Ултразвучна преципитација суперчестица куркумина
- Пошто куркума садржи само 2-9 теж.% куркуминоида, неопходна је ефикасна техника екстракције или синтезе да би се добио медицински моћан прах.
- Ултразвучно потпомогнуто таложење антирастварачем је веома ефикасан метод за синтезу честица куркумина.
- Ултразвучно таложење антирастварача може се лако повећати на производњу великих количина висококвалитетног куркумина.
куркумин
Куркумин, полифенол, је лек који је слабо растворљив у води који се налази у биљном зачину куркуме (Цурцума лонга). Има веома моћне антиоксиданте и познат је по својим антиинфламаторним, антиканцерогеним, антигљивичним и антимикробним својствима. Посебно због свог широког спектра хемо-превентивних и хемотерапеутских активности, куркумин се користи као пожељно једињење лека.
Као снажан антиоксиданс, куркумин повећава серумску активност антиоксиданата као што је супероксид дисмутаза (СОД) и уклања и неутралише слободне радикале као што су реактивне врсте кисеоника и азота (РОС и РНС). Штавише, појачава активност сопствених антиоксидативних ензима у телу. Познато је да куркумин смањује срчане болести и побољшава функцију мозга. Због ових многоструких корисних лековитих својстава, куркумин се широко користи као зачин, додатак и лек.
Ултразвучна течна преципитација против растварача
Таложење течног антирастварача (ЛАС) потпомогнуто ултразвуком је једноставна и брза техника синтезе у једном лонцу за производњу наночестица куркумина са орторомбичном суперструктуром. Ултразвучна преципитација против растварача је једноставан, брз и скалабилан процес, који омогућава таложење висококвалитетног куркумина у фармацеутској и прехрамбеној индустрији.
Хипотетски механизам формирања суперчестица куркумина у одсуству и присуству ултразвука без стабилизатора. Слика © 2014 Тхорат ет ал.
Протокол ултразвучне преципитације:
За ултразвучну преципитацију честица куркумина, органски раствор куркумина у етанолу (5 мг/мЛ) се додаје у 100 мЛ воде која садржи сурфактант (0,02 теж.% у води) или без сурфактанта. Као реакциони суд, стаклена посуда са омотачем од цца. Користи се запремина од 500 мЛ, пречник 7 цм и однос Л/Д од 1,7. Температура смеше се стално одржава на 1ºЦ. За процес ултразвучне преципитације, сонотрода ултразвучног хомогенизатора као што је УП200Хт или УП200Ст опремљен С26д14 сонотродом је уроњен у смешу растварач-антирастварач. При подешавању амплитуде од 100% и 10 мин. соникација, смеша се распршила.
Време обраде ултразвуком омогућава манипулацију полиморфизмом кристала кукумина. Када је трајање соникације продужено, проценат орторомбних честица се повећава. Ово указује да повећање ултразвучне енергије олакшава формирање орторомбичног облика у односу на моноклиничку форму, без обзира на коришћени адитив.
[уп. Тхорат и др. 2014]
УИП1000хдТ – 1кВ ултразвучни процесор за АПИ преципитацију
Побољшана биодоступност ултразвучном инкапсулацијом
Пошто је куркумин липофилни молекул и слабо растворљив у води (= хидрофобан), има ниску системску биорасположивост. Због тога је неопходно припремити формулације куркумина које повећавају његову биорасположивост. За припрему водених раствора куркумина, додају се сурфактанти, липиди, албумини, циклодекстрини, биополимери итд. да би се молекули куркумина инкапсулирали или учитали у липозоме, наночестице и друге носаче лекова.
Ултразвук је веома ефикасна и поуздана техника за формулисање носача лекова као нпр липозоми, језгро шкољка наночестице, биополимери и двоструке емулзије! У наставку пронађите пример протокола за ултразвучну инкапсулацију куркумина.
Ултразвучни протокол инкапсулације куркумина:
Наночестице полимлечне-ко-гликолне киселине (ПЛГА) пуне куркумина
- Прво, ПЛГА полимер је растворен у етил ацетату. Додат је куркумин (15% в/в) и остављен да се раствори док се раствор повремено меша.
- Смеша чврсте материје у уљу се додаје у водену фазу ПВА (в/в) да би се формирала СО/В емулзија. Затим се раствор лека/полимера у ПВА меша на вортексу на 8.000 о/мин.
- Добијени раствор се обрађује ултразвуком прибл. 300 секунди при 45% амплитуде са ултразвучним хомогенизатором као што је УП200Хт или УП200Ст (200В, 26кХз). Одмах након соникације, емулзија се сипа у водену фазу (0,1% ПВА у води; 200 мЛ) ради дифузије уз брзо мешање са магнетном мешалицом.
- Ова колоидна суспензија се непрекидно меша са магнетном мешалицом док се не заврши испаравање растварача. Затим се наночестице сакупљају центрифугирањем, исперу 3 пута дестилованом Милли К водом. Коначно, ресуспендују се у криопротективном раствору (сахароза (2% в/в) и трехалоза (5% в/в)), суше се на систему лиофилизатора АТР ФД3.0 и могу се чувати на 4°Ц најмање 6 месеци. .
[уп. Рањан и др. 2012]
Ултразвучни процесори за таложење и формулацију куркумина
Хиелсцхер Ултрасоницс нуди ултразвучну опрему високих перформанси за синтезу наночестица (нпр. АПИ) и екстракцију ботаничких једињења. Наш асортиман укључује софистициране лабораторијске, стоне и индустријске ултразвучне апарате, што омогућава развој апликација од малих до комерцијалних размера. Сви резултати добијени у лабораторијским и пилот тестирањима могу се потпуно линеарно скалирати на ниво комерцијалне производње. Сви системи су направљени за рад 24/7, робусни и лаки за употребу.
Серија УИПккккхдТ обухвата наше ултразвучне системе индустријског квалитета, који се могу користити за сто, оптимизацију процеса и индустријску производњу. Наши индустријски системи су доступни као 500В (УИП500хдТ), 1000В (УИП1000хдТ), 1500В (УИП1500хдТ), 2000 В (УИП2000хдТ), 4000В (УИП4000хдТ), 10.000 В (УИП10000) и 16.000 В (УИП16000, најмоћнији ултрасоникатор на свету). Хиелсцхер Ултрасоницс’ индустријски ултразвучни процесори могу да раде непрекидно 24/7 при веома високим амплитудама до 200 µм. За још веће амплитуде, Хиелсцхер нуди прилагођене ултразвучне сонотроде. Робусност Хиелсцхерове ултразвучне опреме омогућава поуздан рад нон-стоп у тешким условима иу захтевним окружењима.
За све наше ултразвучне системе нудимо широк спектар додатака као што су сонотроде, бустер рогови, проточне ћелије и реактори различитих величина, облика и геометрија. Са овим алатима постаје лако могуће прилагодити наше ултразвучне процесоре оптимално потребним условима процеса.
За преципитацију и синтезу одоздо према горе, Хиелсцхер нуди јединствени уметак проточне ћелије – Тхе МултиПхасеЦавитатор МПЦ48. Са МултиПхасеЦавитатор-ом, друга фаза (анти-растварач) се убризгава преко 48 финих канила директно у ултразвучну зону кавитације, где се меша у року од милисекунди у прву фазу. Као резултат, хомогене нано-честице се таложе.
Снажна соникација од лабораторијске и сточне до индустријске производње.
Литература/Референце
- Хевлингс, СЈ; Калман, ДС (2017): Куркумин: преглед његових ефеката на људско здравље. Храна. 2017 Оцт; 6(10): 92.
- Тхорат, АА; Далви, СВ (2014): Путеви формирања честица и полиморфизам куркумина изазван ултразвуком и адитивима током преципитације течним антирастварачем. ЦристЕнгЦомм, 2014, 16, 11102-11114.
- Рањан, АП; Мукерјее, А.; Хелсон, Л.; Висхванатха, ЈК: (2012): Повећајте величину, оптимизацију и анализу стабилности наночестица куркумина Ц3 комплексно напуњених за терапију рака. Јоурнал оф Нанобиотецхнологи 2012, 10:38.
Чињенице које вреди знати
куркумин
Куркумин је хемијско једињење жуте боје које се налази у куркуми. Куркума је ризоматозна зељаста вишегодишња биљка (Цурцума лонга) породице ђумбира. Куркумин је полифенол који се екстрахује из ризома и широко се користи као зачин. У зависности од порекла и услова у земљишту где се узгаја, куркума садржи 2-9% куркуминоида. Куркумин је главни куркуминоид куркуме (Цурцума лонга, Зингиберацеае). Користи се као додатак, лековито једињење, адитив за бојење хране као и као козметички састојак.
Пречишћени облик куркумина, који се састоји само од следеће три главне компоненте – куркумин, бисдеметоксикуркумин и деметоксикуркумин – се такође назива куркумин Ц3 комплекс. Чисти куркумин се може одвојити од Ц3 мешавине куркумина, бисдеметокси куркумина и деметокси куркумина хроматографијом на колони.
Што се тиче његових фармаколошких својстава, чисти, немодификовани куркумин има велики проблем: због лоше растворљивости у води, а самим тим и слабе биодоступности, немодификовани куркумин не може да обухвати своје терапеутске ефекте, али се брзо метаболише у јетри и цревном зиду. Да би се превазишла ниска стопа апсорпције куркумина, активни молекули су инкапсулирани у нано носаче (нпр. липозоми, наносфере) или оптерећене нано-комплексима (нпр наночестице, комплекси фосфолипида, циклодекстрина и чврсте дисперзије). Штавише, биорасположивост куркумина може се повећати за приближно. 2000% када се његова доза комбинује са пиперином, који је екстракт црног бибера.
Због ових чињеница, нано-формулисани куркумин (нанокуркумин) је пожељан облик дозе куркумина јер куркумин у наноформи превазилази горе поменуте проблеме са испоруком лекова. Нанокуркумин може да обухвати своја терапеутска својства због побољшане испоруке оболелом ткиву, боље интернализације и смањене системске елиминације.
Куркумин је доступан у више облика испоруке, укључујући прах, капсуле, таблете, масти, хранљиве напитке и козметичке креме.
Медицинска примена куркумина
Куркумин је широко истражен због различитих облика употребе у медицини и исхрани. Истраживања су показала да куркумин има високу антиоксидативну активност, која индукује ћелијску апоптозу, инхибира ћелијску пролиферацију, анти-ћелијску адхезију и покретљивост, и нуди анти-ангиогенезу и антимикробна својства. Због ових ефеката, куркумин се примењује као лек за лечење различитих инфламаторних болести, карцинома, неуродегенеративних болести, кардиоваскуларних болести као и дијабетеса.
Ултразвучно припремљени облици за нано-администрирање куркумина за медицинску терапију укључују наночестице, липозоме, мицеле, наноемулзије, комплексе циклодекстрина, нанодискове, нановлакна, чврсте липидне наночестице и коњугате куркумина. Ови дозни облици нано величине превазилазе лошу биорасположивост куркумина и омогућавају циљану и ефикасну испоруку веома снажног лека куркумина.
Хемијска структура куркумина
Куркумин је симетричан молекул, познат и као диферулоил метан. ИУПАЦ назив куркумина је (1Е,6Е)-1,7-бис(4-хидрокси-3-метоксифенил)-1,6-хептадиен-3,5-дион, са хемијском формулом Ц21Х20О6. Кристали куркумина могу се појавити у различитим облицима, као што су моноклински (ацикуларни), орторомбични (као зрна пиринча) и аморфни облик.