Background: The root of Angelica gigas Nakai is used as a traditional herbal medicine in Korea for the treatment of many diseases. However, the poor water solubility of the active components in A. gigas Nakai is a major obstacle to its bioavailability. Methods and Results: This work aimed at enhancing the solubility of the active compounds of A. gigas Nakai by a chemical (using a surfactant) and physical (hot melt extrusion, HME) crosslinking method. Fourier transform infrared spectroscopy revealed multiple peaks in the case of the extrudate solids, attributable to new functional groups including carboxylic acid, alkynes, and benzene derivatives. Differential scanning calorimetry analysis showed that the extrudate soilid had a lower glass transition temperature ($T_g$) and enthalpy (${\Delta}H$) ($T_g:43^{\circ}C$, ${\Delta}H$ : < 6 J/g) as compared to the non-extrudate ($T_g:68.5^{\circ}C$, ${\Delta}H:123.2$) formulations. X-ray powder diffraction analysis revealed the amorphization of crystalline materials in the extrudate solid. In addition, enhanced solubility (53%), nanonization (403 nm), and a higher amount of extracted phenolic compounds were achieved in the extrudate solid than in the non-extrudate (solubility : 36%, nanonization : 1,499 nm) formulation. Among the different extrudates, acetic acid and span 80 mediated formulations showed superior extractions efficiency. Conclusions: HME successfully enhanced the production of amorphous nano dispersions of phenolic compound including decursin from extrudate solid formulations.
Azad, Md Obyedul Kalam;Cho, Hyun Jong;Koo, Ja Seong;Park, Cheol Ho;Kang, Wie Soo
한국자원식물학회:학술대회논문집
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한국자원식물학회 2018년도 춘계학술발표회
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pp.72-72
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2018
The root of Angelica gigas Nakai (AGN) is used as a traditional herbal medicine in Korea for the treatment of many diseases. However, a major challenge associated with the usage of the active compounds from AGN is their poor water solubility. Therefore, this work aimed to enhance the solubility of active compounds by a chemical (viz. surfactant) and physical (hot melt extrusion) crosslinking method (CPC). Infrared Fourier transform spectroscopy (FT-IR) revealed multiple peaks in extrudate solids representing new functional groups including carboxylic acid, alkynes and benzene derivatives. Differential scanning calorimetry (DSC) analysis of the extrudate showed lower glass transition temperature (Tg) and lower enthalpy (${\Delta}H$) (Tg: $43^{\circ}C$; ${\Delta}H$: <6 (J/g)) compared to the non-extrudate (Tg $68.5^{\circ}C$; ${\Delta}H$: 123.2) formulations. X-ray powder diffraction (XRD) analysis revealed amorphization of crystal materials in extrudate solid. In addition, nanonization, enhanced solubility and higher extraction of phenolic compounds were achieved in the extrudate solid. Among the different extrudates, acetic acid- and Span 80-mediated formulations showed superior extractions. We conclude that the CPC method successfully enhanced the production of amorphous nano dispersions from extrudate solid formulations.
Background: The objective of this study was to make colloidal dispersions of the active compounds of radix of Angelica gigas Nakai that could be charaterized as nano-composites using hot melt extrusion (HME). Food grade hydrophilic polymer matrices were used to disperse these compound in aqueous media. Methods and Results: Extrudate solid formulations (ESFs) mediated by various HPMCs (hydroxypropyl methylcelluloses) and Na-Alg polymers made from ultrafine powder of the radix of Angelica gigas Nakai were developed through a physical crosslink method (HME) using an ionization agent (treatment with acetic acid) and different food grade polymers [HPMCs, such as HP55, CN40H, AN6 and sodium alignate (Na-Alg)]. X-ray powder diffraction (XRD) analysis confirmed the amorphization of crystal compounds in the HP55-mediated extrudate solid formulation (HP55-ESF). Differential scanning calorimetry (DSC) analysis indicated a lower enthalpy (${\Delta}H=10.62J/g$) of glass transition temperature (Tg) in the HP55-ESF than in the other formulations. Infrared fourier transform spectroscopy (FT-IR) revealed that new functional groups were produced in the HP55-ESF. The content of phenolic compounds, flavonoid (including decursin and decursinol angelate) content, and antioxidant activity increased by 5, 10, and 2 times in the HP55-ESF, respectively. The production of water soluble (61.5%) nano-sized (323 nm) particles was achieved in the HP55-ESF. Conclusions: Nano-composites were developed herein utilizing melt-extruded solid dispersion technology, including food grade polymer enhanced nano dispersion (< 500 nm) of active compounds from the radix of Angelica gigas Nakai with enhanced solubility and bioavailability. These nano-composites of the radix of Angelica gigas Nakai can be developed and marketed as products with high therapeutic performance.
Objectives : Schisandra chinensis (Turcz.) Baill contains many nutrients and exhibits high physiological functions. It has been shown that Schisandra seed and pamace contains more nutrients than fruits and thus have higher antioxidant efficacy. In this study, seed and pamace of Schisandra chinensis (Turcz.) Baill (SPSC) were treated with hot-melt extrudate (HME) extrusion to produce water-soluble nanoparticles. Methods : SPSC was treated with HME to prepare nanoparticles. In this process, excipients (hydroxypropyl methylcellulose, pullulan, 2-hydroxylpropyl-beta-cyclodextrin, lecithin) were added to prepare a hydrophilic polymer matrix. To compare and analyze the antioxidant effect and schizandrin content, total flavonoid content, total phenol content and ABTS assay were measured. To confirm the effect of increasing the water solubility of the particles, particle size and water solubility index measurements were performed. The molecular of the material was analyzed using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). Results : The particle size of HME extrudates decreased, while total phenols, flavonoids, schizandrin, antioxidant effect, and solubility increased. Through FT-IR, it was confirmed that the SPSC and the extrudate exhibit the same chemical properties. In addition, it was confirmed that when extracted with water, it exhibited a higher antioxidant effect than the ethanol extract. Conclusions : HME technology increased the solubility of SPSC, which are processing by-products, and improved their antioxidant effect to a higher degree. It was confirmed that SPSC could be used as an eco-friendly, high value-added material.
본 이 연구의 목적은 이중 고온용융 압출법을 이용하여 기존의 방법으로 가지기 어려운 이상성의 약물방출 양상을 가지는 제형을 개발하는 것이다. 이 고온용융 압출물은 동회전 능을 가지는 두 개의 스크류가 장착된 압출기를 이용하여 제조되었다. Hydroxpropylmethylcellulose(HPMC) 같은 상대적으로 유리전이 온도가 높은 고분자를 이용하여 1차로 고온용융 압출물이 제조되었고, 이 1차 압출물과 상대적으로 유리전이 온도가 낮은 HPMC-AS(Acceate succinate)나 PEO(polyethlene oxide)를 이용하여 2차로 고온용융 압출물이 제조되었다. 또한 이중 고온용융 압출물과의 비교시험을 위해 같은 조성과 같은 조건하에서 일반적인 한 번의 고온용융 압출물도 제조되었다. 시차주사 열량계를 통해 물리적인 성질이 평가되었고, 미국약전의 제 1법에 따라 $37{\pm}0.5^{\circ}C$와 100 rpm의 조건에서 약물방출 시험이 진행되었으며 그 약물방출은 유사성인자($f_2$)를 이용하여 평가되었다. 시차주사 열량계 결과는 이부프로펜의 결정성이 이중 고온용융 압출법에서나 한번 고온용융 압출법 모두에서 무정형으로 변화된 것을 확인할 수 있었으며, 용출시험에서는 이중 고온용융 압출법에서 더욱 더 이상적인 이부프로펜의 방출을 인공위액(pH 1.2)에서 2시간, 0차 방출을 인공장액(pH 6.8)에서 6시간 동안 확인할 수 있었다. 빠른방출이 요구되는 글리메피라이드의 경우는 이중 고온용융 압출물에서는 60분에 80% 이상의 빠른 약물 방출을 보인 반면, 한번 고온용융 압출물에서는 약물방출이 HPMC와의 상호작용 때문에 느려져서 기준을 만족하지 못했다. 유사성 인자($f_2$) 값도 28.5로 매우 다른 방출을 보여주고 있음이 통계적으로 확인되었다. 이상의 결과들을 종합해 볼 때, 이중 고온용융 압출법은 완건성이 좋은 또 원하는 약물방출을 얻을 수 있는 방법이라 할 수 있다.
높은 신뢰성의 n형 Bi-Te-Se계 열전소자 제조를 위한 열간압출 공정을 확립하였다. 용융-응고 공정을 이용하여 Bi-Te-Se 원료잉곳을 합성하였으며, 고에너지 볼밀을 이용하여 평균 ${\sim}30{\mu}m$ 크기의 분말로 분쇄하였다. 일축가압 공정으로 분말을 직경 20 mm의 디스크 형태로 성형한 후 압출용 몰드 설계-제작 및 열간압출 공정 온도와 압력을 제어하여 성형체로부터 00l 방향으로 결정 배향된 지름 1.8 mm의 원통형 고밀도 압출체를 제조하였다. 상온에서 최대 ${\sim}4.1mW/mK^2$의 높은 파워팩터를 나타냈으며, zone melting 공정으로 제조한 상용 열전소재와 비교하여 2배 이상 향상된 기계적 강도 (~50 MPa)를 구현하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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