Pengaruh senyawa turunan kurkumin bioaktif terhadap membran DPPC

Pengaruh senyawa turunan kurkumin bioaktif terhadap membran DPPC :
pembelajaran tentang spektroskopi DSC dan Raman
Interaksi dari dimetoksikurkumin senyawa turunan kurkumin
bioaktif yang diteliti terjadi antara turunan curcumin bioaktif lipofilik
dengan dipalmitoil fosfatidilkolin (DPPC). Perubahan termodinamika
yang disebabkan oleh senyawa turunan kurkumin bioaktif dan tempat
terjadinya dalam bilayer lipid DPPC dipantau dengan menggunakan
kalorimetri pemindaian diferensial dan spektroskopi Raman. Hasilnya
menunjukkan
mempengaruhi

bahwa
sifat

senyawa
termotropik

turunan

kurkumin


membran

lipid

DPPC

bioaktif
yang

menyebabkan penghapusan pretransisi dan perluasan profil fase
transisi

dan sedikit menurunkan Tm pada peningkatan konsentrasi.

Intensitas rasio tertinggi Raman pada puncak I2935 / 2880, I2844 /
2880 dan I1090 / 1130 merupakan perwakilan dari interaksi senyawa
turunan kurkumin bioaktif dengan rantai alkil dan memberikan
informasi tentang rasio antara kelainan dan ketepatan yang ada pada
konformasi rantai alkil. Perubahan puncak terjadi pada intensitas 715
cm-1 yang menunjukkan interaksi antara kelompok kepala kolin dan

senyawa turunan kurkumin bioaktif. Hasil spektroskopi Raman sesuai
dengan hasil analisis termal. Molekul lipofilik aktif secara biologis
seperti pada senyawa turunan kurkumin bioaktif harus dipelajari dalam
kaitannya terhadap interaksi dengan lapisan ganda lipid sebelum
pengembangan sistem pembawa lipid lanjutan seperti liposom. Hasil
penelitian ini memberikan informasi tentang integritas membran dan
sifat fisikokimia yang penting untuk sistem pengiriman obat lipidik
yang rasional.
Pendahuluan

Curcuma longa adalah tanaman seperti jahe yang tumbuh di daerah
tropis. Zat kekuningan kunyit ditemukan pada akar tanaman, yang telah
digunakan dalam pengobatan di Ayurveda dan Cina selama berabad-abad. Kunyit
mengandung zat bioaktif curcuminoids, seperti curcumin, demethoxycurcumin,
bisdemethoxycurcumin dan dimethoxycurcumin. Banyak perhatian telah
diberikan akhir-akhir ini untuk kurkumin karena menunjukkan banyak aktivitas
biologis seperti antioksidan, pencegahan kanker dan aktivitas anti-

neovaskularisasi. Aktivitas biologis ini berasal dari sifat antioksidan kelompok
methoxyphenol dan aksi dari kelompok aril dalam β-diketone.

Dimethoxycurcumin merupakan senyawa turunan kurkumin bioaktif (Gambar 1)
adalah senyawa lipofilik yang ditemukan dalam kunyit yang telah diteliti barubaru ini terhadap berbagai sel kanker dan menunjukkan aktivitas yang lebih tinggi
daripada kurkumin.
Ketidakterbatasan airnya yang tinggi senyawa turunan kurkumin bioaktif
membuat perlakuan in vivo menjadi masalah yang sangat sulit. Untungnya selama
bertahun-tahun pembawa obat modern, seperti liposom, telah terbukti efektif
untuk pemberian molekul lipofilik. Sifat fisikokimia liposom serta interaksi
mereka dengan molekul tamu sangat penting karena mereka mendefinisikan
perilaku farmakokinetik serta respon farmakologis sistem. Akibatnya, ketika
merancang sistem semacam itu, sifat fisikokimia komponen serta interaksi mereka
dengan aditif harus diselidiki secara menyeluruh.
Dalam penelitian ini, kami menyelidiki interaksi senyawa turunan
kurkumin bioaktif dengan bilayer lipid model DPPC, menggunakan spektroskopi
pemindaian diferensial (DSC) dan spektroskopi Raman. DSC mengukur
perubahan termal pada lapisan ganda lipid yang disebabkan oleh senyawa turunan
kurkumin bioaktif, dan alat ini merupakan diagnostik untuk menyelidiki efek
diferensial yang diakibatkan oleh penggabungan molekul tamu. Spektroskopi
Raman digunakan untuk menyelidiki lokasi senyawa bioaktif di lapisan ganda
lipid DPPC. Kedua metode ini secara kolektif memberikan informasi yang harus
dipertimbangkan dalam perancangan sistem pembawa lipid yang rasional untuk

senyawa turunan kurkumin bioaktif.
Tujuan kami adalah merancang sistem pembawa liposomal yang stabil
untuk pengiriman senyawa senyawa turunan kurkumin bioaktif ke jaringan target.
Dengan mempertimbangkan hasil penelitian dari kami, perancangan sistem
dengan parameter fisikokimia kemungkinan akan sesuai dan tetap stabil setelah
pemberian in vivo.
Bahan dan metode
Senyawa kurkumin bioaktif adalah hadiah dari Profesor P. Pantazis
(Yayasan Penelitian Biomedis Akademi Athena). DPPC dibeli dari Avanti Polar
Lipids. Campuran DPPC dan kurkumin bioaktif disiapkan pada rasio molar 3, 5,
10, 15, 20, dan 30%. Selanjutnya, setiap campuran dilarutkan dalam kloroform
murni dan dikeringkan dengan menambahkan gas nitrogen. Pelarut residu
dikeluarkan dalam ruang hampa udara dalam semalam. Air deionisasi kadar
HPLC yang disaring melalui Millipore Filters (ukuran pori 200 nm) ditambahkan
(1: 2 b / b) dalam campuran kering.
DSC
Sampel yang mengandung campuran DPPC dan (1) disiapkan dalam 40 mikro l
cawan petri yang ditutup rapat dengan tutup. Curah hujan dibiarkan selama 30
menit untuk kesetimbangan DPPC / H2O. Cawan petri dibiarkan selama 30 menit


untuk kesetimbangan DPPC / H2O. Sebelum pemindaian DSC, sampel dikenai
pemanasan cepat dan pendinginan cepat (tingkat pemindaian masing-masing 10
dan 20 ◦C / menit) untuk memastikan keseimbangan dan pembebasan riwayat
pemanasan sampel. Semua sampel dipindai tiga sampai empat kali sampai
termogram identik diperoleh dengan menggunakan tingkat pemindaian 2 ◦C /
menit. Sebuah wadah kosong digunakan sebagai sampel referensi dan skala suhu
kalorimeter dikalibrasi menggunakan indium (Tm = 156, 60 ◦C). Sebuah Mettler
Toledo DSC822e heat-flx DSC digunakan dan evaluasi dilakukan oleh perangkat
lunak Mettler-Toledo STARe. Kuantitas 4-7 mg (berat total) digunakan untuk
pengukuran DSC
spektroskopi raman
frekuensi tertinggi Spektrum Raman dicatat dengan spektrometer transformasi
Perkin-Elmer GX Fourier. Sebuah dioda memompa laser Nd: YAG pada 1064 nm
digunakan sebagai sumber eksitasi. Spektra diperoleh pada resolusi 4 cm-1 dari
3.500 sampai 500 cm-1 dengan interval 2 cm-1. Kekuatan laser konstan pada 400
mW selama percobaan. Analisis spektrum dilakukan dengan menggunakan
perangkat lunak analisis data GRAMS / 32.Kuantitas 10-12 mg (berat total)
digunakan untuk Spektroskopi Raman. Sebelum spektroskopi Raman, campuran
terhidrasi ditinggal dalam sel spektrometri selama 16-24 jam untuk memastikan
kesetimbangan DPPC / H2O. Percobaan pada semua konsentrasi (3, 5, 10, 15, 20

dan 30% rasio molar) diadakan pada suhu 25 ◦C untuk menilai perubahan
interaksi antara DPPC dan senyawa turunan kurkumin bioaktif pada konsentrasi
yang meningkat sedangkan konsentrasi 3 dan 10 % diselidiki lebih lanjut dari 30
sampai 50 ◦C.
Hasil dan pembahasan
DSC
Termogram DPPC murni (Gambar 2) menunjukkan dua puncak karakteristik (a):
pada 36,14 dan 41,43 ◦C. Puncak pertama menyajikan transisi enthalpy rendah
yang dikaitkan dengan mobilitas kepala kutub kolin DPPC, sedangkan transisi
utama enthalpy yang tajam dikaitkan dengan mobilitas rantai alkil.
Hasil analisis termal didasarkan pada T onset, Tm, T1 / 2, ˄T1 / 2 dan ˄H
(Tabel 1). DSC memindai campuran DPPC / (1) ditunjukkan pada Gambar 2.
Kehadiran senyawa turunan kurkumin bioaktif pada lapisan ganda lipid DPPC
yang terhidrasi sepenuhnya menginduksi beberapa efek tergantung konsentrasi.
Puncak pra-transisi pada suhu 36,14 ◦C dihapuskan dengan adanya konsentrasi
rendah (3 mol%) dari senyawa turunan kurkumin bioaktif. Puncak baru ini,
muncul setelah puncak transisi utama, mengindikasikan pembentukan domain dan
pemisahan fasa, dan mengarah pada kesimpulan bahwa senyawa turunan
kurkumin bioaktif pada konsentrasi tinggi tersebut menginduksi sistem heterogen.
Tampaknya pada konsentrasi sampai 15% mol, kehadiran senyawa turunan

kurkumin bioaktif di bilayer DPPC menginduksi sistem 'solusi seperti'.
Pengamatan ini didasarkan pada penurunan suhu leleh (Tm) dan ^H transisi

(Tabel 1). Pengurangan H (Tabel 1) juga lebih besar pada konsentrasi 20 dan 30
mol% dan ini disebabkan oleh disorganisasi lapisan ganda lipid yang disebabkan
oleh 'pemisahan fasa'. Hal ini disarankan oleh Tm yang sedikit lebih rendah,
sementara T1 / 2 tetap tidak berubah (Tabel 1)
Sprektoskopi raman
Spektroskopi Raman diterapkan untuk menentukan lokasi senyawa turunan
kurkumin bioaktif di lapisan ganda lipid dan untuk mengkonfirmasi hasil DSC.
Spektrum DPPC murni menunjukkan tiga area karakteristik dimana informasi
bermanfaat dapat diturunkan mengenai konformasi molekul. Daerah ini adalah
2800-3000 cm-1 (luas a), 1000-1200 cm-1 (luas b), 700-800 cm-1 (luas c). Daerah
a berisi puncak pada 2844 dan 2880 cm-1, yang sesuai dengan getaran simetris
dan asimetris, masing-masing, peregangan ikatan C H dari kelompok metilen.
Daerah a juga berisi puncak pada 2935 cm-1, yang dikaitkan dengan getaran
simetris peregangan ikatan CH kelompok metil akhir dari rantai alkil. Yang
menarik adalah rasio intensitas tinggi I2935 / 2880 dan I 2844/2880, yang
menunjukkan interaksi antara rantai alkil, dan konformasi mereka. Lebih khusus
lagi, rasio ini dapat digunakan sebagai indeks perubahan proporsi antara kelainan

dan ketertiban dalam konformasi rantai alkil, di atas suhu. Daerah b mencakup
getaran peregangan ikatan C C dari rantai alkil dari fosfolipid. Puncak pada 1130
cm-1 disebabkan oleh getaran peregangan ikatan CC untuk konformasi trans dari
rantai alkil, sedangkan puncak pada 1090 cm-1 dikaitkan dengan getaran
peregangan ikatan CC untuk konformasi gauche dari rantai alkil. Rasio intensitas
tinggi puncak ini, I1090 / 1130 juga memberikan informasi tentang proporsi
kelainan dan ketertiban yang ada pada konformasi rantai alkil. Daerah c berisi
puncak pada 715 cm-1, yang mewakili getaran peregangan ikatan C N dari
kelompok kolin DPPC (Gambar 3).
Hasil percobaan yang dilakukan pada 25 ◦C pada peningkatan
konsentrasi ditunjukkan pada Tabel 2. Rasio intensitas tinggi I 2844/2880 dipilih
karena puncak pada 2844 dan 2880 cm-1 lebih jelas. Hasil ini menunjukkan
bahwa ada sedikit peningkatan rasio intensitas pada konsentrasi di atas 15 mol%,
yaitu konformasi gauche lebih dominan pada 15 mol% daripada pada konsentrasi
yang lebih rendah. Perubahan intensitas puncak pada 715 cm-1 (Gambar 3)
menunjukkan interaksi yang signifikan antara kelompok kepala kolin dan
senyawa turunan kurkumin bioaktif, yang memiliki kekuatan yang sama, tidak
tergantung pada konsentrasi senyawa turunan kurkumin bioaktif.
Percobaan pada 3 dan 10% dari senyawa turunan kurkumin bioaktif
dilakukan pada suhu yang meningkat: 30, 33, 36, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45,

47, dan 50 ◦C Percobaan ini dilakukan untuk lebih memahami interaksi antara
DPPC dan senyawa turunan kurkumin bioaktif pada konsentrasi kritis dimana
perubahan termotropika yang paling penting terjadi. Selanjutnya, rasio intensitas
tinggi I2935 / 2880, I2844 / 2880 dan I1090 / 1130 versus suhu diplot.
Penggabungan senyawa turunan kurkumin pada DPPC pada rasio molar 3%
menghasilkan penurunan suhu transisi DPPC dari 41,43 menjadi 40,50 ◦C
(Gambar 4) atau 41◦C (Gambar 5). Fakta ini sesuai dengan hasil DSC (40,94 ◦C).
Pada rasio molar 10%, transisi fase gel yang diatur dengan baik ke fase kristal cair

berlangsung pada suhu 39-40 ◦C (Gambar 6), suhu yang sangat dekat dengan suhu
transisi yang berasal dari DSC (39,32 ◦C ).
Kesimpulan
Hasil DSC menunjukkan (a) penghapusan puncak pra-transisi pada
konsentrasi di atas 5% (b) penurunan H yang signifikan pada konsentrasi di atas
20% dan (c) sedikit penurunan Tm pada peningkatan konsentrasi. Hasil
spektroskopi Raman sesuai dengan hasil analisis termal yang menunjukkan bahwa
(a) interaksi kelompok kepala kolin dengan senyawa turunan kurkumin bioaktif
menunjukkan bahwa senyawa turunan kurkumin bioaktif dapat ditemukan
terutama di dekat permukaan luar lapisan ganda lipidik DPPC; (b) peningkatan
kelainan antara rantai alkil, karena peningkatan peregangan rantai alkil dan

kelompok metil akhir, pada konsentrasi di atas 15%; (c) suhu transisi mendekati
ditentukan oleh DSC.