Artemisinin lze účinně extrahovat pomocí vysoce výkonné ultrazvuku. Ultrazvuková extrakce dává velmi vysoké výnosy artemisininu pomocí jemných rozpouštědel. Proces extrakce pomocí ultrazvuku je drasticky urychlen. Podmínky zpracování v ultrazvukových extraktorech jsou přesně kontrolovatelné, což umožňuje zabránit degradaci biomolekulinu citlivého na teplo.

Extrakce artemisininu

Artemisinin je bioaktivní molekula přítomná v trichome žlázách rostliny Artemisia annua, která se používá jako lék proti malárii a vykazuje vysoký potenciál jako lék pro léčbu několika dalších onemocnění, včetně rakoviny a SARS-CoV-2. Tradiční extrakční metoda zahrnuje toxická rozpouštědla a je to drahý, suboptimální proces. K výrobě artemisininu ve velkém měřítku za ekologicky a ekonomicky příznivých podmínek je nutná účinná a zelená extrakční technika. Ultrazvuková extrakce je široce zavedená extrakční metoda, která může být použita v kombinaci s vodou nebo ethanolem jako netoxická rozpouštědla. Ultrazvuková extrakce již bylo prokázáno, že hive vysoké artemisinin výnosy, takže artemisinin produkce může být rychle škálována na velké objemy. Ultrazvukové extrakční zařízení pro dávkové a in-line zpracování na průmyslové úrovni je snadno dostupné.

Ultrazvuková extrakce Artemisininu z Artemisia annua

Použití výkonového ultrazvuku pro extrakci vyniká jinými metodami extrakce v různých hlavních faktorech, včetně výtěžku, doby extrakce, šetrnosti k životnímu prostředí a nákladové efektivity.

Nevýhody tradiční artemisinin extrakce

Tradiční extrakční metody pro artemisinin jsou časově náročné, mohou poškodit bioaktivní molekuly artemisinin v důsledku vysokých aplikovaných teplot a mají vysoký dopad na životní prostředí kvůli organickým rozpouštědlům používaným při vysokých teplotách. Kromě toho je v následném procesu nutné rozsáhlé čištění k odstranění nečistot z surového extraktu.

Výhody ultrazvuku Artemisinin extrakce

Použití výkonového ultrazvuku pro extrakci má několik pozitivních účinků, které zintenzivňují extrakční proces: Vysoce výkonný ultrazvuk vytváří akustickou kavitaci. Tato akustická kavitace podporuje botanickou extrakci narušením buněk, takže uchvácené biomolekuly se uvolňují z buněčné matrice rostliny. Kavitační síly navíc zintenzivňují přenos hmoty transportem biomolekuly, jako je artemisinin, efektivně do okolního rozpouštědla. Pracovní princip ultrazvukové extrakce může přispět k čistě mechanickým silám kavitace. To znamená, že sonikace je neteplotní, neemická extrakční technika. Vzhledem k tomu, že se jedná o neteplotní extrakční techniku, je ultrazvuková extrakce obzvláště příznivá, protože artemisinin je tepelně citlivá sloučenina, což znamená, že vyšší teploty (např. 70 °C) způsobí jeho rozklad. V důsledku toho nemohla být Artemisia annua L. vařena v horké vodě, aby se získal artemisinin.

Zelená rozpouštědla pro ultrazvukovou extrakci artemisininu

Klasická extrakční rozpouštědla používaná k výrobě artemisininu zahrnují hexan, éter nebo dichlormethan. Ultrazvukem řízená extrakce je kompatibilní s jakýmkoli rozpouštědlem, včetně jemných zelených rozpouštědel, jako je ethanol nebo voda. Ultrazvuková extrakce artemisininu ethanolem je stejně účinná ve srovnání s drsnými rozpouštědly. Vzhledem k tomu, artemisinin vykazuje špatnou rozpustnost vody cyklodextriny mohou být použity ke zlepšení ultrazvukové extrakce studené vody artemisininu.

Co dělá ultrazvuk artemisinin extrakce tak efektivní?

Chcete-li pochopit výhody ultrazvukem asistované extrakce, musí být pochopen pracovní princip ultrazvuku. Extrakční zintenzivňující mechanismus výkonového ultrazvuku je připisován především fenoménu akustické kavitace. Ultrazvuková kavitace způsobuje kolize mezi částicemi botanické biomasy (jako jsou listy Artemisia annua L.), což vede k mezipartikulárnímu frakcionování a snížení velikosti částic. Když se kavitační bubliny zhroutí na povrchu rostlinných pevných látek, eroze a sonoporace dále zvětšují povrch částic. Tímto zesíleným přenosem hmoty se usnadňuje uvolňování molekul, jako jsou bílkoviny, lipidy, cukry, vitamíny, antioxidanty, fytochemie (např. artemisinin) a vlákniny v potravě. Ultrazvukem generované smykové síly zlepšují pronikání rozpouštědla do buněčné matrice botanické hmoty a zlepšují pronikavost buněčných membrán. Tyto mechanismy výkonu ultrazvuku jsou zodpovědné za významný proces intenzifikace dosaženou při ultrazvuku se používá pro botanickou extrakci.

Výkonové ultrazvukové vlny narušují buněčnou strukturu botanických materiálů, uvolňují bioaktivní sloučeniny a podporují přenos hmoty mezi rostlinným materiálem a rozpouštědlem (např. ethanolem).

Výzkumně ověřené výsledky ultrazvukové artemisinin extrakce

Bylo provedeno několik vědeckých studií s cílem prozkoumat účinnost a proveditelnost ultrazvukové artemisinin extrakce z listů Artemisia annua.

Briars a Paniwnyk ukázaly, "že ultrazvuk při nízkých teplotách zvyšuje výtěžnost artemisininu extrahované z A. annua asi o 58% a extrakty se zdají čistší ve srovnání s konvenčním strmím; proto použití ultrazvuku během extrakce má potenciál pro výrobu méně nákladných artemisinin na bázi léčby." (Briars a Paniwnyk, 2013)

Zhang et al. (2017) zkoumal ultrazvukovou artemisininovou extrakci pomocí propylenglykolmethyletheru (PGME) jako rozpouštědla. Ultrazvukem vyráběný artemisinin extrakt byl analyzován pomocí Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC). Výsledky analýzy podtrhly kvalitu extraktu. Vzhledem k dobré opakovatelnosti procesu a stabilitě extrahovaných artemisininu, ultrazvukem asistovaná extrakce pomocí zeleného a účinného monoetheru propylenglykolmethyletheru (PGME) jako rozpouštědla vykazuje velké vyhlídky na extrakci a separaci bioaktivních molekul z botanických. Ultrazvuková extrakce pomocí propylenglykolmethyletheru (PGME) jako rozpouštědla vedla k vysoké celkové extrakční účinnosti a vysokým výtěžkům artemisininu. (srov. Čang a kol., 2017)

V jiné studii, Zhang a kol. (2020) představují ultrazvukovou extrakci artemisininu pomocí hydroxypropyl-β-cyklodextrin. Přidání cyklodextrinu zlepšuje uvolňování špatně rozpustné sloučeniny artemisininu a umožňuje používat vodu jako rozpouštědlo s dobrými výtěžky extrakce. Ultrazvuková extrakce v kombinaci s cyklodextrinem zvýšila množství artemisininu na 8,66 mg/ g, což je výrazně více než odpovídající množství 1,70 mg / g získané ve vodě.

Vysoce výkonné ultrazvukové extraktory pro výrobu artemisininu

Vysoce výkonné ultrazvukové extrakční systémy od Hielscher Ultrasonics se používají po celém světě na R&D, malé, střední a plně komerční úrovně výroby v různých průmyslových odvětvích, jako je potravinová, doplňková strava a farmaceutická výroba. Vysoce výkonné ultrazvukové extraktory zintenzivňují extrakční proces a zvyšují výtěžnost, čímž zlepšují celkovou účinnost vysoce kvalitní výroby extraktů. Hielscher Ultrasonics nabízí odsávací zařízení pro jakýkoli objem / kapacitu procesu. S zkušenostmi s botanickou extrakcí po dobu více než 25 let, Hielscher Ultrasonics je vaším důvěryhodným partnerem pro vysoce výkonnou ultrazvukovou extrakci z Artemisia annua!

Vysoce výkonné, nejmodernější ultrasonicators

Inteligentní vlastnosti ultrasonicators Hielscher jsou navrženy tak, aby zaručily spolehlivý provoz, reprodukovatelné výsledky a uživatelskou přívětivost. Provozní nastavení lze snadno získat a vytočit pomocí intuitivní nabídky, ke které lze přistupovat prostřednictvím digitálního barevného dotykového displeje a dálkového ovládání prohlížeče. Proto jsou všechny podmínky zpracování, jako je čistá energie, celková energie, amplituda, čas, tlak a teplota, automaticky zaznamenány na vestavěné SD kartě. To vám umožní revidovat a porovnat předchozí zvukové běhy a optimalizovat proces extrakce artemisininu na nejvyšší účinnost.
Hielscher Ultrazvukové systémy se používají po celém světě pro výrobu vysoce kvalitních botanických extraktů. Hielscher průmyslové ultrasonicators mohou snadno provozovat vysoké amplitudy v nepřetržitém provozu (24/7/365). Amplitudy až 200μm lze snadno generovat se standardními sonárody (ultrazvukové sondy / rohy). Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonárody. Díky své robustnosti a nízké údržbě jsou naše ultrazvukové extrakční systémy běžně instalovány pro náročné aplikace a v náročných prostředích.

Kontaktujte nás nyní a dozvíte se více o ultrazvukové extrakci artemisininu z rostliny Artemisia annua. Rádi vám zašleme informace o našich ultrazvukových extrakčních systémech a cenách! Naši zkušení pracovníci s vámi rádi prodiskutovat vaše požadavky na aplikaci a zpracování!
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators: