ヒールシャー超音波技術

クルクミン超微粒子の超音波沈降

  • ウコンは2〜9重量%のクルクミノイドしか含まないので、医学的に強力な粉末を得るためには、効率的な抽出または合成技術が必要である。
  • 超音波補助貧溶媒沈殿は、クルクミン粒子を合成するための非常に効率的な方法である。
  • 超音波アンチソルベント沈殿は、高品質のクルクミンの大量生産に容易にスケールアップすることができます。

クルクミン

ポリフェノールであるクルクミンは、ハーブのスパイスターメリックに含まれる難水溶性の薬物です(ウコン)。それは非常に強力な酸化防止剤を有し、その抗炎症性、抗癌性、抗真菌性、および抗菌性の特性で知られている。特に広範囲の化学予防および化学療法活性のために、好ましい薬物化合物としてクルクミンが使用される。
強力な抗酸化物質として、クルクミンはスーパーオキシドジスムターゼ(SOD)やスカベンジなどの抗酸化物質の血清活性を高め、活性酸素や窒素種(ROSやRNS)などのフリーラジカルを中和します。さらに、それは身体自身の抗酸化酵素の活性を高める。クルクミンは、心疾患を軽減し、脳機能を改善することも知られています。これらの多様な有益な薬学的性質のために、クルクミンはスパイス、サプリメントおよび薬物として広く使用されている。

超音波液体貧溶媒沈殿

超音波処理された液体アンチソルベント(LAS)沈殿は、斜方晶の上部構造を有するクルクミンナノ粒子を製造するための単純で迅速なワンポット合成技術である。超音波アンチソルベント沈殿は、シンプルで迅速かつスケーラブルなプロセスであり、製薬および食品産業における高品質クルクミンの沈殿を可能にする。

上部構造を有するクルクミン粒子の超音波沈降。

安定剤を含まない超音波の不存在下および存在下におけるクルクミン超微粒子の形成機構の仮説。写真©2014 Thorat et al。

超音波沈殿プロトコル:

UP200Ht  - 強力なハンドヘルド超音波装置。クルクミン粒子の超音波沈殿のために、エタノール(5mg / mL)中のクルクミンの有機溶液を、界面活性剤(水中0.02重量%)を含有する水100mLまたは界面活性剤を含まない水100mLに添加する。反応容器としては、体積500mL、直径7cm、L / D比1.7を用いた。混合物の温度は常に1℃に維持される。超音波沈殿プロセスのために、超音波ホモジナイザーのソノトロード、例えば、 Uf200ःトン または UP200St S26d14ソノトロードを備えた溶液を溶媒 - 溶媒混合物に浸漬する。 100%振幅設定および10分で。混合物が分散される。
超音波処理時間は、ククルクミン結晶の多形性の操作を可能にする。超音波処理時間が長くなると、斜方晶系粒子の割合が増加する。これは、超音波エネルギーの増加が、使用された添加剤とは無関係に、単斜晶形よりも斜方晶形の形成を容易にすることを示す。
[cf. Thorat et al。 2014]

超音波抽出は、植物からの抗酸化剤、アダプトゲンおよびアントシアニンなどの生物活性化合物を単離するために使用されます。

UIP1000hdT – API沈殿のための1kW超音波プロセッサー

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超音波カプセル化によるバイオアベイラビリティの改善

クルクミンは親油性分子であり、水に難溶性(=疎水性)であるため、全身バイオアベイラビリティーが低い。従って、その生物学的利用能を高めるクルクミン製剤を調製することが必要である。クルクミン水溶液の調製のために、界面活性剤、脂質、アルブミン、シクロデキストリン、生体高分子などが添加され、クルクミン分子をリポソーム、ナノ粒子および他の薬物キャリアにカプセル化または装填する。
超音波処理は、薬物担体を処方するための非常に効率的で信頼できる技術である リポソーム、コア - シェル ナノ粒子、バイオポリマーおよび ダブルエマルション!以下に、クルクミンの超音波カプセル化のための例示的なプロトコルを見つける。

超音波クルクミンカプセル化プロトコル:

クルクミン充填ポリ乳酸 - グリコール酸(PLGA)ナノ粒子

  1. まず、PLGAポリマーを酢酸エチルに溶解する。クルクミン(15%w / w)を添加し、溶液を断続的にボルテックスしながら溶解させる。
  2. 油中固体混合物をPVA(w / v)の水相に加えてSO / Wエマルションを形成する。次に、PVA中の薬物/ポリマーの溶液を8,000rpmでボルテックスする。
  3. 得られた溶液を約5分間超音波処理する。超音波ホモジナイザー、例えば、45%振幅で300秒 Uf200ःトン または UP200St (200W、26kHz)。超音波処理の直後に、電磁攪拌機を用いて急速に攪拌しながら、水相(0.1%PVA水溶液; 200mL)に注ぎ、拡散させる。
  4. このコロイド状懸濁液を、溶媒の蒸発が完了するまで磁気撹拌機で連続的に撹拌する。次いで、ナノ粒子を遠心分離によって回収し、蒸留したミリQ水で3回洗浄する。最後に、凍結保護溶液(ショ糖(2%w / w)およびトレハロース(5%w / w))に再懸濁し、凍結乾燥機ATR FD3.0システムで乾燥させ、4℃で少なくとも6ヶ月間保存することができる。

[cf. Ranjan et al。 2012]

クルクミン沈殿および製剤用超音波プロセッサ

Hielscher Ultrasonicsは、ナノ粒子(例えばAPI)の合成および植物性化合物の抽出のための高性能超音波装置を提供する。当社の製品には、洗練されたラボ、ベンチトップおよび産業用超音波装置が含まれており、小規模から商業規模までのアプリケーションの開発が可能です。ラボ試験およびパイロット試験で得られたすべての結果は、商業生産レベルまで完全にリニアにスケールすることができます。すべてのシステムは、24時間365日稼働し、堅牢で使いやすくなっています。
UIPxxxxhdTシリーズは、工業用グレードの超音波システムを採用しており、ベンチトップ、プロセス最適化、および工業生産に使用できます。当社の産業システムは、 500W(UIP500hdT)1000W(UIP1000hdT)1500W(UIP1500hdT)2000W(UIP2000hdT)4000W(UIP4000hdT)10,000W(UIP10000) そして 16,000W(UIP16000、世界で最も強力な超音波装置)。ヒールシャー・ウルトラソニックス’ 産業用超音波プロセッサーは、200μmまでの非常に高い振幅で連続して24/7走行することができます。 Hielscherはさらに高振幅のためにカスタマイズされた超音波ソノトロードを提供しています。 Hielscherの超音波装置の堅牢性は、厳しい環境や要求の厳しい環境でも信頼できる24時間動作を可能にします。
当社の超音波システムでは、ソノトロード、ブースターホーン、フローセル、複数のサイズ、形状、形状のリアクターなど、幅広いアクセサリーを提供しています。これらのツールを使用すると、超音波プロセッサを必要なプロセス条件に最適に適合させることが容易になります。
直接超音波キャビテーションゾーンにエマルジョンの第二相を噴射48の微細カニューレ、を有するInsertMPC48沈降およびボトムアップ合成のために、Hielscherは独自のフローセルインサート – ザ 多相キャビター MPC48。 MultiPhaseCavitatorを使用すると、第2相(アンチソルベント)が48個の微細カニューラを介して超音波キャビテーションゾーンに直接注入され、そこではミリ秒以内に第1相に混合されます。結果として、均質なナノ粒子が沈殿する。

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Hielscher Ultrasonics社は高性能超音波装置を製造しています。

ラボやベンチトップから工業生産に至る強力な超音波処理

文学/参考文献

  • Hewlings、SJ;カルマン、DS(2017):クルクミン:その人間の健康への影響のレビュー。食品。 10月2017; 6(10):92。
  • Thorat、AA; Dalvi、SV(2014):液状貧溶媒沈殿中の超音波および添加剤によって誘発されるクルクミンの粒子形成経路および多型。 CrystEngComm、2014、16、11102-11114。
  • Ranjan、AP; Mukerjee、A。 Helson、L。 Vishwanatha、JK:(2012): 癌治療のためのCurcumin C3複合負荷ナノ粒子のスケールアップ、最適化、および安定性解析 Journal of Nanobiotechnology 2012、10:38。


知る価値のある事実

クルクミン

クルクミンの超音波沈殿は、上部構造を有するナノクルクミンを生成するための非常に効率的な技術である。クルクミンはウコンの黄色の化合物です。ウコンは根茎の草本の多年生植物である(ウコン)のジンジャーファミリー。クルクミンは、根茎から抽出され、スパイスとして広く使用されるポリフェノールである。その起源とそれが生育する土壌条件に応じて、ウコンは2%〜9%のクルクミノイドを含有する。クルクミンはウコンの主要なクルクミノイドです(クルクマ・ロンガ、ジンギオウ科)。サプリメント、医薬品、食品香料着色料、化粧品成分として使用されています。
クルクミンの精製された形態は、以下の3つの主要成分 – クルクミン、ビスデメトキシクルクミンおよびデメトキシクルクミン – クルクミンC3複合体とも呼ばれる。純粋なクルクミンは、カラムクロマトグラフィーにより、クルクミン、ビスデメトキシクルクミンおよびデメトキシクルクミンのC3ミックスから分離することができる。
その薬理学的特性に関して、純粋で非修飾クルクミンは大きな問題を抱えている:水溶性が悪く、バイオアベイラビリティが低いため、未修飾クルクミンはその治療効果を取り込めないが、肝臓および腸壁で急速に代謝される。クルクミンの低吸収率を克服するために、活性分子をナノキャリアーに封入する(例えば、 リポソーム、ナノスフェア)またはナノ複合体(例えば、 ナノ粒子、リン脂質、シクロデキストリンおよび固体分散体の複合体)。さらに、クルクミンのバイオアベイラビリティは、その投与量がピペリン(これは黒コショウ抽出物である)と組み合わされるときに2000%である。
ナノフォームのクルクミンは前述の薬物送達の問題を克服するので、ナノ配合クルクミン(ナノクルクミン)は、クルクミンの好ましい剤形である。ナノクルクミンは、罹患組織への改善された送達、良好な内在化および全身的な消失の減少により、その治療特性を包括することができる。
クルクミンは、粉末、カプセル、錠剤、軟膏、栄養ドリンク、および化粧用クリームを含む複数の送達形態で入手可能である。

クルクミンの医療応用

クルクミンは、医薬品や栄養の多様な使用形態のために広く研究されてきました。研究により、クルクミンは、細胞のアポトーシスを誘導し、細胞増殖を阻害し、抗細胞接着および運動性を高め、抗血管新生および抗菌特性を提供する高い抗酸化活性を有することが示されている。これらの作用により、種々の炎症性疾患、癌、神経変性疾患、心臓血管疾患および糖尿病を治療するための薬物としてクルクミンが適用される。
超音波処理されたナノ投与形態 リポソーム、ミセル、ナノエマルジョン、シクロデキストリン複合体、ナノディスク、ナノ繊維、固体脂質ナノ粒子、およびクルクミンコンジュゲートが挙げられる。これらのナノサイズ剤形は、クルクミンの低いバイオアベイラビリティーを克服し、非常に強力なクルクミン薬の標的とされた有効な送達を可能にする。

クルクミンの化学構造

クルクミンは、ジフエロイルメタンとしても知られる対称分子である。クルクミンのIUPAC名は、化学式C(1E、6E)-1,7-ビス(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)-1,6-ヘプタジエン-3,5-ジオンであり、21歳H20歳ザ・6。クルクミンの結晶は、単斜晶(針状)、斜方晶(玄米のような)、および非晶質形態のような、異なる形状で現れることができる。