Bovine Serum Albumin-Based Nanoparticles: Preparation, Characterization, and Antioxidant Activity Enhancement of Three Main Curcuminoids from Curcuma longa

Abstract

Abstract. Bovine Serum Albumin (BSA) lipid hybrid nanoparticles are part of the new solutions to overcome low bioavailability of poor solubility drugs such as curcuminoids, which possess multiple biological advantages; however, they are counterbalanced by its short biological half-life. In this line, we prepared the three main curcuminoids: curcumin (CUR), desmethoxycurcumin (DMC), and bisdemethoxycurcumin (BDM)-loaded BSA nanoparticles. The three formulations were characterized by the average size, size distribution, crystallinity, weight loss, drug release, kinetic mechanism, and antioxidant activity. The developed method produced CUR-, DMC-, and BDM-loaded BSA nanoparticles with a size average of 15.83 0.18, 17.29 3.34, and 15.14 0.14 nm for CUR, MC, and BDM loaded BSA, respectively. FT-IR analysis confirmed the encapsulation, and TEM images showed their spherical shape. The three formulations achieved encapsulation efficiency upper to 96% and an exhibited significantly increased release from the nanoparticle compared to free compounds in water. The antioxidant activity was enhanced as well, in agreement with the improvement in water release, obtaining IC50 values of 9.28, 11.70, and 15.19 g/mL for CUR, DMC, and BDM loaded BSA nanoparticles, respectively, while free curcuminoids exhibited considerably lower antioxidant values in aqueous solution. Hence, this study shows promises for such hybrid systems, which have been ignored so far, regarding proper encapsulation, protection, and delivery of curcuminoids for the development of functional foods and pharmaceuticals.

Resumen. Las nanopartículas híbridas lipídicas de albúmina sérica bovina (BSA) son parte de las nuevas soluciones para superar la baja biodisponibilidad de medicamentos de baja solubilidad como los curcuminoides, que poseen múltiples ventajas biológicas; sin embargo, se ven contrarrestados por su corta vida media biológica. En esto línea, preparamos los tres curcuminoides principales: curcumina (CUR), desmetoxicurcumina (DMC) y Nanopartículas de BSA cargadas con bisdemetoxicurcumina (BDM). Las tres formulaciones se caracterizaron por el tamaño promedio, distribución de tamaño, cristalinidad, pérdida de peso, liberación de fármaco, mecanismo cinético, y actividad antioxidante. El método desarrollado produjo BSA cargado con CUR, DMC y BDM. Nanopartículas con un tamaño promedio de 15,83 ± 0,18, 17,29 ± 3,34 y 15,14 ± 0,14 nm para CUR, DMC y BDM cargaron BSA, respectivamente. El análisis FT-IR confirmó la encapsulación y TEM Las imágenes mostraban su forma esférica. Las tres formulaciones lograron eficiencia de encapsulación superior al 96% y exhibió una liberación significativamente mayor de la nanopartícula en comparación con compuestos libres en agua. La actividad antioxidante también fue potenciada, de acuerdo con el mejora en la liberación de agua, obteniendo valores de IC50 de 9,28, 11,70 y 15,19 g/mL para CUR, DMC, y nanopartículas BSA cargadas con BDM, respectivamente, mientras que los curcuminoides libres exhibieron considerablemente Valores antioxidantes más bajos en solución acuosa. Por lo tanto, este estudio muestra promesas para este tipo de híbridos. sistemas, que han sido ignorados hasta ahora, con respecto a la encapsulación, protección y entrega adecuadas de curcuminoides para el desarrollo de alimentos funcionales y productos farmacéuticos.