Extraction très efficace de l'artémisinine par sonication

L'artémisinine peut être extraite efficacement en utilisant une sonication à haute performance. L'extraction par ultrasons permet d'obtenir des rendements très élevés d'artémisinine en utilisant des solvants doux. Le processus d'extraction par ultrasons est considérablement accéléré. Les conditions de traitement dans les extracteurs à ultrasons sont contrôlables avec précision, ce qui permet d'éviter la dégradation de l'artémisinine, une biomolécule sensible à la chaleur.

Extraction de l'artémisinine

L'artémisinine est une molécule bioactive présente dans les glandes trichomes de la plante Artemisia annua, qui est utilisée comme médicament contre le paludisme et présente un fort potentiel en tant que médicament pour le traitement de plusieurs autres maladies, y compris le cancer et le SARS-CoV-2. La méthode d'extraction traditionnelle fait appel à des solvants toxiques et constitue un processus coûteux et non optimal. Pour produire de l'artémisinine à grande échelle dans des conditions favorables à l'environnement et à l'économie, une technique d'extraction efficace et écologique est nécessaire. L'extraction par ultrasons est une méthode d'extraction largement répandue qui peut être utilisée en combinaison avec de l'eau ou de l'éthanol comme solvants non toxiques. Il a déjà été prouvé que l'extraction par ultrasons permet d'obtenir des rendements élevés en artémisinine, de sorte que la production d'artémisinine peut être rapidement portée à de grands volumes. L'équipement d'extraction par ultrasons pour le traitement par lots et en ligne au niveau industriel est facilement disponible.

Extraction ultrasonique de l'artémisinine à partir d'Artemisia annua

L'utilisation d'ultrasons de puissance pour l'extraction surpasse les autres méthodes d'extraction dans plusieurs domaines importants, notamment le rendement, le temps d'extraction, le respect de l'environnement et le rapport coût-efficacité.

Les inconvénients de l'extraction traditionnelle de l'artémisinine

Les méthodes traditionnelles d'extraction de l'artémisinine prennent du temps, peuvent endommager les molécules bioactives de l'artémisinine en raison des températures élevées appliquées, et ont un impact environnemental élevé en raison des solvants organiques utilisés à haute température. En outre, dans le processus en aval, une purification poussée est nécessaire pour éliminer les impuretés de l'extrait brut.

Les avantages de l'extraction ultrasonique de l'artémisinine

L'utilisation d'ultrasons puissants pour l'extraction a plusieurs effets positifs qui intensifient le processus d'extraction : Les ultrasons à haute performance créent une cavitation acoustique. Cette cavitation acoustique favorise l'extraction botanique par rupture cellulaire, de sorte que les biomolécules piégées sont libérées de la matrice cellulaire de la plante. En outre, les forces de cavitation intensifient le transfert de masse, transportant efficacement les biomolécules telles que l'artémisinine dans le solvant environnant. Le principe de fonctionnement de l'extraction par ultrasons peut être attribué aux forces purement mécaniques de la cavitation. Cela signifie que la sonication est une technique d'extraction non thermique et non chimique. Cette technique d'extraction non thermique rend l'extraction par ultrasons particulièrement favorable, car l'artémisinine est un composé thermosensible, ce qui signifie que des températures plus élevées (par exemple, 70°C) entraîneront sa décomposition. Par conséquent, Artemisia annua L. ne peut pas être bouillie dans de l'eau chaude pour obtenir de l'artémisinine.

Solvants verts pour l'extraction ultrasonique de l'artémisinine

Les solvants d'extraction classiques utilisés pour la production d'artémisinine comprennent l'hexane, l'éther de pétrole ou le dichlorométhane. L'extraction par ultrasons est compatible avec n'importe quel solvant, y compris les solvants doux et écologiques tels que l'éthanol ou l'eau. L'extraction par ultrasons de l'artémisinine avec de l'éthanol est tout aussi efficace qu'avec des solvants agressifs. L'artémisinine étant peu soluble dans l'eau, des cyclodextrines peuvent être utilisées pour améliorer l'extraction ultrasonique de l'artémisinine à l'eau froide.

Qu'est-ce qui rend l'extraction ultrasonique de l'artémisinine si efficace ?

Pour comprendre les avantages de l'extraction assistée par ultrasons, il faut comprendre le principe de fonctionnement des ultrasons de puissance. Le mécanisme d'intensification de l'extraction par les ultrasons de puissance est principalement attribué au phénomène de cavitation acoustique. La cavitation ultrasonique provoque des collisions entre les particules de la biomasse botanique (comme les feuilles d'Artemisia annua L.), ce qui entraîne un fractionnement interparticulaire et une réduction de la taille des particules. Lorsque les bulles de cavitation s'effondrent à la surface des solides végétaux, l'érosion et la sonoporation agrandissent encore la surface des particules. Le transfert de masse ainsi intensifié facilite la libération de molécules telles que les protéines, les lipides, les sucres, les vitamines, les antioxydants, les produits phyto-chimiques (par exemple, l'artémisinine) et les fibres alimentaires. Les forces de cisaillement générées par les ultrasons améliorent la pénétration du solvant dans la matrice cellulaire de la matière végétale et la perméabilité des membranes cellulaires. Ces mécanismes des ultrasons de puissance sont responsables de l'intensification significative du processus obtenue lorsque les ultrasons sont appliqués à l'extraction botanique.

Les ondes ultrasonores de puissance perturbent la structure cellulaire des plantes, libèrent les composés bioactifs et favorisent le transfert de masse entre le matériel végétal et le solvant (par exemple, l'éthanol).

Les résultats de l'extraction ultrasonique de l'artémisinine ont été prouvés par la recherche

Plusieurs études scientifiques ont été entreprises afin d'étudier l'efficacité et la praticabilité de l'extraction ultrasonique de l'artémisinine à partir des feuilles d'Artemisia annua.

Briars et Paniwnyk ont montré "que les ultrasons à basse température augmentent le rendement de l'artémisinine extraite d'A. annua d'environ 58 % et que les extraits semblent plus purs par rapport au trempage conventionnel ; par conséquent, l'utilisation d'ultrasons pendant l'extraction a le potentiel de produire des traitements à base d'artémisinine à moindre coût". (Briars et Paniwnyk, 2013)

Zhang et al. (2017) ont étudié l'extraction ultrasonique de l'artémisinine en utilisant l'éther méthylique de propylène glycol (PGME) comme solvant. L'extrait d'artémisinine produit par ultrasons a été analysé par chromatographie liquide ultra performante (UPLC). Les résultats de l'analyse ont souligné la qualité de l'extrait. En raison de la bonne répétabilité du processus et de la stabilité de l'artémisinine extraite, l'extraction assistée par ultrasons utilisant le monoéther propylène glycol méthyl éther (PGME) vert et efficace comme solvant montre de grandes perspectives dans l'extraction et la séparation des molécules bioactives des plantes médicinales. L'extraction ultrasonique utilisant l'éther méthylique de propylène glycol (EMGP) comme solvant a permis d'obtenir une efficacité d'extraction globale élevée et des rendements élevés en artémisinine. (cf. Zhang et al., 2017)

Dans une autre étude, Zhang et al. (2020) présentent l'extraction ultrasonique de l'artémisinine en utilisant de l'hydroxypropyl-β-cyclodextrine. L'ajout de cyclodextrine améliore la libération du composé peu soluble dans l'eau qu'est l'artémisinine et permet d'utiliser l'eau comme solvant avec de bons rendements d'extraction. L'extraction par ultrasons en combinaison avec la cyclodextrine a augmenté la quantité d'artémisinine à 8,66 mg/g, ce qui est significativement plus que la quantité correspondante de 1,70 mg/g obtenue dans l'eau.

Extracteurs ultrasoniques à haute performance pour la production d'artémisinine

Les systèmes d'extraction par ultrasons haute performance de Hielscher Ultrasonics sont utilisés dans le monde entier sur les sites de R&Les extracteurs ultrasoniques de haute performance sont utilisés pour la production d'extraits de qualité supérieure, à des niveaux de production de niveau D, petit, moyen et entièrement commercial, dans diverses industries telles que l'alimentation, les compléments alimentaires et la production pharmaceutique. Les extracteurs ultrasoniques de haute performance intensifient le processus d'extraction et augmentent le rendement, améliorant ainsi l'efficacité globale de la production d'extraits de haute qualité. Hielscher Ultrasonics propose des équipements d'extraction pour tous les volumes et toutes les capacités de traitement. Fort d'une expérience de plus de 25 ans dans le domaine de l'extraction botanique, Hielscher Ultrasonics est votre partenaire de confiance pour l'extraction ultrasonique de haute performance de l'Artemisia annua !

Ultrasons de haute performance, à la pointe de la technologie

Les caractéristiques intelligentes des appareils à ultrasons Hielscher sont conçues pour garantir un fonctionnement fiable, des résultats reproductibles et une grande facilité d'utilisation. Les paramètres de fonctionnement sont facilement accessibles et réglés par le biais d'un menu intuitif, auquel on peut accéder par l'intermédiaire d'un écran tactile couleur numérique et d'une télécommande à navigateur. Par conséquent, toutes les conditions de traitement telles que l'énergie nette, l'énergie totale, l'amplitude, la durée, la pression et la température sont automatiquement enregistrées sur une carte SD intégrée. Cela vous permet de réviser et de comparer les cycles de sonication précédents et d'optimiser le processus d'extraction de l'artémisinine pour une efficacité maximale.
Les systèmes ultrasoniques Hielscher sont utilisés dans le monde entier pour la fabrication d'extraits botaniques de haute qualité. Les ultrasons industriels Hielscher peuvent facilement produire des amplitudes élevées en fonctionnement continu (24/7/365). Des amplitudes allant jusqu'à 200µm peuvent être facilement générées en continu avec des sonotrodes standard (sondes / cornets à ultrasons). Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes ultrasoniques personnalisées sont disponibles. En raison de leur robustesse et de leur faible maintenance, nos systèmes d'extraction par ultrasons sont couramment installés pour des applications lourdes et dans des environnements exigeants.

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Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :