Name: extraction of plant-based capsules for microencapsulation applications
Uploaded: 2016-11-09T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications at JoVE.com

This work was supported by the National Research Foundation (NRF-NRFF2011-01) and the National Medical Research Council (NMRC/CBRG/0005/2012).

1. Udvinding af Sporopollenin Exine Kapsler (sek) fra L. clavatum sporer Bemærk: SEC udvinding proces involverer en brændbar pulver (L. clavatum), hot ætsende syrer, og brændbare opløsningsmidler, og derfor korrekt personlige værnemidler (beskyttelsesbriller, ansigtsmaske, handsker, kittel), vurdering godkendt risikoen på brug og bortskaffelse af kemikalier ved autoriserede laboratoriepersonale er afgørende. <ol><li> Spore affedtende <ol><li> Forbered et tilbagesvalin...

<ol>
	<li>Paunov, V. N., Mackenzie, G., Stoyanov, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sporopollenin+micro-reactors+for+in-situ+preparation,+encapsulation+and+targeted+delivery+of+active+components.">Sporopollenin micro-reactors for in-situ preparation, encapsulation and targeted delivery of active components.</a> J. Mater. Chem. 17 (7), 609-612 (2007).</li><li>Barrier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Physical and chemical properties of sporopollenin exine particles. Doctoral dissertation thesis. , (2008).</li><li>Beckett, S. T., Atkin, S. L., Mackenzie, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dosage+Form.">Dosage Form.</a> US Patent. , (2009).</li><li>Lorch, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI+contrast+agent+delivery+using+spore+capsules:+controlled+release+in+blood+plasma.">MRI contrast agent delivery using spore capsules: controlled release in blood plasma.</a> Chem. Comm. (42), 6442-6444 (2009).</li><li>Wakil, A., Mackenzie, G., Diego-Taboada, A., Bell, J. G., Atkin, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+bioavailability+of+eicosapentaenoic+acid+from+fish+oil+after+encapsulation+within+plant+spore+exines+as+microcapsules.">Enhanced bioavailability of eicosapentaenoic acid from fish oil after encapsulation within plant spore exines as microcapsules.</a> Lipids. 45 (7), 645-649 (2010).</li><li>Barrier, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sporopollenin+exines:+A+novel+natural+taste+masking+material.">Sporopollenin exines: A novel natural taste masking material.</a> LWT-Food Sci. Technol. 43 (1), 73-76 (2010).</li><li>Barrier, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viability+of+plant+spore+exine+capsules+for+microencapsulation.">Viability of plant spore exine capsules for microencapsulation.</a> J. Mater. Chem. 21 (4), 975-981 (2011).</li><li>Hamad, S. A., Dyab, A. F., Stoyanov, S. D., Paunov, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation+of+living+cells+into+sporopollenin+microcapsules.">Encapsulation of living cells into sporopollenin microcapsules.</a> J. Mater. Chem. 21 (44), 18018-18023 (2011).</li><li>Diego-Taboada, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequestration+of+edible+oil+from+emulsions+using+new+single+and+double+layered+microcapsules+from+plant+spores.">Sequestration of edible oil from emulsions using new single and double layered microcapsules from plant spores.</a> J. Mater. Chem. 22 (19), 9767-9773 (2012).</li><li>Diego-Taboada, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+free+microcapsules+obtained+from+plant+spores+as+a+model+for+drug+delivery:+Ibuprofen+encapsulation,+release+and+taste.">Protein free microcapsules obtained from plant spores as a model for drug delivery: Ibuprofen encapsulation, release and taste.</a> Mater. Chem. B. 1 (5), 707-713 (2013).</li><li>Atwe, S. U., Ma, Y., Gill, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pollen+grains+for+oral+vaccination.">Pollen grains for oral vaccination.</a> J. Control. Release. 194, 45-52 (2014).</li><li>Mackenzie, G., Beckett, S., Atkin, S., Diego-Taboada, A., Gaonkar, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch+24.">Ch 24.</a> Microencapsulation in the Food Industry: A Practical Implementation Guide. , 283-297 (2014).</li><li>Diego-Taboada, A., Beckett, S. T., Atkin, S. L., Mackenzie, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hollow+Pollen+Shells+to+Enhance+Drug+Delivery.">Hollow Pollen Shells to Enhance Drug Delivery.</a> Pharmaceutics. 6 (1), 80-96 (2014).</li><li>Ma, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+a+novel+rape+pollen+shell+microencapsulation+and+its+use+for+protein+adsorption+and+pH-controlled+release.">Preparation of a novel rape pollen shell microencapsulation and its use for protein adsorption and pH-controlled release.</a> J. Microencapsul. 31 (7), 667-673 (2014).</li><li>Archibald, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+does+iron+interact+with+sporopollenin+exine+capsules?+An+X-ray+absorption+study+including+microfocus+XANES+and+XRF+imaging.">How does iron interact with sporopollenin exine capsules? An X-ray absorption study including microfocus XANES and XRF imaging.</a> J. Mater. Chem. B. 2 (8), 945-959 (2014).</li><li>Southworth, D., et al., Blackmore, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch+10.">Ch 10.</a> Microspores Evolution and Ontogeny: Evolution and Ontogeny. , 193-212 (2013).</li><li>Stanley, R. G., Linskens, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Pollen: Biology, Biochemistry, Management. , 307 (1974).</li><li>Ariizumi, T., Toriyama, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+regulation+of+sporopollenin+synthesis+and+pollen+exine+development.">Genetic regulation of sporopollenin synthesis and pollen exine development.</a> Annu. Rev. Plant Biol. 62, 437-460 (2011).</li><li>Mundargi, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+Sunflower+Pollen+as+a+Drug+Delivery+Vehicle.">Natural Sunflower Pollen as a Drug Delivery Vehicle.</a> Small. 12 (9), 1167-1173 (2015).</li><li>Mundargi, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lycopodium+Spores:+A+Naturally+Manufactured,+Superrobust+Biomaterial+for+Drug+Delivery.">Lycopodium Spores: A Naturally Manufactured, Superrobust Biomaterial for Drug Delivery.</a> Adv. Funct. Mater. 26 (4), 487-497 (2015).</li><li>Beckett, S. T., Atkin, S. L., Mackenzie, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topical+Formulations+Containing+Sporopollenin.">Topical Formulations Containing Sporopollenin.</a> US Patent. , (2007).</li><li>Zetzsche, F., Huggler, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Untersuchungen+&#252;ber+die+Membran+der+Sporen+und+Pollen+I.+1.+Lycopodium+clavatum+L.">Untersuchungen &#252;ber die Membran der Sporen und Pollen I. 1. Lycopodium clavatum L.</a> Liebigs Ann. Chem. 461 (1), 89-109 (1928).</li><li>Zetschke, F., Kaelin, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Untersuchungen+&#252;ber+die+membran+der+sporen+und+pollen+v.+4.+Zur+autoxydation+der+sporopollenine.">Untersuchungen &#252;ber die membran der sporen und pollen v. 4. Zur autoxydation der sporopollenine.</a> Helv. Chim. Acta. 14 (1), 517-519 (1931).</li><li>Zetzsche, F., Vicari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Untersuchungen+&#252;ber+die+Membran+der+Sporen+und+Pollen+III.+2.+Picea+orientalis+Pinus+silvestris+L.,+Corylus+Avellana+L.">Untersuchungen &#252;ber die Membran der Sporen und Pollen III. 2. Picea orientalis Pinus silvestris L., Corylus Avellana L.</a> Helv. Chim. Acta. 14 (1), 62-67 (1931).</li><li>Zetzsche, F., Kalt, P., Liechti, J., Ziegler, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zur+Konstitution+des+Lycopodium-Sporonins,+des+Tasmanins+und+des+Lange-Sporonins.+XI.+Mitteilung+&#252;ber+die+Membran+der+Sporen+und+Pollen.">Zur Konstitution des Lycopodium-Sporonins, des Tasmanins und des Lange-Sporonins. XI. Mitteilung &#252;ber die Membran der Sporen und Pollen.</a> Journal f&#252;r Praktische Chemie. 148 (9-10), 267-286 (1937).</li><li>Shaw, G., Yeadon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+studies+on+the+constitution+of+some+pollen+and+spore+membranes.">Chemical studies on the constitution of some pollen and spore membranes.</a> Grana. 5 (2), 247-252 (1964).</li><li>Shaw, G., Yeadon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+studies+on+the+constitution+of+some+pollen+and+spore+membranes.">Chemical studies on the constitution of some pollen and spore membranes.</a> J. Chem. Soc. C Org. , 16-22 (1966).</li><li>Dom&#236;nguez, E., Mercado, J. A., Quesada, M. A., Heredia, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pollen+sporopollenin:+degradation+and+structural+elucidation.">Pollen sporopollenin: degradation and structural elucidation.</a> Sex. Plant Reprod. 12 (3), 171-178 (1999).</li><li>Mundargi, R. C., Tan, E. L., Seo, J., Cho, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation+and+controlled+release+formulations+of+5-fluorouracil+from+natural+Lycopodium+clavatum+spores.">Encapsulation and controlled release formulations of 5-fluorouracil from natural Lycopodium clavatum spores.</a> J. Ind. Eng. Chem. 36, 102-108 (2016).</li><li>Orhan, I., K&#252;peli, E., &#350;ener, B., Yesilada, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Appraisal+of+anti-inflammatory+potential+of+the+clubmoss,+Lycopodium+clavatum+L.">Appraisal of anti-inflammatory potential of the clubmoss, Lycopodium clavatum L.</a> J. Ethnopharmacol. 109 (1), 146-150 (2007).</li><li>Baytop, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Therapy with medicinal plants in Turkey. , 334-335 (1999).</li><li>Pathak, S., Banerjee, A., Paul, S., Khuda-Bukhsh, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protective+potentials+of+a+plant+extract+(Lycopodium+clavatum)+on+mice+chronically+fed+hepato-carcinogens.">Protective potentials of a plant extract (Lycopodium clavatum) on mice chronically fed hepato-carcinogens.</a> Indian J. Exp. Biol. 47 (7), 602-607 (2009).</li><li>Ma, X., Gang, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+lycopodium+alkaloids.">The lycopodium alkaloids.</a> Nat. Prod. Rep. 21 (6), 752-772 (2004).</li><li>Bishayee, K., Chakraborty, D., Ghosh, S., Boujedaini, N., Khuda-Bukhsh, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lycopodine+triggers+apoptosis+by+modulating+5-lipoxygenase,+and+depolarizing+mitochondrial+membrane+potential+in+androgen+sensitive+and+refractory+prostate+cancer+cells+without+modulating+p53+activity:+signaling+cascade+and+drug-DNA+interaction.">Lycopodine triggers apoptosis by modulating 5-lipoxygenase, and depolarizing mitochondrial membrane potential in androgen sensitive and refractory prostate cancer cells without modulating p53 activity: signaling cascade and drug-DNA interaction.</a> Eur. J. Pharmacol. 698 (1), 110-121 (2013).</li><li>Durdun, C., Papuc, C., Crivineanu, M., Nicorescu, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antioxidant+potential+of+Lycopodium+clavatum+and+Cnicus+benedictus+hydroethanolic+extracts+on+stressed+mice.">Antioxidant potential of Lycopodium clavatum and Cnicus benedictus hydroethanolic extracts on stressed mice.</a> Scientific Works-University of Agronomical Sciences and Veterinary Medicine, Bucharest Series C, Veterinary Medicine. 57 (3), 61-68 (2011).</li><li>Banerjee, J., Biswas, S., Madhu, N. R., Karmakar, S. R., Biswas, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+better+understanding+of+pharmacological+activities+and+uses+of+phytochemicals+of+Lycopodium+clavatum:+A+review.">A better understanding of pharmacological activities and uses of phytochemicals of Lycopodium clavatum: A review.</a> J. Pharmacogn. Phytochem. 3 (1), 207-210 (2014).</li><li>Mundargi, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction+of+sporopollenin+exine+capsules+from+sunflower+pollen+grains.">Extraction of sporopollenin exine capsules from sunflower pollen grains.</a> RSC Adv. 6 (20), 16533-16539 (2016).</li><li>Mathias, P. M., Chen, C. C., Walters, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+Polyethylene+Fractionation+Using+the+Statistical+Associating+Fluid+Theory.">Modeling Polyethylene Fractionation Using the Statistical Associating Fluid Theory.</a> , (2000).</li><li>El-Bayaa, A., Badawy, N., Gamal, A., Zidan, I., Mowafy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purification+of+wet+process+phosphoric+acid+by+decreasing+iron+and+uranium+using+white+silica+sand.">Purification of wet process phosphoric acid by decreasing iron and uranium using white silica sand.</a> J. Hazar. Mater. 190 (1), 324-329 (2011).</li><li>Carr, J., Zhang, L., Davis, M., Ravishankar, S., Flieg, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scale+Controlling+Chemical+Additives+for+Phosphoric+Acid+Production+Plants.">Scale Controlling Chemical Additives for Phosphoric Acid Production Plants.</a> Procedia Engineering. 83, 233-242 (2014).</li><li>Mundargi, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eco-friendly+streamlined+process+for+sporopollenin+exine+capsule+extraction.">Eco-friendly streamlined process for sporopollenin exine capsule extraction.</a> Sci. Rep. 6, 1-14 (2016).</li><li>Smith, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fundamentals of Fourier transform infrared spectroscopy. , 182 (2011).</li></ol>

I dette arbejde, en systematisk analyse af SEC ekstraktion fra L. clavatum sporer præsenteres og denne rapport viser, at det er muligt at producere højere kvalitet kapsler samtidig opnå en betydelig effektivisering af den allerede eksisterende almindeligt anvendte protokol. 11 I modsætning til den gældende protokol, der kræver en høj procestemperatur (180 ° C) og en lang proces varighed (7 dage), 11 den nuværende SEC udvinding forarbejdning optimering blev primært fokuseret på a...

Der er en betydelig interesse i naturlige plante-baserede kapsler fremstillet af vegetabilske sporer og pollen til anvendelse i mikroindkapsling applikationer. 1-15 I naturen sporer og pollen yde beskyttelse til følsomme genetiske materialer mod barske miljøforhold. Den grundlæggende struktur af plante sporer og pollen omfatter typisk en ydre skal lag (exine), en indre skal lag (intine), og den indre cytoplasmatiske materiale. Den exine består af en kemisk robust biopolymer 1,9,10,13,16 benævnt sporopollenin og intine består primært af cellulosematerialer. 16-18 tomme kapsler kan isoleres ved forskellige fremgangsmåder 7,9 til fjernelse af cytoplasmatisk materiale , proteiner og den intine lag. 2,12,16 Disse sporopollenin exine kapsler (sek) give en overbevisende alternativ til syntetiske indkapslinger grund af deres snæver størrelsesfordeling og ensartet morfologi. 7,9,13,19,20 denudvikling af standardiserede processer for at opnå sek fra forskellige plantearter, såsom Lycopodium clavatum, åbner mulighed for en bred vifte af mikroindkapsling applikationer inden for områderne lægemiddelafgivelsessystemer, fødevarer og kosmetik. 6,10-13,21 For at opnå Sek, forskere først behandlet sporer og pollen med organiske opløsningsmidler og tilbagesvalet i alkaliske opløsninger for at fjerne cytoplasmiske indhold. 22-25 blev imidlertid den resterende kapsel struktur bestemmes til stadig indeholde den celluloseholdige intine lag. For at fjerne denne, forskere undersøgt brugen af forlænget sur hydrolyse forarbejdning under anvendelse af saltsyre, varm svovlsyre, eller varm phosphorsyre over flere dage, 22-25 med phosphorsyre blive den foretrukne fremgangsmåde til SEC intine fjernelse. 2 Dog igangværende forskning gennem årene har vist, at forskellige sporer og pollen har forskellige grader af modstandsdygtighed over for den barske behandling migthods almindeligt anvendt. 26,27 Nogle sporer og pollen er helt nedbrudt og miste alle strukturelle integritet i stærke alkaliske opløsninger, eller bliver stærkt beskadiget i stærke sure opløsninger. 16 Variabiliteten i SEC respons på behandling betingelser skyldes subtile variationer i den kemiske struktur og exine morfologi sporopollenin exine materiale mellem arterne. 28 på grund af variabilitet i robusthed sporopollenin exine kapsler (sek), er det nødvendigt at optimere betingelser for databehandling på hver art spore og pollen. Plant sporer fra arterne L. clavatum er blevet den mest undersøgte enkelt kilde sek. Det foreslås, at dette er primært på grund af sin udbredte tilgængelighed, lave omkostninger, monodispersitet, og kemisk robusthed 9,29 Sporerne kan let høstes og indeholder sporoplasmic indhold i form af grupperinger af 1 -. 2 um cellulære organeller og Biomolecules. 11 L. clavatum sporer er blevet anvendt som en naturlig pulver smøremiddel, 30,31 en base for kosmetik, 30 og i urtemedicin 32-36 for en lang række terapeutiske anvendelser. De Sek opnået fra L. clavatum har vist sig at være mere modstandsdygtig over for behandling end Sek fra andre arter af sporer og pollen. 2 Efter bearbejdning har de resulterende sek blevet vist at bevare deres indviklede microridge strukturer og høj morfologisk ensartethed og samtidig sikre et stort indre hulrum til indkapsling. 7 undersøgelser viser, at L. clavatum Sek kan bruges til indkapsling af lægemidler, 10,13 vacciner, 11 proteiner, 7,14 celler, 8 olier, 5-7,9 og kosttilskud. 5,15 Observerede SEK belastningseffektiviteter er relativt høje i forhold til traditionel indkapsling materialer. 7 Der er også en række rapporterede fordeletil SEC indkapsling såsom evnen til at maskere smag, 6,10 og for at tilvejebringe en vis grad af naturlig beskyttelse mod oxidation. 12 i eksisterende undersøgelser, den mest anvendte SEC ekstraktionsmetode for L. clavatum er baseret på fire hovedtrin. Trin et er solvent tilbagesvaling i acetone i op til 12 timer ved 50 ° C for at affedte sporerne. 11 Trin to er alkalisk tilbagesvaling i 6% kaliumhydroxid i op til 12 timer ved 120 ° C til fjernelse cytoplasmatisk og proteinholdige materialer. 11 trin tre er syre tilbagesvaling i 85% phosphorsyre i op til 7 dage ved 180 ° C for at fjerne den celluloseholdige intine materiale. 11 Trin fire er en omfattende vaskeproces ved hjælp af vand, opløsningsmidler, syrer og baser til fjernelse af alle tilbageværende ikke-exine materiale og kemiske rester. De vigtigste mål for SEC udvinding i forhold til indkapsling applikationer er at producere kapsler, der er tømt for cytoplasmatisk materiale, fri from potentielt allergifremkaldende proteiner, og morfologisk intakt. 2,37 Men fra en industriel produktion perspektiv, er det også vigtigt at overveje yderligere økonomiske og miljømæssige faktorer, såsom energieffektivitet, produktion varighed, sikkerhed, og deraf affald. Med hensyn til energieffektivitet, både høje temperaturer og lange behandlingstider påvirker produktionsomkostningerne samt miljømæssige fodaftryk. Produktion varighed og ekspeditionstid er centrale faktorer, der påvirker behandling rentabilitet. Af særlig bekymring er, at høj temperatur fosforsyre behandling øger sikkerhedsspørgsmål og er kendt for at resultere i ætsende skalering, som fører til betydelige stigninger i vedligeholdelse af infrastrukturen og forsinkelser i batch ekspeditionstider. 38-40 Hvor det er muligt, minimere antallet af nødvendige trin kan føre til en markant nedsættelse af affaldet produceres. Men det almindeligt anvendte fire-trins proces med L. clavatum SEC udvinding har simpelthen evolved fra årtiers forskning og har haft lidt faktiske procesoptimering. For nylig, Mundargi et al., 41 ydet et væsentligt bidrag til det igangværende arbejde på dette område ved systematisk at evaluere og optimere en af de mest almindeligt rapporterede SEC ekstraktionsteknikker. I første del af denne undersøgelse: sporedannelse affedtning demonstreres ved anvendelse af acetone behandling ved 50 ° C i 6 timer; sporoplasm og intine fjernelse procedurer er påvist at udnytte 85% fosforsyre behandling ved 70 ° C i 30 timer; omfattende vask med vand, opløsningsmidler, syre, og basen anvendes til at demonstrere fjernelse af resterende sporoplasmic indhold; og SEC tørring demonstreres udnytte konvektion tørring og vakuum ovn tørring. I det tredje afsnit, er SEC vakuum loading demonstreret under anvendelse vakuum indlæsningen af ​​en model protein, bovint serumalbumin (BSA), efterfulgt af BSA-ladede-SEC vask og lyofilisering. I fjerde afsnit, i determination af BSA indkapslingseffektiviteten demonstreres ved anvendelse af centrifugering, probesonikering, og UV / Vis-spektrometri.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="894">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Lycopodium clavatum spores (s-type)</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td style="width:171px;">19108-500G-F</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Bovine serum albumin</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td>A2153-50G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">FITC-conjugated BSA</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td style="width:171px;">A9771-250MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Phosphoric acid (85 % w/v)</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td style="width:171px;">438081-2.5L&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Hydrochloric acid</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td style="width:171px;">V800202&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Sodium hydroxide</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td style="width:171px;">S5881-1KG&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Acetone</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td style="width:171px;">V800022</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Ethanol</td>
			<td style="width:235px;">AcME&#160;</td>
			<td style="width:171px;">C000356</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Deionized water</td>
			<td style="width:235px;">Millipore purified water&#160;</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:319px;">Qualitative filter paper (grade No. 1, cotton cellulose)</td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Polystyrene microspheres (50 &#177; 1 &#181;m)&#160;</td>
			<td style="width:235px;">Thermoscientific (CA, USA)</td>
			<td style="width:171px;">4250A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Vectashield&#160;</td>
			<td style="width:235px;">Vector labs (CA, USA)</td>
			<td style="width:171px;">H-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:319px;">Sticky-slides, D 263 M Schott glass, No.1.5H (170 &#956;m, 25 mm x 75 mm) unsterile glass slide</td>
			<td style="width:235px;">Ibidi GmbH (Munich, Germany)</td>
			<td style="width:171px;">10812</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Commercial Lycopodium SECs (L-type)</td>
			<td style="width:235px;">Polysciences, Inc. (PA, USA)</td>
			<td style="width:171px;">16867-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Heating plates</td>
			<td style="width:235px;">IKA, Germany</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Scanning electron microscope</td>
			<td style="width:235px;">Jeol, Japan</td>
			<td style="width:171px;">&#160;JFC-1600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Elemental analyzer&#160;</td>
			<td style="width:235px;">Elementar, Germany</td>
			<td style="width:171px;">VarioEL III</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">FlowCam: The benchtop system</td>
			<td style="width:235px;">Fluid Imaging Technologies, USA</td>
			<td>FlowCamVS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Confocal laser scanning microscope</td>
			<td style="width:235px;">Carl Zeiss, Germany</td>
			<td style="width:171px;">LSM710</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Freeze dryer</td>
			<td>Labconco, USA&#160;</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">UV Spectrometer</td>
			<td>Boeco, Germany</td>
			<td style="width:171px;">S220</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

extraction of plant-based capsules for microencapsulation applications

Mikrokapsler afledt af plantebaserede sporer eller pollen giver en robust platform for en bred vifte af mikroindkapslingsmetoder applikationer. Sporopollenin exine kapsler (sek) opnås, når sporer eller pollen bearbejdes for at fjerne de interne sporoplasmic indhold. De resulterende hule mikrokapsler udviser en høj grad af micromeritic ensartethed og fastholde indviklede mikrostrukturelle funktioner i forbindelse med de særlige plantearter. Heri demonstrerer vi en strømlinet proces til produktion af sek fra Lycopodium clavatum sporer og til lastning af hydrofile forbindelser i disse sek. Den nuværende isolation procedure SEC er for nylig blevet optimeret til at reducere de forarbejdninger, som konventionelt anvendes i SEC isolation, og for at sikre produktionen af ​​intakte mikrokapsler. Naturlig L. clavatum sporer affedtet med acetone, behandlet med phosphorsyre, og ekstensivt vaskes til fjernelse sporoplasmic indhold. Efter acetone affedtning, har et enkelt procestrin ved hjælp 85% fosforsyre vist sig at fjerne alle sporoplasmic indhold. Ved at begrænse den sure processortid til 30 timer, er det muligt at isolere rene sek og undgå SEC frakturering, som er blevet vist at forekomme med forlænget behandlingstid. Omfattende vask med vand, fortyndet syre, fortyndet baser, og opløsningsmidler sikrer, at alle sporoplasmic materiale- og kemiske rester er tilstrækkeligt fjernet. Vakuumet fyldningsteknik anvendes til at indlæse en model protein (bovint serumalbumin) som en repræsentativ hydrofil forbindelse. Vakuum loading giver en enkel teknik til at indlæse forskellige forbindelser uden behov for skrappe opløsningsmidler eller uønskede kemikalier, som ofte er nødvendige i andre mikroindkapsling protokoller. Baseret på disse isolation og lastning protokoller, Sek give en lovende materiale til brug i en bred vifte af mikroindkapslingsmetoder applikationer, såsom, terapi, fødevarer, kosmetik og personlig pleje proddukter.

Strømlinet Udvindingsproces for Sporopollenin Exine Kapsler L. clavatum SEC ekstraktion blev opnået ved tre hovedtrin: (1) affedtning af anvendelse af acetone; (2) acidolyse under anvendelse phosphorsyre 85% (v / v); og (3) Omfattende SEC vask med opløsningsmidler. Strømmen af den strømlinede SEC ekstraktionsprocessen er præsenteret i figur 1 A -. Jeg Kort fortalt involverer fre...

Watch this Scientific Journal Video about Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications at JoVE.com

Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications

Denne protokol / manuskript beskriver en strømlinet proces til fremstilling af sporopollenin exine kapsler (sek) fra Lycopodium clavatum sporer og til lastning af hydrofile forbindelser i disse sek.

Udvinding af Plant-baserede Kapsler til Microencapsulation Applications

Microcapsules derived from plant-based spores or pollen provide a robust platform for a diverse range of microencapsulation applications. Sporopollenin ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Preparation of 3D Fibrin Scaffolds for Stem Cell Culture Applications

Udarbejdelse af 3D Fibrin stilladser til Stem celledyrkningsapplikationer

Stem cells are found in naturally occurring 3D microenvironments in vivo, which are often referred to as the stem cell niche 1. Culturing stem cells ...

Wideband Optical Detector of Ultrasound for Medical Imaging Applications

Wideband optisk detektor af ultralyd til medicinsk billedbehandling

Optical sensors of ultrasound are a promising alternative to piezoelectric techniques, as has been recently demonstrated in the field of optoacoustic ...

Designing Silk-silk Protein Alloy Materials for Biomedical Applications

Designing Silke-silkeprotein legering materialer til biomedicinske anvendelser

Fibrous proteins display different sequences and structures that have been used for various applications in biomedical fields such as biosensors, ...

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

På stedet TEM af biologiske samlinger i væske

Researchers regularly use Transmission Electron Microscopes (TEMs) to examine biological entities and to assess new materials. Here, we describe an ...

A Novel Stretching Platform for Applications in Cell and Tissue Mechanobiology

A Novel Stretching Platform for Applications i cellebiologi og Mechanobiology

Tools that allow the application of mechanical forces to cells and tissues or that can quantify the mechanical properties of biological tissues have ...

Biofunctionalized Prussian Blue Nanoparticles for Multimodal Molecular Imaging Applications

Biofunctionalized Prussian Blue Nanopartikler til multimodal Molekylære billedbehandling

Multimodal, molecular imaging allows the visualization of biological processes at cellular, subcellular, and molecular-level resolutions using multiple, ...

Solid Lipid Nanoparticles (SLNs) for Intracellular Targeting Applications

Solid Lipid Nanoparticles SLNs for Intracellular Targeting Applications

Solid lipidnanopartikler (SLNs) til intracellulær målretning Applications

Nanoparticle-based delivery vehicles have shown great promise for intracellular targeting applications, providing a mechanism to specifically alter ...

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

Opdigte superhydrofobe Polymere materialer til biomedicinske anvendelser

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

Rapid Mix Preparation of Bioinspired Nanoscale Hydroxyapatite for Biomedical Applications

Hurtig Mix Udarbejdelse af bioinspirerede Nanoscale hydroxyapatit for Biomedical Applications

Hydroxyapatite (HA) has been widely used as a medical ceramic due to its good biocompatibility and osteoconductivity. Recently there has been interest ...

Two Methods for Decellularization of Plant Tissues for Tissue Engineering Applications

To metoder til Decellularization af plantevæv til Tissue Engineering applikationer

The autologous, synthetic, and animal-derived grafts currently used as scaffolds for tissue replacement have limitations due to low availability, poor ...