Cannabisolie / CBD-nanoemulsie met ultrasoon geluid
Het maken van heldere, doorschijnende cannabisnanoemulsies is een echte uitdaging. Ultrasone emulgatoren vormen een zeer efficiënte techniek om heldere, langdurig stabiele nanoemulsies te produceren waarin cannabinoïden zijn ingekapseld. Ultrasoon tot nanoemulsies verwerkte CBD, CBG of THC hebben een aanzienlijk hogere biologische beschikbaarheid.
Maak CBD-nanoemulsies met een ultrasone sonde
Ultrasone cavitatie is een zeer effectieve emulgeermethode om superieure emulsies in het nanobereik te bereiden. Sonicatie van troebele emulsies (micro-emulsies, ca. 150 tot 100nm) maakt ze doorschijnend of helder en transparant, doordat de CBD-druppels worden verkleind tot minuscule druppels van ca. 10nm. Dit verhoogt de stabiliteit van de emulsie aanzienlijk. Ultrasoon geproduceerde emulsies zijn vaak op zichzelf stabiel zonder toevoeging van een emulgator of oppervlakteactieve stof.
Bij cannabisolie verbetert nano-emulgering de opname en biologische beschikbaarheid van cannabinoïden, waardoor bij orale toediening een sterker effect ontstaat. Vergeleken met conventionele CBD-formuleringen maken nanoemulsies daarom een lagere dosering van het cannabisproduct mogelijk, terwijl dezelfde effecten worden bereikt.
Cannabisolie-emulsies zijn suspensies van cannabinoïden op micro- of nanoschaal voor producten op basis van cannabis, hennep, THC of CBD, zoals tincturen, capsules, lotions en vapecartridges voor e-sigaretten. Cannabinoïden zoals THC, CBD enz. zijn lipofiel (= hydrofoob). Daarom is intense afschuiving nodig om de cannabinoïde in formuleringen op waterbasis te dispergeren. Cannabinoïden zijn niet oplosbaar in water, maar zijn goed oplosbaar in apolaire oplosmiddelen zoals oliën en vetten. Er is een geschikte emulgeertechniek nodig om de niet-mengbaarheid van cannabinoïden met water te overwinnen. Intense ultrasone cavitatie is een bekende en gevestigde techniek om fijne, stabiele emulsies te produceren (o/w, w/o, w/o/w, o/w/o, micro- en nanoemulsies).
Met ultrasone nano-emulgatoren kunnen heldere en smakelijke cannabisnanoemulsies worden geproduceerd. De afbeelding toont de sonicator UP400ST (400W)
Olie: Plantaardige oliën zoals olijfolie, kokosolie of MCT-olie ondersteunen de opname van de werkzame stoffen van cannabis in het spijsverteringsstelsel. Cannabinoïden zoals CBD en THC kunnen zonder olie of vet nauwelijks worden opgenomen. Om een optimale opname te bereiken, worden cannabisextracten meestal in olie geëmulgeerd en vervolgens verder verwerkt tot een emulsie.
Emulgator: Lecithine, verkrijgbaar als poeder, granulaat en vloeistof, is een emulgator die geschikt is voor voedingsmiddelen en medische producten. Voor cannabisolie-emulsies is lecithine een van de meest gebruikte emulgatoren. Andere emulgatoren die goede resultaten opleveren, zijn Arabische gom en emulgatoren op basis van zetmeel.
Een cannabisemulsie bereiden met sonicatie
Voor het bereiden van stabiele CBD-nanoemulsies werkt een mengsel van polysorbaat 80 en lecithine zeer goed. Het is niet nodig om te dure voormengsels te kopen, aangezien beide additieven gemakkelijk verkrijgbaar zijn in kwaliteit die geschikt is voor voedingsmiddelen.
- Polysorbaat 80: ook bekend als Alkest TW 80, Scattics, Canarcel, Poegasorb 80, Montanox 80, Tween 80
- Lecithine: Lipoid is een fabrikant van hoogwaardige lecithine.
Recepten voor de formulering van CBD-nanoemulsies
Gebruik voor een CDB-nanoemulsie van 2wt% (olie in water): 2wt% CBD-olie, 2wt% polysorbaat 80, 1wt% lecithine, 95wt% water
Gebruik voor een CDB-nanoemulsie van 5wt% (olie in water): 5wt% CBD-olie, 3,3wt% polysorbaat 80, 1,7wt% lecithine, 90wt% water
Benodigde ultrasone energie: ca. 300 tot 400Ws/g sonicatie-energie bij amplitudes van 40 tot 70 micron. De sonicatoren UP200Ht of UP400St zijn geschikte emulgeerapparaten voor maximaal 5L per batch.
Stapsgewijs protocol voor het maken van een ultrasone CBD-nanoemulsie:
- Oliemengsel: Meng ter voorbereiding ca. 10mL cannabisolie (bijv. CBD-olie, has oil BHO) vooraf met 40mL olijfolie!
- Olie-in-water-nanoemulsie: Neem voor het bereiden van de cannabisolie-emulsie een bekerglas met ca. 100mL water. Voeg als emulgator ca. 10–15 gram vloeibare sojalecithine toe. Het water moet op kamertemperatuur zijn. Plaats het bekerglas met water in een waterbad om de temperatuur tijdens de sonicatie te regelen. Dompel de sonotrode van de UP400St onder in het bekerglas met water. Stel voor sonicatie een amplitude van 50% in. Giet het mengsel van cannabisolie en olijfolie langzaam in de 100mL water op kamertemperatuur, terwijl u het water soniceert om een nanoemulsie te vormen. Voeg voor een betere emulsie het vooraf gemengde oliemengsel met een druppelpipet of spuit direct onder de sonotrode aan het water toe.
Voor opstellingen op grotere schaal met een doorstroomcel wordt de Hielscher MultiPhaseCavitator InsertMPC48 gebruikt om de CBD-olie rechtstreeks in de zone met ultrasone cavitatie onder de ultrasone sonotrode te injecteren. De MultiPhaseCavitator InsertMPC48 wordt gebruikt voor de ultrasone inlineproductie van nanoemulsies en zorgt voor een uniforme nano-emulgering van CBD-olie in mengsels met water.
De rol van draagoliën bij ultrasone nanoemulsies
Draagoliën zijn een belangrijk bestanddeel bij de bereiding van ultrasone CBD-nanoemulsies.
Om een stabiele nanoemulsie te maken, moet de CBD-olie gelijkmatig door de gehele waterige fase worden gedispergeerd. Hierbij komen draagoliën van pas. Draagoliën zijn doorgaans lichtere, minder viskeuze oliën die beter mengbaar zijn met water dan CBD-olie. Ze worden gebruikt om de CBD-olie te verdunnen en gemakkelijker in de waterige fase te dispergeren.
Draagoliën spelen ook een rol bij de stabiliteit van de nanoemulsie. Het gebruikte type draagolie kan de druppelgrootte en stabiliteit van de nanoemulsie beïnvloeden. Bepaalde oliën kunnen bijvoorbeeld beter zijn in het stabiliseren van kleine druppels, terwijl andere beter kunnen zijn in het voorkomen dat druppels na verloop van tijd samenvloeien.
Naast hun functionele rol kunnen draagoliën ook invloed hebben op de sensorische eigenschappen van het eindproduct. Ze kunnen de textuur, kleur en het aroma van de nanoemulsie beïnvloeden.
Al met al zijn draagoliën een belangrijk bestanddeel bij de bereiding van ultrasone CBD-nanoemulsies. Ze helpen de CBD-olie in de waterige fase te dispergeren, stabiliseren de nanoemulsie en kunnen de sensorische eigenschappen van het eindproduct beïnvloeden.
Lijst met goede draagoliën voor ultrasone CBD-nanoemulsies
In ons bovenstaande voorbeeld gebruiken we olijfolie als draagolie voor de ultrasoon bereide nanoemulsie van cannabisolie. Naast olijfolie zijn er verschillende andere opties die ook veel worden gebruikt. De beste draagolie voor CBD-nanoemulsies kan afhangen van enkele factoren, zoals de gewenste druppelgrootte, stabiliteit en sensorische eigenschappen van het eindproduct. Hieronder staan enkele veelgebruikte draagoliën voor CBD-nanoemulsies en enkele van hun eigenschappen:
- MCT-olie (middellangeketentriglyceriden): MCT-olie is een lichte, kleurloze en smaakloze olie die wordt gewonnen uit kokosolie. Het is een populaire keuze voor CBD-nanoemulsies omdat de olie zeer stabiel is, lang houdbaar is en kan helpen kleine druppels te produceren.
- Zonnebloemolie: Zonnebloemolie is een olie met een neutrale smaak die rijk is aan onverzadigde vetzuren. Het is een goede keuze voor CBD-nanoemulsies omdat de olie kan helpen kleine druppels te produceren en een hoge oxidatieve stabiliteit heeft.
- Hennepzaadolie: Hennepzaadolie is een populaire draagolie voor CBD-producten omdat de olie rijk is aan omega-3- en omega-6-vetzuren. De olie kan worden gebruikt als draagolie voor CBD-nanoemulsies, maar is mogelijk minder stabiel dan andere oliën en kan grotere druppels opleveren.
- Druivenpitolie: Druivenpitolie is een lichte, smaakloze olie die rijk is aan onverzadigde vetzuren. Het is een goede keuze voor CBD-nanoemulsies omdat de olie kan helpen kleine druppels te produceren en een hoge oxidatieve stabiliteit heeft.
Uiteindelijk hangt de keuze van de draagolie af van de specifieke eisen aan het product en de gewenste sensorische eigenschappen. Het is belangrijk om te weten dat ook de keuze van de emulgator en de verwerkingsomstandigheden (zoals de energietoevoer tijdens sonicatie) een aanzienlijke invloed kunnen hebben op de eigenschappen van de uiteindelijke nanoemulsie.
Smalle verdelingscurve van een nanoemulsie van hennepolie in water, bereid met de sonicator UP400St.
Ultrasone nano-emulgering wordt gebruikt om stabiele CBD-nanoemulsies met superieure biologische beschikbaarheid te produceren.
Cannabisolie-emulsie met olijfolie als draagolie.
Liposomale emulsies van CBD
Sonicatie is de voorkeursmethode om liposomale CDB of liposomale THC te produceren als farmaceutische en cosmetische vesikels. Liposomen zijn nanodragers op basis van lipiden voor werkzame bestanddelen van geneesmiddelen, die de biologische beschikbaarheid en therapeutische effecten van werkzame stoffen zoals CBD of THC verbeteren. Aangezien cannabinoïden zeer kwetsbare moleculen zijn, zijn ze gevoelig voor afbraak door oxidatie en voor afbraak door verschillende enzymen. Nano-inkapseling van CBD of THC in liposomen voorkomt de afbraak van de cannabinoïden. Met sonicatie kunnen cannabinoïden effectief in liposomen worden ingekapseld.
Klik hier om meer te lezen over liposomale inkapseling van werkzame stoffen!
Stabiliteit van THC/CBD-nanoemulsies
Om langdurig stabiele olie-in-water-nanoemulsies (o/w) te produceren, is het noodzakelijk een geschikte oppervlakteactieve stof te gebruiken of liposomen te vormen die de lipofiele bioactieve verbindingen in een draagolie inkapselen. Voor cannabisolie moet de draagolie geschikt zijn voor voedingsmiddelen en mag deze het uiterlijk, de smaak of de stabiliteit van het eindproduct niet verstoren. Kokosolie (MCT) en olijfolie zijn goede draagoliën voor cannabinoïden. Draagoliën zijn een zeer belangrijke factor bij het maken van een fysisch-chemisch stabiele emulsie, aangezien ze kunnen helpen de emulsie tegen Ostwald-rijping te beschermen. Ostwald-rijping is de drijvende kracht die een emulsie destabiliseert doordat druppels groter worden. Nanoemulsies van langeketentriglyceriden zijn langdurig stabiel tegen Ostwald-rijping. Olijfolie en kokosolie bevatten langeketentriglyceriden, waardoor zowel olijfolie als kokosolie geschikte draagoliën voor THC of CBD zijn.
Ultrasone apparatuur voor nano-emulgering
U kunt met een ultrasone emulgeermachine een CBD-nanoemulsie produceren in batch- of continubedrijf. Ultrasone homogenisatoren van Hielscher zijn krachtige emulgatoren voor het produceren van stabiele CBD-nanoemulsies. De ultrasone productie van cannabisolie-emulsies (o/w) is een eenvoudige en snelle procedure die overtuigt door optimale resultaten.
Hielscher Ultrasonics is de toonaangevende leverancier van krachtige en betrouwbare ultrasone systemen. Het assortiment omvat het volledige spectrum, van laboratorium- en tafelmodellen tot volwaardige industriële machines voor het verwerken van grote volumes onder veeleisende omstandigheden. Veelvoorkomende toepassingen van ultrasone machines van Hielscher zijn emulgering, homogenisatie en extractie voor voedingsmiddelen en dranken en in de farmaceutische of cosmetische industrie.
| Batchvolume van de emulsie | Debiet van de emulsie | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 0,5 tot 1,5mL | n.v.t. | VialTweeter |
| 1 tot 500mL | 10 tot 200mL/min | UP100H |
| 10 tot 2000mL | 20 tot 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 tot 20L | 0,2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10L/min | UIP4000 |
| n.v.t. | 10 tot 100L/min | UIP16000 |
| n.v.t. | hoger | cluster van UIP16000 |
Ultrasone extractie
Ultrasone extractie is een bekend en al lange tijd gevestigd proces om waardevolle verbindingen uit plantaardig materiaal te extraheren. Daarom is sonicatie de ideale techniek om hoogwaardige CBD-oliën te produceren. Door nauwkeurig regelbare ultrasone cavitatie worden plantencellen geperforeerd en wordt het oplosmiddel de cel in geduwd, waar het intracellulaire verbindingen zoals cannabinoïden, terpenen, flavonoïden enz. opneemt.
Lees meer over extractie uit cannabis!
Wetenswaardigheden
THC- en CBD-nanoemulsies
Nanoemulsies staan ook bekend als miniemulsies of submicronemulsies. Nanoemulsies zijn emulsies met een druppelgrootte tussen 20 en 500nm. Een nanoemulsie is een thermodynamisch stabiel isotroop systeem dat bestaat uit twee niet-mengbare vloeistoffen (bijv. olie en water). Een van de twee niet-mengbare vloeistoffen wordt zeer fijn in de tweede fase gedispergeerd om één enkele fase te vormen. Toevoeging van emulgatoren, bijv. oppervlakteactieve stoffen en co-oppervlakteactieve stoffen, stabiliseert de emulsies door het samenvloeien van druppels te voorkomen. De grootte en vorm van de deeltjes/druppels die in de continue fase zijn gedispergeerd, bepalen het belangrijkste verschil tussen een emulsie en een nanoemulsie. Ostwald-rijping is het belangrijkste destabiliseringsmechanisme in THC- of CBD-nanoemulsies. Ostwald-rijping is een afbraakproces door diffusie, wat betekent dat een inhomogene structuur zoals een emulsie na verloop van tijd verandert. De emulsiedruppels worden na verloop van tijd groter doordat de kleinere druppels oplossen en hun materiaal opnieuw op de grotere druppels afzetten. Het type olie heeft een grote invloed op de intensiteit en snelheid van Ostwald-rijping. Dit betekent dat de keuze van een geschikte olie de stabiliteit van de emulsie aanzienlijk kan beïnvloeden. Nanoemulsies zorgen voor een verbeterde afgifte van werkzame bestanddelen (bijv. geneesmiddelen).
Over butaanhasjolie (BHO)
Hasjolie wordt geproduceerd door extractie met oplosmiddelen, bijv. ultrasone extractie of ultrasoon ondersteunde superkritische extractie met C02. Voor de productie van hasjolie wordt bij voorkeur droog, gedecarboxyleerd plantenmateriaal gebruikt. De volgende vloeistoffen worden vaak gebruikt als oplosmiddelen voor de extractie van hasjolie: ethanol, chloroform, dichloormethaan, petroleumether, nafta, benzeen, butaan, methanol, isopropanol en olijfolie. Apolaire oplosmiddelen zoals benzeen, chloroform en petroleumether kunnen de wateroplosbare bestanddelen van marihuana of hasj niet extraheren. Dit helpt om een krachtigere hasjolie te verkrijgen. Extractie van cannabisextracten met apolaire oplosmiddelen levert een product met een betere smaak op dan extractie met polaire oplosmiddelen. Het wassen van extracten met alkali kan de geur en smaak van de hasjolie verbeteren.
Bewaar hasjolie in een luchtdichte verpakking en bescherm deze tegen blootstelling aan licht. Blootstelling aan lucht, warmte en licht zorgt ervoor dat de olie door veroudering haar smaak en psychoactiviteit verliest. Toevoeging van antioxidanten aan de hasjolieformulering kan dit negatieve effect verminderen.
Over cannabinoïden
Er zijn minstens 113 geïdentificeerde typen cannabinoïden in cannabis. Cannabinoïden zijn werkzame fytochemische stoffen met psychoactieve en/of medische effecten. THC of tetrahydrocannabinol is de belangrijkste psychoactieve verbinding in cannabis. CBD of cannabidiol is een ander belangrijk bestanddeel met therapeutische effecten. Cannabinoïden zijn lipofiele en mogelijk zuurlabiele verbindingen. Cannabinoïden zijn onoplosbaar in water, maar zeer goed oplosbaar in apolaire oplosmiddelen (bijv. vet en olie). Om de vertering van cannabinoïden te verbeteren, worden cannabisextracten in draagoliën gemengd en vervolgens ultrasoon verwerkt tot nanoemulsies.