Curcumin Superparticles의 초음파 침전
- 강황은 커큐미노이드의 단지 2-9 wt%만을 함유하고 있기 때문에, 의학적으로 유력한 분말을 얻기 위해서는 효율적인 추출 또는 합성 기술이 필요합니다.
- 초음파에 의한 반용매 침전은 커큐민 입자를 합성하는 매우 효율적인 방법입니다.
- 초음파 반용매 침전은 고품질 커큐민의 대량 생산으로 쉽게 확장할 수 있습니다.
커큐민
폴리페놀의 일종인 커큐민(Curcumin)은 허브 향신료 강황(Curcuma longa). 그것은 매우 강력한 항산화제를 가지고 있으며 항염증, 항암, 항진균 및 항균 특성으로 알려져 있습니다. 특히 광범위한 화학 예방 및 화학 요법 활성으로 인해 커큐민은 선호되는 약물 화합물로 사용됩니다.
강력한 항산화제인 커큐민은 슈퍼옥사이드 디스뮤타아제(SOD)와 같은 항산화제의 혈청 활성을 증가시키고 활성 산소 및 질소종(ROS 및 RNS)과 같은 활성산소를 제거하고 중화합니다. 또한 신체의 항산화 효소의 활동을 향상시킵니다. 커큐민은 또한 심장 질환을 낮추고 뇌 기능을 향상시키는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 다양한 유익한 의약 특성으로 인해 커큐민은 향신료, 보충제 및 약물로 널리 사용됩니다.
초음파 액체 용매 방지 침전
초음파로 asstisted 액체 반용매(LAS) 침전은 사방정계 상부 구조를 가진 커큐민 나노입자를 생산하기 위한 간단하고 빠른 원팟 합성 기술입니다. 초음파 무용제 침전은 간단하고 빠르며 확장 가능한 공정으로 제약 및 식품 산업에서 고품질 커큐민을 침전할 수 있습니다.
안정제가 없는 초음파의 부재 및 존재에서 curcumin superparticles의 형성 가설 메커니즘. 사진 © 2014, Thorat et al.
초음파 강수 프로토콜:
커큐민 입자의 극음속 침전을 위해 에탄올(5mg/mL)의 커큐민 유기 용액을 계면활성제(물에 0.02wt%)가 포함된 100mL 물에 첨가하거나 계면활성제 없이 첨가합니다. 반응 용기로는 약 500mL 용량, 직경 7cm, L/D 비율 1.7의 재킷 유리 용기가 사용됩니다. 혼합물의 온도는 1ºC로 지속적으로 유지됩니다. 초음파 강수 과정을 위해, 초음파 균질화기의 sonotrode와 같은 UP200HT 또는 UP200세인트 S26d14가 장착 된 sonotrode는 용매 - 반 용매 혼합물에 담근다. 100 % 진폭 설정 및 10 분에서 초음파 처리, 혼합물이 분산되었습니다.
초음파 처리 시간은 cucrcumin 결정의 다형성을 조작 할 수 있습니다. 초음파 처리 기간이 길어지면 사방 정계 입자의 비율이 증가합니다. 이것은 초음파 에너지의 증가가 사용 된 첨가제에 관계없이 단사정 형태에 대한 사방 정계 형태의 형성을 촉진한다는 것을 나타냅니다.
[참조: Thorat et al. 2014]
UIP1000hdt – API 침전을 위한 1kW 초음파 프로세서
초음파 캡슐화(Ultrasonic Encapsulation)를 통한 생체이용률 향상
커큐민은 친유성 분자이고 물에 잘 용해되지 않기 때문에(= 소수성) 전신 생체이용률이 낮습니다. 따라서 생체이용률을 향상시키는 커큐민 제형을 준비할 필요가 있습니다. 커큐민 수용액의 제조를 위해 계면활성제, 지질, 알부민, 사이클로덱스트린, 바이오폴리머 등을 첨가하여 리포솜, 나노입자 및 기타 약물 전달체에 커큐민 분자를 캡슐화하거나 로드합니다.
초음파는 다음과 같은 약물 운반체를 공식화하는 매우 효율적이고 신뢰할 수있는 기술입니다. 리포솜, 코어 쉘 나노 입자, 생체 고분자 및 더블 에멀젼! 아래에서 curcumin의 초음파 캡슐화를 위한 예시적인 프로토콜을 찾으십시오.
초음파 Curcumin 캡슐에 넣기 의정서:
커큐민이 로드된 PLGA(Polylactic-Co-glycolic Acid) 나노입자
- 먼저 PLGA 폴리머를 에틸 아세테이트에 용해시킵니다. 커큐민(15% w/w)을 첨가하고 용액을 간헐적으로 소용돌이치면서 용해시킵니다.
- 고체-인-오일 혼합물을 PVA(w/v)의 수성상에 첨가하여 S-O/W 에멀젼을 형성합니다. 그런 다음 PVA의 약물/폴리머 용액을 8,000rpm에서 소용돌이칩니다.
- 생성 된 용액은 다음과 같은 초음파 균질화기로 45 % 진폭에서 약 300 초 동안 초음파 처리됩니다. UP200HT 또는 UP200세인트 (200W, 26kHz). 초음파 처리 직후, 에멀젼을 수성 상 (물에 0.1 % PVA, 200mL)에 부어 자기 교반기로 급속 교반하에 확산시킵니다.
- 이 콜로이드 현탁액은 용매 증발이 완료될 때까지 자기 교반기로 계속 교반됩니다. 그런 다음 원심분리로 나노 입자를 수집하고 증류된 Milli Q 물로 3회 세척합니다. 마지막으로, 동결 보호 용액(자당(2%w/w) 및 트레할로스(5% w/w))에 재현탁하고 동결건조기 ATR FD3.0 시스템에서 건조하며 4°C에서 최소 6개월 동안 보관할 수 있습니다.
[참조: Ranjan et al. 2012]
Curcumin 침전 및 제형을 위한 초음파 프로세서
Hielscher 초음파는 나노 입자 (예 : API)의 합성 및 식물 화합물 추출을위한 고성능 초음파 장비를 제공합니다. 당사의 제품 범위에는 정교한 실험실, 벤치 탑 및 산업용 초음파기가 포함되어있어 소규모에서 상업용 규모에 이르기까지 응용 프로그램을 개발할 수 있습니다. 실험실 및 파일럿 테스트에서 얻은 모든 결과는 상업 생산 수준으로 완전히 선형 확장할 수 있습니다. 모든 시스템은 연중무휴(24/7) 운영을 위해 견고하고 사용하기 쉽게 제작되었습니다.
UIPxxxxhdT 시리즈는 벤치 탑, 공정 최적화 및 산업 생산에 사용할 수있는 산업용 초음파 시스템을 수용합니다. 당사의 산업 시스템은 다음과 같이 사용할 수 있습니다. 500W (UIP500hdT), 1000W(UIP1000hdT), 1500W(UIP1500hdT), 2000W(UIP2000hdT), 4000W(UIP4000hdT), 10,000W (UIP10000) 그리고 16,000W(UIP16000, 세계에서 가장 강력한 초음파). Hielscher 초음파’ 산업용 초음파 프로세서는 최대 200μm의 매우 높은 진폭에서 24/7 연속적으로 실행할 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해 Hielscher는 맞춤형 초음파 소노트로드를 제공합니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고 함은 무거운 의무 및 까다로운 환경에서 안정적인 연중 작동을 가능하게합니다.
당사의 모든 초음파 시스템에 대해 당사는 다양한 크기, 모양 및 형상의 소노트로드, 부스터 혼, 플로우 셀 및 반응기와 같은 광범위한 액세서리를 제공합니다. 이러한 도구를 사용하면 초음파 프로세서를 필요한 공정 조건에 최적으로 쉽게 조정할 수 있습니다.
침전 및 상향식 합성을 위해 Hielscher는 고유한 플로우 셀 인서트를 제공합니다 – 이 멀티페이즈캐비테이터 MPC48. MultiPhaseCavitator를 사용하면 두 번째 단계(안티 솔마)가 48개의 미세 캐뉼라를 통해 초음파 캐비테이션 영역에 직접 주입되어 첫 번째 단계로 밀리초 내에 혼합됩니다. 결과적으로 균질한 나노 입자가 침전됩니다.
실험실 및 벤치 탑에서 산업 생산에 이르기까지 강력한 초음파 처리.
문헌/참고문헌
- 휴링스, S.J.; Kalman, D.S. (2017) : 커큐민 : 인체 건강에 미치는 영향에 대한 검토. 음식. 2017년 10월; 6(10): 92.
- 소랏, AA; Dalvi, S.V. (2014) : 액체 반 용매 침전 중 초음파 및 첨가제에 의해 유도 된 커큐민의 입자 형성 경로 및 다형성. CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- 란잔, A.P.; 무케르지, A.; 헬슨, L.; 비슈와나타, JK : (2012) : 암 치료를 위한 Curcumin C3 복합체 로딩 나노입자의 스케일업, 최적화 및 안정성 분석. 나노 생명 공학 저널 2012, 10:38.
알아 둘 만한 가치가 있는 사실
커큐민
커큐민은 강황에서 발견되는 노란색 화합물입니다. 심황은 뿌리종성 초본 다년생 식물(Curcuma longa)생강과에 속한다. 커큐민은 뿌리줄기에서 추출한 폴리페놀로 향신료로 널리 사용됩니다. 원산지와 재배되는 토양 조건에 따라 심황에는 2%-9%의 커큐미노이드가 포함되어 있습니다. 커큐민은 강황(Curcuma longa, Zingiberaceae). 보충제, 의약 화합물, 식품 향료 착소 첨가제 및 화장품 성분으로 사용됩니다.
커큐민의 정제된 형태로, 다음과 같은 세 가지 주요 성분으로만 구성됩니다. – 커큐민, 비스데메톡시커큐민 및 데메톡시커큐민 – 커큐민 C3 복합체라고도 합니다. 순수 커큐민은 컬럼 크로마토그래피로 커큐민, 비스데메톡시 커큐민 및 데메톡시 커큐민의 C3 혼합물에서 분리할 수 있습니다.
그것의 약리학적인 재산에 관하여, 순수한, 비 변형된 커큐민에는 큰 문제가 있다: 빈약한 물 가용성과 그로 인하여 빈약한 bioavailability이기 때문에, 변형되지 않는 커큐민은 그것의 치료 효력을 포위할 수 없고, 그러나 간과 장 벽에서 급속하게 물질 대사로 변화된다. 커큐민의 낮은 흡수율을 극복하기 위해, 활성 분자는 나노 캐리어(예: 리포솜, nanospheres) 또는 나노 복합체(예: 나노 입자, 인지질, 사이클로덱스트린 및 고체 분산액의 복합체). 또한, 커큐민의 생체이용률은 흑후추 추출물인 피페린과 함께 투여할 때 약 2000% 증가할 수 있습니다.
이러한 사실로 인해, 나노 제형의 커큐민(nanocurcumin)은 나노폼의 커큐민이 앞서 언급한 약물 전달 문제를 극복하기 때문에 커큐민의 선호되는 투여 형태입니다. 나노 커큐민은 병든 조직에 대한 전달 개선, 더 나은 내재화 및 감소된 전신 제거로 인해 치료 특성을 둘러쌀 수 있습니다.
커큐민은 분말, 캡슐, 정제, 연고, 영양 음료 및 화장품 크림을 포함한 다양한 전달 형태로 제공됩니다.
커큐민의 의학적 응용
커큐민은 의학 및 영양 분야에서 다양한 사용 형태로 널리 조사되어 왔습니다. 연구에 따르면 커큐민은 항산화 활성이 높아 세포 사멸을 유도하고 세포 증식, 세포 접착 및 운동성을 억제하며 항 혈관 신생 및 항균 특성을 제공합니다. 이러한 효과로 인해 커큐민은 당뇨병뿐만 아니라 다양한 염증성 질환, 암, 신경 퇴행성 질환, 심혈관 질환을 치료하는 약물로 적용됩니다.
초음파로 제조된 나노 투여 형태 의학적 치료용 커큐민에는 나노입자, 리포좀, 미셀, 나노에멀젼, 사이클로덱스트린 복합체, 나노디스크, 나노섬유, 고체 지질 나노입자 및 커큐민 접합체가 포함됩니다. 이러한 나노 크기의 제형은 커큐민의 열악한 생체이용률을 극복하고 매우 강력한 커큐민 약물의 표적적이고 효과적인 전달을 가능하게 합니다.
커큐민 화학 구조
커큐민은 디페룰로일 메탄으로도 알려진 대칭 분자입니다. 커큐민의 IUPAC 이름은 (1E, 6E) -1,7- 비스 (4- 히드 록시 -3- 메 톡시 페닐) -1,6- 헵타디엔 -3,5- 디온, 화학식 C21H20O6. 커큐민 결정은 단사정(침상), 사방정계(쌀알 모양) 및 비정질 형태와 같은 다양한 모양으로 나타날 수 있습니다.