تولید و ارزیابی ویژگی های فیزیکو شیمیایی نانوحاملهای لیپیدی زیست فعال حاوی روغن هسته انار و بتا سیتواسترول

STUDENT

DEGREE

YEAR

Despite having noteworthy health bene?ts, lipophilic bioactive compounds pose a real challenge to food and pharmaceutical industries due to their poor water solubility and insu?cient bioacessibility. Among di?erent strategies to overcome the solubility issue and other problems associated with these components, nanostructured lipid carriers (NLCs) have attracted increasing attention. The first part of this study was aimed to assessing the feasibility of developing novel functional delivery system with appropriate physicochemical properties using health promoting pomegranate seed oil (PSO) as liquid lipid in combination with different solid lipids such as bees wax (BW) and propolis wax (PW). NLCs were prepared by a melt emulsi?cation-ultra sonication technique and stabilized by Tween 80 and lecithin. The in?uences of solid lipid composition, surfactant blend concentration and PSO content were investigated. Formulation variables had signi?cant e?ects on NLC properties. The formation of stable NLC with long term physical and oxidative storage stability suggested PW as a novel ingredient in formulation of lipid nano particles. In the second part, the ability of PW and PSO to obtain a water-dispersible ? sitosterol formulation for its incorporation into di?erent kinds of foods and beverages was assessed. Response surface methodology (RSM) applied to examine the e?ect of solid lipid composition, ? sitosterol and PSO content on droplet characteristics and entrapment e?ciency (EE) of NLCs. The NLCs formulated with less oil and higher drug content showed higher size and lower encapsulation e?ciency. Solid state analysis exhibited lower crystallinity of optimal formulations compared to raw lipids and a drug amorphization into the NLC matrix. The compatibility between drug and encapsulating materials was con?rmed by fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Transmission electron microscopy (TEM) showed spherical particles ranged around 100 nm. In the third part, the stability of optimum formulations in different storage and environmental conditions, and during simulated digestion as well as their release behavior was evaluated. There was hardly any change in size and PDI and surface charge after 30 days of storage. The oxidative stability decreased with storage time and temperature. The NLCs were physically and chemically stable during heating at low temperatures (?70°C) while thermal treatment at 80-90 ?C led to an increase in size and a slight decrease in ? sitosterol content. Particle size increased slightly at low pH values; however, formulations exhibited good stability under wide ranges of electrolyte concentrations. The NLC did not undergo polymorphic transitions by changes in pH and ionic strength. However, crystallinity decreased with increasing electrolyte concentration which was further confirmed by differential scanning calorimetry results. After passage through the simulated mouth and gastric stages, the mean particle diameter remained relatively small ( 140 nm), however; there was a large increase in particle size after passage through the small intestinal stage. The in vitro release study showed low and gradual release of ? sitosterol from NLCs. When tested in vivo, ?-sitosterol NLC demonstrated improved reduction in the total and low density lipoprotein (LDL) cholesterol level. Results indicated that PW NLC containing ?-sitosterol and PSO might provide efficient device for the management of hypercholesterolemia and promising drug delivery systems to enhance ?-sitosterol oral bioavailability. Key Words Oil-in-water emulsion, Nanoemulsion, Nanostructured lipid carriers, Propolis wax, Pomegranate seed oil, ?-sitosterol, Functional foods, hypercholesterolemia.

در میان استراتژی های مختلف، سامانه های نانو حامل محبوبیت قابل توجهی برای انتقال موثر ترکیبات لیپیدی زیست فعال به مواد غذایی که فاز پیوسته آنها آبدوست است کسب کرده اند. حاملهای لیپیدی نانوساختار (NLC) نانوامولسیون های روغن در آب هستند که در آنها بخشی از روغن با لیپیدهای جامد جایگزین شده که سبب بهبود خصوصیات حامل می گردد. هدف از این مطالعه تولید فرمول حامل های لیپیدی نانوساختار با پایداری مناسب برای ورود به صنعت غذا می باشد. بدین منظور در بخش نخست این مطالعه پتانسیل کاربرد موم بره موم (استخراج شده از بره موم) و موم زنبور عسل به عنوان فاز لیپیدی جامد و روغن هسته انار بعنوان فاز لیپیدی مایع در تولید حامل های لیپیدی نانو ساختار مورد بررسی قرار گرفت. نانوذرات با روش امولسیون کردن-فراصوت در دمای ?C 80 تولید شدند. نوع لیپید جامد، نسبت فاز لیپیدی مایع به مخلوط لیپیدی و غلظت مخلوط سورفکتانت بر خصوصیات نانوحامل ها موثر بود. اندازه ذرات نانوحاملها در محدوده 71 تا 366 نانومتر بود. شاخص بس پاشیدگی کمتر از 35/0 بود که بیانگر پایداری فیزیکی مناسب می باشد. ذرات دارای پتانسیل زتا قابل قبول (میانگین 18- تا 27-) بودند که تضمین کننده پایداری فیزیکی مناسب می باشد. نتایج کارایی انکپسولاسیون (96% ) بیانگر پوشش دهی کامل و توزیع مناسب روغن هسته انار در شبکه لیپیدی بود. فرمول های بهینه از پایداری فیزیکی و شیمیایی مناسبی طی نگهداری در دمای محیط و در دمای یخچال برخوردار بودند. نانوحامل های موم بره موم درصد فعالیت آنتی اکسیدانی بالاتری نسبت به موم زنبور عسل داشتند. مطالعه ساختار و وضعیت بلوری نانوحاملهای تولید شده نشان داد وجود روغن در مخلوط لیپیدی سبب کاهش نقطه ذوب و درجه بلورینگی می گردد. نتایج میکروسکوپ الکترونی نشان داد نانوحاملهای تولید شده دارای شکل کروی و سطح یکنواخت بودند. در بخش بعد امکان استفاده از حاملهای بر پایه موم بره موم و روغن هسته انار جهت انکپسولاسیون بتاسیتواسترول و دستیابی به فرمول قابل پراکنش در آب از آن، مورد بررسی قرار گرفت. بتاسیتواسترول از جمله ترکیبات لیپوفیل فراسودمند است که به دلیل نامحلول بودن در آب و حلالیت اندک در لیپیدها امکان غنی سازی محصولات غذایی با آن محدود است. روش پاسخ سطحی برای مطالعه اثر غلظت دارو، نسبت فاز لیپیدی مایع و ترکیب فاز لیپیدی جامد بر ویژگی های فیزیکی و کارایی انکپسولاسیون فرمول های توسعه یافته بکار گرفته شد. مقادیر بهینه مقدار روغن و بتاسیتواسترول فاز لیپیدی بترتیب 50 و 10 درصد تعیین گردید. بررسی با پراش پرتو ایکس و گرماسنجی روبشی تفاضلی وجود یک شبکه بلوری تقلیل یافته را نشان داد که در آن بتاسیتواسترول در فاز لیپیدی حل یا پراکنده یا به حالت بی شکل تغییر یافته است. نتایج طیف سنجی مادون قرمز موید سازگاری دارو و شبکه لیپیدی مورد استفاده بود و برهمکنش شیمیایی مشاهده نشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی ذراتی کروی، دارای سطح یکنواخت با اندازه 100 نانومتر را نشان داد. نتایج انبارداری نانوحاملهای بهینه در سه دمای مختلف (40، 25 و 4 درجه سانتی گراد به مدت یک ماه) بیانگر پایداری مناسب فیزیکی و شیمیایی طی نگهداری بود و درصد تخریب بتاسیتواسترول در بالاترین دما حدود 10 درصد در پایان هفته چهارم ارزیابی شد. بررسی شاخص پراکسید و شاخص تیوباربیتوریک اسید طی نگهداری افزایش شدت اکسیداسیون با افزایش دما و افزایش مدت زمان نگهداری را نشان داد. نانوحامل ها پایداری نسبتا مناسبی در برابر استرس های محیطی نشان دادند. تیمار حرارتی در دمای بالا کاهش پایداری فیزیکی و شیمیایی نانوحاملها را به همراه داشت. در pH پایین بار منفی نانو ذرات کاهش و اندازه ذرات اندکی افزایش یافت. اندازه ذرات نانوحاملها در تمام غلظت های الکترولیت بدون تغییر باقی ماند. تغییر شرایط محیطی تاثیری بر نحوه توزیع بازتاب ها نداشت و نمونه ها در همه غلظت های الکترولیت و pH مورد بررسی انعکاس هایی در زوایای 25/21 و 40/23 درجه نشان دادند که مربوط به پلی مورف کم ثبات اورتورمبیک می باشد. با این وجود، شدت بازتابها در حضور نمک کاهش یافت. با افزایش غلظت نمک آنتالپی ذوب فرمول ها در مقایسه با نمونه اصلی (صفر میلی مولار کلرید سدیم) کاهش یافت در حالیکه با تغییر pH ثابت ماند. پس از عبور از مراحل شبیه سازی شده دهان و معده، میانگین اندازه ذرات نسبتا کوچک (کمتر از 140 نانومتر) باقی ماند در حالیکه افزایش زیادی در اندازه ذرات و شاخص بس پاشیدگی پس از عبور از مرحله روده مشاهده شد. حاملهای لیپیدی نانوساختار سبب افزایش حلالیت و در نتیجه افزایش در دسترس قرار گیری زیستی بتاسیتواسترول پس از هضم شدند. بررسی رهایش بتاسیتواسترول در محیط معده و محیط روده بیانگر رهایش پایین و تدریجی بتاسیتواسترول از نانوحاملها بود. مقدار بتاسیتواسترول آزاد شده از نانوحامل ها در حضور آنزیم لیپاز افزایش یافت. رهایش از سوسپانسیون داروی آزاد بسیار ناچیز ارزیابی شد. درنهایت تاثیر سوسپانسیون حاملهای لیپیدی حاوی بتاسیتواسترول و سوسپانسیون بتاسیتواسترول بصورت آزاد بر لیپوپروتئینهای سرم خون موش مورد مطالعه قرار گرفت. فعالیت هیپولیپیدمیک بتاسیتواسترول با استفاده از نانو حامل بهبود یافت و کاهش قابل ملاحظه ای در کلسترول LDL و کلسترول کل (بدون تاثیر بر کلسترول HDL) مشاهده شد. غذاهای غنی شده با استرولهای گیاهی می توانند به بیماران کمک کنند به شیوه ای ارزان، ایمن و موثر خطر ابتلا به بیماریهای قلبی عروقی خود را مدیریت کنند. کلمات کلیدی :نانوامولسیون، حاملهای لیپیدی نانوساختار، بره موم، روغن هسته انار، بتاسیتواسترول، زیست فراهمی، کلسترول