dc.contributor.author
Al Shaal, Loaye
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:31:59Z
dc.date.available
2011-08-01T11:48:17.872Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/1212
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-5414
dc.description.abstract
Flavonoids have attracted a considerable interest as active ingredients due to
the possession of different biological activities at nontoxic levels. They are
considered as potential antioxidants besides their effects as anti-
inflammatory, anti-cancer, and anti-viral agents. As they have antioxidant
properties they can be incorporated in dermal applied anti-aging products.
However, due to their poor aqueous solubility they have limited
bioavailability. In order to enhance flavonoids solubility, they can be
rendered as nanosuspensions. The contact angle measurements on compressed
tablets of hesperetin and apigenin showed that 1% Plantacare® 2000 UP has the
best wettability among other surfactants. Therefore, nanosuspensions
containing 1% solution of Plantacare® 2000 UP were prepared using high
pressure homogenization by applying 1,500 bar for 30 cycles. The particle size
reached for both flavonoids was less than 1 µm. Both nanocrystals showed good
reproducibility of the mean particle size in between the batches. Nanocrystals
of both flavonoids were scaled-up using the smartCrystals® technology (up to 5
kg). The macrosuspensions were firstly milled using the pearlmill for 7
consecutive passages and subsequently homogenized at 300 bar using high
pressure homogenizer. Both stabilized nanocrystals showed excellent long term
physical and chemical stability at 4°C and room temperature. As the prepared
smartCrystals® are aqueous formulations, preservation is a must. Therefore,
Different preservatives with a variety of physical and chemical
characteristics were scanned. SmartCrystals® were successfully preserved using
hydrophilic preservatives without any negative effect on their physical or
chemical stability. Agglomerates were detected when hydrophobic preservatives
were used, therefore they were discarded as suitable preservatives for our
highly dispersed systems. The effect of an antifoaming agent on the physical
and chemical properties of the preserved nanosuspensions was also evaluated
and was found that it has a minor effect on these characteristics. The
crystalline status was evaluated using XRD and showed that the used particle
size reduction methods did not produce amorphous forms. All peaks and patterns
obtained from XRD were similar to that of the original powder. The saturation
solubility for both flavonoids was several times improved. For example, the
saturation solubility of hesperetin in water increased from 3 µg/ml for the
normal powder to 113 µg/ml for the hesperetin smartCrystals®. Release studies
were conducted using Franz diffusion cells. There was large increase in the
dissolved amount of flavonoids by rendering them as nanocrystals when compared
to the coarse form. The antioxidant activity for both flavonoids was examined
and evaluated using the DPPH method. An increase in the antioxidant activity
was observed by decreasing the particle size and hence increasing the surface
area. Nanocrystals showed almost double the activity to that of the micronized
powder. The smartCrystals® were incorporated in gels to obtain a final stable
dosage form for dermal application. No sign of instability was detected during
and after several months of incorporation. Thus, stable and preserved
flavonoids nanocrystals with enhanced solubility were produced using the
combination technology without affecting the crystalline nature of the
compounds. These smartCrystals® can be incorporated in gels or creams by
simple admixing.
de
dc.description.abstract
Flavonoide sind interessant als aktive Wirkstoffe aufgrund ihrer verschiedenen
biologischen Aktivitäten, ohne die toxische Ebene zu überschreiten. Sie werden
als Antioxidantien und entzündungshemmende-, antivirale Arzneimittel
verwendet, sowie in der Anti-Krebstherapie eingesetzt. Aufgrund ihrer
antioxidativen Eigenschaften können sie in dermalen Anti-Aging Produkten
inkorporiert werden. Wegen ihrer geringen Wasserlöslichkeit besitzen sie nur
eine begrenzte Bioverfügbarkeit. Um die Löslichkeit zu erhöhen werden sie als
Nanosuspensionen eingesetzt. Die Kontaktwinkel Messungen von komprimiertem
Hesperetin und Apigenin zeigten, dass 1% Plantacare® 2000 UP sich als bestes
Netzmittel eignet. Deshalb wurden Nanosuspensionen mit 1%iger Plantacare® 2000
UP-Lösung hergestellt unter Verwendung von Hochdruckhomogenisation bei 1.500
bar und 30 Zyklen. Die Teilchengröße betrug für beide Flavonoide weniger als 1
µm. Eine gute Reproduzierbarkeit der mittleren Teilchengröße zwischen den
einzelnen Chargen konnte nachgewiesen werden. Mittels der smartCrystals®
Technologie wurde von Hesperetin- und Apigenin Nanokristallen ein Scaling-up
bis 5 kg durchgeführt. Die Makrosuspensionen wurden zuerst mit einer Perlmühle
in 7 aufeinander folgenden Passagen gemahlen und anschließend bei 300 bar mit
einem Hochdruck-homogenisator homogenisiert. Die so hergestellten
Nanokristalle zeigten eine hervorragende physikalische und chemische
Langzeitstabilität bei der Lagerung bei 4°C und Raum-temperatur. Wegen der
wässrigen Formulierung der hergestellten smartCrystals® ist eine Konservierung
erforderlich. Deshalb wurden verschiedene Konservierungsstoffe mit einer
Vielzahl physikalischer und chemischer Eigenschaften ausprobiert.
SmartCrystals® wurden erfolgreich mit hydrophilen Konservierungsstoffen
versetzt ohne negative Auswirkungen auf ihre physikalische und chemische
Stabilität. In Proben mit hydrophoben Konservierungsstoffen bildeten sich
Agglomerate und fielen somit als geeignetes Konservierungs-mittel für unsere
hochdispersen Systeme aus. Die Auswirkungen von Antischaummittel auf die
physikalischen und chemischen Eigenschaften der konservierten Nanosuspensionen
wurden ebenfalls untersucht. Es wurde ein geringer Einfluss auf diese
Eigenschaften festgestellt. Der kristalline Zustand wurde mittels
Röntgendiffraktometrie untersucht und ergab, dass die durchgeführten
Partikelgrößenreduktionsmethoden keine amorphen Formen produzierten. Die
Nanosuspensionen wiesen in den Röntgendiffraktometrie -diagrammen ähnliche
Muster und Höhen auf wie das ursprüngliche Pulver. Die Sättigungslöslichkeit
für beide Flavonoide wurde verbessert und erhöht, zum Beispiel für Hesperetin
in Wasser von 3 µg/ml für grobes Pulver auf 113 µg/ml für die Hesperetin
smartCrystals®. In in vitro Freisetzungsversuchen an Franz-Diffusionszellen
gab es eine große Zunahme der gelösten Menge an Flavonoiden durch Rendering
als Nanokristalle im Vergleich zur Pulverform. Die antioxidative Aktivität für
beide Flavonoide mittels DPPH-Methode wurde untersucht und bewertet. Eine
Erhöhung der antioxidativen Aktivität wurde durch die Verringerung der
Teilchengröße und damit die Vergrößerung der Oberfläche beobachtet.
Nanokristalle zeigten fast doppelt so viel Aktivität im Vergleich zum
mikronisierten Pulver. Die smartCrystals® wurden in Gele eingearbeitet um eine
endgültige stabile Darreichungsform für dermale Applikationen zu finden. Die
physikalischen Eigenschaften wurden für diese smartCrystals®-Gele untersucht.
Es wurden keine Anzeichen von Instabilität nach mehreren Monaten der
Einarbeitung festgestellt. Aufgrund dieser Experimente wurden stabile und
konservierte Flavonoid Nanokristalle mit erhöhter Löslichkeit produziert,
unter Verwendung der Kombinationstechnologie, ohne die kristallinen
Eigenschaften der Komponenten zu verändern. Diese smartCrystals® können in
Gele oder Cremes durch einfaches Mischen eingearbeitet werden.
de
dc.format.extent
V, 222 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
antioxidant activity
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie
dc.title
smartCrystals® - investigations on preparation, preservation and long-term
stability
dc.contributor.contact
losh79@gmail.com
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Rainer H. Müller
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Michael Dittgen
dc.date.accepted
2011-07-07
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000024037-4
dc.title.translated
smartCrystals® - Untersuchungen zur Herstellung, Konservierung und
Langzeitstabilität
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000024037
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000009845
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open access