Improving the Productivity in Isolating a Naturally Occurring Bioactive Compound Using Supercritical Fluid Extraction and Preparative Supercritical Fluid Chromatography
Aplikace | 2015 | WatersInstrumentace
Izolace bioaktivních látek z přírodních produktů je klíčová pro objev nových léčiv a vývoj nutraceutik či kosmetiky. Tradiční metody často vyžadují velké objemy organických rozpouštědel, jsou časově náročné a mohou degradovat termolabilní sloučeniny. Využití technik superkritické fluidy – extrakce i chromatografie – nabízí možnost efektivnějšího, šetrnějšího a ekologičtějšího přístupu k purifikaci bioaktivních terpenových derivátů.
Hlavním cílem bylo systematicky zvýšit produktivitu izolace terpenového derivátu s prokázanou protirakovinnou aktivitou z rostlinné suroviny. Studie porovnává tři různé dvoustupňové postupy: klasickou kombinaci MPLC+HPLC, hybridní přístup MPLC+SFC a plně SFC řešení (SFC+SFC), na jejichž základě hodnotí výtěžek, čistotu, dobu běhu a spotřebu rozpouštědel.
Extrakce: k porovnání byla použita ultrazvuková methanolová extrakce a superkritická extrakce CO2 (SFE) na přístroji MV-10 ASFE pod softwarem ChromScope (8 mL/min CO2, 60 min, 3 g vzorku).
Analytická charakterizace: UPLC-MS na systému ACQUITY UPLC H-Class se SQ Detector 2 a UPC2-MS na ACQUITY UPC2-MS přístroji (MassLynx).
Preparativní chromatografie: AutoPurification LC System (UV-řízená), Prep 100q SFC MS-Directed System (MS-řízená) a SFC 80 preparative System (UV-řízená).
SFE extrakt byl oproti methanolové extrakci výrazně jednodušší a s menším množstvím polárních nečistot, což umožnilo vyšší nálož do preparativní chromatografie. V klasickém postupu MPLC+HPLC byl limitujícím faktorem obtížně separovatelný pár cílové sloučeniny a demethoxylovaného impuritu, což omezilo nálož i rychlost. Vcenění MPLC+SFC pak obě fáze rozlišení zlepšilo a díky obrácenému eluačnímu pořadí zvýšilo produktivitu 9× (kratší běh i vyšší loading). Nejefektivnější byla plně SFC strategie (dvě ortogonální kolony 2-EP a nitro): eliminace hlavních nečistot v dvou krocích, 16× vyšší produktivita a o 90 % nižší spotřeba organiky, přičemž čistota finální frakce přesahovala 99 % UV.
Implementace SFE a preparativní SFC přináší následující výhody:
Očekává se rozšíření SFE/SFC pro širokou škálu přírodních produktů, vývoj nových stacionárních fází pro lepší ortogonalitu selektivity a hlubší integrace on-line detekce (hodnota-propust MS, UV) a automatizace celého procesu purifikace.
Kombinace superkritické extrakce a dvoustupňové preparativní SFC nabídla nejvyšší produktivitu a nejnižší spotřebu rozpouštědel při dosažení čistoty nad 99 %. Tento přístup představuje efektivní a udržitelnou alternativu k tradičním chromatografickým metodám pro izolaci bioaktivních sloučenin z přírodních matric.
Příprava vzorků, LC/MS, SFC, LC/SQ, PrepLC
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
Izolace bioaktivních látek z přírodních produktů je klíčová pro objev nových léčiv a vývoj nutraceutik či kosmetiky. Tradiční metody často vyžadují velké objemy organických rozpouštědel, jsou časově náročné a mohou degradovat termolabilní sloučeniny. Využití technik superkritické fluidy – extrakce i chromatografie – nabízí možnost efektivnějšího, šetrnějšího a ekologičtějšího přístupu k purifikaci bioaktivních terpenových derivátů.
Cíle a přehled studie
Hlavním cílem bylo systematicky zvýšit produktivitu izolace terpenového derivátu s prokázanou protirakovinnou aktivitou z rostlinné suroviny. Studie porovnává tři různé dvoustupňové postupy: klasickou kombinaci MPLC+HPLC, hybridní přístup MPLC+SFC a plně SFC řešení (SFC+SFC), na jejichž základě hodnotí výtěžek, čistotu, dobu běhu a spotřebu rozpouštědel.
Použitá metodika a instrumentace
Extrakce: k porovnání byla použita ultrazvuková methanolová extrakce a superkritická extrakce CO2 (SFE) na přístroji MV-10 ASFE pod softwarem ChromScope (8 mL/min CO2, 60 min, 3 g vzorku).
Analytická charakterizace: UPLC-MS na systému ACQUITY UPLC H-Class se SQ Detector 2 a UPC2-MS na ACQUITY UPC2-MS přístroji (MassLynx).
Preparativní chromatografie: AutoPurification LC System (UV-řízená), Prep 100q SFC MS-Directed System (MS-řízená) a SFC 80 preparative System (UV-řízená).
Použitá instrumentace
- Waters MV-10 ASFE System se softwarem ChromScope Sample Prep
- Waters ACQUITY UPLC H-Class System se SQ Detector 2
- Waters ACQUITY UPC2-MS System
- Waters AutoPurification LC System
- Waters Prep 100q SFC MS-Directed System
- Waters SFC 80 Preparative System
Hlavní výsledky a diskuse
SFE extrakt byl oproti methanolové extrakci výrazně jednodušší a s menším množstvím polárních nečistot, což umožnilo vyšší nálož do preparativní chromatografie. V klasickém postupu MPLC+HPLC byl limitujícím faktorem obtížně separovatelný pár cílové sloučeniny a demethoxylovaného impuritu, což omezilo nálož i rychlost. Vcenění MPLC+SFC pak obě fáze rozlišení zlepšilo a díky obrácenému eluačnímu pořadí zvýšilo produktivitu 9× (kratší běh i vyšší loading). Nejefektivnější byla plně SFC strategie (dvě ortogonální kolony 2-EP a nitro): eliminace hlavních nečistot v dvou krocích, 16× vyšší produktivita a o 90 % nižší spotřeba organiky, přičemž čistota finální frakce přesahovala 99 % UV.
Přínosy a praktické využití metody
Implementace SFE a preparativní SFC přináší následující výhody:
- Snížení spotřeby organických rozpouštědel a nákladů
- Rychlejší a efektivnější purifikace vysokých nálož
- Šetrné podmínky extrakce a sušení, minimalizace degradace
- Vhodnost pro farmaceutický, nutraceutický i kosmetický průmysl
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření SFE/SFC pro širokou škálu přírodních produktů, vývoj nových stacionárních fází pro lepší ortogonalitu selektivity a hlubší integrace on-line detekce (hodnota-propust MS, UV) a automatizace celého procesu purifikace.
Závěr
Kombinace superkritické extrakce a dvoustupňové preparativní SFC nabídla nejvyšší produktivitu a nejnižší spotřebu rozpouštědel při dosažení čistoty nad 99 %. Tento přístup představuje efektivní a udržitelnou alternativu k tradičním chromatografickým metodám pro izolaci bioaktivních sloučenin z přírodních matric.
Reference
- Harvey AL, Strategies for discovering drugs from previously unexplored natural products. Drug Discovery Today, 2000; 5(7):294–300.
- Harvey AL, Natural products in drug discovery. Drug Discovery Today, 2008; 13(19/20):894–901.
- Li JWH, Vederas JC, Drug Discovery and natural products: end of an era or endless frontier? Science, 2009; 325(10):161–165.
- Harvey AL. Natural Products as a screening source, Curr. Opin. Chem. Biol., 2007; 11:480–484.
- Sarker SD, Latif Z, Gary AI, Natural product isolation: an overview, Natural Product Isolation, 2nd ed. Humana Press, 2006; P1–25.
- Sticher O, Natural product isolation, Nat. Prod. Rep., 2008; 25:517–554.
- Koehn FE, Carter G, The evolving role of natural products in drug discovery, Nat. Rev. Drug Discov., 2005; 4:206–220.
- Ramirez P, Garcia-Risco MR, Santoyo S, Senorans FJ, Ibanez E, Reglero G, J. Pharm. Biomed., 2006; 41:1606–1613.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Improving Productivity in Purifying Antroquinonol Using UltraPerformance Convergence Chromatography (UPC2) and Preparative Supercritical Fluid Chromatography (Prep SFC)
2014|Waters|Aplikace
Improving Productivity in Purifying Antroquinonol Using UltraPerformance Convergence Chromatography (UPC 2) and Preparative Supercritical Fluid Chromatography (Prep SFC) Rui Chen,1 John McCauley,1 Jo-Ann Jablonski,1 Carol Fang,2 and Jacquelyn Runco1 1 Waters Corporation, Milford, MA, USA 2 Waters Taiwan, Taipei City,…
Klíčová slova
antroquinonol, antroquinonolsfc, sfcuplc, uplcautopurification, autopurificationpurification, purificationprep, prepimpurity, impurityscan, scanacquity, acquitydiode, diodeisopropanol, isopropanolproductivity, productivitytime, timemin, minesi
Purification of Vanillin from Vanilla Beans Using an SFE-SFC Workflow
2015|Waters|Aplikace
Purification of Vanillin from Vanilla Beans Using an SFE-SFC Workflow Jacquelyn Runco Waters Corporation, Milford, MA, USA A P P L I C AT I O N B E N E F I T S ■■ The MV-10 ASFE ®…
Klíčová slova
vanillin, vanillinsfe, sfevanilla, vanillabeans, beanssfc, sfcpurification, purificationextraction, extractionadapted, adaptedworkflow, workflowextract, extractpurify, purifyfrom, fromfraction, fractionusing, usingconsumer
ISOLATION OF FLAVOR COMPOUNDS FROM NATURAL PRODUCTS USING AN SFE-SFC WORKFLOW Jacquelyn Runco Waters Corporation, Pittsburgh, PA, USA INTRODUCTION In the case of the vanilla extracts, there was little statistical difference in the extraction yields, so the higher purity 0%…
Klíčová slova
vanilla, vanillacinnamic, cinnamicvanillin, vanillincinnamon, cinnamonsfc, sfcsfe, sfetarget, targetconsumer, consumeracid, acidpurify, purifyadapted, adaptedsolvent, solventjacquelyn, jacquelynrunco, runcotime
Extraction and Isolation of a Natural Product from Schisandra Berry Extract Using SFE and SFC
2015|Waters|Aplikace
Extraction and Isolation of a Natural Product from Schisandra Berry Extract Using SFE and SFC Andrew J. Aubin and Jo-Ann M. Jablonski Waters Corporation, Milford, MA, USA A P P L I C AT I O N B E N…
Klíčová slova
schisandra, schisandrasfe, sfeberry, berrysfc, sfcextraction, extractionqda, qdaisolation, isolationnatural, naturalsupercritical, supercriticalberries, berriesacquity, acquityfluid, fluidextract, extractextractions, extractionsantiprolifeerative