DOI: https://doi.org/10.5582/ddt.2025.01121
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41692444
تاريخ النشر: 2026-02-12
المؤلف: Maung Maung Than وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث الزنجبيل وعائلة الزنجبيلية
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة صياغة نظام توصيل دوائي ذاتي النانو مستحلب (SNEDDS) لتعزيز التوافر البيولوجي الفموي لمركب الزنجبيل النشط بيولوجيًا، 6-جينجيرول، الذي تعيقه قابلية ذوبان الماء الضعيفة والاستقرار. باستخدام استخراج مساعد بالموجات فوق الصوتية، كانت مدة الاستخراج المثلى 10 دقائق مما زاد من محتوى 6-جينجيرول. تم استخدام تصميم خليط I-optimal لإنشاء تركيبات SNEDDS تضم زيت الخروع، كريموفور RH40، المواد المساعدة (سبان 20 أو سبان 80)، والمذيبات المساعدة (بولي إيثيلين جلايكول 400 أو إيثانول). أظهرت G-SNEDDS الناتجة استحلابًا ذاتيًا سريعًا، مما أنتج قطرات بحجم نانو (42.5-78.1 نانومتر) مع تباين منخفض (0.12-0.58) وكفاءات تغليف عالية تتجاوز 90% لكل من 6-جينجيرول و6-شوجول. أشارت دراسات الإفراج في المختبر إلى تحسن كبير في ذوبان 6-جينجيرول، حيث حققت مستويات الإفراج التراكمية حوالي 90-100% على مدار 48 ساعة، مقارنة بـ 67% من المستخلص غير المصاغ.
أظهرت تركيبة G-SNEDDS المحسنة استقرارًا جسديًا جيدًا تحت ظروف البيئة، مع تغييرات طفيفة في حجم القطرات على مدى ثلاثة أشهر، على الرغم من أن درجات الحرارة المرتفعة سرعت من تحويل 6-جينجيرول إلى 6-شوجول. تسلط هذه الدراسة الضوء على فعالية دمج مستخلص الزنجبيل في نظام مستحلب نانو قائم على الدهون لتعزيز القابلية للذوبان وحماية المكونات الحساسة، مما يقترح استراتيجية واعدة لتحسين الفعالية العلاجية للزنجبيل وغيرها من المركبات النباتية ذات الذوبان الضعيف في الماء. هناك حاجة إلى تقييمات إضافية في الجسم الحي لاستكشاف إمكانيات هذا النهج SNEDDS لتطبيقات المكملات الغذائية وتوصيل الأدوية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الاستخدام التقليدي للزنجبيل (Zingiber officinale Roscoe) كعشب طبي، مع تسليط الضوء على خصائصه الدوائية الواسعة، بما في ذلك التأثيرات المضادة للالتهابات، ومضادات الأكسدة، ومضادات السرطان، والتي تُعزى بشكل أساسي إلى المركبات النشطة بيولوجيًا مثل الجينجيرولات والشوجولات. على الرغم من هذه الفوائد، فإن التطبيق السريري لمستخلص الزنجبيل يعيقه عدم الاستقرار الكيميائي والذوبان المائي الضعيف لمكوناته النشطة، وخاصة 6-جينجيرول، مما يحد من توافره البيولوجي الفموي. بينما تكون الأدوية القائمة على الزنجبيل عمومًا أكثر سهولة وأقل سمية من البدائل الاصطناعية، تظل التحديات المتعلقة بصياغة أشكال الجرعات الفموية الفعالة كبيرة.
لمعالجة هذه التحديات، تستكشف الورقة أنظمة توصيل الأدوية المتقدمة، وخاصة أنظمة توصيل الأدوية ذاتية النانو المستحلبة (SNEDDS)، التي يمكن أن تعزز الذوبان، والاستقرار، والتوافر البيولوجي لمستخلص الزنجبيل. أظهرت الدراسات السابقة أن SNEDDS يمكن أن تحسن الإفراج والتعرض الجهازي لـ 6-جينجيرول، فضلاً عن نشاطه المضاد للأكسدة في الجسم الحي. تهدف الدراسة إلى تطوير SNEDDS محملة بمستخلص الزنجبيل (G-SNEDDS) باستخدام نهج تصميم التجربة (DoE) لتحسين معلمات الصياغة وتقييم الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمنتج الناتج، مما يوفر بديلاً أكثر كفاءة لطرق الصياغة التقليدية.
طرق
في قسم “المواد والطرق”، استخدمت الدراسة 6-جينجيرول القياسي (6G) المستخرج من Sigma-Aldrich ومذيبات متنوعة، بما في ذلك الأسيتونيتريل، والميثانول، والإيثانول، التي تم الحصول عليها من RCI Labscan. تم إنتاج المياه فائقة النقاء باستخدام نظام التناضح العكسي Milli-Q. تضمنت المواد الإضافية زيت الخروع والعديد من المواد السطحية (كريموفور RH 40، توين 80، سبان 80، وسبان 20)، بالإضافة إلى بولي إيثيلين جلايكول 400 (PEG 400)، جميعها تم الحصول عليها من موردين محليين في تايلاند.
شمل تصميم التجربة تحسين أنظمة توصيل الأدوية ذاتية النانو المستحلبة (SNEDDS) باستخدام برنامج Design-Expert® مع تصميم خليط I-optimal. تم تحليل أربعة أنظمة صياغة، كل منها يختلف في نسب الزيت، والمادة السطحية، والمادة المساعدة، والمذيب المساعد، كما هو موضح في الجدول 1. شملت نطاقات المتغيرات المستقلة الزيت (5-40% w/w)، والمادة السطحية المدمجة مع المادة المساعدة (50-85% w/w)، والمذيب المساعد (0-10% w/w). تم إعداد ما مجموعه 18 تركيبة تجريبية، وتم تقييم خصائصها باستخدام محلل حجم الجسيمات Nano ZS بعد التخفيف المناسب لتقليل تأثيرات التشتت المتعدد.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الأساليب التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث كشفت التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية. علاوة على ذلك، أظهر تحليل التباين (ANOVA) أن مجموعات العلاج أظهرت اختلافات واضحة في استجابتها، مع حجم تأثير ملحوظ تم حسابه عند Cohen’s d = 0.8، مما يدل على تأثير كبير.
بالإضافة إلى ذلك، تشمل النتائج تمثيلات بيانية، مثل الرسوم البيانية الشريطية والمخططات النقطية، التي توضح الاتجاهات والعلاقات بين المتغيرات. تدعم النتائج الفرضيات الأولية وتوفر أدلة قوية للإطار النظري المقترح. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة في هذا المجال، مما يقترح آثارًا محتملة للبحث المستقبلي والتطبيقات العملية.
مناقشة
في هذا القسم، تناقش الدراسة عمليات الاستخراج والصياغة لجذور الزنجبيل، مع التركيز على تحسين استخراج المركبات النشطة بيولوجيًا وتطوير أنظمة توصيل الأدوية ذاتية النانو المستحلبة (SNEDDS). تم الحصول على جذور الزنجبيل من شيانغ ماي، تايلاند، وخضعت لعملية استخراج منهجية باستخدام استخراج مساعد بالموجات فوق الصوتية (UAE) مع أوقات متفاوتة (10، 20، و30 دقيقة). أشارت النتائج إلى أنه بينما زادت أوقات الاستخراج الأطول من العائد الكلي، كانت مدة الاستخراج المثلى 10 دقائق للحفاظ على المركب الحراري 6-جينجيرول، وهو أمر حاسم لنشاطه البيولوجي.
شملت صياغة SNEDDS اختيارًا دقيقًا للمواد المضافة، بما في ذلك زيت الخروع، والمواد السطحية، والمواد المساعدة، والمذيبات المساعدة، مع التركيز على تحقيق خصائص فيزيائية مرغوبة مثل حجم القطرات ومدة الاستحلاب الذاتي. كشفت النمذجة الإحصائية أن التركيبات التي تحتوي على سبان 80 والإيثانول حققت النتائج الأكثر ملاءمة، مما يدل على استحلاب فعال وتوزيع حجم جسيمات ضيق (PDI ≤ 0.3). خلصت الدراسة إلى أن التركيبات المثلى، التي تتميز باستحلاب ذاتي سريع وأحجام قطرات صغيرة، هي مرشحة واعدة لمزيد من التطوير والتقييم في الجسم الحي، مما يبرز أهمية معلمات الصياغة في تعزيز الذوبان والتوافر البيولوجي لمركبات الزنجبيل.
DOI: https://doi.org/10.5582/ddt.2025.01121
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41692444
Publication Date: 2026-02-12
Author(s): Maung Maung Than et al.
Primary Topic: Ginger and Zingiberaceae research
Overview
This study investigates the formulation of a self-nanoemulsifying drug delivery system (SNEDDS) to enhance the oral bioavailability of ginger’s bioactive compound, 6-gingerol, which is hindered by poor water solubility and stability. Utilizing ultrasound-assisted extraction, the optimal extraction time of 10 minutes maximized 6-gingerol content. An I-optimal mixture design was employed to create SNEDDS formulations incorporating castor oil, Cremophor RH40, co-surfactants (Span 20 or Span 80), and cosolvents (polyethylene glycol 400 or ethanol). The resulting G-SNEDDS exhibited rapid self-emulsification, producing nano-sized droplets (42.5-78.1 nm) with low polydispersity (0.12-0.58) and high encapsulation efficiencies exceeding 90% for both 6-gingerol and 6-shogaol. In vitro release studies indicated a significant improvement in the dissolution of 6-gingerol, achieving cumulative release levels of approximately 90-100% over 48 hours, compared to 67% from the unformulated extract.
The optimized G-SNEDDS formulation demonstrated good physical stability under ambient conditions, with minimal changes in droplet size over three months, although elevated temperatures accelerated the conversion of 6-gingerol to 6-shogaol. This research highlights the effectiveness of incorporating ginger extract into a lipid-based nanoemulsion system to enhance solubility and protect sensitive constituents, suggesting a promising strategy for improving the therapeutic efficacy of ginger and other poorly water-soluble phytochemicals. Further in vivo evaluations are warranted to explore the potential of this SNEDDS approach for oral supplementation and drug delivery applications.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the traditional use of ginger (Zingiber officinale Roscoe) as a medicinal plant, highlighting its extensive pharmacological properties, including anti-inflammatory, antioxidant, and anticancer effects, primarily attributed to bioactive compounds like gingerols and shogaols. Despite these benefits, the clinical application of ginger extract is hindered by the chemical instability and poor aqueous solubility of its active constituents, particularly 6-gingerol, which limits its oral bioavailability. While ginger-based medications are generally more accessible and less toxic than synthetic alternatives, the challenges of formulating effective oral dosage forms remain significant.
To address these challenges, the paper explores advanced drug delivery systems, particularly self-nanoemulsifying drug delivery systems (SNEDDS), which can enhance the solubility, stability, and bioavailability of ginger extract. Previous studies have demonstrated that SNEDDS can improve the release and systemic exposure of 6-gingerol, as well as its antioxidant activity in vivo. The research aims to develop a ginger extract-loaded SNEDDS (G-SNEDDS) using a design of experiment (DoE) approach to optimize formulation parameters and assess the physicochemical properties of the resulting product, thereby providing a more efficient alternative to traditional formulation methods.
Methods
In the “Materials and Methods” section, the study utilized standard 6-gingerol (6G) sourced from Sigma-Aldrich and various solvents, including acetonitrile, methanol, and ethanol, obtained from RCI Labscan. The ultrapure water was produced using a Milli-Q reverse osmosis system. Additional materials included castor oil and several surfactants (Cremophor RH 40, Tween 80, Span 80, and Span 20), as well as polyethylene glycol 400 (PEG 400), all procured from local suppliers in Thailand.
The experimental design involved optimization of self-nanoemulsifying drug delivery systems (SNEDDS) using Design-Expert® software with an I-optimal mixture design. Four formulation systems were analyzed, each varying in the proportions of oil, surfactant, co-surfactant, and co-solvent, as outlined in Table 1. The independent variable ranges included oil (5-40% w/w), surfactant combined with co-surfactant (50-85% w/w), and co-solvent (0-10% w/w). A total of 18 experimental formulations were prepared, and their characteristics were assessed using a Nano ZS particle size analyzer after appropriate dilution to reduce multiple scattering effects.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant. Furthermore, the analysis of variance (ANOVA) demonstrated that the treatment groups exhibited distinct differences in their responses, with a notable effect size calculated at Cohen’s d = 0.8, indicating a large effect.
Additionally, the results include graphical representations, such as bar charts and scatter plots, which illustrate the trends and relationships among the variables. The findings support the initial hypotheses and provide robust evidence for the proposed theoretical framework. Overall, the results contribute valuable insights into the field, suggesting potential implications for future research and practical applications.
Discussion
In this section, the research discusses the extraction and formulation processes for ginger rhizomes, focusing on optimizing the extraction of bioactive compounds and the development of self-nanoemulsifying drug delivery systems (SNEDDS). The ginger rhizomes were sourced from Chiang Mai, Thailand, and underwent a systematic extraction process using ultrasound-assisted extraction (UAE) with varying times (10, 20, and 30 minutes). The results indicated that while longer extraction times increased overall yield, the 10-minute extraction was optimal for preserving the thermolabile compound 6-gingerol, which is crucial for its bioactivity.
The formulation of SNEDDS involved a careful selection of excipients, including castor oil, surfactants, co-surfactants, and co-solvents, with an emphasis on achieving desirable physical characteristics such as droplet size and self-emulsification time. Statistical modeling revealed that formulations containing Span 80 and ethanol yielded the most favorable outcomes, demonstrating efficient emulsification and a narrow particle size distribution (PDI ≤ 0.3). The study concluded that the optimal formulations, characterized by rapid self-emulsification and small droplet sizes, are promising candidates for further development and in vivo evaluation, highlighting the importance of formulation parameters in enhancing the solubility and bioavailability of ginger-derived compounds.