Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Precipitazione ultrasonica di superparticelle di curcumina

  • Poiché la curcuma contiene solo il 2-9% in peso di curcuminoidi, è necessaria un'efficace tecnica di estrazione o sintesi per ottenere una polvere medicamente potente.
  • La precipitazione antisolvente a ultrasuoni è un metodo altamente efficace per sintetizzare le particelle di curcumina.
  • La precipitazione ad ultrasuoni antisolvente può essere facilmente ridimensionata, fino alla produzione di grandi quantità di curcumina di alta qualità.

La curcumina

La curcumina, un polifenolo, è un farmaco scarsamente idrosolubile trovato nella spezia a base di erbe curcuma (Curcuma longa). Ha antiossidanti molto potenti ed è noto per le sue proprietà anti-infiammatorie, anti-cancro, anti-fungine e antimicrobiche. Soprattutto per la sua vasta gamma di attività chemioterapiche e chemioterapiche, la curcumina viene utilizzata come composto farmacologico preferito.
Come potente antiossidante, la curcumina aumenta l'attività sierica degli antiossidanti come la superossido dismutasi (SOD) e neutralizza i radicali liberi come le specie reattive dell'ossigeno e dell'azoto (ROS e RNS). Inoltre, migliora l'attività degli enzimi antiossidanti del corpo. La curcumina è anche nota per abbassare le malattie cardiache e migliorare la funzione cerebrale. A causa di queste molteplici proprietà benefiche medicinali, la curcumina è ampiamente usata come spezia, integratore e farmaco.

Precipitazione antisolvente liquido ad ultrasuoni

La precipitazione con antisolvente liquido ad ultrasuoni (LAS) è una tecnica di sintesi monocomponente semplice e rapida per produrre nanoparticelle di curcumina con sovrastruttura ortorombica. La precipitazione anti-solvente ad ultrasuoni è un processo semplice, veloce e scalabile, che consente la precipitazione di curcumina di alta qualità nell'industria farmaceutica e alimentare.

Precipitazione ad ultrasuoni di particelle di curcumina con sovrastruttura.

Meccanismo ipotizzato di formazione di superparticelle di curcumina in assenza e presenza di ultrasuoni senza stabilizzatori. Immagine © 2014 Thorat et al.

Protocollo di Precipitazione Ultrasonica:

UP200Ht - un potente dispositivo a ultrasuoni portatile.Per la precipitazione ultrafasica di particelle di curcumina, una soluzione organica di curcumina in etanolo (5 mg / ml) viene aggiunta in 100 mL di acqua contenente tensioattivo (0,02% in peso in acqua) o senza tensioattivo. Come recipiente di reazione, un recipiente di vetro rivestito di ca. Viene utilizzato un volume di 500 ml, un diametro di 7 cm e un rapporto L / D di 1.7. La temperatura della miscela viene costantemente mantenuta a 1 ° C. Per il processo di precipitazione ad ultrasuoni, il sonotrodo dell'omogeneizzatore ultrasonico come il UP200Ht o UP200St dotato di un sonotrodo S26d14 viene immerso nella miscela solvente-antisolvente. Con un'impostazione di ampiezza del 100% e 10 minuti. sonicazione, la miscela dispersa.
Il tempo di sonicazione consente la manipolazione del polimorfismo dei cristalli di cucrcumina. Quando la durata della sonicazione è prolungata, la percentuale di particelle ortorombiche aumenta. Ciò indica che un aumento dell'energia ultrasonica facilita la formazione di forme ortorombiche sulla forma monoclonale, indipendentemente dall'additivo utilizzato.
[Cf. Thorat et al. 2014]

estrazione a ultrasuoni viene utilizzata per isolare composti bioattivi quali antiossidanti, adaptogens e antocianine di vegetali.

UIP1000hdT – Processore ad ultrasuoni da 1kW per precipitazione API

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Migliore biodisponibilità mediante incapsulamento a ultrasuoni

Poiché la curcumina è una molecola lipofila e scarsamente dissolvibile in acqua (= idrofoba), ha una bassa biodisponibilità sistemica. Pertanto, è necessario preparare formulazioni di curcumina che migliorano la sua biodisponibilità. Per la preparazione di soluzioni a base di curcumina acquosa si aggiungono tensioattivi, lipidi, albumine, ciclodestrine, biopolimeri ecc. Al fine di incapsulare o caricare le molecole di curcumina in liposomi, nanoparticelle e altri trasportatori di farmaci.
Ultrasonicazione è una tecnica altamente efficiente e affidabile per formulare i trasportatori di droga come I Liposomi, Core-shell nanoparticelle, biopolimeri e doppie emulsioni! Trova di seguito un protocollo esemplare per l'incapsulamento ultrasonico della curcumina.

Protocollo di incapsulamento della curcumina a ultrasuoni:

Nanoparticelle di acido polilattico-co-glicolico (PLGA) caricato con curcumina

  1. Innanzitutto, il polimero PLGA viene disciolto in etil acetato. La curcumina (15% p / p) viene aggiunta e lasciata dissolversi mentre si agita a intermittenza la soluzione.
  2. La miscela solido-in-olio viene aggiunta ad una fase acquosa di PVA (p / v) per formare un'emulsione SO / W. Quindi, la soluzione del farmaco / polimero in PVA viene sottoposta a vortice a 8.000 rpm.
  3. La soluzione risultante viene sonicata per ca. 300 secondi con un'ampiezza del 45% con un omogeneizzatore ultrasonico come UP200Ht o UP200St (200 W, 26 kHz). Immediatamente dopo la sonicazione, l'emulsione viene versata nella fase acquosa (0,1% di PVA in acqua, 200 mL) per diffusione sotto agitazione rapida con un agitatore magnetico.
  4. Questa sospensione colloidale viene continuamente agitata con un agitatore magnetico fino al completamento dell'evaporazione del solvente. Quindi, le nanoparticelle vengono raccolte per centrifugazione, lavate 3 volte con acqua Milli Q distillata. Infine, vengono risospesi in soluzione crioprotettiva (saccarosio (2% peso / peso) e trealosio (5% peso / peso)), essiccati su un sistema liofilizzatore ATR FD3.0 e possono essere conservati a 4 ° C per almeno 6 mesi .

[Cf. Ranjan et al. 2012]

Processori ad ultrasuoni per la precipitazione e la formulazione di curcumina

Hielscher Ultrasonics offre apparecchiature ad ultrasuoni ad alte prestazioni per la sintesi di nanoparticelle (es. API) e l'estrazione di composti botanici. La nostra gamma di prodotti comprende sofisticati ultrasuoni da laboratorio, da banco e industriali, che consentono lo sviluppo di applicazioni dalla piccola alla scala commerciale. Tutti i risultati ottenuti in laboratorio e test pilota possono essere completamente scalati in scala a livello di produzione commerciale. Tutti i sistemi sono costruiti per un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, robusti e facili da usare.
La serie UIPxxxxhdT comprende i nostri sistemi a ultrasuoni di tipo industriale, che possono essere utilizzati per l'ottimizzazione di processo, da banco e industriale. I nostri sistemi industriali sono disponibili come 500 W (UIP500hdT), 1000 W (UIP1000hdT), 1500 W (UIP1500hdT), 2000 W (UIP2000hdT), 4000 W (UIP4000hdT), 10.000 W (UIP10000) e 16.000 W (UIP16000, ultrasonicatore più potente in tutto il mondo). Ultrasuoni Hielscher’ I processori industriali ad ultrasuoni possono essere eseguiti ininterrottamente 24 ore su 24, 7 giorni su 7, con ampiezze molto elevate fino a 200 μm. Per ampiezze ancora più elevate, Hielscher offre sonotrodi ultrasonici personalizzati. La robustezza delle apparecchiature ad ultrasuoni di Hielscher consente operazioni affidabili 24 ore su 24 in ambienti gravosi e in ambienti difficili.
Per tutti i nostri sistemi ad ultrasuoni, offriamo un ampio spettro di accessori come sonotrodi, trombe d'urto, celle di flusso e reattori di varie dimensioni, forme e geometrie. Con questi strumenti, diventa facilmente possibile adattare i nostri processori a ultrasuoni in modo ottimale alle condizioni di processo richieste.
InsertMPC48 con 48 cannule sottili, che iniettano la seconda fase dell'emulsione direttamente nella zona di cavitazione ultrasonicaPer la sintesi di precipitazioni e bottom-up, Hielscher offre un esclusivo inserto a cella di flusso – Gli MultiPhaseCavitator MPC48. Con il MultiPhaseCavitator, la seconda fase (anti-solvente) viene iniettata tramite 48 canule fini direttamente nella zona di cavitazione ultrasonica, dove viene miscelata in millisecondi nella prima fase. Come risultato, le nanoparticelle omogenee sono precipitate.

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Hielscher Ultrasonics produce ultrasuoni ad alte prestazioni.

Potente sonicazione dal laboratorio e da banco alla produzione industriale.

Letteratura/riferimenti



Particolarità / Cose da sapere

La curcumina

La precipitazione ad ultrasuoni della curcumina è una tecnica altamente efficiente per produrre nanocurcumin con sovrastruttura.La curcumina è un composto chimico di colore giallo che si trova nella curcuma. La curcuma è una pianta perenne erbacea rizomatosa (Curcuma longa) della famiglia di zenzero. La curcumina è un polifenolo che viene estratto dai rizomi e ampiamente usato come spezia. A seconda della sua origine e delle condizioni del terreno in cui viene coltivata, la curcuma contiene il 2% -9% di curcuminoidi. La curcumina è il principale curcuminoide della curcuma (Curcuma longa, Zingiberaceae). È usato come integratore, composto medicinale, additivo colorante per aromatizzare gli alimenti e come ingrediente cosmetico.
Una forma purificata di curcumina, che consiste solo dei seguenti tre componenti principali – curcumina, bisdemetossossururina e demetossiacurcumina – è indicato anche come complesso di curcumina C3. La curcumina pura può essere separata dalla miscela C3 di curcumina, curcumina bisemetrossilica e curcumina demetossi mediante cromatografia su colonna.
Per quanto riguarda le sue proprietà farmacologiche, la curcumina pura e non modificata ha un grosso problema: a causa della scarsa solubilità in acqua e quindi della scarsa biodisponibilità, la curcumina non modificata non può contenere i suoi effetti terapeutici, ma viene rapidamente metabolizzata nel fegato e nella parete intestinale. Per superare il basso tasso di assorbimento della curcumina, le molecole attive sono incapsulate in nano-portatori (es I Liposomi, nanosfere) o caricati su nano-complessi (es nanoparticelle, complessi di fosfolipidi, ciclodestrine e dispersioni solide). Inoltre, la biodisponibilità della curcumina può essere aumentata di ca. 2000% quando il suo dosaggio è combinato con piperina, che è un estratto di pepe nero.
A causa di questi fatti, la curcumina nano-formata (nanocurcumina) è la forma di dosaggio preferita della curcumina poiché la curcumina in nanoforma supera i suddetti problemi di rilascio di farmaci. La nanocurcumina può avvolgere le sue proprietà terapeutiche a causa di una migliore distribuzione del tessuto malato, una migliore internalizzazione e una riduzione dell'eliminazione sistemica.
La curcumina è disponibile in più forme di consegna tra cui polveri, capsule, compresse, unguenti, bevande nutrizionali e creme cosmetiche.

Applicazioni mediche di curcumina

La curcumina è stata ampiamente studiata per le sue molteplici forme di utilizzo in medicina e nutrizione. La ricerca ha dimostrato che la curcumina ha un'elevata attività antiossidante, che induce l'apoptosi cellulare, inibisce la proliferazione cellulare, l'adesione e la motilità anticellulare e offre proprietà anti-angiogenesi e anti-microbiche. A causa di questi effetti, la curcumina viene applicata come farmaco per il trattamento di varie malattie infiammatorie, tumori, malattie neurodegenerative, malattie cardiovascolari e diabete.
Forme di nano-somministrazione preparate ad ultrasuoni di curcumina per terapia medica includono nanoparticelle, liposomi, micelle, nanoemulsioni, complessi di ciclodestrina, nanodischi, nanofibre, nanoparticelle lipidiche solide e coniugati di curcumina. Queste forme di dosaggio di dimensioni nanometriche superano la scarsa biodisponibilità della curcumina e consentono l'erogazione mirata ed efficace di un farmaco curcumina molto potente.

Struttura chimica della curcumina

La curcumina è una molecola simmetrica, nota anche come diferuloil metano. Il nome IUPAC della curcumina è (1E, 6E) -1,7-bis (4-idrossi-3-metossifenil) -1,6-eptadiene-3,5-dione, con formula chimica C21H20O6. I cristalli di curcumina possono apparire in diverse forme, come ad esempio monoclino (acicolare), ortorombico (come il grano del riso) e forma amorfa.