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. Utvinning av Sporopollenin Exine kapslar (Sek) från L. clavatum sporer Obs: SEC extraktion processen innebär en brandfarlig pulver (L. clavatum), varma frätande syror och brandfarliga lösningsmedel, därför lämplig personlig skyddsutrustning (skyddsglasögon, ansiktsmask, handskar, skyddsrock), godkänd riskbedömning av användning och bortskaffande av kemikalier genom auktoriserad laboratoriepersonal är viktigt. <ol><li> Spore Avfettning <ol><li> Förbereda en åt...

<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 detta arbete, en systematisk analys av SEC extraktion från L. clavatum sporer presenteras och denna rapport visar att det är möjligt att framställa kapslar med högre kvalitet och samtidigt uppnå en betydande effektivisering av befintlig vanligt förekommande protokoll. 11 I motsats till det nuvarande protokollet kräver en hög processtemperatur (180 ° C) och en lång process varaktighet (7 dagar), 11 nuvarande SEC utvinning bearbetning optimering var främst inriktad på att mins...

Det finns ett stort intresse för naturliga växtbaserade kapslar erhållna från växt sporer och pollen för användning i mikroinkapslingsapplikationer. 1-15 I naturen, sporer och pollen ge skydd för känsliga genetiska material mot hårda miljöförhållanden. Den grundläggande strukturen av växt sporer och pollen innefattar typiskt ett yttre mantelskiktet (exine), en inre mantelskiktet (intine), och den inre cytoplasmatiska materialet. Den exine består av en kemiskt robust biopolymer 1,9,10,13,16 kallad sporopollenin och intine består huvudsakligen av cellulosamaterial. 16-18 Tomma kapslar kan isoleras genom olika förfaranden 7,9 för avlägsnande av cytoplasmiskt material , proteiner och den intine skiktet. 2,12,16 Dessa sporopollenin exine kapslar (sECS) tillhandahålla en övertygande alternativ till syntetiska inkapslingsmedel på grund av deras snäv storleksfördelning och enhetlig morfologi. 7,9,13,19,20 denutveckling av standardiserade processer för att få Sek från olika växtarter som Mattlummer, öppnar möjligheterna för ett brett spektrum av mikroinkapslings applikationer inom områdena drug delivery, livsmedel och kosmetika. 6,10-13,21 För att erhålla SECS, forskare först behandlas sporer och pollen med organiska lösningsmedel och återloppskokades i alkaliska lösningar för att avlägsna cytoplasmiska innehåll. 22-25 Emellertid var den kvarvarande kapselstrukturen bestäms att fortfarande innehålla cellulosa intine skiktet. För att ta bort denna, forskare undersökt användningen av långvarig sur hydrolys bearbetning med användning av saltsyra, varm svavelsyra, eller varm fosforsyra under flera dagar, 22 till 25 med fosforsyra bli den föredragna metoden för SEC intine borttagning. 2 dock pågående forskning genom åren har visat att olika sporer och pollen har olika grader av motståndskraft mot den hårda behandling av migthods vanligen används. 26,27 Vissa sporer och pollen är helt förstörd och förlora all strukturell integritet i starkt alkaliska lösningar, eller blir svårt skadade i starkt sura lösningar. 16 variabilitet i SEC svar på behandlingsbetingelser beror på subtila variationer i den kemiska struktur och exine morfologi sporopollenin exine material mellan arter. 28 på grund av variationen i robustheten sporopollenin exine kapslar (sek), är det nödvändigt att optimera förutsättningarna för varje art av sporbildande och pollen bearbetning. Växt sporer från arten L. clavatum har blivit den mest studerade enskilda källan till sek. Det föreslås att detta är främst på grund av dess omfattande tillgänglighet, låg kostnad, monodispersitet och kemisk stabilitet 9,29 Sporerna kan lätt skördas och innehåller sporoplasmic innehåll i form av grupperingar av 1 -. 2 pm cellulära organeller och biomolecules. 11 L. clavatum sporer har använts som ett naturligt pulver smörjmedel, 30,31 en bas för kosmetika, 30 och i örtmedicin 32-36 för ett brett område av terapeutiska tillämpningar. De SECS erhållna från L. clavatum har visat sig vara mer motståndskraftig mot behandling än Sek från andra arter av sporer och pollen. 2 Efter behandling har de resulterande sekunder visat sig behålla sina intrikata microridge strukturer och hög morfologisk likformighet samtidigt som en stor inre hålrum för inkapsling. 7 studier indikerar att L. clavatum Sek kan användas för inkapsling av läkemedel, 10,13 vacciner, 11 proteiner, 7,14 celler, 8 oljor, 5-7,9 och kosttillskott. 5,15 Observerade SEC last effektivitet är relativt hög i jämförelse med konventionella inkapsling material. 7 Det finns också ett antal rapporterade fördelarSEC inkapsling såsom förmågan att maskera smak, 6,10 och ge en viss grad av naturligt skydd mot oxidation. 12 I befintliga undersökningar, den vanligaste SEC extraktionsmetod för L. clavatum bygger på fyra huvudsteg. Steg ett är lösningsmedelsåterloppskokning i aceton under upp till 12 h vid 50 ° C för att avfetta sporerna. 11 steg två är alkalisk återloppskokning i 6% kaliumhydroxid under upp till 12 h vid 120 ° C för att avlägsna cytoplasmiska och proteinhaltiga material. 11 steg tre är syra återloppskokning i 85% fosforsyra för upp till 7 dagar vid 180 ° C för att avlägsna cellulosa intine material. 11 Steg fyra är en omfattande tvättprocess med hjälp av vatten, lösningsmedel, syror och baser för att avlägsna alla återstående icke-exine material och kemikalierester. De viktigaste målen för SEC utvinning i förhållande till inkapslings applikationer är att producera kapslar som är tom på cytoplasma material, gratis tillbakam potentiellt allergiframkallande proteiner, och morfologiskt intakta. 2,37 Men från en industriell tillverkningsperspektiv, är det också viktigt att överväga ytterligare ekonomiska och miljömässiga faktorer, såsom energieffektivitet, produktion varaktighet, säkerhet, och resulterande avfallet. När det gäller energieffektivitet, både höga temperaturer och långa handläggningstider påverkar produktionskostnaderna samt miljöpåverkan. Produktions varaktighet och handläggningstid är viktiga faktorer som påverkar bearbetning lönsamhet. Särskilt oroande är att hög temperatur fosforsyra behandling ökar säkerhetsfrågor och är känd för att resultera i frätande skalning vilket leder till betydande ökningar av infrastrukturunderhåll och förseningar i batch handläggningstider. 38-40 Där det är möjligt, vilket minimerar antalet steg som krävs kan leda att avsevärt minska det avfall som produceras. Emellertid den vanligen använda fyra-steg process för L. clavatum SEC extraktion har helt enkelt evolved från decennier av forskning och har haft lite faktiska processoptimering. Nyligen Mundargi et al., 41 gjorde ett betydande bidrag till det pågående arbetet inom detta område genom att systematiskt utvärdera och optimera en av de vanligaste rapporterade SEC utvinningstekniker. I den första delen av denna studie: spor avfettning demonstreras med användning av aceton bearbetning vid 50 ° C under 6 h; sporoplasm och intine reningssteg demonstreras med användning av 85% fosforsyra behandling vid 70 ° C under 30 timmar; omfattande tvättning med vatten, lösningsmedel, syra och bas användes för att demonstrera avlägsnande av kvarvarande sporoplasmic innehåll; och SEC torkning demonstreras användning av konvektion torkning och vakuum ugnstorkning. I den tredje delen, är SEC vakuum loading demonstrerade användning av vakuum lastning av ett modellprotein, bovint serumalbumin (BSA), följt av BSA-laddade-SEC tvättning och lyofilisering. I den fjärde delen, fastställbaration av BSA inkapslingseffektiviteten demonstreras användning av centrifugering, ultraljudsbehandling med sond, och 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

Mikrokapslar som härrör från vegetabiliska sporer eller pollen ger en robust plattform för en mängd olika mikroinkapslingsapplikationer. Sporopollenin exine kapslar (SECS) erhålls när sporer eller pollen bearbetas för att avlägsna de inre sporoplasmic innehåll. De resulterande ihåliga mikrokapslar uppvisar en hög grad av micromeritic enhetlighet och behålla intrikata mikro funktioner som är relaterade till de särskilda växtarter. Häri visar vi en strömlinjeformad process för framställning av Sek från Mattlummer sporer och för lastning av hydrofila föreningar i dessa sek. Den nuvarande SEC isoleringsförfarandet har nyligen optimerad för att avsevärt minska bearbetningskrav som konventionellt används i SEC isolering, och för att säkerställa produktion av intakta mikrokapslar. Naturliga L. clavatum sporer avfettades med aceton, behandlades med fosforsyra, och i stor utsträckning tvättas för att avlägsna sporoplasmic innehåll. Aceton avfettning, har en enda behandlingssteg med användning av 85% fosforsyra visat sig avlägsna alla sporoplasmic innehåll. Genom att begränsa syra handläggningstiden till 30 timmar, är det möjligt att isolera rena sekunder och undvika SEC sprickbildning, som har visat sig förekomma med förlängd handläggningstid. Omfattande tvättning med vatten, utspädda syror, utspädda baser och lösningsmedel säkerställer att alla sporoplasmic material och kemiska rester på ett adekvat sätt avlägsnas. Vakuumlastningsteknik utnyttjas för att ladda ett modellprotein (bovinserumalbumin) som en representativ hydrofil förening. Vakuum laddning ger en enkel teknik för att ladda olika föreningar utan behov av starka lösningsmedel eller oönskade kemikalier som ofta krävs i andra mikroinkapslingsprotokoll. Baserat på dessa isolerings- och lastningsprotokoll Sek ge en lovande material för användning i en mängd olika mikroinkapslings tillämpningar, såsom läkemedel, livsmedel, kosmetika och personlig omvårdnad proddukter.

Strömlinjeformad Extraction Process för Sporopollenin Exine Kapslar L. clavatum SEC extraktion uppnåddes genom tre huvudsteg: (1) Uttorkande användning av aceton; (2) acidolys med användning av fosforsyra 85% (volym / volym); och (3) Omfattande SEC tvätt med hjälp av lösningsmedel. Flödet av den strömlinjeformade SEC extraktionsprocessen presenteras i figur 1 A -. I korthet ...

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

Detta protokoll / manuskript beskriver en strömlinjeformad process för framställning av sporopollenin exine kapslar (sek) från Mattlummer sporer och för lastning av hydrofila föreningar i dessa sekunder.

Utvinning av vegetabiliska kapslar för Mikroinkapslings 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

Beredning av 3D Fibrin ställningar för Kultur Stem Cell Applications

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 av ultraljud för medicinsk bildåtergivning

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

Designa Silk-silkesprotein Alloy Material för biomedicinska tillämpningar

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

In situ TEM för biologiska sammansättningar i vätska

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 plattform för tillämpningar inom cell-och vävnads 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 Nanopartiklar för Multimodal Molecular bildåtergivning

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 lipid Nanopartiklar (SLNs) för Intracellulär Targeting Tillämpningar

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

Fabricating superhydrofoba Polymera material för biomedicinska tillämpningar

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

Rapid Mix Framställning av Bioinspired Nanoscale hydroxyapatit för biomedicinska tillämpningar

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

Två metoder för Decellularization av växt vävnader för Tissue Engineering program

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