超音波による向精神薬とスマートドラッグの製剤化
スマートドラッグやヌートロピック・サプリメントは、認知機能、脳の能力、集中力、記憶力、創造性を高め、やる気や精神的エネルギーを高め、脳の健康をサポートするために、「認知増強剤」として摂取されている。向精神薬、スマートドラッグ、精力増強物質などの生物活性化合物の血液脳関門（BBB）を通過する輸送を促進するためには、分子をナノ化する必要がある。超音波で調製されたナノリポソーム、ミセル、固体脂質ナノ粒子、ナノ構造ナノキャリア、ナノエマルションは、生物活性分子、ビタミン、植物化学物質の生物学的利用能を高めることが知られている。
向精神薬やスマートドラッグは、脳や身体を刺激する分子である。 – いわゆる認知増強剤 – その種類は、ラセタム系、覚醒剤系、アダプトゲン系、コリン作動薬系、セロトニン作動薬系、ドーパミン作動薬系、代謝機能改善薬系、その他に分類される。
これらの異なるカテゴリーの向精神薬に興味がありますか？ 向精神薬とその分類についての詳細はこちらをご覧ください！
リポソームと脂質ベースのナノキャリアとは？
リポソームや、ナノエマルション、ナノ懸濁液、固体脂質ナノ粒子（SLN）、ナノ構造脂質キャリア（NLC）などの脂質ベースのナノキャリアは、強力な薬物キャリアシステムとして知られており、生物活性分子や栄養素を標的細胞部位に送達し、優れたバイオアベイラビリティと吸収率をもたらします。
リポソーム
リポソームは、ナノ構造脂質ナノキャリアの特定の形態に分類することができる。リポソームは、1つ以上の脂質二重膜で囲まれた水性コアを持つ球形の小胞である。リポソームは親油性分子や親水性分子を内包することができるため、強力な薬物送達システムとして広く受け入れられている。リポソームは、自己組織化した自己閉鎖構造により、複数の生理活性化合物（栄養素や治療用分子など）を一度に封入することができる。そのリン脂質二重膜は、内包された生物活性分子を加水分解や酸化分解から保護する。リポソームの殻の構造は哺乳類の細胞とよく似ているため、リポソームは生物活性化合物を細胞や細胞内へ移行させることができる。リポソームの利点としては、酵素分解に対する保護、低毒性、高い生体適合性、生分解性、非免疫原性などが知られている。
UP400STナノリポソームの製造には、400ワットの強力な超音波ホモジナイザーである。
リポソーム、ニオソーム、ナノエマルション、固体脂質ナノ粒子、ナノ構造脂質キャリアの構造組成
イメージPoonia et al.
その他の脂質ナノキャリア
脂質ナノキャリアまたは脂質ベースナノキャリアは、ナノサイズの薬物／分子デリバリーシステムと定義され、バイオアベイラビリティの向上、高い吸収率、長期安定性の向上、外部劣化因子（酸化、加水分解など）からの保護を得るために、脂質構造を用いて生物活性分子をカプセル化する。ナノ構造脂質キャリアには、固体脂質ナノ粒子（SLN）、ナノ構造脂質キャリア（NLC）、ナノリポソーム、ミセル、ナノエマルション、ナノ懸濁液、脂質ナノチューブなどがある。特定の化学組成とそれに対応する物理化学的特性は、それぞれのナノキャリア形態にユニークな利点を与え、特定の投与形態（経口、静脈内、経鼻、経皮など）、分子の組み合わせ、負荷容量、または時間放出型製剤に適している。
固体脂質ナノ粒子（SLN）およびナノ構造脂質キャリア（NLC）は、界面活性剤によって安定化された水相中の脂質マトリックスからなる固体粒子と定義される。
リポソームやその他のナノカプセル化（SLNやNLCなど）されたサプリメントは、優れた生物学的利用能を提供します。これは、生物活性物質（ビタミン、抗酸化物質、フラボノイドなど）の非常に高い割合が、体内の細胞で吸収・代謝されることを意味します。吸収されずに体外に排泄されるため、無駄になるのはごくわずかである。このため、ナノリポソーム製剤は、ほぼすべての生理活性分子を目的細胞に送達することができるため、非常に強力で効果的かつ信頼性の高い製剤となる。
バイオアベイラビリティの高い刺激分子の超音波製剤化
超音波ナノ乳化とナノカプセル化は、向精神薬や精神作用分子を水溶性にし、それによって高い吸収性と生物学的利用能を実現する。吸収率が高くなり、生物学的利用能と生体適合性が向上すれば、生理活性物質はより強力になり、血液脳関門を通過できるようになるかもしれない。
超音波による固体脂質ナノ粒子の調製
(Kumar et al.）
向精神薬の超音波製剤化
- リポソーム
- ナノエマルジョン
- ミセル
- 固体脂質ナノ粒子（SLN）
- ナノ構造脂質キャリア(NLC)
- インクルージョン・コンプレックス（シクロデキストリンなど）
- ニオソーム
超音波ホモジナイザー UIP2000hdT (連続攪拌バッチ反応器付き（2kW）
ほとんどの有名な向精神薬は、ピラセタム、アニラセタム、オキシラセタム、プラミラセタム、フェニルピラセタムなどのラセタム類の物質である。多くのラセタムは親油性（＝脂溶性）である。超音波処理により、脂溶性ラセタムはナノエマルション、リポソーム、固体脂質ナノ粒子（SLN）、ナノ構造脂質キャリア（NLC）などのナノ強化形態にカプセル化される。これらのナノ強化製剤は、水をはじく脂溶性のラセタムを水溶性の製品に変える。人体の血流は水性であるため、ナノ化された水溶性製剤は著しく高い生物学的利用能を提供する。
超音波ナノ増強スマートドラッグ
超音波カプセル化およびナノ製剤化技術は、生物学的利用能の高いサプリメントや治療薬の調製を可能にする。リポソームやその他のナノ構造の脂質担体システムに超音波で製剤化することで恩恵を受ける生物活性分子には、ビタミン、抗酸化物質、フラボノイド、植物抽出物、ミネラル、アミノ酸、ペプチドなどがあります。
- ビタミンや抗酸化物質には、ビタミンC、ビタミンB群、グルタチオン、レスベラトロール、CoQ10（ユビキノン）などがある。
- CBD、THC、CBG（大麻）、緑茶カテキン（EGCGなど）、ニコチン、カフェイン、アシュワガンダ、ベルベリン、クラトムなどのハーブや植物の分子。
- ハトムギ、ライオンのたてがみ、七面鳥のしっぽ、チャーガ、シロシビン（マジックマッシュルーム）などの菌類／キノコ抽出物。
- クレアチン、グリシン、5-HTP（5-ヒドロキシトリプトファン）、フェニルアラニン、L-テアニン（お茶に含まれるアミノ酸類似物質）、GABA（γ-アミノ酪酸）、タウリン、N-アセチルシステイン（NAC）、L-チロシンなどのアミノ酸。
- マグネシウムキレート（スレオネートマグネシウム、オロチン酸マグネシウムなど）のようなミネラルは、ナノ粒子としてリポソームに超音波カプセル化することができる。
- α-GPC、メラトニン、コリン（酒石酸コリン、塩化コリン）、（ラセミ）ケタミン、オメガ3脂肪酸（EPA、DHA）、α-リポ酸（ALA）、セレギリン（L-デプレニル）、セントロフェノキシン、オキシトシン、メチレンブルーなどの栄養素、ペプチド、その他の分子。
生物活性分子と栄養素のナノ化リポソーム製剤は、優れた生物学的利用能を提供し、標的物質が血液脳関門を通過することを可能にする可能性がある。カプセル化は、胃での酸による加水分解や消化管全体における酵素分解から生理活性分子を防ぐため、栄養素の高い割合が損傷されずに細胞の標的部位に輸送される。
エクスカーション：植物化学物質の超音波抽出
超音波抽出は、植物、菌類、バクテリアから生物活性分子を放出する優れた技術である。超音波抽出は非加熱法で、その作動原理は音響キャビテーションに基づいています。音響／超音波キャビテーションは、機械的なせん断と乱流を発生させ、細胞壁や細胞膜を穿孔・破壊し、物質移動を促進します。これにより、細胞内部から生理活性物質が放出され、溶媒（水、エタノール、グリセリン、植物油など）に移行します。
植物から生理活性分子を超音波抽出する方法について、詳しくはこちらをご覧ください！
向精神薬製剤用高性能超音波発生装置
Hielscher Ultrasonicsのシステムは、ナノエマルションからリポソーム、ナノ構造脂質キャリア、固体脂質ナノ粒子、ビタミン、抗酸化剤、フラボノイド、ペプチド、ポリフェノール、その他の生物活性化合物を含有し、最高のバイオアベイラビリティ、優れた安定性、機能性を提供するインクルージョン複合体まで、高品質な向精神薬やスマートドラッグを製剤化するために医薬品やサプリメント製造に使用される信頼性の高い機械です。お客様のご要望にお応えするため、Hielscher社は、コンパクトなハンドヘルド・ラボ用ホモジナイザーや卓上型超音波発生装置から、大量の向精神薬やスマートドラッグ製剤を製造するための完全工業用超音波システムまで、超音波発生装置を提供しています。超音波製剤プロセスは、バッチまたは超音波フロースルー反応器を使用した連続インラインプロセスとして実行することができます。お客様のリポソーム製造に最適なセットアップを確実にするため、幅広い超音波ソノトロード（プローブ）とリアクター容器をご用意しています。Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の運転が可能であり、超音波装置の長寿命サイクルを保証します。
振幅、圧力、温度、超音波処理時間など、すべての重要なプロセスパラメーターを正確に制御することで、超音波プロセスの信頼性と再現性を高めています。Hielscher Ultrasonics社は、継続的に高い製品品質を維持することの重要性を認識しており、インテリジェントなソフトウェアと自動データ記録により、サプリメントや治療薬メーカーがプロセスの標準化とGMP（適正製造規範）を実施するのをサポートします。当社のデジタル超音波ホモジナイザーは、すべての超音波プロセスパラメーターを内蔵SDカードに自動的に記録します。デジタルのタッチディスプレイとブラウザーのリモートコントロールにより、連続的なプロセスモニタリングが可能で、必要な時にいつでもプロセスパラメーターを正確に調整することができます。これにより、プロセスのモニタリングと品質管理が非常に容易になります。
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：
| バッチ量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 1〜500mL | 10～200mL/分 | UP100H |
| 10〜2000mL | 20～400mL/分 | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1～20L | 0.2～4L/分 | UIP2000hdT |
| 10～100L | 2～10L/分 | UIP4000hdT |
| n.a. | 10～100L/分 | uip16000 |
| n.a. | より大きい | クラスタ uip16000 |
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文献・参考文献
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
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知っておくべき事実
向精神薬 とスマートドラッグ
用語 “向精神薬” は古代ギリシャ語のνόος（nóos）に由来する。 “心” とτροπή（trop↪Ll_1E17） である。 “ターニング」。つまり、認知機能、特に知能、実行機能、記憶力、創造性、注意力、意欲を高めることによって脳に影響を与える生理活性物質である。認知機能増強剤や脳ドーピングとして使用される。人気のある向精神薬には、ラセタムがある。最初に合成されたラセタムはGABAから派生したもので、ピラセタムとして知られている。アニラセタム、オキシラセタム、プラミラセタム、フェニルピラセタムは構造的にピラセタムに似ているが、より高い刺激力を示す。コルラセタム、ファソラセタム、ネフィラセタム、ヌーペプトなどの新しいラセタム型は、ピラセタムとの構造的類似性はない。
向精神薬の中には、サイケデリックな作用や精神活性・向精神作用を持つものもあり、知覚、意識、認知、反応性、気分、感情などの精神プロセスに影響を与える。
ラセタム
ラセタムは、ピラセタムが最初に合成されたラセタムであり、史上初の向精神薬として知られるスマートドラッグの元祖として知られている。ピラセタムは、2-オキソ-1-ピロリジンアセトアミドという化学名を持つラセタムグループの分子である。神経伝達物質GABA（γ-アミノ酪酸）の誘導体である。ピラセタムはピロリドンを核とする薬物分子で、アルツハイマー病や認知症予備軍の患者によく処方される。しかし、ピラセタムや他のラセタムは、脳細胞間の化学的シナプス伝達を強化するために、健康な成人にも使用されている。ラセタムはそれによって、一般的なIQ、記憶・学習機能、精神の明晰さ、意欲を高めることができる。ラセタム類の他の分子には、プラミラセタム、オキシラセタム、アニラセタムなどがある。
ラセタムは、アメリカや世界の他の多くの国々では規制されていない物質のカテゴリーに入るため、処方箋なしでOTC（一般用医薬品）のサプリメントとして購入することができます。ラセタムは無毒であると考えられており、一般的な副作用には、ラセタムが脳内のコリンを枯渇させる結果である頭痛などがある。そのため、使用者はしばしばラセタムの服用量とコリンのサプリメント（例えば酒石酸コリン）を併用する。ラセタムの過剰摂取は、ほとんどが軽い副作用しかなく、カフェインの過剰摂取に似ている。
覚せい剤
カフェインやニコチンのような刺激物質は、世界中の人々に広く普及しているスマートドラッグである。カフェインとニコチンは合法な精神刺激剤であるが、覚せい剤の亜流であるアンフェタミンの使用は違法である。覚せい剤には、全般的な覚醒と覚醒を促し、疲労感や眠気を軽減し、同時に脳機能と知能指数（IQ）を高める分子がほとんど含まれる。 抗ナルコレプシー薬であるモダフィニルは、最も著名な医療用医薬品のひとつであり、認知機能を高める「適応外認知機能改善薬」として健康な人に使用されている。メチルフェニデートは、注意欠陥多動性障害（ADHD）の治療薬として投与され、健康な人が認知機能増強剤として使用する薬である。
の超音波抽出について、詳しくはこちらをクリックしてください。 カフェイン そして ニコチン!
アダプトゲン
アダプトゲン物質とは、植物由来の化合物であり、ストレスの多い状況に対する身体の反応や免疫システムを強化するために投与される。アダプトゲンは、ホメオスタシス（体内の代謝過程の平衡）を維持または回復するために、身体を適応させる「ストレスを与える」化合物と言えます。アダプトゲン作用の主な経路は、外的ストレスによる刺激に反応して、視床下部-下垂体-副腎（HPA軸）に作用する。ほとんどすべてのアダプトゲンは、非管理薬物に分類され、一般用医薬品として購入することができる。最も人気があり、広く消費されているアダプトゲンは、高麗人参、ジンゲロール（ショウガ）、アシュワガンダ、エレウテロコッカス・センティコサス（シベリア人参）、ロディオラ・ロゼア（北極根）、シサンドラ・チネンシス、カバカバ、パッション・フラワー、セント・ジョンズ・ワート、オウゴンなどである。
大麻はアダプトゲン？ カンナビスはここ数年、抗炎症作用やリラックス作用のあるカンナビジオール（CBD）やカンナビゲロール（CBG）が注目されている。カンナビノイドは無毒の植物由来化合物であり、身体に対するストレス軽減効果が証明されていますが、大麻とカンナビノイドは公式にはアダプトジェニック物質として分類されていません。しかし、CBD、CBGと真のアダプトジェニックは、その機能と効果に類似性があるため、カンナビノイドとアダプトジェニックの効率を高めるために、しばしば併用されます。
アダプトゲンには健康を促進し、ストレスを軽減する作用がある一方で、「それ自体」の認知機能増強剤としての効果はわずかである。アダプトゲンによる認知機能の向上は、新しい脳細胞や神経結合の成長を直接的に促すというよりも、主に、身体のストレス反応、回復力、健康全般のバランスを整えることによって達成される。
植物からアダプトゲンを超音波抽出する方法については、こちらをご覧ください！
コリン作動薬
コリン作動性物質は、アセチルコリンおよび/またはブチリルコリンの作用を模倣した化学化合物である。コリンを主成分とするスマートドラッグは、記憶力、注意力、気分の調節に効果があるとして消費されている。アセチルコリンは脳内の主要な神経伝達物質の一つである。また、末梢神経系が適切に機能するために不可欠な成分でもある。コリンはサプリメントとして摂取することもできるが、食品中にも含まれている。例えば、卵黄や大豆にはコリンが特に豊富に含まれている。
スルブチアミン（一般用医薬品としてアルカリオンという商品名で市販されている）は、チアミン（ビタミンB1）の合成誘導体で、血液脳関門を通過し、脳内のチアミン濃度を高めることができる。記憶力を高め、精神行動の抑制を抑えながら脱力感や疲労感を克服することで知られるスルブチアミンは、スポーツ選手にも使用されている。スルブチアミンは海馬内でコリン作動性調節物質として作用するため、コリン作動性スマートドラッグに分類される。治療用量で使用した場合、深刻な副作用は観察されていない。
セロトニン作動薬
セロトニン、または5-ヒドロキシトリプタミン（5-HT）はモノアミン神経伝達物質であり、気分（幸福感、幸福感）に寄与し、それを制御し、睡眠、食欲、認知、学習、記憶、報酬系、嘔吐や血管収縮など数多くの生理的プロセスを調節する。セロトニンは、日光を浴びることによって体内で生成される。L-トリプトファンなどの天然のセロトニン作動性（セロトニンを促進または放出する）化合物も、食物源に含まれている。
ドーパミン作動薬
ドーパミン作動薬は、脳内のドーパミンレベルに影響を与えるスマートドラッグ物質である。ドーパミンはホルモンであり、脳と身体でいくつかの重要な役割を果たす神経伝達物質である。例えば、ドーパミンの経路は、おいしい食べ物、セックス、積極的な社会的関与など、心地よい経験に関するポジティブなフィードバックを感じさせ、生化学的シグナルを送る役割を担っている。
ドーパミンは、イントロピン、ドーパスタット、レビミンなどの商品名で医薬品として販売されており、主に重症の低血圧、心拍数の低下、心停止の治療に興奮薬として使用される。
ドーパミン作動性スマートドラッグは、ドーパミンレベルの低下を克服するために使用されるドーパミンブースターであり、一般に、エネルギーレベルの低下、意欲の欠如、快感消失（喜びを感じられない）、無気力、抑うつ、嗜癖行動、記憶力の低下、学習能力の低下を伴う。一般的なドーパミン作動性スマートドラッグは、L-チロシン、ヨヒンビン、セレギリン（MAO阻害剤）である。ドーパミンブースターは、脳内のドーパミンの効能を高めるか、ドーパミンを分解する酵素を阻害することにより、注意力と覚醒を促進する。
スマートドラッグ、認知増強剤、向精神薬の他のカテゴリーには、グリシン作動薬、アデノシン作動薬、アドレナリン作動薬、カンナビノイド作動薬、GABA作動薬、ヒスタミン作動薬、メラトニン作動薬、モノアミン作動薬、オピオイド作動薬などがある。
ergic "向精神薬のグループは、体や脳の特定のシステムを調節する物質である。例えば、グリシン作動薬は体内および脳内のグリシン系を直接調節し、アデノシン作動薬は体内および脳内のアデノシン系を直接調節し、ドーパミン作動薬はドーパミン系などに作用する。
インクルージョン・コンプレックス
包接化合物とは、1つの化学物質 – いわゆる “ホスト” – には空洞があり、そこに別の分子が入る。 – いわゆる “ゲスト” – が含まれている。
シクロデキストリンは、多種多様な固体、液体、気体化合物と包接錯体を形成できるため、最も一般的に使用されるホスト化合物である。ゲスト化合物は、酸、アミン、小イオン（ClO4-、SCN-、ハロゲンアニオンなど）のような極性試薬から、無極性の脂肪族炭化水素や芳香族炭化水素、希ガスまで多岐にわたる。包接錯体は溶液でも結晶状態でも合成できる。シクロデキストリンをベースとする包接錯体の超音波錯形成は、高い安定性と生物学的利用能の向上を提供する、負荷された包接錯体を製造するための非常に信頼性が高く効率的な方法である。溶媒としては一般的に水が用いられるが、ジメチルスルホキシドやジメチルホルムアミドも代替溶媒として使用できる。
シクロデキストリンは、医薬品／栄養補助食品化合物の包接以外に、より高い安定性と徐放性を得るために香料分子のホスト化合物としても使用される。
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