Ļoti efektīva artemizinīna ekstrakcija ar ultraskaņu

Artemizinīnu var efektīvi ekstrahēt, izmantojot augstas veiktspējas apstrādi ar ultraskaņu. Ultraskaņas ekstrakcija nodrošina ļoti augstu artemizinīna iznākumu, izmantojot saudzīgus šķīdinātājus. Izmantojot ultraskaņu, ekstrakcijas process tiek krasi paātrināts. Apstrādes apstākļus ultraskaņas ekstraktoros var precīzi kontrolēt, tādējādi novēršot siltumjutīgās biomolekulas artemizinīna noārdīšanos.

Artemizinīna ekstrakcija

Artemizinīns ir bioaktīva molekula, kas atrodama auga Artemisia annua dziedzermatiņu dziedzeros un ko izmanto kā pretmalārijas līdzekli; tai ir arī liels potenciāls kā zālēm vairāku citu slimību, tostarp vēža un SARS-CoV-2, ārstēšanai. Tradicionālajā ekstrakcijas metodē izmanto toksiskus šķīdinātājus, un tas ir dārgs, nepietiekami optimāls process. Lai artemizinīnu ražotu lielā mērogā videi un ekonomikai labvēlīgos apstākļos, ir nepieciešama efektīva un videi draudzīga ekstrakcijas metode. Ultraskaņas ekstrakcija ir plaši ieviesta ekstrakcijas metode, ko var izmantot kopā ar ūdeni vai etanolu kā netoksiskiem šķīdinātājiem. Jau ir pierādīts, ka ultraskaņas ekstrakcija nodrošina augstu artemizinīna iznākumu, tādēļ artemizinīna ražošanu var ātri paplašināt līdz lieliem apjomiem. Ultraskaņas ekstrakcijas iekārtas porciju un plūsmas apstrādei rūpnieciskā mērogā ir viegli pieejamas.

Artemizinīna ultraskaņas ekstrakcija no Artemisia annua

Jaudīgas ultraskaņas izmantošana ekstrakcijā pārspēj citas ekstrakcijas metodes vairākos būtiskos aspektos, tostarp iznākuma, ekstrakcijas laika, videi draudzīguma un izmaksu efektivitātes ziņā.

Tradicionālās artemizinīna ekstrakcijas trūkumi

Tradicionālās artemizinīna ekstrakcijas metodes ir laikietilpīgas, izmantotās augstās temperatūras dēļ var bojāt bioaktīvās artemizinīna molekulas un rada lielu ietekmi uz vidi augstā temperatūrā izmantoto organisko šķīdinātāju dēļ. Turklāt turpmākajos procesa posmos ir nepieciešama rūpīga attīrīšana, lai no neattīrītā ekstrakta atdalītu piemaisījumus.

Artemizinīna ultraskaņas ekstrakcijas priekšrocības

Jaudīgas ultraskaņas izmantošanai ekstrakcijā ir vairākas pozitīvas iedarbības, kas intensificē ekstrakcijas procesu: augstas veiktspējas ultraskaņa rada akustisko kavitāciju. Šī akustiskā kavitācija veicina ekstrakciju no augu materiāla, sagraujot šūnas, tādējādi tajās ieslēgtās biomolekulas tiek atbrīvotas no auga šūnu matricas. Turklāt kavitācijas spēki intensificē masas pārnesi, efektīvi pārvietojot biomolekulas, piemēram, artemizinīnu, apkārtējā šķīdinātājā. Ultraskaņas ekstrakcijas darbības princips ir skaidrojams ar tīri mehāniskiem kavitācijas spēkiem. Tas nozīmē, ka apstrāde ar ultraskaņu ir netermiska, neķīmiska ekstrakcijas metode. Tas, ka ultraskaņas ekstrakcija ir netermiska ekstrakcijas metode, padara to īpaši piemērotu, jo artemizinīns ir termiski jutīgs savienojums, proti, augstāka temperatūra (piemēram, 70°C) izraisa tā sadalīšanos. Līdz ar to Artemisia annua L. nevarētu vārīt karstā ūdenī, lai iegūtu artemizinīnu.

Videi draudzīgi šķīdinātāji artemizinīna ultraskaņas ekstrakcijai

Artemizinīna ražošanā tradicionāli izmantotie ekstrakcijas šķīdinātāji ietver heksānu, petrolēteri vai dihlormetānu. Ultraskaņas ekstrakcija ir saderīga ar jebkuru šķīdinātāju, tostarp saudzīgiem, videi draudzīgiem šķīdinātājiem, piemēram, etanolu vai ūdeni. Artemizinīna ultraskaņas ekstrakcija ar etanolu ir tikpat efektīva kā ar agresīviem šķīdinātājiem. Tā kā artemizinīns slikti šķīst ūdenī, artemizinīna ultraskaņas ekstrakcijas uzlabošanai aukstā ūdenī var izmantot ciklodekstrīnus.

Kas padara artemizinīna ultraskaņas ekstrakciju tik efektīvu?

Lai izprastu ar ultraskaņu veicinātas ekstrakcijas priekšrocības, ir jāizprot lieljaudas ultraskaņas darbības princips. Lieljaudas ultraskaņas ekstrakciju intensificējošo mehānismu galvenokārt saista ar akustiskās kavitācijas parādību. Ultraskaņas kavitācija izraisa augu biomasas daļiņu (piemēram, Artemisia annua L. lapu) savstarpējas sadursmes, kuru rezultātā daļiņas sašķeļas un samazinās to izmērs. Kavitācijas burbuļiem sabrūkot uz augu cieto daļiņu virsmas, erozija un sonoporācija vēl vairāk palielina daļiņu virsmas laukumu. Tādējādi intensificētā masas pārnese veicina tādu molekulu izdalīšanos kā olbaltumvielas, lipīdi, cukuri, vitamīni, antioksidanti, fitoķīmiskie savienojumi (piemēram, artemizinīns) un uztura šķiedrvielas. Ultraskaņas radītie bīdes spēki uzlabo šķīdinātāja iekļūšanu augu materiāla šūnu matricā un attiecīgi palielina šūnu membrānu caurlaidību. Šie lieljaudas ultraskaņas darbības mehānismi nodrošina ievērojamu procesa intensifikāciju, ko panāk, augu ekstrakcijā izmantojot apstrādi ar ultraskaņu.

Lieljaudas ultraskaņas viļņi sagrauj augu šūnu struktūru, atbrīvo bioaktīvos savienojumus un veicina masas pārnesi starp augu materiālu un šķīdinātāju (piemēram, etanolu).

Pētījumos pierādīti artemizinīna ultraskaņas ekstrakcijas rezultāti

Ir veikti vairāki zinātniski pētījumi, lai izpētītu artemizinīna ultraskaņas ekstrakcijas efektivitāti un praktisko īstenojamību, izmantojot Artemisia annua lapas.

Briars un Paniwnyk parādīja, “ka ultraskaņa zemā temperatūrā palielina no A. annua ekstrahētā artemizinīna iznākumu par aptuveni 58% un ekstrakti šķiet tīrāki salīdzinājumā ar tradicionālo mērcēšanu; tādēļ ultraskaņas izmantošana ekstrakcijas laikā varētu ļaut ražot lētākus ārstniecības līdzekļus uz artemizinīna bāzes.” (Briars and Paniwnyk, 2013)

Zhang et al. (2017) pētīja artemizinīna ultraskaņas ekstrakciju, par šķīdinātāju izmantojot propilēnglikola metilēteri (PGME). Ar ultraskaņu iegūtais artemizinīna ekstrakts tika analizēts, izmantojot īpaši augstas veiktspējas šķidruma hromatogrāfiju (UPLC). Analīzes rezultāti apliecināja ekstrakta kvalitāti. Procesa labās atkārtojamības un ekstrahētā artemizinīna stabilitātes dēļ ar ultraskaņu veicinātai ekstrakcijai, kurā par šķīdinātāju izmanto videi draudzīgo un efektīvo monoēteri propilēnglikola metilēteri (PGME), ir lielas perspektīvas bioaktīvo molekulu ekstrakcijā un atdalīšanā no augiem. Ultraskaņas ekstrakcija, par šķīdinātāju izmantojot propilēnglikola metilēteri (PGME), nodrošināja augstu kopējo ekstrakcijas efektivitāti un augstu artemizinīna iznākumu. (sk. Zhang et al., 2017)

Citā pētījumā Zhang et al. (2020) apraksta artemizinīna ultraskaņas ekstrakciju, izmantojot hidroksipropil-β-ciklodekstrīnu. Ciklodekstrīna pievienošana uzlabo ūdenī slikti šķīstošā savienojuma artemizinīna izdalīšanos un ļauj izmantot ūdeni par šķīdinātāju, iegūstot labu ekstrakcijas iznākumu. Ultraskaņas ekstrakcija kombinācijā ar ciklodekstrīnu palielināja artemizinīna daudzumu līdz 8,66 mg/g, kas ir ievērojami vairāk nekā atbilstošais ūdenī iegūtais daudzums – 1,70 mg/g.

Augstas veiktspējas ultraskaņas ekstraktori artemizinīna ražošanai

Hielscher Ultrasonics augstas veiktspējas ultraskaņas ekstrakcijas sistēmas visā pasaulē izmanto pētniecībā un izstrādē, kā arī maza un vidēja mēroga un pilna komerciāla mēroga ražošanā dažādās nozarēs, piemēram, pārtikas, uztura bagātinātāju un farmaceitisko produktu ražošanā. Augstas veiktspējas ultraskaņas ekstraktori intensificē ekstrakcijas procesu un palielina iznākumu, tādējādi uzlabojot augstas kvalitātes ekstraktu ražošanas kopējo efektivitāti. Hielscher Ultrasonics piedāvā ekstrakcijas iekārtas jebkuram tilpumam / procesa ražīgumam. Ar vairāk nekā 25 gadu pieredzi augu ekstrakcijā Hielscher Ultrasonics ir jūsu uzticamais partneris augstas veiktspējas ultraskaņas ekstrakcijai no Artemisia annua!

Mūsdienīgas augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtas

Hielscher ultraskaņas iekārtu viedās funkcijas ir izstrādātas, lai garantētu uzticamu darbību, reproducējamus rezultātus un lietošanas ērtumu. Darbības iestatījumiem var viegli piekļūt un tos pielāgot intuitīvā izvēlnē, kas pieejama digitālajā krāsu skārienekrānā un attālināti pārlūkprogrammā. Tādējādi visi apstrādes apstākļi, piemēram, neto enerģija, kopējā enerģija, amplitūda, laiks, spiediens un temperatūra, tiek automātiski reģistrēti iebūvētajā SD kartē. Tas ļauj pārskatīt un salīdzināt iepriekšējos apstrādes ar ultraskaņu ciklus un optimizēt artemizinīna ekstrakcijas procesu, lai sasniegtu visaugstāko efektivitāti.
Hielscher Ultrasonics sistēmas visā pasaulē izmanto augstas kvalitātes augu ekstraktu ražošanai. Hielscher rūpnieciskās ultraskaņas iekārtas var viegli darboties ar lielām amplitūdām nepārtrauktā režīmā (24/7/365). Ar standarta sonotrodēm (ultraskaņas zondēm / koncentratoriem) var viegli nepārtraukti radīt amplitūdas līdz pat 200µm. Vēl lielākām amplitūdām ir pieejamas pielāgotas ultraskaņas sonotrodes. Pateicoties izturībai un nelielajām apkopes vajadzībām, mūsu ultraskaņas ekstrakcijas sistēmas bieži uzstāda darbam ar lielu slodzi un prasīgā vidē.

Sazinieties ar mums jau tagad, lai uzzinātu vairāk par artemizinīna ekstrakciju no auga Artemisia annua ar ultraskaņu. Mēs labprāt nosūtīsim jums informāciju par mūsu ultraskaņas ekstrakcijas sistēmām un cenām! Mūsu pieredzējušie darbinieki labprāt pārrunās ar jums jūsu pielietojumu un apstrādes prasības!
Tālāk sniegtā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas iekārtu aptuveno apstrādes jaudu: