Sonikasyon ile Yüksek Verimli Artemisinin Ekstraksiyonu

Artemisinin, yüksek performanslı sonikasyon kullanılarak verimli bir şekilde ekstrakte edilebilir. Ultrasonik ekstraksiyon, ılımlı çözücüler kullanarak çok yüksek artemisinin verimleri sağlar. Ultrason uygulanan ekstraksiyon süreci büyük ölçüde hızlanır. Ultrasonik ekstraktörlerdeki işlem koşulları hassas bir şekilde kontrol edilebilir; bu da ısıya duyarlı biyomolekül artemisininin bozunmasının önlenmesine olanak tanır.

Artemisinin Ekstraksiyonu

Artemisinin, Artemisia annua bitkisinin trikom bezlerinde bulunan, sıtma ilacı olarak kullanılan ve kanser ile SARS-CoV-2 dahil olmak üzere başka birçok hastalığın tedavisinde ilaç olarak yüksek potansiyel gösteren biyoaktif bir moleküldür. Geleneksel ekstraksiyon yöntemi toksik çözücüler içerir ve pahalı, optimum düzeyin altında bir süreçtir. Artemisininin çevresel ve ekonomik açıdan elverişli koşullarda büyük ölçekte üretilmesi için verimli ve çevre dostu bir ekstraksiyon tekniği gereklidir. Ultrasonik ekstraksiyon, toksik olmayan çözücüler olarak su veya etanol ile birlikte kullanılabilen, yaygın olarak yerleşmiş bir ekstraksiyon yöntemidir. Ultrasonik ekstraksiyonun yüksek artemisinin verimleri sağladığı zaten kanıtlanmıştır; böylece artemisinin üretimi hızla büyük hacimlere ölçeklendirilebilir. Endüstriyel düzeyde kesikli ve hat içi işleme için ultrasonik ekstraksiyon ekipmanları kolaylıkla temin edilebilir.

Artemisia annua Bitkisinden Ultrasonik Artemisinin Ekstraksiyonu

Ekstraksiyon için güç ultrasonunun kullanılması; verim, ekstraksiyon süresi, çevre dostu olma ve maliyet verimliliği dahil olmak üzere çeşitli temel faktörlerde diğer ekstraksiyon yöntemlerinden üstündür.

Geleneksel Artemisinin Ekstraksiyonunun Dezavantajları

Artemisinin için geleneksel ekstraksiyon yöntemleri zaman alıcıdır, uygulanan yüksek sıcaklıklar nedeniyle biyoaktif artemisinin moleküllerine zarar verebilir ve yüksek sıcaklıklarda kullanılan organik çözücüler nedeniyle çevre üzerinde yüksek etkiye sahiptir. Ayrıca, ham ekstrakttaki safsızlıkları gidermek için sonraki işlem aşamalarında kapsamlı saflaştırma gereklidir.

Ultrasonik Artemisinin Ekstraksiyonunun Avantajları

Ekstraksiyon için güç ultrasonunun uygulanması, ekstraksiyon sürecini yoğunlaştıran çeşitli olumlu etkilere sahiptir: Yüksek performanslı ultrason, akustik kavitasyon oluşturur. Bu akustik kavitasyon, hücre parçalama yoluyla bitkisel ekstraksiyonu destekler; böylece hücre içinde hapsolmuş biyomoleküller bitkinin hücre matrisinden serbest bırakılır. Ayrıca, kavitasyon kuvvetleri kütle transferini yoğunlaştırarak artemisinin gibi biyomolekülleri çevredeki çözücüye verimli bir şekilde taşır. Ultrasonik ekstraksiyonun çalışma prensibi, kavitasyonun tamamen mekanik kuvvetlerine bağlanabilir. Bu, sonikasyonun termal ve kimyasal olmayan bir ekstraksiyon tekniği olduğu anlamına gelir. Artemisinin ısıya duyarlı bir bileşik olduğundan, termal olmayan bir ekstraksiyon tekniği olması ultrasonik ekstraksiyonu özellikle elverişli kılar; yani daha yüksek sıcaklıklar (ör. 70°C) artemisininin ayrışmasına neden olur. Dolayısıyla, artemisinin elde etmek için Artemisia annua L. sıcak suda kaynatılamaz.

Ultrasonik Artemisinin Ekstraksiyonu için Çevre Dostu Çözücüler

Artemisinin üretiminde kullanılan klasik ekstraksiyon çözücüleri arasında hekzan, petrol eteri veya diklorometan bulunur. Ultrasonla gerçekleştirilen ekstraksiyon, etanol veya su gibi ılımlı, çevre dostu çözücüler dahil her türlü çözücüyle uyumludur. Artemisininin etanol ile ultrasonik ekstraksiyonu, sert çözücülerle karşılaştırıldığında aynı derecede verimlidir. Artemisininin suda çözünürlüğü düşük olduğundan, artemisininin ultrasonik soğuk su ekstraksiyonunu iyileştirmek için siklodekstrinler kullanılabilir.

Ultrasonik Artemisinin Ekstraksiyonunu Bu Kadar Verimli Kılan Nedir?

Ultrason destekli ekstraksiyonun avantajlarını anlamak için güç ultrasonunun çalışma prensibinin anlaşılması gerekir. Güç ultrasonunun ekstraksiyonu yoğunlaştıran mekanizması esas olarak akustik kavitasyon olgusuna bağlanır. Ultrasonik kavitasyon, bitkisel biyokütle parçacıkları (örneğin Artemisia annua L. yaprakları) arasında çarpışmalara neden olur; bu da parçacıklar arasındaki çarpışmaların yol açtığı parçalanma ve parçacık boyutunun küçülmesiyle sonuçlanır. Kavitasyon kabarcıkları bitkisel katıların yüzeyinde çöktüğünde, erozyon ve sonoporasyon parçacık yüzeyini daha da genişletir. Bu şekilde yoğunlaşan kütle transferi; proteinler, lipitler, şekerler, vitaminler, antioksidanlar, fitokimyasallar (ör. artemisinin) ve diyet lifleri gibi moleküllerin serbest bırakılmasını kolaylaştırır. Ultrasonik olarak oluşturulan kesme kuvvetleri, çözücünün bitkisel maddenin hücresel matrisine nüfuz etmesini ve hücre zarlarının geçirgenliğini artırır. Güç ultrasonunun bu mekanizmaları, bitkisel ekstraksiyon için ultrasonikasyon uygulandığında elde edilen belirgin süreç yoğunlaştırmasının temelini oluşturur.

Güç ultrasonu dalgaları bitkilerin hücre yapısını parçalar, biyoaktif bileşikleri serbest bırakır ve bitki materyali ile çözücü (ör. etanol) arasındaki kütle transferini destekler.

Ultrasonik Artemisinin Ekstraksiyonunun Araştırmalarla Kanıtlanmış Sonuçları

Artemisia annua yapraklarından ultrasonik artemisinin ekstraksiyonunun verimliliğini ve uygulanabilirliğini araştırmak amacıyla çeşitli bilimsel çalışmalar yapılmıştır.

Briars ve Paniwnyk, “düşük sıcaklıklarda ultrasonun, A. annua bitkisinden ekstrakte edilen artemisininin verimini yaklaşık %58 artırdığını ve ekstraktların geleneksel bekleterek ekstraksiyonla karşılaştırıldığında daha saf göründüğünü; dolayısıyla ekstraksiyon sırasında ultrason kullanımının daha düşük maliyetli artemisinin bazlı tedaviler üretme potansiyeline sahip olduğunu” göstermiştir. (Briars and Paniwnyk, 2013)

Zhang ve ark. (2017), çözücü olarak propilen glikol metil eter (PGME) kullanarak ultrasonik artemisinin ekstraksiyonunu araştırmıştır. Ultrasonik olarak üretilen artemisinin ekstraktı, Ultra Performanslı Sıvı Kromatografisi (UPLC) kullanılarak analiz edilmiştir. Analiz sonuçları ekstraktın kalitesini ortaya koymuştur. Sürecin iyi tekrarlanabilirliği ve ekstrakte edilen artemisininin kararlılığı sayesinde, çözücü olarak çevre dostu ve verimli monoeter propilen glikol metil eter (PGME) kullanan ultrason destekli ekstraksiyon, bitkilerden biyoaktif moleküllerin ekstraksiyonu ve ayrılması açısından büyük potansiyel göstermektedir. Çözücü olarak propilen glikol metil eter (PGME) kullanan ultrasonik ekstraksiyon, yüksek genel ekstraksiyon verimliliği ve yüksek artemisinin verimleri sağlamıştır. (bkz. Zhang et al., 2017)

Başka bir çalışmada, Zhang ve ark. (2020), hidroksipropil-β-siklodekstrin kullanılarak artemisininin ultrasonik ekstraksiyonunu sunmaktadır. Siklodekstrin eklenmesi, suda çözünürlüğü düşük olan artemisinin bileşiğinin serbest bırakılmasını artırır ve iyi ekstraksiyon verimleriyle suyun çözücü olarak kullanılmasına olanak tanır. Siklodekstrin ile birlikte ultrasonik ekstraksiyon, artemisinin miktarını 8,66 mg/g düzeyine çıkarmıştır; bu değer, suda elde edilen karşılık gelen 1,70 mg/g miktarından belirgin ölçüde daha yüksektir.

Artemisinin Üretimi için Yüksek Performanslı Ultrasonik Ekstraktörler

Hielscher Ultrasonics yüksek performanslı ultrasonik ekstraksiyon sistemleri, dünya genelinde gıda, besin takviyesi ve ilaç üretimi gibi çeşitli endüstrilerde Ar-Ge, küçük, orta ölçekli ve tamamen ticari üretim düzeylerinde kullanılmaktadır. Yüksek performanslı ultrasonik ekstraktörler, ekstraksiyon sürecini yoğunlaştırır ve verimi artırır; böylece yüksek kaliteli ekstrakt üretiminin genel verimliliğini iyileştirir. Hielscher Ultrasonics, her türlü hacim / işlem kapasitesi için ekstraksiyon ekipmanları sunar. Bitkisel ekstraksiyonda 25 yılı aşkın deneyime sahip Hielscher Ultrasonics, Artemisia annua bitkisinden yüksek performanslı ultrasonik ekstraksiyon için güvenilir ortağınızdır!

Yüksek Performanslı, En Son Teknolojiye Sahip Ultrasonik Sonikatörler

Hielscher sonikatörlerinin akıllı özellikleri; güvenilir çalışmayı, tekrarlanabilir sonuçları ve kullanıcı dostu olmayı garanti etmek üzere tasarlanmıştır. Dijital renkli dokunmatik ekran ve tarayıcı üzerinden uzaktan kontrol aracılığıyla erişilebilen sezgisel menü sayesinde çalışma ayarlarına kolayca erişilebilir ve ayarlar yapılabilir. Böylece net enerji, toplam enerji, genlik, süre, basınç ve sıcaklık gibi tüm işlem koşulları dahili bir SD karta otomatik olarak kaydedilir. Bu, önceki sonikasyon işlemlerini gözden geçirip karşılaştırmanıza ve artemisinin ekstraksiyon sürecini en yüksek verimliliğe ulaşacak şekilde optimize etmenize olanak tanır.
Hielscher Ultrasonics sistemleri, yüksek kaliteli bitkisel ekstraktların üretimi için dünya genelinde kullanılmaktadır. Hielscher endüstriyel sonikatörleri, sürekli çalışmada (24/7/365) yüksek genliklerde kolaylıkla çalışabilir. Standart sonotrotlarla (ultrasonik problar / hornlar) 200µm’ye kadar genlikler kolaylıkla sürekli olarak üretilebilir. Daha da yüksek genlikler için özel ultrasonik sonotrotlar mevcuttur. Sağlamlıkları ve düşük bakım gereksinimleri sayesinde ultrasonik ekstraksiyon sistemlerimiz, ağır hizmet uygulamalarında ve zorlu ortamlarda yaygın olarak kurulmaktadır.

Artemisia annua bitkisinden artemisininin ultrasonik ekstraksiyonu hakkında daha fazla bilgi edinmek için hemen bizimle iletişime geçin. Ultrasonik ekstraksiyon sistemlerimiz ve fiyatlandırma hakkında size bilgi göndermekten memnuniyet duyarız! Deneyimli personelimiz, uygulamanızı ve işlem gereksinimlerinizi sizinle görüşmekten memnuniyet duyacaktır!
Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında fikir vermektedir: