Extracción de artemisinina altamente eficaz con sonicación

La artemisinina puede extraerse eficazmente mediante la sonicación de alto rendimiento. La extracción por ultrasonidos proporciona rendimientos muy elevados de artemisinina utilizando disolventes suaves. El proceso de extracción aplicando ultrasonidos se acelera drásticamente. Las condiciones de procesamiento en los extractores ultrasónicos se pueden controlar con precisión, lo que permite evitar la degradación de la biomolécula artemisinina, que es sensible al calor.

Extracción de artemisinina

La artemisinina es una molécula bioactiva presente en las glándulas de los tricomas de la planta Artemisia annua, que se utiliza como medicamento contra la malaria y muestra un gran potencial como fármaco para el tratamiento de otras enfermedades, como el cáncer y el SARS-CoV-2. El método de extracción tradicional utiliza disolventes tóxicos y es un proceso caro y poco óptimo. Para producir artemisinina a gran escala en condiciones ambientales y económicas favorables, se requiere una técnica de extracción eficiente y ecológica. La extracción por ultrasonidos es un método de extracción ampliamente establecido que puede utilizarse en combinación con agua o etanol como disolventes no tóxicos. Se ha demostrado que la extracción ultrasónica ofrece un alto rendimiento de artemisinina, por lo que la producción de artemisinina puede ampliarse rápidamente a grandes volúmenes. El equipo de extracción por ultrasonidos para el procesamiento por lotes y en línea a nivel industrial está fácilmente disponible.

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Ultrasonic extractor for artemisinin extraction under pharma-grade conditions.

extractor ultrasónico UIP2000hdT para la extracción industrial por lotes de artemisinina de las hojas de Artemisia annua.

Extracción ultrasónica de artemisinina de Artemisia annua

El uso de ultrasonidos de potencia para la extracción supera a otros métodos de extracción en varios factores importantes, como el rendimiento, el tiempo de extracción, el respeto al medio ambiente y la rentabilidad.

UP100H con sonotrodo MS14 para la extracción de productos botánicos, como la artemisinina de las hojas de Artemisia annua

Los inconvenientes de la extracción tradicional de artemisinina

Los métodos tradicionales de extracción de la artemisinina llevan mucho tiempo, pueden dañar las moléculas bioactivas de la artemisinina debido a las altas temperaturas aplicadas y tienen un gran impacto medioambiental debido a los disolventes orgánicos utilizados a altas temperaturas. Además, en el proceso posterior es necesaria una amplia purificación para eliminar las impurezas del extracto crudo.

Las ventajas de la extracción ultrasónica de artemisinina

La aplicación de ultrasonidos de potencia para la extracción tiene varios efectos positivos que intensifican el proceso de extracción: Los ultrasonidos de alta potencia crean una cavitación acústica. Esta cavitación acústica favorece la extracción botánica por disrupción celular, de modo que las biomoléculas atrapadas se liberan de la matriz celular de la planta. Además, las fuerzas de cavitación intensifican la transferencia de masa transportando las biomoléculas, como la artemisinina, de forma eficiente al disolvente circundante. El principio de funcionamiento de la extracción por ultrasonidos puede atribuirse a las fuerzas puramente mecánicas de la cavitación. Esto significa que la sonicación es una técnica de extracción no térmica y no química. El hecho de ser una técnica de extracción no térmica hace que la extracción por ultrasonidos sea especialmente favorable, ya que la artemisinina es un compuesto térmicamente sensible, lo que significa que las temperaturas más altas (por ejemplo, 70°C) provocarán su descomposición. En consecuencia, la Artemisia annua L. no puede ser hervida en agua caliente para obtener artemisinina.

Beneficios de la extracción ultrasónica de artemisinina

  • mayor rendimiento
  • Calidad superior
  • Extracción rápida
  • Elija su disolvente preferido
  • Sin degradación térmica
  • Funciona con hojas frescas y secas
  • Condiciones controlables con precisión
  • rentable

Disolventes ecológicos para la extracción ultrasónica de artemisinina

Los disolventes de extracción clásicos utilizados para la producción de artemisinina son el hexano, el éter de petróleo o el diclorometano. La extracción por ultrasonidos es compatible con cualquier disolvente, incluidos los disolventes suaves y ecológicos como el etanol o el agua. La extracción por ultrasonidos de la artemisinina con etanol es igualmente eficaz en comparación con los disolventes fuertes. Como la artemisinina presenta una escasa solubilidad en el agua, se pueden utilizar ciclodextrinas para mejorar la extracción ultrasónica en agua fría de la artemisinina.

¿Qué hace que la extracción ultrasónica de artemisinina sea tan eficaz?

Para comprender las ventajas de la extracción asistida por ultrasonidos, hay que entender el principio de funcionamiento de los ultrasonidos de potencia. El mecanismo de intensificación de la extracción de los ultrasonidos de potencia se atribuye principalmente al fenómeno de la cavitación acústica. La cavitación ultrasónica provoca colisiones entre las partículas de la biomasa botánica (como las hojas de Artemisia annua L.), lo que provoca un fraccionamiento interparticular y una reducción del tamaño de las partículas. Cuando las burbujas de cavitación colapsan en la superficie de los sólidos vegetales, la erosión y la sonoporación agrandan aún más la superficie de las partículas. La transferencia de masa así intensificada facilita la liberación de moléculas como las proteínas, los lípidos, los azúcares, las vitaminas, los antioxidantes, los fitoquímicos (por ejemplo, la artemisinina) y las fibras alimentarias. Las fuerzas de cizallamiento generadas por los ultrasonidos mejoran la penetración del disolvente en la matriz celular de la materia botánica y mejoran la permeabilidad de las membranas celulares, respectivamente. Estos mecanismos de los ultrasonidos de potencia son responsables de la importante intensificación del proceso que se consigue cuando se aplica la ultrasonicación para la extracción botánica.

Ultrasonic extraction is works by disrupting cell structures and promoting mass transfer

Las potentes ondas de ultrasonido alteran la estructura celular de los productos botánicos, liberan los compuestos bioactivos y favorecen la transferencia de masa entre el material vegetal y el disolvente (por ejemplo, el etanol).

Ultrasonic probe deice UP400St for the extraction of artemisinin from Artemisia annua trichomes.

Ultrasonidos UP400St (400 vatios) para la extracción por lotes de artemisinina.

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Resultados de la investigación sobre la extracción de artemisinina por ultrasonidos

Se han realizado varios estudios científicos para investigar la eficacia y la viabilidad de la extracción ultrasónica de artemisinina de las hojas de Artemisia annua.

Briars y Paniwnyk demostraron "que los ultrasonidos a bajas temperaturas aumentan el rendimiento de la artemisinina extraída de A. annua en alrededor de un 58% y los extractos parecen más puros en comparación con el remojo convencional; por lo tanto, el uso de ultrasonidos durante la extracción tiene el potencial de producir tratamientos a base de artemisinina de menor coste." (Briars y Paniwnyk, 2013)

Zhang et al. (2017) investigaron la extracción ultrasónica de artemisinina utilizando éter metílico de propilenglicol (PGME) como disolvente. El extracto de artemisinina producido por ultrasonidos se analizó mediante cromatografía líquida de ultra rendimiento (UPLC). Los resultados del análisis subrayaron la calidad del extracto. Debido a la buena repetibilidad del proceso y a la estabilidad de la artemisinina extraída, la extracción asistida por ultrasonidos utilizando el monoéter propilenglicol metil éter (PGME) como disolvente muestra grandes perspectivas en la extracción y separación de moléculas bioactivas de productos botánicos. La extracción por ultrasonidos utilizando éter metílico de propilenglicol (PGME) como disolvente dio lugar a una alta eficiencia de extracción global y a un alto rendimiento de artemisinina. (cf. Zhang et al., 2017)

En otro estudio, Zhang et al. (2020) presentan la extracción ultrasónica de artemisinina utilizando hidroxipropil-β-ciclodextrina. La adición de ciclodextrina mejora la liberación del compuesto poco soluble en agua, la artemisinina, y permite utilizar agua como disolvente con buenos rendimientos de extracción. La extracción por ultrasonidos en combinación con la ciclodextrina aumentó la cantidad de artemisinina a 8,66 mg/g, que es significativamente mayor que la cantidad correspondiente de 1,70 mg/g obtenida en agua.

Extractores ultrasónicos de alto rendimiento para la producción de artemisinina

Ultrasonic extractor UIP2000hdT (2000 watts) during botanical extraction such as artemisinin from Artemisia annua leaves.Los sistemas de extracción por ultrasonidos de alto rendimiento de Hielscher Ultrasonics se utilizan en todo el mundo en R&Los extractores ultrasónicos de alto rendimiento intensifican el proceso de extracción y aumentan el rendimiento, mejorando así la eficacia general de la producción de extractos de alta calidad. Los extractores ultrasónicos de alto rendimiento intensifican el proceso de extracción y aumentan el rendimiento, mejorando así la eficiencia general de la producción de extractos de alta calidad. Hielscher Ultrasonics ofrece equipos de extracción para cualquier volumen / capacidad de proceso. Con más de 25 años de experiencia en la extracción botánica, Hielscher Ultrasonics es su socio de confianza para la extracción ultrasónica de alto rendimiento de Artemisia annua.

Ultrasonidos de alto rendimiento y de última generación
Las funciones inteligentes de los ultrasonidos de Hielscher están diseñadas para garantizar un funcionamiento fiable, resultados reproducibles y facilidad de uso. Los ajustes de funcionamiento son fácilmente accesibles y se marcan a través de un menú intuitivo, al que se puede acceder mediante una pantalla táctil digital en color y un mando a distancia con navegador. Así, todas las condiciones de procesamiento, como la energía neta, la energía total, la amplitud, el tiempo, la presión y la temperatura, se registran automáticamente en una tarjeta SD integrada. Esto le permite revisar y comparar las ejecuciones de sonicación anteriores y optimizar el proceso de extracción de artemisinina para lograr la máxima eficiencia.
Los sistemas de ultrasonidos de Hielscher se utilizan en todo el mundo para la fabricación de extractos botánicos de alta calidad. Los ultrasonidos industriales de Hielscher pueden funcionar fácilmente con altas amplitudes en funcionamiento continuo (24/7/365). Amplitudes de hasta 200µm pueden ser fácilmente generadas de forma continua con sonotrodos estándar (sondas ultrasónicas / cuernos). Para amplitudes aún mayores, hay disponibles sonotrodos ultrasónicos personalizados. Debido a su robustez y a su bajo mantenimiento, nuestros sistemas de extracción por ultrasonidos se instalan habitualmente en aplicaciones pesadas y en entornos exigentes.

Póngase en contacto con nosotros para saber más sobre la extracción por ultrasonidos de la artemisinina de la planta Artemisia annua. Estaremos encantados de enviarle información sobre nuestros sistemas de extracción por ultrasonidos y sus precios. Nuestro experimentado personal estará encantado de hablar con usted sobre su aplicación y sus requisitos de procesamiento.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.