Ультразвуковое получение комплекса включения ресвератрола
- Ресвератрол – это полифенол, который обещает множество преимуществ для здоровья, например продление продолжительности жизни и лечение заболеваний сердца, диабета, рака, болезни Альцгеймера, а также других хронических заболеваний.
- Однако ресвератрол обладает низкой биодоступностью и быстро выводится из плазмы крови.
- Исследовательская группа доктора Kushwinder Kaur разработала быстрый и высокоэффективный метод ультразвукового получения комплекса ресвератрола для достижения более высокой биодоступности.
Ресвератрол
Ресвератрол – это высокоэффективный полифенол, который можно извлекать из растений, например из винограда, ягод или орехов. Хотя ресвератрол известен как мощный антиоксидант, помогающий предотвращать или излечивать заболевания, этот фитонутриент обладает лишь низкой биодоступностью. Поэтому производители фармацевтических препаратов и нутрицевтиков ищут специальные составы для улучшения доставки вводимого ресвератрола в клетки человека. Доктор Kushwinder Kaur и её исследовательская группа из Пенджабского университета в Чандигархе разработали быстрый и простой одностадийный способ комплексообразования ресвератрола. При обработке смеси ресвератрола и циклодекстрина ультразвуком ресвератрол включается в циклодекстрин (то есть hp-β-CD). Циклодекстрин выступает в качестве соединения-хозяина и эффективного носителя лекарственного вещества, высвобождающего ресвератрол в системный кровоток.
Протокол: обработка ультразвуком для получения комплекса включения
Для ультразвукового получения комплекса включения ресвератрола 4,38 x 10-3 mol 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (hp-β-CD) и 4,38 x 10-3 mol ресвератрола (Res) смешивали в стеклянной ёмкости с минимальным количеством смеси растворителей (этанол : вода = 1 : 9). Смесь обрабатывали ультразвуком в течение 15 min при мощности 180W с помощью устройства Hielscher UP200St для обработки ультразвуком. Конечный продукт получали сублимационной сушкой. Полученные комплексы включения характеризовали с помощью FTIR, абсорбционной спектроскопии в ультрафиолетовой и видимой областях, NMR, TGA, DSC, XRD и CHNS-анализа. Результаты анализа показали, что молекулы ресвератрола аккуратно размещались в полостях hp-β-CD.
Ультразвуковой гомогенизатор UP200St
Преимущества обработки ультразвуком перед альтернативными методами
Для сравнения эффективности ультразвукового получения с традиционными технологиями для приготовления комплекса включения (IC) использовали два альтернативных метода – метод суспендирования и микроволновый метод. Ниже приведено краткое описание обеих технологий получения:
При использовании наиболее традиционного подхода IC получали стандартным перемешиванием (описанным в литературе Bertacche V. et al. 2006).
Второй альтернативный метод предусматривал смешивание 4,38 x 10-3 mol hp-β-CD и 4,38 x 10-3 mol Res в стеклянной ёмкости с минимальным количеством смеси растворителей (этанол : вода = 1 : 9). Для получения продукта смесь подвергали микроволновому облучению в течение 100 s при мощности 800 W. Воду выпаривали под вакуумом. Данные, полученные после 25, 50 s при мощности 200, 400, 600 W, показали неполное комплексообразование.
Обработка ультразвуком – это простой и быстрый подход, который не только обеспечивает немедленные результаты, аналогичные результатам традиционных методов перемешивания, но и позволяет избежать использования токсичных растворителей.
При образовании комплекса включения скорость изомеризации из транс-формы в цис-форму в растворе этанола снижалась. Исследования растворения показали, что образование комплексов включения повышало скорость растворения ресвератрола.
Полную статью можно прочитать, нажав здесь. Если вы хотите связаться с авторами, вы можете отправить доктору Khushwinder Kaur (Пенджабский университет, Чандигарх) электронное письмо: [email protected]
Высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы Hielscher
Hielscher Ultrasonics специализируется на разработке и производстве высокопроизводительного ультразвукового оборудования для лабораторных и промышленных применений. Все ультразвуковые аппараты Hielscher изготовлены в соответствии с промышленным стандартом, а их прочность обеспечивает надёжную эксплуатацию 24/7 при высоких нагрузках и в сложных условиях.
Приведённая ниже таблица поможет определить, какое ультразвуковое устройство может лучше всего соответствовать требованиям вашего процесса.
| Объём партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | выше | группа устройств UIP16000 |
Ультразвуковые гомогенизаторы высокой мощности – от лабораторного до промышленного масштаба.
О докторе Kushwinder Kaur
Доктор Khushwinder Kaur занимает должность ассистент-профессора на кафедре химии Пенджабского университета в Чандигархе. В 2010 году она получила докторскую степень, исследуя влияние добавок на микроструктуру и свойства обратных мицелл. С 2012 года основная цель её исследовательской группы – установить коллоидные основы физико-химических и физиологических свойств нутрицевтиков и биоактивных веществ, уделяя особое внимание оптимизации отличительных, не требующих больших усилий, эффективных и инновационных методов получения. Группа доктора Kaur специализируется на получении мягких структур, таких как наноэмульсии, биоразлагаемые наночастицы и супрамолекулярные структуры на основе циклодекстрина (комплексы включения), для эффективной доставки биоактивных веществ с использованием природных компонентов. В настоящее время группа изучает потенциал бензилизотиоцианата с помощью различных наноструктур.
По вопросам, касающимся её исследований, вы можете связаться с доктором Khushwinder Kaur напрямую по электронной почте: [email protected]
Литература и источники
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal and Surinder Kumar Mehta (2015): Энергоэффективная, простая и экономичная методика образования комплекса включения ресвератрола с hp-β-CD. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
- Vittorio Bertacche, Natascia Lorenzi, Donatella Nava, Elena Pini, Chiara Sinico (2006): Исследование взаимодействия «хозяин–гость» ресвератрола с природными и модифицированными циклодекстринами. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 55, 2006. 279.
- James M. Smoliga, Joseph A. Baur, Heather A. Hausenblas (2011): Ресвератрол и здоровье – всесторонний обзор клинических исследований с участием людей. Mol. Nutr. Food Res. 2011, 55, 1129–1141.
Полезные сведения
Ресвератрол
Ресвератрол – это стильбеноид, разновидность природного полифенола плазмы, фитоэстроген, а также фитоалексин, вырабатываемый рядом растений в ответ на повреждение или при поражении растения патогенами, такими как бактерии или грибы. Поэтому ресвератрол также можно классифицировать как адаптоген.
С химической точки зрения ресвератрол описывается как trans-3,4′,5-trihydroxystilbene (формула: C14H12O3). Это полифенольный нефлавоноидный антиоксидант, содержащийся в винограде, орехах и ягодах и обладающий мощными антиоксидантными свойствами и свойствами, замедляющими старение. Поэтому ресвератрол является ценным ингредиентом фармацевтических препаратов, пищевых добавок / нутрицевтиков и косметических средств. Другие поступающие с пищей полифенолы, обладающие значительными полезными свойствами для здоровья, включают катехин, кверцетин, силибинин и куркумин.
Растворимость ресвератрола в воде: 0,03 kg/m3
Ресвератрол существует в транс- и цис-изомерных формах, из которых транс-форма более стабильна при воздействии света и повышении температуры.
Комплекс включения
Соединение включения – это комплекс, в котором одно химическое соединение – так называемый «хозяин» – имеет полость, в которую включается другое соединение – так называемый «гость».
Циклодекстрины являются наиболее часто используемыми соединениями-хозяевами, поскольку они могут образовывать комплексы включения с широким спектром твёрдых, жидких и газообразных соединений. Соединения-гости варьируются от полярных реагентов, таких как кислоты, амины, малые ионы (например, ClO4— , SCN—, анионы галогенов), до сильно неполярных алифатических и ароматических углеводородов и благородных газов. Комплексы включения можно синтезировать как в растворе, так и в кристаллическом состоянии. В качестве растворителя преимущественно используется вода, хотя альтернативными растворителями могут служить диметилсульфоксид и диметилформамид.
Помимо включения фармацевтических / нутрицевтических соединений, циклодекстрин также используется в качестве соединения-хозяина для молекул ароматических веществ, чтобы обеспечить более высокую стабильность и медленное высвобождение.
Другими молекулами-«хозяевами» для включения являются каликсарены и родственные продукты конденсации формальдегида с аренами.
Область исследований, посвящённая синтезу соединений включения, известна как химия «хозяин–гость».
Циклодекстрин
Циклодекстрины – это разновидность химических соединений, состоящих из молекул сахаров и характеризующихся кольцевой формой. Сырьём для синтеза циклодекстринов посредством ферментативного превращения служит крахмал. Поскольку у циклодекстринов есть гидрофобная и гидрофильная стороны (гидрофобная внутри и гидрофильная снаружи), они могут образовывать комплексы с гидрофобными соединениями. Включая гидрофобную молекулу (молекулу-«гостя»), циклодекстрины могут повышать растворимость и биодоступность таких соединений. Кроме того, они также используются для улучшения проникновения лекарственных веществ через ткани слизистых оболочек. Это представляет большой интерес для фармацевтических препаратов и пищевых добавок с целью доставки гидрофобных соединений. Все формы альфа-, бета- и гамма-циклодекстрина одобрены FDA и признаны безопасными носителями лекарственных веществ.
Лиофилизация
Лиофилизация, также известная как сублимационная сушка или криодесикация, – это низкотемпературный процесс обезвоживания, включающий замораживание продукта с последующим снижением давления для удаления льда путём сублимации. Сублимация определяется как процесс, при котором твёрдое вещество (например, лёд) переходит непосредственно в парообразное/газообразное состояние без предварительного перехода в жидкую фазу (например, воду).
Сублимационная сушка – это удаление льда или других замороженных растворителей из материала посредством сублимации и удаление связанных молекул воды посредством десорбции.
При контролируемой лиофилизации, когда температура продукта поддерживается на достаточно низком уровне, удаётся избежать изменений характеристик высушенного продукта. Это крайне важно для получения высококачественного экстракта. Сублимационная сушка – хорошо зарекомендовавший себя метод отделения термочувствительных материалов, таких как белки, микроорганизмы, фармацевтические препараты, ткани и плазма.
Нутрицевтики
Нутрицевтики привлекают всё больше внимания благодаря своим безопасным свойствам, поддерживающим здоровье. Нутрицевтики определяются как молекулы, обладающие разнообразными полезными физиологическими свойствами и способностью защищать от заболеваний (таких как сердечно-сосудистые заболевания (CVD), ожирение, диабет, рак, хронические воспалительные нарушения и дегенеративные заболевания); рынок высококачественных добавок быстро растёт.
Описанные в литературе стратегии разработки составов нутрицевтиков включают: липосомальные системы-носители (например, липосомы, трансферосомы и т. д.), микро- и наногубки, нанокристаллы, комплексообразование с циклодекстрином, биоразлагаемые гидрогели, наноэмульсии / миниэмульсии, наноструктурированные липидные носители, мицеллы, наночастицы, нанокапсулы и наноинкапсуляцию, самоэмульгирующиеся системы доставки лекарственных веществ (SEDDS) и микрочастичные системы (например, микрочастицы, микросферы, микрокапсулы).