การตกตะกอนอัลตราโซนิกของอนุภาคเปอร์คิวมิน
- เนื่องจากขมิ้นชันมีเคอร์คิวมินอยด์เพียง 2-9% เทคนิคการสกัดหรือการสังเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพจึงเป็นสิ่งจําเป็นเพื่อให้ได้ผงที่มีศักยภาพทางการแพทย์
- การตกตะกอนด้วยสารต้านตัวทําละลายด้วยอัลตราโซนิกเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพสูงในการสังเคราะห์อนุภาคเคอร์คูมิน
- การตกตะกอนต้านตัวทําละลายอัลตราโซนิกสามารถขยายขนาดการผลิตเคอร์คูมินคุณภาพสูงในปริมาณมากได้อย่างง่ายดาย
เคอร์คูมิน
เคอร์คูมินซึ่งเป็นโพลีฟีนอลเป็นยาที่ละลายน้ําได้ไม่ดีที่พบในขมิ้นเครื่องเทศสมุนไพร (Curcuma longa). มีสารต้านอนุมูลอิสระที่มีศักยภาพสูงและเป็นที่รู้จักในด้านคุณสมบัติต้านการอักเสบ ต้านมะเร็ง ต้านเชื้อรา และต้านจุลชีพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสําหรับกิจกรรมป้องกันเคมีบําบัดและเคมีบําบัดที่หลากหลายเคอร์คูมินถูกใช้เป็นสารประกอบยาที่ต้องการ
เคอร์คูมินเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่มีศักยภาพ จะเพิ่มการทํางานของสารต้านอนุมูลอิสระในซีรัม เช่น ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมูเทส (SOD) และกําจัดและต่อต้านอนุมูลอิสระ เช่น ออกซิเจนที่ทําปฏิกิริยาและไนโตรเจน (ROS และ RNS) นอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มการทํางานของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระของร่างกายเอง เคอร์คูมินยังเป็นที่ทราบกันดีว่าช่วยลดโรคหัวใจและปรับปรุงการทํางานของสมอง เนื่องจากคุณสมบัติทางยาที่เป็นประโยชน์มากมายเหล่านี้เคอร์คูมินจึงถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเครื่องเทศอาหารเสริมและยา
การตกตะกอนสารต้านตัวทําละลายของเหลวอัลตราโซนิก
การตกตะกอนด้วยตัวทําละลายเหลว (LAS) ที่ช่วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคการสังเคราะห์หม้อเดียวที่ง่ายและรวดเร็วในการผลิตอนุภาคนาโนเคอร์คูมินที่มีโครงสร้างส่วนบนแบบออร์โธโรมบิก การตกตะกอนป้องกันตัวทําละลายอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการที่ง่ายรวดเร็วและปรับขนาดได้ซึ่งช่วยให้สามารถตกตะกอนของเคอร์คูมินคุณภาพสูงในอุตสาหกรรมยาและอาหาร

กลไกสมมติฐานของการก่อตัวของอนุภาคเปอร์คิวมินในกรณีที่ไม่มีและมีการมีอัลตราซาวนด์โดยไม่มีสารทําให้คงตัว รูปภาพ © 2014 Thorat et al.
โปรโตคอลการตกตะกอนอัลตราโซนิก:
สําหรับการตกตะกอนอัลตาโซนิคของอนุภาคเคอร์คูมินสารละลายอินทรีย์ของเคอร์คูมินในเอทานอล (5 มก./มล.) จะถูกเติมลงในน้ํา 100 มล. ที่มีสารลดแรงตึงผิว (0.02 wt% ในน้ํา) หรือไม่มีสารลดแรงตึงผิว ใช้ภาชนะแก้วที่มีแจ็คเก็ตประมาณ ปริมาตร 500 มล. เส้นผ่านศูนย์กลาง 7 ซม. และอัตราส่วน L / D 1.7 อุณหภูมิของส่วนผสมจะคงอยู่ที่ 1ºC อย่างต่อเนื่อง สําหรับกระบวนการตกตะกอนอัลตราโซนิก sonotrode ของ homogenizer อัลตราโซนิกเช่น UP200 ฮิต หรือ UP200 เซนต์ พร้อมกับ sonotrode S26d14 แช่ลงในส่วนผสมของตัวทําละลายและตัวทําละลาย ที่การตั้งค่าแอมพลิจูด 100% และ 10 นาที sonication ส่วนผสมกระจายตัว
เวลาการ sonication ช่วยให้สามารถจัดการพหุสัณฐานของผลึก cucrcumin ได้ เมื่อระยะเวลาการ sonication ยืดเยื้อเปอร์เซ็นต์ของอนุภาคออร์โธโรมบิกจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้บ่งชี้ว่าการเพิ่มขึ้นของพลังงานอัลตราโซนิกช่วยอํานวยความสะดวกในการก่อตัวของรูปแบบออร์โธโรมบิกเหนือรูปแบบโมโนคลินิกโดยไม่คํานึงถึงสารเติมแต่งที่ใช้
[cf. Thorat et al. 2014]

ยูไอพี 1000hdT – โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก 1kW สําหรับการตกตะกอน API
ปรับปรุงการดูดซึมโดยการห่อหุ้มด้วยอัลตราโซนิก
เนื่องจากเคอร์คูมินเป็นโมเลกุลไลโปฟิลิกและละลายได้ไม่ดีในน้ํา (= ไม่ชอบน้ํา) จึงมีการดูดซึมในระบบต่ํา ดังนั้นจึงจําเป็นต้องเตรียมสูตรเคอร์คูมินที่ช่วยเพิ่มการดูดซึม สําหรับการเตรียมสารละลายเคอร์คูมินในน้ํา จะมีการเพิ่มสารลดแรงตึงผิว ไขมัน อัลบูมิน ไซโคลเดกซ์ทริน ไบโอโพลิเมอร์ ฯลฯ เพื่อห่อหุ้มหรือโหลดโมเลกุลเคอร์คูมินในไลโปโซม อนุภาคนาโน และตัวพายาอื่นๆ
อัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสูงและเชื่อถือได้ในการกําหนดตัวพายาเช่น ไลโปโซม, แกนเปลือก อนุภาคนาโน, ไบโอโพลิเมอร์ และ อิมัลชันคู่! ค้นหาโปรโตคอลที่เป็นแบบอย่างด้านล่างสําหรับการห่อหุ้มอัลตราโซนิกของเคอร์คูมิน
โปรโตคอลการห่อหุ้มเคอร์คูมินอัลตราโซนิก:
อนุภาคนาโนโพลีแลคติก-โค-ไกลโคลิก (PLGA) ที่บรรจุเคอร์คูมิน
- ขั้นแรก โพลีเมอร์ PLGA ละลายในเอทิลอะซิเตท เพิ่มเคอร์คูมิน (15% w / w) และปล่อยให้ละลายในขณะที่หมุนสารละลายเป็นระยะ
- ส่วนผสมของแข็งในน้ํามันจะถูกเติมลงในเฟสน้ําของ PVA (w / v) เพื่อสร้างอิมัลชัน SO / W จากนั้นสารละลายของยา/พอลิเมอร์ใน PVA จะถูกหมุนที่ความเร็ว 8,000 รอบต่อนาที
- สารละลายที่ได้จะถูก sonicated เป็นเวลาประมาณ 300 วินาทีที่แอมพลิจูด 45% ด้วยโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกเช่น UP200 ฮิต หรือ UP200 เซนต์ (200W, 26kHz) ทันทีหลังจากการ sonication อิมัลชันจะถูกเทลงในเฟสน้ํา (PVA 0.1% ในน้ํา 200 มล.) สําหรับการแพร่กระจายภายใต้การกวนอย่างรวดเร็วด้วยเครื่องกวนแม่เหล็ก
- สารแขวนลอยคอลลอยด์นี้ถูกกวนอย่างต่อเนื่องด้วยเครื่องกวนแม่เหล็กจนกว่าการระเหยของตัวทําละลายจะเสร็จสิ้น จากนั้นอนุภาคนาโนจะถูกรวบรวมโดยการหมุนเหวี่ยงล้าง 3 ครั้งด้วยน้ํากลั่น Milli Q สุดท้าย พวกมันจะถูกแขวนลอยในสารละลายป้องกันความเย็น (ซูโครส (2 % w/w) และทรีฮาโลส (5% w/w)) ทําให้แห้งบนระบบ ATR FD3.0 ของไลโอฟอก และสามารถเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 4°C ได้อย่างน้อย 6 เดือน
[อ้างอิง Ranjan et al. 2012]
โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกสําหรับการตกตะกอนเคอร์คูมินและการกําหนดสูตร
Hielscher Ultrasonics นําเสนออุปกรณ์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการสังเคราะห์อนุภาคนาโน (เช่น API) และการสกัดสารประกอบทางพฤกษศาสตร์ กลุ่มผลิตภัณฑ์ของเราประกอบด้วยห้องปฏิบัติการที่ซับซ้อนเครื่องอัลตราโซนิกแบบตั้งโต๊ะและอุตสาหกรรมซึ่งช่วยให้สามารถพัฒนาการใช้งานตั้งแต่ขนาดเล็กไปจนถึงเชิงพาณิชย์ ผลลัพธ์ทั้งหมดที่ได้รับในการทดสอบในห้องปฏิบัติการและการทดสอบนําร่องสามารถปรับขนาดเป็นเส้นตรงได้อย่างสมบูรณ์ในระดับการผลิตเชิงพาณิชย์ ระบบทั้งหมดสร้างขึ้นเพื่อการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน ทนทาน และใช้งานง่าย
ชุด UIPxxxxhdT ครอบคลุมระบบอัลตราโซนิกเกรดอุตสาหกรรมของเราซึ่งสามารถใช้สําหรับตั้งโต๊ะการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการและการผลิตทางอุตสาหกรรม ระบบอุตสาหกรรมของเรามีให้บริการดังนี้ 500 วัตต์ (UIP500hdT), 1000 วัตต์ (UIP1000hdT), 1500 วัตต์ (UIP1500hdT), 2000 วัตต์ (UIP2000hdT), 4000 วัตต์ (UIP4000hdT), 10,000 วัตต์ (UIP10000) และ 16,000W (UIP16000 เครื่องอัลตราโซนิกที่ทรงพลังที่สุดในโลก). Hielscher อัลตราโซนิกส์’ โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสามารถทํางานได้อย่างต่อเนื่องตลอด 24/7 ที่แอมพลิจูดสูงมากถึง 200μm สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้น Hielscher ขอเสนอ sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเอง ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิกของ Hielscher ช่วยให้สามารถทํางานได้อย่างน่าเชื่อถือตลอด 24 ชั่วโมงในงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง
สําหรับระบบอัลตราโซนิกทั้งหมดของเราเรามีอุปกรณ์เสริมที่หลากหลายเช่น sonotrodes, booster horns, flow cells และเครื่องปฏิกรณ์หลายขนาดรูปร่างและรูปทรงเรขาคณิต ด้วยเครื่องมือเหล่านี้ทําให้สามารถปรับโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกของเราให้เหมาะสมกับสภาวะกระบวนการที่ต้องการได้อย่างง่ายดาย
สําหรับการตกตะกอนและการสังเคราะห์จากล่างขึ้นบน Hielscher มีเม็ดมีดโฟลว์เซลล์ที่ไม่เหมือนใคร – พื้นที่ มัลติเฟสแควิเทเตอร์ MPC48. ด้วย MultiPhaseCavitator เฟสที่สอง (ป้องกันตัวทําละลาย) จะถูกฉีดผ่านคานูลัสละเอียด 48 ตัวโดยตรงเข้าไปในโซนโพรงอากาศอัลตราโซนิกซึ่งจะถูกผสมภายในมิลลิวินาทีในเฟสแรก ส่งผลให้อนุภาคนาโนที่เป็นเนื้อเดียวกันตกตะกอน

sonication ที่มีประสิทธิภาพตั้งแต่ห้องปฏิบัติการและแบบตั้งโต๊ะไปจนถึงการผลิตทางอุตสาหกรรม
วรรณกรรม/อ้างอิง
- ฮิวลิงส์, SJ; Kalman, DS (2017): เคอร์คูมิน: การทบทวนผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ อาหาร ต.ค. 2017; 6(10): 92.
- ธอรัต, AA; Dalvi, SV (2014): เส้นทางการก่อตัวของอนุภาคและพหุสัณฐานของเคอร์คูมินที่เกิดจากอัลตราซาวนด์และสารเติมแต่งระหว่างการตกตะกอนของสารต้านตัวทําละลายเหลว CrystEngComm, 2014, 16, 11102-11114.
- รันจัน, AP; มุคเกอร์จี, เอ.; เฮลสัน, แอล.; วิศวนาธา, JK: (2012): การเพิ่มประสิทธิภาพและการวิเคราะห์ความเสถียรของอนุภาคนาโนที่โหลดคอมเพล็กซ์ของ Curcumin C3 สําหรับการรักษามะเร็ง วารสารนาโนไบโอเทคโนโลยี 2012, 10:38.
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
เคอร์คูมิน
เคอร์คูมินเป็นสารประกอบทางเคมีสีเหลืองที่พบในขมิ้นชัน ขมิ้นชันเป็นไม้ล้มลุกยืนต้นเหง้า (Curcuma longa) ของตระกูลขิง เคอร์คูมินเป็นโพลีฟีนอลที่สกัดจากเหง้าและใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเครื่องเทศ ขึ้นอยู่กับแหล่งกําเนิดและสภาพดินที่ปลูกขมิ้นมีเคอร์คิวมินอยด์ 2%–9% เคอร์คูมินเป็นเคอร์คิวมินอยด์หลักของขมิ้นชัน (Curcuma longa, Zingiberaceae). ใช้เป็นอาหารเสริม, สารประกอบยา, วัตถุแต่งกลิ่นอาหาร, สารเติมแต่งสีและส่วนผสมเครื่องสําอาง
เคอร์คูมินในรูปแบบบริสุทธิ์ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสามอย่างต่อไปนี้ – เคอร์คูมิน บิสเดเมทอกซีเคอร์คูมิน และดีเมทอกซีเคอร์คูมิน – เรียกอีกอย่างว่าเคอร์คูมิน C3 คอมเพล็กซ์ เคอร์คูมินบริสุทธิ์สามารถแยกออกจากส่วนผสม C3 ของเคอร์คูมิน บิสดีเมทอกซีเคอร์คูมิน และเคอร์คูมินดีเมทอกซีได้ด้วยโครมาโตกราฟีคอลัมน์
เกี่ยวกับคุณสมบัติทางเภสัชวิทยาเคอร์คูมินบริสุทธิ์ที่ไม่ดัดแปลงมีปัญหาใหญ่: เนื่องจากความสามารถในการละลายน้ําได้ไม่ดีและด้วยเหตุนี้การดูดซึมจึงไม่ดีเคอร์คูมินที่ไม่ผ่านการดัดแปลงจึงไม่สามารถห่อหุ้มผลการรักษาได้ แต่จะถูกเผาผลาญอย่างรวดเร็วในตับและผนังลําไส้ เพื่อเอาชนะอัตราการดูดซึมต่ําของเคอร์คูมินโมเลกุลที่ใช้งานจะถูกห่อหุ้มไว้ในตัวพานาโน (เช่น ไลโปโซม, นาโนสเฟียร์) หรือโหลดบนนาโนคอมเพล็กซ์ (เช่น อนุภาคนาโนคอมเพล็กซ์ของฟอสโฟลิปิดไซโคลเดกซ์ทรินและการกระจายตัวของแข็ง) นอกจากนี้ การดูดซึมของเคอร์คูมินสามารถเพิ่มขึ้นได้ประมาณ 2000% เมื่อใช้ร่วมกับไพเพอรีน ซึ่งเป็นสารสกัดจากพริกไทยดํา
เนื่องจากข้อเท็จจริงเหล่านี้, เคอร์คูมินสูตรนาโน (nanocurcumin) เป็นรูปแบบยาที่ต้องการของเคอร์คูมินเนื่องจากเคอร์คูมินในรูปแบบนาโนเอาชนะปัญหาการส่งยาที่กล่าวถึงข้างต้น. นาโนเคอร์คูมินสามารถห่อหุ้มคุณสมบัติในการรักษาได้เนื่องจากการส่งมอบที่ดีขึ้นไปยังเนื้อเยื่อที่เป็นโรคการทําให้เป็นภายในที่ดีขึ้นและการกําจัดระบบที่ลดลง
เคอร์คูมินมีจําหน่ายหลายรูปแบบ เช่น ผง แคปซูล เม็ด ขี้ผึ้ง เครื่องดื่มโภชนาการ และครีมเครื่องสําอาง
การประยุกต์ใช้เคอร์คูมินทางการแพทย์
เคอร์คูมินได้รับการตรวจสอบอย่างกว้างขวางสําหรับรูปแบบการใช้งานที่หลากหลายในทางการแพทย์และโภชนาการ การวิจัยแสดงให้เห็นว่าเคอร์คูมินมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูง ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการตายของเซลล์ ยับยั้งการแพร่กระจายของเซลล์ การยึดเกาะของเซลล์และการเคลื่อนไหวของเซลล์ และให้คุณสมบัติต่อต้านการสร้างหลอดเลือดและต้านจุลินทรีย์ เนื่องจากผลกระทบเหล่านี้เคอร์คูมินจึงถูกนําไปใช้เป็นยาในการรักษาโรคอักเสบต่างๆมะเร็งโรคระบบประสาทโรคหัวใจและหลอดเลือดและโรคเบาหวาน
แบบฟอร์มการจัดการนาโนที่เตรียมด้วยอัลตราโซนิก เคอร์คูมินสําหรับการบําบัดทางการแพทย์ ได้แก่ อนุภาคนาโน, ไลโปโซม, ไมเซล, นาโนอิมัลชัน, ไซโคลเดกซ์ทรินคอมเพล็กซ์, นาโนดิสก์, นาโนไฟเบอร์, อนุภาคนาโนไขมันที่เป็นของแข็ง และคอนจูเกตเคอร์คูมิน รูปแบบยาขนาดนาโนเหล่านี้เอาชนะการดูดซึมที่ไม่ดีของเคอร์คูมิน และช่วยให้สามารถส่งมอบยาเคอร์คูมินที่มีศักยภาพสูงได้อย่างตรงเป้าหมายและมีประสิทธิภาพ
โครงสร้างทางเคมีเคอร์คูมิน
เคอร์คูมินเป็นโมเลกุลสมมาตรหรือที่เรียกว่าไดเฟอรูลอยลมีเทน ชื่อ IUPAC ของเคอร์คูมินคือ (1E,6E) -1,7-bis (4-hydroxy-3-methoxyphenyl) -1,6-heptadiene-3,5-dione โดยมีสูตรทางเคมี C21H20O6. ผลึกเคอร์คูมินสามารถปรากฏในรูปร่างต่างๆ เช่น monoclinic (acicular) orthorhombic (คล้ายเมล็ดข้าว) และรูปแบบอสัณฐาน