Ноотропи та розумні лікарські формули з ультразвуком
Розумні ліки та ноотропні добавки споживаються як «когнітивні підсилювачі» для підвищення когнітивних функцій, можливостей мозку, концентрації, пам'яті та креативності, для підвищення мотивації та розумової енергії, а також для підтримки здоров'я мозку. Щоб сприяти транспортуванню біологічно активних сполук, таких як ноотропи, розумні ліки та енергетичні речовини, через гематоенцефалічний бар'єр (ГЕБ), молекули повинні бути в нано-посиленій формі. Відомо, що ультразвуково приготовані наноліпосоми, міцели, твердоліпідні наночастинки, наноструктуровані наноносії та наноемульсії збільшують біодоступність біологічно активних молекул, вітамінів та фітохімічних речовин.
Ноотропи або розумні ліки – це молекули, що стимулюють мозок і тіло – так звані когнітивні підсилювачі – , які можна виділити на наступні категорії: рацетами, стимулятори, адаптогени, холінергічні засоби, серотонінергічні засоби, дофамінергічні засоби, препарати для метаболізму та інші категорії.
Вас цікавлять різні категорії ноотропів? Натисніть тут, щоб прочитати більше про ноотропи та їх класифікацію!
Що таке ліпосоми та наноносії на основі ліпідів?
Ліпосоми та наноносії на основі ліпідів, такі як наноемульсії, наносуспензії, тверді ліпідні наночастинки (SLN) та наноструктуровані ліпідні носії (NLC), відомі як потужні системи носіїв ліків, які доставляють біологічно активні молекули та поживні речовини до цільового клітинного сайту та тим самим призводять до чудових показників біодоступності та абсорбції.
ліпосоми
Ліпосоми можна класифікувати як специфічну форму наноструктурованих ліпідних наноносіїв. Ліпосоми являють собою кулясті пухирці з водним ядром, оточеним одним або декількома ліпідними бішарами. Оскільки ліпосоми мають здатність інкапсулювати ліпофільні та гідрофільні молекули, вони отримали глибоке визнання як високопотужна система доставки ліків. У своїй самостійно зібраній, самозамкнутій структурі ліпосома може інкапсулювати кілька біологічно активних сполук (тобто поживні речовини або терапевтичні молекули) одночасно. Його фосфоліпідний бішар захищає захоплені біологічно активні молекули від гідролізу та окисного розкладання. Оскільки структура оболонки ліпосоми проявляє значну схожість з клітиною ссавців, ліпосоми здатні переносити біологічно активні сполуки в клітини і субклітинні ділянки. Відомі переваги ліпосомальних систем доставки включають їх захист від ферментативної деградації, низьку токсичність, високу біосумісність, здатність до біологічного розкладання та неімуногенність.
UP400St, потужний ультразвуковий гомогенізатор потужністю 400 Вт, для виробництва нано-ліпосом.
Структурний склад ліпосом, ніосом, наноемульсій, твердоліпідних наночастинок, наноструктурованих ліпідних носіїв
зображення: Poonia et al. 2016
Інші ліпідні наноносії
Ліпідні наноносії або наноносії на основі ліпідів визначаються як нанорозмірні системи доставки ліків/молекул, які використовують ліпідні структури для інкапсуляції біологічно активних молекул з метою отримання покращеної біодоступності, вищих швидкостей абсорбції, підвищеної довгострокової стабільності та захисту від зовнішніх факторів деградації (наприклад, окислення, гідроліз). Наноструктуровані носії ліпідів включають тверді ліпідні наночастинки (SLN), наноструктуровані ліпідні носії (NLC), наноліпосоми, міцели, наноемульсії, наносуспензії та ліпідні нанотрубки. Специфічний хімічний склад та відповідні фізико-хімічні характеристики надають кожній формі наноносія унікальні переваги, які роблять її придатною для конкретних форм введення (наприклад, перорально, внутрішньовенно, інтраназально, трансдермально тощо), комбінацій молекул, здатності навантаження або формул з уповільненим вивільненням.
Тверді ліпідні наночастинки (SLN) та наноструктуровані ліпідні носії (NLC) визначаються як тверді частинки, що складаються з ліпідної матриці у водній фазі, стабілізованої поверхнево-активними речовинами.
Ліпосомальні та інші нанокапсульовані (наприклад, SLNs, NLC) добавки забезпечують чудову біодоступність, що означає дуже високий відсоток біологічно активної речовини (наприклад, вітаміну, антиоксиданту, флавоноїду тощо) поглинається та метаболізується клітинами організму. Лише дуже мала частина витрачається даремно, так як вона не засвоюється, а виводиться організмом. Це робить наноліпосомальні формули дуже потужними, ефективними та надійними, оскільки майже всі біологічно активні молекули доставляються до клітин призначення.
Ультразвукова формула стимулюючих молекул з найвищою біодоступністю
Ультразвукова наноемульгування та наноінкапсуляція робить ноотропні та психоактивні молекули водорозчинними і, таким чином, добре абсорбуються та біодоступні. Більш висока швидкість всмоктування, а також підвищена біодоступність і біосумісність роблять біологічно активну речовину більш потужною і можуть дозволити їй проникати через гематоенцефалічний бар'єр.
Ультразвукове приготування твердо-ліпідних наночастинок
(Кумар та ін., 2019)
Ультразвукова формуляція ноотропів
- ліпосоми
- нано-емульсії
- міцели
- Твердоліпідні наночастинки (SLN)
- Наноструктуровані носії ліпідів (NLC)
- Комплекс включення (наприклад, циклодекстрин)
- Ніосоми
Ультразвуковий гомогенізатор UIP2000HDT (2 кВт) з реактором періодичної дії з безперервним перемішуванням
Найбільш відомими ноотропами є речовини класу рацетамів, такі як пірацетам, анірацетам, оксирацетам, прамірацетам і фенілпірацетам. Багато рацетамів є ліпофільними (= жиророзчинними). За допомогою ультразвукової обробки жиророзчинний рацетам інкапсулюється в нано-посиленій формі, такій як наноемульсії, ліпосоми, твердоліпідні наночастинки (SLN) і наноструктуровані ліпідні носії (NLC). Ці нанопосилені формули перетворюють водовідштовхувальний, жиророзчинний рацетам на водорозчинний продукт. Оскільки кровотік в організмі людини складається з нано-посилених водорозчинних складів на водній основі, вони мають значно вищу біодоступність.
Розумні препарати з ультразвуковим нанопосиленням
Ультразвукова інкапсуляція та технологія нано-формулювання дозволяють готувати добавки та терапевтичні речовини з високою біодоступністю. Біологічно активні молекули, які отримують користь від ультразвукової формули в ліпосомальну або іншу наноструктуровану систему переносів ліпідів, включають вітаміни, антиоксиданти, флавоноїди, рослинні екстракти, мінерали, амінокислоти та пептиди.
- Вітаміни та антиоксиданти, які можна отримати з природного джерела або синтезувати, включають вітамін С, вітаміни групи В, глутатіон, ресвератрол, коензим Q10 (убіхінон) тощо.
- Рослинні та ботанічні молекули, такі як CBD, THC, CBG (канабіс), катехіни зеленого чаю (наприклад, EGCG), нікотин, кофеїн, ашваганда, берберин, кратом тощо.
- Гриби / грибні екстракти, такі як астрагал, левова грива, індичий хвіст, чага, псилоцибін (чарівні гриби) та ін.
- Амінокислоти, такі як креатин, гліцин, 5-HTP (5-гідрокситриптофан), фенілаланін, L-теанін (аналог амінокислоти, що міститься в чаї), ГАМК (гамма-аміномасляна кислота), таурин, N-ацетилцистеїн (NAC), L-тирозин тощо.
- Мінерали, такі як хелати магнію (наприклад, треонат магнію, оротат магнію), можуть бути ультразвуково інкапсульовані у вигляді наночастинок у ліпосоми.
- Поживні речовини, пептиди та інші молекули, такі як альфа-ГФХ, мелатонін, холін (холіну бітартрат, холінхлорид), (рацемічний) кетамін, омега-3 жирні кислоти (EPA, DHA), α-ліпоєва кислота (ALA), селегілін (L-депреніл), центрофеноксин, окситоцин, метиленовий синій тощо.
Нанопосилена ліпосомальна формула біологічно активних молекул і поживних речовин забезпечує чудову біодоступність і може дозволити цільовим речовинам проникати через гематоенцефалічний бар'єр. Інкапсуляція запобігає утворенню біологічно активних молекул проти кислотно-індукованого гідролізу в шлунку та ферментативної деградації по всьому шлунково-кишковому тракту, завдяки чому високий відсоток поживної речовини транспортується непошкодженим до цільового місця клітин.
Екскурс: ультразвукова екстракція фітохімічних речовин
Ультразвук – це найкраща технологія для вивільнення біологічно активних молекул рослин, грибів і бактерій. Ультразвукова екстракція – це нетермічний метод, принцип роботи якого заснований на акустичній кавітації. Акустична / ультразвукова кавітація створює механічний зсув і турбулентності, які перфорують і руйнують клітинні стінки і мембрани і сприяють масообміну. Таким чином, ультразвук вивільняє біологічно активні речовини з внутрішньої частини клітини та переносить їх у розчинник (наприклад, воду, етанол, гліцерин, рослинну олію тощо).
Дізнайтеся більше про ультразвукову екстракцію біологічно активних молекул з рослинних компонентів!
Високоефективні ультразвукові апарати для ноотропних складів
Системи Hielscher Ultrasonics — це надійні машини, які використовуються у фармацевтиці та виробництві харчових добавок для створення високоякісних ноотропів та розумних ліків, які варіюються від наноемульсій до ліпосомов, наноструктурованих ліпідних носіїв, твердоліпідних наночастинок та комплексів включень, які насичені вітамінами, антиоксидантами, флавоноїдами, пептидами, поліфенолами та іншими біологічно активними сполуками та забезпечують найвищу біодоступність, велику стабільність та функціональність. Щоб задовольнити потреби своїх клієнтів, компанія Hielscher постачає ультразвукові апарати від компактного ручного лабораторного гомогенізатора та настільних ультразвукових систем до повністю промислових ультразвукових систем для виробництва великих обсягів ноотропів та розумних лікарських форм. Процеси створення ультразвукових формул можуть виконуватися як періодичний або як безперервний потоковий процес з використанням ультразвукового проточного реактора. Доступний широкий спектр ультразвукових сонотродів (зондів) і реакторних корпусів, щоб забезпечити оптимальну установку для виробництва ліпосом. Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє працювати 24/7 у важких умовах у складних умовах і забезпечувати тривалий життєвий цикл ультразвукових приладів.
Точний контроль за всіма важливими параметрами процесу, такими як амплітуда, тиск, температура та час ультразвуку, робить ультразвуковий процес надійним та відтворюваним. Hielscher Ultrasonics усвідомлює важливість постійно високої якості продукції та підтримує виробників харчових добавок та терапевтичних засобів у впровадженні стандартизації процесів та GMP (належної виробничої практики) за допомогою інтелектуального програмного забезпечення та автоматичного запису даних. Наші цифрові ультразвукові гомогенізатори автоматично записують всі параметри ультразвукового процесу на вбудовану SD-карту. Цифрові сенсорні дисплеї та пульт дистанційного керування браузера дозволяють здійснювати безперервний моніторинг процесу та точно регулювати параметри процесу, коли це необхідно. Це значно полегшує моніторинг та контроль якості.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:
| Об'єм партії | Витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| Від 1 до 500 мл | Від 10 до 200 мл/хв | UP100H |
| Від 10 до 2000 мл | Від 20 до 400 мл/хв | UP200Ht, UP400St |
| 0від 1 до 20 л | 0від .2 до 4 л/хв | UIP2000HDT |
| Від 10 до 100 л | Від 2 до 10 л/хв | UIP4000HDT |
| Н.А. | Від 10 до 100 л/хв | UIP16000 |
| Н.А. | Більше | кластер UIP16000 |
Зв'яжіться з нами! / Запитайте нас!
Потужні ультразвукові гомогенізатори від Лабораторії до Пілот і індастріал розмір.
Література / Список літератури
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- Neelam Poonia; Rajeev Kharb; Viney Lather; Deepti Pandita (2016): Nanostructured lipid carriers – versatile oral delivery vehicle. Future Sci. OA (2016) 2(3), FSO135.
- Weiwei Gao, Che-Ming J. Hu, Ronnie H. Fang, Liangfang Zhang (2013): Liposome-like Nanostructures for Drug Delivery. J Mater Chem B Mater Biol Med. 2013 Dec 28; 1(48).
- Liangfang Zhang; Steve Granick (2006): How to Stabilize Phospholipid Liposomes (Using Nanoparticles). Nano Letters. 2006 April, 6(4):694-8.
- Vassiliki Exarchou; Nikolaos Nenadis; Maria Tsimidou; Dimitrios Boskou (2002): Antioxidant Activities and Phenolic Composition of Extracts from Greek Oregano, Greek Sage, and Summer Savory. Journal of Agricultural and Food Chemistry 50(19). Oct. 2002. 5294-9.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, PharmDa, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal and Surinder Kumar Mehta (2015): Energy efficient, facile and cost effective methodology for formation of an inclusion complex of resveratrol with hp-β-CD. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
Факти, які варто знати
Ноотропи та «Розумні ліки»
Термін “Ноотропні” походить від давньогрецьких слів νόος (nóos), що означає “Розум” і τροπή (tropḗ), що має значення “токарна справа». Ноотропи, також відомі як розумні наркотики, є речовинами, що «повертають свідомість», тобто біологічно активними речовинами, які впливають на мозок, підвищуючи когнітивні функції, зокрема інтелект, виконавчі функції, пам'ять, креативність, пильність і мотивацію. Вони використовуються як підсилювачі когнітивних функцій або як допінг для мозку. До популярних ноотропів відносять рацетам. Перша синтезована форма рацетаму була отримана з ГАМК і відома як пірацетам, яка вважається нетоксичною і давно дослідженою. Анірацетам, оксирацетам, прамірацетам і фенілпірацетам структурно подібні до пірацетаму, але виявляють більш високу стимулюючу дію. Новіші форми рацетаму, такі як колурацетам, фазорацетам, нефірацетам або ноопепт, не мають структурної подібності з пірацетамом.
Деякі ноотропи також можуть мати психоделічний або психоактивний/психотропний ефект і впливати на психічні процеси, наприклад, на сприйняття, свідомість, пізнання, реакцію, настрій та емоції.
Рацетами
Рацетами відомі як оригінальний тип розумних ліків, а пірацетам є першим синтезованим рацетамом, відомим як перший ноотроп в історії. Пірацетам – це молекула групи рацетамів з хімічною назвою 2-оксо-1-піролідинацетамід. Є похідним нейромедіатора ГАМК (гамма-аміномасляної кислоти). Пірацетам – це молекула лікарського засобу з піролідоновим ядром, яку зазвичай призначають пацієнтам із симптомами хвороби Альцгеймера або переддеменції. Однак пірацетам та інші рацетами також використовуються здоровими дорослими людьми для того, щоб посилити хімічну синаптичну передачу між клітинами мозку. Таким чином, рацетами можуть підвищити загальний IQ, пам'ять і функції навчання, ясність розуму і мотивацію. Іншими молекулами класу рацетамів є, наприклад, прамірацетам, оксирацетам, анарацетам.
Оскільки рацетами належать до категорії неконтрольованих речовин у США чи багатьох інших країнах світу, рацетами можна купувати як безрецептурні (безрецептурні) добавки без рецепта. Рацетами вважаються нетоксичними, а загальні побічні ефекти включають головні болі, які є результатом виснаження холіну в головному мозку рацетамами. Тому користувачі часто поєднують дозу рацетаму з добавками холіну (наприклад, холіну бітартратом). Передозування рацетамів має в основному лише легкі побічні ефекти, які схожі з вживанням надмірного вживання кофеїну.
Стимулятори
Стимулюючі речовини, такі як кофеїн і нікотин, є розумними наркотиками, широко поширеними серед населення планети. Кофеїн і нікотин є легальними психостимуляторами, в той час як використання підкласу амфетамінів стимуляторів є незаконним. Клас стимуляторів включає практично будь-яку молекулу, яка сприяє загальному неспанню і бадьорості, зменшує відчуття втоми і сонливості і одночасно підвищує роботу мозку і коефіцієнт інтелекту (IQ). Антинарколептичний препарат модафініл є одним із найвідоміших медичних препаратів, який використовується здоровими людьми як «когнітивний підсилювач не за призначенням» для покращення когнітивних функцій. Іншим використовуваним препаратом не за затвердженими показаннями є метилфенідат, препарат, який призначається для лікування синдрому дефіциту уваги та гіперактивності (СДУГ) і використовується здоровими людьми як підсилювач когнітивних функцій.
Натисніть тут, щоб дізнатися більше про ультразвукову екстракцію Кофеїн і Нікотин!
Адаптогени
Адаптогенні речовини – це фітохімічні сполуки, тобто молекули рослинного походження, які вводяться з метою посилення реакції організму та імунної системи на стресові ситуації. Адаптогени можна охарактеризувати як «стресові» сполуки, які провокують організм на адаптацію до підтримання або відновлення гомеостазу (рівноваги між метаболічними процесами організму). Основний шлях адаптогенної дії впливає на гіпоталамо-гіпофізарно-наднирковозалозну (вісь ГПА) у відповідь на стимуляцію зовнішнім стресом. Майже всі адаптогени відносяться до класу неконтрольованих препаратів, які можна придбати у вигляді безрецептурних (OTC) добавок. Найбільш популярними і широко споживаними адаптогенами є, наприклад, женьшень, гінгерол (імбир), ашваганда, елеутерокок сентикоз (сибірський женьшень), родіола рожева (арктичний корінь), лимонник китайський, кава кава, пасифлора, звіробій і шоломниця китайська (шоломниця).
Чи є канабіс адаптогеном? Останніми роками канабіс привернув велику увагу, в основному завдяки своїм протизапальним та розслаблюючим сполукам канабідіолу (CBD) та канабігеролу (CBG). Навіть канабіноїди є нетоксичними сполуками рослинного походження і мають доведений вплив на організм, що знижує стрес, канабіс і канабіноїди офіційно не класифікуються як адаптогенні речовини. Але оскільки КБД, КБГ і справжні адаптогени демонструють схожість у своїх функціях і ефектах, їх часто використовують в комбінації з метою посилення ефективності канабіноїду, а також адаптогену.
Хоча адаптогени мають оздоровчий ефект і знижують стрес, вони демонструють лише невеликий ефект як когнітивні підсилювачі, «самі по собі». Покращення когнітивних функцій за допомогою адаптогенів в основному досягається шляхом збалансування стресової реакції організму, його стійкості та загального здоров'я, а не безпосереднього ініціювання росту нових клітин мозку або нейронних зв'язків.
Натисніть тут, щоб дізнатися більше про ультразвукову екстракцію адаптогенів з рослинних компонентів!
Холінергічні засоби
Холінергічні речовини – це хімічні сполуки, які імітують дію ацетилхоліну та/або бутирилхоліну. Розумні препарати на основі холіну вживають через їх вплив на пам'ять, увагу та регуляцію настрою. Ацетилхолін є одним з основних нейромедіаторів у головному мозку. Він також є важливим компонентом для правильного функціонування периферичної нервової системи. Холін можна приймати як добавку, але він також присутній у їжі, наприклад, яєчні жовтки та соєві боби особливо багаті холіном.
Сульбутіамін (який комерційно доступний як безрецептурний (безрецептурний) препарат під торговою маркою Arcalion) є синтетичним похідним тіаміну (вітаміну В1), який проникає через гематоенцефалічний бар'єр і здатний підвищувати рівень тіаміну в головному мозку. Відомо, що сульбутіамін покращує пам'ять і долає слабкість і втому, одночасно зменшуючи психоповедінкове гальмування, також використовується спортсменами. Сульбутіамін класифікується як холінергічний розумний препарат, оскільки ця речовина діє як холінергічний регулятор у гіпокампі. При застосуванні в терапевтичних дозах серйозних побічних ефектів не спостерігалося.
Серотонінергічні засоби
Серотонін, або 5-гідрокситриптамін (5-HT), є моноаміновим нейромедіатором, який сприяє та контролює настрій (благополуччя, щастя), а також модулює сон, апетит, пізнання, навчання, пам'ять, систему винагороди та численні фізіологічні процеси, такі як блювота та звуження судин. Серотонін виробляється в організмі під впливом сонячних променів. Природні серотонінергічні (що сприяють або вивільняють серотонін) сполуки, такі як L-триптофан, також присутні в харчових джерелах.
Дофамінергічні засоби
Дофамінергічні засоби – це розумні наркотичні речовини, які впливають на рівень дофаміну в мозку. Дофамін - це гормон і нейромедіатор, який відіграє кілька важливих ролей у мозку та тілі. Наприклад, дофаміновий шлях відповідає за хороші відчуття та біохімічну передачу позитивного зворотного зв'язку щодо приємних вражень, таких як смачна їжа, секс, позитивна соціальна активність тощо.
Дофамін доступний як ліки під торговими марками Інтропін, Допастат і Ревімін, серед інших, які в основному використовуються як стимулюючий препарат при лікуванні важкого низького кров'яного тиску, уповільнення серцевого ритму та зупинки серця.
Дофамінергічні розумні препарати – це бустери дофаміну, які використовуються для подолання низького рівня дофаміну, який, як правило, пов'язаний з низьким рівнем енергії, відсутністю мотивації, ангедонією (нездатністю відчувати задоволення), апатією, депресією, залежною поведінкою, поганою пам'яттю та зниженням продуктивності навчання. Поширеними дофамінергічними препаратами є L-тирозин, йохімбін і селегілін (інгібітор МАО). Бустери дофаміну сприяють увазі та пильності, збільшуючи ефективність дофаміну в мозку або пригнічуючи ферменти, які розщеплюють дофамін.
Інші категорії розумних наркотиків, когнітивних підсилювачів і ноотропів включають гліцинергічні засоби, аденозинергічні засоби, адренергічні засоби, канабіноїди, ГАМК-ергічні засоби, гістамінергічні засоби, мелатонергічні засоби, моноамінергічні засоби та опіоїди.
До групи «ергічних» ноотропів відносяться речовини, які модулюють специфічну систему в організмі і головному мозку. Конкретна система інтегрується в першій частині семестру. Наприклад, гліцинергічні засоби безпосередньо модулюють гліцинову систему в організмі і головному мозку, аденозинергічні засоби безпосередньо модулюють аденозинову систему в організмі і головному мозку, дофамінергічні засоби діють на дофамінову систему і так далі.
Комплекси включення
Інклюзійна сполука - це комплекс, в якому одна хімічна речовина – т.зв. “господар” – має порожнину, в яку потрапляє інша молекула – т.зв. “гість” – входить до комплекту.
Циклодекстрини є найбільш часто використовуваними сполуками-хазяїнами, оскільки вони можуть утворювати комплекс включень з широким спектром твердих, рідких і газоподібних сполук. Гостьові сполуки варіюються від полярних реагентів, таких як кислоти, аміни, малі іони (наприклад, ClO4- , SCN-, галоген-аніони) до високонеполярних аліфатичних та ароматичних вуглеводнів і рідкісних газів. Комплекси включень можуть синтезуватися як в розчині, так і в кристалічному стані. Ультразвукове комплексоутворення комплексів включення на основі циклодекстрину є дуже надійним та ефективним методом отримання навантажених комплексів включень, які забезпечують високу стабільність та підвищену біодоступність. Вода зазвичай використовується як розчинник, хоча диметилсульфоксид і диметилформамід є альтернативними розчинниками для використання.
Окрім включення фармацевтичних / нутрицевтичних сполук, циклодекстрин також використовується як сполуки-господарі для молекул аромату для досягнення вищої стабільності та дії з повільним вивільненням.
Дізнайтеся більше про комплекси включення, що виробляються ультразвуковим способом!