersedia dalam berbagai bentuk pengiriman termasuk bubuk, kapsul, tablet, salep, minuman bergizi, dan krim kosmetik.
Aplikasi medis dari Kurkumin
Curcumin telah banyak diteliti untuk berbagai bentuk penggunaannya dalam kedokteran dan nutrisi. Penelitian telah menunjukkan bahwa curcumin memiliki aktivitas antioksidan tinggi, yang menginduksi apoptosis sel, menghambat proliferasi sel, adhesi dan motilitas anti-sel, dan menawarkan anti-angiogenesis dan sifat anti-mikroba. Karena efek ini, kurkumin digunakan sebagai obat untuk mengobati berbagai penyakit radang, kanker, penyakit neurodegeneratif, penyakit kardiovaskular serta diabetes.
Formulir pengaturan-nano yang disiapkan secara ultrasonik kurkumin untuk terapi medis termasuk nanopartikel, liposom, misel, nanoemulsi, kompleks siklodekstrin, nanodisks, nanofibres, nanopartikel lipid padat, dan konjugasi kurkumin. Bentuk sediaan berukuran nano ini mengatasi bioavailabilitas kurkumin yang buruk dan memungkinkan pengiriman obat curcumin yang sangat efektif dan tepat sasaran.
Struktur Kimia Curcumin
Curcumin adalah molekul simetris, juga dikenal sebagai diferuloyl methane. Nama IUPAC kurkumin adalah (1E, 6E) -1,7-bis (4-hydroxy-3-methoxyphenyl) -1,6-heptadiene-3,5-dione, dengan rumus kimia C21H20O6. Kristal kurkumin dapat muncul dalam berbagai bentuk, seperti monoklinik (acicular), orthorhombic (butiran beras seperti), dan bentuk amorf.