Ravimitootmine: sonikeerimine kujundab biogeensete ravimite tulevikku

Ultraheli ei ole enam pelgalt laboratoorne töövahend. Farmaatsiatööstuses on ultraheli töötlus (sonikeerimine) kujunemas võimsaks võimaldavaks tehnoloogiaks biogeensete ravimite tootmisel – looduslikest bioloogilistest allikatest saadud ravimid, mis ühendavad tõhususe ja jätkusuutlikkuse. Siin esitame uue uuringu tulemused brokoli vahendusel sünteesitud kuldnanoosakeste kohta, mis näitab, kuidas ultraheli töötlus ühendab rohelise keemia ja kaasaegse ravimidisaini.

Mis juhtub siis, kui suure intensiivsusega ultraheli kohtub taimebiokeemiaga?

Brokolist biogeensete ravimiteni

Biogeensete ravimite tootmine tugineb bioaktiivsetele molekulidele, nagu polüfenoolid, flavonoidid, glükosinolaadid ja peptiidid. Need ühendid võivad toimida redutseerijate ja stabilisaatoritena ning isegi terapeutiliste osadena. Nende tõhus ekstraheerimine ja aktiveerimine on aga alati olnud kitsaskoht.

Hiljuti avaldatud uuringus näitasid teadlased, et vesilist brokoliekstrakti saab kasutada selliste kuldnanoosakeste sünteesiks, millel on väljendunud antioksüdantsed, haavu parandavad ja selektiivsed vähivastased omadused. Otsustava tähtsusega on, et süntees viidi läbi ultraheliga kiiritamise all, kasutades 200-vatist sonikaatorit UP200St (Hielscher Ultrasonics, pildil vasakul). Ultraheli töötlus ei olnud passiivne samm – see oli liikumapanev jõud, mis võimaldas nanoosakeste kiiret teket, kontrollitud suurusjaotust ja stabiilseid biofunktsionaalseid pindu.

Mõne minuti jooksul lõi ultraheli esilekutsutud kavitatsioon lokaalseid suure energiaga mikrokeskkondi. Need tingimused kiirendasid kuldioonide redutseerimist, säilitades samal ajal õrnad fütokemikaalid, mis vastutavad bioloogilise aktiivsuse eest.
Tulemus? Ühtlased, ülipisikesed kuldnanoosakesed, mida katavad brokolist pärinevad biomolekulid ja mis on kohandatud biomeditsiiniliseks kasutuseks.

Just siin näitab tööstuslik ultraheli töötlus oma tugevust.

AuNP-de roheline süntees Brassica oleracea ekstrakti abil. Vesiekstrakt toimib ultraheli sünteesiprotsessi ajal nii redutseerija kui ka stabilisaatorina. Kloroauriinhapet lisatakse tilkhaaval brokoliekstraktile sonikeerimise ajal sonikaatoriga UP200St, millele järgneb inkubeerimine temperatuuril 4◦C 24 h jooksul nanoosakeste tekke võimaldamiseks. Kolloidne suspensioon allutatakse seejärel teisele sonikeerimisele ja tsentrifuugimisele, et eemaldada reageerimata komponendid, mille tulemusena saadakse puhastatud AuNP-d stabiilse dispersiooniga.

Miks on ultraheli töötlus biogeensete ravimite tootmisel oluline

Ultraheli töötlus viib vedelikesse mehaanilist energiat akustilise kavitatsiooni kaudu – mikroskoopiliste mullide tekke ja kollapsi kaudu. Farmaatsia- ja biotehnoloogiatööstuses annab see mitu otsustavat eelist:

1. Parem ekstraktsioonitõhusus
   Ultraheli töötlus lõhub taimerakkude seinu, vabastades rakusisesed bioaktiivsed ühendid kiiresti ja korratavalt. Võrreldes tavapärase ekstraktsiooniga on saagised suuremad, lahusti kasutus väiksem ja töötlemisajad oluliselt lühemad.
2. Kontrollitud nanosüntees
   Rohelises nanoosakeste sünteesis soodustab ultraheli töötlus ühtlast tuumumist ja piirab kontrollimatut kasvu. See viib kitsaste osakeste suurusjaotusteni, mis on ravimi kohaletoimetamise, biojaotuse ja ohutuse jaoks kriitiline parameeter.
3. Leebed töötlustingimused
   Ultraheliekstraktsiooni ja -sünteesi saab läbi viia madalatel temperatuuridel. See on oluline, kui töödeldakse kuumustundlikke biomolekule, nagu ensüümid, antioksüdandid või väävlit sisaldavad ühendid, näiteks sulforafaan brokolist.
4. Skaleeritavus ja korratavus
   Erinevalt partiist sõltuvatest keemilistest reaktsioonidest skaleeruvad ultrahelipõhised protsessid lineaarselt. Õigete seadmete korral saab laboriskaala protokolle üle viia otse pilootskaala või tööstuslikku tootmisse.

Lühidalt: ultraheli töötlus ei ole mitte ainult kiirem, vaid ka täpsem.

UV–nähtava ala spektraalanalüüs, mis kinnitab AuNP-de teket, mis on sünteesitud Brassica oleracea var. italica ekstrakti abil. SPR-tipp 560 nm juures viitab Au3+ edukale redutseerimisele Au⁰-ks ning stabiilsete, fütokemikaalidega kaetud AuNP-de tekkele.