Kurkumīna superdaļiņu ultraskaņas nokrišņi
- Tā kā kurkuma satur tikai 2-9 masas% kurkuminoīdu, ir nepieciešama efektīva ekstrakcijas vai sintēzes tehnika, lai iegūtu medicīniski spēcīgu pulveri.
- Ultrasoniski atbalstīti antisolventu nokrišņi ir ļoti efektīva metode kurkumīna daļiņu sintēzei.
- Ultraskaņas antisolventu nokrišņus var viegli palielināt līdz liela daudzuma augstas kvalitātes kurkumīna ražošanai.
Kurkumīns
Kurkumīns, polifenols, ir slikti ūdenī šķīstošs medikaments, kas atrodams augu garšvielu kurkumā (Kurkuma longa). Tam ir ļoti spēcīgi antioksidanti, un tas ir pazīstams ar pretiekaisuma, pretvēža, pretsēnīšu un pretmikrobu īpašībām. Īpaši attiecībā uz plašo ķīmijterapijas profilaktisko un ķīmijterapeitisko darbību klāstu kurkumīns tiek izmantots kā vēlamais zāļu savienojums.
Kā spēcīgs antioksidants kurkumīns palielina antioksidantu, piemēram, superoksīda dismutāzes (SOD), aktivitāti serumā un iznīcina un neitralizē brīvos radikāļus, piemēram, reaktīvās skābekļa un slāpekļa sugas (ROS un RNS). Turklāt tas uzlabo paša organisma antioksidantu enzīmu aktivitāti. Ir zināms, ka kurkumīns arī pazemina sirds slimības un uzlabo smadzeņu darbību. Šo daudzveidīgo labvēlīgo ārstniecisko īpašību dēļ kurkumīns tiek plaši izmantots kā garšviela, papildinājums un zāles.
Ultraskaņas šķidrā antisolventa nokrišņi
Ultrasoniski asstisted šķidrā antisolventa (LAS) nokrišņi ir vienkārša un ātra viena katla sintēzes tehnika, lai ražotu kurkumīna nanodaļiņas ar ortorombisku virsbūvi. Ultraskaņas anti-šķīdinātāju nokrišņi ir vienkāršs, ātrs un mērogojams process, kas ļauj nogulsnēt augstas kvalitātes kurkumīnu farmācijas un pārtikas rūpniecībā.
Hipotezēts kurkumīna superdaļiņu veidošanās mehānisms, ja nav ultraskaņas un ir bez stabilizatoriem. Attēls © 2014 Thorat et al.
Ultraskaņas nokrišņu protokols:
Kurkumīna daļiņu ultazoniskai nogulsnēšanai 100 ml ūdens, kas satur virsmaktīvo vielu (0,02 masas% ūdenī) vai bez virsmaktīvās vielas, pievieno organisko kurkumīna šķīdumu etanolā (5 mg/ml). Kā reakcijas trauks tiek izmantots apvalkots stikla trauks ar aptuveni 500 ml tilpumu, 7 cm diametru un L/D attiecību 1,7. Maisījuma temperatūra tiek pastāvīgi uzturēta 1 ° C temperatūrā. Ultraskaņas nokrišņu procesam ultraskaņas homogenizatora sonotrode, piemēram, UP200Ht vai UP200St aprīkots ar S26d14, sonotrode tiek iegremdēts šķīdinātāja-antisolventa maisījumā. Pie 100% amplitūdas iestatījuma un 10 min.
Ultraskaņas apstrādes laiks ļauj manipulēt ar cucrcumin kristālu polimorfismu. Ja ultraskaņas apstrādes ilgums ir pagarināts, palielinās ortorombisko daļiņu procentuālais daudzums. Tas norāda, ka ultraskaņas enerģijas palielināšanās atvieglo ortorombiskās formas veidošanos monoklīniskajā formā neatkarīgi no izmantotās piedevas.
[sal. ar Thorat et al. 2014]
UIP1000hdT – 1kW ultraskaņas procesors API nokrišņiem
Uzlabota biopieejamība ar ultraskaņas iekapsulēšanu
Tā kā kurkumīns ir lipofīla molekula un slikti izšķīst ūdenī (= hidrofobs), tam ir zema sistēmiskā biopieejamība. Tāpēc ir nepieciešams sagatavot kurkumīna preparātus, kas uzlabo tā biopieejamību. Kurkumīna ūdens šķīdumu pagatavošanai pievieno virsmaktīvās vielas, lipīdus, albumīnus, ciklodekstrīnus, biopolimērus utt., Lai iekapsulētu vai ielādētu kurkumīna molekulas liposomās, nanodaļiņās un citos zāļu nesējos.
Ultrasonication ir ļoti efektīva un uzticama metode, lai formulētu zāļu nesējus, piemēram, liposomas, serdes apvalks nanodaļiņas, biopolimēriem un dubultās emulsijas! Zemāk atrodiet kurkumīna ultraskaņas iekapsulēšanas paraugprotokolu.
Ultraskaņas kurkumīna iekapsulēšanas protokols:
Kurkumīna polipienskābes-ko-glikolskābes (PLGA) nanodaļiņas
- Pirmkārt, PLGA polimērs tiek izšķīdināts etilacetātā. Pievieno kurkumīnu (15% m/m) un ļauj tam izšķīst, ar pārtraukumiem virpinot šķīdumu.
- Cietās eļļas maisījumu pievieno PVA ūdens fāzei (w / V), lai izveidotu S-O / W emulsiju. Pēc tam zāļu/polimēra šķīdums PVA tiek virpuļots pie 8,000 apgr./min.
- Iegūtais šķīdums tiek apstrādāts ar ultraskaņu aptuveni 300sec 45% amplitūdā ar ultraskaņas homogenizatoru, piemēram, UP200Ht vai UP200St (200W, 26kHz). Tūlīt pēc ultraskaņas apstrādes emulsiju ielej ūdens fāzē (0,1% PVA ūdenī; 200 ml) difūzijai, strauji maisot ar magnētisko maisītāju.
- Šo koloidālo suspensiju nepārtraukti maisa ar magnētisko maisītāju, līdz šķīdinātājs iztvaiko. Pēc tam nanodaļiņas savāc centrifugējot, 3 reizes mazgā ar destilētu Milli Q ūdeni. Visbeidzot, tos atkārtoti suspendē krioprotektenta šķīdumā (saharozi (2 % m/m) un trehalozi (5 masas %), žāvē uz liofilizatora ATR FD3.0 sistēmas, un tos var uzglabāt 4 °C temperatūrā vismaz 6 mēnešus.
[sal. ar Ranjan et al. 2012]
Ultraskaņas procesori kurkumīna nokrišņiem un preparātiem
Hielscher Ultrasonics piedāvā augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtas nanodaļiņu (piemēram, API) sintēzei un botānisko savienojumu ekstrakcijai. Mūsu produktu klāstā ir sarežģītas laboratorijas, stenda un rūpnieciskie ultrasonikatori, kas ļauj izstrādāt lietojumprogrammas no maziem līdz komerciāliem mērogiem. Visi rezultāti, kas iegūti laboratorijas un izmēģinājuma testos, var būt pilnīgi lineāri mērogoti līdz komerciālās ražošanas līmenim. Visas sistēmas ir veidotas 24/7 darbībai, izturīgas un viegli lietojamas.
UIPxxxxhdT sērija ietver mūsu rūpnieciskās klases ultraskaņas sistēmas, kuras var izmantot stenda, procesa optimizācijai un rūpnieciskai ražošanai. Mūsu industriālās sistēmas ir pieejamas kā 500W (UIP500hdT), 1000W (UIP1000hdT), 1500W (UIP1500hdT), 2000W (UIP2000hdT), 4000W (UIP4000hdT), 10 000W (UIP10000) un 16 000W (UIP16000, visā pasaulē visspēcīgākais ultrasonikators). Hielscher Ultrasonics’ Rūpnieciskos ultraskaņas procesorus var darbināt nepārtraukti 24/7 ar ļoti augstām amplitūdām līdz 200 μm. Vēl augstākām amplitūdām Hielscher piedāvā pielāgotus ultraskaņas sonotrodes. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj droši darboties visu diennakti lieljaudas režīmā un prasīgā vidē.
Visām mūsu ultraskaņas sistēmām mēs piedāvājam plašu piederumu spektru, piemēram, sonotrodes, pastiprinātāja ragus, plūsmas šūnas un vairāku izmēru, formu un ģeometriju reaktorus. Izmantojot šos rīkus, kļūst viegli iespējams optimāli pielāgot mūsu ultraskaņas procesorus nepieciešamajiem procesa apstākļiem.
Nokrišņiem un sintēzei no apakšas uz augšu Hielscher piedāvā unikālu plūsmas šūnu ieliktni – Gada MultiPhaseCavitator MPC48. Ar MultiPhaseCavitator, otrā fāze (anti-šķīdinātājs) tiek injicēta caur 48 smalkām kanulām tieši ultraskaņas kavitācijas zonā, kur tas tiek sajaukts milisekundēs pirmajā fāzē. Tā rezultātā tiek nogulsnētas viendabīgas nanodaļiņas.
Spēcīga ultraskaņas apstrāde no laboratorijas un stenda līdz rūpnieciskai ražošanai.
Literatūra/Atsauces
- Hewlings, S.J.; Kalman, D.S. (2017): Kurkumīns: pārskats par tā ietekmi uz cilvēka veselību. Pārtiku. 2017. gada oktobris; 6(10): 92.
- Torats, A.A.; Dalvi, S.V. (2014): Daļiņu veidošanās ceļi un kurkumīna polimorfisms, ko izraisa ultraskaņa un piedevas šķidru antisolventu nokrišņu laikā. CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- Ranjans, A.P.; Mukerjee, A.; Helsons, L.; Višvanatha, J.K: (2012): Kurkumīna C3 kompleksi ielādēto nanodaļiņu mērogošana, optimizācija un stabilitātes analīze vēža terapijai. Nanobiotehnoloģijas žurnāls 2012, 10:38.
Fakti, kurus ir vērts zināt
Kurkumīns
Kurkumīns ir dzeltenas krāsas ķīmisks savienojums, kas atrodams kurkumā. Kurkuma ir rhizomatous zālaugu daudzgadīgs augs (Kurkuma longa) no ingvera ģimenes. Kurkumīns ir polifenols, ko iegūst no sakneņiem un plaši izmanto kā garšvielas. Atkarībā no izcelsmes un augsnes apstākļiem, kur tas tiek audzēts, kurkuma satur 2%–9% kurkuminoīdu. Kurkumīns ir kurkumas galvenais kurkuminoīds (Curcuma longa, Zingiberaceae). To lieto kā papildinājumu, zāļu savienojumu, pārtikas aromatizētāju, krāsvielu, kā arī kosmētikas sastāvdaļu.
Attīrīta kurkumīna forma, kas sastāv tikai no šādām trim galvenajām sastāvdaļām: – kurkumīns, bisdemetoksikurcīns un demetoksikurcumīns – tiek saukts arī par kurkumīna C3 kompleksu. Tīru kurkumīnu var atdalīt no kurkumīna, bisdemetoksikurkumīna un demetoksikurkumīna C3 maisījuma ar kolonnas hromatogrāfiju.
Attiecībā uz farmakoloģiskajām īpašībām tīram, nemodificētam kurkumīnam ir liela problēma: Sakarā ar sliktu šķīdību ūdenī un līdz ar to sliktu biopieejamību, nemodificēts kurkumīns nevar aptvert tā terapeitisko iedarbību, bet ātri metabolizējas aknās un zarnu sienās. Lai pārvarētu kurkumīna zemo absorbcijas ātrumu, aktīvās molekulas tiek iekapsulētas nano nesējos (piemēram, liposomas, nanosfēras) vai ielādēts nanokompleksos (piemēram, nanodaļiņas, fosfolipīdu, ciklodekstrīnu un cieto dispersiju kompleksi). Turklāt kurkumīna biopieejamību var palielināt par aptuveni 2000%, ja tā devu apvieno ar piperīnu, kas ir melno piparu ekstrakts.
Šo faktu dēļ nanoformulēts kurkumīns (nanokurkumīns) ir vēlamā kurkumīna zāļu forma, jo kurkumīns nanoformā pārvar iepriekš minētās zāļu piegādes problēmas. Nanokurkumīns var ietvert tās terapeitiskās īpašības, pateicoties uzlabotai piegādei slimajiem audiem, labākai internalizācijai un samazinātai sistēmiskai eliminācijai.
Kurkumīns ir pieejams vairākos piegādes veidos, ieskaitot pulverus, kapsulas, tabletes, ziedes, uztura dzērienus un kosmētiskos krēmus.
Kurkumīna medicīniskie pielietojumi
Kurkumīns ir plaši pētīts tā daudzveidīgajām lietošanas formām medicīnā un uzturā. Pētījumi liecina, ka kurkumīnam ir augsta antioksidanta aktivitāte, kas izraisa šūnu apoptozi, inhibē šūnu proliferāciju, pretšūnu adhēziju un kustīgumu, kā arī piedāvā anti-angioģenēzes un pretmikrobu īpašības. Šo efektu dēļ kurkumīns tiek izmantots kā zāles dažādu iekaisuma slimību, vēža, neirodeģeneratīvo slimību, sirds un asinsvadu slimību, kā arī diabēta ārstēšanai.
Ultrasoniski sagatavotas nano-administrējošas formas kurkumīna medicīniskai terapijai ietver nanodaļiņas, liposomas, micellas, nanoemulsijas, ciklodekstrīna kompleksus, nanodiskus, nanošķiedras, cietas lipīdu nanodaļiņas un kurkumīna konjugātus. Šīs nano izmēra zāļu formas pārvar kurkumīna slikto biopieejamību un ļauj mērķtiecīgi un efektīvi piegādāt ļoti spēcīgu kurkumīna narkotiku.
Kurkumīna ķīmiskā struktūra
Kurkumīns ir simetriska molekula, kas pazīstama arī kā diferuloilmetāns. Kurkumīna IUPAC nosaukums ir(1E,6E)-1,7-bis(4-hidroksi-3-metoksifenil)-1,6-heptadēn-3,5-dions ar ķīmisko formulu C21H20O6. Kurkumīna kristāli var parādīties dažādās formās, piemēram, monoklīniskā (acikulārā), ortorombiskā (rīsu graudiem līdzīga) un amorfā formā.