Desarrollo de capsulas nanoestructuradas con curcumina para el control de acidez de fluidos gástricos artificiales

Antecedentes. La curcumina es conocida por sus propiedades antioxidantes, anticancerígenas y antiinflamatorias. Sin embargo, su uso efectivo se ve limitado por su baja biodisponibilidad y rápida degradación en el tracto digestivo. Materiales y métodos. En este trabajo se llevaron a cabo la síntesis...

Full description

Autores:: Ordosgoitia Tirado, Tripsy Lorena

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2024

Institución:: Universidad Militar Nueva Granada

Repositorio:: Repositorio UMNG

Idioma:: spa

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description	Antecedentes. La curcumina es conocida por sus propiedades antioxidantes, anticancerígenas y antiinflamatorias. Sin embargo, su uso efectivo se ve limitado por su baja biodisponibilidad y rápida degradación en el tracto digestivo. Materiales y métodos. En este trabajo se llevaron a cabo la síntesis de microcápsulas nanoestructuradas con curcumina mediante la técnica de electrospraying. El proceso inicia con el análisis independiente de cada uno de los precusores por medio de la espectroscopia de ultravioleta visible (UV-vis). En particular, se prepararon soluciones de curcumina dispersa en metanol, etanol o acetona para identificar las bandas de absorbción de la molécula y poder distinguir su participación con los demas precursores. Una solución de alginato de sodio al 1% y curcumina al 2% m/m en agua Milli-Q. La solución se carga en una celda hidrotérmica para efectuar la síntesis a condiciones superiores a la ambiental lográndose una temperatura y presión de 150.0 °C y 150.0 kPa, respectivamente. La caracterización de la integridad fisicoquímica y la liberación de la curcumina se llevó a cabo mediante las técnicas de espectroscopia UV-visible (UV-vis) e impedancia electroquímica. La identidad molecular se caracterizó principalmente mediante las técnicas de UV-vis y espectroscopia de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR). Respecto a la morfología de las microcápsulas nanoestructuradas de curcumina, se realizó un análisis mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), y las microcápsulas cargadas con las nanoestructuras de curcumina se caracterizaron mediante microscopía confocal de fluorescencia. Adicionalmente, se creó un fluido gástrico artificial utilizando una solución de ácido clorhídrico al 0,5% y agua Milli-Q para simular el entorno ácido gástrico con un pH de 2,30. Resultados. Se logró solubilizar la curcumina en medios acuosos lo que se comprobó al someter las dipersiones a centrifugado de 16000g, comprobandose su estabilidad y sin separación de fases. Se fabricaron tres tipos de microcápsulas de alginato nanoestructuradas con curcumina:piperina y solventes de agua-milli Q (tipo 1), etanol:agua milli-Q (tipo 2) y (etanol:agua milli-Q):(curcumina:agua milli- xiii Q) (tipo 3). Los tres tipos de microcápsulas nanoestructuradas presentaron liberación e incremento en el pH del fluido gástrico artificial, siendo la más óptima el tipo 3. La máxima liberación se logró en las microcápsulas tipo 2 y 3, mientras que la 1 presentarón un comportamiento lineal. El pH se modifico desde 2.2 hasta 2.9 con las microcápsulas tipo 3. Hemos mostrado que las microcápsulas nanoestructuradas con curcumina:piperina son una alternativa para controlar el grado de acidez gástrico. Palabras claves: Microcápsulas nanoestructuradas, curcumina, piperina, ácido gástrico, acidez, control de pH, electrospraying, UV-vis, FTIR, impedancia electroquímica.
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En particular, se prepararon soluciones de curcumina dispersa en metanol, etanol o acetona para identificar las bandas de absorbción de la molécula y poder distinguir su participación con los demas precursores. Una solución de alginato de sodio al 1% y curcumina al 2% m/m en agua Milli-Q. La solución se carga en una celda hidrotérmica para efectuar la síntesis a condiciones superiores a la ambiental lográndose una temperatura y presión de 150.0 °C y 150.0 kPa, respectivamente. La caracterización de la integridad fisicoquímica y la liberación de la curcumina se llevó a cabo mediante las técnicas de espectroscopia UV-visible (UV-vis) e impedancia electroquímica. La identidad molecular se caracterizó principalmente mediante las técnicas de UV-vis y espectroscopia de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR). Respecto a la morfología de las microcápsulas nanoestructuradas de curcumina, se realizó un análisis mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), y las microcápsulas cargadas con las nanoestructuras de curcumina se caracterizaron mediante microscopía confocal de fluorescencia. Adicionalmente, se creó un fluido gástrico artificial utilizando una solución de ácido clorhídrico al 0,5% y agua Milli-Q para simular el entorno ácido gástrico con un pH de 2,30. Resultados. Se logró solubilizar la curcumina en medios acuosos lo que se comprobó al someter las dipersiones a centrifugado de 16000g, comprobandose su estabilidad y sin separación de fases. Se fabricaron tres tipos de microcápsulas de alginato nanoestructuradas con curcumina:piperina y solventes de agua-milli Q (tipo 1), etanol:agua milli-Q (tipo 2) y (etanol:agua milli-Q):(curcumina:agua milli- xiii Q) (tipo 3). Los tres tipos de microcápsulas nanoestructuradas presentaron liberación e incremento en el pH del fluido gástrico artificial, siendo la más óptima el tipo 3. La máxima liberación se logró en las microcápsulas tipo 2 y 3, mientras que la 1 presentarón un comportamiento lineal. El pH se modifico desde 2.2 hasta 2.9 con las microcápsulas tipo 3. Hemos mostrado que las microcápsulas nanoestructuradas con curcumina:piperina son una alternativa para controlar el grado de acidez gástrico. Palabras claves: Microcápsulas nanoestructuradas, curcumina, piperina, ácido gástrico, acidez, control de pH, electrospraying, UV-vis, FTIR, impedancia electroquímica.Background. Curcumin is a well-known molecule for its antioxidant, anticancer, and antiinflammatory properties. However, its effective use is limited by its low bioavailability and rapid degradation in the digestive tract. Materials and methods. In this research, nanostructured microcapsules with curcumin were synthesized using the electrospraying technique. The process begins with the independent analysis of each precursor using ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis). In particular, solutions of curcumin dispersed in methanol, ethanol, or acetone were prepared to identify the absorption bands of the molecule and distinguish its participation from the other precursors. A 1% w/w solution of sodium alginate and 2% w/w curcumin in Milli-Q water was prepared. The solution was loaded into a hydrothermal reactor to achieve a synthesis above room conditions, temperature and pressure of about 150.0 °C and 150.0 kPa, respectively. The characterization of the physical and chemical integrity together with curcumin release was monitored by UV-visible spectroscopy (UV-vis) and electrochemical impedance techniques. Molecular identity was characterized using UV-vis and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) techniques. Regarding the morphology of the nanostructured curcumin microcapsules, analysis was conducted using scanning electron microscopy (SEM), and microcapsules loaded with curcumin nanostructures were characterized using fluorescence confocal microscopy. Additionally, an artificial gastric fluid was created using a 0.5% hydrochloric acid solution and Milli-Q water to simulate the gastric acidic environment with a pH of 2.30. xiv Results. Curcumin was successfully solubilized in aqueous media, and tested by subjecting the dispersions to centrifugation of acceleration at about 16000g, thus, restating their stability since absence of phase separation was observed. Three types of nanostructured alginate microcapsules with curcumin:piperine and Milli-Q water solvents (type 1), ethanol:Milli-Q water (type 2), and (ethanol:Milli-Q water):(curcumin:Milli-Q water) (type 3) were fabricated. All three types of nanostructured microcapsules showed release and pH increase in the artificial gastric fluid, with type 3 being the most optimal. The maximum release was achieved in type 2 and type 3 microcapsules, while type 1 exhibited a linear behavior. The pH was modified from 2.2 to 2.9 with type 3 microcapsules. We have demonstrated that nanostructured microcapsules with curcumin:piperine are an alternative for controlling gastric acidity. Keywords: Nanostructured microcapsules, turmeric (Latin name), piperine, gastric acid, acidity, pH control, electrospraying, UV-vis, FTIR, electrochemical impedance.Proyecto INV-CIAS 3745 con IP: Beynor Antonio Paez SierraRESUMEN................................................................................................................IX ABSTRACT............................................................................................................... X INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................ 3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ....................................................................... 3 HIPÓTESIS .................................................................................................... 3 ESTADO DEL ARTE.................................................................................... 4 2.1 NANOPARTÍCULAS DE SERICINA CARGADAS CON CURCUMINA: EVALUACIÓN PARA APLICACIONES BIOMÉDICAS. ........................................................................... 5 MARCO TEÓRICO ...................................................................................... 8 3.1 TÉCNICA DE ELECTROSPRAYING........................................................................ 8 3.2 TÉCNICAS DE CARACTERIZACIÓN ................................................................... 10 ESPECTROSCOPÍA ULTRAVIOLETA-VISIBLE (UV-VIS)................................................... 10 ESPECTROSCOPIA DE INFRARROJO POR TRANSFORMADA DE FOURIER (FTIR).................... 12 MICROSCOPIA CONFOCAL DE FLUORESCENCIA............................................................ 14 MICROSCOPIA ELECTRÓNICA DE BARRIDO. (SEM)..................................................... 16 3.3 ASPECTOS TEÓRICOS DE LAS MOLÉCULAS DE CURCUMINA, PIPERINA Y RIZOMAS DE CURCUMINA Y ALGINATO DE CALCIO. .............................................................. 17 CURCUMINA....................................................................................................... 17 PIPERINA ........................................................................................................... 18 RIZOMAS DE CURCUMINA...................................................................................... 19 ALGINATO DE SODIO............................................................................................. 20 METODOLOGÍA ........................................................................................ 22 4.1. PREPARACIÓN DE EMULSIONES DE CURCUMINA:PIPERINA ................................... 22 4.2. CARACTERIZACIÓN DE DILUCIÓN DE LA CURCUMINA........................................... 23 a. Dilución de la curcumina en metanol, acetona, etanol y agua milli-q ........................ 23 vi b. Proceso de filtrado ...................................................................................................... 24 PREPARACIÓN DE EMULSIONES EN LA CELDA HIDROTÉRMICA......................................... 25 4.3. PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN DE CURCUMINA EN AGUA MILLI-Q........................ 26 Dilución de la solución de curcumina en agua Milli-Q......................................................... 27 4.4. PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN DE CURCUMINA, PIPERINA Y ALGINATO DE SODIO EN AGUA MILLI-Q .................................................................................................... 29 4.5. PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN DE CURCUMINA, PIPERINA EN ETANOL Y ALGINATO DE SODIO EN AGUA MILLI-Q...................................................................................... 31 4.6. CARACTERIZACIÓN DE LA MUESTRA MEDIANTE TÉCNICAS DE ESPECTROSCOPÍA Y ELECTROQUÍMICA....................................................................................... 33 A. MEDICIÓN ESPECTROFOTOMÉTRICA UV-VIS.................................................... 33 B. CARACTERIZACIÓN POR ESPECTROFOTOMETRÍA DE FTIR .................................... 34 C. CARACTERIZACIÓN POR ESPECTROSCOPIA ELECTROQUÍMICA DE IMPEDANCIA .......... 35 4.7. ANÁLISIS DE DATOS MEDIANTE PROCESOS DE DECONVOLUCIÓN ........................... 35 Protocolo para la Deconvolución de Espectros utilizando OriginLab................................... 36 4.8. MÉTODO DE ENCAPSULAMIENTO................................................................... 38 4.9. CARACTERIZACIÓN DE ENCAPSULAMIENTO....................................................... 39 RESULTADOS Y ANÁLISIS..................................................................... 42 5.1. CARACTERIZACIÓN DE LA DILUCIÓN DE LA CURCUMINA....................................... 42 5.2. DILUCIÓN DE LA SOLUCIÓN DE CURCUMINA: PIMIENTA EN AGUA MILLI-Q.............. 43 5.3. ANÁLISIS DE ESPECTROS POR EL MÉTODO DE DECONVOLUCIÓN ............................ 45 5.4. CARACTERIZACIÓN DE ENCAPSULAMIENTO....................................................... 51 5.5. LIBERACIÓN DE CAPSULAS EN UN MEDIO ACIDO ................................................ 57 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES......................................... 63PregradoAntécédents. La curcumine est connue pour ses propriétés antioxydantes, anticancéreux et anti-inflammatoire. Cependant, son utilisation efficace est limitée par sa faible biodisponibilité et dégradation rapide dans le tube digestif. Matériaux et méthodes. Dans ce travail, la synthèse de microcapsules a été réalisée nanostructuré avec de la curcumine grâce à la technique d'électropulvérisation. Le processus commence par le analyse indépendante de chacun des précurseurs par spectroscopie ultraviolette visible (UV-vis). En particulier, les solutions de curcumine dispersées dans le méthanol, l'éthanol et ou de l'acétone pour identifier les bandes d'absorption de la molécule et pouvoir distinguer ses participation avec les autres précurseurs. Une solution de 1% d'alginate de sodium et 2% m/m de curcumine dans de l'eau Milli-Q. La La solution est chargée dans une cellule hydrothermale pour réaliser la synthèse dans des conditions supérieures à la environnemental, atteignant une température et une pression de 150,0 °C et 150,0 kPa, respectivement. La caractérisation de l'intégrité physicochimique et de la libération de la curcumine a été réalisée réalisée à l'aide de techniques de spectroscopie UV-visible (UV-vis) et d'impédance électrochimique. L'identité moléculaire a été caractérisée principalement par les UV-vis et Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Concernant la morphologie du microcapsules de curcumine nanostructurées, une analyse a été réalisée par microscopie faisceau d'électrons à balayage (SEM) et microcapsules chargées de nanostructures de curcumine ont été caractérisés par microscopie confocale à fluorescence. De plus, un liquide gastrique artificiel a été créé à l'aide d'une solution acide. 0,5% d'acide chlorhydrique et de l'eau Milli-Q pour simuler l'environnement acide gastrique avec un pH de 2,30. Résultats. Il a été possible de solubiliser la curcumine en milieu aqueux, ce qui a été vérifié en soumettant les dispersions centrifugé à 16000g, en vérifiant sa stabilité et sans séparation de phases. Ils ont été fabriqués trois types de microcapsules d'alginate nanostructurées avec de la curcumine : pipérine et solvants eau milli-Q (type 1), éthanol : eau milli-Q (type 2) et (éthanol : eau milli-Q) : (curcumine : eau milli-Q). xiii Q) (type 3). Les trois types de microcapsules nanostructurées présentées libèrent et augmentent dans le pH du liquide gastrique artificiel, le plus optimal étant le type 3. La libération maximale a été atteinte dans les microcapsules de type 2 et 3, tandis que le type 1 présentait un comportement linéaire. Le pH est Je modifie de 2,2 à 2,9 avec des microcapsules de type 3. Nous avons montré que les microcapsules nanostructurées contenant de la curcumine : pipérine sont un alternative pour contrôler le degré d’acidité gastrique. Mots clés : Microcapsules nanostructurées, curcumine, pipérine, acide gastrique, acidité, contrôle du pH, électropulvérisation, UV-vis, FTIR, impédance électrochimique.applicaction/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 InternationalAcceso abiertohttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Desarrollo de capsulas nanoestructuradas con curcumina para el control de acidez de fluidos gástricos artificialesDevelopment of nanostructured capsules with curcumin for acidity control of artificial gastric fluidsTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fIngeniería BiomédicaFacultad de IngenieríaUniversidad Militar Nueva GranadaAbka-Khajouei, R., Tounsi, L., Shahabi, N., Patel, A. K., Abdelkafi, S., & Michaud, P. (2022). Structures, Properties and Applications of Alginates. 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Life (Basel, Switzerland), 12 (11), 1740. https://doi-org.ezproxy.umng.edu.co/10.3390/life12111740Microcápsulas nanoestructuradascurcuminapiperinaácido gástricoacidezcontrol de pHelectrosprayingUV-visFTIRimpedancia electroquímicaNanostructured microcapsulesturmeric (Latin name)piperinegastric acidaciditypH controlelectrosprayingUV-visFTIRelectrochemical impedanceLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-83420https://repository.umng.edu.co/bitstreams/95d1eb27-ecdc-482f-ab58-22fe88d4194d/downloada609d7e369577f685ce98c66b903b91bMD52ORIGINALOrdosgoitiaTiradoTripsyLorena2024.pdfOrdosgoitiaTiradoTripsyLorena2024.pdfTrabajo de gradoapplication/pdf2847472https://repository.umng.edu.co/bitstreams/e1fd3780-9b7e-4d67-8211-c5b2eee69fd8/downloaddadb539cc4a065270a039cd07d4a85b5MD51THUMBNAILOrdosgoitiaTiradoTripsyLorena2024.pdf.jpgOrdosgoitiaTiradoTripsyLorena2024.pdf.jpgIM 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Desarrollo de capsulas nanoestructuradas con curcumina para el control de acidez de fluidos gástricos artificiales

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