Представлена методика с использованием высокого электрического напряжения и целенаправленной эмульсии, наполненной активными ингредиентами, для получения pH-чувствительных, однородных микрогранул.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Представлена методика с использованием высокого электрического напряжения и целенаправленной эмульсии, наполненной активными ингредиентами, для получения pH-чувствительных, однородных микрогранул.
Масло черного тмина (BSO), полученное из семян растения Nigella sativa , привлекло внимание благодаря своим потенциальным противораковым свойствам, особенно в контексте рака толстой кишки. Его активное соединение, тимохинон, может помочь ингибировать рост раковых клеток и индуцировать апоптоз в клетках рака толстой кишки. Кроме того, противовоспалительное и антиоксидантное действие масла черного тмина может способствовать улучшению окружающей среды кишечника, потенциально снижая риск развития рака. Таким образом, в этом исследовании были синтезированы pH-чувствительные альгинатные гранулы для доставки BSO в толстую кишку контролируемым образом без высвобождения препарата при pH 1,2 (желудок), тем самым обеспечивая четко определенную схему высвобождения при pH 6,8. Использование технологии электрораспыления улучшает производительность процесса, упрощая составление мелких, однородных гранул с более высокой скоростью набухания и диффузии в желудочно-кишечной среде.
Разработанные гранулы характеризовались тестом на прочность мукоадгезивного слоя ex-vivo , размер гранул, фактор сферичности (SF), эффективность инкапсуляции (EE), сканирующий электронный микроскоп (SEM), поведение набухания in vitro (SB) и высвобождение препарата in vitro в кислых и буферных средах. Все эти изготовленные бусины показали скромные размеры 0,58 ± 0,01 мм и сферическую форму 0,03 ± 0,00 мм. Рецептура показала многообещающие плавающие и высвобождающие свойства in vitro. При очень низком кумулятивном проценте гранул, ЭЭ масла 90,13% ± 0,93% было высоким, а исследование выпуска показало более 90% pH 6,8 с хорошим плавающим характером в желудке. Кроме того, бусины были равномерно распределены по всему кишечнику. Подход к электрораспылению, используемый в этом протоколе, может быть воспроизводимым, что дает стабильные результаты. Таким образом, этот протокол может быть использован для крупномасштабного производства в целях коммерциализации.
Черный тмин, и особенно БСО, веками использовался для лечения широкого спектра заболеваний благодаря своим хорошо известным лечебным свойствам. Тимохинон, пожалуй, является одним из самых важных фитохимических веществ, обнаруженных в BSO1. В последние годы исследователи изучали потенциальные терапевтические преимущества тимохинона in vivo и in vitro, получив эмпирические доказательства в поддержку использования BSO. Антигипертензивные, антибактериальные, антигистаминные, противогрибковые, обезболивающие, антидиабетические, гиполипидемические и противовоспалительные свойства были продемонстрированы в этих исследованиях для БСО, которые могут быть использованы для лечения таких симптомов, как экзема, высокое кровяное давление, астма, кашель, головная боль, грипп, лихорадка, противораковые средства, головокружение и активность 2,3.
Нанесение относительно тонких покрытий на мелкие капли жидкостей и дисперсий или частиц твердого материала известно как микрокапсулирование. Когда дело доходит до масла, микрокапсулированное масло обычно довольно ценно, потому что некоторые формы масла, такие как BSO, считаются питательными продуктами и обладают лечебнымисвойствами. Однако добавление масел непосредственно в матрицу пищи может привести к испарению, что может быстро привести к исчезновению активности в результате воздействия кислорода и ультрафиолетового излучения5. Кроме того, отсутствие контроля над скоростью выделения масел приводит к немедленному и кратковременному эффекту. Создание полимерного покрытия вокруг эфирного масла с помощью микрокапсулирования или микросферификации является одним из методов преодоления этих недостатков6.
Микрокапсулы, также известные как микросферы, защищают масла от вредных условий окружающей среды7. Этот процесс широко используется для повышения эффективности лекарств, сохранения содержания лекарств, обеспечения возможности выпуска таблеток с замедленным высвобождением, улучшения маскировки вкуса, уменьшения потери вкуса в течение срока годности продукта, продления вкусовых ощущений во рту и отделения несовместимых ингредиентов в одной дозировке8. Микрокапсулирование также помогает поддерживать метаболическую абсорбцию, контролировать скорость выделения масла и поддерживать соответствующие концентрации для получения желаемого результата в определенном месте9.
Электрогидродинамическая инкапсуляция является простым и адаптируемым методом. Активное вещество находится во внутреннем ядре микрокапсулы, которая состоит из внешней оболочки. В связи с этим он имеет достаточно прочную матрицу, гарантирующую более эффективную диссеминацию активного компонента, а не четко определенного ядра. Перед сферициклизацией активное вещество и полимерный раствор должны быть соединены для получения микросфер9. С другой стороны, поскольку масло летучее, его микрокапсулирование может быть чрезвычайно сложным и требует тщательного контроля температуры.
Существуют различные методы капсулирования масел. Например, некоторые масла необходимо инкапсулировать при низких температурах, чтобы предотвратить разрушение или испарение их биологически активных компонентов. Для создания микро- и наноразмерныхструктур исследователи широко изучали электрогидродинамическую распыленность (ЭГДА). В этом смысле условия обработки, которые включают скорость потока, приложенное напряжение и размер сопла, а также свойства расстояния сбора полимерного раствора, являются двумя основными факторами, которые должны быть приняты во внимание для получения желаемого размера или морфологии частиц11,12.
В этом исследовании альгинаты — тип встречающихся в природе полисахаридов, пригодных для перорального приема внутрь — были использованы для инкапсуляции BSO. Бурые водоросли содержат альгинат, анионный полимер, который встречается в природе. Он состоит из двух мономерных структур: α-L-гулуроновой (G) и 1-4βD-маннуроновой (M) кислоты13. Его полимер не токсичен14, имеет высокую степень биосовместимости, недорог и эффективно разлагается15. Поэтому он часто используется в биотехнологическом и инженерном секторах.
Альгинаты являются предпочтительным материалом для инкапсуляции методом ионного гелеобразования, поскольку они могут создавать сшитую структуру между G-группами различных альгинатных цепей, образуя ионные связи с двухвалентными катионами, такими как ионы Sr2+, Ca2+ или Zn2+. Процесс гелеобразования можно адекватно охарактеризовать с помощью модели яйцеклетки, которая ограничивает двухвалентный катион двумя карбоксильными группами на параллельных молекулах альгината. Было высказано предположение, что гидрогелевые характеристики гранул альгината натрия могут регулировать высвобождение макромолекул и малых молекул. Гранулы альгината натрия могут прилипать к слизистой оболочке кишечника в течение длительного периода времени благодаря своим слизисто-адгезивным свойствам. Кроме того, альгинат представляет собой защитный экран, который может защищать масла от внешних элементов, таких как кислые среды16, и переносить масла в каналы доставки желудочно-кишечного тракта17. С тех пор он был использован в исследованиях для помощи в местно-специфическом введении лекарственного препарата в ткани слизистых оболочек18,19.
Электрогидродинамический подход был использован в данном исследовании для изучения жизнеспособности эмульгирования коммерческих масел для создания капсул20. Здесь был использован электрогидродинамический подход для генерации и анализа микросфер20, нагруженных альгинат-BSO. В этом исследовании оценивался ряд других факторов, включая SF микросфер, ex-vivo, слизистые адгезивные свойства, EE%, внешний вид, распределение по размерам и дзета-потенциал; инфракрасная спектроскопия с аттенуированным полным отражением и преобразованием Фурье (ATR-FTIR) была использована для проверки химической совместимости20.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Приготовление эмульсии альгинат-БСО
2. Характеристика альгинат-BSO эмульсии
(1)
(2)3. Характеристика швов
(3)4. Определение EE%
(4)5. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ)
ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте SEM для наблюдения за микроструктурой и морфологией поверхности альгинатных шариков BSO.
6. Определение лекарственного взаимодействия со вспомогательным веществом с помощью ATR-FTIR
7. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК)
ПРИМЕЧАНИЕ: Термические свойства и совместимость шариков, загруженных BSO, были исследованы с помощью DSC (Дополнительный файл 1).
8. Характеристики набухания бусин
(5)Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Приготовление альгинатных микрогранул с нагрузкой на BSO
На рисунке 1 представлена экспериментальная установка для получения альгинатных микрогранул, загруженных BSO. Количество используемого лецитина оказывало значительное влияние на стабильность эмульсии BSO. Эмульсии, изготовленные со всеми тремя концентрациями лецитина, были сравнительно стабильными. Метод центрифугирования (894 × г, 5 мин) использовали в этом эксперименте для оценки стабильности эмульсии
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
С помощью процесса EHDA были созданы альгинатные микрогранулы, загруженные BSO, в качестве pH-чувствительного носителя. Сеть шариков демонстрировала pH-зависимое набухание и поведение высвобождения лекарств из-за обильного присутствия групп карбоновых кислот. Было выявлено, что сильная межмолекулярная водородная связь между полимерными цепями является причиной снижения характера набухания гранул, загруженных BSO, при pH 1,2. Гранулы, загруженные BSO, могут извлечь пользу из этого сниженн...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.
Это исследование было поддержано Университетом принцессы Нуры бинт Абдулрахман Исследователи Проект поддержки проекта (PNURSP2024R30), Университет принцессы Нуры бинт Абдулрахман, Эр-Рияд, Саудовская Аравия. Это исследование было профинансировано Проектом поддержки исследователей No (RSPD2024R811), Университет короля Сауда, Эр-Рияд, Саудовская Аравия.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Центрифужные пробирки 10 мл | Globe Scientific | 22-171-624 | |
| 22 G игла | Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури, США). | ||
| 3 мл кварцевой кюветы | Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури, США). | ||
| Стакан | |||
| Алюминиевые заглушки | |||
| Электронные аналитические весы | |||
| ATR-FTIR | Bruker Malaysia Sdn Bhd, Kawasan Perindustrian Temasya, 40150 Shah Alam, Selangor, Malaysia. | ||
| Масло черного тмина | IKOP Pharmaceutical Ltd. (IKOP, Фармацевтический факультет, IIUM, 25200 Kuantan, Pahang, Malaysia | B182111 | Активный ингредиент |
| Дегидрат хлорида кальция, CaCl2 · 2H2O | Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури, США). | 21074 | Гелеобразующий агент |
| Углеродные клейкие ленты | |||
| Центрифуга | |||
| Дифференциальная сканирующая калориметрия | |||
| Digital фотоаппарат | |||
| Заземленный стакан | |||
| Высокое содержание гулуроновой кислоты Альгинат натрия (мв. 97 000) со средней вязкостью (40 – 100 мПа с) | Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури, США). | W201502 | Полимерный |
| высоковольтный источник | |||
| Изопропиловый спирт | Sigma-Aldrich (Сент.Луис, Миссури, США). | W292912 | Цель очистки ATR-FTIR |
| Lecithin | Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури, США). | P7568 | Поверхностно-активное вещество |
| Микроскоп | |||
| Бумажное полотенце | |||
| Сканирующая электронная микроскопия | |||
| смоделированной желудочной жидкости | Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури, США). | 1651 | Высвобождающая среда и набухающая среда |
| с имитацией кишечной жидкости | Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури, США). | 84082-64-4 | Разделительные и набухающие фильтрующие среды |
| Программное обеспечение | |||
| Фильтр из нержавеющей стали | |||
| Шприцевой насос | SEN JIN SDN BHD Малайзия, Taman Desaria, 46150 Petaling Jaya, Selangor Darul Ehsan Malaysia | ||
| Ультрачистая дистиллированная вода | Предоставлено институциональной лабораторией | ||
| Ультразвуковой гомогенизатор | SEN JIN SDN BHD Малайзия, Taman Desaria, 46150 Petaling Jaya, Selangor Darul Ehsan Malaysia | ||
| UV-vis спектрофотометр. | |||
| Вакуумный испаритель | SEN JIN SDN BHD Малайзия, Taman Desaria, 46150 Petaling Jaya, Selangor Darul Ehsan Malaysia | ||
| Voltage accelerator | SEN JIN SDN BHD Малайзия, Taman Desaria, 46150 Petaling Jaya, Selangor Darul Ehsan Malaysia | ||
| Zetasizer Nano-ZS | (Malvern Zetasizer Nano series Nano-S и Nano-Z, Malvern Instruments Ltd., Вустершир, Великобритания) |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Эта статья была опубликована
Видео скоро будет доступно