Purification of chamazulene by preparative HPLC and its scale-up

Význam tématu

Purifikace přírodních bioaktivních látek z rostlinných extraktů je klíčová pro farmaceutický, kosmetický a potravinářský průmysl. Chamazulene, modře zbarvený seskviterpen ze „modrého oleje“ z heřmánku, vykazuje silné protizánětlivé účinky, a proto je jeho izolace ve vysoké čistotě a s maximálním výtěžkem zásadní pro vývoj terapeutických přípravků.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo vyvinout a optimalizovat reverzně-fází preparativní HPLC metodu pro izolaci čistého chamazulenu z komerčně dostupného chamomile blue oil a následně metodu škálovat na vyšší objemy injekcí.

Použitá instrumentace

• Analytický systém: AZURA P 6.1L pumpa, AZURA AS 6.1L autosampler, AZURA DAD2.1L detektor, ClarityChrom software.
• Semi-preparativní systém: AZURA P 2.1L pumpa (100 mL/min), LPG ternární modul, UVD 2.1L detektor, PurityChrom Basic software.
• Kolony: Eurospher II C18 (100–10 µm) v rozměrech 250×4,6 mm (analytická), 250×20 mm a 150×50 mm (preparativní).

Použitá metodika

Vzorek modrého heřmánkového oleje byl ředěn metanolem/vodou (90:10, v/v), filtrován 0,45 µm. Analytická HPLC metoda používala eluent A voda, eluent B acetonitril, isokratický běh 10 % A, 90 % B, detekce UV při 245 a 285 nm, retenční doba chamazulenu 7,6 min. Pro preparativní čištění byl gradient modifikován na 100 % organiky, zvýšeny proudy (25 mL/min pro ID 20 mm, 150 mL/min pro ID 50 mm) a objem injekce (2 mL, resp. 10 mL). Frakcionace probíhala pomocí ventilu s detailem doby uchopení špičky.

Hlavní výsledky a diskuse

Semi-preparativně (20 mm ID) bylo dosaženo prakticky 100% čistoty chamazulenu s recovery >100 % (měřené chyby způsobily mírný nadhod). Při rozšíření na sloupec 50 mm ID a větší injekce (10 mL) byla čistota zachována a recovery činila 82 %. Zvýšení frakčního okna by mohlo zlepšit výtěžek, ale riziko koeluce nečistot roste.

Přínosy a praktické využití metody

• Spolehlivá příprava vysokopurity chamazulenu pro farmaceutické aplikace.
• Modulární škálovatelnost metody na různé kapacity.
• Rychlá adaptace standardního HPLC vybavení pro preparativní účely.

Budoucí trendy a možnosti využití

K dalšímu zefektivnění lze zvážit normal-fázovou HPLC pro lepší rozpustnost a snadnější odpařování rozpouštědel v průmyslovém měřítku. Dále automatizace frakcionace založená na UV spektru by mohla zvýšit reprodukovatelnost a minimalizovat spotřebu rozpouštědel.

Závěr

Vyvinutá reverzně-fází preparativní HPLC metoda pro izolaci chamazulenu z chamomile blue oil umožňuje rychlou a čistou frakcionaci s vysokým výtěžkem. Úspěšné škálování z ID 20 mm na ID 50 mm potvrzuje potenciál metody pro větší průmyslové i výzkumné aplikace.

Reference

• Srivastava J. K., Gupta S. Extraction, characterization, stability and biological activity of flavonoids isolated from chamomile flowers. Mol Cell Pharmacol 1(3), 138 (2009).
• Haghi G. et al. Analysis of phenolic compounds in Matricaria chamomilla and its extracts by UPLC-UV. Res Pharm Sci 9(1), 31–37 (2014).
• Salihovic M. et al. DFT structural analysis of chamazulene. Bull Chem Technol Bosnia Herzegovina 46, 27–32 (2016).