Ultrasoon inclusiecomplex van resveratrol
- Resveratrol is een polyfenol dat veel gezondheidsvoordelen belooft, bijvoorbeeld het verlengen van de levensduur en het behandelen van hartaandoeningen, diabetes, kanker, de ziekte van Alzheimer en andere chronische aandoeningen.
- Resveratrol heeft echter een lage biologische beschikbaarheid en wordt snel uit het bloedplasma geklaard.
- Het onderzoeksteam van Dr. Kushwinder Kaur heeft een snelle en zeer efficiënte techniek ontwikkeld om met ultrasoon geluid een resveratrolcomplex met een superieure biologische beschikbaarheid te bereiden.
Resveratrol
Resveratrol is een zeer effectief polyfenol dat uit planten kan worden geëxtraheerd, bijvoorbeeld uit druiven, bessen of noten. Hoewel resveratrol bekendstaat als een krachtige antioxidant die helpt ziekten te voorkomen of te genezen, heeft deze fytonutriënt slechts een lage biologische beschikbaarheid. Daarom zoeken fabrikanten van geneesmiddelen en nutraceuticals naar speciale formuleringen om de afgifte van toegediend resveratrol in menselijke cellen te verbeteren. Dr. Kushwinder Kaur en haar onderzoeksteam van de Panjab University in Chandigarh hebben een snelle en eenvoudige complexering van resveratrol in één stap ontwikkeld. Door een mengsel van resveratrol en cyclodextrine te soniceren, wordt het resveratrol ingesloten in de cyclodextrine (d.w.z. hp-β-CD). Cyclodextrine fungeert als gastheerverbinding en als een effectieve geneesmiddeldrager die het resveratrol afgeeft aan de systemische circulatie.
Protocol: sonicatie voor de bereiding van het inclusiecomplex
Voor de ultrasone formulering van het resveratrol-inclusiecomplex werden 4,38 x 10-3 mol 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrine (hp-β-CD) en 4,38 x 10-3 mol resveratrol (Res) in een glazen vat gemengd met de minimale hoeveelheid van het oplosmiddelmengsel (ethanol : water = 1 : 9). Het mengsel werd gedurende 15 min bij 180W gesoniceerd met een Hielscher UP200St ultrasoon apparaat. Het eindproduct werd verkregen door vriesdrogen. De bereide inclusiecomplexen werden gekarakteriseerd met FTIR, UV-zichtbare absorptiespectroscopie, NMR, TGA, DSC, XRD en CHNS-analyse. De analysegegevens toonden aan dat de resveratrolmoleculen netjes waren ingesloten in de holtes van hp-β-CD.
Ultrasone homogenisator UP200St
Voordelen van sonicatie ten opzichte van alternatieve methoden
Om de efficiëntie van de ultrasone bereiding te vergelijken met conventionele technieken, werden twee alternatieve methoden – namelijk de suspensiemethode en de microgolfmethode – gebruikt om het inclusiecomplex (IC) te bereiden. Hieronder vindt u een korte beschrijving van beide bereidingstechnieken:
Bij de meest traditionele aanpak werd het IC bereid met een standaardroerprocedure (beschreven in de literatuur door Bertacche V. et al. 2006).
De tweede alternatieve methode bestond uit het mengen van 4,38 x 10-3 mol hp-β-CD en 4,38 x 10-3 mol Res in een glazen vat met de minimale hoeveelheid van het oplosmiddelmengsel (ethanol : water = 1 : 9). Het mengsel werd gedurende 100 s bij 800 W bestraald met microgolven om het product te formuleren. Water werd onder vacuüm verdampt. De gegevens die na 25, 50 s bij 200, 400, 600 W werden verkregen, wezen op onvolledige complexering.
Sonicatie is een eenvoudige en snelle aanpak die niet alleen onmiddellijk resultaten oplevert die vergelijkbaar zijn met die van traditionele roermethoden, maar ook het gebruik van giftige oplosmiddelen vermijdt.
De isomerisatiesnelheid van trans naar cis in ethanoloplossing nam af door inclusie. Uit de oplossingsstudies bleek dat de oplossnelheid van resveratrol verbeterde door de vorming van inclusiecomplexen.
Klik hier voor het volledige artikel. Als u contact wilt opnemen met de auteurs, kunt u Dr. Khushwinder Kaur (Panjab University, Chandigarh) gerust een e-mail sturen: [email protected]
Ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties van Hielscher
Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de ontwikkeling en productie van ultrasone apparatuur met hoge prestaties voor toepassingen in laboratoria en de industrie . Alle sonicatoren van Hielscher zijn gebouwd volgens industriële normen en kunnen dankzij hun robuustheid betrouwbaar 24/7 worden gebruikt bij zware belasting en in veeleisende omgevingen.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van welk ultrasoon apparaat het meest geschikt zou kunnen zijn voor uw procesvereisten.
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 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.a. | 10 tot 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | groter | cluster van UIP16000 |
Ultrasone homogenisatoren met hoog vermogen, van laboratoriumschaal tot industriële schaal.
Over Dr. Kushwinder Kaur
Dr. Khushwinder Kaur is universitair docent bij de afdeling Scheikunde van de Panjab University in Chandigarh. In 2010 promoveerde zij op onderzoek naar het effect van additieven op de microstructuur en eigenschappen van omgekeerde micellen. Sinds 2012 is het hoofddoel van haar onderzoeksgroep het vaststellen van de colloïdale basis van de fysisch-chemische en fysiologische eigenschappen van nutraceuticals en bioactieve stoffen, met bijzondere aandacht voor het optimaliseren van onderscheidende, moeiteloze, efficiënte en innovatieve bereidingsmethoden. De groep van Dr. Kaur is gespecialiseerd in de vervaardiging van zachte assemblages, zoals nano-emulsies, biologisch afbreekbare nanodeeltjes en supramoleculaire assemblages op basis van cyclodextrine (inclusiecomplexen), voor de efficiënte afgifte van bioactieve stoffen met natuurlijke componenten. Momenteel onderzoekt de groep de mogelijkheden van benzylisothiocyanaat met behulp van verschillende nanoassemblages.
Voor vragen over haar onderzoek kunt u Dr. Khushwinder Kaur rechtstreeks per e-mail benaderen: [email protected]
Literatuur/referenties
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal en Surinder Kumar Mehta (2015): Energie-efficiënte, eenvoudige en kosteneffectieve methodologie voor de vorming van een inclusiecomplex van resveratrol met hp-β-CD. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
- Vittorio Bertacche, Natascia Lorenzi, Donatella Nava, Elena Pini, Chiara Sinico (2006): Onderzoek naar de gastheer–gastinteractie van resveratrol met natuurlijke en gemodificeerde cyclodextrinen. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 55, 2006. 279.
- James M. Smoliga, Joseph A. Baur, Heather A. Hausenblas (2011): Resveratrol en gezondheid – Een uitgebreid overzicht van klinische onderzoeken bij mensen. Mol. Nutr. Food Res. 2011, 55, 1129–1141.
Wetenswaardige feiten
Resveratrol
Resveratrol is een stilbenoïde, een type natuurlijk plasmapolyfenol, een fyto-oestrogeen en een fytoalexine die door verschillende planten wordt geproduceerd als reactie op beschadiging of wanneer de plant wordt aangevallen door ziekteverwekkers zoals bacteriën of schimmels. Daarom kan resveratrol ook als adaptogeen worden geclassificeerd.
Chemisch wordt resveratrol beschreven als trans-3,4′,5-trihydroxystilbeen (formule: C14H12O3). Het is een polyfenolische, niet-flavonoïde antioxidant die voorkomt in druiven, noten en bessen en krachtige antioxidatieve en verouderingsremmende eigenschappen biedt. Daarom is resveratrol een gewaardeerd ingrediënt in geneesmiddelen, voedingssupplementen / nutraceuticals en cosmetische producten. Andere polyfenolen die via de voeding worden toegediend en belangrijke gezondheidsvoordelen hebben, zijn catechine, quercetine, silibinine en curcumine.
Wateroplosbaarheid van resveratrol: 0,03 kg/m3
Resveratrol komt voor in trans- en cis-isomere vormen, waarvan de transvorm stabieler is bij blootstelling aan licht en stijgende temperaturen.
Inclusiecomplex
Een inclusieverbinding is een complex waarin één chemische verbinding – de zogenaamde “gastheer” – een holte heeft waarin een andere verbinding – de zogenaamde “gast” – wordt ingesloten.
Cyclodextrinen zijn de meest gebruikte gastheerverbindingen, omdat ze inclusiecomplexen kunnen vormen met een grote verscheidenheid aan vaste, vloeibare en gasvormige verbindingen. Gastverbindingen variëren van polaire reagentia zoals zuren, aminen en kleine ionen (bijv. ClO4– , SCN–, halogeenanionen) tot sterk apolaire alifatische en aromatische koolwaterstoffen en edelgassen. Inclusiecomplexen kunnen zowel in oplossing als in de kristallijne toestand worden gesynthetiseerd. Meestal wordt water als oplosmiddel gebruikt, hoewel dimethylsulfoxide en dimethylformamide als alternatieve oplosmiddelen kunnen worden gebruikt.
Naast de inclusie van farmaceutische / nutraceutische verbindingen wordt cyclodextrine ook gebruikt als gastheerverbinding voor geurmoleculen om een hogere stabiliteit en een langzame afgifte te bereiken.
Andere “gastheermoleculen” voor inclusie zijn calixarenen en verwante formaldehyde-areencondensaten.
Het onderzoeksgebied dat zich bezighoudt met de synthese van inclusieverbindingen staat bekend als gastheer-gastchemie.
Cyclodextrine
Cyclodextrinen zijn een type chemische verbindingen dat uit suikermoleculen bestaat en wordt gekenmerkt door een ringvorm. Zetmeel is de grondstof waaruit cyclodextrinen door enzymatische omzetting worden gesynthetiseerd. Omdat cyclodextrinen een hydrofobe en een hydrofiele zijde hebben (hydrofoob aan de binnenkant en hydrofiel aan de buitenkant), kunnen ze complexen vormen met hydrofobe verbindingen. Door een hydrofoob molecuul (“gastmolecuul”) in te sluiten, kunnen cyclodextrinen de oplosbaarheid en biologische beschikbaarheid van dergelijke verbindingen verhogen. Daarnaast worden ze gebruikt om de permeabiliteit van geneesmiddelen door slijmvliesweefsels te verbeteren. Dit is van groot belang voor zowel geneesmiddelen als voedingssupplementen om hydrofobe verbindingen af te geven. De vormen alfa-, bèta- en gamma-cyclodextrine zijn allemaal door de FDA goedgekeurd en erkend als veilige geneesmiddeldragers.
Lyofilisatie
Lyofilisatie, ook bekend als vriesdrogen of cryodesiccatie, is een dehydratatieproces bij lage temperatuur waarbij het product wordt bevroren en vervolgens de druk wordt verlaagd om het ijs daarna door sublimatie te verwijderen. Sublimatie wordt gedefinieerd als het proces waarbij een vaste stof (bijv. ijs) rechtstreeks overgaat in de damp-/gasfase zonder eerst een vloeibare fase (bijv. water) te doorlopen.
Vriesdrogen is het verwijderen van ijs of andere bevroren oplosmiddelen uit een materiaal door sublimatie en het verwijderen van gebonden watermoleculen door desorptie.
Tijdens gecontroleerde lyofilisatie, waarbij de producttemperatuur laag genoeg wordt gehouden, worden veranderingen in de eigenschappen van het gedroogde product vermeden. Dit is cruciaal om een extract van hoge kwaliteit te verkrijgen. Vriesdrogen is een beproefde techniek voor het scheiden van warmtegevoelige materialen zoals eiwitten, microben, geneesmiddelen, weefsels en plasma.
Nutraceuticals
Nutraceuticals krijgen steeds meer aandacht omdat ze veilige, gezondheidsondersteunende eigenschappen bieden. Nutraceuticals worden gedefinieerd als moleculen met uiteenlopende fysiologische voordelen en beschermende eigenschappen tegen ziekten (zoals hart- en vaatziekten (CVD), obesitas, diabetes, kanker, chronische ontstekingsaandoeningen en degeneratieve ziekten). De markt voor hoogwaardige supplementen groeit snel.
In de literatuur beschreven formuleringsstrategieën voor nutraceuticals omvatten: liposomale dragersystemen (bijv. liposomen, transferosomen enz.), micro- en nanosponzen, nanokristallen, complexering met cyclodextrine, biologisch afbreekbare hydrogels, nano-emulsies / miniemulsies, nanogestructureerde lipidedragers, micellen, nanodeeltjes, nanocapsules en nano-inkapseling, zelfemulgerende geneesmiddelafgiftesystemen (SEDDS) en microparticulaire systemen (bijv. microdeeltjes, microsferen, microcapsules).