Please use this identifier to cite or link to this item: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12253
Title: Preparation and Study of nticancer Activity of Curcuminoid-Rich Curcuma longa Extracts (CRE) and CRE-Cyclodextrin Inclusion Complexes
Other Titles: การเตรียมและศึกษาฤทธิ์ต้านมะเร็งของสารสกัดขมิ้นชันที่มีเคอร์คูมินอยด์ปริมาณสูง (CRE) และการเตรียม CRE-cyclodexdrin inclusion complexes
Authors: Pharkphoom Panichayupakarant
Likit Lateh
Faculty of Pharmaceutical Sciences (Pharmacognosy and Pharmaceutical Botany)
คณะเภสัชศาสตร์ ภาควิชาเภสัชเวทและเภสัชพฤกษศาสตร์
Keywords: Turmeric Therapeutic;Turmeric extract
Issue Date: 2018
Abstract: Curcuma longa extracts contain three major curcuminoids, namely curcumin, demethoxycurcumin, and bisdemthoxycurcumin, which possess various pharmacological activities, such as antioxidative, anti-inflammatory and anticancer activities. It has been reported that acetone and ethyl acetate were the most suitable solvents for extraction of curcuminoids. However, these solvents are dangerous and expensive. The present study therefore focused on preparation of curcuminoid-rich C. longa extracts (CRE) using a microwave-assisted extraction (MAE) and bio-solvents that have been approved as a green extraction. The optimal conditions of MAE were: employing ethanol as solvent, microwave power of 900 W, with three irradiation cycles (one cycle was 3 min power-on, and 30 sec power-off), at 75°C. The curcuminoid extract was subsequently fractionated on a macroporous resins (Diaion HP-20) column eluted with 55% and 60% v/v ethanol, respectively, to obtain the extracts enriched in curcuminoids, which contain total curcuminoids of not less than 88% w/w. CRE exhibited stronger anticancer activity against A-549, MCF-7, HT-29 and HeLa cell lines with the IC50 values 5.18, 3.46, 2.73 and 7.66 μg/mL, respectively than that of the crude ethanol extract, and almost equal to that of the pure curcuminoids. Therefore, for industrial applications, a large-scale one-step preparation of CRE has more advantages than the use of pure curcuminoids in terms of convenience, a low-cost production and environmental-friendly process. Water solubility of curcuminoids in CRE was enhanced by a formulation of binary (CRE/HP-B-CD) and ternary inclusion complexes (CRE/HP-ẞ-CD/PVP K30) with hydroxypropyl-ẞ-cyclodextrin (HP-ẞ-CD) and polyvinylpyrrolidone K30 (PVP K30) using the solvent evaporation method. The physicochemical characteristic of inclusion complexes were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), powder X-ray diffractometry (PXRD), scanning electron microscopy (SEM) compared with their physical mixture. Dissolution, anticancer activity and stability of the inclusion complexes were also investigated. The optimal conditions for formulation of binary inclusion complex were: employing 1:1 mole ratio between CRE and HP-B-CD and 9% w/w PVP K30, respectively. All the characteristic information demonstrated that the formation of binary and ternary inclusion complexes exhibited specific spectroscopic features and properties. The binary and ternary inclusion complexes improved water solubility of curcuminoids up to 50 and 70 μg/mL, respectively. The CRE inclusion complexes were stable for 4 months when kept in a well- closed container protected from light when stored at 4-25°C and accelerated conditions at 45°C, 75% humidity. Both inclusion complexes exhibited stronger cytotoxic activity against the cancer cells than CRE. The inclusion complexes of curcuminoids are therefore potentially applied as pharmaceutical and dietary supplement products.
Abstract(Thai): สารสกัดขมิ้นชันมี สารเคอร์คูมินอยด์เป็นองค์ประกอบหลัก 3 ชนิด ได้แก่ เคอร์คูมิน, ดีเมทอกซีเคอร์คูมิน และ บิสดีเมทอกซีเคอร์คูมิน ซึ่งมีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาที่หลากหลาย เช่น ฤทธิ์ต้านนุมูลอิสระ ต้านการอักเสบ และต้านมะเร็ง มีรายงานว่าตัวทําละลายที่เหมาะสมในการ สกัดสารเคอร์คูมินอยด์ คืออะซิโตนและเอทิลอะซิเตต แต่ตัวทําละลายทั้งสองมีความเป็นพิษต่อผู้ใช้ และมีราคาแพง การศึกษานี้จึงมีวัตถุประสงค์ในการเตรียมสารสกัดขมิ้นชันให้มีสาร เคอร์คูมินอยด์ ปริมาณสูง โดยใช้วิธีการสกัดด้วยคลื่นไมโครเวฟซึ่งเป็นวิธีการสกัดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และ ใช้ตัวทําละลายที่มีความปลอดภัย จากการศึกษา ทําให้ได้สภาวะ การสกัด ที่เหมาะสม ด้วยเครื่อง ไมโครเวฟ โดยใช้เอทานอลเป็นตัวทําละลายในการสกัด ใช้กําลังไฟฟ้าของเครื่องไมโครเวฟ 900 วัตต์ เปิดเครื่องเพื่อให้คลื่นไมโครเวฟ 3 รอบ โดยในหนึ่งรอบเปิดเครื่อง 3 นาที และปิดเครื่อง 30 วินาที ที่อุณหภูมิ 75 องศาเซลเซียส แล้วนําสารสกัดที่ได้มาแยกให้บริสุทธิ์ขึ้นโดยใช้คอลัมน์ที่ บรรจุแมคโครพอรัสเรซิน ชนิด Diaion HP-20 และใช้สารละลายเอทานอลในน้ํา ร้อยละ 55 และ ร้อยละ 60 โดยปริมาตร เป็นตัวทําละลายในการชะสาร ตามลําดับ จะได้สารสกัดขมิ้นชันที่สาร เคอร์คูมินอยด์ปริมาณสูง โดยมีสารเคอร์คูมินอยด์รวมไม่น้อยกว่าร้อยละ 88 โดยน้ําหนัก การศึกษาฤทธิ์ต้านมะเร็ง ต่อเซลล์มะเร็ง 4 ชนิดได้แก่ มะเร็งเต้านม (MCF-7), มะเร็งปอด (A-549), มะเร็งลําไส้ใหญ่ (HT-29) และมะเร็งปากมดลูก (HeLa) พบว่าสารสกัดขมิ้นชันที่ มีสาร เคอร์คูมินอยด์ปริมาณสูงมีฤทธิ์ต้านมะเร็งดีกว่าสารสกัดหยาบขมิ้นชันด้วยเอทานอล โดยมีค่า IC50 เท่ากับ 5.18, 3.46, 2.73 และ 7.66 ไมโครกรัมต่อมิลลิตรตามลําดับ และมีฤทธิ์ที่ดีเกือบเทียบเท่า ฤทธิ์ต้านมะเร็งของ สารเคอร์คูมินอยด์บริสุทธิ์ ดังนั้นสําหรับในอุตสาหกรรม การใช้สารสกัด ขมิ้นชัน ในรูปแบบ สารสกัดที่มีเคอร์ คูมินอยด์ปริมาณสูง นี้จึงมีข้อดีกว่าการใช้สารเคอร์คูมินอยด์ บริสุทธิ์ เนื่องจากมีขั้นตอนในการเตรียม ที่ง่ายกว่า ทําให้ลดต้นทุนในการผลิต และ ยังเตรียมด้วย กรรมวิธีเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมด้วยการเพิ่มการละลายของสารเคอร์คู มินอยด์ โดยการเตรียม ในรูปแบบสารประกอบเชิงซ้อน ทุติยภูมิและตติยภูมิกับสารไฮดรอกซีโพรพิล -เบต้า-ไซโคลเด็กซ์ตริน และ พอลิไวนิลไพโรลิโคน เค 30 ด้วยวิธี solvent evaporation และนําไปศึกษาคุณลักษณะทางเคมีกายภาพ ด้วย Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray powder diffraction (XRD) และ scanning electron microscopy (SEM), อัตราการละลาย, ความคงตัว และ ฤทธิ์ต้านมะเร็ง พบ ว่าสภาวะที่ดีที่สุด สําหรับการเตรียมสารประกอบเชิงซ้อนทุติยภูมิและตติยภูมิ คือ ใช้อัตราส่วนโมลาร์ระหว่างสารสกัดเคอร์คูมินอยด์ปริมาณสูง กับ สารไฮดรอกซีโพรพิล -เบต้า- ไซโคลเด็กซ์ตริน เท่ากับ 1:1 และใช้สาร พอลิไวนิลไพโรลิโดน เค 30 ร้อยละ 9 โดยน้ําหนัก ตามลําดับ สารประกอบเชิงซ้อนทุติยภูมิและตติยภูมิ ที่เตรียม ได้ด้วยกรรมวิธีดังกล่าว มีคุณลักษณะ โดยการ ผสมทางกายภาพ และสามารถเพิ่มการละลายน้ํา ของสารเคอร์คูมิน อยด์ได้เท่ากับ 50 และ 70 ไมโครกรัมต่อมิลลิตร ตามลําดับ จากการศึกษาความคงตัวของสารสกัดพบว่าสาร สกัดเคอร์คูมิ นอยด์ปริมาณสูง และสารประกอบเชิงซ้อน ทั้งสองชนิดมีความคงตัวเมื่อเก็บใน ภาชนะที่ปิดสนิท และป้องกันแสง ที่อุณหภูมิ 4 - 25 องศาเซลเซียส และในสภาวะเร่งที่อุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส ความชื้น 75% เป็นระยะเวลาอย่างน้อย 4 เดือน นอกจากนี้ ยังพบว่า สาร ประกอบ สารประกอบ เชิงซ้อนทุติยภูมิและตติยภูมิมีความเป็นพิษต่อเซลล์ม ะเร็งเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสําคัญเมื่อเปรียบเทียบ กับสกัดเคอร์คูมินอยด์ปริมาณสูง ดังนั้น สารประกอบเชิงซ้อนทุติยภูมิและตติยภูมิของสกัดเคอร์คูมิ ทางเคมีกายภาพที่จําเพาะในการเกิดสารประกอบเชิงซ้อนเมื่อเปรียบเทียบกับการเตรียมสาร นอยด์จึงมีศักยภาพที่จะนําไปพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ยาและอาหารเสริมในระดับอุตสาหกรรมต่อไป
Description: Thesis (Ph.D.(Pharmaceutical Sciences))--Prince of Songkla University, 2018
URI: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12253
Appears in Collections:570 Thesis

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
432972.pdf5.41 MBAdobe PDFView/Open


Items in PSU Knowledge Bank are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.