Artemisinin kan effektivt udvindes ved hjælp af højtydende sonikering. Ultralydekstraktion giver meget høje udbytter af artemisinin ved hjælp af milde opløsningsmidler. Processen med ekstraktion anvender ultralyd accelereres drastisk. Behandlingsbetingelserne i ultralydsekstraktorer er nøjagtigt kontrollerbare, hvilket gør det muligt at forhindre nedbrydning af den varmefølsomme biomolekyle artemisinin.

Artemisinin Udvinding

Artemisinin er et bioaktivt molekyle til stede i trikinkirtlerne i Artemisia annua-planten, der bruges som anti-malariamedicin og viser et stort potentiale som lægemiddel til behandling af flere andre sygdomme, herunder kræft og SARS-CoV-2. Den traditionelle ekstraktionsmetode involverer giftige opløsningsmidler og er en dyr, suboptimal proces. For at producere artemisinin i stor skala på miljømæssigt og økonomisk gunstige vilkår er der behov for en effektiv og grøn udvindingsteknik. Ultralydekstraktion er en bredt etableret ekstraktionsmetode, der kan bruges i kombination med vand eller ethanol som ikke-giftige opløsningsmidler. Ultralydudvinding har allerede vist sig at udskille høje artemisininudbytter, så artemisininproduktionen hurtigt kan skaleres til store mængder. Ultralydekstraktionsudstyr til batch- og in-line-forarbejdning på industrielt niveau er let tilgængeligt.

Ultralydudvinding af Artemisinin fra Artemisia annua

Brugen af effekt ultralyd til ekstraktionen udmærker andre ekstraktionsmetoder i forskellige vigtige faktorer, herunder udbytte, ekstraktionstid, miljøvenlighed og omkostningseffektivitet.

Ulemperne ved traditionel artemisininudvinding

Traditionelle ekstraktionsmetoder for artemisinin er tidskrævende, kan skade de bioaktive molekyler artemisinin på grund af høje temperaturer anvendt, og har en stor miljøpåvirkning på grund af de organiske opløsningsmidler, der anvendes ved høje temperaturer. Derudover er omfattende rensning nødvendig i downstream-processen for at fjerne urenheder fra råekstraktet.

Fordelene ved ultralyd Artemisinin Udvinding

Anvendelse af effekt ultralyd til ekstraktion har flere positive virkninger, som intensiverer ekstraktionsprocessen: Ultralyd med høj ydeevne skaber akustisk kavitation. Denne akustiske kavitation fremmer botanisk ekstraktion ved celleforstyrrelser, således at de indespændte biomolekyler frigives fra anlæggets cellematrix. Derudover intensiverer kavitationskræfterne masseoverførsel, der transporterer biomolekyler som artemisinin effektivt ind i det omgivende opløsningsmiddel. Arbejdsprincippet for ultralydsudvinding kan bidrage til rent mekaniske kavitationskræfter. Det betyder, at sonikering er en ikke-termisk, ikke-kemisk ekstraktionsteknik. At være en ikke-termisk ekstraktionsteknik gør ultralydsudvinding særlig gunstig, da artemisinin er en termisk følsom forbindelse, hvilket betyder, at højere temperaturer (f.eks. 70 ° C) vil forårsage dets nedbrydning. Artemisia annua L. kunne derfor ikke koges i varmt vand for at opnå artemisinin.

Grønne opløsningsmidler til ultralyds-artemisininekstraktion

Blandt de klassiske ekstraktionsmidler, der anvendes til fremstilling af artemisinin, kan nævnes hexin, petroleumsether eller dichlormethan. Ultralyddrevet ekstraktion er kompatibel med ethvert opløsningsmiddel, herunder milde, grønne opløsningsmidler som ethanol eller vand. Ultralydsudvinding af artemisinin med ethanol er lige så effektiv sammenlignet med barske opløsningsmidler. Som artemisinin udstiller dårlig vand-opløselighed cyclodextrins kan bruges til at forbedre ultralyd koldt vand udvinding af artemisinin.

Hvad gør ultralyd Artemisinin Udvinding så effektiv?

For at forstå fordelene ved ultralydassisteret ekstraktion skal arbejdsprincippet for effekt ultralyd forstås. Ekstraktionen intensivere mekanisme af magt ultralyd er primært tilskrives fænomenet akustisk kavitation. Ultralydkavitation forårsager kollisioner mellem partikler af den botaniske biomasse (såsom Artemisia annua L. blade), hvilket resulterer i interpartikulær fraktionering og reduktion af partikelstørrelse. Når kavitationsbobler kollapser på overfladen af de vegetabilske faste stoffer, forstørrer erosion og sonoporation partikeloverfladen yderligere. Den deraf følgende intensiverede masseoverførsel letter frigivelsen af molekyler som proteiner, lipider, sukkerarter, vitaminer, antioxidanter, fytokemikalier (f.eks. artemisinin) og kostfibre. Ultralydgenererede forskydningskræfter forbedrer opløsningsmidlets indtrængning i den cellulære matrix af det botaniske stof og forbedrer henholdsvis cellemembranernes permeabilitet. Disse mekanismer af effekt ultralyd er ansvarlige for den betydelige proces intensivering opnået, når ultralyd anvendes til botanisk ekstraktion.

Effekt ultralydbølger forstyrrer cellestrukturen af botaniske stoffer, frigiver de bioaktive forbindelser og fremmer masseoverførslen mellem plantematerialet og opløsningsmidlet (f.eks. ethanol).

Forskning-bevist resultater af ultralyd Artemisinin Udvinding

Der er foretaget flere videnskabelige undersøgelser for at undersøge effektiviteten og gennemførligheden af ultralyds artemisininudvinding fra Artemisia annua blade.

Briars og Paniwnyk viste "at ultralyd ved lave temperaturer øger udbyttet af artemisinin udvundet fra A. annua med omkring 58%, og ekstrakterne vises renere sammenlignet med konventionel fyldning; derfor har brugen af ultralyd under ekstraktion potentialet for at producere billigere artemisininbaserede behandlinger." (Briars og Paniwnyk, 2013)

Zhang et al. (2017) undersøgte ultralyd artemisinin ekstraktion ved hjælp af propylenglycol methyl ether (PGME) som opløsningsmiddel. Ultralydproduceret artemisininekstrakt blev analyseret ved hjælp af Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC). Analyseresultaterne understregede ekstraktets kvalitet. På grund af den gode proces repeterbarhed og stabilitet af ekstraheret artemisinin, den ultralydsassisteret ekstraktion ved hjælp af den grønne og effektive monoether propylenglycol methyl ether (PGME) som opløsningsmiddel viser store udsigter i udvinding og adskillelse af bioaktive molekyler fra botaniske. Ultralydekstraktion ved hjælp af propylenglycolmethylether (PGME) som opløsningsmiddel resulterede i høj samlet ekstraktionseffektivitet og høje artemisininudbytter. (jf. Zhang et al., 2017)

I en anden undersøgelse præsenterer Zhang et al. (2020) ultralydsudvindingen af artemisinin ved hjælp af hydroxypropyl-β-cyclodextrin. Tilsætningen af cyclodextrin forbedrer frigivelsen af den dårligt vandopløselige sammensatte artemisinin og gør det muligt at bruge vand som opløsningsmiddel med gode ekstraktion udbytter. Ultralydekstraktion i kombination med cyklodextrin øgede artemisinin-mængden til 8,66 mg/g, hvilket er betydeligt mere end den tilsvarende mængde på 1,70 mg/g opnået i vand.

Højtydende ultralydsekstraktorer til Artemisinin Produktion

Højtydende ultralydsudsugningssystemer fra Hielscher Ultrasonics bruges over hele verden på R&D, små, mellemstore og fuldt kommercielle produktionsniveauer i forskellige brancher såsom i fødevarer, kosttilskud og farmaceutisk produktion. Højtydende ultralydsekstrakter intensiverer ekstraktionsprocessen og øger udbyttet og forbedrer dermed den samlede effektivitet af ekstraktproduktion af høj kvalitet. Hielscher Ultrasonics tilbyder ekstraktionsudstyr til enhver volumen / proceskapacitet. Med erfaring i botanisk ekstraktion i mere end 25 år er Hielscher Ultrasonics din betroede partner til højtydende ultralydsudvinding fra Artemisia annua!

Højtydende, topmoderne ultralydsapparater

De smarte funktioner i Hielscher ultralydsapparater er designet til at garantere pålidelig drift, reproducerbare resultater og brugervenlighed. Betjeningsindstillinger kan nemt tilgås og ringes op via intuitiv menu, som kan tilgås via digital farve touch-display og browser fjernbetjening. Derfor registreres alle behandlingsbetingelser såsom nettoenergi, total energi, amplitude, tid, tryk og temperatur automatisk på et indbygget SD-kort. Dette giver dig mulighed for at revidere og sammenligne tidligere sonikeringskørsler og optimere artemisininudvindingsprocessen til højeste effektivitet.
Hielscher Ultralydssystemer bruges over hele verden til fremstilling af botaniske ekstrakter af høj kvalitet. Hielscher industrielle ultralydsapparater kan nemt køre høje amplituder i kontinuerlig drift (24/7/365). Amplituder på op til 200μm kan nemt genereres kontinuerligt med standard sonotoder (ultralydsonder / horn). For endnu højere amplituder er tilpassede ultralydssontroder tilgængelige. På grund af deres robusthed og lave vedligeholdelse installeres vores ultralydsudsugningssystemer ofte til tunge applikationer og i krævende miljøer.

Kontakt os nu for at lære mere om ultralydsudvinding af artemisinin fra Artemisia annua-fabrikken. Vi vil med glæde sende dig oplysninger om vores ultralydsudtrækningssystemer og priser! Vores erfarne medarbejdere vil med glæde drøfte dine ansøgnings- og behandlingskrav med dig!
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: