Vysoce účinná extrakce artemisininu se sonikací
Artemisinin lze účinně extrahovat pomocí vysoce výkonné sonikace. Ultrazvuková extrakce poskytuje velmi vysoké výnosy artemisininu za použití mírných rozpouštědel. Proces extrakce pomocí ultrazvuku se drasticky urychluje. Podmínky zpracování v ultrazvukových extraktorech jsou přesně kontrolovatelné, což umožňuje zabránit degradaci biomolekuly artemisininu citlivé na teplo.
Extrakce artemisininu
Artemisinin je bioaktivní molekula přítomná v trichomových 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 nákladným a neoptimálním procesem. Aby bylo možné vyrábět artemisinin ve velkém měřítku za ekologicky a ekonomicky příznivých podmínek, je nutná účinná a ekologická extrakční technika. Ultrazvuková extrakce je široce zavedená metoda extrakce, kterou lze použít v kombinaci s vodou nebo ethanolem jako netoxickými rozpouštědly. Bylo již prokázáno, že ultrazvuková extrakce zvyšuje vysoké výnosy artemisininu, takže produkce artemisininu může být rychle škálována na velké objemy. Ultrazvukové extrakční zařízení pro dávkové a in-line zpracování na průmyslové úrovni je snadno dostupné.

Ultrazvukový extraktor UIP2000hdT pro průmyslovou šaržovou extrakci artemisininu z listů Artemisia annua.
Ultrazvuková extrakce artemisininu z Artemisia annua
Použití výkonového ultrazvuku pro extrakci vyniká nad ostatními extrakčními metodami v různých hlavních faktorech, včetně výtěžku, doby extrakce, šetrnosti k životnímu prostředí a nákladové efektivity.
Nevýhody tradiční extrakce artemisininu
Tradiční metody extrakce artemisininu jsou časově náročné, mohou poškodit bioaktivní molekuly artemisininu v důsledku aplikovaných vysokých teplot a mají vysoký dopad na životní prostředí v důsledku organických rozpouštědel používaných při vysokých teplotách. Kromě toho je v následném procesu nutné rozsáhlé čištění, aby se z surového extraktu odstranily nečistoty.
Výhody ultrazvukové extrakce artemisininu
Použití výkonového ultrazvuku pro extrakci má několik pozitivních účinků, které zintenzivňují proces extrakce: Vysoce výkonný ultrazvuk vytváří akustickou kavitaci. Tato akustická kavitace podporuje botanickou extrakci narušením buněk, takže zachycené biomolekuly jsou uvolněny z buněčné matrice rostliny. Kromě toho kavitační síly zesilují přenos hmoty a účinně transportují biomolekuly, jako je artemisinin, do okolního rozpouštědla. Pracovní princip ultrazvukové extrakce může být přispíván k čistě mechanickým silám kavitace. To znamená, že sonikace je netepelná, nechemická extrakční technika. Vzhledem k tomu, že se jedná o techniku netepelné extrakce, je ultrazvuková extrakce obzvláště příznivá, protože artemisinin je tepelně citlivá sloučenina, což znamená, že vyšší teploty (např. 70 °C) způsobí jeho rozklad. V důsledku, Artemisia annua L. nemohl být vařen v horké vodě za účelem získání artemisininu.
- Vyšší výnosy
- Špičková kvalita
- Rychlá extrakce
- Vyberte si preferované rozpouštědlo
- Žádná tepelná degradace
- Pracuje s čerstvými i sušenými listy
- Přesně regulovatelné podmínky
- Nákladová efektivita
Zelená rozpouštědla pro ultrazvukovou extrakci artemisininu
Mezi klasická extrakční rozpouštědla používaná pro výrobu artemisininu patří hexan, petrolether nebo dichlormethan. Ultrazvuková extrakce je kompatibilní s jakýmkoli rozpouštědlem, včetně jemných, zelených rozpouštědel, jako je ethanol nebo voda. Ultrazvuková extrakce artemisininu s ethanolem je stejně účinná ve srovnání s drsnými rozpouštědly. Vzhledem k tomu, že artemisinin vykazuje špatnou rozpustnost ve vodě, cyklodextriny mohou být použity ke zlepšení ultrazvukové extrakce artemisininu studenou vodou.
Co dělá ultrazvukovou extrakci artemisininu tak účinnou?
Abychom pochopili výhody ultrazvukem asistované extrakce, je třeba pochopit princip fungování výkonového ultrazvuku. Extrakční zesilovací mechanismus výkonového ultrazvuku je připisován především jevu akustické kavitace. Ultrazvuková kavitace způsobuje srážky mezi částicemi botanické biomasy (jako jsou listy Artemisia annua L.), což má za následek mezidruhovou frakcionaci a snížení velikosti částic. Když se kavitační bubliny zhroutí na povrchu rostlinných pevných látek, eroze a sonoporace dále zvětšují povrch částic. Tím se zintenzivňuje přenos hmoty, který usnadňuje uvolňování molekul, jako jsou bílkoviny, lipidy, cukry, vitamíny, antioxidanty, fytochemikálie (např. artemisinin) a vláknina. Ultrazvukem generované smykové síly zlepšují pronikání rozpouštědla do buněčné matrice botanické hmoty a zlepšují propustnost buněčných membrán. Tyto mechanismy energetického ultrazvuku jsou zodpovědné za významné zintenzivnění procesu dosažené při ultrazvuku je aplikována pro botanickou extrakci.

Ultrazvukové vlny narušují buněčnou strukturu botaniky, uvolňují bioaktivní sloučeniny a podporují přenos hmoty mezi rostlinným materiálem a rozpouštědlem (např. ethanolem).

Ultrasonicator UP400St (400 wattů) pro dávkovou extrakci artemisininu.
Výzkumem prokázané výsledky ultrazvukové extrakce artemisininu
Bylo provedeno několik vědeckých studií s cílem prozkoumat účinnost a proveditelnost ultrazvukové extrakce artemisininu z listů Artemisia annua.
Briars a Paniwnyk ukázali, "že ultrazvuk při nízkých teplotách zvyšuje výtěžek artemisininu extrahovaného z A. annua přibližně o 58 % a extrakty se zdají čistší ve srovnání s konvenčním máčením; Proto má použití ultrazvuku během extrakce potenciál pro výrobu levnějších léčebných postupů na bázi artemisininu." (Briars a Paniwnyk, 2013)
Zhang et al. (2017) zkoumali ultrazvukovou extrakci artemisininu pomocí propylenglykolmethyletheru (PGME) jako rozpouštědla. Ultrazvukem produkovaný extrakt artemisininu byl analyzován pomocí ultra výkonné kapalinové chromatografie (UPLC). Výsledky analýzy podtrhly kvalitu extraktu. Vzhledem k dobré opakovatelnosti procesu a stabilitě extrahovaného artemisininu vykazuje ultrazvukem asistovaná extrakce pomocí zeleného a účinného monoetherpropylenglykolmethyletheru (PGME) jako rozpouštědla velké vyhlídky při extrakci a separaci bioaktivních molekul z rostlinných látek. Ultrazvuková extrakce pomocí propylenglykolmethyletheru (PGME) jako rozpouštědla vedla k vysoké celkové účinnosti extrakce a vysokým výnosům artemisininu. (srov. Zhang et al., 2017)
V jiné studii Zhang et al. (2020) prezentují ultrazvukovou extrakci artemisininu pomocí hydroxypropyl-β-cyklodextrinu. Přídavek cyklodextrinu zlepšuje uvolňování špatně ve vodě rozpustné sloučeniny artemisininu a umožňuje použít 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 společnosti Hielscher Ultrasonics se používají po celém světě na R&D, malé, střední a plně komerční úrovně produkce v různých průmyslových odvětvích, jako je potravinářství, doplňky stravy a farmaceutická výroba. Vysoce výkonné ultrazvukové extraktory zintenzivňují proces extrakce a zvyšují výtěžnost, čímž zlepšují celkovou účinnost výroby vysoce kvalitního extraktu. Hielscher Ultrasonics nabízí extrakční zařízení pro jakýkoli objem / procesní kapacitu. S více než 25 lety zkušeností s botanickou extrakcí je Hielscher Ultrasonics vaším důvěryhodným partnerem pro vysoce výkonnou ultrazvukovou extrakci z Artemisia annua!
Vysoce výkonné, nejmodernější ultrazvukové přístroje
Inteligentní funkce Hielscher ultrasonicators jsou navrženy tak, aby zaručovaly spolehlivý provoz, reprodukovatelné výsledky a uživatelskou přívětivost. K provozním nastavením lze snadno přistupovat a vytáčet je prostřednictvím intuitivního menu, ke kterému lze přistupovat pomocí digitálního barevného dotykového displeje a dálkového ovládání prohlížeče. Proto se všechny podmínky zpracování, jako je čistá energie, celková energie, amplituda, čas, tlak a teplota, automaticky zaznamenávají na vestavěnou SD kartu. To vám umožní revidovat a porovnat předchozí běhy sonikace 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 200 μm lze snadno kontinuálně generovat pomocí standardních sonotrod (ultrazvukové sondy / rohy). Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody. Díky své robustnosti a nízké údržbě se naše ultrazvukové extrakční systémy běžně instalují pro náročné aplikace a v náročných prostředích.
Kontaktujte nás nyní, abyste se dozvěděli 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 prodiskutují vaši žádost a požadavky na zpracování!
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:
Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
---|---|---|
1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Literatura / Reference
- 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.
Co je Artemisinin a k čemu se používá?
Artemisinin je sloučenina získaná z rostliny Artemisia annua, běžně známé jako pelyněk sladký. Je známý především pro své antimalarické vlastnosti a používá se při léčbě malárie. Artemisinin a jeho deriváty jsou vysoce účinné proti kmenům malárie odolným vůči lékům, což je činí klíčovými v boji proti této nemoci.
Pokud jde o průmyslové využití, artemisinin je zajímavý pro různé potenciální aplikace mimo medicínu. Ukázal se slibně v různých oblastech, jako je zemědělství, kde může působit jako přírodní herbicid a pesticid. Kromě toho se provádí výzkum, který zkoumá jeho potenciální využití při léčbě rakoviny. Tyto aplikace jsou vědecky studovány a testovány v pilotním měřítku pro implementaci v různých průmyslových oblastech.

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k průmyslová velikost.