Наночастица (варианты), способ получения наночастицы (варианты), композиция и пищевой продукт

Наночастица (варианты), способ получения наночастицы (варианты), композиция и пищевой продукт

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение принадлежит к пищевой, фармацевтической и косметической отраслям и отрасли нанотехнологии и относится к инкапсулированию биологически активных соединений с использованием зеина в качестве покровного вещества. Изобретение, в частности, относится к наночастицам, содержащим зеиновую матрицу и основную аминокислоту, используемую для инкапсулирования биологически активных соединений, а также к способам их получения и применения.

Уровень техники

Промышленность, в частности, пищевая, косметическая и фармацевтическая отрасли промышленности, нуждаются в технологическом развитии с целью удовлетворения новых запросов потребителей. Нанотехнология может обеспечивать интересные решения для указанных отраслей промышленности.

В частности, нанотехнология обладает огромным потенциалом для коренного изменения пищевой, косметической и фармацевтической промышленности, поскольку позволяет инкапсулировать биологически активные соединения (БАС), например эфирные масла, антиоксиданты, минеральные вещества, пребиотики, вкусовые вещества, витамины и т.д., с целью достижения различных выгод, например для увеличения срока годности продукта, снижения количества используемых БАС, регулирования скорости их высвобождения, улучшения их биодоступности, маскирования нежелательных вкусовых качеств и т.д.

Антиоксиданты - вещества, способные приносить пользу для здоровья потребителя, - образуют группу БАС, использование которых вызывает все больший интерес. Инкапсулирование указанных антиоксидантных соединений, например кверцетина или ресвератрола, в отдельных системах (например, микрочастицах или наночастицах) с целью их защиты и поддержания их стабильности в период хранения представляет собой интересную возможность.

К настоящему времени применение инкапсулированных антиоксидантных соединений обычно ограничивается косметической и фармацевтической отраслями. В качестве иллюстрации описано инкапсулирование кверцетина в (1) нанокапсулах, образованных сополимером молочной и гликолевой кислоты (PLGA) и этилацетатом (Ghosh et al., Life Sciences 2009; 84:75-80), (2) наночастицах, образованных Eudragit® [полиметакрилатами] и поливиниловым спиртом (Wu et al., Int J of Pharm 2008; 346:160-168), и (3) в липидных микрочастицах, образованных фосфатидилхолином и тристеарином (Sccalia и Mezzena, J Pharm Biomed Anal 2009; 49:90-94). Также описано инкапсулирование ресвератрола в (1) поликапролактоновых наночастицах (Lu et al., Int J of Pharm 2009; 375:89-96), (2) пектиновых наночастицах (Das и Ng, Int J of Pharm 2010; 385:20-28), (3) липосомах (Caddeo et al., Int J of Pharm 2008; 363:183-191), (4) микросферических частицах хитозана (Peng et al., Food Chem 2010; 121(1):23-28) и (5) микросферических частицах полистирола (Nam et al., Polymer 2005;46:8956-8963).

Однако применение инкапсулированных антиоксидантных соединений в пищевой отрасли очень ограничено, поскольку материалы, используемые для инкапсулирования указанных соединений, вызывают проблемы, связанные с токсичностью, или не одобрены для использования в пищевых продуктах. Кроме того, использование антиоксидантных соединений при разработке функциональных продуктов питания очень ограничено, в частности, из-за короткого периода полураспада этих соединений, высоких требований к ответственности за возможный ущерб и плохой биодоступности при пероральном введении. Целесообразно проводить инкапсулирование антиоксидантных соединений, таких как кверцетин или ресвератрол, с целью защиты их в продуктах питания и поддержания их стабильности в течение всего срока хранения, что, кроме того, позволяет обеспечить регулируемое высвобождение, повышая биодоступность соединений.

Как известно, при разработке несущей среды, подходящей для инкапсулирования БАС, очень важно правильно выбрать материал, используемый в качестве вещества для покрытия матрицы; с этой целью наряду с другими факторами надо учитывать лекарственную форму, ее токсичность, продукт, в котором вводится состав, и т.д.

В области пищевой нанотехнологии не рекомендуется использовать синтетические полимеры, поскольку они несут проблемы, связанные с токсичностью. Хотя у природных полимеров отсутствуют указанные недостатки, для их использования необходимо разрабатывать более сложные способы получения частиц и, кроме того, в большинстве случаев, размер получаемых частиц (обычно более 100 мкм) трудно регулировать, поэтому такие микрочастицы могут быть распознаны потребителем и могут изменять органолептические характеристики целевых пищевых продуктов.

Описано использование белков как животного происхождения, например казеина, альбумина и др., так и растительного происхождения, например проламинов и др. (ES 2269715, US 2004/86595, US 5679377), в качестве веществ для покрытия БАС.

Зеин является основным запасным белком, присутствующим в семенах кукурузы. Это глобулярный белок, принадлежащий группе проламинов, поскольку он проявляет тенденцию к накоплению большого количества пролина и глутамина и характеризуется плохой растворимостью в воде. В последние годы данный белок приобрел огромную важность в области науки и промышленности благодаря своим особым физико-химическим свойствам и своей молекулярной структуре, поскольку он проявляет амфифильные свойства и может образовывать различные самоорганизующиеся структуры в зависимости от гидрофильно-липофильных соединений, присутствующих в среде (Wang et al., Food Biophysics 2008;3:174-181). Таким образом, зеин обладает рядом потенциальных преимуществ в качестве исходного материала для пленок, поскольку он способен образовывать твердые и гидрофобные покрытия с отличными характеристиками гибкости и сжимаемости, которые, кроме того, стойки к биохимической активности микроорганизмов.

Благодаря данным свойствам были найдены новые применения зеина в качестве клейкого вещества, биоразлагаемой пластмассы, жевательной резинки, покрытия для пищевых продуктов, волокна, косметических порошков, микроинкапсулирующего материала для пестицидов и чернил и т.д. (Muthuselvi и Dhathathreyan, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 2006; 51:39-43). Данный белок также используется фармацевтической промышленностью для покрытия капсул с целью их защиты, контролируемого высвобождения и маскирования нежелательных вкусов и запахов (Shukla и Cheryan, Industrial Crops and Products 2001;13:171-192). Более того, было предложено использовать его для микрокапсулирования инсулина, гепарина, ивермектина и гитоксина. В общем, получены устойчивые микрочастицы/микрошарики даже в условиях высокой влажности и нагрева, которые стойки к бактериальному воздействию (патент США №5679377).

Однако использование зеина в качестве инкапсулирующего вещества в пищевой отрасли для разработки функциональных пищевых продуктов с инкапсулированными ингредиентами до сих пор находится на начальной стадии. Описано получение наночастицзеина для инкапсулирования эфирных масел по методике фазового разделения (Parris et al., J Agric Food Chem 2005; 53:4788-4792), а также инкапсулирование омега-3 жирных кислот в указанном белке по методике псевдоожиженного слоя для защиты их от окисления и маскирования отрицательных органолептических характеристик при введении их в состав интересуемых пищевых продуктов (МХ2008003213). Более того, недавно было достигнуто инкапсулирование ликопина и полифенол-эпигаллокатехин-3-галлата (ЭГКГ) в зеиновых волокнах посредством электропрядения (Fernandez et al., Food Hydrocolloids 2009;23:1427-1432 и Li et al. J Food Sci 2009; 74(3):C233-C240 respectively), лизозима по способу сверхкритического антирастворителя (CAP) (Zhong et al. Food Chemistry 2009; 115(2):697-700) и рыбьего жира по способу "дисперсия жидкости в жидкости" (Zhong et al., J Food Process Pres 2009; 33(2):255-270). В указанных работах описываются способы изготовления, которые сравнительно сложны и затруднительны в плане масштабирования их на промышленном уровне или которые ограничены только инкапсулированием липофильных соединений и не подходят для инкапсулирования гидрофильных соединений.

В связи с этим существует необходимость в разработке универсальных систем для инкапсулирования биологически активных соединений, в которых устранены все или часть вышеупомянутых недостатков и которые пригодны для переноса как водорастворимых, так и жирорастворимых соединений и, в частности, соединений, введение которых другими способами сопряжено с определенными сложностями, как в случае антиоксидантных соединений. Кроме того, желательно, чтобы указанные системы могли быть получены простым способом и обладали подходящей устойчивостью при хранении и после введения, что могло бы способствовать их применению в различных технологических областях, например в пищевой, фармацевтической и косметической отраслях.

Раскрытие изобретения

В ходе данной работы, к удивлению, было найдено, что покрытие как водорастворимых, так и жирорастворимых биологически активных соединений (БАС) зеиновой матрицей и основной аминокислотой обеспечивает наночастицы, которые образуют новую систему для инкапсулирования и стабилизации указанных БАС с целью их применения в пище, косметических препаратах и фармацевтике.

Различные испытания, проведенные изобретателями, показали, что добавление основной аминокислоты вместе с зеином облегчает способ получения указанных наночастиц, содержащих зеиновую матрицу и основную аминокислоту, благодаря возможности использования водно-спиртовых растворов с относительно низким содержанием спирта для растворения зеина, что, в свою очередь, позволяет инкапсулировать как жирорастворимые, так и водорастворимые БАС. Кроме того, предотвращается использование основных добавок или растворителей, которые создают проблему токсичности, тем самым улучшаются питательные свойства наночастиц. Также основная аминокислота придает устойчивость наночастицам, поскольку повышается поверхностный заряд частиц, что предотвращает их агрегацию.

Таким образом, в одном аспекте изобретение относится к наночастицам, содержащим зеиновую матрицу и основную аминокислоту. Указанные наночастицы могут быть использованы для инкапсулирования водорастворимых или жирорастворимых БАС. В особо предпочтительном варианте осуществления БАС представляют собой антиоксидантное соединение. Кроме того, указанные частицы могут быть использованы в качестве технологических добавок (инкапсулированная добавка может быть введена в матрицы, в которых она не растворима, что способствует равномерному распределению в среде; в качестве иллюстрации согласно изобретению жирорастворимые БАС, инкапсулированные в указанных наночастицах, могут быть диспергированы в водной матрице, при этом данный способ может оказаться сложным в осуществлении, когда БАС находятся в свободном (неинкапсулированном) виде.

Указанные наночастицы устойчивы и способны защищать БАС от разложения под действием внешних факторов, например света, изменения pH, окисления и т.д., как во время обработки продукта (например, пищевого, фармацевтического или косметического продукта), так и в период хранения. Более того, при пероральном приеме указанных наночастиц (например, с пищей) они защищают БАС от воздействия кислотной среды желудка и высвобождают БАС в необходимом месте, например в кишечнике.

В другом аспекте изобретение относится к способу получения указанных пустых наночастиц, т.е. не содержащих БАС.

В другом аспекте изобретение относится к способу получения указанных наночастиц, загруженных БАС, например жирорастворимым БАС или водорастворимым БАС.

Указанные способы являются простыми и применимы на промышленном уровне, в них преимущественно не используются синтетические полимеры или реагенты, не одобренные для использования в качестве пищевых добавок; эти способы позволяют минимизировать включение поверхностно-активных веществ или эмульгаторов и, кроме того, позволяют получить наночастицы наномерного масштаба с регулируемым размером частиц.

В отдельном варианте осуществления указанные способы, кроме того, включают дополнительную стадию высушивания суспензии, содержащей указанные наночастицы, с целью получения состава в порошкообразной форме, что позволяет поддерживать БАС в устойчивом виде на протяжении определенного периода времени; составы в порошкообразной форме, в частности, пригодны для использования в твердых пищевых продуктах. Высушивание указанных наночастиц преимущественно осуществляется в присутствии защитного вещества для наночастиц. Полученные таким образом наночастицы, содержащие БАС, могут быть легко ресуспендированы в водной среде, что защищает БАС от разложения в растворе. Полученный конечный продукт является устойчивым и защищает БАС при хранении в течение длительного времени и, более того, применим для различных типов пищевых продуктов, как жидких (например, напитков), так и твердых.

В другом аспекте изобретение относится к композиции, содержащей указанные наночастицы, для использования в фармацевтической или косметической отраслях. В действительности, указанные наночастицы могут быть включены в состав кремов, гелей или гидрогелей с целью получения стабильных косметических или фармацевтических препаратов, пригодных для использования в указанных отраслях. Указанные наночастицы таким же образом могут быть составлены вместе со вспомогательными веществами, пригодными для местного применения.

В другом аспекте изобретение относится к пищевому продукту, содержащему указанную композицию на основе зеиновых наночастиц, обеспечиваемых данным изобретением. В отдельном варианте осуществления указанный пищевой продукт находится в жидкой, полутвердой или твердой форме.

Краткое описание чертежей

На Фигурах 1-2 показаны изображения просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) пустых наночастиц зеина. На Фигуре 1 показано 8000-кратное увеличение (черная полоса, расположенная у левого нижнего края изображений, соответствует единице масштаба в 200 нм). На Фигуре 2 показано 15750-кратное увеличение (черная полоса, расположенная у левого нижнего края изображений, соответствует единице масштаба в 100 нм).

На Фигурах 3-4 показаны микроснимки сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) наночастиц, содержащих зеиновую матрицу, лизин и ресвератрол. Изображения соответствуют порошкообразному составу после того, как промыли для удаления защитного сахарида.

На Фигурах 5-6 показаны изображения просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) наночастиц, содержащих зеиновую матрицу, лизин, и кверцетин. На Фигуре 5 показано 25000-кратное увеличение (черная полоса, расположенная у левого нижнего края изображений, соответствует единице масштаба в 150 нм). На Фигуре 6 показано 10000-кратное увеличение (черная полоса, расположенная у левого нижнего края изображений, соответствует единице масштаба в 150 нм).

На Фигуре 7 показана зависимость количества кверцетина, инкапсулированного в наночастицы (НЧ), содержащие зеиновую матрицу и лизин, от количества кверцетина, первоначально введенного в состав.

На Фигурах 8-9 показаны микроснимки сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) наночастиц, содержащих зеиновую матрицу, лизин и кверцетин. Изображения соответствуют порошковообразному составу после того, как промыли для удаления защитного сахарида.

На Фигурах 10-11 показана зависимость концентрации фолиевой кислоты в сыворотке (нг/мл) от времени после введения различных составов витаминов лабораторным животным. Результаты представлены в виде среднего значение ± среднеквадратичное отклонение (n=5). На Фигуре 10 показана зависимость после внутривенного способа введения (в.в.), доза 1 мг/кг. На Фигуре 11 показана зависимость после перорального способа введения, доза 1 мг/кг: неинкапсулированная фолиевая кислота, растворенная в воде (■); фолиевая кислота, инкапсулированная в зеиновых наночастицах, диспергированных в воде (±).

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает наночастицы, содержащие зеиновую матрицу и основную аминокислоту, и способы инкапсулирования биологически активных соединений (БАС) с целью защиты их от разложения под действием внешних факторов (таких как свет, pH, окисление и т.д.). Указанные наночастицы могут быть разработаны таким образом, что будут обеспечивать регулируемое высвобождение БАС с целью повышения его биодоступности; при этом биодоступность может быть повышена двумя способами: посредством целостного высвобождения инкапсулированного БАС в кишечник (высвобождение минимизировано на начальном этапе, в пищевой матрице и/или путем хранения, а также посредством защиты от кислой среды желудка) или посредством высвобождения БАС регулируемым образом или задержанного со временем высвобождения.

Определения

Для облегчения понимания настоящего изобретения ниже указано значение некоторых терминов и выражений в контексте настоящего описания.

Используемый в данном документе термин "основная аминокислота" относится к органической молекуле, содержащей аминогруппу (-NH₂) и карбоксильную группу (-COOH) и несущей положительный заряд; при этом указанной основной аминокислотой является предпочтительно основная альфа-аминокислота, такая как лизин, аргинин и гистидин.

Используемое в данном документе выражение "приблизительно" относится к диапазону значений, близких к заданной величине, например -10% от заданной величины. Например, выражение "приблизительно 20" включает -10% из 20 или от 18 до 22. Более того, независимо от наличия или отсутствия фразы "приблизительно", специалист в данной области техники понимает, что любое численное значение, указанное в данном документе, охватывает близкий диапазон значений. Такие вариации определенного значения могут являться следствием экспериментальных ошибок в ходе соответствующего измерения.

Используемый в данном документе термин "биологически активное соединение" или "БАС" относится к соединению, обладающему питательными, терапевтическими и/или косметическими свойствами; при этом указанное соединение может быть жирорастворимым или водорастворимым. Неограничительные иллюстративные примеры БАС согласно настоящему изобретению включают аминокислоты, противомикробные вещества, вкусовые вещества, консерванты, подсластители, стероиды, лекарственные вещества, гормоны, липиды, пептиды, полинуклеотиды, полисахариды, белки, протеогликаны, вкусоароматические добавки, витамины и т.д.

Используемый в данном документе термин "водорастворимое биологически активное соединение" или "водорастворимое БАС" относится к соединению, обладающему питательными, терапевтическими и/или косметическими свойствами, которое растворимо (хорошо растворимо, легко растворимо, умеренно растворимо или малорастворимо) в водной среде согласно критериям, определенным Королевской Испанской Фармакопеей:

Описательные термины	Примерный объем растворителя в миллилитрах (мл) на грамм растворенного вещества при температуре от 15°C до 25°C
Хорошо растворимый	Менее 1
Легкорастворимый	от 1 до 10
Растворимый	от 10 до 30
Умеренно растворимый	от 30 до 100
Малорастворимый	от 100 до 1000
Очень плохо растворимый	от 1000 до 10000
Почти нерастворимый	более 10000

Неограничительные иллюстративные примеры водорастворимых БАС включают витамины группы B или C и их производные, соли или сложные эфиры; гиалуроновую кислоту, хондроитин сульфат, тиоктовую кислоту, их соли или сложные эфиры и т.д. В отдельном варианте осуществления указанное водорастворимое БАС выбрано из группы, включающей фолиевую кислоту, 4-аминобензойную кислоту, ниацин, пантотеновую кислоту, тиаминмонофосфат, тиаминпирофосфат, тиаминтрифосфат, аскорбиновую кислоту, птероилполиглутаминовые кислоты (производные фолиевой кислоты: фолат полиглутаматы; полиглутамат фолаты), фолиниевую кислоту, никотиновую кислоту, гиалуроновую кислоту, тиоктовую кислоту (альфа-липоевую кислоту), п-кумаровую кислоту, кофеиновую кислоту, их пищевые, фармацевтически или косметически приемлемые производные, сложные эфиры или соли и их смеси.

Используемый в данном документе термин "жирорастворимое биологически активное соединение" или "жирорастворимое БАС" относится к соединению, которое обладает питательными, терапевтическими и/или косметическими свойствами и которое растворимо (хорошо растворимо, легко растворимо, умеренно растворимо или малорастворимо) в жирах и маслах согласно критериям, определенным Королевской Испанской Фармакопеей. Неограничительные иллюстративные примеры жирорастворимых БАС включают витамины, например витамины группы A, D, E, K и их производные, фосфолипиды, каротеноиды (каротины, ликопин, лютеин, капсантин, зеаксантин и т.д.), омега-3-жирные кислоты (докозагексаеновая кислота (ДГК), эйкозапентаеновая кислота (ЭПК) и т.д.), фитостанолы и фитостерины (ситостерин, кампестерин, стигмастерин и т.д.), полифенолы (кверцетин, рутин, ресвератрол, кемпферол, мирицетин, изорамнетин и т.д.) и их производные.

Продукт называется "пищевым" продуктом, когда он безопасен для использования в пище человека или животного согласно Кодексу качества пищи какого-либо государства или организации, например Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ПСО) или Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ); следовательно "пищевой" продукт представляет собой нетоксичный продукт, "пригодный для использования в пище", так что оба выражения являются синонимичными и используются без различия в данном описании.

Используемый в этом документе термин "водная среда" относится к среде, содержащей воду. В отдельном варианте осуществления водная среда по существу состоит из воды.

Используемый в этом документе термин "водно-спиртовая среда" относится к среде, содержащей воду и спирт в различных соотношениях. В отдельном варианте осуществления указанная водно-спиртовая среда включает раствор этанола в воде при любых соотношениях между указанными соединениями.

Используемый в этом документе термин "наночастица" относится к коллоидным системам сферического типа или схожей формы с размером менее 1 микрометра (мкм), предпочтительно с размером примерно от 10 до 900 нанометров (нм).

Используемый в этом документе термин "средний размер" относится к среднему диаметру совокупности наночастиц, которые движутся вместе в водной среде. Средний размер данных систем может быть измерен по стандартным способам, известным специалисту в данной области техники, которые описаны, например, в экспериментальной части (см. ниже).

Используемый в этом документе термин "зеин" включает любой глобулярный белок, принадлежащий группе проламинов; указанный белок обычно синтезируется во время развития эндосперма (питательная ткань, образованная клетками зародышевого мешка семенных растений и обычно составляющая пищевой запас зародыша семян различных покрытосемянных растений). Зеин может быть получен из любых подходящих источников, хотя предпочтительно его получают из кукурузы. Известны различные способы и методики экстракции зеина из эндосперма кукурузы; коммерческий зеин обычно экстрагируют из кукурузной глютеновой муки (заявка на патент США №2009/0258050).

При исследовании зеина установлена высокая изменчивость на генетическом уровне и, таким образом, выявлена сложная ситуация среди различных белков, являющихся частью группы белков под названием зеины. Нативный зеин фактически относится к большому и неоднородному семейству нескольких групп белков, которые различаются молекулярным размером, растворимостью и зарядом. По оценкам, существует более двадцати различных зеинов. Анализ экстрактов зеина методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), ионно-обменной хроматографии, гель-проникающей хроматографии, электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия (SDS-PAGE), изоэлектрического фокусирования (ИЭФ), аминокислотным анализом и по методике ДНК-клонирования позволил достичь более лучшего понимания зеиновых белков.

При анализе состава аминокислот зеина выявлено большое содержание лейцина, аланина, глутамина и фенилаланина, однако лизин и триптофан отсутствовали или, в качестве альтернативы, присутствовали в очень малых количествах. Высокое содержание неполярных аминокислотных остатков и необычное отсутствие ионных групп обуславливает гидрофобную природу зеина и его особенную растворимость.

Белковые тельца зеина образованы тремя типами структурно отличных белков: альфа-зеином (α-зеин), гамма-зеином (γ-зейн) [который включает бета-зеин (β-зеин)] и дельта-зеином (δ-зеин). Указанные белки могут быть подразделены на четыре класса (α-зеин, β-зеин, γ-зеин и δ-зеин) на основе различий в их растворимости и последовательности.

Зеин, экстрагированный без использования восстановителей, составляет большое мультигенное семейство полипептидов под названием α-зеин. α-Зеины, составляющие, как правило, большую часть нативного зеина, содержат около 40 аминокислот при N-конце, которым предшествует ряд из 9 или 10 повторяющихся пептидов из 20 аминокислот. Полагают, что эти повторения являются α-спиралями и вплетают белок в палочкообразную молекулу.

Другие фракции зеина (β-, γ- и δ-зеины) должны экстрагироваться с помощью спиртовых растворов спиртов, содержащих восстанавливающие агенты для разрыва дисульфидных связей. В качестве иллюстрации, для лабораторной экстракции используют меркаптоэтанол. У β-, γ- и δ-зеинов не обнаруживается гомология последовательностей с α-зеином.

γ-Зеин растворим как в водных, так и спиртовых растворителях в восстановительных условиях. Каждый из γ-зеинов обладает уникальной N-концевой последовательностью. В качестве примера, в γ-зеине массой 50 кДа длина данного участка составляет 136 аминокислот и он очень обогащен гистидином. В γ-зеине массой 25 кДа имеется ряд из восьми тандемных повторов гексапептида, который дает 11 -аминокислот после N-конца. Первые восемь аминокислот γ-зеинового белка массой 16 кДа одинаковы с аминокислотами γ-зеинового белка массой 27 кДа, но в γ-зеиновом белке массой 16 кДа имеется три вырожденных варианта пролин-обогащенных повторов. γ-Зеин обычно составляет от 10 до 15% от общего количества зеинов.

β-Зеин, который связан с γ-зеином, включает полипептид массой 17 кДа, обогащенный метионином, и составляет до 10% от общего количества зеинов. Приблизительно 140 последних аминокислот β- и γ-зеинов совпадают на 85%. В β-зеине отсутствуют повторяющиеся пептиды, и, по-видимому, он состоит главным образом из β-слоев и имеет повернутую конформацию.

δ-Зеин представляет собой белок массой 10 кДа и составляет незначительную долю зеина. δ-Зеины являются наиболее гидрофобными из данной группы, не содержат повторяющихся пептидов и в большой степени обогащены метионином и цистеином.

С 1985 года зеин рассматривается Управлением по контролю продуктов питания и лекарственных средств (США) как "признанный безопасным" (GRAS) продукт [номер по CAS (Chemical Abstract Service): 9010-66-6].

В настоящем изобретении источник или качество зеина не ограничивается одиночным зеином, и, в действительности, любой зеин может быть использован для осуществления настоящего изобретения на практике. В качестве иллюстрации, к коммерческим зеинам, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, относятся, помимо прочего, зеин, поставляемый компанией Sigma-Aldrich (номер продукта Z 3625); Wako Puras Chemical Industries (номер продукта 261-00015, 264-01281 и 260-01283); Spectrum Chemical (номера продукта Z1131 и ZE105); изделия ScienceLab SLZ1150; зеин, поставляемый компанией SJZ Chem-Pharma Company (название продукта ZEIN (GLIDZIN); Arco Organics (номера по каталогу 17931-0000, 17931-1000 и 17931-5000) и Freeman Industries, зеин обычного сорта F4000, зеин обычного сорта F4400, зеин особого сорта F6000 и т.д. В отдельном варианте осуществления используют коммерческий зеин, поставляемый компанией Sigma-Aldrich (номер продукта Z3625), который получают из кукурузы.

Используемый в настоящем документе термин "зеин" включает как нативный зеин, так и модифицированный зеин. Термин "модифицированный зеин" включает любой зеин с аминокислотной последовательностью, которой обычно не существует в природе, но поведение которого схоже с оригинальными зеинами и который растворим в спирте. Могут быть введены аминокислотные замены, в особенности, те, что по существу не модифицируют гидрофобность. В качестве иллюстрации, аминокислотные замены могут быть осуществлены в пределах повторяющихся участков или может быть замещена одиночная аминокислота, также замены могут быть осуществлены в сегментах, связывающих домены повторяющихся последовательностей. Вставки и замены могут быть также введены в карбоксильный конец и аминоконец молекулы зеина. Кроме того, могут быть проведены делеции в аминокислотной последовательности, при условии что получающийся в результате белок функционально эквивалентен зеину, т.е. сохраняет его свойства.

Наночастицы по настоящему изобретению

В одном аспекте изобретение относится к наночастице, далее именуемой наночастицей по настоящему изобретению, содержащей зеиновую матрицу и основную аминокислоту.

Практически любой зеин может образовывать матрицу наночастицы по настоящему изобретению; тем не менее, в отдельном варианте осуществления указанным зеином является зеин из кукурузы, например зеин, поставляемый компанией Sigma-Aldrich (номер продукта Z3625).

В отдельном варианте осуществления указанная основная аминокислота выбрана из группы, состоящей из аргинина, лизина, гистидина и их смесей.

Наночастицы по настоящему изобретения могут быть использованы для инкапсулирования биологически активного соединения (БАС). Наночастицы по настоящему изобретению могут, кроме того, быть использованы в качестве технологических добавок, которые, например, облегчают внедрение жирорастворимого БАС в водную матрицу и т.д.

В связи с этим в другом отдельном варианте осуществления наночастица по настоящему изобретению, кроме того, содержит БАС. Указанное БАС может представлять собой водорастворимое БАС или жирорастворимое БАС; в данном случае наночастица по настоящему изобретению временами идентифицируется в настоящем описании как "загруженная наночастица по настоящему изобретению" для проведения различия с другими наночастицами по настоящему изобретению, которые не содержат БАС (порой идентифицируемые как "пустые наночастицы по настоящему изобретению").

В отдельном варианте осуществления указанное БАС представляет собой жирорастворимое БАС. В более конкретном варианте осуществления указанное жирорастворимое БАС выбрано из группы, состоящей из:

a) полифенола;

b) витамина из группы витаминов A, D, Е или K;

c) предшественника (провитамина) или производного витамина из пункта Ь);

d) фосфолипида;

e) каротеноида;

f) жирной кислоты;

g) фитостанола или фитостерина;

h) соли или сложного эфира любого из предшествующих соединений по пп.a)-g); и

i) их комбинаций.

В более конкретном варианте осуществления указанное жирорастворимое БАС представляет собой:

i) полифенол, например такой как флавонол (например, катехин, эпикатехин, изорамнетин, кемпферол, мирицетин, кверцетин и т.д.); антоциан (например, цианидин, дельфинидин, мальвидин, пеонидин, петунидин и т.д.); фитоалексин (например, ресвератрол и т.д.); гидрокситирозол и т.д.;

ii) жирорастворимый витамин, например такой как витамин A и его производные (например, ретиноевая кислота, ретиналь, ретинол и т.д.); витамин Е и его производные (например, токоферол, к примеру альфа-токоферол и т.д., токотриенол и т.д.); витамин D и его производные (например, витамин D₁, витамин D₂ (эргокальциферол), витамин D₃ (холекальциферол), витамин D₄ (22-дигидроэргокалыдиферол), витамин D₅ (ситокальциферол) и т.д.); витамин К, или фитоменадион, и его производные (например, витамин K1 (филлохинон), витамин K2 (менахинон), менадион и т.д.);

iii) каротеноид, например такой как каротин (например, альфа-каротин, бета-каротин, криптоксантин, ликопин и т.д.); ксантофилл (например, астаксантин, кантаксантин, капсантин, криптоксантин, флавоксантин, лютеин, родоксантин, рубиксантин, виолаксантин, зеаксантин и т.д.);

iv) жирная кислота, например такая как омега-3-жирная кислота (например, α-линоленовая кислота (АЛК), эйкозапентаеновая кислота (ЭПК), докозагексаеновая кислота (ДГК) и т.д.; омега-6-жирная кислота (например, γ-линолевая кислота и т.д.); или

v) фитостерин или фитостанол (например, брассикастерин, кампестерин, эргостерин, стигмастерин, ситостанол, ситостерин и т.д.).

В особом варианте осуществления указанное жирорастворимое БАС выбрано из группы, включающей флавонол (например, кверцетин и т.д.), антоциан, фитоалексин (например, ресвератрол и т.д.), гидрокситирозол, ретиноевую кислоту, ретиналь, ретинол, кальциферол (эргокальциферол и колекальфицерол), альфа-токоферол, токотриенол, фитоменадион, альфа-каротин, бета-каротин, ликопин, капсантин, лютеин, зеаксантин, ксантофилл, ЭПК, ДГК, линолевую кислоту, кампестерин, стигмастерин, ситостерин, их пищевые, фармацевтически или косметически приемлемые производные, сложные эфиры или соли и их смеси.

В более конкретном варианте осуществления указанное жирорастворимое БАС выбрано из группы, состоящей из кверцетина, ресвератрола, их пищевых, фармацевтически или косметически приемлемых производных, сложных эфиров или солей и их смесей.

В другом отдельном варианте осуществления указанное БАС представляет собой водорастворимое БАС. В более конкретном варианте осуществления указанное водорастворимое БАС представляет собой:

a) витамин из группы витаминов B или C;

b) производное витамина из пункта а);

c) соединение, выбранное из гиалуроновой кислоты, хондроитинсульфата и тиоктовой кислоты;

d) соль или сложный эфир любого из предшествующих соединений по пп.a)-c); и

e) их комбинаций.

В более конкретном варианте осуществления указанное водорастворимое БАС выбрано из группы, состоящей из фолиевой кислоты, ее пищевых, фармацевтически или косметически приемлемых сложных эфиров или солей и их смесей.

Использование наночастиц по настоящему изобретению в качестве систем для инкапсулирования антиоксидантных соединений представляет собой отдельный и предпочтительный вариант осуществления.

Способ получения наночастиц по настоящему изобретению

В другом аспекте изобретение относится к способу получения наночастиц, содержащих зеиновую матрицу и основную аминокислоту (наночастиц по настоящему изобретению), именуемому далее "способом [1] по настоящему изобретению", который включает:

a) приготовление водно-спиртового раствора, содержащего зеин и основную аминокислоту; и

b) добавление воды к раствору из стадии а).

Водно-спиртовой раствор, использованный на стадии а) способа [1] по настоящему изобретению, содержит воду и спирт, как правило, этанол; в отдельном варианте осуществления указанный водно-спиртовой раствор содержит от 25% до 75% (по отношению массы к объему) спирта, предпочтительно от 30% до 60%, а более предпочтительно 50%.

Количество зеина, которое может содержаться в водно-спиртовом растворе, приготовленном на стадии а) способа [1] по настоящему изобретению, может варьироваться в широких пределах; тем не менее, в отдельном варианте осуществления количество зеина, содержащегося в указанном водно-спиртовом растворе, составляет от 0,1% до 10% (по отношению массы к объему), предпочтительно от 0,2% до 2,5%, а более предпочтительно от 0,5% до 1%.

Количество основной аминокислоты, которая может содержаться в указанном водно-спиртовом растворе, приготовленном на стадии а) способа [1] по настоящему изобретению, может варьироваться в широких пределах. Как правило, указанное количество выражается в соответствии с количеством растворенного зеина. Таким образом, хотя весовое соотношение между основной аминокислотой и зеином [основная аминокислота:зеин], присутствующими в указанном водно-спиртовом растворе, обычно зависит от типа инкапсулируемого БАС и может варьироваться в широких пределах, в отдельном варианте осуществления указанное весовое соотношение основная аминокислота: зеин составляет от 1:0,01 до 1:50, как правило, от 1:0,5 до 1:25, предпочтительно от 1:1 до 1:20, более предпочтительно от 1:5 до 1:15; в особом варианте осуществления весовое соотношение основная аминокислота:зеин составляет приблизительно 1:6.

На стадии b) способа [1] по настоящему изобр