Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Nootropics e formulazioni di farmaci intelligenti con Ultrasonics

I farmaci intelligenti e gli integratori nootropici sono consumati come "stimolatori cognitivi" per aumentare le funzioni cognitive, la capacità cerebrale, la concentrazione, la memoria e la creatività, per aumentare la motivazione e l'energia mentale e per sostenere la salute del cervello. Per promuovere il trasporto dei composti bioattivi come i nootropi, le droghe intelligenti e le sostanze energizzanti attraverso la barriera emato-encefalica (BBB), le molecole dovrebbero essere in forma nano-enziata. I nano-liposomi preparati ad ultrasuoni, le micelle, le nanoparticelle solide e lipidiche, i nanovettori nanostrutturati e le nano-emulsioni sono noti per aumentare la biodisponibilità di molecole bioattive, vitamine e sostanze fitochimiche.

I nootropici o i farmaci intelligenti sono molecole che stimolano il cervello e il corpo – i cosiddetti potenziatori cognitivi – che può essere distinto nelle seguenti categorie: racetamici, stimolanti, adattogeni, colinergici, serotoninergici, dopaminergici, farmaci intelligenti a funzione metabolica e altre categorie.
Siete interessati a queste diverse categorie di nootropici? Cliccate qui per saperne di più sui nootropici e la loro categorizzazione!

Cosa sono i liposomi e i nanocarrieri a base lipidica?

I liposomi e i nano carrier basati sui lipidi come le nano-emulsioni, le nanosospensioni, le nanoparticelle lipidiche solide (SLN) e i vettori lipidici nanostrutturati (NLC) sono noti come potenti sistemi di vettori di farmaci, che rilasciano molecole bioattive e nutrienti al sito cellulare bersaglio e determinano quindi una biodisponibilità e tassi di assorbimento superiori.

I Liposomi

L'ecografia è la tecnica preferita per formare liposomi con un elevato carico di composti bioattivi.I liposomi possono essere classificati come una forma specifica di nanocarriere lipidiche nanostrutturate. I liposomi sono vescicole sferiche con un nucleo acquoso racchiuso da uno o più strati lipidici. Poiché i liposomi offrono la capacità di incapsulare molecole lipofile e idrofile, hanno guadagnato una profonda accettazione come sistema di rilascio di farmaci altamente potente. Nella sua struttura auto-assemblata e auto-chiusa, un liposoma può incapsulare più composti bioattivi (cioè nutrienti o molecole terapeutiche) in una sola volta. Il suo doppio strato fosfolipidico protegge le molecole bioattive intrappolate contro l'idrolisi e la degradazione ossidativa. Poiché la struttura del guscio del liposoma presenta una significativa somiglianza con le cellule dei mammiferi, i liposomi sono in grado di trasferire i composti bioattivi nelle cellule e nei siti subcellulari. I noti vantaggi dei sistemi di rilascio dei liposomi comprendono le loro protezioni contro la degradazione enzimatica, la loro bassa tossicità, l'elevata biocompatibilità, la biodegradabilità e la non immunogenicità.

Ultrasonication is a fast and reliable technique to produce superior liposomes, nanoliposomes and nano-structured lipid carriers.

UP400Stun potente omogeneizzatore ad ultrasuoni da 400 watt per la produzione di nano-liposomi.

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Liposomes, niosomes, nanoemulsions, solid-lipid nanoparticles, and nanostructured lipid carriers can be produced by ultrasonic emulsification.

La composizione strutturale di liposomi, niosomi, nanoemulsioni, nanoparticelle solide e lipidiche, vettori lipidici nanostrutturati
immagine: Poonia et al. 2016

Altri nanovettori lipidici

Famosi nanoparticelle lipidiche solide (SLN) caricate con la famosissima sostanza preparata con l'ultrasuoniI nanoportatori lipidici o nanoportatori a base lipidica sono definiti come sistemi di somministrazione di farmaci/ molecole di dimensioni nanometriche, che utilizzano strutture lipidiche per incapsulare le molecole bioattive al fine di ottenere una migliore biodisponibilità, tassi di assorbimento più elevati, maggiore stabilità a lungo termine e protezione contro i fattori di degradazione esterni (ad es. ossidazione, idrolisi). I vettori lipidici nanostrutturati includono nanoparticelle lipidiche solide (SLN), vettori lipidici nanostrutturati (NLC), nanoliposomi, micelle, nanoemulsioni, nanosospensioni e nanotubi lipidici. La specifica composizione chimica e le corrispondenti caratteristiche fisico-chimiche conferiscono a ciascuna forma di nanoportatore vantaggi unici, che li rendono adatti a specifiche forme di somministrazione (ad es. orale, endovenosa, intranasale, transdermica, ecc.), combinazioni di molecole, capacità di carico o formulazioni a rilascio temporale.
Le nanoparticelle lipidiche solide (SLN) e i vettori lipidici nanostrutturati (NLC) sono definiti come particelle solide costituite da una matrice lipidica in fase acquosa stabilizzata da tensioattivi.
I supplementi liposomici e altri integratori nano-incapsulati (ad es. SLN, NLC) offrono una biodisponibilità superiore, il che significa che una percentuale molto alta della sostanza bioattiva (ad es. vitamine, antiossidanti, flavonoidi, ecc.) viene assorbita e metabolizzata dalle cellule del corpo. Solo una piccolissima frazione viene sprecata, poiché non viene assorbita ma escreta dall'organismo. Questo rende le formulazioni nano-liposomiche molto potenti, efficaci e affidabili, poiché quasi tutte le molecole bioattive vengono consegnate alle cellule di destinazione.

Formulazione ad ultrasuoni di molecole stimolanti con la massima biodisponibilità

La nano-emulsificazione ad ultrasuoni e la nano-incapsulazione rendono le molecole nootropiche e psicoattive solubili in acqua e quindi altamente assorbibili e biodisponibili. Un tasso di assorbimento più elevato e una maggiore biodisponibilità e biocompatibilità rendono la sostanza bioattiva più potente e possono consentire di attraversare la barriera emato-encefalica.

Incapsulamento ad ultrasuoni di sostanze farmaceutiche in nanoparticelle lipidiche solide (SLN)

Preparazione ad ultrasuoni di nanoparticelle lipidiche solide
(Kumar et al. 2019)

Formulazione ad ultrasuoni di Nootropics

  • I Liposomi
  • nanoemulsioni
  • Micelle
  • Nanoparticelle lipidiche solide (SLN)
  • Portatori di lipidi nanostrutturati (NLC)
  • Complesso di inclusione (ad esempio ciclodestrina)
  • Niosomi
Processore ad ultrasuoni UIP2000hdT (2kW) con reattore batch agitato

Omogeneizzatore ad ultrasuoni UIP2000hdT (2kW) con reattore batch continuamente mescolato

Ci sono molteplici molecole di supporto per la salute e la capacità del cervello, nutrienti e sostanze fitochimiche, che possono essere estratte e/o formulate in integratori nano-enziati, come liquidi, tinture, capsule, spray nasali, prodotti alimentari fortificati, ecc.

I nootropici più noti sono sostanze della classe racemica, come il piracetam, l'aniracetam, l'oxiracetam, il pramiracetam e il fenilpiracetam. Molti racetam sono lipofili (=solubili nei grassi). Utilizzando il trattamento ad ultrasuoni, il racetam liposolubile è incapsulato in una forma nano-enziata come nano-emulsioni, liposomi, nanoparticelle lipidiche solide (SLN), e vettori lipidici nanostrutturati (NLC). Queste formulazioni nano-enziate trasformano il racemo idrorepellente e liposolubile in un prodotto idrosolubile. Poiché il flusso sanguigno nel corpo umano è a base di acqua, le formulazioni nanosolubili in acqua offrono una biodisponibilità significativamente più elevata.

Farmaci intelligenti ad ultrasuoni nanometrici

La tecnologia di incapsulamento ad ultrasuoni e di nano-formulazione permette di preparare integratori e terapie altamente biodisponibili. Le molecole bioattive che traggono vantaggio dalla formulazione ad ultrasuoni in un sistema liposomico o in un altro sistema di supporto lipidico nano-strutturato includono vitamine, antiossidanti, flavonoidi, estratti botanici, minerali, amminoacidi e peptidi.

  • Le vitamine e gli antiossidanti, che possono essere estratti da una fonte naturale o essere sintetizzati, includono vitamina C, vitamine del gruppo B, glutatione, resveratrolo, CoQ10 (ubichinone), ecc.
  • Molecole vegetali e vegetali come CBD, THC, CBG (cannabis), catechine del tè verde (ad esempio EGCG), nicotina, caffeina, ashwagandha, berberina, kratom ecc.
  • Funghi / estratti di funghi come astragalo, criniera di leone, coda di tacchino, chaga, psilocibina (funghi magici), ecc.
  • Aminoacidi come creatina, glicina, 5-HTP (5-idrossitriptofano), fenilalanina, L-teanina (un analogo aminoacido presente nel tè), GABA (acido gamma-aminobutirrico), taurina, N-acetilcisteina (NAC), L-tirosina, ecc.
  • Minerali come i chelati di magnesio (ad esempio il magnesio treonato, l'orotato di magnesio) possono essere incapsulate ad ultrasuoni come nano-particelle nei liposomi.
  • Nutrienti, peptidi e altre molecole come alfa-GPC, melatonina, colina (bitartrato di colina, cloruro di colina), ketamina (racemica), acidi grassi omega-3 (EPA, DHA), acido α-lipoico (ALA), selegilina (L-deprenyl), centrofenossina, ossitocina, blu di metilene, ecc.

La formulazione liposomica nano-enziata di molecole bioattive e nutrienti offre una biodisponibilità superiore e può consentire alle sostanze mirate di attraversare la barriera emato-encefalica. L'incapsulamento impedisce alle molecole bioattive contro l'idrolisi indotta da acidi nello stomaco e la degradazione enzimatica in tutto il tratto gastrointestinale, in modo che un'alta percentuale del nutriente sia trasportata intatta nel sito bersaglio delle cellule.

Excursus: Estrazione ad ultrasuoni di prodotti fitofarmaceutici

La sonicazione è la tecnologia superiore per rilasciare molecole bioattive da piante, funghi e batteri. L'estrazione ad ultrasuoni è un metodo non termico, il cui principio di funzionamento si basa sulla cavitazione acustica. La cavitazione acustica / ultrasonica crea cesoie meccaniche e turbolenze, che perforano e disturbano le pareti cellulari e le membrane e favoriscono il trasferimento di massa. In questo modo la sonicazione libera le sostanze bioattive dall'interno della cellula e le trasferisce al solvente (ad es. acqua, etanolo, glicerina, olio vegetale, ecc.).
Per saperne di più sull'estrazione a ultrasuoni di molecole bioattive dalle piante!

Ultrasuoni ad alte prestazioni per formulazioni nootropiche

I sistemi Hielscher Ultrasonics sono macchine affidabili utilizzate nella produzione farmaceutica e di integratori per formulare nootropici di alta qualità e farmaci intelligenti, che vanno dalle nano-emulsioni ai liposomi, ai vettori lipidici nanostrutturati, alle nanoparticelle solido-lipidiche e ai complessi di inclusioni che sono caricati con vitamine, antiossidanti, flavonoidi, peptidi, polifenoli e altri composti bioattivi e forniscono la massima biodisponibilità, grande stabilità e funzionalità. Per soddisfare le richieste dei suoi clienti, Hielscher fornisce ultrasuoni dal compatto omogeneizzatore da laboratorio portatile e dagli ultrasuoni da banco a sistemi ad ultrasuoni completamente industriali per la produzione di elevati volumi di nootropici e formulazioni di farmaci intelligenti. I processi di formulazione ad ultrasuoni possono essere eseguiti come processo batch o come processo continuo in linea utilizzando un reattore a flusso ultrasonico. È disponibile un'ampia gamma di sonotrodi a ultrasuoni (sonde) e recipienti del reattore per garantire una configurazione ottimale per la produzione di liposomi. La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni di Hielscher consente un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7 in ambienti difficili e garantisce un ciclo di lunga durata degli ultrasuoni.
Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Il controllo preciso di tutti i parametri di processo importanti come l'ampiezza, la pressione, la temperatura e il tempo di sonicazione rendono il processo a ultrasuoni affidabile e riproducibile. Hielscher Ultrasonics conosce l'importanza di una qualità del prodotto costantemente elevata e supporta i produttori di integratori e terapeutiche nell'implementazione della standardizzazione dei processi e delle GMP (Good Manufacturing Practices) attraverso un software intelligente e la registrazione automatica dei dati. I nostri omogeneizzatori digitali ad ultrasuoni registrano automaticamente tutti i parametri di processo ad ultrasuoni su una scheda SD integrata. I display digitali a sfioramento e il telecomando del browser consentono un monitoraggio continuo del processo e permettono di regolare con precisione i parametri di processo ogni volta che è necessario. Ciò facilita notevolmente il monitoraggio del processo e il controllo della qualità.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

Volume di batch Portata Dispositivi raccomandati
1 - 500mL 10 - 200mL/min UP100H
10 - 2000mL 20 - 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 - 20L 0,2 - 4L/min UIP2000hdT
10 - 100L 2 - 10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. più grande cluster di UIP16000

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Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni per la dispersione, l'emulsione e l'estrazione delle cellule.

Omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alta potenza di laboratorio a pilota e Industriale scala.

Letteratura / Referenze



Particolarità / Cose da sapere

Nootropics e farmaci intelligenti

Il termine “nootropic” deriva dal greco antico νόος (nóos), che sta per “mente” e τροπή (tropḗ), che ha il significato “girando". I nootropici, noti anche come droghe intelligenti, sono sostanze "che fanno girare la mente", cioè sostanze bioattive che agiscono sul cervello aumentando le funzioni cognitive, in particolare l'intelligenza, le funzioni esecutive, la memoria, la memoria, la creatività, l'attenzione e la motivazione. Sono usate come stimolatori cognitivi o come doping cerebrale. I nootropici più diffusi sono i racetamici. La prima forma sintetizzata di racemo è stata derivata dal GABA ed è conosciuta come piracetam, considerato non tossico e studiato a lungo termine. Aniracetam, oxiracetam, pramiracetam e fenilpiracetam sono strutturalmente simili al piracetam, ma presentano una maggiore potenza stimolante. Le forme racemiche più recenti come il coluracetam, il fasoracetam, il nefiracetam o il noopept non hanno somiglianze strutturali con il piracetam.
Alcuni nootropici possono avere anche effetti psichedelici o psicoattivi/psicotropi e influenzare i processi mentali, ad esempio la percezione, la coscienza, la cognizione, la reattività, l'umore e le emozioni.

Racetams

Racetams sono noti come il tipo originale di droga intelligente con piracetam come il primo racetam sintetizzato un noto come il primo nootropico mai. Il pirracetam è una molecola del gruppo dei racetamidi con il nome chimico di 2-osso-1-pirrolidina acetammide. È un derivato del neurotrasmettitore GABA (acido gamma-aminobutirrico). Piracetam è una molecola di droga con un nucleo di pirrolidone, che è comunemente prescritto ai pazienti con Alzheimer o sintomi di pre-demenza. Tuttavia, il piracetam e altri racetamici sono utilizzati anche da adulti sani al fine di intensificare la trasmissione chimica sinaptica tra le cellule cerebrali. I racetam possono quindi aumentare il QI generale, la memoria e le funzioni di apprendimento, la chiarezza mentale e la motivazione. Altre molecole della classe dei racemi sono ad esempio pramiracetam, oxiracetam, аnԁ aniracetam.
Poiché i racetams rientrano nella categoria delle sostanze non controllate negli Stati Uniti o in molti altri paesi del mondo, i racetams possono essere acquistati come integratori OTC (over-the-counter) senza prescrizione medica. I racetamici sono considerati non tossici e gli effetti collaterali generali includono i dolori alla testa, che sono il risultato dell'esaurimento della colina nel cervello. Pertanto, gli utenti spesso combinano la loro dose di racetamici con un integratore di colina (ad esempio bitartrato di colina). Le dosi eccessive di racetam hanno per lo più solo leggeri effetti collaterali, che sono simili al consumo di caffeina in eccesso.

Stimolanti

Sostanze stimolanti come la caffeina e la nicotina sono droghe intelligenti ampiamente diffuse nella popolazione mondiale. La caffeina e la nicotina sono psicostimolanti legali, mentre l'uso della sottoclasse degli stimolanti è illegale. La classe degli stimolanti comprende quasi tutte le molecole che promuovono la veglia e la vigilanza generale, riducono la sensazione di stanchezza e sonnolenza e aumentano allo stesso tempo le funzioni cerebrali e il quoziente di intelligenza (QI). Il farmaco anti-narcolessia Modafinil è uno dei farmaci medici più importanti, che viene utilizzato da individui sani come "stimolatore cognitivo off-label" per aumentare le funzioni cognitive. Un altro farmaco off-label utilizzato è il metilfenidato, un farmaco somministrato per trattare il disturbo da deficit di attenzione e iperattività (ADHD) e utilizzato da individui sani come stimolatore cognitivo.
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Adattogeni

Le sostanze adattogene sono composti fitochimici, cioè molecole di origine vegetale, che vengono somministrate per rafforzare la risposta dell'organismo e il sistema immunitario in situazioni di stress. Gli adattogeni possono essere descritti come composti "stressanti", che inducono l'organismo ad adattarsi al mantenimento o al recupero dell'omeostasi (equilibrio tra i processi metabolici dell'organismo). La via principale dell'azione adattogena colpisce l'ipotalamo-ipofisi-surrene (asse HPA) in risposta alla stimolazione da stress esterno. Quasi tutti gli adattogeni rientrano nella classe dei farmaci non controllati, che possono essere acquistati come integratori da banco (OTC). Gli adattogeni più popolari e ampiamente consumati sono ad esempio ginseng, gingerolo (zenzero), ashwagandha, eleutherococcus senticosus (ginseng siberiano), rodiola rosea (radice artica), schisandra chinensis, kava kava, passiflora, erba di San Giovanni, e scutellaria baicalensis (cranio cinese).
La cannabis è un adattogeno? La cannabis ha ottenuto grande attenzione negli ultimi anni, soprattutto per i suoi composti antinfiammatori e rilassanti cannabidiolo (CBD) e cannabigerolo (CBG). Anche i cannabinoidi sono composti non tossici di origine vegetale e hanno comprovati effetti antistress sull'organismo, la cannabis e i cannabinoidi non sono ufficialmente classificati come sostanze adattogene. Ma poiché i CBD, i CBG e i veri adattogeni mostrano somiglianze nella loro funzione e nei loro effetti, sono spesso usati in combinazione per amplificare l'efficienza del cannabinoide e dell'adattogeno.
Mentre gli adattogeni hanno effetti di promozione della salute e di riduzione dello stress, essi mostrano solo piccoli effetti come stimolatori cognitivi, "di per sé". Il miglioramento cognitivo degli adattogeni si ottiene principalmente equilibrando la risposta del corpo allo stress, la resilienza e la salute generale, piuttosto che iniziando direttamente la crescita di nuove cellule cerebrali o connessioni neurali.
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Colinergici

Le sostanze colinergiche sono composti chimici che imitano l'azione dell'acetilcolina e/o della butirilcolina. Le droghe intelligenti a base di colina sono consumate per i loro effetti sulla memoria, l'attenzione e la regolazione dell'umore. L'acetilcolina è uno dei principali neurotrasmettitori nel cervello. È anche un componente essenziale per il corretto funzionamento del sistema nervoso periferico. La colina può essere assunta come integratore, ma è presente anche negli alimenti, ad esempio i tuorli d'uovo e i semi di soia sono particolarmente ricchi di colina.
La sulbutiamina (disponibile in commercio come farmaco OTC (over the counter) con il marchio Arcalion) è un derivato sintetico della tiamina (vitamina B1), che attraversa la barriera emato-encefalica ed è in grado di aumentare i livelli di tiamina nel cervello. Conosciuto per migliorare la memoria e per superare la debolezza e la fatica, riducendo l'inibizione psicocomportamentale, la sulbutiamina è usata anche dagli atleti. La sulbutiamina è classificata come un farmaco colinergico intelligente poiché questa sostanza agisce come regolatore colinergico all'interno dell'ippocampo. Quando viene utilizzata a dosaggi terapeutici, non sono stati osservati gravi effetti collaterali.

Serotoninergici

La serotonina, o 5-idrossitriptamina (5-HT), è un neurotrasmettitore monoamminico che contribuisce e controlla l'umore (benessere, felicità) e modula il sonno, l'appetito, la cognizione, l'apprendimento, la memoria, il sistema di ricompensa e numerosi processi fisiologici come il vomito e la vasocostrizione. La serotonina è prodotta all'interno del corpo dall'esposizione alla luce del sole. I composti naturali serotoninergici (che promuovono o rilasciano la serotonina), come il L-triptofano, sono presenti anche nelle fonti di cibo.

Dopaminergici

I dopaminergici sono sostanze stupefacenti intelligenti che influenzano i livelli di dopamina nel cervello. La dopamina è un ormone e un neurotrasmettitore che svolge diversi ruoli importanti nel cervello e nel corpo. Ad esempio, il percorso della dopamina è responsabile dei buoni sentimenti e dei segnali biochimici di feedback positivo per quanto riguarda le esperienze piacevoli come il cibo gustoso, il sesso, l'impegno sociale positivo, ecc.
La dopamina è disponibile come farmaco con i marchi Intropin, Dopastat e Revimine, tra gli altri, che sono principalmente utilizzati come farmaco stimolante nel trattamento di grave pressione sanguigna bassa, rallentamento della frequenza cardiaca e arresto cardiaco.
I farmaci intelligenti dopaminergici sono stimolatori della dopamina usati per superare i bassi livelli di dopamina, che sono generalmente associati a bassi livelli di energia, mancanza di motivazione, anedonia (incapacità di provare piacere), apatia, depressione, comportamenti che creano dipendenza, scarsa memoria e ridotte prestazioni di apprendimento. I più comuni farmaci dopaminergici intelligenti sono la L-tirosina, la Yohimbina e la selegilina (un inibitore MAO). Booster dopaminergici promuovono l'attenzione e la vigilanza sia aumentando l'efficacia della dopamina all'interno del cervello, sia inibendo gli enzimi che abbattono la dopamina.

Altre categorie di farmaci intelligenti, stimolatori cognitivi e nootropici includono glicinergici, adenosinergici, adrenergici, cannabinoidergici, GABAergici, istaminergici, melatonergici, monoaminergici e oppioidergici.
Il gruppo dei nootropici "-ergici" sono sostanze che modulano un sistema specifico nel corpo e nel cervello. Per esempio, i glicinergici modulano direttamente il sistema della glicina nel corpo e nel cervello, gli adenosinergici modulano direttamente il sistema dell'adenosina nel corpo e nel cervello, i dopaminergici agiscono sul sistema della dopamina e così via.

Complessi di inclusione

Un composto di inclusione è un complesso in cui una sostanza chimica – il cosiddetto “conduttore” – ha una cavità in cui un'altra molecola – il cosiddetto “cliente” – è incluso.
Le ciclodestrine sono i composti ospiti più comunemente usati, poiché possono formare complessi di inclusione con una grande varietà di composti solidi, liquidi e gassosi. I composti ospiti vanno dai reagenti polari come acidi, ammine, piccoli ioni (ad esempio gli anioni ClO4- , SCN-, anioni alogeni) agli idrocarburi alifatici e aromatici altamente apolari e ai gas rari. I complessi di inclusione possono essere sintetizzati sia in soluzione che allo stato cristallino. La complessazione ad ultrasuoni dei complessi di inclusione a base di ciclodestrina è un metodo molto affidabile ed efficiente per produrre complessi di inclusione caricati, che offrono un'elevata stabilità e una maggiore biodisponibilità. L'acqua è comunemente usata come solvente, anche se il dimetilsolfossido e la dimetilformammide sono solventi alternativi da utilizzare.
Oltre all'inclusione di composti farmaceutici/nutraceutici, la ciclodestrina viene utilizzata anche come composti ospiti per le molecole di fragranza per ottenere una maggiore stabilità e un'azione a lento rilascio.
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