استخلاص عالي الكفاءة للأرتيميسينين باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية
يمكن استخلاص الأرتيميسينين بكفاءة باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء. يحقق الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية مردودًا مرتفعًا جدًا من الأرتيميسينين باستخدام مذيبات لطيفة. وتتسارع عملية الاستخلاص باستخدام الموجات فوق الصوتية بصورة كبيرة. يمكن التحكم بدقة في ظروف المعالجة داخل أجهزة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية، مما يتيح منع تحلل الجزيء الحيوي الحساس للحرارة، الأرتيميسينين.
استخلاص الأرتيميسينين
الأرتيميسينين جزيء نشط حيويًا يوجد داخل غدد الشعيرات النباتية لنبات Artemisia annua، ويُستخدم دواءً مضادًا للملاريا ويُظهر إمكانات كبيرة بوصفه دواءً لعلاج عدة أمراض أخرى، منها السرطان وSARS-CoV-2. تتضمن طريقة الاستخلاص التقليدية استخدام مذيبات سامة، وهي عملية مكلفة ودون المستوى الأمثل. ولإنتاج الأرتيميسينين على نطاق واسع في ظروف مواتية بيئيًا واقتصاديًا، يلزم استخدام تقنية استخلاص فعالة وصديقة للبيئة. يُعد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية طريقة استخلاص راسخة على نطاق واسع، ويمكن استخدامها مع الماء أو الإيثانول بوصفهما مذيبين غير سامين. وقد ثبت بالفعل أن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية يحقق مردودًا مرتفعًا من الأرتيميسينين، مما يتيح زيادة حجم إنتاج الأرتيميسينين بسرعة إلى كميات كبيرة. وتتوفر بسهولة معدات الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية للمعالجة على دفعات وللمعالجة ضمن خط الإنتاج على المستوى الصناعي.
جهاز الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT لاستخلاص الأرتيميسينين من أوراق Artemisia annua على دفعات صناعية.
استخلاص الأرتيميسينين من Artemisia annua بالموجات فوق الصوتية
يتفوق استخدام الموجات فوق الصوتية عالية القدرة للاستخلاص على طرق الاستخلاص الأخرى في عدة عوامل رئيسية، منها المردود ووقت الاستخلاص والتوافق البيئي والكفاءة من حيث التكلفة.
عيوب الاستخلاص التقليدي للأرتيميسينين
تستغرق طرق الاستخلاص التقليدية للأرتيميسينين وقتًا طويلًا، وقد تتلف جزيئات الأرتيميسينين النشطة حيويًا بسبب درجات الحرارة المرتفعة المستخدمة، كما أن لها أثرًا بيئيًا كبيرًا بسبب المذيبات العضوية المستخدمة عند درجات حرارة مرتفعة. إضافةً إلى ذلك، يلزم إجراء تنقية مكثفة في مراحل المعالجة اللاحقة لإزالة الشوائب من المستخلص الخام.
مزايا استخلاص الأرتيميسينين بالموجات فوق الصوتية
لاستخدام الموجات فوق الصوتية عالية القدرة في الاستخلاص عدة تأثيرات إيجابية تعزز عملية الاستخلاص: تُولِّد الموجات فوق الصوتية عالية الأداء تجويفًا صوتيًا. ويعزز هذا التجويف الصوتي الاستخلاص من النباتات عن طريق تفكيك الخلايا، فتتحرر الجزيئات الحيوية المحتجزة من المصفوفة الخلوية للنبات. إضافةً إلى ذلك، تعزز قوى التجويف انتقال الكتلة، ناقلةً الجزيئات الحيوية مثل الأرتيميسينين بكفاءة إلى المذيب المحيط. ويمكن إرجاع مبدأ عمل الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية إلى قوى التجويف الميكانيكية البحتة. وهذا يعني أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية تقنية استخلاص غير حرارية وغير كيميائية. وبوصفها تقنية استخلاص غير حرارية، فإن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية ملائم على نحو خاص لأن الأرتيميسينين مركب حساس للحرارة، مما يعني أن درجات الحرارة الأعلى (مثل 70°C) ستؤدي إلى تحلله. وبالتالي، لا يمكن غلي Artemisia annua L. في الماء الساخن للحصول على الأرتيميسينين.
- مردود أعلى
- جودة فائقة
- استخلاص سريع
- اختر المذيب الذي تفضله
- دون تحلل حراري
- يعمل مع الأوراق الطازجة والمجففة
- ظروف يمكن التحكم فيها بدقة
- فعال من حيث التكلفة
مذيبات صديقة للبيئة لاستخلاص الأرتيميسينين بالموجات فوق الصوتية
تشمل مذيبات الاستخلاص التقليدية المستخدمة لإنتاج الأرتيميسينين الهكسان أو الإيثر البترولي أو ثنائي كلورو الميثان. يتوافق الاستخلاص المدفوع بالموجات فوق الصوتية مع أي مذيب، بما في ذلك المذيبات اللطيفة والصديقة للبيئة مثل الإيثانول أو الماء. ويحقق استخلاص الأرتيميسينين بالموجات فوق الصوتية باستخدام الإيثانول كفاءة مماثلة لتلك المحققة باستخدام المذيبات القاسية. ونظرًا لضعف ذوبانية الأرتيميسينين في الماء، يمكن استخدام السيكلودكسترينات لتحسين استخلاص الأرتيميسينين بالموجات فوق الصوتية باستخدام الماء البارد.
ما الذي يجعل استخلاص الأرتيميسينين بالموجات فوق الصوتية بهذه الكفاءة؟
لفهم مزايا الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية، يجب فهم مبدأ عمل الموجات فوق الصوتية عالية القدرة. تُعزى آلية تعزيز الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية عالية القدرة أساسًا إلى ظاهرة التجويف الصوتي. يسبب التجويف بالموجات فوق الصوتية تصادمات بين جسيمات الكتلة الحيوية النباتية (مثل أوراق Artemisia annua L.)، مما يؤدي إلى تفتت الجسيمات نتيجة تصادمها وانخفاض حجمها. وعندما تنهار فقاعات التجويف على سطح المواد الصلبة النباتية، يزيد التآكل وتكوين المسام بالموجات فوق الصوتية مساحة سطح الجسيمات أكثر. ويسهّل انتقال الكتلة المعزز بذلك تحرر جزيئات مثل البروتينات والدهون والسكريات والفيتامينات ومضادات الأكسدة والمواد الكيميائية النباتية (مثل الأرتيميسينين) والألياف الغذائية. وتُحسّن قوى القص المتولدة بالموجات فوق الصوتية نفاذ المذيب إلى المصفوفة الخلوية للمادة النباتية، كما تُحسّن نفاذية أغشية الخلايا. هذه الآليات للموجات فوق الصوتية عالية القدرة مسؤولة عن التعزيز الكبير للعملية الذي يتحقق عند استخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية للاستخلاص من النباتات.
تُفكك الموجات فوق الصوتية عالية القدرة البنية الخلوية للنباتات، وتحرر المركبات النشطة حيويًا، وتعزز انتقال الكتلة بين المادة النباتية والمذيب (مثل الإيثانول).
جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية UP400St (400 واط) لاستخلاص الأرتيميسينين على دفعات.
نتائج مثبتة بحثيًا لاستخلاص الأرتيميسينين بالموجات فوق الصوتية
أُجريت عدة دراسات علمية للتحقق من كفاءة استخلاص الأرتيميسينين بالموجات فوق الصوتية من أوراق Artemisia annua وقابليته للتطبيق.
أظهر Briars وPaniwnyk «أن الموجات فوق الصوتية عند درجات حرارة منخفضة تزيد مردود الأرتيميسينين المستخلص من A. annua بنحو 58%، وتبدو المستخلصات أنقى مقارنةً بالنقع التقليدي؛ ولذلك فإن استخدام الموجات فوق الصوتية أثناء الاستخلاص ينطوي على إمكانية إنتاج علاجات قائمة على الأرتيميسينين بتكلفة أقل.» (Briars and Paniwnyk, 2013)
درس Zhang وآخرون (2017) استخلاص الأرتيميسينين بالموجات فوق الصوتية باستخدام إيثر ميثيل البروبيلين غليكول (PGME) بوصفه مذيبًا. وحُلّل مستخلص الأرتيميسينين المنتج بالموجات فوق الصوتية باستخدام الاستشراب السائل فائق الأداء (UPLC). وأكدت نتائج التحليل جودة المستخلص. ونظرًا لقابلية تكرار العملية الجيدة وثبات الأرتيميسينين المستخلص، فإن الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية باستخدام الإيثر الأحادي الفعال والصديق للبيئة، إيثر ميثيل البروبيلين غليكول (PGME)، بوصفه مذيبًا يُظهر آفاقًا واعدة لاستخلاص الجزيئات النشطة حيويًا من النباتات وفصلها. وقد أدى الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية باستخدام إيثر ميثيل البروبيلين غليكول (PGME) بوصفه مذيبًا إلى كفاءة استخلاص إجمالية مرتفعة ومردود مرتفع من الأرتيميسينين. (انظر Zhang et al., 2017)
في دراسة أخرى، يعرض Zhang وآخرون (2020) استخلاص الأرتيميسينين بالموجات فوق الصوتية باستخدام هيدروكسي بروبيل-β-سيكلودكسترين. تُحسّن إضافة السيكلودكسترين تحرر مركب الأرتيميسينين ضعيف الذوبان في الماء، وتتيح استخدام الماء بوصفه مذيبًا مع تحقيق مردود استخلاص جيد. وقد زاد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية بالاقتران مع السيكلودكسترين كمية الأرتيميسينين إلى 8.66 mg/g، وهي أعلى بكثير من الكمية المقابلة البالغة 1.70 mg/g المحققة في الماء.
أجهزة استخلاص بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لإنتاج الأرتيميسينين
تُستخدم أنظمة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من Hielscher Ultrasonics في جميع أنحاء العالم في البحث والتطوير وعلى مستويات الإنتاج الصغيرة والمتوسطة والتجارية الكاملة، في صناعات مختلفة مثل إنتاج الأغذية والمكملات الغذائية والمستحضرات الصيدلانية. تعزز أجهزة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء عملية الاستخلاص وتزيد المردود، مما يُحسّن الكفاءة الإجمالية لإنتاج المستخلصات عالية الجودة. توفر Hielscher Ultrasonics معدات استخلاص لأي حجم / قدرة معالجة. وبفضل خبرتها في الاستخلاص من النباتات التي تتجاوز 25 عامًا، فإن Hielscher Ultrasonics هي شريكك الموثوق للاستخلاص عالي الأداء بالموجات فوق الصوتية من Artemisia annua!
أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء ومتطورة تقنيًا
صُممت الميزات الذكية لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher لضمان التشغيل الموثوق والنتائج القابلة للتكرار وسهولة الاستخدام. يمكن الوصول إلى إعدادات التشغيل وضبطها بسهولة عبر قائمة بديهية يمكن الوصول إليها من خلال شاشة لمس رقمية ملونة والتحكم عن بُعد عبر المتصفح. ولذلك، تُسجَّل جميع ظروف المعالجة، مثل الطاقة الصافية والطاقة الكلية والسعة والزمن والضغط ودرجة الحرارة، تلقائيًا على بطاقة SD مدمجة. ويتيح لك ذلك مراجعة عمليات المعالجة السابقة بالموجات فوق الصوتية ومقارنتها، وتحسين عملية استخلاص الأرتيميسينين لتحقيق أعلى كفاءة.
تُستخدم أنظمة Hielscher Ultrasonics في جميع أنحاء العالم لتصنيع المستخلصات النباتية عالية الجودة. ويمكن لأجهزة المعالجة الصناعية بالموجات فوق الصوتية من Hielscher العمل بسهولة بسعات عالية في التشغيل المستمر (24/7/365). ويمكن بسهولة توليد سعات تصل إلى 200µm بصورة مستمرة باستخدام سونوترودات قياسية (مسابير / أبواق فوق صوتية). وللحصول على سعات أعلى، تتوفر سونوترودات فوق صوتية مخصصة. وبفضل متانتها وقلة احتياجها إلى الصيانة، تُركَّب أنظمة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية لدينا عادةً للتطبيقات الشاقة وفي البيئات ذات المتطلبات الصعبة.
اتصل بنا الآن لمعرفة المزيد عن استخلاص الأرتيميسينين بالموجات فوق الصوتية من نبات Artemisia annua. يسعدنا أن نرسل إليك معلومات عن أنظمة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية لدينا وأسعارها! ويسعد فريقنا ذو الخبرة الواسعة أن يناقش معك تطبيقك ومتطلبات المعالجة الخاصة بك!
يوضح الجدول أدناه قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500mL | 10 إلى 200mL/min | UP100H |
| 10 إلى 2000mL | 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أعلى | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
تصنع Hielscher Ultrasonics مجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتطبيقات الخلط والتشتيت والاستحلاب والاستخلاص على النطاق المختبري والتجريبي والصناعي.
المؤلفات / المراجع
- Zhang, Yongqiang; Prawang, Phongphat; Li, Chunshan; Meng, Xiangzhan; Zhao, Yu; Wang, Hui; Zhang, Suojiang (2017): Ultrasonic Assisted Extraction of Artemisinin from Artemisia Annua L. Using Monoether based Solvents. Green Chemistry 2017.
- Zhang, Yongqiang; Cao, Yingying; Meng, Xiangzhag; Prawang, Phonphat; Wang, Hui (2020): Extraction of Artemisinin with Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin Aqueous Solution for Fabrication of Drinkable Extract. Green Chemical Engineering 2020.
- Rhianna Briars; Larysa Paniwnyk (2012): Examining the extraction of artemisinin from artemisia annua using ultrasound. AIP Conference Proceedings 1433, 581.
- Rhianna Briars, Larysa Paniwnyk (2013): Effect of ultrasound on the extraction of artemisinin from Artemisia annua. Industrial Crops and Products, Volume 42, 2013. 595-600.
ما الأرتيميسينين وفيمَ يُستخدم؟
الأرتيميسينين مركب مشتق من نبات Artemisia annua، المعروف شائعًا باسم الشيح الحلو. ويُعرف أساسًا بخصائصه المضادة للملاريا ويُستخدم في علاجها. وقد أظهر الأرتيميسينين ومشتقاته فعالية عالية ضد سلالات الملاريا المقاومة للأدوية، مما يجعلها ذات أهمية حاسمة في مكافحة المرض.
من حيث الاستخدام الصناعي، يحظى الأرتيميسينين بالاهتمام لتطبيقات محتملة متنوعة تتجاوز الطب. وقد أظهر نتائج واعدة في مجالات مختلفة مثل الزراعة، حيث يمكن أن يعمل مبيدًا طبيعيًا للأعشاب الضارة والآفات. إضافةً إلى ذلك، تُجرى أبحاث لاستكشاف إمكانية استخدامه في علاج السرطان. وتُدرس هذه التطبيقات علميًا وتُختبر على نطاق تجريبي لتطبيقها في مجالات صناعية مختلفة.
تصنع Hielscher Ultrasonics مجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء تتراوح أحجامها من الحجم المختبري إلى الحجم الصناعي.