Tổng hợp các phương pháp chiết xuất Artemisinin

Artemisinin là một trong những hoạt chất có nhiều tác dụng tuyệt vời trong việc điều trị sốt rét và nhiều bệnh khác của con người. Do vậy, việc chiết xuất và ứng dụng Artemisinin trong sản xuất dược phẩm thường được các nhà bào chế quan tâm sâu sắc. Dưới đây là những phương pháp chiết xuất Artemisinin từ cây thanh cao hoa vàng đã và đang được sử dụng.

1. Giới thiệu chung về các phương pháp chiết xuất Artemisinin (Artemisinin extract)

Cho tới nay, đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp chiết xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng. Mục đích của các nghiên cứu này là tìm ra tìm ra phương pháp chiết xuất vượt trội nhất, đảm bảo các tiêu chí như:

• Hiệu suất chiết xuất cao.
• An toàn với môi trường, tiết kiệm dung môi chiết xuất
• Chi phí thấp.

Dưới đây là một số phương pháp chiết xuất Artemisinin đã và đang được sử dụng hiện nay:

• Chiết xuất bằng dung môi n-hexan
• Chiết xuất bằng ethanol
• Chiết xuất bằng dung môi CO₂ siêu tới hạn
• Chiết xuất bằng dung dịch ion lỏng

2. Quy trình chiết xuất Artemisin (Artemisin extract process )

Mỗi phương pháp chiết xuất artemisin đều có những quy trình chiết xuất artemisin riêng biệt. Dưới đây là quy trình chiết xuất của các phương pháp trên.

Chiết xuất Artemisinin bằng dung môi n-hexan

Phương pháp chiết xuất artemisinin bằng dung môi n-hexan là phương pháp truyền thống được áp dụng tại Việt Nam cũng như các nước trên thế giới từ rất lâu. Bạn có thể tham khảo quy trình chiết xuất của phương pháp này như sau:

- Lá thanh cao hoa vàng được phơi khô, xay thô và cho vào nồi chiết.

- Chuẩn bị dung môi chiết n-hexan với tỷ lệ dược liệu/dung môi là 1/5, chiết ở nhiệt độ 30 - 50°C, thời gian chiết trong 3 giờ.

- Chiết trong 3 giờ, dịch chiết lần 3 sử dụng làm dung môi chiết lần 1 của mẻ khác.

- Sau đó gộp dịch chiết lại, cô thu hồi dung môi rồi rút ra để kết tinh ít nhất trong 24 giờ, artemisin sẽ kết tinh lẫn với sáp.

- Loại phần dung dịch bằng cách gạn, loại sáp bằng nhiệt độ và xăng nóng thu được artemisin thô trong aceton.

- Artemisinin thô đã loại hết sáp được hòa tan trong cồn sôi, thêm than hoạt tính và đun sôi trong 20 phút với sinh hàn hồi lưu.

- Lọc nóng loại than hoạt tính và để kết tinh ở nhiệt độ thường tối thiểu trong 24 giờ. Vẩy ly tâm rửa tinh thể bằng cồn và sấy ở 80°C.

Chú ý: Có thể kiểm tra đã loại hết sáp chưa bằng cách hòa tan artemisin thô trong aceton, nếu dung dịch trong là đã loại hết sáp.

Quy trình chiết xuất Artemisinin bằng dung môi ethanol

Nhà khoa học Albert Fleming và các cộng sự đã nghiên cứu lựa chọn điều kiện chiết xuất artemisinin bằng ethanol như sau:

• Chuẩn bị dung môi ethanol 96%.
• Nhiệt độ chiết xuất: nhiệt độ phòng.
• Tỷ lệ dung môi/dược liệu (kg/l) là 1/7.5.
• Thời gian chiết xuất là 3.5 giờ.

Chiết khoảng 2 lần, sau mỗi lần chiết có khoảng 1.5l (20%) dịch chiết còn lại trong dược liệu nên người ta cần rửa và ép lấy dịch chiết. Gộp lại dịch chiết, cất thu hồi dung môi đến cắn. Hòa tan cắn bằng dung môi n-hexan và ethyl acetat với tỷ lệ 85:15 và lọc.

Dịch lọc cô đến đậm đặc rồi để kết tinh. Vẩy ly tâm rửa tinh thể bằng cồn và sấy ở 80°C.

Chiết xuất Artemisinin bằng dung môi siêu tới hạn CO₂

Chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn là quá trình chiết rắn – khí, trong đó dung môi là chất khí ở diều kiện siêu tới hạn. Bên cạnh đó, độ nhớt thấp và sức căng bề mặt gần như bằng không, cho phép dung môi siêu tới hạn thấm vào dược liệu sâu hơn và nhanh hơn so với dung môi lỏng. Hơn thế nữa, việc loại dung môi khí ra khỏi chất chiết cũng đơn giản hơn so với dung môi lỏng.

Marcel Kohler và các cộng sự đã khảo sát phương pháp chiết xuất artemisinin bằng dung môi CO₂ siêu tới hạn, kết hợp với phân tích dịch chiết bằng kỹ thuật HPLC. Tác giả đã tìm ra điều kiện tối ưu cho quy trình chiết xuất là:

• Áp suất khí đẩy CO₂ là 15 mPa.
• Nhiệt độ chiết xuất là 50°C.
• Chất cho thêm là methanol với nồng độ 3%.
• Thời gian chiết xuất là 20 phút.
• Tốc độ dòng CO₂ là 2ml/phút.

Chuẩn bị nguyên  liệu

Lá thanh cao hoa vàng được sấy khô ở điều kiện nhiệt độ 50 - 60°C trong vòng 1 giờ, lấy ra xay khô thành bột (rây qua cỡ rây 1mm).

Tiến hành chiết xuất

Lấy 100g bột dược liệu ngâm trương nở trong 50ml đồng dung môi tiến hành trong điều kiện chiết xuất ở trên. Dịch chiết thu được thu vào bình nón có nút.

Tinh chế dịch chiết

- Dịch chiết được cất thu hồi dung môi và cô đến cắn. Hòa tan cắn bằng n-hexan (120 ml n-hexan tương đương với 18 – 19.5g cắn chiết), cất thu hồi dung môi cho đến khi còn khoảng 40 – 50 ml, đổ vào cốc có mỏ thể tích 100ml, để kết tinh trong 48 giờ.

- Gạn lấy phần tủa (artemisinin và sáp), đun cách thủy cho sáp chảy lỏng ra, lọc lấy tinh thể artemisin, rửa với xăng công nghiệp, được đun nóng thu được sản phẩm artemisinin thô.

- Artemisin thô được hòa tan trong 5 phần ethanol 96% trong cốc có mỏ, thêm than hoạt tính với lượng 2 – 5% artemisin thô tính theo khối lượng. Đun cách thủy trong vòng 10 phút có khuấy trộn liên tục. Lọc nóng qua phễu Buchner để loại than hoạt, rửa bã than bằng ethanol nóng và thu lấy dịch lọc.

- Gộp dịch lọc và dịch rửa, để kết tinh ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ, lọc lấy tinh thể trên phễu Buchner, rửa tinh thể 2 lần bằng ethanol. Tinh thể được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 60°C.

3. Đánh giá các phương pháp chiết xuất Artemisinin

Qua nhiều thực nghiệm, người ta chứng minh được rằng hiệu suất chiết xuất artemisinin bằng phương pháp chiết siêu tới hạn là cao nhất, chi phí đầu tư cũng thấp hơn so với các phương pháp còn lại.

Dựa trên dữ liệu đã nghiên cứu, các nhà nghiên cứu có thể so sánh về hiệu suất chiết xuất, thời gian chiết, chi phí trong quá trình chiết giữa các dung môi như bảng sau:

Trong đó:

• Hiệu suất chiết xuất là tỷ lệ giữa khối lượng artemisinin thu được so với artemisinin có trong dược liệu.
• Thời gian chiết là thời gian để chiết kiệt artemisinin từ trong dược liệu.
• Chi phí vận hành: bao gồm các chi phí bỏ ra trong quá trình chiết (điện, nước).
• Chi phí đầu tư: bao gồm chi phí trang thiết bị, chi phí chiết xuất, hàng tồn kho và dung môi.

Bên cạnh đó, các nhà khoa học cũng đánh giá một số ưu nhược điểm của các phương pháp chiết xuất như sau:

- Chiết xuất bằng dung môi n-hexan thì có ưu điểm là cách tiến hành đơn giản nhưng hiệu suất chiết thấp và dễ cháy nổ.

- Chiết xuất bằng dung môi Ethanol 96% có ưu điểm là dung môi chiết ít độc nhưng rất dễ gây cháy nổ, chi phí cao và artemisinin kém ổn định trong ethanol 96%.

- Chiết xuất artemisinin bằng CO₂ siêu tới hạn là phương pháp chiết xuất hiện đại với nhiều ưu điểm vượt trội:

• Dung môi CO₂ được dùng là dung môi chiết xuất rẻ tiền, không độc hại và thân thiện môi trường, khả năng hòa tan tốt.
• Quá trình chiết xuất diễn ra nhanh, chất chiết ít bị tác động bởi nhiệt.
• Khi thay đổi áp suất và nhiệt độ thì khả năng hòa tan và tính chọn lọc của dung môi có thể sẽ được điều chỉnh.
• Dễ dàng tách hoàn toàn dung môi ra khỏi các chất chiết, không cần giai đoạn cất loại dung môi.

Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dụng, giá thành đắt, để chiết thành công cần phải tối ưu hóa các điều kiện, không thích hợp các mẫu chiết ở dạng lỏng.

Hy vọng rằng qua những chia sẻ của bài viết về các phương pháp chiết xuất Artemisinin đã giúp các bạn có thêm nhiều kiến thức về các phương pháp chiết xuất Artemisinin.