Precipitação ultra-sônica de superpartículas de curcumina
- Como a cúrcuma contém apenas 2-9% em peso de curcuminóides, é necessária uma técnica eficiente de extração ou síntese para obter um pó medicamente potente.
- A precipitação anti-solvente assistida por ultra-sons é um método altamente eficiente para sintetizar partículas de curcumina.
- A precipitação ultrassônica com antissolventes pode ser facilmente ampliada para a produção de grandes quantidades de curcumina de alta qualidade.
Curcumina
A curcumina, um polifenol, é um fármaco pouco solúvel em água encontrado no açafrão herbal (Curcuma longa). Tem antioxidantes altamente potentes e é conhecido por suas propriedades anti-inflamatórias, anti-câncer, antifúngicas e antimicrobianas. Especialmente por sua ampla gama de atividades quimio-preventivas e quimioterápicas, a curcumina é usada como um composto de fármaco preferido.
Como potente antioxidante, a curcumina aumenta a atividade sérica de antioxidantes, como a superóxido dismutase (SOD), e neutraliza os radicais livres, como as espécies reativas de oxigênio e nitrogênio (ROS e RNS). Além disso, aumenta a atividade das próprias enzimas antioxidantes do corpo. A curcumina também é conhecida por diminuir as doenças cardíacas e melhorar a função cerebral. Devido a estas múltiplas propriedades medicinais benéficas, a curcumina é amplamente utilizada como tempero, suplemento e fármaco.
Precipitação Antisolvente Líquida Ultrassônica
A precipitação com anti-solvente líquido (LAS) ultrasonicamente assistida é uma técnica simples e rápida de síntese de um único pote para produzir nanopartículas de curcumina com superestrutura ortorrômbica. A precipitação anti-solvente ultrassônica é um processo simples, rápido e escalável, que permite a precipitação de curcumina de alta qualidade na indústria farmacêutica e alimentícia.
Mecanismo hipotético de formação de superpartículas de curcumina na ausência e presença de ultrassom sem estabilizadores. Foto © 2014 Thorat et al.
Protocolo de Precipitação Ultrassônica:
Para a precipitação ultássica de partículas de curcumina, uma solução orgânica de curcumina em etanol (5 mg / mL) é adicionada em 100 mL de água contendo surfactante (0,02% em água) ou sem surfactante. Como vaso de reação, um recipiente de vidro encamisado de aprox. Volume de 500 mL, diâmetro de 7 cm e razão L / D de 1,7 é usado. A temperatura da mistura é mantida constantemente a 1ºC. Para o processo de precipitação ultrassônica, o sonotrodo do homogeneizador ultrassônico, como o UP200Ht ou UP200St equipado com um sonotrodo S26d14 é imerso na mistura solvente-anti-solvente. Em 100% de ajuste de amplitude e 10 min. sonicação, a mistura dispersa.
O tempo de sonication permite a manipulação do polimorfismo dos cristais de cucrcumina. Quando a duração do sonication é prolongada, a porcentagem de partículas ortorrômbicas é aumentada. Isso indica que um aumento na energia ultra-sônica facilita a formação de forma ortorrômbica sobre a forma monoclínica, independentemente do aditivo utilizado.
[Cf. Thor et al. de 2014]
Biodisponibilidade Melhorada por Encapsulamento Ultrassônico
Como a curcumina é molécula lipofílica e pouco solúvel em água (= hidrofóbica), apresenta baixa biodisponibilidade sistêmica. Portanto, é necessário preparar formulações de curcumina que aumentem sua biodisponibilidade. Para a preparação de soluções aquosas de curcumina, adicionam-se tensioactivos, lípidos, albuminas, ciclodextrinas, biopolímeros, etc., para encapsular ou carregar as moléculas de curcumina em lipossomas, nanopartículas e outros transportadores de fármacos.
Ultrasonication é uma técnica altamente eficiente e confiável para formular portadores de drogas, tais como lipossomascore-shell nanopartículas, biopolímeros e emulsões duplas! Encontre abaixo um protocolo exemplar para o encapsulamento ultrassônico da curcumina.
Protocolo de Encapsulamento Ultrassônico de Curcumina:
Nanopartículas de ácido polilático-co-glicólico carregado de curcumina (PLGA)
- Primeiro, o polímero PLGA é dissolvido em acetato de etilo. Adiciona-se curcumina (15% p / p) e deixa-se dissolver enquanto agita a solução intermitentemente.
- A mistura de s�lido em �leo � adicionada a uma fase aquosa de PVA (p / v) para formar uma emuls�o SO / W. Então, a solução do fármaco / polímero em PVA é agitado em vórtice a 8.000 rpm.
- A solução resultante é sonicada durante aprox. 300s a 45% de amplitude com um homogeneizador ultra-sônico, como UP200Ht ou UP200St (200W, 26kHz). Imediatamente após a sonicação, a emulsão é vertida para a fase aquosa (0,1% de PVA em água; 200 mL) para difusão sob agitação rápida com um agitador magnético.
- Esta suspensão coloidal é continuamente agitada com um agitador magnético até a evaporação do solvente estar completa. Em seguida, as nanopartículas são recolhidas por centrifugação, lavadas 3 vezes com água Milli Q destilada. Finalmente, eles são ressuspensos em solução crioprotetora (sacarose (2% p / p) e trealose (5% p / p)), secos em um sistema ATR FD3.0 de liofilizador e podem ser armazenados a 4 ° C por pelo menos 6 meses .
[Cf. Ranjan et al. 2012]
Processadores Ultra-sônicos para Precipitação e Formulação de Curcumina
A Hielscher Ultrasonics oferece equipamentos ultra-sônicos de alta performance para a síntese de nanopartículas (por exemplo, APIs) e extração de compostos botânicos. A nossa gama de produtos inclui sofisticados equipamentos de laboratório, bancada e ultra-sons industriais, que permitem o desenvolvimento de aplicações de pequena escala comercial. Todos os resultados obtidos em testes de laboratório e piloto podem ser completamente lineares escalonados para o nível de produção comercial. Todos os sistemas são construídos para operação 24/7, robustos e fáceis de usar.
A série UIPxxxxhdT abrange nossos sistemas ultrassônicos de nível industrial, que podem ser usados para otimização de processos, bancada e produção industrial. Nossos sistemas industriais estão disponíveis como 500 W (UIP500hdT), 1000 W (UIP1000hdT), 1500 W (UIP1500hdT), 2000W (UIP2000hdT), 4000W (UIP4000hdT), 10.000 W (UIP10000) e 16.000 W (UIP16000, ultra-som mais potente do mundo). Hielscher ultrasonics’ processadores industriais ultra-sônicos podem ser operados continuamente 24 horas por dia, 7 dias por semana, em amplitudes muito altas de até 200µm. Para amplitudes ainda maiores, a Hielscher oferece sonotrodos ultrassônicos personalizados. A robustez do equipamento ultra-sônico da Hielscher permite uma operação confiável 24 horas por dia em serviços pesados e em ambientes exigentes.
Para todos os nossos sistemas de ultra-som, oferecemos um amplo espectro de acessórios, como sonotrodos, buzinas de reforço, células de fluxo e reatores de vários tamanhos, formas e geometrias. Com essas ferramentas, torna-se fácil adaptar os nossos processadores ultrassônicos às condições exigidas pelo processo.
Para precipitação e síntese bottom-up, a Hielscher oferece uma inserção de célula de fluxo única – o MultiPhaseCavitator MPC48. Com o MultiPhaseCavitator, a segunda fase (anti-solvente) é injetada através de 48 cânulas finas diretamente na zona de cavitação ultrassônica, onde é misturada dentro de milissegundos na primeira fase. Como resultado, as nanopartículas homogêneas são precipitadas.
Sonicação poderosa do laboratório e de bancada para a produção industrial.
Literatura / Referências
- Hewlings, SJ; Kalman, DS (2017): Curcumina: uma revisão de seus efeitos sobre a saúde humana. Alimentos Outubro de 2017; 6 (10): 92.
- Thorat, AA; Dalvi, SV (2014): vias de formação de partículas e polimorfismo da curcumina induzida por ultra-som e aditivos durante a precipitação de líquido anti-solvente. CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- Ranjan, AP; Mukerjee, A .; Helson, L; Vishwanatha, JK: (2012): Análise de escalonamento, otimização e estabilidade de nanopartículas carregadas com complexos de Curcumina C3 para tratamento de câncer. Journal of Nanobiotecnologia 2012, 10:38.
Fatos, vale a pena conhecer
Curcumina
A curcumina é um composto químico de cor amarela encontrado no açafrão. Cúrcuma é uma planta perene herbácea rizomatosa (Curcuma longa) da família do gengibre. A curcumina é um polifenol que é extraído dos rizomas e amplamente utilizado como especiaria. Dependendo da sua origem e das condições do solo onde é cultivada, a cúrcuma contém 2% a 9% de curcuminóides. A curcumina é o principal curcuminoide da cúrcuma (Curcuma longa, Zingiberaceae). É utilizado como suplemento, composto medicinal, aditivo corante aromatizante para alimentos, bem como ingrediente cosmético.
Uma forma purificada de curcumina, que consiste apenas nos seguintes três componentes principais – curcumina, bisdemetoxicurcumina e demetoxicurcumina – é também referido como complexo curcumina C3. A curcumina pura pode ser separada da mistura C3 de curcumina, bisdemetoxi curcumina e demetoxi curcumina por cromatografia em coluna.
Em relação às suas propriedades farmacológicas, a curcumina pura não modificada apresenta um grande problema: devido à baixa solubilidade em água e, portanto, baixa biodisponibilidade, a curcumina não modificada não pode envolver seus efeitos terapêuticos, mas é rapidamente metabolizada no fígado e na parede intestinal. Para superar a baixa taxa de absorção da curcumina, as moléculas ativas são encapsuladas em nanotransportadores lipossomas, nanoesferas) ou carregados em nano-complexos (por nanopartículas, complexos de fosfolidos, ciclodextrinas e disperss sidas). Além disso, a biodisponibilidade da curcumina pode ser aumentada em aprox. 2000% quando sua dosagem é combinada com piperina, que é um extrato de pimenta preta.
Devido a estes factos, a curcumina nano-formulada (nanocurcumina) é a forma de dosagem preferida da curcumina, uma vez que a curcumina na nanoforma supera os problemas de distribuição da droga acima mencionados. A nanocurcumina pode envolver as suas propriedades terapêuticas devido a uma melhor entrega ao tecido doente, melhor internalização e redução da eliminação sistémica.
A curcumina está disponível em várias formas de entrega, incluindo pós, cápsulas, comprimidos, pomadas, bebidas nutricionais e cremes cosméticos.
Aplicações Médicas de Curcumina
A curcumina tem sido amplamente investigada por suas múltiplas formas de uso em medicina e nutrição. A pesquisa mostrou que a curcumina possui uma alta atividade antioxidante, que induz a apoptose celular, inibe a proliferação celular, a adesão e motilidade anticélula e oferece propriedades anti-angiogênicas e antimicrobianas. Devido a estes efeitos, a curcumina é aplicada como droga para tratar várias doenças inflamatórias, cancros, doenças neurodegenerativas, doenças cardiovasculares, bem como diabetes.
Formulários de nano-administração preparados ultrassonicamente de curcumina para terapia mica incluem nanopartulas, lipossomas, micelas, nanoemulss, complexos de ciclodextrina, nanodiscos, nanofibras, nanopartulas lipicas sidas e conjugados de curcumina. Estas formas de dosagem nanométricas superam a baixa biodisponibilidade da curcumina e permitem a entrega dirigida e eficaz de um fármaco de curcumina altamente potente.
Estrutura Química Da Curcumina
A curcumina é uma molécula simétrica, também conhecida como metano diferoloil. O nome IUPAC da curcumina é (1E, 6E) -1,7-bis (4-hidroxi-3-metoxifenil) -1,6-heptadieno-3,5-diona, com fórmula química C21H20O6. Cristais de curcumina podem aparecer em diferentes formas, como forma monoclínica (acicular), ortorrômbica (tipo grão de arroz) e amorfa.