Valorificarea Unor Extracte Selective Naturale Sub Forma de Nanostructuri Lipidice Pentru Formulari Cosmetice

Valorificarea unor extracte selective naturale sub forma de nanostructuri lipidice pentru formulari cosmetice

Partea I. CERCETARI ORIGINALE

Capitolul 6

Sinteza și caracterizarea NLC – extract vegetal din flori de crăițe, preparați cu amestec de ulei de cânepă și ulei de amarant

Produsele naturale pe bază de uleiuri vegetale și extracte din plante sunt surse importante de compuși bioactivi benefice pentru sănătate, fiind considerate cele mai de succes descoperiri ale medicinii moderne [1]. Numeroase studii au subliniat și au demonstrat că acești compuși activi proveniți de la plante poseda un spectru larg de activitate biologică[2,3]. Astăzi, extractele din plantele hidrofile sunt larg utilizate în tratamentul diferitelor boli, sub formă de siropuri, picături și tablete[4,5]. În schimb, aplicabilitatea extractelor de plante lipofile îmbogățite cu compuși bioactivi se confruntă cu probleme serioase în sectorul farmaceutic, cosmetic și alimentar. Aceste extracte lipofile, în ciuda faptului că au bioactivitate excelentă in vitro, demonstrează mai puțin sau deloc activitate în vivo din cauza solubilității lor scăzute sau mărimii moleculare necorespunzătoare, rezultând o absorbție slabă și biodisponibilitate redusă după administrarea orală[6-8]. O abordare pentru a depăși aceste dificultăți și de a atenua în mod eficient aceste deficiențe, este de reducere a dimensiunilor moleculare ale extractelor vegetale la o scară micro-și nanometrica prin încapsulare în sisteme biocompatibile adecvate.

6.1. Caracterizarea morfo-structurala a NLC libere și încărcate cu extract de crăițe

Folosind conceptul de exploatare a resurselor naturale, amestecurile vegetale insolubile pot fi formulate ca nanoparticule lipidice coloidale, de natură solidă. Mai mult decât atât, aceste sisteme lipidice nanostructurate prezintă multe avantaje în comparație cu alte sisteme coloidale, de exemplu pot depăși o serie de neajunsuri legate de transport, cum ar fi limitările de efecte secundare datorate materialului matricei transportorilor (de ex. minim de citotoxicitate de transport), asigură o protecție împotriva toxicității prin reducerea dozelor medicamentelor, și permite o eliberare controlată mai bună a medicamentelor ca urmare a rezistenței crescute la transfer de masă [9].

Acesta a fost raționamentul studiului actual, în urma asocierii unui amestec de carotenoide naturale, de exemplu, extract lipofil obtinut din flori de crăițe (Tagetes patula), cu nanotransportori de lipide pe bază de uleiuri vegetale. În afară de spațiul de acomodare adecvat asigurat de miezul lipidic complex, beneficiu terapeutic inerent asocierii dintre cele două uleiuri vegetale și un extract de plante încorporate într-o singură formulare ar duce la precursori unici de produse de sănătate, în special pentru industriile cosmetice și farmaceutice.

Extractul de carotenoizi oferă potențiale aplicații ca un pigment natural, cu cost redus și inovativ pentru a îmbunătății calitatea și pentru a prelungi durata de viață a produselor alimentare fără utilizarea aditivilor sintetici. Amestecul de carotenoide a fost utilizat pentru a trata boli inflamatorii ale organelor interne și ulcerelor gastrointestinale [10]. S-a constatat că folosind carotenoidele, de asemenea, se reduc riscurile legate de vârstă precum degenerarea maculei (AMD) [11], manifesta activitate antimicrobiană [12], activitate antioxidantă [13] și ajuta la combaterea și prevenirea cancerului [14].

Pe lângă beneficiile extractului de carotenoide, uleiurile vegetale selectate, folosite la prepararea miezului lipidic au și alte proprietăți. Uleiul de amarant are activități antioxidante și hepatoprotectoare [15, 16], poate reduce nivelul colesterolului datorită conținutului său bogat de acizi grași polinesaturați și squaleni, fiind un remediu eficient pentru boala coronariană și hipertensiune arterială [17].Semintele de cânepa oferă o sursă bine echilibrată și bogată de acizi grași esențiali dietetici omega-6 și omega-3 și pare a fi o sursă valoroasă de alimente [18, 19]. Cânepa are proprietăți nutriționale unice și a fost frecvent susținută a fi una dintre cele mai nutritive și complete alimente [20].

Combinația de extracte de plante lipofile cu nanotransportori lipidici care includ un conținut final în ulei vegetal de până la 20% este o abordare inovativa în proiectarea unei formulări eficiente cu lipide. Acest studiu dorește evidențierea capacitatii și efectului de sinergie cu uleiurile vegetale și extracte pentru a conferi proprietăți multifuncționale la întreaga formulare dezvoltată cu lipide bio-active. În acest sens, proiectarea și optimizarea noilor nanotransportori bazați pe un ulei vegetal (de ex ulei de cânepă îmbogățit în acizi grași omega -6) sau un amestec de două uleiuri vegetale (de exemplu, ulei de amarant și cânepă), pentru încapsulare și eliberarea simultană a extractului de craite îmbogățit în carotenoide sunt prezentate in teza de doctorat.

Materiale și metode

S-au utilizat agenți activi de suprafață ionici și neionici și co-agenți tensioactivi: Synperonic PE/F68 (bloc copolimer de polietilenă și polipropilena glicol) și L-α-fosfatidilcolina de la firma Sigma Aldrich Chemie GmbH (Germania) și polioxietilensorbitan monolaurat (Tween 20) de la Merck (Germania). Lipidele solide, monostearat de glicerol (GM) și cetil palmitat (CP) au fost achiziționate de la Cognis GmbH(Germania) și respectiv Acros Organics(USA).

Reactivii de chemiluminescență, Tris [hidroximetil] aminometan, 5-Amino-2,3-dihidro-1,4-ftalazinediona (Luminol) au fost procurate de la Sigma Aldrich Chemie GmbH,iar peroxidul de hidrogen de la Merck (Germania). Extractul de carotenoide uleioase (CE) provenit din florile de crăițe (Tagetes patula) au fost furnizate de Compania Hofigal SA (România). Conținutul de carotenoide (exprimat în -caroten), determinat prin HPLC (HPLC DIONEX performant, având o pompă P 540 cu patru elemente și posibilități de lucru în gradient, cu detector cu arie de diode UVD – 340 U, în domeniul 200 – 600 nm, coloană termostatată Licrosorb PR8, λ = 460 nm) și prin spectrofotometrie UV-VIS (spectrofotometru UV-VIS Cintra 6, la lungimea de undă λ = 460 nm), rezultatul a fost de 110mg/100g extract uleios.

Uleiul de amarant (AO), obținut prin presare la rece din semințe de Amaranthus spp. a fost analizat prin cromatografie de lichide și gaze, pentru a determina squalenii și conținutul de acizi grași. Squalenii au fost determinați prin HPLC (Lachrom Merck cu detector DAD), prin utilizarea unei coloane C18 Kromasil și un amestec de metanol:iso-propanol:acid acetic ca fază mobilă, la λ=214 nm. Acizii grași din uleiul de amarant (AO) au fost analizați (după transesterificarea cu KOH/MeOH 2M) prin cromatografie de gaze (Agilent Technologies cu injector și detector FID), folosind HP 88 (88% cianopropil-metil polisiloxan) ca faza staționară și azotul ca gaz purtător (debit de 1.5 mL/min). Compoziția bio-activa a uleiului de amarant (AO) este: 6,43% squalen, 24,54% acid linoleic, 17,29% acid oleic, 9,32% acid palmitic, 1,58% acid stearic, 0,39% acid linolenic. Analiza uleiul de cânepă (HO) (Cannabis sativa L.) a fost realizată folosind un gaz-cromatograf (Thermo Electron Corporation Focus), coloană HP-5MS, faza mobilă A (debit de 1 ml / min curgere), injectarea volumul probei de 0,1 µl. Detectarea a fost realizată utilizând spectrometrul de masă (Thermo Electron Corporation-DSQII). Principalii acizi grași determinați în uleiul cânepă au fost: 40.92% acid linoleic , 23.28% acid linolenic, 20,91% acid oleic, 7,41% acid palmitic, 4,28% acid stearic.

Sinteza nanotransportorilor lipidici (NLC)

Nanotransportorii lipidici încărcați cu diferite cantități de extract de carotenoide (notati ca NLC-CE 1 ÷ 7) au fost sintetizati prin utilizarea unei tehnici de omogenizare cu forfecare și la presiune ridicată [20,21]. Pe scurt, o fază apoasă (alcătuită din apă dublu distilată și 2,5% amestec de agent activ de suprafață într-un raport în greutate de 1: 0.2: 0.2 (Tween 20: fosfatidilcolina: Bloc copolimer) și diverse faze lipidice (amestec de lipide solide, inclusiv GM, CP și uleiuri vegetale – HO sau amestec de HO și AO) se prepară separat (Tabelul 6. 1.). Toate formulările NLC au fost preparate pornind de la o concentrație inițială de 10% fază lipidică. Diferite cantități de extract uleios de carotenoide s-au adăugat în faza lipidică, pentru a forma o fază de ulei limpede uniformă. Ambele faze apoase și lipidice au fost încălzite sub agitare la 80 ° C timp de 5 min. Faza uleioasă se adaugă treptat la faza apoasă, sub agitare intensă. Dispersiile rezultate au fost supuse unei etape de omogenizare cu forfecare mare (forfecare de tip înalt cu omogenizator PRO250; 0 ~ 28.000 rpm; putere de 300 W, Germania), prin aplicarea 12000 rpm timp de 1 minut și apoi supus la o omogenizare la presiune înaltă (APV 2000 Lab omogenizator, Germania), la 600 bari pentru 196 de secunde. Nanodispersiile au fost răcite la temperatura camerei pentru a se obține nanotransportorii liberisau incarcati cu extract de carotenoide. Dispersiile apoase s-au liofilizat folosind un liofilizator Alpha 1-2 LD Freeze Drying System, Germania. Pentru a indeparta excesul de apă dispersiile de NLC au fost congelate la -25oC timp de 24h și ulterior au fost supuse procesului de liofilizare, la -55oC timp de 72h. Nanotransportorii lipidici astfel obținuți, sub formă de pulbere, de culoare galbenă, sunt supuși ulterior caracterizărilor fizico-chimice specifice. Schema de obținere a NLC-urilor (figura 4.7) și imaginile foto din laborator se afla în figurile 6.1, 6. 2 și 6.3.

Tabelul 6.1. Compoziția NLC încărcate cu extract de carotenoide

a)-Valorile sunt date in procente de masa m/m (component/masa totala a dispersiei apoase)

b)-Valorile sunt date in procente de masa m/m (CE/masa totala de ulei)

Fig. 6.1. Imaginea pentru obtinerea pre-emulsiilor lipidice

Fig. 6.2. Omogenizator cu grad inalt de forfecare (HSH)

Fig. 6.3. Omogenizator la presiune inalta (HPH)

6.1.1. Caracterizarea dimensională a nanotransportorilor lipidici încărcați cu extract de crăițe (DLS și TEM)

Măsurătorile dimensiunilor particulelor au fost realizate pe baza tehnicii de împrăștiere dinamică a luminii (DLS), folosind un aparat Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments Ltd., Marea Britanie), echipat cu un laser solid-state (670 nm). Dimensiunea medie a particulei (Zave) și indicele de polidispersie (PDI) din dispersiile apoase NLC au fost măsurate la 90 ° unghi de difuzie și o temperatură de 25°C. Înainte de începerea măsurătorilor, toate dispersiile NLC au fost diluate cu apă deionizată la o intensitate suficientă de difuzie. Datele dimensionale ale particulelor au fost evaluate folosind distribuția de intensitate. Media diametrelor (pe baza ecuației Stokes-Einstein) și indicele de polidispersie au fost date că medie a trei măsurători individuale.

În numeroase investigații anterioare, cantitatea de lipide folosite la prepararea sistemelor NLC fost între 5 și 30% m/m în formulări [20,21]. În acest studiu, o cantitate de 10% amestec de lipide (m/m) au fost utilizate pentru a prepara nanotransportorii lipidici pe bază de uleiuri vegetale. Întrucât unul dintre obiectivele acestei cercetări a fost de a observa influența uleiului de cânepă și de amarant ca lipide lichide pentru a obține NLC cu dimensiuni corespunzătoare, cantitatea de ulei vegetal în faza de lipide a variat între 1 și 3% HO (m/m) din masă totală a dispersiei (Tabel 6.1) și între 0,5 și 2% AO (m/m).

Caracteristicile dimensiunilor preliminare ale sistemelor apoase de nanotransportori lipidici încărcați cu extract de craite și cele corespunzătoare NLC-urilor libere au fost determinate prin tehnica de difuzie a luminii dinamice (DLS). Mărimea medie a particulelor și Indicele de polidispersie pentru NLC-CE – formulări NLC preparate cu ulei de cânepă (NLC-CE 1 ÷ 3) sau cu un amestec de ulei de cânepă și de amarant (NLC-CE 4 ÷ 7) sunt prezentate în figură 6.4.

Dimensiunea medie a nanotransportorilor lipidici incarcati cu extract de carotenoide (de exemplu, între 112,2 și 131,4 nm pentru NLC preparate cu ulei de cânepă și între 110,1 și 123,3 nm pentru NLC preparate cu un amestec de uleiuri vegetale) a fost puțin mai mare, dar nu diferă semnificativ decât NLC libere (de exemplu, între 109,9 și 116,4 nm pentru primele sisteme NLC și între 108,2 și 111,1 nm pentru al doilea sistem). În general, s-a constatat că o combinație de ulei vegetal cu un amestec de lipide solide (de exemplu, palmitat cetilic și monostearat de glicerol) a determinat apariția unui interval îngust de distribuție a particulelor, iar majoritatea formulărilor NLC arată PdI mai mic de 0,22 (figura 6.5. a și b).

(a).

(b).

Fig. 6.5. Media diametrelor și indicele de polidispersie a nanotransportorilor liberi și incarcati cu extract de carotenoide sintetizati cu ulei de cânepă (NLC-CE 1 ÷ 3) și amestec de ulei de canepa si de amarant (NLC-CE 4 ÷ 7)

De asemenea, acest studiu a arătat că nu au existat diferențe semnificative între dimensiunea nanotransportorilor lipidici preparați cu rapoarte diferite între uleiul de cânepă și cel de amarant. Un raport optim între dimensiunea particulei și gradul de polidispersie a fost obținut de NLC -CE preparat cu 3% ulei de cânepă (de exemplu Zave = 112,2 ± 0,305 și PdI = 0,193 ± 0,004) și un amestec de 2,5% ulei de cânepă și 0,5% ulei de amarant (de exemplu Zave = 111,5 ± 0,005 și PdI = 0,191 ± 0,007). Acești ultimi nanotransportori lipidici au fost analizați prin microscopie electronică (TEM). Este de remarcat faptul că mărimea medie a particulelor obținute din măsurătorile TEM a corespuns cu dimensiunea medie a particulelor obținute din măsurătorile DLS. Microfotografiile TEM ale nanotransportorilor preparați pe bază de uleiuri vegetale (figura 6.6 a și b) au demonstrat natura non-agregată și forma aproape sferică de formulare a NLC.

( a). ( b).

Fig. 6.6 Imagini TEM ale formulărilor NLC bazate pe uleiuri vegetale:
(a). NLC-CE1 (3% HO);( b). NLC-CE 4 (2,5% HO și 0,5% AO)

6.1.2. Determinarea stabilității fizice a NLC – extract crăițe

Nanoparticulele sunt sisteme instabile din punct de vedere termodinamic și pentru stabilitatea lor, o valoare a potențialului zeta între (-30 mV și -60 mV) este necesară pentru a evita agregarea particulelor [22]. În studiul prezent, profilul potențialui zeta al NLC-ului a fost negativ și a indicat existența unei repulsii eficiente între particule, care împiedică agregarea nanotransportorilor preparați cu uleiuri vegetale. Când este vorba de stabilitatea nanotransportorilor lipidici, a fost dezvăluit faptul că încorporarea extractului de carotenoid nu a afectat semnificativ valoarea potențialului zeta. A fost observată doar o creștere lentă a lui ξ, pentru NLC încărcate cu CE, în comparație cu cele obținute pentru NLC –uri libere (figura 6.7 a).

În ceea ce privește influența uleiului vegetal, este interesant faptul că o scădere a conținutului de ulei de cânepă duce la valori mai mari ale potențialelor electrocinetice (de exemplu de la – 38,1 ± 0,737 mV spre -34,5 ± 0,551 mV, pentru nanotransportorii preparați cu ulei de cânepă și de – 37,2 ± 2,10 mV spre – 33,4 ± 1,36 mV, pentru nanotransportorii preparați cu amestec de uleiuri vegetale). Astfel, stabilități mai bune au fost obținute pentru NLC-CE 1 (preparat cu ulei de cânepă) și NLC-CE 4 (preparat cu ulei de cânepă și de amarant). Graficele legate de distribuția potențialului electrocinetic ale nanotransportorilor preparați sunt prezentate în figură 6.7 b și c.

(a).Valorile potentialelor electrocinetice pentru probele NLC cu si fara CE (mV)

(b). Distributia potentialului electrocinetic NLC-CE 1

(c). Distributia potentialului electrocinetic NLC-CE 4

Fig. 6.7. Stabilitatea fizică a nanotransportorilor liberi si incarcati cu extract carotenoidic preparati cu uleiuri vegetale

6.1.3. Caracterizarea structurală a NLC – extract crăițe (DSC)

În general, starea solidă a miezului lipidic în sisteme de nanoparticule este importantă pentru a atinge proprietățile de eliberare controlată. Prin urmare, starea solidă a nanotransportorilor lipidici sintetizați a fost confirmată prin scanarea calorimetrică. Utilizarea unui singur ulei vegetal (de exemplu, ulei de cânepă), sau un amestec de două uleiuri vegetale (de exemplu, ulei din semințe de cânepă și de amarant) a dus la obținerea nanostructurilor lipidice solide cu rețea foarte dezordonată, fapt confirmat de alură de vârf endoterm. Toate probele NLC libere si incarcate cu CE prezinta o regiune largă de vârf endotermic, în intervalul de topire de 45 – 60°C. Compoziția complexă a miezului lipidic care conține lipide solide amestecate cu uleiuri vegetale, este evidențiată prin apariția a trei picuri în intervalul de 46-48oC, 53-55oC și respectiv 57-59oC, respectiv.

a).

b).

c).

Fig. 6. 8 Termogramele DSC ale NLC-urilor libere si incarcate cu extract de carotenoide preparate cu amestec de lipide solide și uleiuri vegetale: (a) NLC cu 3, 2 și 1% ulei de cânepă, (b) și (c) amestec de preparate NLC cu uleiuri de cânepă și amarant.

Perturbarea rețelei lipidice după blocarea extractului de carotenoide este evidentă prin compararea comportamentului DSC ale NLC libere si incarcate (figura 6.8.). Acest comportament arată faptul că nanotransportorii lipidici sintetizați folosind diferite cantități de uleiuri vegetale sunt caracterizați printr-o rețea cristalină de lipide cu multe imperfecțiuni, și în consecință, cu efect semnificativ asupra eficienței blocării extractului de carotenoide. De exemplu, contrar așteptărilor, utilizarea HO 1% pentru prepararea nanotransportorilor lipidici a condus la o rețea cristalină mai ordonată în comparație cu cele preparate cu HO de 2 și 3% (figura 6. 8 a).

6.1.4. Determinarea eficientei de încapsulare a carotenoizilor (UV-Vis)

Acest comportament se coreleaza cu rezultatele eficienței blocarii, care a relevat o creștere a carotenoidelor blocate pentru cânepă, iar procentul de ulei a fost scăzut de la 30 la 10% (de exemplu, NLC-CE preparate cu un amestec de lipide solide și ulei de cânepă pentru care eficiența de bolcare variază între 41,3 și 69,1%, figura 6.9). Pe lângă influenta procentului de ulei vegetal, cantitatea inițială de CE ar putea fi responsabilă pentru aceste rezultate (NLC-CE1 a fost încărcat cu o cantitate mare de CE, Tabelul 6.1).

Fig. 6.9. Eficiența blocarii carotenoidelor in interiorul nanotransportorilor lipidici

Pe de altă parte, studiul DSC realizat pe nanotransportorii lipidici preparați cu amestec de uleiuri de amarant și de cânepă a arătat o diferență mică în vârfurile endotermice, precum și în cristalinitatea lipidică, în special pentru NLC-CE 5, 6 și 7. Aceste rezultate, într-o interpretare inițială, sugerează o ușoară tulburare a rețelei de lipide prin încorporarea unui amestec pe bază de plante avand ca rezultat încapsularea slabă a extractului de carotenoide. Din fericire, eficiența de încapsulare s-a dovedit a fi, în acest caz, independent de lipidele cristalinizate. Acest comportament indică faptul că miezul lipidic care conține un amestec de uleiuri de cânepă și de amarant prezintă defecte structurale corespunzătoare, care sunt mai eficiente pentru blocarea extractului de plante decât NLC preparate cu doar un tip de ulei vegetal. Pentru majoritatea amestecurilor încercate, NLC preparat cu 1% HO și lipide solide au dus la un randament de încapsulare de 69,1%, în timp ce cea mai mare capacitate de blocare a extractului de carotenoide (EE = 83,5%) a fost întâlnită pentru NLC realizate din amestec de 1,5% HO și 1,5 % AO ca lipide lichide ale miezului lipidic (figura 6. 9). Cauza care poate duce la asemenea diferențe în eficiență de încapsulare este dată de scăderea concentrației în capsula a uleiului vegetal. Un procent moderat de acizi grași omega-6 (~ 25%) și de squaleni în procent de 6,4% în asociere cu CPși GM asigură spații mai potrivite pentru amestecul de carotenoide decât un procent ridicat de acizi grași omega-6 întâlnite în uleiul de cânepă (~ 64 %).

6.2. Evaluarea potentialului cosmetic al nanotransportorilor dezvoltati

6.2.1. Evaluarea în vitro a activității antioxidante

Evaluarea comparativă în vitro a activității antioxidante și eliberarea de carotenoide din nanotransportori cu un tip de ulei și cu amestecuri de uleiuri vegetale

Pentru această parte a experimentelor, uleiurile vegetale, NLC-urile încărcate sau nu cu extract de carotenoide au fost supuse acțiunii radicalilor de oxigen generați în situu în sistemul de chemiluminiscență. Cele mai multe dintre NLC-uri pregătite cu HO sau amestec de HO și AO au manifestat o capacitate excelentă de a elimina radicalii liberi. Valoarea medie a activității antioxidante obținută pentru NLC cu ulei din semințe de cânepă a variat între 94,9 și 97,1%, în timp ce pentru cele preparate cu amestec de uleiuri vegetale a variat între 93,4 și 97%. Nivelul de creștere a antioxidanților a fost proporțională cu cantitatea de ulei vegetal.

Cea mai mare activitate antioxidantă s-a observat pentru NLC-CE 1 ( 98.1 0,14 %) și pentru NLC-CE 4 ( 97,00,4%), figura 6.10 a si b.

Un rezultat interesant a fost observat prin compararea valorilor activității antioxidante ale nanotransportorilor lipidici liberi si incarcati cu extract de carotenoizi preparati cu uleiuri vegetale. Nu au existat diferențe semnificative între ele, doar o ușoară creștere fiind determinată de NLC-CE.. Aceste valori ridicate pot fi explicate prin dimensiunea redusă a carotenoidelor în amestecul blocat în interiorul canalelor de lipide, precum și prezența unei cantități diferite de uleiuri vegetale cu compoziția de acizi grași adecvată. De asemenea, se consideră că uleiul din semințe de cânepă, având conținut mare de acizi grași omega-6 este mai eficient în eliminarea radicalilor liberi de oxigen.

a).

b).

Fig. 6.10. Efectul nanotransportorilor lipidici încărcati cu extract de carotenoide asupra activitatii antioxidante.
a. NLC realizat cu ulei de cânepă; b. NLC preparat cu amestec de ulei de cânepă și amarant

6.2.2. Studii in vitro de eliberare controlată a carotenoizilor din NLC

Spre deosebire de proprietățile antioxidante, eliberarea carotenoizilor din nanotransportorii lipidici dezvoltați este foarte influențată de prezența uleiului de amarant. Rezultatele profilurilor de eliberare în vitro de carotenoizi din trei nanotransportori reprezentativi (încărcate cu diferite cantități de extract de plante) prin celulele de difuzie Franz a arătat o eliberare mai rapidă a carotenoizilor din preparatele NLC cu un ulei vegetal decât de cele preparate cu amestec de ulei amarant și de cânepă (figura 6.10). În primul caz, s-a obținut un conținut mai ridicat de carotenoizi pe parcursul unei ore de experiment de eliberare (75,8%). Aceste rezultate pot fi asociate la carotenoizii neîncapsulati și pot fi explicate prin modelul încapsulării medicamentelor [23], în care medicamentul nu este încorporat în întregime în interiorul matricei de lipide fiind adsorbit pe suprafața particulelor.

În contrast, nanopurtatorii realizați cu ambele uleiuri, de amarant și de cânepă, a arătat o eliberare lentă în timp (figura 6.10 b). NLC-CE 6 a eliberat aproximativ 29% din carotenoide după 8h, în timp ce NLC-CE 5 a ajuns la o sumă cumulată de aproximativ 44% carotenoide în soluția de receptor PBS (figura 6.11). După 24 de ore, cea mai lentă rata de eliberare a fost obținută pentru NLC cu o proporție egală de ulei de cânepă și de amarant (ex. NLC-CE 6).

Responsabilă pentru un astfel de comportament constant de eliberare poate fi prezența de squalen din uleiul de amarant care creează lacune potrivite în rețeaua de lipide, care sunt spații-gazdă mai potrivite pentru amestecul de carotenoide. Aceste rezultate susțin presupunerea formulată în studiile anterioare (de exemplu, studiile calorimetrie de scanare și eficiență de blocare) care indică o localizare a amestecului de carotenoide în interiorul miezului lipidic.

Aceste tipuri de modele de eliberare sunt avantajoase pentru ambele tipuri de nanopurtatori lipidici cu HO sau în amestec HO și AO, deoarece, în funcție de domeniul de aplicabilitate, va asigura debutul rapid, precum și eliberarea controlată a medicamentului pentru o perioadă mai lungă.

Fig. 6.11. Influența NLC-ului preparat cu ulei de cânepă și de amarant asupra eliberarii carotenoidelor: NLC-CE 1 (3% HO; 0% AO), NLC-CE 5 (2% HO, 1% AO), NLC-CE 6 (1,5% HO ; 1,5% AO)

Procentul cumulat de carotenoizi (CE) eliberat într-un timp de 24 de ore de la NLC a fost ajustat pentru diferite modele matematice cinetice. Coeficientul de corelație (R2), constantă vitezei de eliberare (k) și exponentul de eliberare (n) ale carotenoizilor eliberați sunt prezentate în tabelul 2. Studiul cineticii de eliberare în vitro a carotenoidelor din NLCS pe diferite modele au arătat că modelul de ordinul întâi a fost cel mai potrivit model.

Tabel 6.2. Parametrii cinetici ai carotenoidelor eliberate din nanotransportorii lipidici lipidici selectati

6.3. Concluzii partiale

În ultimii ani a devenit tot mai evident faptul că dezvoltarea noilor medicamente nu este suficient pentru a asigura progresul sănătății umane. Utilizarea remediilor naturale este foarte importantă pentru sănătatea umană, în special pentru sectorul alimentar și al medicamentelor și cosmeticelor cu o cercetare continua pentru a folosi eficient produsele benefice sănătății cu largă relevanță biologică.

A fost studiată eficacitatea a doua uleiuri vegetale cu conținut diferit în omega – 6 și omega – 3 pentru sinteza nanotransportorilor lipidici capabili să încapsuleze un amestec complex de extracte vegetale. S-a descoperit că dimensiunea extractului de carotenoide din nanotransportorii lipidici a fost mai puțin influențată de rapoartele diferite de ulei de cânepă și de amarant. Rezultatele eficienței încapsulării au arătat că pe măsură ce procentul de amarant a crescut, a crescut și eficienta încapsulării carotenoidelor. Pentru majoritatea amestecurilor încercate, cea mai mare capacitate de încapsulare a extractului de carotenoide, de exemplu, 83,5% a fost întâlnită pentru NLC-urile făcute dintr-un amestec din 1,5% HO și 1,5% AO ca faza lipidica lichidă a nucleului lipidic. Nivelul creșterii activității antioxidante a fost proporțional cu cantitatea uleiului vegetal și s-a aflat la o valoare între 93,4 și 98.1%. Nanotransportorii sintetizati cu uleiuri de cânepă și de amarant au o valoare mai mare decât aceia făcuți cu ulei de cânepă pe post de sistem de livrare a carotenoidelor.O eliberare mai prelungita in a prezentat NLC-CE6. Rezultatul obținut în urma acestui studiu a demostrat ca – prin combinarea proprietăților terapeutice și nutriționale a uleiurilor vegetale cu acelea ale extractelor de plante îmbogățite în carotenoizi și cu trăsăturile unice ale nanoparticulelor lipidice – au putut fi dezvoltate nanotransportori bio-activi valoroși având un conținut final de 20% ulei vegetal.

Această asociere va contribui semnificativ la eliminarea efectelor citotoxicitatii transportorilor simultan cu adăugarea efectelor biologice suplimentare, prin existența uleiurilor bio-active de amarant și cânepă și a antioxidanților naturali (extract de craite îmbogățit în carotenoide) în același nanotransportor lipidic. Mai mult, nanotransportorii lipidici făcuți cu ulei de amarant și de cânepă au un mare potențial pentru utilizări clinice ca un nou sistem de eliberare pentru alte extracte de plante lipofile îmbogățite în componenți bio-activi.

Bibliografie

[1] M. F., Balandrin, J. A. Klocke, E. S. Wurtele, and W. H. Bollinger. 1985. Natural plant chemicals: Sources of industrial and medicinal materials. Science 228: pp.1154-60.

[2] Alan L. Harvey, Natural products in drug discovery, Drug Discovery Today, 13, 19–20, 2008, pp. 894–901 [2]…..

[3] Bhuwan B. Mishra, Vinod K. Tiwari, Natural products: An evolving role in future drug discovery, European Journal of Medicinal Chemistry, 46, 10, 2011, pp. 4769–4807

[4] Arno Behr and Jessica Pérez Gomes, The refinement of renewable resources: New important derivatives of fatty acids and glycerol, European Journal of Lipid Science and Technology, 112, 1, 2010, pp. 31–50.

[5] I.C. Obidike, M.O. Emeje, Microencapsulation enhances the anti-ulcerogenic properties of Entada africana leaf extract, Journal of Ethnopharmacology, 137, 1, 2011, pp. 553–561.

[6] Christina Ehrhardt, Eike R. Hrincius, Virginia Korte, Igor Mazur, Karoline Droebner, Anne Poetter, Stephan Dreschers, Mirko Schmolke, Oliver Planz, Stephan Ludwig, A polyphenol rich plant extract, exerts anti influenza virus activity in cell culture without toxic side effects or the tendency to induce viral resistance, Antiviral Research, 76, 1, 2007, pp. 38–47.

[7] Zimmermann M, Colciaghi F, Cattabeni F, Di Luca M., Ginkgo biloba extract: from molecular mechanisms to the treatment of Alzhelmer's disease. Cell. Mol. Biol., 2002, 48(6), pp.613-23.

[8] A. Djeridane, M. Yousfi, B. Nadjemi, D. Boutassouna, P. Stocker, N. Vidal, Antioxidant activity of some algerian medicinal plants extracts containing phenolic compounds, Food Chemistry, 97, 4, 2006,pp. 654–660

9 – 18………………….

[34] A. Peter Amala Sujith, T.V. Hymavathi and P. Yasoda Devi, Supercritical Fluid Extraction of Lutein Esters from Marigold Flowers and their Hydrolysis by Improved Saponification and Enzyme Biocatalysis, International Journal of Biological and Life Sciences 6:2 2010 [24]……..

[35] M. Hayashi, S. Naknukool, S. Hayakawa, M. Ogawa, Al-Baarri A. Ni’matulah: Enhancement of antimicrobial activity of a lactoperoxidase system by carrot extract and β-carotene. Food Chem. 130 (2012) pp.541-546 [25]…………………

[36] J. W. Park, T. S. Kim, M.-J. Kim, J. H. Lee: Prooxidative and antioxidative properties of β-carotene in chlorophyll and riboflavin photosensitized oil-in-water emulsions. Food Chem. 140 (2013), pp .255-261 [26]………………….

[37] K.R. Jayappriyan, R. Rajkumar, V. Venkatakrishnan, S. Nagaraj, R. Rengasamy: In vitro anticancer activity of natural β-carotene from Dunaliella salina EU5891199 in PC-3 cells: Biomedicine Preventive Nutrition. 3 (2013), pp. 99-105 [27]……………

[38] R. Y. Nsimba, H. Kikuzaki, Y. Konishi: Antioxidant activity of various extracts and fractions of Chenopodium quinoa and Amaranthus spp. Seeds. Food Chem. 106 (2008), pp. 760-766. [28]…..

[39] H. Zeashan, G. Amresh, S. Singh, C. V. Rao: Hepatoprotective and antioxidant activity of Amaranthus spinosus against CCl4 induced toxicity. J. Ethnopharmacol. 125 (2009), pp.364-366 [29]…..

[40] Danik M Martirosyan, Lidia A Miroshnichenko, Svetlana N Kulakova, Ala V Pogojeva, and Vladimir I Zoloedov, Amaranth oil application for coronary heart disease and hypertension, Lipids Health Dis. 2007, 6, 1-12, [30]….

[41] B.D. Oomah, M. Busson, D. V. Godfrey, J. C.G Drover: Characteristics of hemp (Cannabis sativa L.) seed oil. Food Chem. 76 (2002) , pp.33-43. [31]….

[42] J.C. Callaway: Hempseed as a nutritional resource. An overview. Euphytica. 140 (2004), pp. 65–72 [32]……

[43] C. Leizer, D. Ribnicky, A. Poulev, S. Dushenkov, I. Raskin: The composition of hempseed oil and its potential as an important source of nutrition. J. Nutraceuticals Functional Medical Foods. 2 (2000), pp.35-53. [33]…

[9] Lacatusu I., Badea N., Murariu A., Bojin D. and Meghea A. (2010) Effect of UV sunscreens loaded in solid lipid nanoparticles: a combinated SPF assay and photostability”, Molecular Crystals and Liquid Crystals, pp. 523, 247–259. [17]…………..

[30] Lacatusu I, Badea N, Oprea O, Bojin D and Meghea A (2012) Highly antioxidant carotene-lipid nanocarriers: synthesis and antibacterial activity J. Nanopart. Res. pp. 14 902–18. [20]……..

[31] Lacatusu I, Badea N, Stan R and Meghea A. (2012) Novel bio-active lipid nanocarriers for the stabilization and sustained release of sitosterol. Nanotechnology 23 455702. (21)………

[22] Manjunath, K., Reddy, J.S., Venkateshwarlu. V. 2005. Solid lipid nanoparticles as drug delivery systems, Methods Finds Exp Clin Pharmacol, 27 (2), pp.127-144.

[18] Yan Weng, Cheng Pan, Jia Meng, Bin Tian, Miaomiao Xi, Zhifu Yang, Yuwen Li, Yue Guan, Xing Tang and Aidong Wen, Formulation, preparation, and stability of intravenous bufadienolides-loaded lipid microspheres, European Journal of Lipid Science and Technology, 114, 10, 2012, pp. 1154–1164.

[19] M. Coimbra, B. Isacchi, L. van Bloois, J. S. Torano, A. Ket, X. Wu, F. Broere, J. M. Metselaar, C. J. F. Rijcken, G. Storm, R. Bilia, R. M. Schiffelers: Improving solubility and chemical stability of natural compounds for medicinal use by incorporation into liposomes. Int. J. Pharm. 416 (2011), pp. 433-442

[20] C. Mohanty, S. K. Sahoo: The in vitro stability and in vivo pharmacokinetics of curcumin prepared as an aqueous nanoparticulate formulation. Biomaterials. 31 (2010,) pp. 6597-6611

[21] F. Sansone, P. Picerno, T. Mencherini, P. Russo, F. Gasparri, V. Giannini, M. R. Lauro, G. Puglisi, R. P. Aquino: Enhanced technological and permeation properties of a microencapsulated soy isoflavones extract. J Food Eng. 115 (2013) pp. 298-305

[22] F. Donsi, M. Sessa, H. Mediouni, A. Mgaidi, G. Ferrari: Encapsulation of bioactive compounds in nanoemulsion- based delivery systems. Procedia Food Science. 1 (2011) pp. 1666-1671

[23] G. Spigno, F. Donsì, D. Amendola, M. Sessa, G. Ferrari, D. M. De Faveri: Nanoencapsulation systems to improve solubility and antioxidant efficiency of a grape marc extract into hazelnut paste. J Food Eng. 114 (2013) pp. 207-214

[24] D. Chatterjee, P. Bhattacharjee: Comparative evaluation of the antioxidant efficacy of encapsulated and un-encapsulated eugenol-rich clove extracts in soybean oil: Shelf-life and frying stability of soybean oil. J. Food. Eng. 117 (2013) pp.545-550

[25] Fardin Tamjidi  Mohammad Shahedi  Jaleh Varshosaz  Ali Nasirpour , Nanostructured lipid carriers (NLC): A potential delivery system for bioactive food molecules, Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2013, pp. 19, 29-43

[26] Milad Fathi, Jaleh Varshosaz, Novel hesperetin loaded nanocarriers for food fortification: Production and characterization, Journal of Functional Foods, 2013, pp. 5, 3, 1382-1391.

[27] Prapaporn Boonme, Eliana B. Souto, Norasak Wuttisantikul, Tarntep Jongjit and Wiwat Pichayakorn Influence of lipids on the properties of solid lipid nanoparticles from microemulsion technique, European Journal of Lipid Science and Technology, 115, 7, 2013, 820–824.

[28] Vandita Kakkar, Sukhjit Singh, Dinesh Singla, Indu Pal Kaur, Exploring solid lipid nanoparticles to enhance the oral bioavailability of curcumin, Molecular Nutrition & Food Research, 2011, 55, 3, pp. 495-503

[29] I. Lacatusu, E. Mitrea, N.Badea, R. Stan, O. Oprea, A. Meghea, Lipid nanoparticles based on omega-3 fatty acids as effective carriers for lutein delivery. Preparation and in vitro characterization studies, Journal of Functional Foods, pp. 5, 3, 2013, 1260–1269.

[33] M. Yoshikawa, T. Murakami, A. Kishi, T. Kaguera, H. Matsuda, Chem. Pharm. Bull. 49 (2001) 863; K. Soliman, R. Badeaa, Food Chem. Toxicol. 40 (2002) pp.1669

[1] Aurelia Meghea, Ioana Lăcătușu, Nicoleta Badea, Rodica Niță, Alina Murariu, “Sinteza dirijată de nanostructuri pentru materiale cu proprietăți multifuncționale”, Editura Politehica Press, Bucuresti 2009, pp. 325-393.

[2] S. A. Wissing, O. Kayser, R. H. Muller, “Solid lipid nanoparticles for parenteral drug delivery”, Advenced Drug Delivery Reviews, 2004, 56, pp.1257-1272.

[3] A. J. Almeida, S. Runge, R. H. Muller, “Peptide-loaded solid lipid nanoparticles (SLN); influence of production parameters”, Int. J. Pharm, 1997, 149, pp.255-265.

[4] F. Q. Hu, S. P. Juang, Y. Z. Du, H. Yuan, Y. Q. Ye, S. Zeng, “Preparation and characterization of stearic acid nanostructured lipid carriers by solvent diffusion method in an aqueous system”, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2005, 45, pp.167-173.

[5] W. Mehnert, K. Mader, “SLN: production, characterization and applications”, Adv. Drug Deliv. Rev., 2001, 47, pp. 165-196.

[6] R. H. Muller, M. Radette, S.A. Wissing, “Nanostructured lipid matrices for improved microencapsulation of drugs”, Int. J. Pharm., 242, 2002, pp. 121-128.

[7] R. H. Muller, K. Mader, S.A. Wissing, “Solid lipid nanoparticles (SLN) and nanostructured lipid carriers (NLC) in cosmetic and dermatological praparations”, Adv. Drug Del. Rev., 2002, 54(1), S131-S155.

[8] Mortazavian A., Razavi S. H., Ehsani M. R., Sohrabvandi S., “Principles and methods of microencapsulation of probiotic microorganisms”, Iranian Journal of Biotechnology, 2007, vol. 5, nr. 1 ,pp.1-18