Ултразвучни инклузиони комплекс ресвератрола
- Ресвератрол је полифенол који обећава бројне здравствене користи, нпр. продужење животног века и лечење срчаних болести, дијабетеса, рака, Алцхајмерове болести, као и других хроничних стања.
- Међутим, ресвератрол има ниску биорасположивост и брзо се елиминише из крвне плазме.
- Истраживачки тим др Кушвиндер Каур развио је брзу и високо ефикасну технику ултразвучне припреме комплекса ресвератрола за постизање супериорне биорасположивости.
Ресвератрол
Ресвератрол је високо ефикасан полифенол који се може екстраховати из биљака, нпр. грожђа, бобичастог воћа или орашастих плодова. Иако је ресвератрол познат као снажан антиоксиданс који помаже у спречавању или лечењу болести, овај фитонутријент има само ниску биорасположивост. Због тога произвођачи фармацеутских и нутрацеутских производа траже посебне формулације како би побољшали испоруку примењеног ресвератрола у људске ћелије. Др Кушвиндер Каур и њен истраживачки тим са Универзитета Панџаб у Чандигару развили су брз и једноставан поступак комплексирања ресвератрола у једном кораку. Соникацијом смеше ресвератрола и циклодекстрина ресвератрол се инкапсулира у циклодекстрин (тј. hp-β-CD). Циклодекстрин делује као једињење домаћин и као ефикасан носач лека који ослобађа ресвератрол у системску циркулацију.
Протокол: соникација за припрему инклузионог комплекса
За ултразвучну формулацију инклузионог комплекса ресвератрола, 4,38 x 10-3 mol 2-хидроксипропил-β-циклодекстрина (hp-β-CD) и 4,38 x 10-3 mol ресвератрола (Res) помешано је у стакленој посуди са минималном количином смеше растварача (етанол : вода = 1 : 9). Смеша је соницирана 15 min при 180W помоћу уређаја Hielscher UP200St за ултразвучну обраду. Крајњи производ је добијен сушењем замрзавањем. Припремљени инклузиони комплекси окарактерисани су помоћу FTIR, UV-видљиве апсорпционе спектроскопије, NMR, TGA, DSC, XRD и CHNS анализе. Подаци анализе показали су да су молекули ресвератрола били уредно смештени у шупљине hp-β-CD.
Ултразвучни хомогенизатор UP200St
Предности соникације у односу на алтернативне методе
Да би се упоредила ефикасност ултразвучне припреме са конвенционалним техникама, за припрему инклузионог комплекса (IC) коришћене су две алтернативне методе – метода суспензије и микроталасна метода. У наставку је дат кратак опис обе технике припреме:
На најтрадиционалнији начин, IC је припремљен стандардним поступком мешања (описаним у литератури: Bertacche V. et al. 2006).
Друга алтернативна метода обухватала је мешање 4,38 x 10-3 mol hp-β-CD и 4,38 x 10-3 mol Res у стакленој посуди са минималном количином смеше растварача (етанол : вода = 1 : 9). Смеша је озрачивана микроталасима 100 s при 800 W ради формулисања производа. Вода је испарена под вакуумом. Подаци добијени након 25, 50 s при 200, 400, 600 W показали су непотпуно комплексирање.
Соникација је једноставан и брз приступ који не само да даје тренутне резултате сличне традиционалним методама мешања већ и избегава употребу токсичних растварача.
Брзина изомеризације из trans у cis облик у етанолном раствору смањена је инклузијом. Испитивања растварања показала су да је формирањем инклузионих комплекса повећана брзина растварања ресвератрола.
Цео чланак можете пронаћи кликом овде. Ако желите да ступите у контакт са ауторима, слободно пошаљите поруку е-поштом др Кхушвиндер Каур (Универзитет Панџаб, Чандигар) на адресу: [email protected]
Ултразвучни хомогенизатори високих перформанси компаније Hielscher
Hielscher Ultrasonics је специјализован за развој и производњу ултразвучне опреме високих перформанси за лабораторијске и индустријске примене. Сви Hielscher ултразвучни уређаји израђени су према индустријским стандардима, а њихова робусност омогућава поуздан рад 24/7 под великим оптерећењем и у захтевним окружењима.
Табела у наставку даје смернице о томе који би ултразвучни уређај могао бити најпогоднији за захтеве вашег процеса.
| Запремина шарже | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000 |
| није применљиво | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| није применљиво | већи | група уређаја UIP16000 |
Ултразвучни хомогенизатори велике снаге, од лабораторијских до индустријских размера.
О др Kushwinder Kaur
Др Khushwinder Kaur је доценткиња на Катедри за хемију Универзитета Панџаб у Чандигару. Докторирала је 2010. године истражујући утицај адитива на микроструктуру и својства реверзних мицела. Од 2012. године главни циљ њене истраживачке групе јесте утврђивање колоидне основе физичко-хемијских и физиолошких својстава нутрацеутика и биоактивних супстанци, уз посебан нагласак на оптимизацији особених, једноставних, ефикасних и иновативних метода припреме. Група др Kaur специјализована је за израду меких структура као што су наноемулзије, биоразградиве наночестице и супрамолекулске структуре на бази циклодекстрина (инклузиони комплекси), ради ефикасне испоруке биоактивних супстанци уз природне компоненте. Група тренутно истражује потенцијал бензилизотиоцијаната уз помоћ различитих наноструктура.
За питања о њеним истраживањима можете се обратити др Khushwinder Kaur директно путем е-поште: [email protected]
Литература/референце
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal и Surinder Kumar Mehta (2015): Енергетски ефикасна, једноставна и економична методологија за формирање инклузионог комплекса ресвератрола са hp-β-CD. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
- Vittorio Bertacche, Natascia Lorenzi, Donatella Nava, Elena Pini, Chiara Sinico (2006): Проучавање интеракције домаћин–гост ресвератрола са природним и модификованим циклодекстринима. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 55, 2006. 279.
- James M. Smoliga, Joseph A. Baur, Heather A. Hausenblas (2011): Ресвератрол и здравље – свеобухватан преглед клиничких испитивања на људима. Mol. Nutr. Food Res. 2011, 55, 1129–1141.
Корисне чињенице
Ресвератрол
Ресвератрол је стилбеноид, врста природног полифенола плазме, фитоестроген, као и фитоалексин који неколико биљака производи као одговор на повреду или када је биљка изложена нападу патогена као што су бактерије или гљивице. Стога се ресвератрол може класификовати и као адаптоген.
Хемијски, ресвератрол се описује као trans-3,4′,5-трихидроксистилбен (формула: C14H12O3). То је полифенолни, нефлавоноидни антиоксиданс који се налази у грожђу, орашастим плодовима и бобичастом воћу и има снажна антиоксидативна својства и својства против старења. Стога је ресвератрол цењен састојак фармацеутских производа, додатака исхрани / нутрацеутика и козметичких производа. Други полифеноли који се уносе исхраном и имају значајне користи за здравље обухватају катехин, кверцетин, силибинин и куркумин.
Растворљивост ресвератрола у води: 0,03 kg/m3
Ресвератрол постоји у изомерним облицима trans и cis, од којих је облик trans стабилнији при излагању светлости и порасту температуре.
Инклузиони комплекс
Инклузионо једињење је комплекс у ком једно хемијско једињење – такозвани „домаћин“ – има шупљину у коју је укључено друго једињење – такозвани „гост“.
Циклодекстрини су најчешће коришћена једињења домаћини јер могу да формирају инклузионе комплексе са широким спектром чврстих, течних и гасовитих једињења. Једињења гости обухватају распон од поларних реагенаса као што су киселине, амини, мали јони (нпр. ClO4– , SCN–, халогених анјона) до изразито неполарних алифатичних и ароматичних угљоводоника и племенитих гасова. Инклузиони комплекси могу се синтетисати у раствору или у кристалном стању. Као растварач се углавном користи вода, мада се као алтернативни растварачи могу користити диметил-сулфоксид и диметилформамид.
Поред инклузије фармацеутских / нутрацеутских једињења, циклодекстрин се користи и као једињење домаћин за мирисне молекуле ради постизања веће стабилности и спорог ослобађања.
Други молекули „домаћини“ за инклузију су каликсарени и сродни кондензати формалдехида и арена.
Област истраживања која се бави синтезом инклузионих једињења позната је као хемија домаћин–гост.
Циклодекстрин
Циклодекстрини су врста хемијских једињења састављених од молекула шећера, које одликује прстенаста структура. Скроб је сировина из које се циклодекстрини синтетишу ензимском конверзијом. Пошто циклодекстрини имају хидрофобну и хидрофилну страну (хидрофобну унутрашњост и хидрофилну спољашњост), могу да формирају комплексе са хидрофобним једињењима. Обухватањем хидрофобног молекула (молекула „госта“), циклодекстрини могу да повећају растворљивост и биорасположивост таквих једињења. Осим тога, користе се и за побољшање проласка лека кроз ткива слузокоже. Ово је од великог значаја за фармацеутске препарате и додатке исхрани ради испоруке хидрофобних једињења. Сви облици алфа-, бета- и гама-циклодекстрина имају одобрење FDA и признати су као безбедни носачи лекова.
Лиофилизација
Лиофилизација, позната и као сушење замрзавањем или криодесикација, јесте процес дехидратације на ниској температури који обухвата замрзавање производа, а затим снижавање притиска ради накнадног уклањања леда сублимацијом. Сублимација се дефинише као процес у коме чврста материја (нпр. лед) прелази директно у стање паре/гаса, без претходног проласка кроз течну фазу (нпр. воду).
Сушење замрзавањем подразумева уклањање леда или других замрзнутих растварача из материјала процесом сублимације и уклањање везаних молекула воде процесом десорпције.
Током контролисане лиофилизације, при којој се температура производа одржава довољно ниском, избегавају се промене карактеристика осушеног производа. То је пресудно за добијање екстракта високог квалитета. Сушење замрзавањем је добро утврђена техника за издвајање материјала осетљивих на топлоту, као што су протеини, микроорганизми, фармацеутски препарати, ткива и плазма.
Нутрацеутици
Нутрацеутици привлаче све већу пажњу јер нуде безбедна својства која подржавају здравље. Дефинишу се као молекули са разноврсним физиолошким користима и способношћу заштите од болести (као што су кардиоваскуларне болести (CVD), гојазност, дијабетес, рак, хронични упални поремећаји и дегенеративне болести), а тржиште висококвалитетних додатака исхрани брзо расте.
Стратегије формулације нутрацеутика описане у литератури обухватају: липозомске системе носача (нпр. липозоме, трансферозоме итд.), микро- и наносунђере, нанокристале, комплексирање са циклодекстрином, биоразградиве хидрогелове, наноемулзије / миниемулзије, наноструктуриране липидне носаче, мицеле, наночестице, нанокапсуле и наноинкапсулацију, самоемулгујуће системе за испоруку лекова (SEDDS) и микрочестичне системе (нпр. микрочестице, микросфере, микрокапсуле).