Precipitarea ultrasonică a superparticulelor de curcumină
- Deoarece curcuma conține doar 2-9% în greutate curcuminoide, este necesară o tehnică eficientă de extracție sau sinteză pentru a obține o pulbere potentă din punct de vedere medical.
- Aspirația antisolventului asistată de ultrasunete este o metodă extrem de eficientă pentru sinteza particulelor de curcumină.
- Precipitatul antisolvent cu ultrasunete poate fi redus cu ușurință până la producerea unor cantități mari de curcumină de înaltă calitate.
Curcumina
Curcumina, un polifenol, este un medicament slab solubil în apă, care se găsește în turmericul de mirodenii (curcuma longa). Are antioxidanți foarte puternici și este cunoscut pentru proprietățile sale antiinflamatorii, anti-canceroase, anti-fungice și antimicrobiene. În special pentru gama sa largă de activități chimio-preventive și chemo-terapeutice, curcumina este utilizată ca un compus preferat de medicament.
Ca un antioxidant puternic, curcumina mărește activitatea serică a antioxidanților cum ar fi superoxid dismutaza (SOD) și scavenges și neutralizează radicalii liberi, cum ar fi oxigen reactiv și specii de azot (ROS și RNS). În plus, sporește activitatea enzimelor antioxidante proprii ale organismului. Curcumina este, de asemenea, cunoscută pentru a scădea bolile de inimă și pentru a îmbunătăți funcția creierului. Datorită acestor proprietăți medicinale benefice, curcumina este folosită pe scară largă ca condiment, supliment și medicament.
Precipitarea cu ultrasunete a lichidului antisolvent
Precipitarea antisolventului cu lichid ultrasonic (LAS) este o tehnică simplă și rapidă de sinteză într-un singur vas pentru a produce nanoparticule de curcumină cu suprastructură ortorombică. Precipitarea cu ultrasunete anti-solvent este un proces simplu, rapid și scalabil, care permite precipitarea curcuminei de înaltă calitate în industria farmaceutică și alimentară.
Mecanism ipotezat de formare a superparticulelor de curcumină în absența și prezența ultrasunetelor fără stabilizatori. Imagine © 2014 Thorat et al.
Protocol de precipitare cu ultrasunete:
Pentru precipitarea ultasonică a particulelor de curcumină se adaugă o soluție organică de curcumină în etanol (5 mg / ml) în apă de 100 ml conținând surfactant (0,02% în greutate în apă) sau fără surfactant. Ca vas de reacție, un vas din sticlă cu căptușeală de aprox. Se utilizează un volum de 500 ml, un diametru de 7 cm și un raport L / D de 1,7. Temperatura amestecului este menținută constant la 1 ° C. Pentru procesul de precipitare cu ultrasunete, sonotroda omogenizatorului ultrasonic, cum ar fi Uf200 ः t sau UP200St echipat cu sonotrode S26d14 este imersat în amestecul solvent-antisolvent. La setarea amplitudinii de 100% și la 10min. sonicare, amestecul a fost dispersat.
Timpul de sonicare permite manipularea polimorfismului cristalelor de cucrcumină. Când durata sonicării este prelungită, procentul de particule ortorombice este crescut. Aceasta indică faptul că o creștere a energiei cu ultrasunete facilitează formarea formei ortorombice asupra formei monoclinice, indiferent de aditivul utilizat.
[Cf. Thorat și colab. 2014]
UIP1000hdT – 1kW procesor ultrasonic pentru precipitarea API
Biodisponibilitatea îmbunătățită prin încapsulare cu ultrasunete
Deoarece curcumina este o moleculă lipofilă și este puțin dizolvabilă în apă (= hidrofobă), ea are o biodisponibilitate sistemică scăzută. Prin urmare, este necesar să se prepare formulări de curcumină care să-i sporească biodisponibilitatea. Pentru prepararea soluțiilor apoase de curcumină, se adaugă agenți tensioactivi, lipide, albumine, ciclodextrine, biopolimeri etc. pentru încapsularea sau încărcarea moleculelor de curcumină în lipozomi, nanoparticule și alți purtători de medicamente.
Ultrasonication este o tehnică foarte eficientă și fiabilă pentru a formula purtători de medicamente, cum ar fi Lipozomii, Core-shell nanoparticule, biopolimeri și emulsii duble! Găsiți mai jos un protocol exemplar pentru încapsularea cu ultrasunete a curcuminei.
Cu ultrasunete Curcumina Protocol Încapsulare:
Cu nanocarticule cu acid polilactic-co-glicolic încărcat cu curcumină (PLGA)
- Mai întâi, polimerul PLGA este dizolvat în acetat de etil. Se adaugă curcumină (15% greutate / greutate) și se lasă să se dizolve în timp ce se amestecă intermitent soluția.
- Amestecul solid în ulei se adaugă la o fază apoasă de PVA (greutate / volum) pentru a forma o emulsie SO / W. Apoi, soluția de medicament / polimer în PVA este turbionată la 8000 rpm.
- Soluția rezultată este sonicată pentru aprox. 300 sec la o amplitudine de 45% cu un omogenizator ultrasonic cum ar fi Uf200 ः t sau UP200St (200 W, 26 kHz). Imediat după sonicare, emulsia este turnată în faza apoasă (0,1% PVA în apă, 200 ml) pentru difuzie sub agitare rapidă cu un agitator magnetic.
- Această suspensie coloidală este agitată continuu cu un agitator magnetic până când evaporarea solventului este finalizată. Apoi, nanoparticulele sunt colectate prin centrifugare, spălate de 3 ori cu apă distilată MilliQ. În final, ele sunt resuspendate în soluție crioprotectantă (zaharoză (2% g / g) și trehaloză (5% g / g)), uscate pe un sistem ATP FD3.0 liofilizator și pot fi păstrate la 4 ° C timp de cel puțin 6 luni .
[Cf. Ranjan și colab. 2012]
Procesoare cu ultrasunete pentru precipitarea și formularea curcuminei
Hielscher Ultrasonics oferă echipament de înaltă performanță cu ultrasunete pentru sinteza nanoparticulelor (de exemplu, API-uri) și extracția compușilor botanici. Gama noastra de produse cuprinde laboratoare sofisticate, bench-top si ultrasonicators industriale, care permite dezvoltarea de aplicatii de la scara mica la cea comerciala. Toate rezultatele obținute în laboratoare și în testele pilot pot fi complet reduse la nivel de producție comercială. Toate sistemele sunt construite pentru funcționare 24/7, robuste și ușor de utilizat.
Seria UIPxxxxhdT cuprinde sistemele noastre ultrasonice de calitate industrială, care pot fi utilizate pentru bench-top, optimizarea proceselor și producția industrială. Sistemele noastre industriale sunt disponibile ca 500 W (UIP500hdT). 1000W (UIP1000hdT). 1500 W (UIP1500hdT). 2000W (UIP2000hdT). 4000W (UIP4000hdT). 10.000 W (UIP10000) și 16.000 W (UIP16000, cel mai puternic ultrasonicator din lume). Hielscher Ultrasonics’ procesoarele industriale cu ultrasunete pot fi executate continuu 24/7 la amplitudini foarte mari de până la 200μm. Pentru amplitudini chiar mai mari, Hielscher oferă sonotrozi personalizați cu ultrasunete. Robustețea echipamentului ultrasonic al Hielscher permite o operațiune de încredere în timp util, la medii grele și în medii exigente.
Pentru toate sistemele noastre cu ultrasunete, oferim un spectru larg de accesorii, cum ar fi sonotrode, coarne de rapel, celule de flux și reactoare de mai multe dimensiuni, forme și geometrii. Cu aceste unelte, devine cu ușurință posibilă adaptarea optimă a procesoarelor cu ultrasunete la condițiile de proces necesare.
Pentru precipitarea și sinteza de jos în sus, Hielscher oferă o inserție unică a fluxului de celule – La MultiPhaseCavitator MPC48. Cu MultiPhaseCavitator, cea de-a doua fază (anti-solvent) este injectată prin intermediul a 48 de canule fine, direct în zona de cavitație cu ultrasunete, unde se amestecă în prima fază în milisecunde. Ca urmare, se precipită nanoparticule omogene.
Sonicare puternică de la laborator și bench-top la producția industrială.
Literatura / Referințe
- Hewlings, SJ; Kalman, DS (2017): Curcumina: o revizuire a efectelor sale asupra sanatatii umane. Foods. 2017 Oct; 6 (10): 92.
- Thorat, AA; Dalvi, SV (2014): Căi de formare a particulelor și polimorfismul curcuminei induse de ultrasunete și aditivi în timpul precipitării antisolventului lichid. CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- Ranjan, AP; Mukerjee, A .; Helson, L .; Vishwanatha, JK: (2012): Scalare, optimizare și analiză de stabilitate a nanoparticulelor cu conținut de complex de curcumină C3 pentru terapia cancerului. Journal of nanobiotehnologiei 2012, 10:38.
Ce trebuie să știți
Curcumina
Curcumina este un compus chimic de culoare galbenă găsit în turmeric. Turmeric este o plantă perenă erbacee rhizomatoasă (curcuma longa) din familia ghimbirului. Curcumina este un polifenol care este extras din rizomi și utilizat pe scară largă ca condiment. În funcție de originea sa și de condițiile în care este cultivat, curcuma conține 2% -9% curcuminoide. Curcumina este principalul curcuminoid al turmericului (Curcuma longa, Zingiberaceae). Se utilizează ca supliment, compus medicinal, aditiv pentru colorarea aromelor alimentare, precum și ingredientul cosmetic.
O formă purificată de curcumină, care constă doar din următoarele trei componente principale – curcumina, bisdemetoxicurcumina și demetoxicurcumina – este, de asemenea, denumit complex curcumin C3. Curcumina pură poate fi separată de amestecul C3 de curcumină, bisdemetoxi curcumină și de demetoxi curcumină prin cromatografie în coloană.
În ceea ce privește proprietățile sale farmacologice, curcumina pură, nemodificată, are o mare problemă: Datorită solubilității scăzute în apă și, prin urmare, a biodisponibilității scăzute, curcumina nemodificată nu poate influența efectele sale terapeutice, dar este metabolizată rapid în ficat și peretele intestinal. Pentru a depăși viteza scăzută de absorbție a curcuminei, moleculele active sunt încapsulate în purtători de nano (de ex Lipozomii, nanosfere) sau încărcate pe nano-complexe (de ex nanoparticule, complexe de fosfolipide, ciclodextrine și dispersii solide). În plus, biodisponibilitatea curcuminei poate fi mărită cu aprox. 2000% atunci când doza sa este combinată cu piperină, care este un extract de piper negru.
Datorită acestor fapte, curcumina nano-formulată (nanocurcumina) este forma de dozare preferată a curcuminei deoarece curcumina din nanoforma depășește problemele de eliberare a medicamentului menționate mai sus. Nanocurcuminul își poate însuși proprietățile terapeutice datorită unei livrări îmbunătățite a țesutului bolnav, unei mai bune internalizări și unei eliminări sistemice reduse.
Curcumina este disponibilă în forme de livrare multiple, incluzând pulberi, capsule, tablete, unguente, băuturi nutritive și creme cosmetice.
Aplicatii medicale ale curcuminei
Curcumina a fost investigată pe scară largă pentru diversele sale forme de utilizare în medicină și nutriție. Cercetările au arătat că curcumina are o activitate antioxidantă ridicată, care induce apoptoza celulară, inhibă proliferarea celulelor, adeziunea și motilitatea anti-celulară și oferă proprietăți antiangiogeneze și antimicrobiene. Datorită acestor efecte, curcumina se aplică ca medicament pentru tratarea diferitelor boli inflamatorii, cancere, boli neurodegenerative, boli cardiovasculare precum și diabet.
Forme de nano-administrare pregătite cu ultrasunete de curcumină pentru terapie medicală includ nanoparticule, lipozomi, miceli, nanoemulsii, complexe de ciclodextrină, nanodisecunde, nanofibre, nanoparticule lipidice solide și conjugate de curcumină. Aceste forme de dozare cu dimensiuni nano depășesc biodisponibilitatea scăzută a curcuminei și permit eliberarea eficientă și eficientă a unui medicament cu curcumină foarte puternic.
Structura chimică a curcuminei
Curcumina este o moleculă simetrică, cunoscută și sub numele de metan diferuloil. Denumirea IUPAC a curcuminei este (1E, 6E) -1,7-bis (4-hidroxi-3-metoxifenil) -1,6-heptadien-3,5-21H20O6. Cristalele de curcumină pot apărea în diferite forme, cum ar fi monoclinice (aciculare), ortorombice (asemănătoare cerealelor de orez) și forme amorfe.