Ноотропы и умные лекарственные препараты с ультразвуком
Умные лекарства и ноотропные добавки употребляются в качестве «когнитивных усилителей» для улучшения когнитивных функций, возможностей мозга, концентрации, памяти и творчества, для повышения мотивации и умственной энергии, а также для поддержания здоровья мозга. Чтобы способствовать транспортировке биологически активных соединений, таких как ноотропы, «умные» лекарства и энергетические вещества, через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), молекулы должны быть в нано-усиленной форме. Известно, что полученные ультразвуком нанолипосомы, мицеллы, твердые липидные наночастицы, наноструктурированные наноносители и наноэмульсии повышают биодоступность биоактивных молекул, витаминов и фитохимических веществ.
Ноотропы или умные препараты – это молекулы, стимулирующие мозг и тело – так называемые когнитивные усилители – , которые можно разделить на следующие категории: рацетамы, стимуляторы, адаптогены, холинергики, серотонинергики, дофаминергики, умные препараты для метаболической функции и другие категории.
Заинтересованы в этих различных категориях ноотропов? Нажмите здесь, чтобы узнать больше о ноотропах и их категоризации!
Что такое липосомы и наноносители на основе липидов?
Липосомы и наноносители на основе липидов, такие как наноэмульсии, наносуспензии, твердые липидные наночастицы (SLN) и наноструктурированные липидные носители (NLC), известны как мощные системы переносчиков лекарственных средств, которые доставляют биологически активные молекулы и питательные вещества к целевому клеточному участку и тем самым приводят к превосходным показателям биодоступности и абсорбции.
липосомы
Липосомы можно отнести к категории специфических форм наноструктурированных липидных наноносителей. Липосомы представляют собой сферические везикулы с водным ядром, заключенным в один или несколько липидных бислоев. Поскольку липосомы обладают способностью инкапсулировать липофильные и гидрофильные молекулы, они получили широкое признание в качестве высокоэффективной системы доставки лекарств. В своей самоорганизующейся, самозамкнутой структуре липосома может инкапсулировать несколько биологически активных соединений (т.е. питательных веществ или терапевтических молекул) одновременно. Его фосфолипидный бислой защищает захваченные биологически активные молекулы от гидролиза и окислительного разложения. Поскольку структура оболочки липосомы демонстрирует значительное сходство с клеткой млекопитающих, липосомы способны переносить биологически активные соединения в клетки и субклеточные участки. К известным преимуществам липосомальных систем доставки относятся их защита от ферментативной деградации, их низкая токсичность, высокая биосовместимость, биоразлагаемость и неиммуногенность.
УП400Ст, мощный ультразвуковой гомогенизатор мощностью 400 Вт, для производства нанолипосом.
Структурный состав липосом, ниосом, наноэмульсий, твердолипидных наночастиц, наноструктурированных липидных носителей
Изображение: Poonia et al. 2016
Другие липидные наноносители
Липидные наноносители или наноносители на основе липидов определяются как наноразмерные системы доставки лекарств / молекул, которые используют липидные структуры для инкапсуляции биоактивных молекул с целью получения улучшенной биодоступности, более высоких скоростей абсорбции, повышенной долгосрочной стабильности и защиты от внешних факторов деградации (например, окисления, гидролиза). Наноструктурированные липидные носители включают твердые липидные наночастицы (SLN), наноструктурированные липидные носители (NLC), нанолипосомы, мицеллы, наноэмульсии, наносуспензии и липидные нанотрубки. Специфический химический состав и соответствующие ему физико-химические характеристики придают каждой форме наноносителя уникальные преимущества, которые делают их пригодными для конкретных форм введения (например, перорально, внутривенно, интраназально, трансдермально и т.д.), комбинаций молекул, нагрузочной способности или составов с замедленным высвобождением.
Твердые липидные наночастицы (SLN) и наноструктурированные липидные носители (NLC) определяются как твердые частицы, состоящие из липидной матрицы в водной фазе, стабилизированной поверхностно-активными веществами.
Липосомальные и другие нанокапсулированные добавки (например, SLNs, NLCs) обеспечивают превосходную биодоступность, что означает, что очень высокий процент биологически активного вещества (например, витамина, антиоксиданта, флавоноида и т. д.) поглощается и метаболизируется клетками организма. Только очень малая часть тратится впустую, так как она не всасывается, а выводится организмом. Это делает нанолипосомальные составы очень мощными, эффективными и надежными, поскольку почти все биологически активные молекулы доставляются к клеткам назначения.
Ультразвуковая рецептура стимулирующих молекул с высочайшей биодоступностью
Ультразвуковая наноэмульгация и наноинкапсуляция делают ноотропные и психоактивные молекулы водорастворимыми и, таким образом, хорошо усваиваемыми и биодоступными. Более высокая скорость абсорбции, а также повышенная биодоступность и биосовместимость делают биологически активное вещество более мощным и могут позволить ему преодолевать гематоэнцефалический барьер.
Ультразвуковая подготовка твердо-липидных наночастиц
(Кумар и др. 2019)
Ультразвуковая рецептура ноотропов
- липосомы
- наноэмульсии
- мицеллы
- Твердо-липидные наночастицы (SLN)
- Наноструктурированные липидные носители (NLC)
- Комплекс включений (например, циклодекстрин)
- Ниосомы
Ультразвуковой гомогенизатор УИП2000HDT (2 кВт) с реактором периодического действия с непрерывным перемешиванием
Наиболее известными ноотропами являются вещества класса рацетамов, такие как пирацетам, анирацетам, оксирацетам, прамирацетам и фенилпирацетам. Многие рацетамы являются липофильными (=жирорастворимыми). С помощью ультразвуковой обработки жирорастворимый рацетам инкапсулируется в нано-усиленную форму, такую как наноэмульсии, липосомы, твердые липидные наночастицы (SLN) и наноструктурированные липидные носители (NLC). Эти нано-улучшенные составы превращают водоотталкивающий, жирорастворимый рацетам в водорастворимый продукт. Поскольку кровоток в организме человека происходит на водной основе, нанорастворимые водорастворимые составы обеспечивают значительно более высокую биодоступность.
Умные препараты с ультразвуковым наноусилением
Технология ультразвуковой инкапсуляции и нанорецептур позволяет получать добавки и терапевтические препараты с высокой биодоступностью. Биоактивные молекулы, которые извлекают выгоду из ультразвукового ввода в липосомальную или другую наноструктурированную систему переносчиков липидов, включают витамины, антиоксиданты, флавоноиды, растительные экстракты, минералы, аминокислоты и пептиды.
- К витаминам и антиоксидантам, которые могут быть либо извлечены из природного источника, либо синтезированы, относятся витамин С, витамины группы В, глутатион, ресвератрол, коэнзим Q10 (убихинон) и т. д.
- Растительные и растительные молекулы, такие как CBD, THC, CBG (каннабис), катехины зеленого чая (например, EGCG), никотин, кофеин, ашваганда, берберин, кратом и т. д.
- Экстракты грибов/грибов, таких как астрагал, львиная грива, хвост индейки, чага, псилоцибин (волшебные грибы) и др.
- Такие аминокислоты, как креатин, глицин, 5-гидрокситриптофан (5-гидрокситриптофан), фенилаланин, L-теанин (аналог аминокислоты, содержащийся в чае), ГАМК (гамма-аминомасляная кислота), таурин, N-ацетилцистеин (NAC), L-тирозин и др.
- Минералы, такие как хелаты магния (например, треонат магния, оротат магния), могут быть инкапсулированы ультразвуком в виде наночастиц в липосомы.
- Питательные вещества, пептиды и другие молекулы, такие как альфа-ГФХ, мелатонин, холин (битартрат холина, хлорид холина), (рацемический) кетамин, омега-3 жирные кислоты (ЭПК, ДГК), α-липоевая кислота (АЛК), селегилин (L-депренил), центрофеноксин, окситоцин, метиленовый синий и т. д.
Нано-усиленная липосомальная формула биоактивных молекул и питательных веществ обеспечивает превосходную биодоступность и может позволить целевым веществам проникать через гематоэнцефалический барьер. Инкапсуляция предотвращает кислотно-индуцированный гидролиз в желудке и ферментативную деградацию по всему желудочно-кишечному тракту, так что высокий процент питательных веществ транспортируется в неповрежденном виде к целевому участку клеток.
Excursus: ультразвуковая экстракция фитохимикатов
Ультразвуковая обработка является превосходной технологией для высвобождения биологически активных молекул из растений, грибов и бактерий. Ультразвуковая экстракция является нетермическим методом, принцип работы которого основан на акустической кавитации. Акустическая / ультразвуковая кавитация создает механический сдвиг и турбулентность, которые перфорируют и разрушают клеточные стенки и мембраны и способствуют массообмену. Таким образом, ультразвук высвобождает биологически активные вещества из внутренней части клетки и переносит их в растворитель (например, воду, этанол, глицерин, растительное масло и т. д.).
Узнайте больше об ультразвуковой экстракции биоактивных молекул из растительных компонентов!
Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для ноотропных составов
Системы Hielscher Ultrasonics являются надежными машинами, используемыми в фармацевтике и производстве добавок для разработки высококачественных ноотропов и умных лекарств, которые варьируются от наноэмульсий до липосом, наноструктурированных липидных носителей, твердых липидных наночастиц и комплексов включений, которые загружены витаминами, антиоксидантами, флавоноидами, пептидами, полифенолами и другими биологически активными соединениями и обеспечивают высочайшую биодоступность, большую стабильность и функциональность. Чтобы удовлетворить потребности своих клиентов, Hielscher поставляет ультразвуковые аппараты от компактных ручных лабораторных гомогенизаторов и настольных ультразвуковых аппаратов до полностью промышленных ультразвуковых систем для производства больших объемов ноотропов и интеллектуальных лекарственных составов. Ультразвуковые процессы составления рецептур могут выполняться как периодический или непрерывный поточный процесс с использованием ультразвукового проточного реактора. Широкий ассортимент ультразвуковых сонотродов (зондов) и корпусов реакторов обеспечивает оптимальную настройку для производства липосом. Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 в тяжелых условиях в сложных условиях и обеспечивает длительный срок службы ультразвуковых аппаратов.
Точный контроль над всеми важными параметрами процесса, такими как амплитуда, давление, температура и время ультразвуковой обработки, делает ультразвуковой процесс надежным и воспроизводимым. Hielscher Ultrasonics осознает важность постоянно высокого качества продукции и поддерживает производителей добавок и терапевтических средств в реализации стандартизации процессов и GMP (надлежащей производственной практики) с помощью интеллектуального программного обеспечения и автоматической записи данных. Наши цифровые ультразвуковые гомогенизаторы автоматически записывают все параметры ультразвукового процесса на встроенную SD-карту. Цифровые сенсорные дисплеи и дистанционное управление через браузер обеспечивают непрерывный мониторинг процесса и позволяют точно регулировать параметры процесса при необходимости. Это значительно облегчает мониторинг процессов и контроль качества.
В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:
| Объем партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| от 1 до 500 мл | От 10 до 200 мл/мин | УП100Ч |
| от 10 до 2000 мл | от 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
| 0.1 до 20 л | 0от 0,2 до 4 л/мин | УИП2000HDT |
| От 10 до 100 л | От 2 до 10 л/мин | УИП4000HDT |
| н.а. | От 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
| н.а. | больше | Кластер UIP16000 |
Свяжитесь с нами! / Спросите нас!
Мощные ультразвуковые гомогенизаторы от лаборатория Кому пилот и промышленный шкала.
Литература / Литература
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- Neelam Poonia; Rajeev Kharb; Viney Lather; Deepti Pandita (2016): Nanostructured lipid carriers – versatile oral delivery vehicle. Future Sci. OA (2016) 2(3), FSO135.
- Weiwei Gao, Che-Ming J. Hu, Ronnie H. Fang, Liangfang Zhang (2013): Liposome-like Nanostructures for Drug Delivery. J Mater Chem B Mater Biol Med. 2013 Dec 28; 1(48).
- Liangfang Zhang; Steve Granick (2006): How to Stabilize Phospholipid Liposomes (Using Nanoparticles). Nano Letters. 2006 April, 6(4):694-8.
- Vassiliki Exarchou; Nikolaos Nenadis; Maria Tsimidou; Dimitrios Boskou (2002): Antioxidant Activities and Phenolic Composition of Extracts from Greek Oregano, Greek Sage, and Summer Savory. Journal of Agricultural and Food Chemistry 50(19). Oct. 2002. 5294-9.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, PharmDa, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal and Surinder Kumar Mehta (2015): Energy efficient, facile and cost effective methodology for formation of an inclusion complex of resveratrol with hp-β-CD. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
Факты, которые стоит знать
ноотропы и умные лекарства
Термин “ноотропный” происходит от древнегреческих слов νόος (nóos), что означает “ум” и τροπή (tropḗ), что имеет значение “токарная обработка». Ноотропы, также известные как «умные» препараты, представляют собой «переворачивающие сознание» вещества, то есть биологически активные вещества, которые влияют на мозг, повышая когнитивные функции, в частности, интеллект, исполнительные функции, память, креативность, бдительность и мотивацию. Они используются в качестве усилителей когнитивных способностей или в качестве допинга для мозга. К популярным ноотропам относятся рацетамы. Первая синтезированная форма рацетама была получена из ГАМК и известна как пирацетам, который считается нетоксичным и долго исследуется. Анирацетам, оксирацетам, прамирацетам и фенилпирацетам структурно сходны с пирацетамом, но проявляют более высокие стимулирующие потенции. Более новые формы рацетама, такие как колурацетам, фасорацетам, нефирацетам или ноопепт, не имеют структурного сходства с пирацетамом.
Некоторые ноотропы также могут оказывать психоделическое или психоактивное/психотропное воздействие и влиять на психические процессы, такие как восприятие, сознание, познание, отзывчивость, настроение и эмоции.
Рацетамы
Рацетамы известны как оригинальный тип «умного» препарата, а пирацетам — как первый синтезированный рацетам, известный как первый ноотроп в мире. Пирацетам — молекула из группы рацетамов с химическим названием 2-оксо-1-пирролидина ацетамид. Является производным нейромедиатора ГАМК (гамма-аминомасляной кислоты). Пирацетам — это молекула лекарственного препарата с пирролидоновым ядром, которую обычно назначают пациентам с симптомами болезни Альцгеймера или преддеменции. Тем не менее, пирацетам и другие рацетамы также используются здоровыми взрослыми людьми для того, чтобы усилить химическую синаптическую передачу между клетками мозга. Таким образом, рацетамы могут повысить общий IQ, память и функции обучения, ясность ума и мотивацию. Другими молекулами в классе рацетамов являются, например, прамирацетам, оксирацетам, ан-� анирацетам.
Поскольку рацетамы попадают в категорию неконтролируемых веществ в США или многих других странах мира, рацетамы можно приобрести в качестве безрецептурных добавок без рецепта. Рацетамы считаются нетоксичными, а общие побочные эффекты включают головные боли, которые являются результатом истощения холина в мозге. Поэтому пользователи часто комбинируют дозу рацетама с добавкой холина (например, битартратом холина). Передозировка рацетамов имеет в основном лишь легкие побочные эффекты, которые схожи с потреблением чрезмерного количества кофеина.
Стимуляторов
Стимулирующие вещества, такие как кофеин и никотин, являются умными препаратами, широко распространенными среди населения мира. Кофеин и никотин являются легальными психостимуляторами, в то время как использование подкласса стимуляторов амфетаминов является незаконным. Класс стимуляторов включает в себя практически любые молекулы, которые способствуют общему бодрствованию и бдительности, уменьшают чувство усталости и сонливости и увеличивают при этом функцию мозга и коэффициент интеллекта (IQ). Противонарколептический препарат Модафинил является одним из самых известных медицинских препаратов, который используется здоровыми людьми в качестве «когнитивного усилителя не по прямому назначению» для повышения когнитивных функций. Еще одним препаратом, используемым не по прямому назначению, является метилфенидат, препарат, назначаемый для лечения синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) и используемый здоровыми людьми в качестве усилителя когнитивных функций.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше об ультразвуковой экстракции кофеин и никотин!
Адаптогены
Адаптогенные вещества – это фитохимические соединения, т.е. молекулы растительного происхождения, которые вводятся с целью усиления реакции организма и иммунной системы на стрессовые ситуации. Адаптогены можно охарактеризовать как «стрессовые» соединения, которые провоцируют организм адаптироваться к поддержанию или восстановлению гомеостаза (равновесия между метаболическими процессами организма). Основной путь адаптогенного действия воздействует на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось (ось ГПА) в ответ на стимуляцию внешним стрессом. Почти все адаптогены попадают в класс неконтролируемых препаратов, которые можно приобрести в виде безрецептурных (OTC) добавок. Наиболее популярными и широко потребляемыми адаптогены являются, например, женьшень, гингерол (имбирь), ашваганда, элеутерокк сентикозный (сибирский женьшень), родиола розовая (арктический корень), лимонник китайский, кава-кава, пассифлора, зверобой и шлемник байкальский (шлемник китайский).
Является ли каннабис адаптогеном? В последние годы каннабис привлек к себе большое внимание, в основном из-за его противовоспалительных и расслабляющих соединений каннабидиола (КБД) и каннабигерола (КБГ). Даже каннабиноиды являются нетоксичными соединениями растительного происхождения и обладают доказанным эффектом снижения стресса на организм, каннабис и каннабиноиды официально не классифицируются как адаптогенные вещества. Но поскольку КБД, КБГ и истинная адаптогеника демонстрируют сходство в своих функциях и эффектах, они часто используются в комбинации для усиления эффективности каннабиноида и адаптогена.
В то время как адаптогены обладают оздоровительным и снижающим стресс действием, они демонстрируют лишь небольшие эффекты в качестве когнитивных усилителей, «как таковых». Улучшение когнитивных функций от адаптогенов в основном достигается за счет балансировки реакции организма на стресс, устойчивости и общего состояния здоровья, а не за счет прямого инициирования роста новых клеток мозга или нейронных связей.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше об ультразвуковой экстракции адаптогенов из растительных компонентов!
Холинергические препараты
Холинергические вещества представляют собой химические соединения, которые имитируют действие ацетилхолина и/или бутирилхолина. Умные препараты на основе холина употребляют из-за их влияния на память, внимание и регуляцию настроения. Ацетилхолин является одним из основных нейротрансмиттеров в головном мозге. Он также является важным компонентом для правильного функционирования периферической нервной системы. Холин можно принимать в качестве добавки, но он также присутствует в пище, например, яичные желтки и соевые бобы особенно богаты холином.
Сульбутиамин (который коммерчески доступен как безрецептурный препарат под торговой маркой Arcalion) является синтетическим производным тиамина (витамина B1), который проникает через гематоэнцефалический барьер и способен повышать уровень тиамина в мозге. Известно, что сульбутиамин улучшает память и преодолевает слабость и усталость при одновременном снижении психоповеденческого торможения, а также используется спортсменами. Сульбутиамин классифицируется как холинергический смарт-препарат, поскольку это вещество действует как холинергический регулятор в гиппокампе. При применении в терапевтических дозировках серьезных побочных эффектов не наблюдалось.
Серотонинергические препараты
Серотонин, или 5-гидрокситриптамин (5-HT), является моноаминовым нейромедиатором, который способствует и контролирует настроение (благополучие, счастье), а также модулирует сон, аппетит, познание, обучение, память, систему вознаграждения и многочисленные физиологические процессы, такие как рвота и сужение сосудов. Серотонин вырабатывается в организме под воздействием солнечного света. Природные серотонинергические (способствующие или высвобождающие серотонин) соединения, такие как L-триптофан, также присутствуют в пищевых источниках.
Дофаминергические препараты
Дофаминергические вещества — это умные наркотические вещества, которые влияют на уровень дофамина в мозге. Дофамин — это гормон и нейромедиатор, который играет несколько важных ролей в мозге и организме. Например, дофаминовый путь отвечает за хорошие ощущения и биохимическую передачу положительной обратной связи в отношении приятных впечатлений, таких как вкусная еда, секс, позитивное социальное взаимодействие и т. д.
Дофамин доступен в качестве лекарства под торговыми марками Интропин, Допастат и Ревимин, среди прочих, которые в основном используются в качестве стимулирующего препарата при лечении тяжелого низкого кровяного давления, медленного сердечного ритма и остановки сердца.
Дофаминергические умные препараты — это усилители дофамина, используемые для преодоления низкого уровня дофамина, который, как правило, связан с низким уровнем энергии, отсутствием мотивации, ангедонией (неспособностью испытывать удовольствие), апатией, депрессией, аддиктивным поведением, плохой памятью и снижением успеваемости. Распространенными дофаминергическими «умными» препаратами являются L-тирозин, йохимбин и селегилин (ингибитор МАО). Дофаминовые стимуляторы способствуют вниманию и бдительности, либо увеличивая эффективность дофамина в мозге, либо подавляя ферменты, которые расщепляют дофамин.
Другие категории умных лекарств, усилителей когнитивных способностей и ноотропов включают глицинергики, аденосинергики, адренергики, каннабиноидергики, ГАМКергики, гистаминергики, мелатонергики, моноаминергики и опиоидергики.
К группе «-эргических» ноотропов относятся вещества, модулирующие определенную систему в организме и мозге. Конкретная система интегрирована в первую часть термина. Например, глицинергики напрямую модулируют глициновую систему в организме и мозге, аденосинергики непосредственно модулируют аденозиновую систему в организме и мозге, дофаминергические препараты действуют на дофаминовую систему и так далее.
Комплексы инклюзии
Соединение включения представляет собой комплекс, в котором одно химическое вещество – Так называемые “хозяин” – имеет полость, в которую попадает другая молекула – Так называемые “гость” – включено.
Циклодекстрины являются наиболее часто используемыми соединениями-хозяевами, поскольку они могут образовывать комплекс включений с широким спектром твердых, жидких и газообразных соединений. Гостевые соединения варьируются от полярных реагентов, таких как кислоты, амины, малые ионы (например, ClO4-, SCN-, галогенанионы) до высокополярных алифатических и ароматических углеводородов и редких газов. Комплексы включений могут быть синтезированы как в растворе, так и в кристаллическом состоянии. Ультразвуковое комплексообразование комплексов включения на основе циклодекстрина является очень надежным и эффективным методом получения загруженных комплексов включений, которые обладают высокой стабильностью и повышенной биодоступностью. В качестве растворителя обычно используется вода, хотя диметилсульфоксид и диметилформамид являются альтернативными растворителями.
Помимо включения фармацевтических / нутрицевтических соединений, циклодекстрин также используется в качестве основного соединения для молекул ароматизаторов для достижения более высокой стабильности и медленного высвобождения.
Узнайте больше о комплексах включений, производимых ультразвуком!