A kontrollált gyógyszeradagoló rendszerek (CDDS) fejlesztése arra irányul, hogy a gyógyszerek alkalmazása összhangban legyen a fiziológiai igényekkel, lehetővé téve a hatóanyagok folyamatos, előre meghatározott sebességgel történő felszabadulását hosszú időn keresztül a kívánt terápiás hatások eléréséhez. A hagyományos formulációkkal ellentétben, amelyeknél a a hatóanyag koncentrációja az alkalmazást követően először emelkedik, majd az effektív határérték alá csökken. A CDDS rendszerek képesek fenntartani a hatóanyag koncentrációját az optimális tartományban, javítva ezzel a hatékonyságot, minimalizálva a mellékhatásokat, csökkentve az adagolás gyakoriságát, javítva a lipofil hatóanyagok oldhatóságát. A hidrogélek kiemelkedő anyagokká váltak a kontrollált gyógyszeradagoló rendszerek számára, mivel könnyen feldolgozhatók, kiváló biokompatibilitással rendelkeznek, hidrofil természetűek, bio-adhézívak, és képesek duzzadni, így ideálisak a kontrollált gyógyszerfelszabadítási rendszerekhez.
Problémafelvetés: Hogyan lehet javítani a kitozán és nátrium-alginát alapú hidrogélek mechanikai stabilitását, hogy azok hatékonyan alkalmazhatók legyenek kontrollált rendszerekben, polifenol hatóanyagok szállítására, anélkül, hogy felbomlanának a fiziológiai folyadékok hatására, és hogyan javítható azok antibakteriális aktivitása?
A probléma bemutatása A kutatás célja duplán keresztkötött kitozán- és nátrium-alginát-alapú hidrogélek fejlesztése, amelyek kontrollált metronidazol (MTZ) felszabadítást biztosítanak. A hagyományos hidrogélek gyenge mechanikai stabilitása és gyors hatóanyagleadása problémát jelent fiziológiai környezetben. A fejlesztett hidrogélek javíthatják a stabilitást, csökkenthetik a mellékhatásokat, és növelhetik a beteg együttműködését.
A kutatás célja és fő kérdései Cél: Olyan hidrogélek készítése, amelyek hosszú távon, kontrolláltan bocsátják ki az MTZ-t. Fő kérdések:
Hogyan hat a dupla keresztkötés a stabilitásra és a felszabadulásra?
Milyen szerepe van a kitozán és nátrium-alginát arányának?
Hogyan növelhető a biohasznosulás?
Milyen antibakteriális aktivitást mutatnak az MTZ-t tartalmazó hidrogélek?
Felhasznált anyagok és eszközök Alapanyagok: nátrium-alginát, kitozán, metronidazol, kalcium-klorid, glutaraldehid, etanol, desztillált víz. Eszközök: keverők, mikropipetták, beakerek, szárítóberendezés, FTIR, SEM, XRD, TGA, UV-Vis spektrofotométer, antibakteriális vizsgálóeszközök.
Módszerek
Alapoldatok készítése (SALG, kitozán).
Egyes keresztkötés kialakítása CaCl₂-vel.
Dupla keresztkötés létrehozása glutaraldehiddel.
Minták szárítása.
Metronidazol betöltése a hidrogélekbe.
Jellemzések (FTIR, SEM, XRD, TGA, duzzadási tesztek).
Antibakteriális aktivitás vizsgálata agar lemezes módszerrel.
Elemzés A duplán keresztkötött hidrogélek sikeresen biztosítanak lassú, kontrollált MTZ-felszabadulást, jó mechanikai stabilitással és antibakteriális hatékonysággal, hozzájárulva a fertőzések hatékony kezeléséhez.
Duzzadási vizsgálatok igazolták, hogy a polimerek arányának növelése (különösen a magasabb kitozántartalom) csökkenti a duzzadási képességet, azonban jelentősen javítja a hidrogélek szerkezeti szilárdságát. Ez hozzájárul a lassabb, egyenletesebb metronidazol-leadás biztosításához.
UV-Vis spektrofotométeres vizsgálatok alapján a metronidazol felszabadulási kinetikája jól leírható Higuchi-modellel, ami megerősíti, hogy a diffúzió vezérli a hatóanyagleadást. A dupla keresztkötések révén a hatóanyagfelszabadulás jelentősen elnyújtott, ami csökkenti a kezdeti „burst-release” jelenséget.
SEM képek alapján a morfológiai vizsgálatok során láthatóvá vált, hogy a duplán keresztkötött hidrogélek kompaktabb, homogénebb szerkezetet mutatnak.
FTIR és XRD vizsgálatok megerősítették a kémiai kötés kialakulását és a rendszer belső szerkezeti változásait, amely hozzájárult a kívánt mechanikai és felszabadítási tulajdonságokhoz.
TGA vizsgálatok során a hidrogélek jó hőstabilitást mutattak, ami szintén megerősíti a duplán keresztkötött szerkezet előnyös hatását.
Antibakteriális tesztek során a metronidazollal töltött hidrogél minták szignifikáns gátlási zónát mutattak mind az E. coli, mind a Staphylococcus aureus ellen, igazolva a hatékonyságát a szisztémásan is alkalmazható kontrollált felszabadítású formulában.
Összességében a kutatás eredményei alátámasztják, hogy a duplán keresztkötött SALG–kitozán hidrogélek alkalmasak metronidazol lassított, kontrollált felszabadítására, hozzájárulva a terápiás hatékonyság növeléséhez és a mellékhatások csökkentéséhez.
Növényi eredetű gyöngy-alternatíva fejlesztése: alginát-kitozán és gellán-gumi-kitozán kettős hidrogél hálózattal, fordított gömbösítési technológiával
A növényi alapú kapszulák napjaink egyik legizgalmasabb élelmiszeripari fejlesztési területeként jelennek meg. Ezek a termékek növényi fehérjék és poliszacharidok felhasználásával igyekeznek kialakítani gyöngy funkcionális, érzékszervi és táplálkozási tulajdonságait. A „koleszterinmentes”, „allergénszegény” és „fenntartható” címkék miatt az ilyen alternatívák iránt egyre nagyobb az érdeklődés, és már több cég is piacra dobott növényi gyöngykészítményeket.
A probléma bemutatása: A tojássárgája egyedülálló szerkezete és tulajdonságai miatt számos étel elengedhetetlen összetevője. A sárgája természetes, gömb alakú emulziós szerkezete különleges textúrát, ízt és vizuális élményt nyújt. A növényi alapú alternatívák fejlesztése során ez a gömb alakú forma és stabil emulziós szerkezet nehezen utánozható.
(a) A kappa-karragénán (k-CG) és a kitozán (CS) kémiai szerkezete.
(b) Az ultravékony κ-karragénán/kitozán hidrogél előállításának sematikus ábrázolása.
A jelenlegi növényi tojáshelyettesítők többsége folyékony vagy por formában készül, és bár funkcionális tulajdonságaikat már sikerült részben reprodukálni, a tökéletes, esztétikus, stabil gömb alakú tojássárgája megalkotása továbbra is kihívást jelent.
Gyakorlati jelentősége óriási lehet: a gasztronómiában és az élelmiszeriparban olyan innovációt eredményezhet, amellyel a növényi alapú éttermek, ételkiszállítók és élelmiszergyártók új szintre emelhetik kínálatukat. Emellett segítheti a fenntartható táplálkozás elterjedését, kielégítve a vegetáriánus, vegán, allergiás vagy koleszterinszintjükre odafigyelő fogyasztók igényeit.
A növényi alapú, gömb alakú tojássárgája-analóg előállítása szferifikációs alapon lehetséges, amely stabil szerkezetű, hőálló, és képes megőrizni formáját különböző konyhai eljárások során. Ennek érdekében a kísérlet a fordított gömbösítési technológia alkalmazására fókuszál, ahol alginát-kitozán és gellán gumi-kitozán alapú kettős hidrogél hálózatot használható, biztosítja a tojássárgája természetes membránszerkezetét.
A Cn nm gélek szintézisének és szerkezetének vázlatos ábrázolása.
a) A kitozán lúgos oldatban való oldódási folyamata;
(c) A csak 4r-PEG-CHO-t tartalmazó gélek szerkezete;
(d) a 4r-PEG-CHO-t és 4r-PEG-NH2-t tartalmazó gélek szerkezete;
(e) A reaktánsok molekulaszerkezete.
A jobb oldali SEM kép a C2-N0 gélhez, a bal felső és bal alsó SEM képek a C2-N2 gélhez, illetve a C2-N4 gélhez tartoznak. PEG: polietilénglikol.
Módszerek és eljárás: A növényi alapú, gömb alakú tojássárgája-analógok előállítása fordított gömbösítési eljárással. A folyamat lépései:
Növényi alapú emulzió előállítása borsó- és zabfehérjéből, valamint növényi zsírból.
Nátrium-alginát és gellán gumi-oldat elkészítése.
Kitozán-oldat készítése 1%-os ecetsavoldatban.
Kalcium-kloridos keresztkötő fürdő előkészítése.
Gömbösítés: a szimulált tojásfolyadék cseppentése a kalcium-klorid oldatba.
Kitozán-réteg kialakítása a már formált gömbök felületén.
Optikai, mechanikai és hőállósági tesztek elvégzése.
Eredmények:
A gömb, sima, fényes, átlátszó membránnal
A magasabb kitozán koncentráció erősebb, rugalmasabb membránt biztosít.
A gömbök sárgás színe és belső állaga a főzés után a lágy tojássárgájához hasonlítanak.
Mechanikailag a gömbök jól ellenállnak a terhelésnek.
Hőállóság szempontjából a gömbök főzés, forralás és sütés során is stabilak maradnak.
Az elkészült gömbök esztétikailag és funkcionálisan is jól hasonlítanak a természetes tojássárgájához.
Összefoglalás: A vizsgálat igazolta, hogy alginát, gellán gumi és kitozán kombinációjával, fordított gömbösítési technológiával létrehozható olyan növényi alapú gyöngy, amely hőálló, stabil és gasztronómiai szempontból is alkalmazható. Az eredmények alapján az innováció nemcsak laboratóriumi, hanem gyakorlati szinten is megvalósítható alternatívát kínál.
A Rollexco Zrt. által szervezett Bihari Innovációs Nap 2021. október 21-én, a Bihari Ipari Parkban került megrendezésre, ahol eredményes K+F projektet megvalósító vállalkozások mutatták be fejlesztésüket. A rendezvényen köszöntőt mondott Muraközi István, Berettyóújfalu város polgármestere, a Bihari Innovációs napot megnyitotta Bátor Zsolt Imre elnökigazgató. (forrás: berettyohir.hu, Írta: Kulcsár László)
10:00 – 10:10 Köszöntő – Muraközi István polgármester
10:10 – 10:15 Megnyitó – Bátor Zsolt Imre elnökigazgató
10:15 – Műszaki szekció előadásai
10:15 – 10:30 Rollexco Zrt innovatív fejlesztése az Ipar 4.0 szemléletű termelési hálózat kiépítése céljából – előadó Bátor Zsolt Imre – Lipcsei János
10:30 – 10:40 CHP mikro erőmű prototípusának kifejlesztése a Bojti Brikett Kft által – előadó Balog Sándor
10:40 – 10:50 Kérdések és válaszok az elhangzott előadásokhoz
10:50 – 11:00 Kávészünet
11:00 – Élelmiszeripari szekció előadásai
11:00 – 11:10 Speciális méhtakarmányok és a felhasználásukra épülő méz alapú termékek kifejlesztése a termelésbiztonság és a humán egészségvédő hatás fokozása érdekében – előadó Daróczi Lajos
11:10 – 11:20 Új, innovatív méhtermékcsalád prototípusának kifejlesztése és egészségvédő hatásának vizsgálata – előadó Daróczi Lajos
11:20 – 11:30 Pozitív élettani hatású, új mézkészítmények kifejlesztése – előadó Molnár Szabolcs
Algakivonat alkalmazhatósága funkcionális élelmiszerek kifejlesztése során
Az alginsav és nátriumsója elfogadott gyógyszerészeti segédanyagok, amelyek különböző szerepet töltenek be a szilárd, orális adagolási formák kifejlesztésében. Jóllehet vonzó előnyökkel bírnak, mint a biztonság, a bőség, a viszonylag alacsony költség és a biológiai lebonthatóság, ezek a természetes poliszacharidok nagy variabilitást mutatnak, ami korlátozhatja a tablettakészítmények segédanyagaként való alkalmazásukat. Így ahhoz, hogy robusztus készítményeket és jó minőségű, egyenletes teljesítményű gyógyszertermékeket kapjunk, a szerkezet-tulajdonság kapcsolat teljes megértése szükséges, mivel az alginátok szerkezete hatással van mind a technológiai, mind a biofarmakon tulajdonságaira.
Sodium alginate and alginic acid as pharmaceutical excipients for tablet formulation: Structure-function relationship
Mediterrán országokban kisebb a szív- és érrendszeri megbetegedésekben szenvedők száma, ami feltételezések szerint a fogyasztott vörösbor flavonoid tartalmának köszönhető. A flavonoidok ugyanis csökkentik a fibrinogén és emelik a plazminogén koncentrációt, növelik a védő hatású HDL, ezzel párhuzamosan csökkentik a káros LDL szintjét. Miért a vörösbor a funkcionális élelmiszer? Valószínűleg azért, mert a vizes, alkoholos folyadékból a flavonoidok jobban szívódnak fel, de nagy valószínűséggel nem csak a vörösbor, hanem életmódbeli és genetikai különbségek is okozzák a megbetegedés hiányát.
További kutatások a flavonoidok hatásáról az alábbiakat állapították meg: csontritkulásos, osteogenesises betegségekben helyreállítják a csontok fiziológiás anyagcseréjét, a cukorbetegségben szenvedőknél növelik az inzulintermelést, nőgyógyászati problémákban az ösztrogén termelésre hatnak, szerepet játszanak az Alzheimer kór megelőzésében, elősegítik a gyógyszerek felszívódását, a kvercetin pedig gátolja a húgysavképződéshez szükséges xantinoxidáz enzim működését, és számos gyógyszer is ezzel a mechanizmussal próbálja javítani a köszvényesek állapotát.
Prof. dr. Csapó János egyetemi tanár, Debreceni Egyetem, Mezőgazdaság-, Élelmiszertudományi és Környezetgazdálkodási Kar, Élelmiszertechnológiai Intézet; SAPIENTIA Erdélyi Magyar Tudományegyetem, Csíkszeredai Kar, Élelmiszertudományi Tanszék
Egyedülálló szerkezeti, fizikai és kémiai tulajdonságaik miatt a ciklodextrinek és származékaik több mint egy évszázada nagy érdeklődésre tartanak számot a tudósok és kutatók körében mind a tudományos élet, mind az ipar területén. A ciklodextrinek számos ipari alkalmazása abból fakad, hogy képesek részben vagy teljesen más molekulákat, különösen szerves vegyületeket kapszulázni. A ciklodextrinek a glükóz nem toxikus oligopolimerei, amelyek elősegítik a vízben rosszul oldódó szerves vegyületek oldhatóságának növelését, képesek elfedni a kellemetlen szagú vegyületek szagát, és széles körben tanulmányozták őket a gyógyszeradagolás területén. Ebben az áttekintésben a ciklodextrinek szerkezeti és kémiai tulajdonságait tárjuk fel, amelyek ezt a kapszulázó (vagyis zárványkomplexek képzési) képességét eredményezik.
Cyclodextrins: Structural, Chemical, and Physical Properties, and Applications
