Meget effektiv Artemisinin-ekstraktion med sonikering

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

Artemisinin ekstraktion

Artemisinin er et bioaktivt molekyle, der er til stede i trichomekirtlerne i Artemisia annua-planten, som bruges som anti-malarialægemiddel 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 under miljømæssigt og økonomisk gunstige forhold kræves en effektiv og grøn udvindingsteknik. Ultralydsekstraktion er en bredt etableret ekstraktionsmetode, der kan bruges i kombination med vand eller ethanol som ikke-giftige opløsningsmidler. Ultralydsekstraktion har allerede vist sig at hive høje artemisininudbytter, så artemisininproduktionen hurtigt kan skaleres til store mængder. Ultralydsekstraktionsudstyr til batch- og in-line-behandling på industrielt niveau er let tilgængeligt.

Ultralydsekstraktion af Artemisinin fra Artemisia annua

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

Ulemperne ved traditionel artemisininekstraktion

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

Fordelene ved ultralyd Artemisinin-ekstraktion

Anvendelse af ultralyd til ekstraktion har flere positive effekter, som intensiverer ekstraktionsprocessen: Højtydende ultralyd skaber akustisk kavitation. Denne akustiske kavitation fremmer botanisk ekstraktion ved celleforstyrrelse, så de indespærrede biomolekyler frigives fra plantens cellematrix. Derudover intensiverer kavitationskræfterne masseoverførsel og transporterer biomolekyler såsom artemisinin effektivt ind i det omgivende opløsningsmiddel. Arbejdsprincippet for ultralydsekstraktion kan bidrage til rent mekaniske kavitationskræfter. Dette betyder, at sonikering er en ikke-termisk, ikke-kemisk ekstraktionsteknik. At være en ikke-termisk ekstraktionsteknik gør ultralydsekstraktion særlig gunstig, da artemisinin er en termisk følsom forbindelse, hvilket betyder højere temperaturer (f.eks. 70 ° C) vil forårsage dens nedbrydning. Artemisia annua L. kunne derfor ikke koges i varmt vand for at opnå artemisinin.

Grønne opløsningsmidler til ultralyd Artemisinin-ekstraktion

Klassiske ekstraktionsopløsningsmidler, der anvendes til artemisininproduktion, omfatter hexan, petroleumether eller dichlormethan. Ultralydsdrevet ekstraktion er kompatibel med ethvert opløsningsmiddel, herunder milde, grønne opløsningsmidler såsom ethanol eller vand. Ultralydsekstraktion af artemisinin med ethanol er lige så effektiv sammenlignet med hårde opløsningsmidler. Da artemisinin udviser dårlig vandopløselighed, kan cyclodextriner bruges til at forbedre ultralydsekstraktionen af artemisinin i koldt vand.

Hvad gør ultralyd Artemisinin-ekstraktion så effektiv?

For at forstå fordelene ved ultralydassisteret ekstraktion skal arbejdsprincippet for ultralyd forstås. Ekstraktionsintensiveringsmekanismen for effekt ultralyd tilskrives hovedsageligt fænomenet akustisk kavitation. Ultralydskavitation forårsager kollisioner mellem partikler af den botaniske biomasse (såsom Artemisia annua L. blade), hvilket resulterer i interparticular fraktionering og reduktion af partikelstørrelse. Når kavitationsbobler kollapser på overfladen af de vegetabilske faste stoffer, forstørrer erosion og sonoporation partikeloverfladen yderligere. Den derved 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 permeabiliteten af cellemembranerne. Disse mekanismer for ultralyd er ansvarlige for den betydelige procesintensivering, der opnås, når ultralydbehandling anvendes til botanisk ekstraktion.

Ultralydsbølger forstyrrer cellestrukturen i botaniske stoffer, frigiver de bioaktive forbindelser og fremmer masseoverførslen mellem plantematerialet og opløsningsmidlet (f.eks. Ethanol).

Forskningsdokumenterede resultater af ultralyd Artemisinin-ekstraktion

Adskillige videnskabelige undersøgelser er blevet udført for at undersøge effektiviteten og gennemførligheden af ultralyd artemisininekstraktion fra Artemisia annua-blade.

Briars og Paniwnyk viste, "at ultralyd ved lave temperaturer øger udbyttet af artemisinin ekstraheret fra A. annua med omkring 58%, og ekstrakterne ser renere ud sammenlignet med konventionel støbning; Derfor har brugen af ultralyd under ekstraktion potentiale til at producere billigere Artemisinin-baserede behandlinger." (Briars og Paniwnyk, 2013)

Zhang et al. (2017) undersøgte ultralyd artemisininekstraktion ved hjælp af propylenglycolmethylether (PGME) som opløsningsmiddel. Ultralydsproduceret artemisininekstrakt blev analyseret ved hjælp af Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC). Analyseresultaterne understregede kvaliteten af ekstraktet. På grund af den gode procesrepeterbarhed og stabilitet af ekstraheret artemisinin viser den ultralydassisterede ekstraktion ved hjælp af den grønne og effektive monoetherpropylenglykolmethylether (PGME) som opløsningsmiddel store udsigter til ekstraktion og adskillelse af bioaktive molekyler fra botaniske stoffer. Ultralydsekstraktion ved anvendelse af propylenglycolmethylether (PGME) som opløsningsmiddel resulterede i høj samlet ekstraktionseffektivitet og høje artemisininudbytter. (jf. Zhang et al., 2017)

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

Højtydende ultralydsekstraktorer til Artemisinin-produktion

Højtydende ultralydsekstraktionssystemer fra Hielscher Ultrasonics bruges over hele verden på R&D, små, mellemstore og fuldt kommercielle produktionsniveauer i forskellige industrier såsom inden for fødevare-, kosttilskuds- og farmaceutisk produktion. Højtydende ultralydsekstraktorer intensiverer ekstraktionsprocessen og øger udbyttet og forbedrer derved den samlede effektivitet af ekstraktproduktion af høj kvalitet. Hielscher Ultrasonics tilbyder ekstraktionsudstyr til enhver volumen / proceskapacitet. Hielscher Ultrasonics har erfaring med botanisk ekstraktion i mere end 25 år og er din betroede partner til højtydende ultralydsekstraktion fra Artemisia annua!

Højtydende, state-of-the-art ultralydapparater

De smarte funktioner i Hielscher ultralydapparater er designet til at garantere pålidelig drift, reproducerbare resultater og brugervenlighed. Driftsindstillinger kan nemt tilgås og indstilles via en intuitiv menu, som kan tilgås via digitalt farveberøringsdisplay og browserfjernbetjening. Derfor registreres alle bearbejdningsforhold som 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 artemisininekstraktionsprocessen til højeste effektivitet.
Hielscher Ultrasonics-systemer bruges over hele verden til fremstilling af botaniske ekstrakter af høj kvalitet. Hielscher industrielle ultralydapparater kan let køre høje amplituder i kontinuerlig drift (24/7/365). Amplituder på op til 200 μm kan let genereres kontinuerligt med standard sonotroder (ultralydssonder / horn). For endnu højere amplituder er tilpassede ultralydssonotroder tilgængelige. På grund af deres robusthed og lave vedligeholdelse installeres vores ultralydsekstraktionssystemer almindeligvis til tunge applikationer og i krævende miljøer.

Kontakt os nu for at lære mere om ultralydsekstraktion af artemisinin fra Artemisia annua-planten. Vi sender dig gerne information om vores ultralydsekstraktionssystemer og priser! Vores erfarne personale vil med glæde diskutere din ansøgning og behandlingskrav med dig!
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater: