Artemisinin se može efikasno izvući pomoću sonikacije visokih performansi. Ultrazvučna ekstrakcija daje vrlo visoke prinose artemisinina pomoću blagih otapila. Proces vađenja nanošenja ultrazvuka se drastično ubrzava. Uslovi obrade kod ultrazvučnih ekstraktora su precizno kontrolisani, što omogućava da se spreči degradacija biomolekule artemisinina osetljivog na toplotu.

Ekstrakcija artemisinina

Artemisinin je bioaktivna molekula prisutna unutar trihomskih žlijezda biljke Artemisia annua, koja se koristi kao anti-malarija lijek i pokazuje visok potencijal kao lijek za liječenje nekoliko drugih bolesti uključujući rak i SARS-CoV-2. Tradicionalna metoda ekstrakcije uključuje otrovna otavara i skup je, sub-optimalan proces. Da bi se artemisinin proizvodio u velikim razmjerima u ekološki i ekonomski povoljanim uvjetima, potrebna je efikasna i zelena tehnika ekstrakcije. Ultrazvučna ekstrakcija je široko uspostavljena metoda ekstrakcije koja se može koristiti u kombinaciji sa vodom ili etanolom kao netoksiknim otapao. Ultrazvučna ekstrakcija je već dokazano da košnica visoke prinose artemisinina, tako da se proizvodnja artemisinina može brzo skaliranje do velikih volumena. Ultrazvučna oprema za ekstrakciju za batch i in-line obradu na industrijskom nivou je dostupna.

Ultrazvučna ekstrakcija Artemisinina iz Artemisia annua

Upotreba ultrazvuka snage za ekstrakciju excelira druge metode ekstrakcije u raznim glavnim faktorima, uključujući prinos, vrijeme izvlačenja, ekološku-prijateljnost, i troškovnu efikasnost.

The Drawbacks of Traditional Artemisinin Extraction

Tradicionalne metode ekstrakcije za artemisinin su dugoročni, mogu oštetiti bioaktivne molekule artemisinina zbog visokih primijenjenih temperatura, i imaju visok utjecaj na okoliš zbog organskih otapova koji se koriste pri visokim temperaturama. Osim toga, u procesu nizvodno je potrebno ekstenzivno pročišćavanje kako bi se uklonile nečistoće iz sirovog ekstrakta.

Prednosti ultrazvučnog ekstrakcije artemisinina

Primjena ultrazvuka snage za ekstrakciju ima nekoliko pozitivnih efekata koji intenzivira proces ekstrakcije: Ultrazvuk visokih performansi stvara akustičnu kavitaciju. Ova akustična kavitacija promiče botaničku ekstrakciju poremećajem ćelija, tako da se ukorijenjene biomolekule ispuštaju iz ćelijske matrice biljke. Osim toga, kavitacione sile pojačavaju prijenos mase transportujući biomolekule kao što je artemisinin efikasno u okolno otapalo. Radni princip ultrazvučnog vađenja može se doprinijeti čisto mehaničkim silama kavitacije. To znači da je sonication netemska, ne-hemijska tehnika ekstrakcije. To što je tehnika netermalnog ekstrakcije čini ultrazvučnu ekstrakciju posebno pogodujućom s obzirom da je artemisinin termo osjetljiv spoj, što znači da će više temperature (npr. 70°C) izazvati njegovo raspadanje. Prema tome, Artemisia annua L. nije mogla biti kuhana u toploj vodi kako bi se dobio artemisinin.

Zelena otapa za ultrazvučnu ekstrakciju artemisinina

Klasična ekstrakciijska otapala koja se koriste za proizvodnju artemizina uključuju heksan, petroleum eter ili diklorometan. Ekstrakcija na ultrazvučni pogon kompatibilna je sa bilo jednim otapajem uključujući blage, zelene otapiće kao što su etanol ili voda. Ultrazvučna ekstrakcija artemisinina s etanolom je jednako efikasna u odnosu na oštru otapao. Kako artemisinin pokazuje slabe ciklodekstrine topljivosti u vodi mogu se koristiti za poboljšanje ultrazvučnog ekstrakcije artemisinina u hladnoj vodi.

Šta čini ultrazvučni Artemisinin ekstrakcija tako efikasan?

Da bi se shvatile prednosti ultrazvučno potpomognutog vađenja, mora se razumeti radni princip ultrazvuka snage. Ekstrakcioni intenzivacioni mehanizam ultrazvuka moći uglavnom se pripisuje fenomenu akustike kavitacije. Ultrazvučna kavitacija uzrokuje sudare između čestica botaničke biomase (kao što je Artemisia annua L. lišće), što rezultira međučestičkom razlomkom i smanjenjem veličine čestica. Kada se mjehurići kavitacije uruše na površini krutih površina povrća, erozija i sonoporacija dodatno uvećavaju površinu čestica. Time se intenzivira prijenos mase olakšava oslobađanje molekula kao što su proteini, lipidi, šećeri, vitamini, antioksidansi, fito-hemikalije (npr. artemisinin) i dijetalna vlakna. Ultrazvučno generirane sile smicanja poboljšavaju penetraciju otapa u ćelijski matriks botaničke materije i poboljšavaju rješivost ćelijskih membrana, odnosno. Ovi mehanizmi ultrazvučnika snage su odgovorni za značajno intenziviranje procesa postignuto kada se ultrasonication primjenjuje za botaničku ekstrakciju.

Ultrazvučni talasi snage ometaju strukturu ćelija botaničara, oslobađaju bioaktivna spoja i promovišu prijenos mase između biljnog materijala i otapa (npr. etanola).

Research-Proven Results of Ultrasonic Artemisinin Extraction

Nekoliko naučnih studija je poduzeto kako bi se istražila efikasnost i praktičnost ultrazvučnog ekstrakcije artemisinina iz artemizija anua lišće.

Briars i Paniwnyk su pokazali "da ultrazvuk na niskim temperaturama povećava prinos artemisinina izvađenog iz A. annua za oko 58% i ekstrakti se pojavljuju čistije u odnosu na konvencionalno krmenje; stoga upotreba ultrazvuka tokom ekstrakcije ima potencijal za proizvodnju tretmana zasnovanih na nižim troškovima artemisinina." (Briars i Paniwnyk, 2013)

Zhang et al. (2017) je istraživao ultrazvučnu ekstrakciju artemisinina koristeći propilin glikol metil eter (PGME) kao otapala. Ultrazvučno proizveden ekstrakt artemisinina analiziran je pomoću Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC). Rezultati analize su podvukli kvalitet ekstrakta. Zbog dobre ponove procesa i stabilnosti ekstrahovanog artemisinina, ultrazvučno asistirana ekstrakcija koristeći zeleni i efikasan monoeter propilenski glikol metil eter (PGME) kao otapala pokazuje velike izglede u ekstrakciji i odvajanju bioaktivnih molekula iz botanika. Ultrazvučna ekstrakcija pomoću propilenog glikol metil etera (PGME) kao otapala rezultirala je visokom ukupnom efikasnosti ekstrakcije i visokim prinosima artemizinina. (cf. Zhang et al., 2017)

U drugoj studiji, Zhang et al. (2020) predstavlja ultrazvučno ekstrakciju artemisinina koristeći hidroksipropil-β-ciklodekstrin. Dodavanje ciklodekstrina poboljšava oslobađanje slabo topivog spoja artemisinina i omogućava upotrebu vode kao rastvarača uz dobre prinose ekstrakcije. Ultrazvučna ekstrakcija u kombinaciji sa ciklodekstrinom povećala je količinu artemizinina na 8,66 mg/g, što je znatno više od odgovarajuće količine od 1,70 mg/g dobivene u vodi.

High Performance Ultrasonic Extractors for Artemisinin Production

Visokozmjerni ultrazvučni sistemi ekstrakcije iz Hielscher Ultrasonicsa se koriste širom svijeta na R&D, mali, srednji i potpuno komercijalni nivo proizvodnje u raznim industrijama kao što su hrana, dodatak prehrani i farmaceutska proizvodnja. Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi pojačavaju proces ekstrakcije i povećavaju prinos time poboljšavajući ukupnu-efikasnost visokokvalite proizvodnje ekstrakta. Hielscher Ultrasonics nudi opremu za izvlačenje za bilo koji volumen / procesni kapacitet. Imajući iskustvo u botaničkoj ekstrakciji više od 25 godina, Hielscher Ultrasonics je vaš pouzdan partner za ultrazvučno izvlačenje visokih performansi iz Artemisia annua!

High-Performance, State-of-the-Art Ultrasonicators

Pametne osobine Hielscher ultrasonicatora dizajnirane su da garantuju pouzdan rad, reprodukcijljive ishode i user-friendlines. Operativnim postavkama se može lako pristupiti i birate putem intuitivnog menija, kojem se može pristupiti putem digitalnog touch-display ekrana u boji i daljinskog upravljača preglednika. Stoga se svi uslovi obrade kao što su neto energija, totalna energija, amplituda, vrijeme, pritisak i temperatura automatski snimaju na ugrađenoj SD-kartici. To vam omogućava da revidiraš i uporediš prethodne sonication runove i da optimiziraš proces ekstrakcije artemisinina do najviše efikasnosti.
Hielscher Ultrasonics sistemi se koriste širom svijeta za proizvodnju visoko kvalitetnih botaničkih ekstrakta. Hielscher industrijski ultrasonicatori lako mogu pokrenuti visoke amplitude u kontinuiranom rad (24/7/365). Amplitute do 200μm mogu se lako kontinuirano generirati standardnim sonotrodama (ultrazvučnim sondama / rogovima). Za još više amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Zbog njihove robusnosti i niskog održavanja, naši ultrazvučni sistemi ekstrakcije su obično instalirani za teške aplikacije i u zahtjevnim okruženjima.

Kontaktirajte nas sada da saznate više o ultrazvučnom vađenju artemisinina iz biljke Artemisia annua. Bilo bi nam drago da vam pošaljemo informacije o našim ultrazvučnim sistemima ekstrakcije i cijenjenju! Našem dobro iskusnom osoblju bit će drago da s vama razgovara o vašoj zahtjevima za prijavu i obradu!
Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators: