Az ultrahangos extrakció növelheti az Aloe Vera influenza elleni hatását?

1 Az ultrahangos extrakció elve

Ultrahang alatt olyan 20 khz-nél nagyobb frekvenciájú hanghullámot értünk, amely meghaladja az emberi hallásérzékelés határát. Az ultrahang egy nagy energiasűrűségű mechanikai hullám. Hangenergia-kimeneti forrása általában egy vibráló tárgy, ami a környező közeg vibrációját idézheti elő, majd energiát ad át más szomszédos részecskéknek. Amikor az ultrahang áthalad a közegen, az a részecskék hosszirányú elmozdulását idézi elő. Ezek a sűrű molekuláris hatások sejtfalkárosodást okoznak, és felgyorsítják a közegben lévő hatásos anyagok tömegátadási sebességét, ezzel elérve az extrakciós sebesség javításának célját. Az ultrahangos extrakció nem egyetlen hatásmechanizmuson alapul, hanem folyamatosan vagy egyidejűleg több fizikai mechanizmuson keresztül működik, mint például a mechanikai fragmentáció, a termikus hatás és a kavitációs hatás. A szilárd-folyadék keverék homogenizátumában a folyékony közegben az akusztikus kavitáció következtében létrejövő mikronyalábok és mikroturbulencia erős mechanikai zavarokat okoz, ezáltal fokozza a részecskék ütközését, ami könnyen egyes rideg anyagok lebomlásához, lokális megrepedéséhez vezethet. Másrészt a részecskeméret csökkenése miatt megnő a szilárd részecskék tömegátadási sebessége, valamint a szilárd és folyékony fázis érintkezési felülete, ami elősegíti a tartalom feloldódásának felgyorsítását a mintamátrixban.

A kavitációs hatás egyedülálló és összetett fizikai jelenség, amelyet az ultrahang folyadékban történő terjedése és rezgése okoz. Általában a folyadékban lévő kavitációs buborékok képződésének, tágulásának és felszakadásának folyamatára utal. Egyszerűen fogalmazva, amikor nagy intenzitású ultrahangot alkalmaznak, a közepes molekulák közötti vonzás meghaladhatja a kritikus értéket, ezáltal nagy nyírófeszültség keletkezik a folyadékban, és ezt követően kavitációs buborékok képződnek. 1 Kavitációs buborék képződik a mátrix felülete közelében. A folyamatos kompressziós-ritkítási ciklusok után a kavitációs buborék a kompressziós ciklus során felszakad, és rövid távú hőenergiát termel, ezáltal nagy sebességű mikrosugaras folyadékot képezve a mátrix felületén, és erős lökéshullámokat generálva. Ez a folyamat a környező helyi hőmérsékletet akár 5000 K-re is emelheti, és a pillanatnyi nyomás elérheti az 50-1000 atm-t. A kialakult magas nyomású és magas hőmérsékletű környezet tönkreteszi a növényi mátrix sejtfalát, ezáltal intracelluláris anyagok jutnak az oldatba. A CHEMAT és mások által készített bazsalikomlevél pásztázó elektronmikroszkópos felvételeiből az olajkivonás előtt és után is élénkebben figyelhető meg: a kivonás előtt a leveleken a mirigyek simák és teltek; kivonás után zsugorodni kezdenek, de a mirigy szerkezete érintetlen marad; és ultrahanggal segített extrakció után a mirigyek teljesen eltörnek, és minden tartalmuk felszabadul.

Az aloe vera széles körű népszerűségre tett szert, és szépségápolási termékként, hashajtóként, gyógynövényi gyógyszerként került kereskedelmi forgalomba, és antibakteriális hatását bizonyították. Néhány jelentést leszámítva azonban az aloe vera vírusellenes hatását nem bizonyították jól. A mai napig elterjedt az aloe vera vegyületek szerves oldószerekkel történő extrahálása, mivel a hatóanyagok metanolban hatékonyan extrahálhatók. Ebben a vizsgálatban 5 perces ultrahangos extrakciós módszert alkalmaztunk az aloin és aloe-emodin vegyületek hatékony kivonására az aloe verából vízben. Ez a gyors egyedényes extrakciós eljárás fokozta a flavonoidok és fenolok extrakcióját az ultrahangos vizes kivonatban, és gazdagította az aloin és aloe-emodin frakciókat. A kivonatok influenzaellenes aktivitását tesztelték, és az eredmények azt mutatták, hogy az ultrahangos extrakció lehetővé tette, hogy a vizes kivonat a metanolos kivonathoz hasonló kiváló influenzaellenes hatást fejtsen ki. A vizes kivonat citotoxicitása nulla volt a metanolos kivonathoz képest, amely magas citotoxicitással rendelkezett. A kivonatok spektrofotometriás szkennelése megerősítette az aloin és aloe-emodin csúcsok feldúsulását az aloe vera ultrahangos kivonatában, jelezve, hogy az influenzaellenes hatás mögött az ő munkájuk áll. A bemutatott technikák, ha megfelelően alkalmazzák őket, ígéretes megoldásokhoz vezetnek az influenzavírusok elleni küzdelemben.

A mai napig több mint 200 bioaktív vegyszert találtak az aloe vera gélben, és ezek bioaktivitása nagyobb valószínűséggel a vegyületek szinergikus hatásának köszönhető, nem pedig egyes vegyületeknek. Ezért a bioaktív vegyületek megfelelő extrakciója kulcsfontosságú az összes hatóanyag fiziológiai és gyógyászati ​​tulajdonságainak teljes kiaknázásához.

Az aloe vera gél hatásosnak bizonyult a Gram-pozitív és Gram-negatív baktériumok, valamint bizonyos gombák és vírusok ellen is. Beszámoltak a Bacillus versicolor humán citomegalovírus, 2-es típusú herpes simplex vírus (HSV-2) és poliovírus elleni gátló hatásáról. Az influenza az influenzavírusok által okozott akut légúti fertőzés, amely óriási globális hatással. Ez a vírus súlyos pandémiákat és gazdasági veszteségeket okozhat. Genomja nagymértékben változékony, magas mutációs rátával, ami sok gyógyszerrel szemben rezisztenssé teszi. Jelenleg a szintetikus vírusellenes gyógyszerek és módszerek (nukleoprotein-inhibitorok, neuraminidáz inhibitorok, ioncsatorna-blokkolók és siRNS technológia) korlátozottan alkalmazhatók a gyógyszerrezisztens törzsek megjelenése, a magas költségek és a káros mellékhatások miatt. A növényi gyógyszerek alacsony költségűek, alacsony toxicitásúak, és gyakran több célpontra is kiterjednek, amelyek nemcsak vírusellenes gyógyszerként működhetnek, hanem serkentik az immunrendszert a vírusok elleni küzdelemben. A gyógynövények klasszikusan meghatározott vírusellenes mechanizmusai közé tartozik a vírusreplikáció gátlása, a vírus tapadásának gátlása, a vírusok inaktiválása és a vírusfertőzés megelőzése. A kutatók és a vásárlók érdeklődése e gyógyszerek alkalmazása iránt megnőtt a természetes gyógyszerek preferálása és a szintetikus anyagok mérgező hatásai miatti aggodalmak miatt.

Az ultrahangot magas frekvencia (18 kHz-1 MHz), kis elmozdulás (körülbelül 50 mm-nél kisebb), mérsékelt sebesség (ms-1), meredek keresztirányú sebességgradiens (4000 s-1-ig) és nagyon nagy gyorsulás (kb. 80 000 g-ig) jellemzi. Ha az akusztikus bemeneti teljesítmény elég magas, az ultrahang kavitációt hoz létre, lehetővé téve mikrobuborékok képződését a gócképződés helyén. A buborékok a hanghullám ritkulási fázisában nőnek, majd a kompressziós fázisban összeomlanak. Az összeomlás során erős lökéshullámok haladnak át a közegen. A buborékok magképződésének, növekedésének és felszakadásának teljes folyamatát erős hanghullámok hatására kavitációnak nevezik. Az extrakció szempontjából az ultrahangos vagy ultrahangos membránbontással történő extrakció előnye, hogy jelentősen lerövidíti az extrakciós időt és növeli az extrakciós hozamot. Az ultrahang alkalmazása tönkreteszi a sejtfal szerkezetét és felgyorsítja a sejtmembrán diffúzióját; ezért a sejtek lizálódnak, elősegítve ezzel a sejttartalom felszabadulását. Továbbá bebizonyosodott, hogy a növényi szövetek hidratációjának fokozása az ultrahang során egybeesik a növényi szövet felbomlásával, és fokozott extrakcióhoz vezet az ultrahang során. Ezért az ultrahangos technológia alkalmazása az aloe extrakcióban jó kilátásokkal rendelkezik.

A jelenlegi munka az aloe kivonatból gazdag bioaktív vegyületek ultrahang alapú módszerekkel történő kinyerésére irányul. Az ultrahangos extrakciós frekvenciát a kívánt extrakciós hatás elérése érdekében optimalizáltuk. Az ultrahangos extrakció az aktív metabolitok nanocsomagolását eredményezte, fokozott vízoldékonysággal. Az ultrahangos technológia első ízben bizonyult hatékonynak az aloin és a rebarbara komponenseinek kivonásában, amelyek a legjobb extrakciós szerves oldószerek vízben.