초음파 추출이 알로에 베라의 항인플루엔자 활동을 증가시킬 수 있습니까?

1 초음파 추출 원리

초음파는 인간의 청각 감지 한계를 초과하는 20kHz 이상의 주파수를 갖는 음파로 정의됩니다. 초음파는 에너지 밀도가 높은 기계적 파동입니다. 소리 에너지 출력 소스는 일반적으로 진동하는 물체로, 이로 인해 주변 매체가 진동하고 에너지가 인접한 다른 입자로 전달될 수 있습니다. 초음파가 매체를 통과할 때 입자의 세로 방향 변위가 발생합니다. 이러한 조밀한 분자 효과는 세포벽 손상을 유발하고 배지 내 유효성분의 물질 전달 속도를 가속화하여 추출 속도를 향상시키는 목적을 달성합니다. 초음파 추출은 단일 작용 메커니즘에 의존하지 않고 기계적 단편화, 열 효과 및 캐비테이션 효과와 같은 여러 물리적 메커니즘을 통해 연속적으로 또는 동시에 작동합니다. 고체-액체 혼합물의 균질액에서 액체 매질의 음향 캐비테이션에 의해 생성된 미세 빔과 미세 난류는 강한 기계적 교란을 유발하여 입자 간의 충돌을 강화하여 일부 취성 재료의 분해 및 국부적 파열을 쉽게 초래할 수 있습니다. 한편, 입자 크기의 감소로 인해 고체 입자의 질량 전달 속도와 고체상과 액체상 사이의 접촉 면적이 증가하여 시료 매트릭스 내 내용물의 용해를 가속화하는 데 도움이 됩니다.

캐비테이션 효과는 액체 내 초음파의 전파 및 진동으로 인해 발생하는 독특하고 복잡한 물리적 현상입니다. 일반적으로 액체 내 캐비테이션 기포의 형성, 팽창 및 파열 과정을 말합니다. 간단히 말해서, 고강도 초음파를 가하면 중간 분자 사이의 인력이 임계값을 초과할 수 있으며, 이로 인해 액체에 높은 전단 응력이 발생하고 결과적으로 캐비테이션 기포가 형성될 수 있습니다. 1 매트릭스 표면 근처에 캐비테이션 기포가 형성됩니다. 지속적인 압축-희박 사이클을 거친 후 캐비테이션 기포는 압축 사이클 중에 파열되어 단기 열에너지를 생성하여 매트릭스 표면에 고속 마이크로젯 유체를 형성하고 강한 충격파를 생성합니다. 이 과정을 통해 주변 국지적 온도는 약 5,000K까지 높아질 수 있으며, 순간 압력은 50~1000atm에 도달할 수 있습니다. 형성된 고압 및 고온 환경은 식물 매트릭스의 세포벽을 파괴하여 세포 내 물질을 용액으로 방출합니다. CHEMAT 등이 오일 추출 전후에 촬영한 바질 잎의 주사전자현미경 이미지를 보면 더욱 생생하게 관찰할 수 있습니다. 추출 전에는 잎의 분비선이 매끄럽고 꽉 차 있습니다. 추출 후 수축되기 시작하지만 샘 구조는 그대로 유지됩니다. 초음파를 이용한 추출 후에는 분비샘이 완전히 부러지고 그 내용물이 모두 방출됩니다.

알로에베라는 널리 인기를 얻어 미용제품, 완하제, 한약재 등으로 상품화되었으며, 항균작용도 입증되었습니다. 그러나 몇몇 보고를 제외하고는 알로에베라의 항바이러스 활성이 잘 입증되지 않았습니다. 현재까지는 메탄올에서 유효성분을 효과적으로 추출할 수 있기 때문에 유기용매를 사용하여 알로에베라 화합물을 추출하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 물 속의 알로에베라로부터 알로인과 알로에-에모딘 화합물을 효과적으로 추출하기 위해 5분 초음파 추출법을 사용하였다. 이 신속한 원팟 추출 공정은 초음파 물 추출물에서 플라보노이드와 페놀의 추출을 향상시키고 알로인과 알로에 에모딘 분획을 풍부하게 했습니다. 추출물의 항인플루엔자 활성을 테스트한 결과, 초음파 추출을 통해 물 추출물이 메탄올 추출물에 필적하는 우수한 항인플루엔자 활성을 나타내는 것으로 나타났습니다. 세포 독성이 높은 메탄올 추출물에 비해 물 추출물의 세포 독성은 0이었습니다. 추출물의 분광광도법 스캐닝을 통해 알로에 베라 초음파 추출물의 알로인 및 알로에-에모딘 피크가 풍부해짐이 확인되었으며, 이는 항인플루엔자 활동 뒤에 있는 세공 작업을 나타냅니다. 입증된 기술이 적절하게 적용된다면 인플루엔자 바이러스 퇴치를 위한 제약 분야의 유망한 솔루션으로 이어질 것입니다.

현재까지 알로에 베라 젤에서 200개 이상의 생리활성 화학물질이 발견되었으며, 이들의 생리활성은 단일 화합물보다는 화합물의 시너지 효과로 인한 것일 가능성이 더 높습니다. 따라서 생리활성 화합물의 적절한 추출은 생리학적, 의학적 특성을 위해 모든 활성 성분을 완전히 활용하는 데 중요합니다.

알로에 베라 젤은 그람 양성균과 그람 음성균뿐 아니라 특정 곰팡이와 바이러스에도 효과적인 것으로 밝혀졌습니다. 인간 거대세포 바이러스, 단순 포진 바이러스 2형(HSV-2) 및 소아마비 바이러스에 대한 Bacillus versicolor의 억제 효과가 보고되었습니다. 인플루엔자는 전 세계적으로 엄청난 영향을 미치는 인플루엔자 바이러스에 의해 발생하는 급성 호흡기 감염 질환입니다. 이 바이러스는 심각한 전염병과 경제적 손실을 초래할 가능성이 있습니다. 게놈은 돌연변이율이 높고 가변성이 높아 많은 약물에 내성을 갖습니다. 현재 합성 항바이러스제 및 방법(핵단백질 억제제, 뉴라미니다제 억제제, 이온 채널 차단제, siRNA 기술)은 약물 내성 균주의 출현, 높은 비용 및 유해한 부작용으로 인해 적용이 제한되어 있습니다. 생약은 가격이 저렴하고 독성이 낮으며 다중 표적 효과가 있는 경우가 많아 항바이러스제 역할을 할 뿐만 아니라 면역 체계를 자극하여 바이러스와 싸울 수도 있습니다. 약용 식물의 고전적으로 정의된 항바이러스 메커니즘에는 바이러스 복제 억제, 바이러스 부착 차단, 바이러스 비활성화 및 바이러스 감염 예방이 포함됩니다. 천연 의약품에 대한 선호와 합성 물질의 독성 영향에 대한 우려로 인해 이러한 의약품 사용에 대한 조사자와 고객의 관심이 높아졌습니다.

초음파의 특징은 고주파수(18kHz-1MHz), 작은 변위(약 50mm 미만), 적당한 속도(ms-1), 가파른 횡단 속도 구배(최대 4,000s-1) 및 매우 높은 가속도(최대 약 80,000g)입니다. 음향 전력 입력이 충분히 높으면 초음파가 캐비테이션을 생성하여 핵 생성 부위에 미세 기포가 생성될 수 있습니다. 기포는 음파의 희박 단계에서 성장한 다음 압축 단계에서 붕괴됩니다. 붕괴하는 동안 강한 충격파가 매질을 통과합니다. 강한 음파의 작용에 따른 기포의 핵생성, 성장, 파열의 전체 과정을 캐비테이션이라고 합니다. 추출 측면에서는 초음파나 초음파 막 파괴를 이용한 추출이 추출 시간을 획기적으로 단축시키고 추출 수율을 높일 수 있는 장점이 있습니다. 초음파를 적용하면 세포벽 구조가 파괴되고 세포막의 확산이 가속화됩니다. 따라서 세포가 용해되어 세포 내용물의 방출이 촉진됩니다. 또한, 초음파 중 식물 조직 수화의 향상은 식물 조직의 파괴와 일치하며 초음파 중 추출이 향상된다는 것이 입증되었습니다. 따라서 알로에 추출에 초음파 기술을 적용하는 것은 좋은 전망을 가지고 있습니다.

현재 연구는 초음파 기반 방법을 사용하여 알로에 추출물에서 풍부한 생리 활성 화합물을 추출하는 데 중점을 두고 있습니다. 원하는 추출 효과를 얻을 수 있도록 초음파 추출 주파수를 최적화했습니다. 초음파 추출은 물에 대한 용해도가 향상된 활성 대사산물의 나노패키징을 생성했습니다. 초음파 기술은 물 속의 유기용매에서 가장 뛰어난 추출 성분인 알로인과 대황 성분을 추출하는 데 효과적인 것으로 처음으로 입증되었습니다.