ナノクルクミン粉末製剤に関する研究

クルクミン(curcumin、cur)は、化学式c21h20o6の疎水性ポリフェノール化合物である。主にウコンの根茎や菖蒲の根茎、クルクマ・アロマティカ(curcuma aromatica)などの伝統的な漢方薬に由来します。主にクルクミン、モノデメトキシクルクミン、およびビスデメトキシクルクミンの3つのモノマーで構成されています[1]。3つのモノマーの構造を図1に示す。クルクミンは、オレンジ-黄色の結晶性粉末です少し苦味があります。基本的に人体に毒性のない物質です。自然食品の着色料や食品の風味付けとしてよく使用されます。同時に、クルクミンは広く、そのような抗酸化、アンチエイジング、抗がん、抗炎症、およびパーキンソン病の予防と治療などの生理的活動の製薬および機能性食品産業で使用されています' sです

の低溶解度のため水溶液中のクルクミン全用量の1/4しか吸収できず、生理的phで急速に分解し、低い生物学的利用能と悪い薬物動態をもたらす。したがって、時間t1におけるクルクミンが口頭で摂取のほんの一部をサンプリングし体でゆっくりと消化・吸収される年glucuronideに結合しとは知りませ消化管の細胞は、カラダから素早く代謝されれ、排泄されますオリジナル生理作用を発揮することが難しくなるいる[2]。しかし、クルクミンのナノキャリアへの物理的なカプセル化または化学的修飾は、低い水溶性、不安定性および低い生物学的利用能の問題をある程度解決することができる。同時に、クルクミンは、ゆっくりと制御された放出にも役割を果たし、クルクミンに対する消化管の過酷な環境の損傷と影響を軽減し、吸収部位へのその保持を最大化することができます[3]。クルクミンナノキャリアの一般的な調製法やサステイドリリース担体のメカニズム、最新の応用を紹介することで、クルクミンナノメディシン研究の参考になることが期待されます。

1クルクミンナノデリバリーキャリアの調製

クルクミンは、加工条件(光、熱、酸素、金属イオン)および腸粘膜条件(酵素およびph)で分解し、生物学的利用能が低く、他の食品成分と相互作用することができます。そのため、ナノテクノロジーを利用して配送車両を準備することができます。クルクミンがその溶解性、安定性を改善し、食品の官能特性への悪影響を低減するためのさまざまな技術を使用してナノカプセル化することができる[1]。ナノキャリアは非常に小さい粒子サイズを持ち、クルクミンを細胞内放出のために運び、標的化と緩放出の二重効果を達成し、より高い埋め込み率と負荷を達成し、クルクミンがより良い安定性と生物学的利用能を有するようにする[4]。

1.1超音波方法

超音波法は、最も一般的に使用される方法の一つですクルクミンが準備nanocarriers。超音波法は、溶融状態にあるリン脂質やコレステロールなどの物質を油相とし、有機溶媒(メタノール、ジメチルスルホキシドなど)を水相とする。調製されるキャリアの種類に応じて、クルクミンは水相または油相に分散されます。磁気撹拌の条件下では、水相が油相に均一に加えられ、水中油乳剤が形成されます。一定時間攪拌した後、超音波を発生させ、冷却、濾過を経てクルクミンナノキャリアが得られた。cheng yangら[5]は、超音波溶解法を用いて粒度の小さいクルクミン脂質ナノキャリア(265.42 nm)と粒度の小さいクルクミン脂質ナノキャリア(265.42 nm)を均一に分布させたクルクミン脂質ナノキャリア(pdi 0.30)を作製した。その結果、クルクミンは、37°cおよび42°cにおいて、積載率94.60%、急速放出率98%以上の優れた積載効果を示しました。

120 Emulsification方法

乳化とは、ある液体を別の非混和性(または部分的に混和性)の液体に非常に小さな液滴の形で分散させるプロセスです[6]。クルクミンナノエマルジョンは、乳化の過程で得られる。乳化には、高速乳化(高圧均質化、微小流動化、超音波乳化など)と低エネルギー乳化(自発乳化、ハイドロゲル法、相転移温度法など)の2種類があります。高エネルギー乳化法では、機械的な力を使って2つの非混和相を破壊します。乳化剤は、界面張力を低減し、安定したナノスケールの液滴乳剤に変換します。一方、低エネルギー乳化法では、内部の化学エネルギーを乳化に利用します。温度や組成の変化により、系内で相転移や自発的な乳化が起こることがある。のクルクミンはナノエマルジョンにカプセル化されているemulsification。ナノエマルションは、従来のエマルションに含まれる小さな液滴と見なすことができます。粒子の平均サイズは20 - 500 nmである[7]。包埋率が高く、表面積が大きく、体積が小さく、熱力学的安定性があるという利点があります。疎水性化合物の安定性が高く、液滴の大きさを制御することで活性物質の溶解度や有効性を制御することができます。その主な欠点は、界面活性剤の含有量が比較的多いことであり、潜在的に毒性作用を有する[8]。

1.3溶媒蒸発法

溶媒蒸着法はナノスフィアやナノセルを作る上で重要な手法である。溶媒蒸発プロセスでは、ポリマーを適切な有機溶媒に溶解させ、薬剤をこのポリマー溶液に分散または溶解させる。得られた溶液または分散液は、水の連続相中で乳化され、離散的な液滴を形成する。マイクロスフィアを形成する際には、まず有機溶媒を水相に拡散させ、水と空気の界面で蒸発させ、適切な濾過と乾燥の後、硬化した自由流動マイクロスフィアとして得ることができる。chengら[9]は、クルクミンを充填したミセルを溶媒蒸着法で作製したクルクミンが準備@Pluronic drug-loaded micelles。in vitro消化試験では、curcuminin @pluronicの薬剤を充填したミセルは72時間で最大80%の薬剤を放出し、一定の持続放出効果があることが示された。それは細胞内のクルクミンの蓄積を大幅に増加させ、前立腺癌pc-3細胞に対するクルクミンのin vitro抗腫瘍効果を高めることができ、また、特定のin vivo抗腫瘍効果を示します。

1.4超臨界流体技術

超臨界流体技術です新しいタイプのウコンナノキャリア調製技術。超臨界流体とは、物質が臨界温度と臨界圧力を超えたときに生じる流体の特殊な状態をいう。超臨界流体技術の産業応用では、超臨界二酸化炭素(sc-co2)が主に使用されます。

aliら[11]は、sc-co2を用いてクルクミングリーンナノ粒子の新しい製造方法を開発した。結晶化度の低いクルクミンナノ粒子を作製するために、ナノポーラスデンチエアロゲルとsc-co2技術を用いた。ナノ多孔質デンプンエアロゲル(nsa;表面面積60 m2/g、細孔サイズ20 nm、密度0.11 g/cm3、空隙率93%)を、超臨界二酸化炭素の助けを借りてクルクミンナノ粒子を製造するための鋳型として用いた。クルクミンナノ粒子の平均粒子サイズは66 nmであった。nsaに含浸させるとクルクミンの結晶化度が低下し、クルクミンナノ粒子とnsaマトリックスとの間に化学結合は生じなかった。最大含浸容量は224.2 mgクルクミン/g nsaであった。従来のクルクミンと比べてクルクミンナノ粒子が有意に増加しましたクルクミンの生物学的利用能は173倍ですクルクミンをnsaマトリックスに含浸させた後、生物利用可能なクルクミンの質量濃度は0.003 mg/ mlから0.125 mg/ mlに増加する。これは、生物学的利用能を向上させるだけでなく、結晶化度を低下させることでクルクミンの使用量を最大化し、食品グレードのクルクミンナノ粒子を製造する新しい方法であることを示しています。

1.5 Electrospinning技術

エレクトロスピニング技術とは、静電力を利用して高分子量の高分子をマイクロ・ナノスケールの超微細繊維に変える技術です。エレクトロスピニング技術の基本原理は次の通りです。高分子に一定の圧力をかけ、針先から射出します。高電圧電界中の強い静電気の相互作用により、液滴は低電位端に向かって伸び、延長プロセス中にナノファイバーに精製される。溶媒は静電力、空気抵抗、重力、クーロン反発、表面張力、粘弾性の作用によって揮発し、ナノ蒸着を形成する[12](図2)。

chenら[13]用意クルクミンを充填したサンドイッチナノ繊維膜の新しいタイプ(csnm)エレクトロスピニング技術を使用して。この3層ナノファイバー膜は、良好な吸水性と水蒸気透過率を有し、クルクミンの放出を抑制します。また、csnmは優れた止血性、抗酸化活性、抗菌性も示します。in vivo研究では、調製されたcsnmは抗酸化作用によって表皮再生とコラーゲン沈着を促進し、炎症反応を有意に減少させることが示されている。

1.6透析方法

透析ます。[14]作り方は水溶性高分子不良を溶かす薬剤有機溶剤状态から水をmiscibleにはになる解決方法を有する透析を分子量遮断薬務ポリマーがより小さい溶剤、水中内部透析袋の上にスポンジ弾薬筒緩衝溶液てdialyzeになるまでかき回しなさい。水が浸透し、溶媒が滲出すると、共重合体は徐々にミセルを形成する。正常組織における薬物の有害反応を低減し、腫瘍組織における迅速な放出を達成するために、高分子薬剤ミセルは通常、腫瘍の特定の標的にのみ反応するように設計されている[15]。tianら[16]は透析によってcur-hscミセルを得ており、さらにin vivoのシミュレーション実験と細胞毒性試験により、ミセルが血液脳関門を通過して神経膠腫を標的とする能力を有することが示された。同時に、それらは生理学的条件下で安定性を維持し、最も効果的な細胞取り込み、細胞毒性およびアポトーシス効果を示すことができる。さらに、ミセルは血液脳関門を通過しても無傷であり、脳内に効果的に蓄積する。

上記の主なクルクミンナノキャリアの作製方法を理解することにより、表1に示すようにその原理と長所・短所を比較する。

2持続可能な解放クルクミンのメカニズム

は主にnon-covalentを通じての機構キャリア用船積み軍を伝達物質活性物質と水素ボンディングなどπ-πづみ張り付くの、静電効果など、行い活性物質が載置されている組立てまでによって吸着された化学する。一方、ナノキャリアの表面には多数の官能基が存在したり、官能基が化学的手法によって導入されたりするクルクミンは共有結合であるナノキャリアと結合させました一方、カルボキシル基やアミン基などの官能基を持つナノキャリアは、疎水性薬剤の溶解度を高めます。これらの高密度官能基はクルクミンを静電相互作用を通じてナノキャリア系に結合する。さらに、ナノキャリアのキャビティ構造は疎水性を有しており、キャビティの疎水性の性質により、疎水性相互作用または水素結合によってより多くのクルクミンをナノキャリアに組み込むことができます。

priyankaら[17]と関連しているクルクミンからナノキャリアセルロースナノファイバーへ(CNFs)水素結合とπを通じて-積み重ねπ言葉ですcnfは、セルロース間の水素結合により、図3(a)に示すように、相互接続したよく組織化された多孔質構造を形成しています。愛嬌ステープルCNF +ハンニバル・レクターの家は-4.7燃やせるカロリー/ molクルクミンが示すすらセルロースが水素結合でπ-π相互作用ですcurのカプセル化後、cnf表面に均一なcur結晶分布が観察され、図3(b)に示すようにcnf上に均一な単分子層が形成されました。cnf表面に結晶凝集体は見られず、curがcnfの構造に完全に組み込まれていることが示された[14]。

クルクミンの緩放出機構は、主にいくつかの方法によって達成される:まず、ph依存的緩放出。あるphに達すると、ナノキャリア材料が破壊され始めます内部にカプセル化されたクルクミンが徐々に放出されます持続的な放流が可能になります第二に、持続的な放出は、酵素加水分解または熱分解によって達成される。

適切な環境条件の下で、ナノキャリアは酵素によって徐々に分解され、クルクミンが露出したり、特定の温度に達するとキャリア材料が分解され始めたりすることができます。第三に、ナノ溶出システムは活性物質を充填するためのキャリアとして機能する。対応する目標環境に到達すると、キャリア材料は種類や比率の違いによって異なる薬物放出速度を持つことがあります。クルクミンの放出速度は、キャリア材料の種類または比率を調整することによって制御することができます。第四に、水素結合の切断のような化学結合の切断によって持続的な放出が達成される。ナノキャリアとクルクミンは相互作用しながら細胞や特定の環境にゆっくりと拡散し、それらを結合していた化学結合は非共有結合力によって切断または解離し、クルクミンは徐々に持続的に放出される。

3クルクミン活性とその応用

3.1 Curcumin' s抗がん特性

クルクミンは抗変異原薬として有効であると考えられているまた、がんの抗プロモーターであり、がん細胞に顕著な抑制効果を有します。がんは、発がん性物質に侵された細胞の突然変異によって引き起こされる。クルクミンは抗変異原性を発揮し、細胞に対する発がん性物質の攻撃を防ぎ、細胞ががんになるのを防ぎます[18]。クルクミンの抗がん作用には、主にtpaの生物学的作用の阻害とアラキドン酸の代謝の調節という2つの経路がある。研究は、クルクミンが正常な細胞を損傷することなく、がん細胞に有毒な効果を作り出すことができることを発見しました。また、腫瘍の成長に関連する様々なプロテインキナーゼの活性を阻害し、腫瘍細胞のアポトーシスを誘導し、がん細胞の増殖を防ぐことができる[19]。

ファンにクルクミンの抗がん効果を更に開拓し、Ziliangら[20]クルクミンが建立nanomicelleを有する新規のundecenoic acid-grafted -ε-polylysine(ε-PLL-UNA)ポリマーだ薬物積載量は最大12.22%±2.13%であり、カプセル化率は85.12%±3.64%と高かった。ナノミセルは48時間でクルクミンの84%を放出し、良好な持続放出効果を有する。比べてクルクミンが解決策このナノ構造は神経膠腫細胞球の成長を著しく阻害した。

3.2クルクミンの抗炎症活性

炎症は体です&#このような病原体、化学物質、または組織や細胞への物理的な損傷などの有害な刺激への39の即時応答。炎症細胞は酵素とサイトカインの助けを借りて組織の損傷を修復することができます。クルクミンが脂質過酸化を抑制し、セリン活性を低下させ、結腸細胞の炎症反応を阻害することが実験で示されている[21]。また、抗炎症作用の新しい標的である炎症反応におけるコルチコステロイドの活性を調節することも見出されている[22]。shao junfeiらは、より良い治療効果を達成するためにクルクミン微小球を開発した[23]最初の24時間以内にクルクミンそして、次の120時間以内に80%の合計。これは、一定の有効な血液濃度を確保し、より良い抗炎症効果を達成します。microsphere搬送は体内に入ってきた場合、汚濁や崩壊の表面microsphere体内で、酵素剤によって溶いたりしても、この薬は米国食品医薬品に対する搬送導分裂がた麻薬microsphereに含まれるは缓やかなかつ量子内に発刊さcontrollably的な形の解除率を遅くしでパッケージ薬microsphere、long-acting精神刺激薬準備させるための目的を達成した持続的な釈放また、投与頻度を大幅に減少させ、薬剤のピークと谷現象を減少させる[24]。

3.3 Curcumin&#神経変性疾患に対する39の予防および治療効果

クルクミンは効果的な抗酸化物質ですフリーラジカルを除去し、神経を保護し、様々な信号経路を調節することができます。転写因子、生物学的酵素、成長因子、および様々なタンパク質の合成と発現の制御に関与し、関連する神経変性疾患の分子合成経路を阻害する。金属が付けchelatingクルクミンが二つを通じてmethoxyphenolic団体つながっ表面上でこれらのチャンネルを成長β-diketone、911じゃん!超酸化物イオンやヒドロキシ急進派を刺激し、保護グルタチオンのストレスを感じる酸化減らす。[25]ある

parkinsonetラットの学習と記憶能力にクルクミンの効果を調査する研究で&#zhu jiangら[26]は、クルクミン介入がラットの神経細胞に対する6-ヒドロキシドーパミンの毒性作用を減少させ、ドーパミン、ジヒドロキシフェニル酢酸、およびホモバニル酸レベルの増加を促進し、それによってパーキンソンの進行を制御することができることを実証した&#ラットの39の病気と大幅にパーキンソンの学習と記憶能力を向上させます'の病気モデルラット。同様に、クルクミンはアルツハイマー病にも重要な治療効果を有します' s病(西暦1834 ~ 1901)。クルクミンβ合わせ-amyloidペプチド(β)は、マトリクスアルゴリズムをじゃん!フリーラジカルしたり遅く能力進行ひろまります。

3.4食品産業におけるクルクミンの応用

クルクミンは、食品産業で広く使用されています食品添加物として、機能性食品および飲料に。クルクミンは、天然食品添加物として、無公害、分解性、抗菌性、抗酸化性の利点があります。食品保存の分野では、クルクミンを含むマイクロスフィア、リポソーム、ナノ粒子、コロイドなどの物質は、持続的な放出によって食品の保存寿命を延ばすことができます。

クルクミンは、ca2 +の流入やdna鎖の切断など、特定の条件下や濃度下で一連の細菌の変化を引き起こすことができる。クルクミンは、細菌の細胞膜の生産を誘導することで細菌の構造に影響を与え、細胞膜を破壊することで抗菌効果を発揮する[27]。さらに、光条件下では、クルクミンは活性酸素種の爆発を引き起こし、細胞の適応機構と鉄の代謝を破壊し、鉄硫黄クラスターの生合成を阻害し、最終的には細胞死に至る[28]。このため、クルクミンは抗菌保存性や耐酸化性などの利点があり、食品分野への応用が期待されています。hee et al. [29]クルクミンナノエマルジョンを用意しました(cur-nes)は、牛乳に添加することで脂肪の酸化を抑えることができ、油相中のクルクミンの溶解性を促進し、抗酸化活性を高め、脂質の分解を遅らせます。

4まとめと展望

クルクミンは、複数の活性作用を持つ天然のポリフェノール化合物ですそれは食品、生物医学や他の分野で広く使用されています。しかし、クルクミンの体内での生物学的利用能が低いため、研究の進展や臨床的な推進がある程度制限されています。クルクミンナノキャリア剤の調製は、クルクミンの生物学的利用能を大幅に改善し、細胞レベルでのクルクミンの効果を増加させ、さらなる臨床研究と機能性食品の開発のための基盤を築いた。しかし、まだまだクルクミンがの準備に支障をきたしてすべきnanocarriers緊急解決していることから、実用化技術とのギャップなど研究レベル低換算率、高準備費用の、毒物検証不足残りであることが多い実験舞台でない産業生産に適用されているのですこれらの問題を解決するためには、一方では、生産コストを削減し、生産プロセスを簡素化し、実際のコンバージョン率を向上させる必要がある。一方、ナノキャリア材料の選択は、よりグリーンで、非毒性で、環境に優しく、利用可能である必要があります。

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