Εξαιρετικά αποτελεσματική εκχύλιση αρτεμισινίνης με υπερήχους

Αρτεμισινίνη μπορεί να εξαχθεί αποτελεσματικά χρησιμοποιώντας υψηλής απόδοσης κατεργασία με υπερήχους. Υπερήχων εκχύλιση δίνει πολύ υψηλές αποδόσεις της αρτεμισινίνης χρησιμοποιώντας ήπιους διαλύτες. Η διαδικασία εκχύλισης εφαρμόζοντας υπερήχους επιταχύνεται δραστικά. Οι συνθήκες επεξεργασίας στους υπερηχητικούς εκχυλιστές είναι ακριβώς ελεγχόμενες, γεγονός που επιτρέπει την πρόληψη της υποβάθμισης του ευαίσθητου στη θερμότητα βιομορίου αρτεμισινίνης.

Αρτεμισινίνη εκχύλιση

Η αρτεμισινίνη είναι ένα βιοδραστικό μόριο που υπάρχει στους αδένες του τριχώματος του φυτού Artemisia annua, το οποίο χρησιμοποιείται ως φάρμακο κατά της ελονοσίας και παρουσιάζει υψηλό δυναμικό ως φάρμακο για τη θεραπεία πολλών άλλων ασθενειών, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου και του SARS-CoV-2. Η παραδοσιακή μέθοδος εκχύλισης περιλαμβάνει τοξικούς διαλύτες και είναι μια δαπανηρή, μη βέλτιστη διαδικασία. Προκειμένου να παραχθεί αρτεμισινίνη σε μεγάλη κλίμακα υπό περιβαλλοντικά και οικονομικά ευνοϊκές συνθήκες, απαιτείται μια αποτελεσματική και πράσινη τεχνική εκχύλισης. Υπερήχων εκχύλιση είναι μια ευρέως καθιερωμένη μέθοδος εκχύλισης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με νερό ή αιθανόλη ως μη τοξικούς διαλύτες. Υπερήχων εκχύλιση έχει ήδη αποδειχθεί ότι κυψέλη υψηλές αποδόσεις αρτεμισινίνης, έτσι ώστε η παραγωγή αρτεμισινίνης μπορεί να κλιμακωθεί γρήγορα σε μεγάλους όγκους. Υπερήχων εξοπλισμός εκχύλισης για παρτίδα και in-line επεξεργασία σε βιομηχανικό επίπεδο είναι άμεσα διαθέσιμη.

Υπερήχων εκχύλιση της αρτεμισινίνης από Artemisia annua

Η χρήση υπερήχων ισχύος για την εκχύλιση υπερέχει άλλων μεθόδων εκχύλισης σε διάφορους σημαντικούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της απόδοσης, του χρόνου εκχύλισης, της φιλικότητας προς το περιβάλλον και της οικονομικής αποδοτικότητας.

Τα μειονεκτήματα της παραδοσιακής εκχύλισης αρτεμισινίνης

Οι παραδοσιακές μέθοδοι εκχύλισης για την αρτεμισινίνη είναι χρονοβόρες, μπορούν να βλάψουν τα βιοδραστικά μόρια αρτεμισινίνη λόγω των υψηλών θερμοκρασιών που εφαρμόζονται και έχουν υψηλές περιβαλλοντικές επιπτώσεις λόγω των οργανικών διαλυτών που χρησιμοποιούνται σε υψηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, στην κατάντη διαδικασία απαιτείται εκτεταμένος καθαρισμός για την απομάκρυνση των προσμείξεων από το ακατέργαστο εκχύλισμα.

Τα πλεονεκτήματα της εκχύλισης με υπερήχους αρτεμισινίνης

Η εφαρμογή υπερήχων ισχύος για εκχύλιση έχει πολλά θετικά αποτελέσματα που εντείνουν τη διαδικασία εκχύλισης: Ο υπέρηχος υψηλής απόδοσης δημιουργεί ακουστική σπηλαίωση. Αυτή η ακουστική σπηλαίωση προάγει τη βοτανική εκχύλιση με κυτταρική διαταραχή, έτσι ώστε τα παγιδευμένα βιομόρια να απελευθερώνονται από την κυτταρική μήτρα του φυτού. Επιπλέον, οι δυνάμεις σπηλαίωσης εντείνουν τη μεταφορά μάζας μεταφέροντας αποτελεσματικά τα βιομόρια όπως η αρτεμισινίνη στον περιβάλλοντα διαλύτη. Η αρχή λειτουργίας της εκχύλισης με υπερήχους μπορεί να συμβάλει σε καθαρά μηχανικές δυνάμεις σπηλαίωσης. Αυτό σημαίνει υπερήχηση είναι μια μη θερμική, μη χημική τεχνική εκχύλισης. Όντας μια τεχνική μη θερμικής εκχύλισης καθιστά την εκχύλιση με υπερήχους ιδιαίτερα ευνοϊκή, δεδομένου ότι η αρτεμισινίνη είναι μια θερμικά ευαίσθητη ένωση, που σημαίνει υψηλότερες θερμοκρασίες (π.χ., 70 ° C) θα προκαλέσει την αποσύνθεσή της. Κατά συνέπεια, Artemisia annua L. δεν μπορούσε να βράσει σε ζεστό νερό για να ληφθεί αρτεμισινίνη.

Πράσινοι διαλύτες για την εκχύλιση υπερήχων αρτεμισινίνης

Οι κλασικοί διαλύτες εκχύλισης που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αρτεμισινίνης περιλαμβάνουν εξάνιο, πετρελαϊκό αιθέρα ή διχλωρομεθάνιο. Η εκχύλιση με υπερήχους είναι συμβατή με οποιονδήποτε διαλύτη, συμπεριλαμβανομένων ήπιων, πράσινων διαλυτών όπως αιθανόλη ή νερό. Υπερήχων εκχύλιση της αρτεμισινίνης με αιθανόλη είναι εξίσου αποτελεσματική σε σύγκριση με σκληρούς διαλύτες. Καθώς η αρτεμισινίνη παρουσιάζει κακή υδατοδιαλυτότητα, κυκλοδεξτρίνες μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της υπερήχων εκχύλιση κρύου νερού της αρτεμισινίνης.

Τι κάνει υπερήχων Αρτεμισινίνη εκχύλιση τόσο αποτελεσματική?

Για να κατανοήσουμε τα πλεονεκτήματα της υπερηχητικά υποβοηθούμενης εκχύλισης, πρέπει να γίνει κατανοητή η αρχή λειτουργίας του υπερήχου ισχύος. Ο μηχανισμός εντατικοποίησης της εξαγωγής υπερήχων ισχύος αποδίδεται κυρίως στο φαινόμενο της ακουστικής σπηλαίωσης. Υπερήχων σπηλαίωση προκαλεί συγκρούσεις μεταξύ των σωματιδίων της βοτανικής βιομάζας (όπως Artemisia annua L. φύλλα), η οποία έχει ως αποτέλεσμα interparticular κλασματοποίηση και μείωση του μεγέθους των σωματιδίων. Όταν οι φυσαλίδες σπηλαίωσης καταρρέουν στην επιφάνεια των φυτικών στερεών, η διάβρωση και η sonoporation διευρύνουν περαιτέρω την επιφάνεια των σωματιδίων. Με αυτόν τον τρόπο η εντατικοποιημένη μεταφορά μάζας διευκολύνει την απελευθέρωση μορίων όπως πρωτεΐνες, λιπίδια, σάκχαρα, βιταμίνες, αντιοξειδωτικά, φυτοχημικά (π.χ. αρτεμισινίνη) και διαιτητικές ίνες. Οι υπερηχητικά παραγόμενες δυνάμεις διάτμησης βελτιώνουν τη διείσδυση του διαλύτη στην κυτταρική μήτρα της βοτανικής ύλης και βελτιώνουν τη διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών, αντίστοιχα. Αυτοί οι μηχανισμοί υπερήχων ισχύος είναι υπεύθυνοι για τη σημαντική εντατικοποίηση της διαδικασίας που επιτυγχάνεται όταν υπερήχους εφαρμόζεται για βοτανική εκχύλιση.

Τα κύματα υπερήχων ισχύος διαταράσσουν την κυτταρική δομή των βοτάνων, απελευθερώνουν τις βιοδραστικές ενώσεις και προάγουν τη μεταφορά μάζας μεταξύ του φυτικού υλικού και του διαλύτη (π.χ. αιθανόλη).

Έρευνα-αποδεδειγμένα αποτελέσματα της εκχύλισης με υπερήχους Αρτεμισινίνη

Αρκετές επιστημονικές μελέτες έχουν αναληφθεί προκειμένου να διερευνηθεί η αποτελεσματικότητα και η πρακτικότητα της εκχύλισης με υπερήχους αρτεμισινίνης από φύλλα Artemisia annua.

Οι Briars και Paniwnyk έδειξαν "ότι ο υπέρηχος σε χαμηλές θερμοκρασίες αυξάνει την απόδοση της αρτεμισινίνης που εξάγεται από το A. annua κατά περίπου 58% και τα εκχυλίσματα φαίνονται καθαρότερα σε σύγκριση με τη συμβατική εμβάπτιση. Ως εκ τούτου, η χρήση υπερήχων κατά τη διάρκεια της εκχύλισης έχει τη δυνατότητα να παράγει θεραπείες με βάση την αρτεμισινίνη χαμηλότερου κόστους. (Briars και Paniwnyk, 2013)

Zhang et al. (2017) διερεύνησε υπερήχων εκχύλιση αρτεμισινίνης χρησιμοποιώντας μεθυλαιθέρα προπυλενογλυκόλης (PGME) ως διαλύτη. Υπερήχων παράγεται εκχύλισμα αρτεμισινίνης αναλύθηκε χρησιμοποιώντας Ultra Performance υγρή χρωματογραφία (UPLC). Τα αποτελέσματα της ανάλυσης υπογράμμισαν την ποιότητα του εκχυλίσματος. Λόγω της καλής επαναληψιμότητας της διαδικασίας και της σταθερότητας της εκχυλισμένης αρτεμισινίνης, η υπερηχητικά υποβοηθούμενη εκχύλιση χρησιμοποιώντας τον πράσινο και αποτελεσματικό μεθυλαιθέρα μονοαιθέρα προπυλενογλυκόλης μεθυλαιθέρα (PGME) ως διαλύτη δείχνει μεγάλες προοπτικές στην εκχύλιση και διαχωρισμό βιοδραστικών μορίων από βότανα. Υπερήχων εκχύλιση χρησιμοποιώντας μεθυλαιθέρα προπυλενογλυκόλη (PGME) ως διαλύτη είχε ως αποτέλεσμα την υψηλή συνολική απόδοση εκχύλισης και υψηλές αποδόσεις αρτεμισινίνης. (πρβλ. Zhang et al., 2017)

Σε μια άλλη μελέτη, Zhang et al. (2020) παρουσιάζουν την εκχύλιση με υπερήχους της αρτεμισινίνης χρησιμοποιώντας υδροξυπροπυλο-β-κυκλοδεξτρίνη. Η προσθήκη κυκλοδεξτρίνης βελτιώνει την απελευθέρωση της ελάχιστα υδατοδιαλυτής ένωσης αρτεμισινίνης και επιτρέπει τη χρήση νερού ως διαλύτη με καλές αποδόσεις εκχύλισης. Υπερήχων εκχύλιση σε συνδυασμό με κυκλοδεξτρίνη αύξησε την ποσότητα αρτεμισινίνης σε 8.66 mg / g, η οποία είναι σημαντικά μεγαλύτερη από την αντίστοιχη ποσότητα 1.70 mg / g που λαμβάνεται στο νερό.

Υψηλής απόδοσης υπερήχων εξορύκτες για την παραγωγή αρτεμισινίνης

Υψηλής απόδοσης υπερήχων συστήματα εκχύλισης από Hielscher Υπέρηχοι χρησιμοποιούνται παγκοσμίως σε R&D, μικρά, μεσαία και πλήρως εμπορικά επίπεδα παραγωγής σε διάφορους κλάδους όπως στην παραγωγή τροφίμων, συμπληρωμάτων διατροφής και φαρμάκων. Υψηλής απόδοσης υπερήχων εκχυλιστές εντείνουν τη διαδικασία εκχύλισης και αυξάνουν την απόδοση, βελτιώνοντας έτσι τη συνολική αποτελεσματικότητα της υψηλής ποιότητας παραγωγής εκχυλίσματος. Hielscher Υπέρηχοι προσφέρει εξοπλισμό εκχύλισης για οποιοδήποτε όγκο / ικανότητα διαδικασίας. Έχοντας εμπειρία στη βοτανική εκχύλιση για περισσότερα από 25 χρόνια, Hielscher Υπέρηχοι είναι αξιόπιστος συνεργάτης σας για υψηλής απόδοσης υπερήχων εκχύλιση από Artemisia annua!

Υψηλής απόδοσης, state-of-the-art υπερήχων

Τα έξυπνα χαρακτηριστικά των υπερήχων Hielscher έχουν σχεδιαστεί για να εγγυώνται αξιόπιστη λειτουργία, αναπαραγώγιμα αποτελέσματα και φιλικότητα προς το χρήστη. Οι ρυθμίσεις λειτουργίας είναι εύκολα προσβάσιμες και καλούνται μέσω διαισθητικού μενού, στο οποίο μπορείτε να έχετε πρόσβαση μέσω ψηφιακής έγχρωμης οθόνης αφής και τηλεχειριστηρίου προγράμματος περιήγησης. Επομένως, όλες οι συνθήκες επεξεργασίας όπως η καθαρή ενέργεια, η συνολική ενέργεια, το πλάτος, ο χρόνος, η πίεση και η θερμοκρασία καταγράφονται αυτόματα σε μια ενσωματωμένη κάρτα SD. Αυτό σας επιτρέπει να αναθεωρήσετε και να συγκρίνετε προηγούμενες εκτελέσεις υπερήχων και να βελτιστοποιήσετε τη διαδικασία εκχύλισης αρτεμισινίνης στην υψηλότερη απόδοση.
Hielscher συστήματα υπερήχων χρησιμοποιούνται παγκοσμίως για την κατασκευή υψηλής ποιότητας βοτανικά εκχυλίσματα. Hielscher βιομηχανική υπερήχων μπορεί εύκολα να τρέξει μεγάλα πλάτη σε συνεχή λειτουργία (24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα / 365). Πλάτη μέχρι 200μm μπορούν εύκολα να δημιουργηθούν συνεχώς με τυποποιημένα sonotrodes (υπερηχητικοί ανιχνευτές / κέρατα). Για ακόμη υψηλότερα πλάτη, διατίθενται προσαρμοσμένα υπερηχητικά sonotrodes. Λόγω της ευρωστίας και της χαμηλής συντήρησής τους, τα συστήματα εκχύλισης υπερήχων εγκαθίστανται συνήθως για εφαρμογές βαρέως τύπου και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.

Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την εκχύλιση με υπερήχους αρτεμισινίνης από το φυτό Artemisia annua. Θα χαρούμε να σας στείλουμε πληροφορίες σχετικά με τα συστήματα εκχύλισης υπερήχων και τις τιμές μας! Το έμπειρο προσωπικό μας θα χαρεί να συζητήσει μαζί σας την αίτησή σας και τις απαιτήσεις διεκπεραίωσης!
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας: