Ultrasonik Resveratrol İnklüzyon Kompleksi
- Resveratrol, yaşam süresini uzatmak ve kalp hastalığı, diyabet, kanser, Alzheimer hastalığı ve diğer kronik rahatsızlıkları tedavi etmek gibi pek çok sağlık yararı vadeden bir polifenoldür.
- Ancak resveratrolün biyoyararlanımı düşüktür ve kan plazmasından hızla temizlenir.
- Dr. Kushwinder Kaur’un araştırma ekibi, daha üstün biyoyararlanım sağlamak üzere bir resveratrol kompleksini ultrasonik olarak hazırlamak için hızlı ve son derece verimli bir teknik geliştirmiştir.
Resveratrol
Resveratrol, üzüm, üzümsü meyveler veya sert kabuklu yemişler gibi bitkilerden ekstrakte edilebilen, son derece etkili bir polifenoldür. Resveratrolün hastalıkları önlemeye veya iyileştirmeye yardımcı olan güçlü bir antioksidan olduğu bilinmesine rağmen, bu bitkisel besin öğesinin biyoyararlanımı yalnızca düşük düzeydedir. Bu nedenle ilaç ve nutrasötik üreticileri, uygulanan resveratrolün insan hücrelerine taşınmasını iyileştirmek için özel formülasyonlar aramaktadır. Chandigarh’daki Panjab Üniversitesi’nden Dr. Kushwinder Kaur ve araştırma ekibi, resveratrol için hızlı ve basit, tek adımlı bir kompleksleşme yöntemi geliştirmiştir. Resveratrol ve siklodekstrin karışımına sonikasyon uygulanarak resveratrol, siklodekstrinin (yani hp-β-CD) içine alınır. Siklodekstrin, konak bileşik olarak işlev görür ve resveratrolü sistemik dolaşıma salan etkili bir ilaç taşıyıcısı görevi üstlenir.
Protokol: İnklüzyon Kompleksinin Hazırlanması için Sonikasyon
Resveratrol inklüzyon kompleksinin ultrasonik formülasyonu için 4,38 x 10-3 mol 2-hidroksipropil-β-siklodekstrin (hp-β-CD) ve 4,38 x 10-3 mol resveratrol (Res), minimum miktarda çözücü karışımı (etanol : su = 1 : 9) ile bir cam kapta karıştırıldı. Karışıma 15 min boyunca 180W güçte sonikasyon uygulamak için Hielscher UP200St ultrasonik cihazı kullanıldı. Son ürün, dondurarak kurutma yoluyla elde edildi. Hazırlanan inklüzyon kompleksleri FTIR, UV-görünür bölge absorpsiyon spektroskopisi, NMR, TGA, DSC, XRD ve CHNS analizi ile karakterize edildi. Analiz verileri, resveratrol moleküllerinin hp-β-CD’nin boşluklarına düzgün bir şekilde yerleştiğini gösterdi.
Ultrasonik homojenizatör UP200St
Sonikasyonun Alternatif Yöntemlere Göre Avantajları
Ultrasonik hazırlamanın verimliliğini geleneksel tekniklerle karşılaştırmak için inklüzyon kompleksini (IC) hazırlamada iki alternatif yöntem – süspansiyon yöntemi ve mikrodalga yöntemi – kullanıldı. Her iki hazırlama tekniğinin kısa açıklamasını aşağıda bulabilirsiniz:
En geleneksel yaklaşımda IC, standart bir karıştırma prosedürüyle hazırlandı (literatürde Bertacche V. ve ark. 2006 tarafından bildirilmiştir).
İkinci alternatif yöntemde 4,38 x 10-3 mol hp-β-CD ve 4,38 x 10-3 mol Res, minimum miktarda çözücü karışımı (etanol : su = 1 : 9) ile bir cam kapta karıştırıldı. Ürünü formüle etmek için karışıma 800 W güçte 100 s boyunca mikrodalga ışınımı uygulandı. Su, vakum altında buharlaştırıldı. 200, 400, 600 W güçte 25, 50 s sonrasında elde edilen veriler, kompleksleşmenin tamamlanmadığını ortaya koydu.
Sonikasyon, geleneksel karıştırma yöntemlerine benzer sonuçları anında üretmenin yanı sıra toksik çözücülerin kullanımını da önleyen basit ve hızlı bir yaklaşımdır.
Etanol çözeltisinde trans formundan cis formuna izomerleşme hızı, inklüzyon ile azaldı. Çözünme çalışmaları, inklüzyon komplekslerinin oluşumuyla resveratrolün çözünme hızının iyileştiğini ortaya koydu.
Makalenin tamamına buraya tıklayarak ulaşabilirsiniz. Yazarlarla iletişime geçmek isterseniz Dr. Khushwinder Kaur’a (Panjab Üniversitesi, Chandigarh) şu adresten e-posta gönderebilirsiniz: [email protected]
Hielscher’in Yüksek Performanslı Ultrasonik Homojenizatörleri
Hielscher Ultrasonics, laboratuvar ve endüstriyel uygulamalar için yüksek performanslı ultrasonik ekipmanların geliştirilmesi ve üretiminde uzmanlaşmıştır. Endüstriyel standartlara göre üretilen tüm Hielscher sonikatörleri, sağlamlıkları sayesinde ağır hizmet koşullarında ve zorlu ortamlarda 24/7 güvenilir şekilde çalıştırılabilir.
Aşağıdaki tablo, proses gereksinimleriniz için hangi ultrasonik cihazın en uygun olabileceği konusunda fikir verir.
| Parti Hacmi | Debi | Önerilen Cihazlar |
|---|---|---|
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha yüksek | Şu modelden oluşan cihaz kümesi: UIP16000 |
Laboratuvardan endüstriyel ölçeğe kadar yüksek güçlü ultrasonik homojenizatörler.
Dr. Kushwinder Kaur Hakkında
Dr. Khushwinder Kaur, Chandigarh’daki Panjab Üniversitesi Kimya Bölümü’nde yardımcı profesördür. 2010 yılında katkı maddelerinin ters misellerin mikro yapısı ve özellikleri üzerindeki etkisini araştırarak doktorasını tamamlamıştır. 2012 yılından bu yana araştırma grubunun temel amacı, özellikle hazırlama için özgün, zahmetsiz, etkin ve yenilikçi yöntemlerin optimizasyonuna odaklanarak nutrasötiklerin ve biyoaktiflerin fizikokimyasal ve fizyolojik özelliklerinin kolloidal temelini ortaya koymaktır. Dr. Kaur’un grubu, biyoaktiflerin doğal bileşenlerle verimli şekilde taşınması için nanoemülsiyonlar, biyobozunur nanopartiküller ve siklodekstrin bazlı supramoleküler yapılar (inklüzyon kompleksleri) gibi yumuşak yapıların üretiminde uzmanlaşmıştır. Grup şu anda çeşitli nano yapıların yardımıyla benzilizotiyosiyanatın potansiyelini araştırmaktadır.
Araştırma çalışmalarıyla ilgili sorularınız için Dr. Khushwinder Kaur ile doğrudan şu e-posta adresinden iletişime geçebilirsiniz: [email protected]
Literatür/Kaynaklar
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal ve Surinder Kumar Mehta (2015): Resveratrolün hp-β-CD ile inklüzyon kompleksinin oluşumu için enerji verimli, kolay ve uygun maliyetli bir yöntem. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
- Vittorio Bertacche, Natascia Lorenzi, Donatella Nava, Elena Pini, Chiara Sinico (2006): Resveratrolün Doğal ve Modifiye Siklodekstrinlerle Konak–Konuk Etkileşiminin İncelenmesi. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 55, 2006. 279.
- James M. Smoliga, Joseph A. Baur, Heather A. Hausenblas (2011): Resveratrol ve sağlık – İnsanlarda yürütülen klinik çalışmaların kapsamlı bir derlemesi. Mol. Nutr. Food Res. 2011, 55, 1129–1141.
Bilinmesi Gerekenler
Resveratrol
Resveratrol bir stilbenoid, bir tür doğal plazma polifenolü, bir fitoöstrojen ve ayrıca çeşitli bitkilerin yaralanmaya yanıt olarak veya bakteri ya da mantar gibi patojenlerin saldırısına uğradıklarında ürettikleri bir fitoaleksindir. Bu nedenle resveratrol, adaptojen olarak da sınıflandırılabilir.
Kimyasal olarak resveratrol, trans-3,4′,5-trihidroksistilben (formül: C14H12O3) olarak tanımlanır. Üzüm, sert kabuklu yemişler ve üzümsü meyvelerde bulunan, polifenolik, flavonoid olmayan bir antioksidandır ve güçlü antioksidan ve yaşlanma karşıtı özellikler sunar. Bu nedenle resveratrol; ilaçlarda, besin takviyelerinde / nutrasötiklerde ve kozmetik ürünlerde değerli bir bileşendir. Beslenme yoluyla alınan ve önemli sağlık yararları sağlayan diğer polifenoller kateşin, kuersetin, silibinin ve kurkumindir.
Resveratrolün suda çözünürlüğü: 0,03 kg/m3
Resveratrol, trans ve cis izomerik formlarda bulunur; bunlardan trans formu, ışığa ve artan sıcaklıklara maruz kaldığında daha kararlıdır.
İnklüzyon kompleksi
İnklüzyon bileşiği, bir kimyasal bileşiğin – “konak” olarak adlandırılan bileşiğin – başka bir bileşiği – “konuk” olarak adlandırılan bileşiği – içine alan bir boşluğa sahip olduğu bir komplekstir.
Siklodekstrinler, çok çeşitli katı, sıvı ve gaz hâlindeki bileşiklerle inklüzyon kompleksi oluşturabildikleri için en yaygın kullanılan konak bileşiklerdir. Konuk bileşikler, asitler, aminler ve küçük iyonlar (ör. ClO4– , SCN–, halojen anyonları) gibi polar reaktiflerden son derece apolar alifatik ve aromatik hidrokarbonlara ve soy gazlara kadar uzanır. İnklüzyon kompleksleri, çözeltide veya kristal hâlde sentezlenebilir. Alternatif çözücüler olarak dimetil sülfoksit ve dimetil formamid kullanılabilse de çoğunlukla çözücü olarak su kullanılır.
Siklodekstrin, farmasötik / nutrasötik bileşiklerin inklüzyonunun yanı sıra daha yüksek kararlılık ve yavaş salım etkisi sağlamak için koku moleküllerinde de konak bileşik olarak kullanılır.
Diğer inklüzyon “konak” molekülleri, kaliksarenler ve ilgili formaldehit–aren kondensatlarıdır.
İnklüzyon bileşiklerinin sentezlendiği araştırma alanı, konak–konuk kimyası olarak bilinir.
Siklodekstrin
Siklodekstrinler, halka biçimleriyle karakterize edilen ve şeker moleküllerinden oluşan bir kimyasal bileşik türüdür. Nişasta, siklodekstrinlerin enzimatik dönüşüm yoluyla sentezlendiği ham maddedir. Siklodekstrinlerin hidrofobik ve hidrofilik tarafları (hidrofobik iç kısım ve hidrofilik dış kısım) olduğundan, hidrofobik bileşiklerle kompleks oluşturabilirler. Siklodekstrinler, hidrofobik bir molekülü (“konuk” molekülü) içine alarak bu tür bileşiklerin çözünürlüğünü ve biyoyararlanımını artırabilirler. Ayrıca mukozal dokulardan ilaç geçişini iyileştirmek için de kullanılırlar. Bu özellik, hidrofobik bileşiklerin taşınması amacıyla hem ilaçlar hem de besin takviyeleri için büyük önem taşır. Alfa-, beta- ve gama-siklodekstrin formlarının tamamı FDA onaylıdır ve güvenli ilaç taşıyıcıları olarak kabul edilir.
Liyofilizasyon
Dondurarak kurutma veya kriyodesikasyon olarak da bilinen liyofilizasyon, ürünün dondurulmasını ve ardından buzun süblimleşme yoluyla uzaklaştırılması için basıncın düşürülmesini içeren düşük sıcaklıklı bir dehidrasyon işlemidir. Süblimleşme, bir katının (ör. buz) önce sıvı fazdan (ör. su) geçmeden doğrudan buhar/gaz hâline dönüşmesi süreci olarak tanımlanır.
Dondurarak kurutma, buzun veya diğer donmuş çözücülerin bir malzemeden süblimleşme yoluyla ve bağlı su moleküllerinin desorpsiyon yoluyla uzaklaştırılmasıdır.
Ürün sıcaklığının yeterince düşük tutulduğu kontrollü liyofilizasyon sırasında, kurutulan ürünün özelliklerinin değişmesi önlenir. Bu, yüksek kaliteli bir ekstrakt elde etmek için kritik önem taşır. Dondurarak kurutma; proteinler, mikroorganizmalar, ilaçlar, dokular ve plazma gibi ısıya duyarlı malzemeleri ayırmak için yerleşik bir tekniktir.
Nutrasötikler
Nutrasötikler, sağlığı destekleyen güvenli özellikler sundukları için giderek daha fazla ilgi görmektedir. Çeşitli fizyolojik yararların yanı sıra hastalıklara (kardiyovasküler hastalık (CVD), obezite, diyabet, kanser, kronik inflamatuvar bozukluklar ve dejeneratif hastalıklar gibi) karşı koruyucu kapasitelere sahip moleküller olarak tanımlanan nutrasötikleri içeren yüksek kaliteli takviyelerin pazarı hızla büyümektedir.
Literatürde bildirilen nutrasötik formülasyon stratejileri şunları içerir: lipozomal taşıyıcı sistemler (ör. lipozomlar, transferozomlar vb.), mikro ve nano süngerler, nanokristaller, siklodekstrin kompleksleşmesi, biyobozunur hidrojeller, nanoemülsiyonlar / miniemülsiyonlar, nanoyapılı lipit taşıyıcılar, miseller, nanopartiküller, nanokapsüller ve nanoenkapsülasyon, kendiliğinden emülsifiye olan ilaç taşıma sistemleri (SEDDS) ve mikropartiküler sistemler (ör. mikropartiküller, mikroküreler, mikrokapsüller).