🔵 Сходство до- и сверхкритической экстракции состоит в
▫️ возможности извлечения из растительного сырья неполярных веществ,
▫️а также в проведении процесса при давлении выше атмосферного.
🔵 Основные различия заключаются в
▫️необходимости нагрева для получения флюида, что может привести к разрушению или окислению термолабильных веществ.
▫️Экстракция сжиженным газом идёт при температуре меньше 31 ° С.
▫️Важным свойством флюида является зависимость его плотности от давления: чем оно выше, тем выше плотность флюида. Флюиды с разной плотностью растворяют разные по молекулярной массе вещества, поэтому, изменяя параметры процесса, можно избирательно экстрагировать определённую фракцию БАВ.
▫️Этого свойства лишена экстракция сжиженным газом (СО2-жидкость имеет постоянную плотность).
▫️ возможности извлечения из растительного сырья неполярных веществ,
▫️а также в проведении процесса при давлении выше атмосферного.
🔵 Основные различия заключаются в
▫️необходимости нагрева для получения флюида, что может привести к разрушению или окислению термолабильных веществ.
▫️Экстракция сжиженным газом идёт при температуре меньше 31 ° С.
▫️Важным свойством флюида является зависимость его плотности от давления: чем оно выше, тем выше плотность флюида. Флюиды с разной плотностью растворяют разные по молекулярной массе вещества, поэтому, изменяя параметры процесса, можно избирательно экстрагировать определённую фракцию БАВ.
▫️Этого свойства лишена экстракция сжиженным газом (СО2-жидкость имеет постоянную плотность).
Основные этапы СО2-экстракции:
▫️Подготовка газовой фазы
▫️Загрузка сырья в экстрактор
▫️Подача экстрагента на сырьё и установление рабочих параметров процесса – давления и температуры.
▫️Собственно экстрагирование (как правило, по механизму обычной мацерации – настаивания, когда весь объём экстрагента сразу подаётся на всю массу сырья)
▫️Сбор полученной вытяжки – раствора липофильных БАВ в сжиженном газе или флюиде.
▫️Удаление экстрагента – при снижении давления до атмосферного происходит испарение сжиженного газа или флюида из вытяжки.
▫️Сбор липофильного комплекса – после испарения газа в остатке остаются только извлечённые вещества.
▫️Как правило, их растворяют в растительном масле и получают таким образом масляный СО2-экстракт.
▫️Подготовка газовой фазы
▫️Загрузка сырья в экстрактор
▫️Подача экстрагента на сырьё и установление рабочих параметров процесса – давления и температуры.
▫️Собственно экстрагирование (как правило, по механизму обычной мацерации – настаивания, когда весь объём экстрагента сразу подаётся на всю массу сырья)
▫️Сбор полученной вытяжки – раствора липофильных БАВ в сжиженном газе или флюиде.
▫️Удаление экстрагента – при снижении давления до атмосферного происходит испарение сжиженного газа или флюида из вытяжки.
▫️Сбор липофильного комплекса – после испарения газа в остатке остаются только извлечённые вещества.
▫️Как правило, их растворяют в растительном масле и получают таким образом масляный СО2-экстракт.
animation.gif
22.6 MB
Работа установки для сверхкритической СО2-экстракции. Неприглядная жёлтая масса в конце — настоящий липофильный комплекс из растительного сырья, освобождённый от СО2 🌿 🟠 🟡
Какие соединения может "вытащить" CO2 из растительного сырья?
Это неполярные вещества —
🌸 эфирные масла и их отдельные фракции (терпеноиды, альдегиды, спирты) — часто входят в составы парфюмерных композиций;
🌻жирное масло и его компоненты, что широко используется в пищевой промышленности;
🌶 алкалоиды — извлечение кофеина из семян кофе и листьев чая, капсаицина из перца;
🥕каротиноиды, токоферолы, агликоны флавоноидов, стрероидные соединения — объекты промышленной CO2-экстракции.
Это неполярные вещества —
🌸 эфирные масла и их отдельные фракции (терпеноиды, альдегиды, спирты) — часто входят в составы парфюмерных композиций;
🌻жирное масло и его компоненты, что широко используется в пищевой промышленности;
🌶 алкалоиды — извлечение кофеина из семян кофе и листьев чая, капсаицина из перца;
🥕каротиноиды, токоферолы, агликоны флавоноидов, стрероидные соединения — объекты промышленной CO2-экстракции.
Самоэмульгирующиеся дисперсные системы: улучшение растворимости и доставка активных молекул 🔅
=========================
Многие активные фармацевтические субстанции плохо растворимы в воде.
▫️Биодоступность неполярных веществ можно улучшить, поместив их в воду в составе эмульсии (в каплях масляной фазы).
▫️Чтобы такая система оставалась стабильной и не расслаивалась, используют поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые имеют полярную и неполярную части молекулы. ПАВ концентрируются на границе раздела фаз масло-вода, снижают поверхностное натяжение и стабилизируют систему, препятствуя объединению капель масла.
Самоэмульгирующиеся дисперсные системы, или системы доставки лекарств (Self-Emulsifying Drug Delivery Systems, SEDDS) – это комбинации веществ, содержащие:
🔸▫️неполярную фазу («масло») – растворитель для активных молекул
🔸▫️эмульгатор – ПАВ для стабилизации эмульсии
🔸▫️и, иногда, сорастворитель для улучшения растворимости действующего вещества.
Таким образом, SEDDS – это готовые системы для растворения «проблемных» активных фармацевтических субстанций.
=========================
Многие активные фармацевтические субстанции плохо растворимы в воде.
▫️Биодоступность неполярных веществ можно улучшить, поместив их в воду в составе эмульсии (в каплях масляной фазы).
▫️Чтобы такая система оставалась стабильной и не расслаивалась, используют поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые имеют полярную и неполярную части молекулы. ПАВ концентрируются на границе раздела фаз масло-вода, снижают поверхностное натяжение и стабилизируют систему, препятствуя объединению капель масла.
Самоэмульгирующиеся дисперсные системы, или системы доставки лекарств (Self-Emulsifying Drug Delivery Systems, SEDDS) – это комбинации веществ, содержащие:
🔸▫️неполярную фазу («масло») – растворитель для активных молекул
🔸▫️эмульгатор – ПАВ для стабилизации эмульсии
🔸▫️и, иногда, сорастворитель для улучшения растворимости действующего вещества.
Таким образом, SEDDS – это готовые системы для растворения «проблемных» активных фармацевтических субстанций.
SEDDS используют в составах мазей, желатиновых капсул, жидких лекарственных формах и специальных системах доставки:
🟡 для получения эмульсий – при помещении такой системы в воду сразу образуется эмульсия, которая инкорпорирует неполярное действующее вещество. Например, с помощью SEDDS можно «растворить» эфирное масло в воде;
🟡 самостоятельно – например, в растворе для приёма внутрь и капсулах Сандиммун Неорал так стабилизируют молекулу антибиотика циклоспорина: в этом случае эмульсия образуется после приёма препарата в среде желудочного сока, что улучшает всасываемость действующего вещества.
🔅 На видео показано, как растворяются помещенные в воду мягкие желатиновые капсулы с обычным масляным содержимым и с содержимым на основе SEDDS.
▫️В первом случае образуются крупные масляные капли, а во втором происходит равномерное распределение в воде микрокапель эмульсии.
🟡 для получения эмульсий – при помещении такой системы в воду сразу образуется эмульсия, которая инкорпорирует неполярное действующее вещество. Например, с помощью SEDDS можно «растворить» эфирное масло в воде;
🟡 самостоятельно – например, в растворе для приёма внутрь и капсулах Сандиммун Неорал так стабилизируют молекулу антибиотика циклоспорина: в этом случае эмульсия образуется после приёма препарата в среде желудочного сока, что улучшает всасываемость действующего вещества.
🔅 На видео показано, как растворяются помещенные в воду мягкие желатиновые капсулы с обычным масляным содержимым и с содержимым на основе SEDDS.
▫️В первом случае образуются крупные масляные капли, а во втором происходит равномерное распределение в воде микрокапель эмульсии.
animation.gif
15.5 MB
под микроскопом можно увидеть,
как от капли самоэмульгирующейся системы на основе Labrafil, помещенной в воду, отрываются микрочастицы эмульсии 🌑 SEDDS
как от капли самоэмульгирующейся системы на основе Labrafil, помещенной в воду, отрываются микрочастицы эмульсии 🌑 SEDDS
Что общего у кетчупа и раствора гиалуроновой кислоты? 🥫💡
=========================
Ответ прост: эти жидкости одинаково реагируют на приложенное к ним давление : )
◽️В состоянии покоя они представляют собой достаточно вязкие системы: кетчуп – плотную малотекучую массу, а гиалуроновая кислота в воде образует упругий гель.
◽️Но если приложить давление, их вязкость значительно уменьшается и они становятся подвижными текучими жидкостями: кетчуп, например, легко выливается из пластиковой бутылки, если на неё надавить 🍅, гель гиалуроновой кислоты по вязкости приближается к воде 💧
◽️А после снятия нагрузки их вязкость восстанавливается.
Жидкости, чьи вязко-упругие свойства зависят от приложенного давления, называют неньютоновскими. Это отличает их воды — классической ньютоновской жидкости, вязкость которой всегда одинакова.
Такая особенность растворов гиалуроновой кислоты обеспечивает свободу движения суставов ✍
=========================
Ответ прост: эти жидкости одинаково реагируют на приложенное к ним давление : )
◽️В состоянии покоя они представляют собой достаточно вязкие системы: кетчуп – плотную малотекучую массу, а гиалуроновая кислота в воде образует упругий гель.
◽️Но если приложить давление, их вязкость значительно уменьшается и они становятся подвижными текучими жидкостями: кетчуп, например, легко выливается из пластиковой бутылки, если на неё надавить 🍅, гель гиалуроновой кислоты по вязкости приближается к воде 💧
◽️А после снятия нагрузки их вязкость восстанавливается.
Жидкости, чьи вязко-упругие свойства зависят от приложенного давления, называют неньютоновскими. Это отличает их воды — классической ньютоновской жидкости, вязкость которой всегда одинакова.
Такая особенность растворов гиалуроновой кислоты обеспечивает свободу движения суставов ✍
Гиалуроновая кислота: неньютоновская жидкость на службе у суставов 🩰
=========================
◽️ Водный раствор гиалуроновой кислоты является основным компонентом синовиальной жидкости — внутреннего содержимого суставных полостей. Именно он отвечает за лёгкое скольжение суставных поверхностей, защищает их от трения и обеспечивает свободу движения.
Это происходит за счёт изменения вязко-упругих свойств синовиальной жидкости в процессе движения.
◽️Гиалуроновая кислота – полимер и в водном растворе образует трёхмерную сетку, которая спокойном состоянии, без нагрузки, является упругим гелем, надёжно защищающим суставные поверхности (такая плотная амортизирующая «смазка»).
А как только суставы начинают движение, вязкость этого раствора резко снижается, что позволяет поверхностям беспрепятственно и легко скользить друг относительно друга ("скольжение"). После прекращения движения раствор снова превращается в упругий гель.
◽️Ещё гиалуроновая кислота выполняет трофические функции, обеспечивает нормальное функционирование хондроцитов и противовоспалительное действие.
Важно, что такими характеристиками обладают только её крупные молекулы (весом более 0,5 млн. Да).
Эти и другие свойства гиалуроновой кислоты используют в растворах для внутрисуставного введения 💉
=========================
◽️ Водный раствор гиалуроновой кислоты является основным компонентом синовиальной жидкости — внутреннего содержимого суставных полостей. Именно он отвечает за лёгкое скольжение суставных поверхностей, защищает их от трения и обеспечивает свободу движения.
Это происходит за счёт изменения вязко-упругих свойств синовиальной жидкости в процессе движения.
◽️Гиалуроновая кислота – полимер и в водном растворе образует трёхмерную сетку, которая спокойном состоянии, без нагрузки, является упругим гелем, надёжно защищающим суставные поверхности (такая плотная амортизирующая «смазка»).
А как только суставы начинают движение, вязкость этого раствора резко снижается, что позволяет поверхностям беспрепятственно и легко скользить друг относительно друга ("скольжение"). После прекращения движения раствор снова превращается в упругий гель.
◽️Ещё гиалуроновая кислота выполняет трофические функции, обеспечивает нормальное функционирование хондроцитов и противовоспалительное действие.
Важно, что такими характеристиками обладают только её крупные молекулы (весом более 0,5 млн. Да).
Эти и другие свойства гиалуроновой кислоты используют в растворах для внутрисуставного введения 💉
◼️ При остеоартрите и других дегенеративных заболеваниях суставов снижается количество и качество гиалуроновой кислоты. В синовиальной жидкости накапливаются «обрывки» её крупных молекул, которые уже не могут выполнять функции «амортизатора» и «смазки» для суставов. Трение суставных поверхностей возрастает, и это ограничивает движения, которые сопровождаются болью 🚶🏼
▫️В этих случаях используют дополнительное введение гиалуроновой кислоты в сустав для искусственного поддержания её концентрации в синовиальной жидкости 💉
▫️ Растворы гиалуроновой кислоты для внутрисуставного введения рассматривают в современной регистрационной практике не как лекарственные препараты, а как медицинские изделия – своего рода «жидкая смазка» 🤾♀️ ⚙️ ещё их называют "протезы синовильной жидкости"
▫️Их выпускают в уже готовых к использованию преднаполненных шприцах:
▫️В этих случаях используют дополнительное введение гиалуроновой кислоты в сустав для искусственного поддержания её концентрации в синовиальной жидкости 💉
▫️ Растворы гиалуроновой кислоты для внутрисуставного введения рассматривают в современной регистрационной практике не как лекарственные препараты, а как медицинские изделия – своего рода «жидкая смазка» 🤾♀️ ⚙️ ещё их называют "протезы синовильной жидкости"
▫️Их выпускают в уже готовых к использованию преднаполненных шприцах:
🟧 Самые важные характеристики растворов гиалуроновой кислоты для внутрисуставного введения 🏃♀️
==========================
🟧 1. Размер молекулы.
Чем больше молекула, тем дольше гиалуроновая кислота остаётся в суставе. При этом наиболее «родными» для синовиальной жидкости являются молекулы средней молекулярной массы (1–5 млн. Да). Растворы очень крупных молекул применяются для тяжёлых форм поражения суставов.
🟧 2. Линейная или химически модифицированная?
▫️Линейные молекулы (розовые на схеме ниже) наиболее «физиологичны», однако они быстро разрушаются ферментами синовиальной жидкости (это естественный процесс). Поэтому длительность эффекта после курса таких инъекций не превышает 3-6 месяцев.
▫️Химически модифицированные (синие внизу) молекулы имеют поперечные сшивки, более устойчивы к действию ферментов и эффект от курса может продолжаться до года (и больше).
Их минус в том, что они «нефизиологичны» и не могут выполнять биологические функции гиалуроновой кислоты, а также при деполимеризации выделяют небезопасные сшивающие агенты (всё начиналось с формальдегида в Cинвиске, сейчас используют более безопасные вещества).
🟧 3. Из какого источника выделена?
Особенность гиалуроновой кислоты в том, что структура этого полимера у всех живых организмов одинакова.
▫️Поэтому его можно выделить из животного сырья. Основным таким источником являются гребни кур (буквы «К» на схеме) 🐔 Минус такой гиалуроновой кислоты в том, что она содержит примесь белка, а чужеродный белок в организме – источник аллергических реакций.
▫️ Более современным методом является биотехнологическое производство 🧪 — выделение гиалуроновой кислоты из определённых штаммов бактерий. Такие препараты при полной очистке от бактериальных эндотоксинов наиболее безопасны («Ф» на схеме – ферментация).
==========================
🟧 1. Размер молекулы.
Чем больше молекула, тем дольше гиалуроновая кислота остаётся в суставе. При этом наиболее «родными» для синовиальной жидкости являются молекулы средней молекулярной массы (1–5 млн. Да). Растворы очень крупных молекул применяются для тяжёлых форм поражения суставов.
🟧 2. Линейная или химически модифицированная?
▫️Линейные молекулы (розовые на схеме ниже) наиболее «физиологичны», однако они быстро разрушаются ферментами синовиальной жидкости (это естественный процесс). Поэтому длительность эффекта после курса таких инъекций не превышает 3-6 месяцев.
▫️Химически модифицированные (синие внизу) молекулы имеют поперечные сшивки, более устойчивы к действию ферментов и эффект от курса может продолжаться до года (и больше).
Их минус в том, что они «нефизиологичны» и не могут выполнять биологические функции гиалуроновой кислоты, а также при деполимеризации выделяют небезопасные сшивающие агенты (всё начиналось с формальдегида в Cинвиске, сейчас используют более безопасные вещества).
🟧 3. Из какого источника выделена?
Особенность гиалуроновой кислоты в том, что структура этого полимера у всех живых организмов одинакова.
▫️Поэтому его можно выделить из животного сырья. Основным таким источником являются гребни кур (буквы «К» на схеме) 🐔 Минус такой гиалуроновой кислоты в том, что она содержит примесь белка, а чужеродный белок в организме – источник аллергических реакций.
▫️ Более современным методом является биотехнологическое производство 🧪 — выделение гиалуроновой кислоты из определённых штаммов бактерий. Такие препараты при полной очистке от бактериальных эндотоксинов наиболее безопасны («Ф» на схеме – ферментация).
Декаф: как удалить кофеин из кофе ☕️ 🟤
==============================
🟤 Экстрагирование позволяет не только извлечь определённые вещества из растительного сырья, но и очистить его от "целевых" примесей. История про декофеинизированный кофе — хороший способ узнать ещё одну новую технологию.
▫️По определению FDA, декофеинизированным считается кофе, из которого удалено не менее 97 % кофеина [3 % могут остаться].
🟤 Основная задача этого процесса — извлечь только кофеин, максимально сохранив в зёрнах кофе все вкусоароматические вещества 🌿
▫️Сам кофеин не имеет выраженного вкуса и запаха, его работа — взаимодействие с аденозиновыми рецепторами и известное всем чувство "бодрости".
▫️Так что декаф — это просто вкусный напиток без особенных аденозиновых эффектов.
==============================
🟤 Экстрагирование позволяет не только извлечь определённые вещества из растительного сырья, но и очистить его от "целевых" примесей. История про декофеинизированный кофе — хороший способ узнать ещё одну новую технологию.
▫️По определению FDA, декофеинизированным считается кофе, из которого удалено не менее 97 % кофеина [3 % могут остаться].
🟤 Основная задача этого процесса — извлечь только кофеин, максимально сохранив в зёрнах кофе все вкусоароматические вещества 🌿
▫️Сам кофеин не имеет выраженного вкуса и запаха, его работа — взаимодействие с аденозиновыми рецепторами и известное всем чувство "бодрости".
▫️Так что декаф — это просто вкусный напиток без особенных аденозиновых эффектов.
Технология декофеинизации должна быть безопасной ☕️
Кофеин хорошо растворим в горячей воде и некоторых неполярных растворителях.
Известно три основных промышленных способа его удаления из сырья:
🟤 1. Извлечение кофеина органическим растворителем (этилацетатом, дихлорметаном).
▫️Этот способ позволяет достаточно полно экстрагировать кофеин, однако не отвечает требованиям безопасности, поскольку в зернах кофе остается незначительное количество органических растворителей. Минус! Поэтому сейчас этот способ практически не используется.
🟤 2. СО2-экстракция кофеина.
▫️Метод хорош, избирателен и дорог. На сегодняшний день является одним из основных промышленных способов декофеинизации. Его использует, например, компания Lavazza для своей голубой серии декафа.
▫️"Рабочее" видео о СО2-экстракции кофеина можно посмотреть здесь.
🟤 3. Извлечение кофеина "природным зелёным растворителем" 🌱
И на этой технологии остановимся подробнее.
Кофеин хорошо растворим в горячей воде и некоторых неполярных растворителях.
Известно три основных промышленных способа его удаления из сырья:
🟤 1. Извлечение кофеина органическим растворителем (этилацетатом, дихлорметаном).
▫️Этот способ позволяет достаточно полно экстрагировать кофеин, однако не отвечает требованиям безопасности, поскольку в зернах кофе остается незначительное количество органических растворителей. Минус! Поэтому сейчас этот способ практически не используется.
🟤 2. СО2-экстракция кофеина.
▫️Метод хорош, избирателен и дорог. На сегодняшний день является одним из основных промышленных способов декофеинизации. Его использует, например, компания Lavazza для своей голубой серии декафа.
▫️"Рабочее" видео о СО2-экстракции кофеина можно посмотреть здесь.
🟤 3. Извлечение кофеина "природным зелёным растворителем" 🌱
И на этой технологии остановимся подробнее.