Ar ultraskaņu iegūts resveratrola ieslēguma komplekss
- Resveratrols ir polifenols, kas sola daudzus ieguvumus veselībai, piemēram, dzīves ilguma pagarināšanu un sirds slimību, diabēta, vēža, Alcheimera slimības, kā arī citu hronisku slimību ārstēšanu.
- Tomēr resveratrolam ir zema biopieejamība, un tas strauji izvadās no asins plazmas.
- Dr. Kushwinder Kaur pētnieku grupa ir izstrādājusi ātru un ļoti efektīvu metodi resveratrola kompleksa iegūšanai ar ultraskaņu, lai nodrošinātu labāku biopieejamību.
Resveratrols
Resveratrols ir ļoti efektīvs polifenols, ko var ekstrahēt no augiem, piemēram, vīnogām, ogām vai riekstiem. Lai gan resveratrols ir pazīstams kā spēcīgs antioksidants, kas palīdz novērst vai izārstēt slimības, šai augu izcelsmes uzturvielai ir tikai zema biopieejamība. Tādēļ farmaceitisko un nutraceitisko preparātu ražotāji meklē īpašas zāļu formas, lai uzlabotu ievadītā resveratrola nogādi cilvēka šūnās. Dr. Kushwinder Kaur un viņas pētnieku grupa no Pandžābas Universitātes Čandīgarhā ir izstrādājusi ātru un vienkāršu vienpakāpes metodi resveratrola kompleksa veidošanai. Apstrādājot resveratrola un ciklodekstrīna maisījumu ar ultraskaņu, resveratrols tiek ieslēgts ciklodekstrīnā (t. i., hp-β-CD). Ciklodekstrīns darbojas kā saimnieksavienojums un efektīvs zāļu nesējs, kas atbrīvo resveratrolu sistēmiskajā asinsritē.
Protokols: apstrāde ar ultraskaņu ieslēguma kompleksa iegūšanai
Resveratrola ieslēguma kompleksa iegūšanai ar ultraskaņu 4,38 x 10-3 mol 2-hidroksipropil-β-ciklodekstrīna (hp-β-CD) un 4,38 x 10-3 mol resveratrola (Res) sajauca stikla traukā ar minimālu šķīdinātāju maisījuma daudzumu (etanols : ūdens = 1 : 9). Maisījumu apstrādāja ar ultraskaņu 15 min pie 180W jaudas, izmantojot Hielscher UP200St ultraskaņas ierīci. Galaproduktu ieguva, žāvējot sublimācijā. Iegūtos ieslēguma kompleksus raksturoja ar FTIR, UV un redzamās gaismas absorbcijas spektroskopiju, NMR, TGA, DSC, XRD un CHNS analīzi. Analīžu dati parādīja, ka resveratrola molekulas bija kārtīgi ietvertas hp-β-CD dobumos.
Ultraskaņas homogenizators UP200St
Apstrādes ar ultraskaņu priekšrocības salīdzinājumā ar alternatīvām metodēm
Lai salīdzinātu iegūšanas efektivitāti, izmantojot ultraskaņu un tradicionālos paņēmienus, ieslēguma kompleksa (IC) iegūšanai izmantoja divas alternatīvas metodes – suspensijas metodi un mikroviļņu metodi. Tālāk sniegts īss abu iegūšanas paņēmienu apraksts:
Izmantojot vistradicionālāko paņēmienu, IC ieguva ar standarta maisīšanas procedūru (aprakstīta literatūrā: Bertacche V. et al. 2006).
Otrā alternatīvā metode ietvēra 4,38 x 10-3 mol hp-β-CD un 4,38 x 10-3 mol Res sajaukšanu stikla traukā ar minimālu šķīdinātāju maisījuma daudzumu (etanols : ūdens = 1 : 9). Lai iegūtu produktu, maisījumu 100 s apstaroja ar mikroviļņiem pie 800 W jaudas. Ūdeni iztvaicēja vakuumā. Dati, kas iegūti pēc 25, 50 s pie 200, 400, 600 W jaudas, liecināja par nepilnīgu kompleksa veidošanos.
Apstrāde ar ultraskaņu ir vienkārša un ātra pieeja, kas ne tikai sniedz tūlītējus rezultātus, kuri ir līdzīgi tradicionālo maisīšanas metožu rezultātiem, bet arī ļauj izvairīties no toksisku šķīdinātāju izmantošanas.
Ieslēgšana kompleksā samazināja izomerizācijas ātrumu no trans formas uz cis formu etanola šķīdumā. Šķīšanas pētījumi atklāja, ka ieslēguma kompleksu veidošanās palielināja resveratrola šķīšanas ātrumu.
Pilnu rakstu varat atrast, noklikšķinot šeit. Ja vēlaties sazināties ar autoriem, droši nosūtiet e-pasta vēstuli Dr. Khushwinder Kaur (Pandžābas Universitāte, Čandīgarha): [email protected]
Hielscher augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatori
Hielscher Ultrasonics specializējas augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtu izstrādē un ražošanā laboratoriju un rūpniecības lietojumiem. Visas Hielscher ultraskaņas iekārtas ir izgatavotas atbilstoši rūpnieciskajiem standartiem, un to izturība ļauj tās uzticami darbināt 24/7 lielas slodzes apstākļos un prasīgā vidē.
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par to, kura ultraskaņas iekārta varētu būt vispiemērotākā jūsu procesa prasībām.
| Partijas tilpums | Plūsmas ātrums | Ieteicamās iekārtas |
|---|---|---|
| 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 līdz 20L | 0,2 līdz 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lielāks | iekārtu grupa: UIP16000 |
Lieljaudas ultraskaņas homogenizatori no laboratorijas līdz rūpnieciskam mērogam.
Par Dr. Kushwinder Kaur
Dr. Khushwinder Kaur ir docente Pandžābas Universitātes Ķīmijas nodaļā Čandīgarhā. 2010. gadā viņa ieguva doktora grādu, pētot piedevu ietekmi uz reverso micellu mikrostruktūru un īpašībām. Kopš 2012. gada viņas pētniecības grupas galvenais mērķis ir noskaidrot nutraceitisko un bioaktīvo vielu fizikāli ķīmisko un fizioloģisko īpašību koloidālo pamatu, īpašu uzmanību pievēršot atšķirīgu, vienkāršu, efektīvu un inovatīvu iegūšanas metožu optimizācijai. Dr. Kaur grupa specializējas tādu mīksto struktūru izgatavošanā kā nanoemulsijas, bioloģiski noārdāmas nanodaļiņas un supramolekulāras struktūras uz ciklodekstrīnu bāzes (ieslēguma kompleksi), lai ar dabiskām sastāvdaļām efektīvi piegādātu bioaktīvās vielas. Pašlaik grupa pēta benzilizotiocianāta potenciālu ar dažādu nanostruktūru palīdzību.
Ja jums ir jautājumi par viņas pētījumiem, varat sazināties ar Dr. Khushwinder Kaur tieši pa e-pastu: [email protected]
Literatūra un atsauces
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal un Surinder Kumar Mehta (2015): Energoefektīva, vienkārša un izmaksu ziņā efektīva metodika resveratrola ieslēguma kompleksa veidošanai ar hp-β-CD. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
- Vittorio Bertacche, Natascia Lorenzi, Donatella Nava, Elena Pini, Chiara Sinico (2006): Resveratrola un dabisko un modificēto ciklodekstrīnu saimnieka–viesa mijiedarbības pētījums. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 55, 2006. 279.
- James M. Smoliga, Joseph A. Baur, Heather A. Hausenblas (2011): Resveratrols un veselība – visaptverošs pārskats par klīniskajiem pētījumiem ar cilvēkiem. Mol. Nutr. Food Res. 2011, 55, 1129–1141.
Noderīgi fakti
Resveratrols
Resveratrols ir stilbenoīds, dabisko plazmas polifenolu veids, fitoestrogēns, kā arī fitoaleksīns, ko vairāki augi ražo, reaģējot uz bojājumiem vai patogēnu, piemēram, baktēriju vai sēņu, uzbrukumu. Tāpēc resveratrolu var klasificēt arī kā adaptogēnu.
Ķīmiski resveratrolu raksturo kā trans-3,4′,5-trihidroksistilbēnu (formula: C14H12O3). Tas ir polifenolisks, neflavonoīdu grupas antioksidants, kas atrodams vīnogās, riekstos un ogās un kam piemīt spēcīgas antioksidatīvas un pretnovecošanās īpašības. Tāpēc resveratrols ir vērtīga zāļu, uztura bagātinātāju / nutraceitisko produktu un kosmētikas līdzekļu sastāvdaļa. Citi ar uzturu uzņemami polifenoli ar būtisku labvēlīgu ietekmi uz veselību ir katehīns, kvercetīns, silibinīns un kurkumīns.
Resveratrola šķīdība ūdenī: 0,03 kg/m3
Resveratrols pastāv trans un cis izomēru formās, no kurām trans forma ir stabilāka gaismas un paaugstinātas temperatūras iedarbībā.
Ieslēguma komplekss
Ieslēguma savienojums ir komplekss, kurā vienam ķīmiskajam savienojumam – tā sauktajam „saimniekam” – ir dobums, kurā ir ieslēgts cits savienojums – tā sauktais „viesis”.
Ciklodekstrīni ir visbiežāk izmantotie saimnieksavienojumi, jo tie var veidot ieslēguma kompleksus ar ļoti dažādiem cietiem, šķidriem un gāzveida savienojumiem. Viessavienojumu klāsts sniedzas no polāriem reaģentiem, piemēram, skābēm, amīniem, maziem joniem (piemēram, ClO4– , SCN–, halogēnu anjoniem) līdz izteikti apolāriem alifātiskiem un aromātiskiem ogļūdeņražiem un cēlgāzēm. Iekļaušanas kompleksus var sintezēt gan šķīdumā, gan kristāliskā stāvoklī. Par šķīdinātāju visbiežāk izmanto ūdeni, lai gan kā alternatīvus šķīdinātājus var izmantot dimetilsulfoksīdu un dimetilformamīdu.
Papildus farmaceitisko / nutraceitisko savienojumu iekļaušanai ciklodekstrīnu izmanto arī kā saimnieksavienojumu smaržvielu molekulām, lai panāktu lielāku stabilitāti un lēnu izdalīšanos.
Citas iekļaušanas kompleksu “saimniekmolekulas” ir kaliksarēni un radniecīgi formaldehīda–arēnu kondensāti.
Iekļaušanas savienojumu sintēzes pētniecības jomu sauc par saimnieka–viesa ķīmiju.
Ciklodekstrīns
Ciklodekstrīni ir ķīmisko savienojumu veids, kas sastāv no cukuru molekulām un kam raksturīga gredzenveida forma. Ciete ir izejviela, no kuras ciklodekstrīnus sintezē enzīmu katalizētā pārveidē. Tā kā ciklodekstrīniem ir hidrofoba un hidrofila puse (hidrofoba iekšpuse un hidrofila ārpuse), tie var veidot kompleksus ar hidrofobiem savienojumiem. Iekļaujot hidrofobu molekulu (“viesmolekulu”), ciklodekstrīni var uzlabot šādu savienojumu šķīdību un biopieejamību. Turklāt tos izmanto arī, lai uzlabotu zāļu spēju izkļūt cauri gļotādas audiem. Tas ir ļoti nozīmīgi gan farmaceitiskajiem preparātiem, gan uztura bagātinātājiem, lai nodrošinātu hidrofobu savienojumu piegādi. Visas alfa-, beta- un gamma-ciklodekstrīna formas ir FDA apstiprinātas un atzītas par drošiem zāļu nesējiem.
Liofilizācija
Liofilizācija, ko dēvē arī par žāvēšanu sasaldējot jeb kriodesikāciju, ir dehidratācijas process zemā temperatūrā, kurā produktu sasaldē un pēc tam pazemina spiedienu, lai sublimācijas ceļā atdalītu ledu. Sublimācija ir process, kurā cieta viela (piem., ledus) tieši pāriet tvaika/gāzes stāvoklī, vispirms neizejot caur šķidro fāzi (piem., ūdeni).
Žāvēšana sasaldējot ir ledus vai citu sasaldētu šķīdinātāju atdalīšana no materiāla sublimācijas procesā un saistīto ūdens molekulu atdalīšana desorbcijas procesā.
Kontrolētas liofilizācijas laikā, kad produkta temperatūra tiek uzturēta pietiekami zema, tiek novērstas izžāvētā produkta īpašību izmaiņas. Tas ir izšķiroši svarīgi augstas kvalitātes ekstrakta iegūšanai. Žāvēšana sasaldējot ir plaši atzīta metode siltumjutīgu materiālu, piemēram, olbaltumvielu, mikroorganismu, farmaceitisko preparātu, audu un plazmas, atdalīšanai.
Nutraceitiskie preparāti
Nutraceitiskie preparāti piesaista arvien lielāku uzmanību, jo tiem piemīt drošas, veselību veicinošas īpašības. Nutraceitiskie preparāti tiek definēti kā molekulas ar dažādu labvēlīgu fizioloģisku iedarbību un aizsargājošām īpašībām pret slimībām (piemēram, sirds un asinsvadu slimībām (CVD), aptaukošanos, diabētu, vēzi, hroniskām iekaisuma slimībām un deģeneratīvām slimībām), un augstas kvalitātes uztura bagātinātāju tirgus strauji aug.
Literatūrā aprakstītās nutraceitisko preparātu formulēšanas stratēģijas ietver: liposomālas nesējsistēmas (piem., liposomas, transferosomas u. c.), mikro- un nanosūkļus, nanokristālus, kompleksu veidošanu ar ciklodekstrīnu, bioloģiski noārdāmus hidrogēlus, nanoemulsijas / miniemulsijas, nanostrukturētus lipīdu nesējus, micellas, nanodaļiņas, nanokapsulas un nanoiekapsulēšanu, pašemulģējošas zāļu piegādes sistēmas (SEDDS) un mikrodaļiņu sistēmas (piem., mikrodaļiņas, mikrosfēras, mikrokapsulas).