מיצוי קנבידיול (CBD) מקנאביס ביעילות גבוהה במיוחד

עובדות שכדאי לדעת

יתרונות המיצוי באמצעות אולטרסאונד

מיצוי אולטרסוני מבוסס על העיקרון של קוויטציה אקוסטית. קוויטציה מתרחשת כתוצאה מאולטרסאונד בעל ביצועים גבוהים בנוזל, ומאופיינת בהשפעות מכניות בעלות צפיפות אנרגיה גבוהה, המתרחשות במה שמכונה מוקדים חמים.

מיצוי אולטרסוני – השפעות הקוויטציה

כאשר גלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה מצומדים לנוזל (למשל תרחיף המורכב מחומר צמחי בתוך ממס), הגלים האולטרסוניים מתפשטים בנוזל וגורמים למחזורי לחץ גבוה / לחץ נמוך לסירוגין. במהלך מחזורי הלחץ הנמוך נוצרות בועות ריק זעירות (המכונות בועות קוויטציה), הגדלות לאורך כמה מחזורי לחץ. כשהבועות מגיעות לגודל מסוים ואינן יכולות לספוג עוד אנרגיה, הן קורסות פנימה בעוצמה במהלך מחזור של לחץ גבוה. קריסת הבועות מאופיינת בכוחות קוויטציה עזים, הכוללים מערבולות זעירות וזרמי נוזל במהירויות של עד 100m/s. השפעות גזירה אלו הנובעות מקוויטציה מוכרות גם כהשפעות סונו־מכניות. מיצוי אולטרסוני של מולקולות בעלות פעילות ביולוגית נגרם בעיקר מהשפעות סונו־מכניות:
התנאים יוצאי הדופן של קוויטציה אולטרסונית מנקבים ו/או מפרקים דפנות וקרומי תאים ומאפשרים חדירה רבה יותר של ממס לתוך הדגימה. לכן, מיצוי אולטרסוני משיג בידוד מהיר מאוד של תרכובות – ועולה על שיטות מיצוי קונבנציונליות בזמן תהליך קצר יותר, בתפוקה גבוהה יותר ובטמפרטורות נמוכות יותר. כטיפול (סונו־)מכני מתון, מיצוי אולטרסוני מונע את הפירוק התרמי של תרכובות בעלות פעילות ביולוגית ועולה על טכניקות אחרות כגון מיצוי קונבנציונלי בממס, זיקוק במים או מיצוי Soxhlet, הידועות בכך שהן הורסות מולקולות רגישות לחום. יתרונות אלו הופכים את המיצוי האולטרסוני לטכניקה המועדפת לשחרור תרכובות פעילות רגישות לטמפרטורה מחומרי צמח.
לכן, מיצוי אולטרסוני הוא הטכניקה המועדפת למיצוי מולקולות בעלות פעילות ביולוגית כגון פוליפנולים, טרפנים, שמנים אתריים וקנבינואידים מחומרים צמחיים.

התנאים יוצאי הדופן של קוויטציה אולטרסונית מנקבים ו/או מפרקים דפנות וקרומי תאים ומאפשרים חדירה רבה יותר של ממס לתוך הדגימה. לכן, מיצוי אולטרסוני משיג בידוד מהיר מאוד של תרכובות – ועולה על שיטות מיצוי קונבנציונליות בזמן תהליך קצר יותר, בתפוקה גבוהה יותר ובטמפרטורות נמוכות יותר. כטיפול מכני מתון, מיצוי אולטרסוני מונע את הפירוק התרמי של תרכובות בעלות פעילות ביולוגית ועולה על טכניקות אחרות כגון מיצוי קונבנציונלי בממס, זיקוק במים או מיצוי Soxhlet, הידועות בכך שהן הורסות מולקולות רגישות לחום. יתרונות אלו הופכים את המיצוי האולטרסוני לטכניקה המועדפת לשחרור תרכובות פעילות רגישות לטמפרטורה מחומרי צמח.

מיצוי אולטרסוני מתאי צמח: חתך הרוחב המיקרוסקופי (TS) מציג את מנגנון הפעולה במהלך מיצוי אולטרסוני מתאים (הגדלה 2000x) [מקור: Vilkhu et al. 2011]

קנבינואידים

קנבינואידים הם תרכובות המצויות באופן טבעי בצמח Cannabis sativa. בצמח הקנאביס מצויות למעלה מ־480 תרכובות שונות. קנאביס (המכונה גם מריחואנה) הוא צמח מרפא רב־עוצמה באופן יוצא דופן. מתוך המגוון הרחב של תרכובות בעלות פעילות טיפולית, 85 חומרים פיטוכימיים מכונים קנבינואידים (וייתכן שיתגלו נוספים). CBD ו־THC (טטרהידרוקנבינול / Δ9-THC) הם הקנבינואידים הבולטים ביותר. המאפיין המבדיל החשוב ביותר הוא ש־CBD אינו פסיכוטרופי, ואילו ל־THC יש השפעות פסיכואקטיביות.
קנבינואידים נצרכים למטרות פנאי ולמטרות רפואיות.
נתונים פרמקוקינטיים של CBD:
זמינות ביולוגית – במתן פומי: 13–19%, בשאיפה: 11–45% (ממוצע 31%)
זמן מחצית חיים לפינוי: 9 שעות
בארה״ב, מוצרי CBD המכילים פחות מ־.03% THC, המופקים מזרעים או מגבעולים של המפ תעשייתי, הם חוקיים ברמה הפדרלית וניתן לרכוש אותם באופן חוקי בכל המדינות, ללא תלות בחוקי המריחואנה שלהן.
נתונים פרמקוקינטיים של THC:
זמינות ביולוגית – במתן פומי: 6–20%, בשאיפה: 10–35%
זמן מחצית חיים לפינוי: 1.6–59 שעות, 25–36 שעות (דרונבינול הניתן במתן פומי)

ננו־פורמולציות

ננו-קנבינואידים הם שמני קנאביס המנוסחים כתחליב שמן במים בעל טיפות בגודל ננומטרי, המציע זמינות ביולוגית גבוהה (ספיגה מהירה יותר והשפעות בריאותיות מוגברות), ולכן ניתן לתת אותם במינון נמוך יותר. נוסף על כך, ניתן לשלב בקלות ננו-תחליבי קנאביס במוצרים רפואיים, במשקאות, במוצרי מאכל ובמוצרי קוסמטיקה (למשל קרמים ותחליבים). מכיוון שננו-תחליבים הם לעיתים קרובות שקופים למחצה, ניתן לשלבם בקלות בפורמולציות של מוצרים אחרים בלי להשפיע על המראה.
כדי להשיג ננו-תחליב באיכות גבוהה, גודל הטיפות ומדד הפולידיספרסיות (PDI) הם גורמים חשובים המשפיעים במידה ניכרת על יציבות הננו-תחליב. מדד פולידיספרסיות גבוה מעיד על קיומן של טיפות גדולות, המערערות את יציבות התחליב באמצעות התאחות והבשלת אוסטוולד. לפיכך, התפלגות צרה של טיפות קטנות היא גורם חשוב התורם ליציבות ולחיי מדף ארוכים יותר של תחליב הננו או המיקרו.
ננו-תחליבי קנאביס: להכנת ננו-תחליבים של שמן המפ או CBD, מערבבים את שמן ההמפ / CBD בשמן איכותי בדרגת מזון. שמנים צמחיים אופייניים הם שמן MCT, שמן קוקוס, שמן אבוקדו, שמן זית, שמן זרעי פשתן, שמן שקדים מתוקים ושמן אגוזי מלך. פוליסורבט 80, לציטין, ספונינים מקווילאיה, לציטין סויה וקליפת עץ הסבון שימשו בהצלחה כחומרים מתחלבים (חומרים פעילי שטח, חומרי הרטבה, מייצבים). ניתן להוסיף גם קסנתן גאם, פקטין או חלבון מי גבינה לשיפור הריאולוגיה ויציבות התחליב.

מיצוי באמצעות CO₂

את המיצוי באמצעות CO₂ ניתן לבצע בשתי דרכים: מיצוי על-קריטי ומיצוי תת-קריטי. כאשר CO₂ משמש כממס, יש לו מאפיינים שונים התלויים במצב הצבירה שלו. CO₂ תת-קריטי מוגדר כ-CO₂ במצב שבו הטמפרטורה היא בטווח 5–10°C (278.15–283.15K, 41–50°F) והלחץ הוא בטווח 800–1500psi (54.43–102.06atm, 5.51–10.24MPa). בטמפרטורה ובלחץ אלה, CO₂ מתנהג כזורם סמיך. כאשר מעלים את הטמפרטורה והלחץ מעבר לטמפרטורה הקריטית (304.25 K, 31.10°C, 87.98°F) וללחץ הקריטי (72.9atm, 7.39MPa, 1,071psi), ה-CO2 מתפשט במכל כמו גז, אך בצפיפות הדומה לזו של נוזל. מצב זה מכונה פחמן דו-חמצני על-קריטי (sCO₂ או SC-CO₂)).
מיצוי באמצעות CO₂ תת-קריטי נעשה בטמפרטורה נמוכה ובלחץ נמוך, ולכן נמשך זמן רב יותר. מיצוי באמצעות CO₂ תת-קריטי מניב תפוקות נמוכות יותר ועשוי לשמר חלק מהטרפנים והשמנים. במיצוי באמצעות CO₂ על-קריטי משתמשים בטמפרטורות גבוהות יותר ובלחצים גבוהים יותר, העלולים לפגוע בטרפנים ובפיטוכימיקלים אחרים. במיצוי באמצעות CO₂ על-קריטי נדרש תהליך המשך – המכונה וינטריזציה – להסרת תרכובות בלתי רצויות כגון ליפידים וכלורופיל. בשלב הווינטריזציה מקפיאים את המיצוי הגולמי באתנול כדי להפריד את הקנבינואידים והטרפנים הטהורים מתוצרי לוואי אחרים שהופרדו מחומר הגלם במהלך המיצוי.