Nootropiká a formulácie inteligentných liekov s ultrazvukom
Smart drugs and nootropic supplements are consumed as “Kognitívne zosilňovače” in order to increase cognitive function, brain capacity, concentration, memory and creativity, to boost motivation and mental energy as well as to support brain health. To promote the transport of the bioactive compounds such as nootropics, smart drugs and energizing substances across the blood-brain-barrier (BBB), the molecules should be in a nano-enhanced form. Ultrasonically prepared nano-liposomes, micelles, solid-lipid nanoparticles, nanostructured nano carriers and nano-emulsions are known to increase the bioavailability of bioactive molecules, vitamins and phytochemicals.
Nootropiká alebo inteligentné lieky sú molekuly stimulujúce mozog a telo – Takzvané kognitívne zosilňovače – , ktoré možno rozlíšiť do nasledujúcich kategórií racetamy, stimulanty, adaptogény, cholinergiká, serotonergiká, dopaminergiká, metabolické funkcie inteligentné lieky a ďalšie kategórie.
Zaujímajú vás tieto rôzne kategórie nootropík? Kliknite sem a prečítajte si viac o nootropikách a ich kategorizácii!
Čo sú lipozómy a nanonosiče na báze lipidov?
Lipozómy a nanonosiče na báze lipidov, ako sú nanoemulzie, nanosuspenzie, pevné lipidové nanočastice (SLN) a nanoštruktúrované lipidové nosiče (NLC), sú známe ako silné systémy nosičov liečiv, ktoré dodávajú bioaktívne molekuly a živiny na cieľové bunkové miesto a vedú tak k vynikajúcej biologickej dostupnosti a miere absorpcie.
lipozómy
Liposomes can be categorized as a specific form of nanostructured lipid nanocarriers. Liposomes are spherical vesicles with an aqueous core enclosed by one or more lipid bilayers. Since liposomes offer the capability of encapsulate lipophilic and hydrophilic molecules, they have gained profound acceptance as a highly potent drug delivery system. In its self-assembled, self-closed structure, a liposome can encapsulate multiple bioactive compounds (i.e. nutrients or therapeutic molecules) at once. Its phospholipidic bilayer protects the entrapped bioactive molecules against hydrolysis and oxidative degradation. Since the structure of the liposome’s shell exhibits a significant similarity to mammalian cell, liposomes are capable to transfer bioactive compounds into cells and subcellular sites. Known advantages of liposomal delivery systems include their protections against enzymatic degradation, their low toxicity, high biocompatibility, biodegradability and non-immunogenicity.
UP400St, 400 wattový výkonný ultrazvukový homogenizátor na výrobu nanolipozómov.
Štrukturálne zloženie lipozómov, niozómov, nanoemulzií, nanočastíc pevných lipidov, nanoštruktúrovaných lipidových nosičov
Iné lipidové nanonosiče
Lipidové nanonosiče alebo nanonosiče na báze lipidov sú definované ako nano-veľké systémy dodávania liečiva/molekúl, ktoré využívajú lipidové štruktúry na zapuzdrenie bioaktívnych molekúl s cieľom dosiahnuť lepšiu biologickú dostupnosť, vyššiu mieru absorpcie, zvýšenú dlhodobú stabilitu a ochranu pred vonkajšími degradačnými faktormi (napr. oxidácia, hydrolýza). Nanoštruktúrované lipidové nosiče zahŕňajú pevné lipidové nanočastice (SLN), nanoštruktúrované lipidové nosiče (NLC), nanolipozómy, micely, nanoemulzie, nanosuspenzie a lipidové nanotrubice. Špecifické chemické zloženie a zodpovedajúce fyzikálno-chemické vlastnosti poskytujú každej nanonosičovej forme jedinečné výhody, vďaka ktorým sú vhodné pre špecifické formy podávania (napr. perorálne, intravenózne, intranazálne, transdermálne atď.), kombinácie molekúl, zaťažovaciu kapacitu alebo formulácie s časovým uvoľňovaním.
Pevné lipidové nanočastice (SLN) a nanoštruktúrované lipidové nosiče (NLC) sú definované ako pevné častice pozostávajúce z lipidovej matrice vo vodnej fáze stabilizovanej povrchovo aktívnymi látkami.
Liposomal and other nano-encapsulated (e.g. SLNs, NLCs) supplements offer a superior bioavailability, which means a very high percentage of the bioactive substance (e.g. vitamin, antioxidant, flavonoid etc.) is absorbed and metabolized by the body’s cells. Only a very small fraction is wasted since it is not absorbed but excreted by the body. This makes nano-liposomal formulations very potent, efficacious and reliable since nearly all of the bioactive molecules are delivered to the destination cells.
Ultrazvukové zloženie stimulačných molekúl s najvyššou biologickou dostupnosťou
Vďaka ultrazvukovej nanoemulgácii a nanoenkapsulácii sú nootropné a psychoaktívne molekuly rozpustné vo vode, a preto sú vysoko vstrebateľné a biologicky dostupné. Vyššia miera absorpcie, ako aj zvýšená biologická dostupnosť a biokompatibilita robia bioaktívnu látku účinnejšou a môže jej umožniť prekonať hematoencefalickú bariéru.
Ultrazvuková príprava nanočastíc pevných lipidov
Ultrazvukové formulovanie nootropík
- lipozómy
- nanoemulzie
- micely
- Nanočastice pevných lipidov (SLN)
- Nanoštruktúrované lipidové nosiče (NLC)
- Inklúzny komplex (napr. cyklodextrín)
- Niozómy
Ultrazvukový homogenizátor UIP2000hdT (2 kW) s kontinuálne miešaným dávkovým reaktorom
Najznámejšie nootropiká sú látky triedy racetamov, ako sú piracetam, aniracetam, oxiracetam, pramiracetam a fenylpiracetam. Mnohé racetamy sú lipofilné (= rozpustné v tukoch). Pomocou ultrazvukového ošetrenia je racetam rozpustný v tukoch zapuzdrený v nano-vylepšenej forme, ako sú nanoemulzie, lipozómy, nanočastice pevných lipidov (SLN) a nanoštruktúrované lipidové nosiče (NLC). Tieto nano-vylepšené formulácie menia vodoodpudivý racetam rozpustný v tukoch na produkt rozpustný vo vode. Keďže krvný obeh v ľudskom tele je na báze vody, nano-vylepšené vo vode rozpustné formulácie ponúkajú výrazne vyššiu biologickú dostupnosť.
Ultrazvukovo nano-vylepšené inteligentné lieky
Technológia ultrazvukovej enkapsulácie a nanoformulácie umožňuje prípravu vysoko biologicky dostupných doplnkov a terapeutík. Bioaktívne molekuly, ktoré ťažia z ultrazvukovej formulácie do lipozomálneho alebo iného nanoštruktúrovaného lipidového nosného systému, zahŕňajú vitamíny, antioxidanty, flavonoidy, rastlinné extrakty, minerály, aminokyseliny a peptidy.
- Vitamíny a antioxidanty, ktoré je možné extrahovať z prírodného zdroja alebo syntetizovať, zahŕňajú vitamín C, vitamíny skupiny B, glutatión, resveratrol, CoQ10 (ubichinón) atď.
- Bylinné a botanické molekuly ako CBD, THC, CBG (kanabis), katechíny zeleného čaju (napr. EGCG), nikotín, kofeín, ashwagandha, berberín, kratom atď.
- Fungi? mushroom extracts such as astragalus, lion’s mane, turkey tail, chaga, psilocybin (magic mushrooms), etc.
- Aminokyseliny ako kreatín, glycín, 5-HTP (5-hydroxytryptofán), fenylalanín, L-theanín (analóg aminokyselín nachádzajúci sa v čaji), GABA (kyselina gama-aminomaslová), taurín, N-acetylcysteín (NAC), L-tyrozín atď.
- Minerály, ako sú cheláty horečnaté (napr. treonát horečnatý, orotát horečnatý), môžu byť ultrazvukovo zapuzdrené ako nanočastice do lipozómov.
- Živiny, peptidy a ďalšie molekuly, ako je alfa-GPC, melatonín, cholín (cholínbitartrát, cholínchlorid), (racemický) ketamín, omega-3 mastné kyseliny (EPA, DHA), kyselina α-lipoová (ALA), selegilín (L-deprenyl), centrofenoxín, oxytocín, metylénová modrá atď.
Nano-vylepšené lipozomálne zloženie bioaktívnych molekúl a živín ponúka vynikajúcu biologickú dostupnosť a môže umožniť cieľovým látkam prekonať hematoencefalickú bariéru. Enkapsulácia zabraňuje bioaktívnym molekulám pred kyselinou vyvolanou hydrolýzou v žalúdku a enzymatickou degradáciou v gastrointestinálnom trakte, takže vysoké percento živiny je transportované nepoškodené na cieľové miesto buniek.
Excursus: Ultrazvuková extrakcia fytochemikálií
Sonikácia je vynikajúca technológia na uvoľňovanie bioaktívnych molekúl z rastlín, húb a baktérií. Ultrazvuková extrakcia je netepelná metóda, ktorej princíp činnosti je založený na akustickej kavitácii. Akustická? ultrazvuková kavitácia vytvára mechanické šmyky a turbulencie, ktoré perforujú a narúšajú bunkové steny a membrány a podporujú prenos hmoty. Sonikácia tak uvoľňuje bioaktívne látky z vnútra bunky a prenáša ich do rozpúšťadla (napr. voda, etanol, glycerín, rastlinný olej atď.).
Zistite viac o ultrazvukovej extrakcii bioaktívnych molekúl z rastlín!
Vysokovýkonné ultrazvukové prístroje pre nootropické formulácie
Hielscher Ultrasonics’ systems are reliable machines used in the pharmaceutical and supplement production to formulate high-quality nootropics and smart drugs, which range from nano-emulsions to liposomes, nanostructured lipid carriers, solid-lipid nanoparticles, and inclusions complexes that are loaded with vitamins, antioxidants, flavonoids, peptides, polyphenols and other bioactive compounds and provide highest bioavailability, great stability and functionality. To meet its customers’ demands, Hielscher supplies ultrasonicators from the compact hand-held lab homogenizer and bench-top ultrasonicators to fully industrial ultrasonic systems for the production of high-volumes of nootropics and smart drug formulations. Ultrasonic formulating processes can be run as batch or as continuous inline process using an ultrasonic flow-through reactor. A broad range of ultrasonic sonotrodes (probes) and reactor vessels are available to ensure an optimal setup for your liposome production. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation under heavy duty in demanding environments and ensure a long-life cycle of the ultrasonicators.
Presná kontrola všetkých dôležitých parametrov procesu, ako je amplitúda, tlak, teplota a čas sonikácie, robí ultrazvukový proces spoľahlivým a reprodukovateľným. Spoločnosť Hielscher Ultrasonics si je vedomá dôležitosti neustále vysokej kvality výrobkov a podporuje výrobcov doplnkov a terapeutík pri implementácii štandardizácie procesov a správnej výrobnej praxe pomocou inteligentného softvéru a automatického zaznamenávania údajov. Naše digitálne ultrazvukové homogenizátory automaticky zaznamenávajú všetky parametre ultrazvukového procesu na vstavanú SD kartu. Digitálne dotykové displeje a diaľkové ovládanie prehliadača umožňujú nepretržité monitorovanie procesu a umožňujú presné nastavenie parametrov procesu v prípade potreby. To výrazne uľahčuje monitorovanie procesov a kontrolu kvality.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás!? Opýtajte sa nás!
Vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do pilot a priemyselný stupnica.
Literatúra? Referencie
- 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.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
nootropiká a inteligentné lieky
Termín “nootropické” je odvodené zo starogréckych slov νόος (nóos), čo znamená “myseľ” a τροπή (tropḗ), ktorý má význam “turning”. Nootropics, also known as smart drugs, are “mind turning” substances, i.e. bioactive substances that affect the brain by increasing cognitive function, particularly intelligence, executive functions, memory, creativity, alertness, and motivation. They are used as cognitive enhancers or as brain doping. Popular nootropics include racetams. The first synthesised racetam form was derived from GABA and is known as piracetam, which is considered as non-toxic and long-term investigated. Aniracetam, oxiracetam, pramiracetam and phenylpiracetam are structurally similar to piracetam, but exhibit higher stimulating potencies. Newer racetam forms such as coluracetam, fasoracetam, nefiracetam, or noopept do not have structural similarities to piracetam.
Niektoré nootropiká môžu mať aj psychedelické alebo psychoaktívne/psychotropné účinky a ovplyvňujú duševné procesy, napr. vnímanie, vedomie, poznávanie, reakciu, náladu a emócie.
Racetamy
Racetams are known as the original type of smart drug with piracetam as the first synthesised racetam an known as the first nootropic ever. Piracetam is a molecule in the racetams group with the chemical name 2-oxo-1-pyrrolidine acetamide. It is a derivative of the neurotransmitter GABA (gamma-aminobutyric acid). Piracetam is a drug molecule with a pyrrolidone core, which is commonly prescribed to patients with Alzheimer’s or pre-dementia symptoms. However, piracetam and other racetams are also used by healthy adults in order to intensify the chemical synaptic transmission between brain cells. Racetams can thereby heighten the general IQ, memory and learning functions, mental clarity and motivation. Other molecules in the class of racetam are e.g. pramiracetam, oxiracetam, аnԁ aniracetam.
Keďže racetamy spadajú do kategórie nekontrolovaných látok v USA alebo mnohých ďalších krajinách sveta, racetamy je možné zakúpiť ako voľnopredajné doplnky bez lekárskeho predpisu. Racetamy sa považujú za netoxické a všeobecné vedľajšie účinky zahŕňajú bolesti hlavy, ktoré sú výsledkom vyčerpania racetamov cholínom v mozgu. Preto užívatelia často kombinujú svoju dávku racetamu s doplnkom cholínu (napr. cholín bitartrát. Predávkovanie racetammi má väčšinou len ľahké vedľajšie účinky, ktoré sú podobné konzumácii nadmerného množstva kofeínu.
Stimulanty
Stimulating substances such as caffeine and nicotine are smart drugs widely spread in the world’s population. Caffeine and nicotine are legal psychostimulants, whilst the use of stimulant’s subclass of amphetamines is illegal. The class of stimulants includes almost any molecule that promotes general wakefulness and alertness, reduce the feeling of tiredness and drowsiness and increases at the same time brain function and intelligence quotient (IQ). The anti-narcolepsy drug Modafinil is one of the most prominent medical drugs, which is used by healthy individuals as “off-label cognitive enhancer” to boost cognitive function. Another off-label used drug is methylphenidate, a medication administered to treat Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) and used by healthy individuals as cognitive enhancer.
Kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukovej extrakcii kofeín a nikotín!
Adaptogény
Adaptogenic substances are phyto-chemical compounds, i.e. plant-derived molecules, which are administered in order to strengthen the body’s response and immune system to stressful situations. Adaptogens can be described as “stressing” compounds, which provoke the body to adapt to maintaining or regaining homeostasis (equilibrium between the body’s metabolic processes). The main route of adaptogenic action affects the hypothalamic–pituitary–adrenal (HPA axis) in response to stimulation by external stress. Almost all adaptogens fall into the class of not-controlled drugs, which can be purchased as over-the-counter (OTC) supplements. Most popular and widely consumed adaptogens are e.g. ginseng, gingerol (ginger), ashwagandha, eleutherococcus senticosus (Siberian ginseng), rhodiola rosea (Arctic root), schisandra chinensis, kava kava, passion flower, St. Johns Wort, and scutellaria baicalensis (Chinese skullcap).
Je kanabis adaptogén? Konope si v posledných rokoch získalo veľkú pozornosť, najmä pre svoje protizápalové a relaxačné zlúčeniny kanabidiol (CBD) a kanabigerol (CBG). Dokonca aj kanabinoidy sú netoxické zlúčeniny rastlinného pôvodu a majú preukázané účinky na zníženie stresu na organizmus, kanabis a kanabinoidy nie sú oficiálne klasifikované ako adaptogénne látky. Ale keďže CBD, CBG a skutočné adaptogény vykazujú podobnosti vo svojej funkcii a účinkoch, často sa používajú v kombinácii, aby sa zvýšila účinnosť kanabinoidu, ako aj adaptogénu.
Whilst adaptogens have health-promoting and stress-reducing effects, they show only small effects as cognitive enhancers, “per se”. Cognitive enhancement from adaptogens is mainly achieved by balancing-out the body’s stress response, resiliency and overall health, rather than directly initiating the growth of new brain cells or neural connections.
Kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukovej extrakcii adaptogénov z rastlín!
Cholinergiká
Cholinergné látky sú chemické zlúčeniny, ktoré napodobňujú pôsobenie acetylcholínu a/alebo butyrylcholínu. Inteligentné lieky na báze cholínu sa konzumujú pre ich účinky na pamäť, pozornosť a reguláciu nálady. Acetylcholín je jedným z hlavných neurotransmiterov v mozgu. Je tiež nevyhnutnou súčasťou pre správne fungovanie periférneho nervového systému. Cholín sa môže užívať ako doplnok, ale je prítomný aj v potravinách, napr. vaječné žĺtky a sójové bôby sú obzvlášť bohaté na cholín.
Sulbutiamín (ktorý je komerčne dostupný ako voľnopredajný liek pod značkou Arcalion) je syntetický derivát tiamínu (vitamín B1), ktorý prechádza hematoencefalickou bariérou a je schopný zvýšiť hladinu tiamínu v mozgu. Je známe, že zlepšuje pamäť a prekonáva slabosť a únavu a zároveň znižuje psychobehaviorálnu inhibíciu, sulbutiamanom používajú aj športovci. Sulbutiamín je klasifikovaný ako cholinergný inteligentný liek, pretože táto látka pôsobí ako cholinergný regulátor v hipokampe. Pri použití v terapeutických dávkach neboli pozorované žiadne závažné vedľajšie účinky.
Serotonergiká
Serotonín alebo 5-hydroxytryptamín (5-HT) je monoamínový neurotransmiter, ktorý prispieva a riadi náladu (pohodu, šťastie) a moduluje spánok, chuť do jedla, poznávanie, učenie, pamäť, systém odmeňovania a množstvo fyziologických procesov, ako je zvracanie a vazokonstrikcia. Serotonín sa v tele produkuje vystavením slnečnému žiareniu. V potravinových zdrojoch sú prítomné aj prírodné serotonergné (podporujúce alebo uvoľňujúce serotonín) zlúčeniny, ako je L-tryptofán.
Dopaminergiká
Dopaminergiká sú inteligentné liečivé látky, ktoré ovplyvňujú hladiny dopamínu v mozgu. Dopamín je hormón a neurotransmiter, ktorý hrá niekoľko dôležitých úloh v mozgu a tele. Napríklad dopamínová dráha je zodpovedná za dobré pocity a biochemickú signalizáciu pozitívnej spätnej väzby v súvislosti s príjemnými zážitkami, ako je chutné jedlo, sex, pozitívna sociálna angažovanosť atď.
Dopamín je dostupný ako liek okrem iného pod obchodnými názvami Intropin, Dopastat a Revimine, ktoré sa používajú hlavne ako stimulačný liek pri liečbe ťažkého nízkeho krvného tlaku, pomalého srdcového rytmu a zástavy srdca.
Dopaminergné inteligentné lieky sú dopamínové posilňovače používané na prekonanie nízkych hladín dopamínu, ktoré sú vo všeobecnosti spojené s nízkou hladinou energie, nedostatkom motivácie, anhedóniou (neschopnosť cítiť potešenie), apatiou, depresiou, návykovým správaním, zlou pamäťou a zníženým výkonom pri učení. Bežnými dopaminergnými inteligentnými liekmi sú L-tyrozín, johimbín a selegilín (inhibítor MAO). Dopamínové posilňovače podporujú pozornosť a bdelosť buď zvýšením účinnosti dopamínu v mozgu, alebo inhibíciou enzýmov, ktoré rozkladajú dopamín.
Medzi ďalšie kategórie inteligentných liekov, kognitívnych zosilňovačov a nootropík patria glycinergiká, adenosinergiká, adrenergné, kanabinoidné, GABAergiká, histaminergiká, melatonergiká, monoaminergiká a opioidergiká.
The group of “-ergic” nootropics are substances that modulate a specific system in the body and brain.The specific system is integrated in the first part of the term. For example, glycinergics directly modulate the glycine system in the body and brain, adenosinergics directly modulate the adenosine system in the body and brain, dopaminergics act on the dopamine system and so on.
Inklúzne komplexy
Inkluzívna zlúčenina je komplex, v ktorom jedna chemická látka – tzv. “hostiteľ” – má dutinu, do ktorej sa dostane ďalšia molekula – tzv. “hosť” – je súčasťou balenia.
Cyklodextríny sú najčastejšie používané hostiteľské zlúčeniny, pretože môžu tvoriť inkluzívny komplex so širokou škálou pevných, kvapalných a plynných zlúčenín. Hosťujúce zlúčeniny siahajú od polárnych činidiel, ako sú kyseliny, amíny, malé ióny (napr. ClO4-, SCN-, halogénové anióny) až po vysoko apolárne alifatické a aromatické uhľovodíky a vzácne plyny. Inkluzívne komplexy môžu byť syntetizované buď v roztoku, alebo v kryštalickej fáze. Ultrazvuková komplexácia inklúznych komplexov na báze cyklodextrínu je veľmi spoľahlivá a efektívna metóda na výrobu zaťažených inklúznych komplexov, ktoré ponúkajú vysokú stabilitu a zvýšenú biologickú dostupnosť. Ako rozpúšťadlo sa bežne používa voda, hoci dimetylsulfoxid a dimetylformamid sú alternatívnymi rozpúšťadlami, ktoré sa majú použiť.
Okrem zahrnutia farmaceutických? nutraceutických zlúčenín sa cyklodextrín používa aj ako hostiteľské zlúčeniny pre vonné molekuly na dosiahnutie vyššej stability a pomalého uvoľňovania.
Prečítajte si viac o ultrazvukom produkovaných inklúznych komplexoch!