CBD purification – Part 2: Transfer and optimization of a purification method in preparative scale

Význam tématu

Purifikace kanabidiolu (CBD) z rostlinných extraktů je klíčová pro farmaceutické a průmyslové aplikace, ale komplikovaná složením matrice konopných extraktů. Preparativní kapalná chromatografie nabízí energeticky úsporné, ekologické a vysoce účinné řešení s minimální spotřebou vody a chemikálií.

Cíle a přehled studie / článku

Článek popisuje přenesení a optimalizaci dávkového (batch) preparativního HPLC procesu pro purifikaci CBD z ethanolem extrahovaného konopného extraktu. Hlavním cílem bylo dosáhnout vysoké čistoty a výtěžku CBD a ověřit reprodukovatelnost metody ve vyšších objemech.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda využívá jednoválcovou kolonu v dávkovém režimu, gradient etanol–voda a UV detekci pro selektivní oddělení CBD od nečistot.

• Příprava vzorku: filtrace ethanolu extrahovaného konopného extraktu přes PTFE filtr 0,20 µm.
• Mobilní fáze: 70 % EtOH/30 % H2O pro separaci, 95 % EtOH/5 % H2O pro regeneraci kolony.
• Kolona: Eurospher II 100–15 C18, 250 × 20 mm, částice 15 µm, 25 ml/min, teplota okolí, detekce 228 nm, injekční objem až 4 000 µl.

Použitá instrumentace

• HPLC pumpa AZURA P2.1L s 250 ml hlavou
• Ternární LPG modul pro P2.1L
• UV/VIS detektor UVD 2.1S (190–500 nm) se semi-preparativní průtokovou kyvetou
• Asistenční modul AZURA ASM 2.2L (čerpadlo, 8portová ventilová sestava)
• Frakční kolektor, dynamický míchač a vzorkovač s 10 ml pumpou

Hlavní výsledky a diskuse

• Optimalizace ukázala, že injekce 4 000 µl extraktu poskytuje cca 137 mg CBD s průměrnou čistotou 97 % a výtěžkem 95 % ve třech opakováních.
• Přetěžovací studie odhalily nárůst šířky píků a frontingu při objemech ≥5 000 µl s nedostatečným rozlišením.
• Nejlepší kompromis mezi čistotou a výtěžkem byl pro frakcionační okno 5,50–9,50 min, kde se dosáhlo ~96 % čistoty a ~134 mg CBD.

Přínosy a praktické využití metody

• Úspora energie a vody ve srovnání s destilací, nižší spotřeba chemikálií.
• Vysoká reprodukovatelnost a snadné škálování pro komerční výrobu.
• Možnost adaptace na purifikaci dalších kanabinoidů nebo bioaktivních látek v různých matricích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace procesů a on-line integrace hmotnostní spektrometrie pro lepší kontrolu kvality.
• Rozvoj zelených rozpouštědel a hybridních technik (např. membránová filtrace) ke zlepšení udržitelnosti.
• Rozšíření metodiky na komplexnější rostlinné a biotechnologické matrice a nové farmaceuticky aktivní látky.

Závěr

Studie potvrdila, že dávková preparativní HPLC metoda na bázi ethanolu účinně purifikuje CBD z konopného extraktu s vysokou čistotou a výtěžkem. Metoda je univerzálně přizpůsobitelná, ekologická a vhodná pro průmyslové aplikace.

Reference

1. Blanc CL a kol. Purification of organic acids by chromatography: Adsorption isotherms and impact of elution flow rate. Separation and Purification Technology, 141, 2015.
2. Pertwee RG. Handbook of Cannabis. Oxford University Press, 2014.
3. Aizpurua-Olaizola O a kol. Evolution of the Cannabinoid and Terpene Content during the Growth of Cannabis sativa Plants from Different Chemotypes. Journal of Natural Products, 79, 2016.
4. Turner CE a kol. Constituents of Cannabis sativa L. XVII. A Review of the Natural Constituents. Journal of Natural Products, 43, 1980.
5. Hazekamp A. The Trouble with CBD Oil. Medical Cannabis and Cannabinoids, 1, 2018.
6. Perez E a kol. In Vitro and Clinical Evaluation of Cannabigerol (CBG) Produced via Yeast Biosynthesis: A Cannabinoid with a Broad Range of Anti-Inflammatory and Skin Health-Boosting Properties. Molecules, 27, 2022.
7. ElSohly MA. Marijuana and the Cannabinoids. Humana Press, 2007.
8. Loxterkamp L, Monks K. (C)an(n)alyze: determination of 16 cannabinoids inside flowers, oils and seeds. KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH, 2020.