Обещаваща ултра-малка еднослойна носеща система за подобрено доставяне на кожата на мангостин като серум против старчески петна, част 1

Резюме: Ако може да бъде доставен ефективно до мястото на действие, мангостанът има потенциала да разработи нови козмецевтични продукти поради своята активност, блокираща меланогенезата. Това проучване имаше за цел да разработи ултра-малка еднослойна носеща система за -мангостин и да оцени неговата ефективност като серум против старчески петна при хора in vivo. Свръхмалките еднослойни носещи основи бяха оптимизирани с помощта на 25-факторен дизайн с пет фактора (необработено кокосово масло, соев лецитин, Tween 80 и продължителност и скорост на разбъркване) и две нива (ниско и Високо); отговорът на размера на капката беше анализиран с помощта на Design Expert 12®. Изследването срещу петна беше проведено чрез заснемане на цифрови изображения на човешката кожа след локално приложение на ултрамалък еднослоен носител, зареден с мангостан, през нощта в продължение на две последователни седмици. Резултатите от тях бяха анализирани с помощта на Motic Live Imaging 3.0 и стандартен червен, зелен и син резултат. Оптимизираната серумна формула беше потвърдена със състав от 2,3% чисто кокосово масло, 1% лецитин и 28,3% Tween 80 (полисорбат 80) при скорост на разбъркване от 1500 оборота в минута за 15 минути. Включването на 3 процента -мангостин към оптимизираната основна формула произведе ултра-малък еднослоен носещ глобулен размер от 16,5 nm, със зета потенциал от -25,8 mV и индекс на полидисперсия от 0,445. Физическата характеристика на зареден с мангостан ултрамалък еднослоен носител включва 90,94 процента пропускливост, рН стойност 6,5, вискозитет 38 cP, специфично тегло 1,042 g/mL и 72,46 процента ефективност на улавяне. Трансмисионен електронен микроскоп потвърди сферични наноразмерни капчици в системата. Локално приложение на ултрамалък еднослоен носител, зареден с -мангостин, през нощта в продължение на 2 последователни седмици демонстрира активност срещу старчески петна, показана чрез значително намаляване на интензитета и площта на петната при хора доброволци (p <0,05).

Гликозидът на цистанхе може също така да повиши активността на SOD в сърдечните и чернодробните тъкани и значително да намали съдържанието на липофусцин и MDA във всяка тъкан, като ефективно улавя различни реактивни кислородни радикали (OH-, H₂O₂ и др.) и предпазва от увреждане на ДНК, причинено от ОН-радикали. Фенилетаноидните гликозиди Cistanche имат силна способност за пречистване на свободните радикали, по-висока редуцираща способност от витамин С, подобряват активността на SOD в сперматозоидната суспензия, намаляват съдържанието на MDA и имат известен защитен ефект върху функцията на мембраната на спермата. Полизахаридите Cistanche могат да повишат активността на SOD и GSH-Px в еритроцитите и белодробните тъкани на експериментално стареещи мишки, причинени от D-галактоза, както и да намалят съдържанието на MDA и колаген в белите дробове и плазмата и да увеличат съдържанието на еластин, имат добър очистващ ефект върху DPPH, удължава времето на хипоксия при стареещи мишки, подобрява активността на SOD в серума и забавя физиологичната дегенерация на белия дроб при експериментално стареещи мишки. С клетъчна морфологична дегенерация експериментите показват, че Cistanche има добра антиоксидантна способност и има потенциала да бъде лекарство за предотвратяване и лечение на заболявания, свързани със стареенето на кожата. В същото време ехинакозидът в Cistanche има значителна способност да улавя свободните радикали DPPH и може да улавя реактивни кислородни видове и да предотвратява индуцираното от свободните радикали разграждане на колаген, а също така има добър възстановителен ефект върху увреждането на аниона от свободните радикали на тимина.

Кликнете върху добавката Cistanche Tubulosa

【За повече информация:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Ключови думи: -мангостан; наноносител; ултрамалък еднослоен носач; козмецевтичен серум; наноемулсия

1. Въведение

Старческите петна (чернодробни петна) са най-честата форма на кожна хиперпигментация [1]. Те са най-често срещани върху кожа, която е била изложена на слънце в продължение на много години, като гърба на ръцете, горната част на краката, лицето, раменете и горната част на гърба и често са нежелан признак на стареене. Следователно има широка гама от продукти за избелване на кожата, с различна ефикасност и странични ефекти. Продължаващ фокус е да се разработят оптимизирани козмецевтични продукти, които осигуряват силно концентриран ефект на изсветляване на кожата за по-малко време в сравнение с конвенционалните продукти [2]. Друг акцент е върху разработването на козмецевтични продукти на натурална основа, тъй като те често се възприемат по-положително от обществеността и следователно осигуряват маркетингови предимства. Предизвикателството при разработването на формула, базирана на фитосъединение, е ефективното доставяне на активната съставка до нейните целеви места през бариерния слой на роговия слой [3]. Нанокозмецевтичните продукти предлагат потенциал за подобрено проникване на кожата със сравнително прости процедури на приложение и потенциал за целенасочено доставяне. Примери за нано козмецевтични продукти на базата на фитосъединения [4–7] включват тези за витамин Е и D-пантенол Nanotopes™ [8,9].

-мангостин (1,3,6,трихидрокси-7-метокси-2,8-бис(3-метилбут-2-ен-1-ил){{ 10}}H-xanthan- 9-one има потенциала да инхибира процеса на образуване на меланин (тъмни петна) [10]. Съединението показва силна антимеланогенна активност срещу B16F1 меланомни клетки чрез потискане на активността на тирозиназата ензим, важен ензим в синтеза на меланин и упражняване на депигментиращ ефект върху нормалните човешки епидермални меланоцити (NHEMs) [11] Следователно, -мангостин може да се използва като компонент на козметика или лекарства за лечение на петна, хлоазма , или меланоза.

Като полифенолно съединение, мангостинът е податлив на окисляване, което може да ограничи ефективността, когато се прилага върху кожата. Ето защо един ефективен подход към формулирането трябва да подобри както проникването на кожата, така и стабилността на активното съединение. Няколко подхода показват повишена стабилност и доставяне на кожата на -мангостан [12], включително липозоми [13], ниозоми [14] и протеазоми [15].

Нашето изследване е фокусирано върху матрицата с ултрамалък еднослоен носител (USUC): наноносителна система, наричана още NanotopeTM. Тази система се характеризира с много по-малък размер на капката (По-малък или равен на 40 nm) в сравнение с други еднослойни или многослойни липозоми (100–300 nm) [8]. По-малки капчици се получават чрез фиксирано съотношение на маслена фаза, повърхностно активно вещество, помощно повърхностно активно вещество и водна фаза; съотношенията се получават от процедура за оптимизация. В USUC дисперсната фаза е заобиколена от един слой фосфатидилхолин (повърхностно активно вещество), стабилизиран от помощно повърхностно активно вещество в диспергиращата среда [16]. По-малкият размер на капките е от полза за дълбоко проникване в роговия слой [8].

Тук описваме разработването на USUC наноносителна система за -мангостан, физическа характеристика и in vivo тестване при хора доброволци. Оптимизирането на формулата беше извършено с помощта на 25-факториален дизайн [6,17] и беше от съществено значение за осигуряване на USUC с добро качество с оптимален размер и стабилност на капките.

2. Материали и методи

2.1. Материали

-мангостин (чистота по-голяма или равна на 90 процента) е закупен от Institut Teknologi Bandung (Mark Herb, Bandung, Индонезия). Други компоненти включват соев лецитин (хранителен клас; Shankar Soya Products, Indore, Индия), необработено кокосово масло (VCO; Wahana, Padang, Индонезия) и Tween 80 (Bratachem, Jakarta, Индонезия). Всички останали химикали са с про-аналитичен клас.

2.2. Експериментален дизайн

Оптимизацията беше извършена с помощта на {{0}}факториален дизайн, състоящ се от три променливи на състава (концентрации на Tween 80 (X1), соев лецитин (X2) и VCO (X3)) и две променливи на процеса: продължителност на разбъркване ( X4) и скорост (X5) (с две нива — високо и ниско) [18]. Бяха приготвени тридесет и две USUC базови формули, като се използват факторите и нивата, описани в Таблица 1. Зависимата променлива беше размерът на капчиците на USUC. Размерът беше необходим в диапазона 0–40 nm [19]. Ефектите на всяка променлива и нейните взаимодействия бяха определени с помощта на факторно уравнение в следната форма:

2.3. Оптимизация на базовата формула на USUC

Основните формули на USUC бяха получени със спонтанно титруване във водната фаза. Соевият лецитин и Tween 80 се разбъркват с магнитна бъркалка (IKA® C-MAG HS 7, Staufen, Германия) при температура от 75 ◦C, като VCO се добавя по време на разбъркване. Водата се титрува бавно в сместа, докато се получи прозрачен разтвор [8]. 32-те бази бяха характеризирани по отношение на техния размер на частиците (капките) с помощта на анализатор за размера на частиците (Shimadzu SALD 2300, Токио, Япония).

Данните бяха анализирани с помощта на компютърен софтуер Design Expert® версия 12 (StatEase®, Минеаполис, Минесота, САЩ), за да се побере факторното уравнение с добавени взаимодействия и да се свърже отговорът с изследваните променливи [17]. Ефектът и взаимодействията между независимите променливи бяха описани с 3D повърхностни и контурни графики [19].

Получаване на -Mangostin USUC

-мангостин (3 процента w/v) се разтваря в VCO преди приготвянето на USUC, както е описано по-горе. Съставът на VCO, соев лецитин и Tween 80 и условията на процеса на смесване бяха същите като тези за оптимизираната USUC основа [8, 20, 23].

2.4. Характеризиране на USUC, зареден с мангостин

2.4.1. Физикохимични свойства

Характеризирането на USUC включва органолептично изследване, стойност на рН, процентна пропускливост, физическа стабилност чрез цикли на замразяване и размразяване, вискозитет, специфично тегло, размер на капките, индекс на полидисперсност (PDI) и зета потенциал [21,24,25]. pH на USUC формулите се измерва с помощта на pH метър (Hanna Instrument, Woonsocket, RI, USA), който е бил предварително калибриран. Това измерване се извършва веднъж седмично по време на 8-седмично съхранение при стайна температура [26]. Пропускливостта се измерва с UV-видим спектрофотометър (SHIMADZU UV-1601, Токио, Япония) при дължина на вълната 650 nm. Пропускливостта от близо 100 процента показва прозрачността на течните проби [27,28].

Физическата стабилност на USUC базите беше оценена с помощта на цикличен тест за замразяване и размразяване: USUC бяха държани на съхранение при температура от -5 ◦C за 24 часа и след това при 25 ◦C за още 24 часа. Този тест се повтаря за три цикъла. Физикохимичните свойства на USUC, като рН, вискозитет, специфично тегло и пропускливост, бяха оценени след три цикъла [29].

Вискозитетът на USUC бази се измерва с вискозиметър тип cup-and-bob (Brookfield DV2T, Middleboro, MA, USA), като се използва шпиндел номер 3 при скорост от 100 rpm в три екземпляра. Специфичното тегло на USUC бази се определя с помощта на пикнометър при 25 ◦C [20,30].

Размерът на капките, индексът на полидисперсност (PDI) и зета потенциалът на -мангостин USUCs бяха определени с помощта на анализатор за размера на частиците (HORIBA Scientific SZ-100, Киото, Япония) при 25 ◦C [31].

2.4.2. Определяне на ефективността на капсулиране (EE)

Количеството -мангостин, уловено във формулата на USUC, се освобождава чрез екстракция на зареден с -мангостин USUC с етил ацетат (1:2), последвано от обработка с ултразвук за 10 минути (Elmasonic S 80 (H), Singen, Германия) . Концентрацията на -мангостин в разтвора на етил ацетат се измерва с помощта на валидиран спектрофотометричен аналитичен метод при λ max от 314 nm [24].

Ефективността на улавяне (EE) се изчислява с помощта на следното уравнение:

2.4.3. Микроскопичен анализ чрез трансмисионен електронен микроскоп (TEM)

Морфологията на USUC, заредена с мангостин, беше наблюдавана с помощта на TEM (JEOL JEM 1010, Токио, Япония) при 80,0 KV и 30,000× увеличение. Проба от 10 µL се поставя върху решетка, боядисва се с уранил ацетат и се изсушава. Наблюдението е проведено при стайна температура [8,24,32].

2.4.4. Визуална оценка на USUC, зареден с мангостин, при хора-доброволци

Тестването с лепенки е проведено върху вътрешната част на кожата на предмишницата на 10 доброволци и е оставено за 24 часа, за да се проверят потенциални реакции на дразнене, като червени, сърбящи обриви по кожата. Изследване на анти-петновия ефект на -мангостин USUC беше извършено върху 2 жени доброволки, съответно на възраст 57 години и 40 години. Експериментът е извършен чрез етично разрешение, издадено от Медицинския факултет на университета Андалас (документ № 181/UN.16.2/KEP-FK/2020 на 23 декември 2020 г.). Зареденият с мангостан USUC се прилага тънко върху петна и по цялото лице през нощта в продължение на 2 последователни седмици. И двамата доброволци попълниха информирано съгласие за участие в това проучване и се съгласиха да не използват никакъв крем за изсветляване на лицето по време на теста. Преди да бъдат снимани, доброволците почистиха лицата си с търговски продукт за отстраняване на грим без масла. Лицата на доброволците бяха фотографирани с помощта на рефлексен цифров фотоапарат с един обектив (Nikon D 810, Melville, NY, USA) преди и след лечението. Всяко лицево изображение е направено от разстояние 30–40 cm с помощта на камера, оборудвана с 36 мегапиксела и размери 7360 × 4912. Интензитетът на тъмните петна е валидиран чрез измерване на стойностите на червено, зелено и синьо (RGB цветен модел ) с Adobe® Photoshop за Windows и OS X (Microsoft Corp, Редмънд, Вашингтон, САЩ). Размерът на тъмните петна се определя с помощта на микроскоп (Olympus, Ningbo, Китай), оборудван с Motic Live Imaging 3.0. [33–35].

2.5. Статистически анализ

Данните са показани като средно ± стандартно отклонение. Използван е прост t-тест за потвърждаване на оптимизираната формула срещу прогнозирания отговор; беше проведен сдвоен t-тест за идентифициране на значителни подобрения в параметрите на кожните състояния. Беше използван двупосочен ANOVA (= 0.05) за установяване на значителна разлика между средните стойности, последван от многократен обхватен тест на Дънкан при 5% ниво на значимост [18].

3. Резултати

3.1. Оптимизация на базовата формула

Тридесет и две базови формули на USUC бяха приготвени с различни фактори, както е описано в таблица 2. Измерването на променливата на отговора показа широк диапазон на размера на капчиците от 11,3 nm–184,5 µm. Само шест формули (F1, F3, F9, F12, F25 и F28) отговарят на критериите на USUC система с размер на капката По-малък или равен на 40 nm [8]. Данните в таблица 2 бяха допълнително анализирани със софтуера Design Expert®, за да се получи регресионен модел, последван от определяне на оптимизираната формула.

3.2. Отговор (Y): Ефект на независими променливи върху размера на частиците

Беше извършена оценка на размера на капката като отговор (Y). Пет фактора или независими променливи бяха моделирани в експерименталния етап на проектиране, последвано от генериране на повърхност за реакция за размера на капката. Фигура 1 изобразява 3D диаграми на реакция-повърхност на ефектите на независими променливи върху размера на частиците. Полученото факторно уравнение е дадено в уравнение (3):

Отговорът на размера на капката се увеличава, когато съставът на Tween 80 и соевия лецитин е на по-високи нива (Фигура 1а). Намаляването на нивото на VCO и повишаването на нивото на Tween 80 доведе до отговор на размера на капката от 20–70 nm (Фигура 1b). Ефектът от връзката между Tween 80 и времето на разбъркване върху отговора на размера на капката показва, че по-дългото време на разбъркване води до отговор на размера на капката от 20–100 nm (Фигура 1в). Реакция на размера на капката от 20,000 nm беше постигната със скорост на разбъркване от 1200–1350 rpm и съдържание на Tween 80 от 20 процента. Увеличаването на нивото на Tween 80 с по-ниско ниво на скорост на разбъркване увеличи реакцията на размера на капката с до 80,000 nm, обозначено от зоната от синьо към зелено (Фигура 1d). Увеличаването на съдържанието на соев лецитин и VCO доведе до по-големи стойности на размера на капчиците, както е отбелязано със синьо-зелената област (50,000–100,000 nm) (Фигура 1e). Увеличаването на съдържанието на лецитин и използването на по-дълго време на разбъркване доведе до по-голям размер на капките, както е показано от синьо-зелената област (50,000–100,000 nm) (Фигура 1f). Увеличаването на съдържанието на соев лецитин с висока скорост на разбъркване увеличи размера на капките, както е отбелязано от зелено-жълтата област (50,000–150,000 nm) (Фигура 1g). Оценката на съдържанието на VCO и времето на разбъркване при отговор на размера на капката показа, че време на разбъркване от 15 минути и ниво на VCO от<1.5% resulted in a droplet size of 40 nm (Figure 1h). The droplet-size profiles were varied,  with different levels of combination for both VCO versus stirring speed and stirring speed versus stirring time (Figure 1i,j).

3.3. Определяне на оптимална формула от Software Design Expert®

Анализът беше извършен с помощта на Design Expert® за генериране на насложени контурни графики. На Фигура 2 жълтата област представлява зоната за прогнозиране на оптималната основна формула с отговора на размера на капката. Приблизителна оптимална базова формула е намерена при концентрация от 28,2 Tween 80 процента и 1 процент соев лецитин, с желана стойност 1.00. Желателна стойност, по-близка до 1, показва способността на модела да произведе оптимизираната формула. Оптимизираните условия за производство на USUC основата бяха скорост на разбъркване от 1500 rpm за 15 min. Този състав и тези условия дават предвидения отговор от 34,04 nm. Приготвянето на оптимизираната формула за потвърждение (Таблица 3) доведе до размер на капката от 36 nm, което не се различава значително от прогнозирания отговор (p По-голямо или равно на 0,05).

【За повече информация:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】