Sản xuất dược phẩm: Công nghệ siêu âm đang định hình tương lai của các loại thuốc sinh học.

Siêu âm không còn chỉ là một công cụ trong phòng thí nghiệm. Trong sản xuất dược phẩm, siêu âm đang nổi lên như một công nghệ hỗ trợ mạnh mẽ cho việc sản xuất các loại thuốc sinh học. – Thuốc được chiết xuất từ các nguồn sinh học tự nhiên, kết hợp giữa hiệu quả và tính bền vững. Trong bài viết này, chúng tôi trình bày kết quả của một nghiên cứu mới về các hạt nano vàng được tạo ra từ bông cải xanh, minh họa cách xử lý siêu âm kết nối hóa học xanh và thiết kế thuốc tiên tiến.

Vậy điều gì sẽ xảy ra khi siêu âm cường độ cao gặp sinh hóa thực vật?

Từ bông cải xanh đến thuốc sinh học

Sản xuất thuốc sinh học dựa vào các phân tử sinh học hoạt tính như polyphenol, flavonoid, glucosinolate và peptit. Các hợp chất này có thể hoạt động như chất khử, chất ổn định và thậm chí là các thành phần điều trị. Tuy nhiên, việc chiết xuất và kích hoạt chúng một cách hiệu quả luôn là một thách thức.

Trong một nghiên cứu mới được công bố, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng chiết xuất bông cải xanh dạng nước có thể được sử dụng để tổng hợp các hạt nano vàng có tính chất chống oxy hóa mạnh, thúc đẩy quá trình lành vết thương và có tác dụng chống ung thư chọn lọc. Đặc biệt, quá trình tổng hợp được thực hiện dưới tác động của sóng siêu âm sử dụng máy siêu âm công suất 200 watt model UP200St (Hielscher Ultrasonics, hình bên trái). Quá trình siêu âm không phải là một bước thụ động. – Đó là yếu tố then chốt đã thúc đẩy quá trình hình thành nhanh chóng các hạt nano, phân bố kích thước được kiểm soát và bề mặt sinh học ổn định.

Chỉ trong vài phút, hiện tượng cavitation do siêu âm gây ra đã tạo ra các môi trường vi mô có năng lượng cao cục bộ. Các điều kiện này đã thúc đẩy quá trình giảm ion vàng đồng thời bảo tồn các chất phytochemical nhạy cảm chịu trách nhiệm về hoạt tính sinh học.
Kết quả? Các hạt nano vàng đồng nhất, siêu nhỏ được phủ bằng các biomolecule có nguồn gốc từ bông cải xanh và được thiết kế riêng cho ứng dụng y sinh.

Đây chính là nơi công nghệ siêu âm công nghiệp thể hiện ưu điểm của mình.

Phương pháp tổng hợp xanh AuNPs từ chiết xuất Brassica oleracea. Chiết xuất nước đóng vai trò vừa là chất khử vừa là chất ổn định trong quá trình tổng hợp siêu âm. Axit cloroauric được thêm vào chiết xuất bông cải xanh theo từng giọt dưới tác dụng của siêu âm bằng máy siêu âm UP200St, sau đó ủ ở 4°C trong 24 giờ để hình thành nanoparticle. Hỗn hợp keo sau đó được xử lý bằng siêu âm lần hai và ly tâm để loại bỏ các thành phần chưa phản ứng, cho ra AuNPs tinh khiết với sự phân tán ổn định.

Tại sao siêu âm quan trọng trong sản xuất thuốc sinh học?

Sonication đưa năng lượng cơ học vào chất lỏng thông qua hiện tượng cavitation âm thanh. – Sự hình thành và sụp đổ của các bong bóng vi mô. Trong sản xuất dược phẩm và công nghệ sinh học, điều này mang lại một số lợi thế quyết định:

1. Hiệu suất chiết xuất được cải thiện
   Sonication phá vỡ thành tế bào thực vật, giải phóng các hợp chất sinh học hoạt tính trong tế bào một cách nhanh chóng và ổn định. So với phương pháp chiết xuất truyền thống, năng suất cao hơn, lượng dung môi sử dụng ít hơn và thời gian xử lý được giảm đáng kể.
2. Hợp thành nano có kiểm soát
   Trong quá trình tổng hợp nanoparticle xanh, siêu âm thúc đẩy quá trình kết tinh đồng đều và hạn chế sự phát triển không kiểm soát. Điều này dẫn đến phân bố kích thước hạt hẹp, một thông số quan trọng đối với việc vận chuyển thuốc, phân bố sinh học và an toàn.
3. Điều kiện xử lý nhẹ
   Quá trình chiết xuất và tổng hợp bằng siêu âm có thể được thực hiện ở nhiệt độ thấp. Điều này đặc biệt quan trọng khi làm việc với các biomolecule nhạy cảm với nhiệt như enzyme, chất chống oxy hóa hoặc các hợp chất chứa lưu huỳnh như sulforaphane từ bông cải xanh.
4. Khả năng mở rộng và khả năng tái tạo
   Khác với các phản ứng hóa học phụ thuộc vào quy mô, các quá trình siêu âm có tính tuyến tính. Với thiết bị phù hợp, các quy trình thí nghiệm có thể được chuyển đổi trực tiếp sang quy mô thử nghiệm hoặc sản xuất công nghiệp.

Tóm lại, siêu âm không chỉ nhanh hơn. – Nó chính xác hơn.

Phân tích phổ UV-sicht xác nhận sự hình thành của các hạt nano vàng (AuNPs) được tổng hợp từ chiết xuất của Brassica oleracea var. italica. Đỉnh SPR tại 560 nm cho thấy quá trình khử thành công Au³⁺ thành Au⁰ và sự hình thành của các hạt nano vàng ổn định, được bao phủ bởi các hợp chất thực vật.