การเตรียมและการศึกษาคุณสมบัติของอนุภาคนาโนโบไวน์ซีรั่มอัลบูมินบรรจุเคอร์คิวมิน Preparation and Characterization of Curcumin-loaded Bovine Serum Albumin Nanoparticles

บทคัดย่อ วัตถุประสงค์: เพื่อศึกษาหาวิธีการเตรียมอนุภาคนาโนโบไวน์ซีรั่มอัลบูมินบรรจุเคอร์คิวมิน เพื่อให้มีคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์และปริมาณการกักเก็บยาตามต้องการ วิธีการศึกษา:  เตรียมอนุภาคนาโนของโบไวน์ซีรั่มอัลบูมินบรรจุเคอร์คิวมินด้วยวิธีดีโซลเวชั่น โดยไม่ใช้กลูตาร์อัลดีฮัยด์เป็นสารก่อครอสลิงค์ และศึกษาสภาวะต่าง ๆ ในการเตรียม ได้แก่ ความเข้มข้นของโบไวน์ซีรั่มอัลบูมิน และอัตราส่วนโดยปริมาตรของน้ำต่อเอทานอล ที่มีผลต่อขนาดอนุภาค การกระจายของขนาดอนุภาค และศักย์ไฟฟ้าบนผิวอนุภาค รวมทั้งวิธีการบรรจุเคอร์คิวมินที่แตกต่างกัน 3 วิธีลงในอนุภาคนาโนที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพและปริมาณการกักเก็บยา ผลการศึกษา: การเพิ่มความเข้มข้นของโบไวน์ซีรั่มอัลบูมินรวมทั้งปริมาณน้ำในส่วนผสมน้ำ-เอทานอล ทำให้ขนาดอนุภาคนาโนใหญ่ขึ้น และประจุไฟฟ้าลบบนผิวอนุภาคลดลง สภาวะการเตรียมที่เหมาะสมคือ ความเข้มข้นของโบไวน์ซีรั่มอัลบูมินร้อยละ 20 โดยน้ำหนัก และอัตราส่วนโดยปริมาตรของน้ำต่อเอทานอล 1:6 อนุภาคนาโนของโบไวน์ซีรั่มอัลบูมินบรรจุเคอร์คิวมินที่เตรียมได้มีขนาดอยู่ในช่วง 195.14 ± 9.11 ถึง 256.80 ± 72.06 นาโนเมตร ค่าดัชนีการกระจายขนาดที่แคบมากอยู่ในช่วง 0.064 ± 0.024 ถึง 0.092 ± 0.049 และค่าศักย์ไฟฟ้าบนผิวอนุภาคอยู่ในช่วง -8.10 ± 0.30 ถึง -9.73 ± 0.63 มิลลิโวลต์ ประสิทธิภาพและปริมาณการกักเก็บยาอยู่ในช่วงร้อยละ 17.40 ± 8.23 ถึง 28.59 ± 3.52 และร้อยละ 1.77 ± 0.59 ถึง 2.46 ± 0.35 ตามลำดับ วิธีบรรจุเคอร์คิวมินในอนุภาคนาโน 3 วิธีไม่มีผลต่อคุณลักษณะทางเคมีฟิสิกส์ ประสิทธิภาพและปริมาณการกักเก็บยา สรุป: สามารถเตรียมอนุภาคนาโนโบไวน์ซีรั่มอัลบูมินบรรจุเคอร์คิวมินที่มีคุณสมบัติตามต้องการ โดยไม่ใช้กลูตาร์อัลดีฮัยด์  และวิธีการบรรจุเคอร์คิวมิน 3 วิธีไม่มีผลต่อคุณลักษณะทางเคมีฟิสิกส์ ประสิทธิภาพและปริมาณการกักเก็บยา คำสำคัญ: เคอร์คิวมิน; อนุภาคนาโน; วิธีดีโซลเวชั่น; โบไวน์ซีรั่มอัลบูมิน Abstract Objective: To explore various preparation by desolvation methods of curcumin-loaded bovine serum albumin nanoparticles (CUR-BSA-NPs) to obtain desired physicochemical properties and drug loading. Method: CUR-BSA-NPs were prepared by desolvation method without using glutaraldehyde as cross-linking agent. The influences of bovine serum albumin (BSA) concentration and water to ethanol volume ratio on size, size distribution, and particle surface charge were examined. The effects of 3 different loading methods of CUR into CUR-BSA-NPs on entrapment efficiency and loading capacity were also investigated. Results: The increase in BSA concentration and amount of water in water-ethanol mixture resulted in larger BSA-NPs with less negative surface charge. The optimum conditions from the screening results using 20 mg/mL BSA concentration and 1:6 water to ethanol volume ratio were chosen for preparation of CUR-BSA-NPs with 3 different loading methods. The sizes of CUR-BSA-NPs ranged from 195.14 ± 9.11 to 256.80 ± 72.06 nm and polydispersity indices of extremely narrow size distribution ranged from 0.064 ± 0.024 to 0.092 ± 0.049. The zeta potentials were in the range from -8.10 ± 0.30 to -9.73 ± 0.63 mV. The entrapment efficiency and loading capacity were in the range from 17.40 ± 8.23 to 28.59 ± 3.52 % and 1.77 ± 0.59 to 2.46 ± 0.35 %, respectively. The 3 different CUR loading methods into CUR-BSA-NPs were found to impose no significant effects on physicochemical characteristics, entrapment efficiency, and loading capacity. Conclusion: The CUR-BSA-NPs with desired properties could be developed by desolvation method without using glutaraldehyde. The 3 different loading methods of CUR into CUR-BSA-NPs had no significant effects on physicochemical characteristics, entrapment efficiency, and loading capacity of CUR-BSA-NPs. Keywords: curcumin; nanoparticles; desolvation method; bovine serum albumi

Development of curcumin liposome formulations using polyol dilution method

This study was aimed to formulate curcumin liposomes (CLs) by using polyol dilution method which is advantageous for no residue of organic solvent. CLs were the mixture of hydrogenated phosphatidylcholine (PC) and cholesterol (CH) at the molar ratio of 9:1. Propylene glycol (PG), glycerin, and polyethylene glycol 400 (PEG-400) were used as polyol solvent. Extrusion was applied after the suspension formed. The amount of polyol and curcumin and preparing temperature were investigated. The obtained suspensions were observed for appearance, size, size distribution, zeta potential, morphology, and percentage of entrapment. The results showed that type and amount of polyol had an impact on both liposomal size and the amount of entrapped curcumin, while preparing temperature was also an important factor. However, the solubility of lipids and drug in a given polyol should be considered because of loading efficiency in the formulation

Novel concept of exosome-like liposomes for the treatment of Alzheimer's disease

Exosomes are cell-derived vesicles that act as carriers for proteins and nucleic acids, with therapeutic potential and high biocompatibility. We propose a new concept of exosome-like liposomes for controlled delivery. The goal of this work was to develop a new type of liposomes with a unique mixture of phospholipids, similar to naturally occurring exosomes but overcoming their limitations of heterogeneity and low productivity, for therapeutic delivery of bioactive compounds. Curcumin was chosen as model compound, as it is a phytochemical molecule known to have antioxidant and anti-inflammatory properties, which can protect the brain against oxidative stress and reduce β-amyloid accumulation, major hallmarks of Alzheimer's disease (AD). These new liposomes can efficiently encapsulate hydrophobic curcumin, yielding particles with a size smaller than 200 nm, and a polydispersity index lower than 0.20, which make them ideal for crossing the blood-brain barrier. These particles have a long shelf life, being stable up to 6 months. The curcumin encapsulation efficiency was higher than 85% (up to approximately 94%). Curcumin-loaded liposomes were not cytotoxic (up to 20 μM curcumin, and 200 μM of exo-liposomes), and significantly reduced oxidative stress induced in SH-SY5Y neuronal cells, indicating their potential for neuroprotection. They also do not show any toxicity and are internalized in zebrafish embryos, concentrating in lipid enriched areas, as the brain and the yolk sac. Such innovative carriers are a new effective approach to deliver drugs into the brain, as these are stable, protect the cargo and are uptaken by neuronal cells. Upon internalization, liposomes release the therapeutic biomolecules, resulting in successful neuroprotection, being a positive alternative strategy for AD therapy.Strategic Programme UID/BIA/04050/2020 funded by National funds through the Fundação para a Ciência e Tecnologia I.P., and the project “FUN2CYT: Harnessing the Potential for Biomedical Applications of Pleiotropic Cytokines LIF and Oncostatin M” (POCI-01-0145-FEDER-030568), supported by Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (FEDER) and FCT, IP. Mário Fernandes (SFRH/BD/147819/2019) and Cláudia Botelho (SFRH/BPD/111291/2015) hold scholarships from Fundação para a Ciência e Tecnologia, and Ivo Lopes is a recipient of a scholarship from the Direção Regional da Ciência e Tecnologia, Governo Regional dos Açores (M3.1.a/F/128/2015).info:eu-repo/semantics/publishedVersio