Ekologiczna metoda oczyszczania ekstraktów z konopi
Ekologiczna metoda efektywnego oczyszczania ekstraktów pochodzących z konopi – moduły do odśrodkowej chromatografii podziałowej CPC
Cannabis sativa zawiera ponad 500 potencjalnie aktywnych związków. Szczególnie interesujące są związki terpenoidowe i kannabinoidowe, do których należą kanabidiol (CBD) i tetrahydrokannabinol (THC), ze względu na ich liczne korzyści terapeutyczne. W szczególności stwierdzono, że CBD jest skuteczny w leczeniu dolegliwości – w tym bólu, zapalenia i spastyczności mięśni w stwardnieniu rozsianym. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) niedawno zatwierdziła Epidiolex®, pierwszy lek na bazie konopi indyjskich do leczenia dzieci z rzadkimi postaciami padaczki. Istnieje coraz więcej dowodów sugerujących iż obok CBD kilka innych związków pochodzących z konopi może oferować potencjalne korzyści medyczne, a badania w tej dziedzinie rozwijają się w szybkim tempie.
Wraz ze wzrostem liczby zastosowań terapeutycznych tych związków, zarówno dla badaczy, jak i producentów, niezbędna staje się metoda, którą można konsekwentnie izolować wolne od zanieczyszczeń związki występujące w konopiach . W idealnym przypadku metoda ta powinna minimalizować wpływ na środowisko.
Zastosowanie tutaj znajduje metoda odśrodkowej chromatografii podziałowej CPC – wydajne i łatwo skalowalne podejście do ekstrakcji wysoce czystych związków z konopi. Chromatografia CPC jest opłacalna i radykalnie zmniejsza zużycie rozpuszczalników, co skutkuje ekologiczną i przyjazną dla środowiska, „zieloną” metodą.
Zalety metody CPC
Tradycyjne techniki chromatograficzne, takie jak wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) i chromatografia flash, są powszechnie stosowane do izolowania związków z ekstraktów produktów naturalnych. Jednak metody te są czasochłonne i kosztowne w przypadku produkcji na dużą skalę czystych związków pochodzących z konopi. Obie metody wymagają użycia fazy stacjonarnej w postaci żelu krzemionkowego, drogiego materiału eksploatacyjnego, który wymaga częstej wymiany z powodu nieodwracalnej adsorpcji różnych związków podczas procesu separacji.
Oprócz dużych kosztów związanych z tymi technikami, znaczący może być negatywny wpływ na środowisko ze względu na nadmierne wymagania dotyczące rozpuszczalnika i krzemionki w tej procedurze. Izolacja związków z konopi tymi metodami również wymaga pracochłonnych etapów wstępnej obróbki, co sprawia, że jest to proces czasochłonny. Zastosowanie bardziej ekologicznej metody chromatograficznej, takiej jak CPC, umożliwi laboratoriom zmniejszenie ich negatywnego wpływu na środowisko.
Jak działa metoda CPC?
CPC to metoda chromatografii cieczowej, która opiera się na dwóch niemieszających się fazach ciekłych. Jedna służy jako faza ruchoma lub eluent, a druga jako faza stacjonarna. Mieszanina cieczy, takich jak woda, etanol lub heptan, może być stosowana jako faza stacjonarna zamiast krzemionki w chromatografii typu flash i HPLC. Faza stacjonarna jest utrzymywana w kolumnie przez pole odśrodkowe generowane przez obrót kolumny CPC. Po wstrzyknięciu, przepływ fazy ruchomej wymywa związki docelowe w kolejności ich współczynników podziału, określonych przez ich względne powinowactwo dla każdej z faz ciekłych CPC . Kolumna CPC wielokrotnego użytku składa się z kilku ułożonych w stos dysków ze stali nierdzewnej, każdy z wyciętymi licznymi podwójnymi celami podziałowymi połączonymi kanałami.
Taka konfiguracja zapewnia lepszą retencję fazy stacjonarnej, umożliwia wyższe przepływy fazy ruchomej i poprawia czasy rozdzielania.
Skuteczne oczyszczanie ekstraktów przy użyciu CPC
CPC to wydajna metoda, która w krótkim czasie działania (np. 30 minut) pozwala oczyścić związki ze złożonej mieszaniny uzyskując czystość analityczną do 98% . Można zastosować wyższe przepływy fazy ruchomej, skracając czas pracy i zwiększając w ten sposób produktywność.
Metodę można łatwo skalować w celu wydajnego przetwarzania produktu w zakresie od miligramów do kilogramów, w przeciwieństwie do preparatywnej metody HPLC i chromatografii flash, które mogą wymagać znacznych zmian faz stacjonarnych podczas skalowania metod do oczyszczania na dużą skalę. Ponieważ kolumny CPC bazują na ciekłej fazie stacjonarnej, nie trzeba ich wymieniać, tak jak kolumn i wkładów na bazie krzemionki używanych w standardowych metodach chromatograficznych. Kolumnę CPC można załadować różnymi rozpuszczalnikami, aby utworzyć „kolumnę” wymaganą dla określonego związku docelowego, a parametry oczyszczania można regulować zgodnie z pożądanym poziomem czystości.
Ponieważ nie ma nieodwracalnej adsorpcji związków, jak w przypadku kolumn na bazie krzemionki, kolumna CPC może być ponownie użyta po płukaniu, co powoduje znaczne oszczędności. W jednym badaniu na małą skalę 5 gramów surowego ekstraktu z konopi wstrzyknięto do systemu oczyszczania Gilson CPC 250 PRO z PLC 2250 . Za pomocą tej jednoetapowej metody uzyskano 205 miligramów CBD o czystości do 98%, co określono metodą analizy HPLC, wykazując skuteczność CPC w oczyszczaniu związków z konopi.
Ekologiczna metoda chromatografii
Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na czyste związki pochodzące z konopi wzrośnie również zużycie rozpuszczalników, ponieważ producenci zwiększają skalę oczyszczania, aby sprostać zapotrzebowaniu.
Tradycyjne techniki chromatografii cieczowej wymagają dużych ilości rozpuszczalników, takich jak metanol i acetonitryl, które są niebezpieczne dla ludzi i toksyczne dla środowiska. Ponieważ coraz więcej laboratoriów przechodzi na metody przyjazne dla środowiska, naukowcy szukają sposobów na ograniczenie stosowania tych rozpuszczalników.
Jednak wysiłki mające na celu zastąpienie ich mniej toksycznymi rozpuszczalnikami mogą skutkować zmniejszoną wydajnością przy niższej czystości produktu końcowego, co z kolei będzie wymagało dodatkowych etapów i większego zużycia rozpuszczalnika, aby osiągnąć pożądane wyniki.
W metodzie CPC wykorzystuje się niektóre z tych samych rozpuszczalników co w tradycyjnych metodach chromatograficznych, ale po zakończonym procesie oczyszczania można wdrożyć destylację w celu odzyskania pierwotnej jakości rozpuszczalników do ich ponownego użycia w przyszłych seriach. Te zalety sprawiają, że CPC jest bardziej przyjazną dla środowiska „zieloną” metodą.
Wnioski i podsumowanie
CPC to skuteczna technika oczyszczania cennych związków naturalnych. Oferuje badaczom i producentom liczne korzyści, pomagając im sprostać wymaganiom szybko rozwijającego się rynku konopi.
Jest to metoda, którą można szybko i tanio wykorzystać do produkcji dużych ilości wysoce czystych związków pochodzących z konopi. Ponadto CPC zużywa znacznie mniej rozpuszczalników, co czyni ją bardziej ekologiczną i przyjazną dla środowiska.
VERITY® Compact CPC System
Moduły do odśrodkowej chromatografii podziałowej CPC
Kompaktowy system Gilson VERITY® CPC łączy platformę do oczyszczania Gilson PLC z systemem odśrodkowej chromatografii podziałowej CPC do efektywnego uzyskiwania wysokiej jakości produktów oczyszczania. Ta zautomatyzowana, ekonomiczna, technika oczyszczania ciecz-ciecz wykorzystuje bezkrzemionkowe kolumny chromatograficzne wielokrotnego użytku, usprawnia pracę i umożliwia szybką izolację określonych cząsteczek z wysoką wydajnością i czystością.