Ultraljudsutfällning av Curcumin Superparticles
- Eftersom gurkmeja innehåller endast 2-9 viktprocent curcuminoider är en effektiv extraktions- eller syntessteknik nödvändig för att erhålla ett medicinskt kraftigt pulver.
- Ultraljudsassisterad antisolventutfällning är en mycket effektiv metod för att syntetisera curcuminpartiklar.
- Ultraljudsantisolventutfällningen kan lätt uppskalas till produktion av stora mängder av högkvalitativt curcumin.
curcumin
Curcumin, en polyfenol, är ett dåligt vattenlösligt läkemedel som finns i örtkruka gurkmeja (Auktor). Den har mycket potenta antioxidanter och är känd för dess antiinflammatoriska, anti-cancer, anti-svamp och antimikrobiella egenskaper. Speciellt för sitt brett spektrum av kemo-förebyggande och kemoterapeutiska aktiviteter används curcumin som en föredragen läkemedelsförening.
Som en potent antioxidant ökar curcumin serumaktiviteten hos antioxidanter, såsom superoxiddismutas (SOD) och scavenges och neutraliserar fria radikaler som reaktiva syre- och kvävearter (ROS och RNS). Dessutom ökar den aktiviteten hos kroppens egna antioxidant enzymer. Curcumin är också känt att sänka hjärtsjukdomar och förbättra hjärnans funktion. På grund av dessa många fördelaktiga medicinska egenskaper används curcumin i stor utsträckning som kryddor, tillägg och läkemedel.
Ultraljudsvätska antisolventutfällning
Den ultraljudsförskjutna vätskeantisolvent-utfällningen (LAS) är en enkel och snabb en-pottsyntesteknik för framställning av curcumin nanopartiklar med orthorhombisk överbyggnad. Ultraljudsutlösningen av lösningsmedlet är en enkel, snabb och skalbar process som möjliggör utfällning av högkvalitativt curcumin i läkemedelsindustrin.
Förhöjd mekanism för bildning av curcumin-superpartiklar i frånvaro och närvaro av ultraljud utan stabilisatorer. Bild © 2014 Thorat et al.
Ultraljud Precipitationsprotokoll:
För ultraljudsfällning av curcuminpartiklar tillsätts en organisk lösning av curcumin i etanol (5 mg / ml) i 100 ml vatten innehållande tensid (0,02 vikt% i vatten) eller utan ytaktivt medel. Som reaktionskärl, ett mantlat glasbehållare av ca. 500 ml volym, 7 cm diameter och L / D-förhållande på 1,7 används. Temperaturen i blandningen hålls ständigt vid 1 ° C. För ultraljudsfällningsprocessen, sonotroden hos ultraljudshomogenisatorn, såsom Uf200 ः t eller UP200St utrustad med en S26d14 sonotrode nedsänktes i lösningsmedels-lösningsmedelslösningsmedelsblandningen. Vid 100% amplitudinställning och 10min. sonikering, blandningen dispergerades.
Sonikeringstiden möjliggör manipulering av polymorfismen av cucrcuminkristaller. När sonikeringstidens längd förlängs ökar andelen ortorhombiska partiklar. Detta indikerar att en ökning av ultraljudsenergin underlättar bildandet av orthorhombisk form över den monokliniska formen, oberoende av tillsatsen som användes.
[Jfr Thorat et al. 2014]
Förbättrad biotillgänglighet genom ultraljudsinkapsling
Eftersom curcumin är lipofil molekyl och dåligt löslig i vatten (= hydrofob) har den låg systemisk biotillgänglighet. Därför är det nödvändigt att framställa curcuminformuleringar som förbättrar dess biotillgänglighet. För framställning av vattenhaltiga curcuminlösningar tillsätts tensider, lipider, albuminer, cyklodextriner, biopolymerer etc. för att inkapsla eller belasta curcuminmolekylerna i liposomer, nanopartiklar och andra läkemedelsbärare.
Ultraljud är en högeffektiv och pålitlig teknik för att formulera läkemedelsbärare som liposomer, kärna skal nanopartiklar, biopolymerer och dubbla emulsioner! Hitta nedan ett exempel på protokoll för ultraljudsinkapsling av curcumin.
Ultraljud Curcumin Encapsulation Protocol:
Curcumin-laddad polyaktisk-sam-glykolsyra (PLGA) nanopartiklar
- Först löses PLGA-polymeren i etylacetat. Curcumin (15% vikt / vikt) tillsättes och får lösa upp under vortexering av lösningen intermittent.
- Blandningen i fast olja tillsätts till en vattenhaltig fas av PVA (vikt / volym) för att bilda en SO / W-emulsion. Därefter virvles lösningen av läkemedlet / polymeren i PVA vid 8 000 rpm.
- Den resulterande lösningen sonikeras i ca. 300sec vid 45% amplitud med en ultraljudshomogenisator, såsom Uf200 ः t eller UP200St (200W, 26kHz). Omedelbart efter sonikering hälls emulsionen i vattenfasen (0,1% PVA i vatten, 200 ml) för diffusion under snabb omröring med en magnetomrörare.
- Denna kolloidala suspension omröres kontinuerligt med en magnetomrörare tills lösningsmedelsindunstningen är fullbordad. Därefter uppsamlas nanopartiklarna genom centrifugering, tvättas 3 gånger med destillerat Milli Q vatten. Slutligen resuspenderas de i kryoprotektionslösning (sackaros (2% vikt / vikt) och trehalos (5% vikt / vikt)), torkas på ett lyofiliseringsmedel ATR FD3.0 system och kan förvaras vid 4 ° C i minst 6 månader .
[Jfr Ranjan et al. 2012]
Ultraljudsprosessorer för Curcumin Precipitation och Formulation
Hielscher Ultrasonics erbjuder ultraljudsutrustning med hög prestanda för syntes av nanopartiklar (t.ex. API) och extraktion av botaniska föreningar. Vårt sortiment omfattar sofistikerade laboratorier, bänkskivor och industriella ultraljudsapparater, vilket möjliggör utveckling av applikationer från liten till kommersiell skala. Alla resultat som erhållits i laboratorie och pilotprovning kan vara helt linjär skalad till kommersiell produktionsnivå. Alla system är byggda för 24/7 drift, robust och lätt att använda.
UIPxxxxhdT-serien omfattar våra ultraljudssystem av industriell kvalitet, som kan användas för bänkstopp, processoptimering och industriell produktion. Våra industrisystem är tillgängliga som 500W (UIP500hdT), 1000W (UIP1000hdT), 1500W (UIP1500hdT), 2000W (UIP2000hdT), 4000W (UIP4000hdT), 10 000W (UIP10000) och 16.000W (UIP16000, världens mest kraftfulla ultraljudsapparat). Hielscher Ultrasonics’ industriella ultraljuds processorer kan köras kontinuerligt 24/7 vid mycket höga amplitud upp till 200 μm. För ännu högre amplituder erbjuder Hielscher anpassade ultraljuds sonotroder. Robustiteten hos Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör en pålitlig dygnet runt i tunga och krävande miljöer.
För alla våra ultraljudssystem erbjuder vi ett brett spektrum av tillbehör som sonotroder, booster horn, flödesceller och reaktorer av flera storlekar, former och geometrier. Med dessa verktyg blir det enkelt att anpassa våra ultraljuds processorer optimalt till de önskade processförhållandena.
För nederbörd och botten-upp-syntese erbjuder Hielscher ett unikt flödescellinsats – De MultiPhaseCavitator MPC48. Med MultiPhaseCavitator injiceras den andra fasen (anti-lösningsmedlet) via 48 fina kanyler direkt i ultraljudskavitationszonen, där det blandas inom millisekunder i första fasen. Som resultat utfälles homogena nanopartiklar.
Kraftfull sonication från labb och bänk till industriproduktion.
Litteratur / Referenser
- Hewlings, SJ; Kalman, DS (2017): Curcumin: En genomgång av dess effekter på människors hälsa. Livsmedel. 2017 okt; 6 (10): 92.
- Thorat, AA; Dalvi, SV (2014): Partikelbildningsvägar och polymorfism av curcumin inducerad av ultraljud och tillsatser under flytande antisolventutfällning. CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- Ranjan, AP; Mukerjee, A .; Helson, L .; Vishwanatha, JK: (2012): Scale up, optimering och stabilitetsanalys av Curcumin C3 komplexbelastade nanopartiklar för cancerterapi. Tidning Nanobiotechnology 2012, 10:38.
Fakta Värt att veta
curcumin
Curcumin är en gulfärgad kemisk förening som finns i gurkmeja. Gurkmeja är en rhizomatous örtartad flerårig växt (Auktor) av ingefärafamiljen. Curcumin är en polyphenol som extraheras från rhizomerna och används ofta som krydda. Beroende på ursprung och markförhållanden där den odlas innehåller gurkmeja 2% -9% curcuminoider. Curcumin är den huvudsakliga curcuminoiden av gurkmeja (Curcuma Longa, Zingiberaceae). Det används som tillägg, medicinsk förening, tillsatsämne för livsmedelsaromer och färgämnen samt kosmetisk ingrediens.
En renad form av curcumin, som endast består av följande tre huvudkomponenter – curcumin, bisdemetoxycurcumin och demetoxycurcumin – kallas också som curcumin C3-komplex. Rent curcumin kan separeras från C3-blandningen av curcumin, bisdemetoxikurcumin och demetoxikurcumin genom kolonnkromatografi.
När det gäller dess farmakologiska egenskaper har rent, icke-modifierat curcumin ett stort problem: På grund av dålig vattenlöslighet och därmed dålig biotillgänglighet kan omodifierat curcumin inte omsluta sina terapeutiska effekter men metaboliseras snabbt i lever och tarmväggen. För att övervinna curcumins låga absorptionshastighet inkapslas de aktiva molekylerna i nanobärare (t.ex. liposomer, nanospheres) eller laddad på nanokomplex (t.ex. nanopartiklar, komplex av fosfolipider, cyklodextriner och fasta dispersioner). Dessutom kan curcumins biotillgänglighet ökas med ca. 2000% när dess dosering kombineras med piperin, vilket är en svartpeppar extrakt.
På grund av dessa fakta är nano-formulerad curcumin (nanokurcumin) den föredragna doseringsformen av curcumin eftersom curcumin i nanoform övervinner de ovan nämnda läkemedelsleveransproblemen. Nanokurcumin kan försvika dess terapeutiska egenskaper på grund av förbättrad leverans till den sjuka vävnaden, bättre internalisering och minskad systemisk eliminering.
Curcumin finns i flera leveransformer inklusive pulver, kapslar, tabletter, salvor, näringsdrycker och kosmetiska krämer.
Medicinska tillämpningar av Curcumin
Curcumin har omfattande undersökts för dess mångsidiga användningsformer i medicin och näring. Forskning har visat att curcumin har en hög antioxidantaktivitet, som inducerar cellapoptos, hämmar cellproliferation, anticelladhesion och motilitet och erbjuder anti-angiogenes och antimikrobiella egenskaper. På grund av dessa effekter appliceras curcumin som läkemedel för att behandla olika inflammatoriska sjukdomar, cancerformer, neurodegenerativa sjukdomar, hjärt-kärlsjukdomar samt diabetes.
Ultraljudsberedda nano-administrerande former av curcumin för medicinsk terapi innefattar nanopartiklar, liposomer, miceller, nanoemulsioner, cyklodextrinkomplex, nanodisks, nanofibrer, fasta lipid nanopartiklar och curcuminkonjugat. Dessa doser av nanostorlek övervinner curcumins dåliga biotillgänglighet och möjliggör målinriktad och effektiv leverans av ett starkt potent curcumin läkemedel.
Curcumin kemisk struktur
Curcumin är en symmetrisk molekyl, även känd som diferuloylmetan. IUPAC-namnet av curcumin är (1E, 6E) -1,7-bis (4-hydroxi-3-metoxifenyl) -1,6-heptadien-3,5-dion med kemisk formel C21H20den6. Curcuminkristaller kan förekomma i olika former, såsom monoklinisk (acikulär), orthorhombic (riskorn som) och amorf form.