Name: extraction of plant-based capsules for microencapsulation applications
Uploaded: 2016-11-09T14:00:00
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This work was supported by the National Research Foundation (NRF-NRFF2011-01) and the National Medical Research Council (NMRC/CBRG/0005/2012).

1. Extraction de sporopollenine Exine Capsules (SECs) de L. clavatum spores Remarque: Le processus d&#39;extraction SEC implique une poudre inflammable (L. clavatum), acides corrosifs chauds, et des solvants inflammables, l&#39; équipement donc approprié de protection individuelle (lunettes, masque, gants, blouse de laboratoire), l&#39; évaluation des risques approuvée sur l&#39; utilisation et l&#39; élimination des produits chimiques par le personnel de laboratoire autorisé est essentiel....

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	<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. 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Dans ce travail, une analyse systématique de l&#39; extraction SEC de L. Les spores de clavatum est présenté et ce rapport montre qu&#39;il est possible de produire des capsules de qualité supérieure tout en réalisant une importante rationalisation du protocole couramment utilisé pré-existant. 11 Contrairement au protocole existant nécessitant une température élevée de processus (180 ° C) et une longue durée de traitement (7 jours), 11 l&#39; optimisation de la SEC c...

Il y a beaucoup d&#39; intérêt dans des capsules à base de plantes naturelles obtenues à partir de spores de plantes et les pollens pour une utilisation dans les applications de microencapsulation 1-15 Dans la nature., Les spores et le pollen assurent la protection des matériaux génétiques sensibles contre les conditions environnementales difficiles. La structure de base de spores de plantes et de pollen comprend typiquement une couche externe de l&#39;enveloppe (en exine), une couche d&#39;enveloppe intérieure (intine) et le matériau cytoplasmique interne. L&#39;exine est composé d&#39;un biopolymère chimiquement robuste 1,9,10,13,16 dénommé sporopollénine et la intine est composée essentiellement de matériaux cellulosiques. 16-18 capsules vides peuvent être isolés par divers procédés 7,9 pour éliminer le matériau cytoplasmique , des protéines, et la couche de intine. 2,12,16 Ces capsules de exine sporopollenine (SECs) fournissent une alternative convaincante aux encapsulants synthétiques en raison de leur distribution de taille étroite et la morphologie uniforme. 7,9,13,19,20 ladéveloppement de procédés standardisés pour obtenir SECs de diverses espèces végétales, telles que Lycopodium clavatum, ouvre la possibilité d&#39;une large gamme d&#39;applications de microencapsulation dans les domaines de la délivrance de médicaments, les aliments et les cosmétiques 6,10-13,21. Afin d&#39;obtenir SECs, les chercheurs ont d&#39; abord été traitées avec des spores et le pollen des solvants organiques et chauffé au reflux dans des solutions alcalines pour éliminer les matières cytoplasmiques. 22-25 Cependant, la structure de la capsule restante a été déterminée à contenir encore la couche intine cellulosique. Afin d&#39;éliminer cela, les chercheurs ont exploré l&#39;utilisation de longue traitement d&#39;hydrolyse acide avec de l&#39; acide chlorhydrique, l&#39; acide sulfurique chaud, ou de l&#39; acide phosphorique chaud pendant plusieurs jours, 22-25 avec de l&#39; acide phosphorique de devenir la méthode préférée de intine élimination SEC. 2 Toutefois, en cours la recherche au cours des années a montré que diverses spores et pollens ont des degrés de résistance différents à la me traitement durethodes couramment utilisé. 26,27 Quelques spores et les pollens sont complètement dégradés et perdent toute intégrité structurelle dans les solutions alcalines fortes, ou deviennent fortement endommagés dans des solutions acides forts. 16 La variabilité de la réponse SEC à des conditions de traitement est due à des variations subtiles dans le produit chimique exine structure et la morphologie du matériau de sporopollenine exine entre les espèces. 28 en raison de la variabilité de la robustesse des capsules de exine sporopollenine (articles), il est nécessaire d&#39;optimiser les conditions de traitement pour chaque espèce de spores et le pollen. Les spores de plantes de l&#39;espèce L. clavatum sont devenus la source unique la plus largement étudiée de SECs. Il est proposé que cela est principalement dû à sa grande disponibilité, à faible coût, monodispersité et robustesse chimique 9,29 Les spores peuvent être facilement récoltées et contient le contenu sporoplasmic sous la forme de groupements de 1 -. 2 um organites cellulaires et biomolecules. 11 L. Les spores clavatum ont été utilisés comme lubrifiant de poudre naturelle, une base 30,31 pour les produits cosmétiques, 30 et 32-36 en phytothérapie pour une large gamme d&#39;applications thérapeutiques. Les SECs obtenus à partir de L. clavatum ont été montré pour être plus résistante au traitement que SECs d&#39;autres espèces de spores et le pollen. 2 Après le traitement, les SECs résultant ont été montré pour conserver leurs structures de microridge complexes et l&#39; uniformité morphologique , tout en offrant une grande cavité interne pour l&#39; encapsulation. 7 Des études indiquent que L. SECs clavatum peuvent être utilisés pour l&#39;encapsulation des médicaments, des vaccins, des 10,13 11 protéines, 7,14 cellules, 8 huiles, 5-7,9 et compléments alimentaires. 5,15 observés efficacité de chargement de la SEC sont relativement élevés par rapport aux classiques encapsulation des matériaux. 7 Il existe également un certain nombre d&#39;avantages signalésà SEC encapsulation telles que la capacité de masquer les goûts, 6,10 et de fournir un certain degré de protection naturelle contre l&#39; oxydation. 12 Dans les études existantes, SEC la méthode la plus couramment utilisée pour l&#39; extraction L. clavatum est basé sur quatre étapes principales. La première étape consiste à reflux de solvant dans l&#39; acétone pendant jusqu&#39;à 12 heures à 50 ° C pour dégraisser les spores. 11 La deuxième étape est le reflux alcalin dans 6% d&#39; hydroxyde de potassium pendant jusqu&#39;à 12 heures à 120 ° C pour éliminer cytoplasmique et les matières protéiniques. 11 Etape trois est reflux acide dans 85% d&#39; acide phosphorique jusqu&#39;à 7 jours à 180 ° C pour éliminer le matériau de intine cellulosique. 11 la quatrième étape est un processus de lavage complet en utilisant l&#39; eau, les solvants, les acides et les bases pour éliminer tout le reste du matériel non exine et les résidus chimiques. Les principaux objectifs de l&#39;extraction SEC par rapport aux applications d&#39;encapsulation sont de produire des capsules qui sont vides de matériau cytoplasmique, libre from protéines potentiellement allergènes, et morphologiquement intacts. 2,37 Cependant, du point de vue de la fabrication industrielle, il est également important de tenir compte de facteurs économiques et environnementaux supplémentaires, tels que l&#39; efficacité énergétique, la durée de la production, la sécurité, et les déchets résultant. En ce qui concerne l&#39;efficacité énergétique, des températures élevées et des longs délais de traitement influent sur les coûts de production ainsi que l&#39;empreinte environnementale. la durée de la production et le délai d&#39;exécution sont des facteurs clés qui influent sur la rentabilité de traitement. Il est particulièrement préoccupant que le traitement de l&#39; acide phosphorique à haute température augmente les problèmes de sécurité et est connu pour entraîner l&#39;entartrage corrosif qui conduit à des augmentations significatives de la maintenance des infrastructures et des retards dans les délais de traitement par lots 38-40. Lorsque cela est possible, ce qui réduit le nombre d&#39;étapes nécessaires peut conduire à réduire de manière significative les déchets produits. Cependant, le couramment utilisé en quatre étapes de L. extraction clavatum SEC a simplement evolved de décennies de recherche et a eu peu d&#39;optimisation de processus réel. Récemment, Mundargi et al., 41 a apporté une contribution importante aux travaux en cours dans ce domaine par une évaluation systématique et d&#39; optimiser l&#39; une des techniques d&#39;extraction de la SEC les plus fréquemment rapportés. Dans la première partie de cette étude: spore dégraissement est démontrée en utilisant le traitement de l&#39;acétone à 50 ° C pendant 6 heures; procédures de sporoplasme et d&#39;enlèvement intine sont démontrées en utilisant 85% de traitement d&#39;acide phosphorique à 70 ° C pendant 30 heures; lavage extensif avec de l&#39;eau, les solvants, l&#39;acide, et la base est utilisé pour démontrer l&#39;élimination des matières résiduelles sporoplasmic; et le séchage SEC est démontrée utilisait le séchage par convection et séchage sous vide four. Dans la troisième section, SEC vide chargement est démontrée utilisait le chargement à vide d&#39;une protéine modèle, l&#39;albumine de sérum bovin (BSA), suivi par BSA-chargé-SEC lavage et lyophilisation. Dans la quatrième section, la détermintion de l&#39;efficacité d&#39;encapsulation est démontrée BSA utilisait une centrifugation, d&#39;une sonde ultrasons, et UV Vis spectrométrie /.

<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

Les microcapsules provenant de spores ou de pollen à base de plantes fournissent une plate-forme robuste pour une large gamme d&#39;applications de microencapsulation. capsules sporopollenine de exine (SECS) sont obtenus lorsque les spores ou le pollen sont traitées de manière à supprimer le contenu sporoplasmic internes. Les microcapsules creuses résultantes présentent un degré élevé d&#39;uniformité microméritiques et conservent leurs caractéristiques microstructurales complexes liées aux espèces végétales particulières. Ici, nous démontrons un processus simplifié pour la production de SECs de Lycopodium spores de clavatum et pour le chargement de composés hydrophiles dans ces SECs. La procédure actuelle d&#39;isolement SEC a récemment été optimisée afin de réduire de manière significative les exigences de traitement qui sont classiquement utilisés dans l&#39;isolement de la SEC, et d&#39;assurer la production de microcapsules intactes. Natural L. Les spores de clavatum sont dégraissés avec de l&#39; acétone, traitée avec de l&#39; acide phosphorique, et largement lavés pour éliminer sporoplasmicontenu c. Après l&#39;acétone dégraissement, une étape de traitement unique en utilisant 85% d&#39;acide phosphorique a été montré pour supprimer tous les contenus sporoplasmic. En limitant le temps de traitement acide à 30 h, il est possible d&#39;isoler SECs propre et d&#39;éviter la SEC fracturation, qui a été montré pour se produire avec le temps de traitement prolongé. lavage extensif avec de l&#39;eau, les acides dilués, diluer les bases et les solvants assure que tous les résidus de matières chimiques et sporoplasmic sont suffisamment supprimés. La technique de chargement à vide est utilisé pour charger une protéine modèle (sérumalbumine bovine) comme composé hydrophile représentative. Vacuum chargement fournit une technique simple pour charger divers composés sans avoir besoin de solvants agressifs ou des produits chimiques indésirables qui sont souvent nécessaires dans d&#39;autres protocoles de microencapsulation. Sur la base de ces protocoles d&#39;isolement et de chargement, SECs fournir un matériau prometteur pour une utilisation dans un large éventail d&#39;applications de microencapsulation, tels que, la thérapeutique, les aliments, les produits cosmétiques et de soins personnels produits.

Processus d&#39;extraction fuselée pour sporopollenine exine Capsules L. extraction clavatum SEC a été réalisée par trois étapes principales: (1) Dégraisse utilisant de l&#39; acétone; (2) acidolyse à l&#39;aide d&#39;acide phosphorique à 85% (v / v); et (3) un lavage extensif SEC en utilisant des solvants. Le flux du processus d&#39;extraction SEC simplifiée est présentée à la ...

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Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications

Ce protocole / manuscrit décrit un processus simplifié pour la production de capsules de exine sporopollenine (articles) de Lycopodium spores de clavatum et pour le chargement de composés hydrophiles dans ces SECs.

Capsules à base de plantes Extraction de microencapsulation pour Applications

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

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