Purification of Cannabinoids from a Cannabis sativa Extract

Význam tématu

Rychle rostoucí poptávka po produktech na bázi cannabinoidů v potravinářství, kosmetice a farmacii vyžaduje čisté a jednoznačně charakterizované jednotlivé sloučeniny. Izolace a purifikace specifických cannabinoidů z rostlinných extraktů je klíčová pro výrobu standardů, referenčních látek a aktivních složek v komerčních přípravcích.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a demonstrovat workflow pro efektivní separaci, hromadnou purifikaci a následnou reanalýzu jednotlivých cannabinoidů z CBD oleje. Provedena byla nejprve analytická scoutingová metoda, která se následně škálovala do preparativní verze pro hromadnou izolaci látek s využitím hromadového sběru frakcí řízeného hmotnostní selektivitou.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda kombinuje reverzní fázovou HPLC se sekvenčním přepínáním mezi analytickou a preparativní cestou přístroje Agilent 1290 Infinity II Autoscale Preparative LC/MSD. Analytické stanovení s gradientem formátu vody a metanolu s formiovou kyselinou je prováděno při průtoku 1,5 mL/min, následně je stejný gradient aplikován na preparativní kolonu při průtoku 31,86 mL/min. Detekce využívá tandemový UV detektor (230 nm) a hmotnostní detektor v režimu SIM s cílovými ionty pro třináct hlavních cannabinoidů. Hromadný sběr frakcí je spouštěn na základě intenzity specifických m/z signálů.

Použitá instrumentace

• Agilent 1290 Infinity II Autoscale Preparative LC/MSD (analytický a preparativní pumpy, kolony C18-A)
• Agilent 1260 Infinity II Diode Array Detector a Variable Wavelength Detector
• Agilent InfinityLab LC/MSD XT s Agilent Jet Stream ion source
• OpenLab CDS ChemStation software

Hlavní výsledky a diskuse

Analytické stanovení odhalilo více cannabinoidů, než je detekovatelných pouze UV spektrem. Hlavními složkami byly CBD (m/z 313.2) a THV (m/z 285.2). Při převedení metody do preparativní škály a nasazení hmotnostní selekce bylo možné specificky sesbírat deset frakcí, přičemž čistota a výtěžnost CBD dosáhly průměrně 95 % a 92–97 %. MSD detekce po reanalýze odhalila zbytky nečistot, což dokládá přínos doplňující masové detekce i v posledním kroku workflow.

Přínosy a praktické využití metody

• Úspora místa a investice díky jednomu sdílenému MSD detektoru pro scouting i purifikaci
• Vysoce selektivní a specifická purifikace jednotlivých cannabinoidů bez sběru nežádoucích frakcí
• Možnost rychlé reanalýzy frakcí bez manuálního přepipetování

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj podléhá trendům v automatizaci a integraci LC/MS systémů, včetně online monitoringu a umělé inteligence pro optimalizaci metod. Rostoucí tlak na udržitelnost povede k využití zelenějších mobilních fází a šetrnějších stacionárních fází. Dále se očekává širší implementace vysoce výkonných hmotnostních detektorů pro strukturové informace během purifikace.

Závěr

Popsaný postup demonstroval efektivní platformu pro izolaci a purifikaci cannabinoidů s vysokou čistotou a výtěžností. Kombinace analytického scoutingu, hmotnostního sběru frakcí a rychlé reanalýzy nabízí komplexní řešení pro laboratorní standardy i průmyslové aplikace.

Reference

1. ElSohly, M. A.; et al. Phytochemistry of Cannabis sativa L. In: Phytocannabinoids. Progress in the Chemistry of Organic Natural Products, vol. 103, Springer, 2017.
2. Cannabis Act (Statutes of Canada 2018, c. 16), aktuální k 20 červnu 2019, Justice Canada.
3. State Medical Marijuana Laws, National Conference of State Legislatures, 2 července 2019.
4. FDA News Release, 26 června 2018.
5. Hazekamp, A.; et al. Chromatographic and Spectroscopic Data of Cannabinoids from Cannabis sativa L. J. Liq. Chromatogr. Relat. Technol. 2005, 28(15), 2361–2382.