Ultrasone neerslag van curcumine-superdeeltjes
- Omdat kurkuma slechts 2-9 gew.% Curcuminoïden bevat, is een efficiënte extractie- of synthesetechniek noodzakelijk om een medisch krachtig poeder te verkrijgen.
- Ultrasone antisolvent-precipitatie is een zeer efficiënte methode om curcumine deeltjes te synthetiseren.
- De ultrasone antisolvent-precipitatie kan eenvoudig worden opgeschaald naar de productie van grote hoeveelheden curcumine van hoge kwaliteit.
curcumine
Curcumine, een polyfenol, is een slecht in water oplosbaar medicijn dat wordt aangetroffen in de kruidenkurkuma (Curcuma longa). Het heeft zeer krachtige antioxidanten en staat bekend om zijn ontstekingsremmende, antikanker-, antischimmel- en antimicrobiële eigenschappen. Speciaal voor zijn brede scala van chemopreventieve en chemo-therapeutische activiteiten, wordt curcumine gebruikt als een geprefereerde medicijnverbinding.
Als een krachtige antioxidant verhoogt curcumine de serumactiviteit van antioxidanten zoals superoxide dismutase (SOD) en verwijdert en neutraliseert vrije radicalen zoals reactieve zuurstof- en stikstofspecies (ROS en RNS). Bovendien verbetert het de activiteit van de eigen antioxidante enzymen van het lichaam. Van curcumine is ook bekend dat het hartaandoeningen verlaagt en de hersenfunctie verbetert. Vanwege deze vele gunstige geneeskrachtige eigenschappen, wordt curcumine veel gebruikt als specerij, supplement en geneesmiddel.
Ultrasone vloeistof tegen oplosmiddel precipitatie
De ultrasoon-asstisted liquid antisolvent (LAS) -precipitatie is een eenvoudige en snelle one-potsynthesetechniek om curcumine-nanodeeltjes te produceren met een orthorombische bovenbouw. De ultrasone anti-solvent precipitatie is een eenvoudig, snel en schaalbaar proces, dat de precipitatie van hoogwaardige curcumine in de farmaceutische en voedingsmiddelenindustrie mogelijk maakt.
Hypothetisch mechanisme voor de vorming van curcumine-superdeeltjes bij afwezigheid en aanwezigheid van ultrageluid zonder stabilisatoren. Foto © 2014 Thorat et al.
Ultrasoon neerslagprotocol:
Voor de ultasonic precipitatie van curcumine deeltjes, wordt een organische oplossing van curcumine in ethanol (5 mg / ml) toegevoegd aan 100 ml waterbevattende oppervlakteactieve stof (0,02 gew.% In water) of zonder oppervlakteactieve stof. Als reactievat, een van een mantel voorzien glazen vat van ongeveer. Er wordt een volume van 500 ml, een diameter van 7 cm en een L / D-verhouding van 1,7 gebruikt. De temperatuur van het mengsel wordt constant op 1 ° C gehouden. Voor het ultrasone neerslagproces, de sonotrode van de ultrasone homogenisator zoals de Uf200 ः t of UP200St uitgerust met een S26d14-sonotrode wordt ondergedompeld in het oplosmiddel-antisolventmengsel. Bij 100% amplitude-instelling en 10min. sonicatie, het mengsel verspreid.
De ultrasoonapparaattijd maakt de manipulatie van het polymorfisme van cucrcuminekristallen mogelijk. Wanneer de duur van de sonicatie wordt verlengd, neemt het percentage orthorhombische deeltjes toe. Dit geeft aan dat een toename in ultrasone energie de vorming van orthorhombische vormen over de monokliene vorm vergemakkelijkt, ongeacht het gebruikte additief.
[Cf. Thorat et al. 2014]
UIP1000hdT – 1kW ultrasone processor voor API-neerslag
Verbeterde biologische beschikbaarheid door ultrasone inkapseling
Omdat curcumine een lipofiel molecuul is en slecht oplost in water (= hydrofoob), heeft het een lage systemische biologische beschikbaarheid. Daarom is het noodzakelijk om curcumine-formuleringen te bereiden die de biologische beschikbaarheid ervan verbeteren. Voor de bereiding van waterige curcumine-oplossingen worden oppervlakteactieve stoffen, lipiden, albuminen, cyclodextrinen, biopolymeren enz. Toegevoegd om de curcumine-moleculen in liposomen, nanodeeltjes en andere dragers van geneesmiddelen in te kapselen of te laden.
Met ultrasone trillingen is een zeer efficiënte en betrouwbare techniek om drugs dragers te formuleren, zoals liposomen, kern-schil nanodeeltjes, biopolymeren en dubbele emulsies! Hieronder vindt u een voorbeeld van een protocol voor de ultrasone inkapseling van curcumine.
Ultrasoon Curcumin Inkapseling Protocol:
Curcumin-geladen polymelkzuur-co-glycolzuur (PLGA) nanodeeltjes
- Eerst wordt het PLGA-polymeer opgelost in ethylacetaat. Curcumine (15% g / g) wordt toegevoegd en men laat het oplossen terwijl de oplossing met tussenpozen vortext.
- Het vast-in-olie mengsel wordt toegevoegd aan een waterige fase van PVA (w / v) om een SO / W-emulsie te vormen. Vervolgens wordt de oplossing van het geneesmiddel / polymeer in PVA bij 8.000 rpm gevortext.
- De resulterende oplossing wordt gedurende ongeveer 300 sec bij een amplitude van 45% met een ultrasone homogenisator zoals Uf200 ः t of UP200St (200W, 26kHz). Direct na sonicatie wordt de emulsie in de waterfase (0,1% PVA in water; 200 ml) gegoten voor diffusie onder snel roeren met een magnetische roerder.
- Deze colloïdale suspensie wordt continu geroerd met een magnetische roerder totdat de oplosmiddelverdamping is voltooid. Vervolgens worden de nanodeeltjes verzameld door centrifugatie, 3 keer gewassen met gedistilleerd Milli Q-water. Ten slotte worden ze geresuspendeerd in een cryoprotectente oplossing (sucrose (2% w / w) en trehalose (5% w / w)), gedroogd op een lyofilisator ATR FD3.0-systeem en kunnen ze worden bewaard bij 4 ° C gedurende ten minste 6 maanden .
[Cf. Ranjan et al. 2012]
Ultrasone processors voor curcumine neerslag en formulering
Hielscher Ultrasonics biedt high-performace ultrasone apparatuur voor de synthese van nanodeeltjes (bijv. API's) en extractie van botanische verbindingen. Ons assortiment omvat geavanceerde laboratorium-, tafelmodel- en industriële ultrasone apparaten waarmee toepassingen van kleine tot commerciële schaal kunnen worden ontwikkeld. Alle resultaten verkregen in laboratorium- en piloottests kunnen volledig lineair worden geschaald naar commercieel productieniveau. Alle systemen zijn gebouwd voor 24/7 gebruik, robuust en gebruiksvriendelijk.
De UIPxxxxhdT-serie omvat onze industriële ultrasone systemen, die kunnen worden gebruikt voor bench-top, procesoptimalisatie en industriële productie. Onze industriële systemen zijn beschikbaar als 500W (UIP500hdT), 1000 W (UIP1000hdT), 1500 W (UIP1500hdT), 2000W (UIP2000hdT), 4000W (UIP4000hdT), 10.000 W (UIP10000) en 16.000 W (UIP16000, wereldwijd meest krachtige ultrasone stemmingsmeter). Hielscher Ultrasonics’ industriële ultrasone processors kunnen 24/7 continu draaien bij zeer hoge amplitudes tot 200μm. Voor nog hogere amplitudes biedt Hielscher op maat gemaakte ultrasone sonotrodes. De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher zorgt voor een betrouwbare 24-uurs werking op zware en veeleisende omgevingen.
Voor al onze ultrasone systemen bieden wij een breed spectrum aan accessoires zoals sonotrodes, boosterhoorns, flowcellen en reactoren van verschillende groottes, vormen en geometrieën. Met deze tools wordt het eenvoudig mogelijk om onze ultrasone processors optimaal aan te passen aan de vereiste procesomstandigheden.
Voor precipitatie en bottom-up-synthese biedt Hielscher een uniek doorstroomcel-insert – De MultiPhaseCavitator MPC48. Met de Multi PhaseCavitator wordt de tweede fase (anti-oplosmiddel) rechtstreeks via 48 fijne canules in de ultrasone cavitatiezone geïnjecteerd, waar het binnen milliseconden in de eerste fase wordt gemengd. Als resultaat worden homogene nanodeeltjes geprecipiteerd.
Krachtige ultrasoonapparaat van laboratorium en bench-top tot industriële productie.
Literatuur / Referenties
- Hewlings, SJ; Kalman, DS (2017): Curcumine: een overzicht van de effecten op de menselijke gezondheid. Foods. Oktember 2017; 6 (10): 92.
- Thorat, AA; Dalvi, SV (2014): Partikelvormingsroutes en polymorfisme van curcumine geïnduceerd door ultrageluid en additieven tijdens precipitatie met vloeibaar antisolvent. CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- Ranjan, AP; Mukerjee, A .; Helson, L .; Vishwanatha, JK: (2012): Opschaling, optimalisatie en stabiliteitsanalyse van met Curcumin C3 complex beladen nanodeeltjes voor kankertherapie. Journal of Nanobiotechnologie 2012, 10:38.
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
curcumine
Curcumine is een geelgekleurd chemisch bestanddeel dat wordt aangetroffen in kurkuma. Kurkuma is een rhizomatous kruidachtige vaste plant (Curcuma longa) van de gemberfamilie. Curcumine is een polyfenol dat wordt geëxtraheerd uit de wortelstokken en op grote schaal wordt gebruikt als specerij. Afhankelijk van de oorsprong en de bodemgesteldheid waarin het wordt gekweekt, bevat kurkuma 2% -9% curcuminoïden. Curcumine is het belangrijkste curcuminoid van kurkuma (Curcuma longa, Zingiberaceae). Het wordt gebruikt als supplement, medicinale stof, kleurstof voor levensmiddelenaroma's en cosmetische ingrediënten.
Een gezuiverde vorm van curcumine, die alleen uit de volgende drie hoofdcomponenten bestaat – curcumine, bisdemethoxycurcumine en demethoxycurcumine – wordt ook curcumine C3-complex genoemd. Zuiver curcumine kan worden gescheiden van de C3-mix van curcumine, bisdemethoxycurcumine en demethoxycurcumine door middel van kolomchromatografie.
Wat betreft de farmacologische eigenschappen ervan, heeft zuiver, niet-gemodificeerd curcumine een groot probleem: vanwege de slechte oplosbaarheid in water en daardoor de slechte biologische beschikbaarheid, kan ongemodificeerd curcumine zijn therapeutische effecten niet omvatten, maar wordt het snel gemetaboliseerd in de lever en de darmwand. Om de lage absorptiesnelheid van curcumine te ondervangen, worden de actieve moleculen ingekapseld in nanodragers (bijv liposomen, nanosferen) of geladen op nanocomplexen (bijv nanodeeltjescomplexen van fosfolipiden, cyclodextrinen en vaste dispersies). Bovendien kan de biologische beschikbaarheid van curcumine met ongeveer 6% worden verhoogd. 2000% wanneer de dosering wordt gecombineerd met piperine, een extract van zwarte peper.
Vanwege deze feiten is nano-geformuleerd curcumine (nanocurcumine) de voorkeursdoseringsvorm van curcumine omdat curcumine in nanovorm de eerder genoemde problemen met de toediening van geneesmiddelen opheft. Nanocurcumin kan zijn therapeutische eigenschappen omhullen door verbeterde afgifte aan het zieke weefsel, betere internalisatie en verminderde systemische eliminatie.
Curcumine is verkrijgbaar in meerdere toedieningsvormen, waaronder poeders, capsules, tabletten, zalven, voedingsdranken en cosmetische crèmes.
Medische toepassingen van curcumine
Curcumine is op grote schaal onderzocht vanwege zijn vele gebruiksvormen in geneeskunde en voeding. Onderzoek heeft aangetoond dat curcumine een hoge antioxidantactiviteit heeft, die celapoptose induceert, celproliferatie, anticel-adhesie en beweeglijkheid remt, en anti-angiogenese en antimicrobiële eigenschappen biedt. Vanwege deze effecten wordt curcumine als medicijn gebruikt voor de behandeling van verschillende ontstekingsziekten, kankers, neurodegeneratieve ziekten, hart- en vaatziekten en diabetes.
Ultrasone voorbereide nano-toedieningsvormen van curcumine voor medische therapie omvatten nanodeeltjes, liposomen, micellen, nanoemulsies, cyclodextrinecomplexen, nanodisks, nanovezels, vaste lipide-nanodeeltjes en curcumine-conjugaten. Deze doseringsvormen op nanoschaal overwinnen de slechte biologische beschikbaarheid van curcumine en zorgen voor de gerichte en effectieve afgifte van een zeer krachtig curcumine-medicijn.
Curcumine chemische structuur
Curcumine is een symmetrisch molecuul, ook bekend als diferuloyl methaan. De IUPAC-naam van curcumine is (1E, 6E) -1,7-bis (4-hydroxy-3-methoxyfenyl) -1,6-heptadieen-3,5-dion, met de chemische formule C21H20de6. Curcuminekristallen kunnen in verschillende vormen voorkomen, zoals monoklinische (naaldvormige), orthorhombische (rijstkorrelachtige) en amorfe vormen.