1. Introducción

El polvo de artemisinina natural 63968-64-9 es una planta medicinal que se utiliza en la medicina tradicional china desde hace más de 2000 años para tratar muchos trastornos, incluida la malaria. La artemisinina es el componente principal del extracto de Artemisia annua. Científicos chinos iniciaron el aislamiento de artemisinina de Artemisia annua L. y la caracterización de su efecto antipalúdico en la década de 1970, lo que se considera uno de los avances más importantes en el control de la malaria en los tiempos modernos. El polvo de artemisinina se usa ampliamente en el campo de los alimentos, productos farmacéuticos y cosméticos.

La artemisina es un compuesto orgánico con fórmula molecular de C15H22O5 y peso molecular relativo de 282,34. [1]

La artemisinina es un cristal de aguja incoloro con un punto de fusión de 156~157 grados. Es fácilmente soluble en cloroformo, acetona, acetato de etilo y benceno, soluble en etanol y éter, ligeramente soluble en éter de petróleo frío y casi insoluble en agua. Debido a su grupo peroxi especial, es inestable al calor y se descompone fácilmente bajo la influencia de la humedad, el calor y las sustancias reductoras. [1]

La artemisinina es el fármaco más eficaz para tratar la farmacorresistencia de la malaria. La terapia combinada basada en artemisinina es también el medio más eficaz e importante para tratar la malaria en la actualidad. Pero en los últimos años, con la profundización de la investigación, también se han descubierto y aplicado cada vez más otros efectos de la artemisinina, como antitumoral, tratamiento de la hipertensión pulmonar, antidiabetes, embriotoxicidad, antifúngico, regulación inmunológica, antiviral [{{ 1}}], antiinflamatorio, antifibrosis pulmonar, antibacteriano, efectos cardiovasculares y otros efectos farmacológicos [2].

En octubre de 2015, Tu Youyou ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2015 junto con otros dos científicos por su contribución a la creación de nuevos fármacos antipalúdicos: artemisinina y dihidroartemisinina. [5

Fondo de investigación

La malaria es una de las enfermedades más antiguas del ser humano, y sigue siendo un importante problema de salud pública, de gran preocupación y urgente solución en el mundo.

En 1631, el misionero italiano Agostino Salumbrino obtuvo un medicamento eficaz para el tratamiento de la fiebre de los peruanos en América del Sur - cinchonabark, y lo trajo de vuelta a Europa para el tratamiento de la fiebre. Pronto, se descubrió que el medicamento tenía un efecto de alivio evidente sobre la fiebre intermitente.

En 1820, Pierre Joseph, un químico francés, y Joseph Bienaim é Caventou, un científico farmacéutico, aislaron el ingrediente eficaz para el tratamiento de la malaria de la corteza de Cinchona y lo llamaron quinina.

En 1944, los químicos orgánicos estadounidenses Robert Woodward y William Doering sintetizaron con éxito la quinina por primera vez. Desde entonces, los científicos han mejorado continuamente los medicamentos antipalúdicos, formando metanoles aromáticos y heterocíclicos representados por la quinina, 4-aminoquinolinas representadas por la cloroquina y aminofenoles heterocíclicos representados por la amodiaquina. Estos medicamentos antipalúdicos han jugado un papel importante en el control de la malaria humana. Sin embargo, con el uso extensivo y prolongado de medicamentos, el problema de la resistencia de los parásitos de la malaria a los medicamentos ha emergido gradualmente.

A principios de la década de 1960, Plasmodium falciparum desarrolló resistencia a la cloroquina en algunas regiones, especialmente en el sudeste asiático. En ese momento, con la escalada gradual de la Guerra de Vietnam, el ataque de la malaria falciparum resistente a la cloroquina asoló a las partes en conflicto, lo que resultó en una gran cantidad de reducciones en las fuerzas de combate. Para ello, Estados Unidos ha invertido una gran cantidad de recursos humanos y materiales en el estudio de la malaria, con el objetivo principal de encontrar nuevos medicamentos antipalúdicos. Entre ellos, el Instituto de Investigación del Ejército Walter Reed de los Estados Unidos ha examinado más de 200 000 compuestos desde finales de la década de 1960. Debido a las condiciones limitadas, Vietnam no puede desarrollar nuevos medicamentos, por lo que pidió a China que ayude a resolver el problema del control de la malaria. La parte china ha enviado investigadores para llevar a cabo investigaciones de campo y asistencia en el campo durante casi dos años, dándose cuenta de la urgencia y complejidad del control de la malaria.

Descubrimiento de la artemisinina

Del 21 de mayo al 1 de junio de 1971 se llevó a cabo en Guangzhou el Simposio Nacional sobre Control y Prevención de la Malaria. Después del simposio, el Instituto de Medicina Tradicional China de Beijing reorganizó el equipo de investigación. Tu Youyou seguía siendo el líder del equipo, y los miembros del equipo, Zhong Yurong, continuaron extrayendo la medicina tradicional china. Lang Linfu y Liu Jufu hicieron experimentos con animales. De acuerdo con los registros de detección de drogas del Instituto de Medicina Tradicional China de Beijing, la tasa de inhibición de la artemisinina fue del 12 por ciento el 26 de julio de 1971 (Nº 16), del 40 por ciento el 1 de septiembre (Nº 114) y del 100 por ciento el 4 de octubre. (núm. 191). Desde enero de 1971, el equipo de Tu Youyou comenzó a extraer una gran cantidad de extracto etéreo de artemisia annua y completó la prueba de toxicidad en perros a fines de junio de ese año. Para llevar a cabo el ensayo clínico lo antes posible, aunque los resultados de la prueba de toxicidad del extracto de éter de artemisinina en perros en ese año siguen siendo controvertidos, Tu Youyou, Lang Linfu, Yue Fengxian y Zhang Guozhen, Yan Shuchang, Pan Hengjie , Zhao Aihua y Fang Wenxian han tomado sucesivamente el extracto neutro de éter de artemisinina en dos lotes a diferentes dosis, sin efectos secundarios ni tóxicos evidentes.

El 8 de marzo de 1972, Tu Youyou, como representante del Instituto de Medicina Tradicional China de Beijing, realizó un informe titulado "Usar el pensamiento de Mao Zedong para guiar la exploración de la medicina herbaria china antipalúdica" en la reunión de la "Oficina Nacional 523" en Nanjing, e informó los resultados de la tasa de inhibición del 100 por ciento de la malaria en ratas y la malaria en monos del extracto crudo neutro de éter de artemisinina, que atrajo la atención de todos los participantes. Según los datos, Tu Youyou se inspiró en la medicina tradicional china y el dicho popular de "exprimir jugo". Teniendo en cuenta que los ingredientes efectivos pueden estar en la parte lipofílica, cambió a la extracción con éter, lo que mejoró significativamente la potencia animal de Artemisia annua del 30 al 40 por ciento a más del 95 por ciento.

En agosto de 1972, Tu Youyou dirigió un equipo para llevar a cabo la prueba de eficacia clínica del extracto neutro de artemisinina en éter en la isla de Hainan. Durante este período, Ni Muyun diseñó el pretratamiento de la separación de la columna cromatográfica para mejorar nuevamente el efecto antipalúdico de la parte neutra del extracto etéreo de Artemisia annua. Zhong Yurong aprendió de la literatura que la columna de gel de sílice es más efectiva para separar compuestos neutros, por lo que él y su asistente Cui Shulian usaron cromatografía en columna de gel de sílice y elución en gradiente de éter de petróleo-éter etílico (luego cambiado a éter de petróleo-acetato de etilo) según al método proporcionado en la literatura para separar el extracto de éter neutro sobre la base del tratamiento de precolumna de Ni Muyun.

El 8 de noviembre de 1972, la columna de gel de sílice producida por Shanghai Reagent Factory se usó para la separación, y luego se usaron éter de petróleo y acetato de etilo-éter de petróleo (diferentes proporciones) para la elución muchas veces. Primero se obtuvo una pequeña cantidad de cristales en forma de aguja, numerados como "cristal de aguja I" (No. 1 o aguja 1); El número de cristales en forma de aguja eluidos posteriormente es "cristal de aguja II" (No. 2 o aguja 2); Posteriormente se obtuvo otro cristal cuadrado, numerado "Cristal III" (No.3 o cristal cuadrado). A principios de diciembre del mismo año, la prueba de malaria en ratones demostró que "needle crystal II" era el único monómero efectivo con efecto antipalúdico. Desde entonces, cuando el Instituto de Medicina Tradicional China de Beijing informó a la "Oficina Nacional 523", cambió el ingrediente efectivo del "cristal de aguja II" contra la malaria a "artemisinina II", a veces también conocida como artemisinina. Más tarde, el Instituto de Medicina Tradicional China de Beijing llamó artemisinina "artemisinina II".

2. Función principal

1. El polvo de artemisinina antipalúdico tiene un efecto letal sobre el parásito dentro de los glóbulos rojos, puede inhibir la madurez del parásito rápidamente;

2. Antibacteriano, la artemisinina tiene un efecto contra el virus de la influenza;

3. Antiparasitario, artemisinina sobre el papel de la antiesquistosomiasis y la leptospirosis.

3.Aplicación

1. Polvo de artemisinina natural 63968-64-9 aplicado en el campo de los alimentos, el polvo de artemisinina puede actuar como materia prima del té para reducir la flema;

2. Aplicado en el campo farmacéutico, se convierte en un nuevo medicamento contra el cáncer con baja toxicidad;

3. Aplicado en el campo cosmético, puede vigorizar la circulación sanguínea y eliminar bebidas.

4.Especificación

Elementos	Requisitos	Resultados
Descripción
Apariencia:	Polvo cristalino de color blanco a blanquecino.	conforme
Solubilidad	Fácilmente soluble en acetona y en ácido acético glacial, soluble en metanol, etanol, etanol diluido, éter o éter de petróleo, prácticamente insoluble en agua	conforme
Punto de fusion	150-153 grado	150.9-151.8 grado
Óptica específica rotación	más 75 grados - más 78 grados	más 77,1 grados
Identificación
Reacción de color	Se produce un color púrpura.	conforme
Reacción de color	Se produce un color rojo violeta intenso	conforme
HPLC	El tiempo de retención del pico principal en la preparación de la prueba debe coincidencia con la del estándar de trabajo obtenido del ensayo por prueba de HPLC	conforme
infrarrojos	El espectro IR de la muestra debe ser concordante con el espectro IR del estándar de trabajo de artemisinina	conforme
Pruebas
Sustancias relacionadas (HPLC)	Artemisiteno Menor o igual a 0.15 por ciento {{0}}epímero de artemisinina Menor o igual al 0,3 por ciento Cualquier impureza individual Menor o igual a {{0}}.15 por ciento Total de impurezas Menor o igual a 1.0 por ciento	{{0}}.07 por ciento NA 0.1 por ciento 0.75 por ciento

5. Diagrama de flujo

Materias primas→Limpieza→Choque→Extracción→Filtro→Concentrado→Secado por pulverización→Prueba→Embalaje

Síntesis química

Síntesis de artemisinina a partir de R - ( plus ) - citronelal

Síntesis de artemisinina a partir de R - ( plus ) - citronelal [11]

En 1983, el químico HofheinzW y otros descubrieron el método de síntesis química de la artemisinina a través de la investigación química. Usando (-) - 2-isobutanol como materia prima, el intermedio se obtuvo mediante la introducción de grupos de oxígeno a través de la reacción de fotooxidación, y luego el producto final se sintetizó mediante la reacción de ciclación. Hay dos pasos principales que limitan la velocidad en la síntesis de lactonas sesquiterpénicas: el plegamiento y la ciclación de los núcleos originales de los sesquiterpenos; El proceso de formación de lactonas sesquiterpénicas que contienen puentes peroxi.

En 1986, el científico chino Zhou Weishan sintetizó artemisinina a partir de R - ( plus ) - citronelal. Sin embargo, debido a los complicados pasos de síntesis y al bajo rendimiento total, incluso inferior al 1 por ciento, aún no se ha realizado la evaluación de viabilidad de la industrialización.

Biosíntesis

La artemisinina existe en las flores y hojas de la medicina herbaria china Artemisia annua, pero no en los tallos. Es un compuesto terpénico de muy bajo contenido y su ruta biosintética es muy compleja.

Ahora se sabe que la biosíntesis de la artemisinina se puede llevar a cabo de tres formas. Una es aumentar el contenido de artemisinina regulando las enzimas clave que controlan la biosíntesis de artemisinina y agregando los precursores de la biosíntesis; El segundo es activar los genes controlados por enzimas clave y aumentar significativamente el contenido de artemisinina; El tercero es usar la ingeniería genética para cambiar genes clave para mejorar la eficiencia de las enzimas que controlan.

En el proceso de biosíntesis, el contenido de artemisinina se ve muy afectado por factores fisiológicos y ecológicos como la luz, las hormonas exógenas, la diferenciación de brotes, etc. La temperatura también tiene un gran impacto en la biosíntesis. A través de la investigación experimental, se encontró que el contenido de artemisinina de las plántulas de artemisinina aumenta al 68 por ciento a 40 grados después de un tratamiento de 36 horas.

Además de la artemisinina, otras plantas también pueden sintetizar artemisinina. En 2011, los investigadores sintetizaron artemisinina a partir del tabaco. En comparación con los métodos químicos tradicionales, los reactivos químicos utilizados en este método se reducen considerablemente, lo que es beneficioso para la protección del medio ambiente. El receptor de este método de biosíntesis es el tabaco, que está relativamente extendido en China. Por lo tanto, la fuente de materias primas es relativamente rica. Sin embargo, algunos sustratos de reacción en el proceso de síntesis de artemisinina a partir del tabaco no están claros y deben desarrollarse. Sin embargo, este método sintético todavía tiene buenas perspectivas de aplicación industrial. [11]

Se implanta un gen de artemisinina en Escherichia coli, y la Escherichia coli transformada produce un compuesto intermedio, que puede convertirse en la materia prima de la artemisinina, el ácido de artemisinina después de varios pasos de tratamiento. Después de insertar una enzima especial en la levadura, la levadura transformó el compuesto intermedio mencionado anteriormente en artemisinina. La cadena tecnológica de producción de artemisinina a través de la industria microbiana básicamente ha tomado forma. Esto significa que el precio de la artemisinina bajará un 90 por ciento. [12]

Extracción y purificación

Los procesos de separación y purificación incluyen principalmente extracción asistida por solvente, recristalización de extracción, extracción con CO2 supercrítico y cromatografía de extracción por solvente.

El método de extracción y recristalización por solvente generalmente adopta el método de gasolina solvente, el método de etanol y el método de extracción con agua alcalina y precipitación ácida para la producción, lo que aumenta significativamente la tasa de utilización efectiva de las plantas de artemisinina.

Método de extracción con agua alcalina y precipitación ácida: tome una cierta cantidad de polvo seco de ramas y hojas de Artemisia annua y agréguelo al etanol para agitarlo y extraerlo para obtener la solución de extracción de etanol, secarlo a presión reducida y disolverlo en el éter. solución bifásica de agua para obtener artemisinina y artemisinina respectivamente. El rendimiento de artemisinina en este método es del 90 por ciento, y la tasa de extracción de artemisinina es del 57 por ciento.

Método de etanol: tome una cierta cantidad de polvo seco de ramas y hojas de Artemisia annua, sumérjalo en etanol diluido durante 24 horas, obtenga el extracto de etanol, inyéctelo en el dispositivo de extracción continua y luego extráigalo con gasolina solvente que contiene benceno y etilo acetato para obtener la fase de alcohol y la fase de extracción, que se pueden reciclar, la fase de extracción se decolora con carbón activado, se filtra y se recupera el solvente, y luego se obtiene la solución concentrada, y luego se enfría y cristaliza para obtener el cristal grueso de artemisinina, y luego recristalizar con etanol para obtener la artemisinina terminada. Este método tiene las ventajas de alto rendimiento, bajo costo, menos pasos, operación simple y seguridad.

Método de gasolina solvente: tome una cierta cantidad de polvo seco de ramas y hojas de Artemisia annua, sumérjalo en 8 ~ 10 veces de gasolina solvente 120 # por 3 veces, obtenga el extracto de gasolina solvente, luego descomprímalo y concéntrelo y colóquelo para cristalización , obtenga la artemisinina cruda, lávela con una pequeña cantidad de gasolina solvente 120 # muchas veces, y cristalice con alcohol de etanol al 50 por ciento durante 2 ~ 3 veces, finalmente obtenga el cristal de aguja blanca de artemisinina. Este método es simple y fácil de usar en la producción en masa.

Hay tres métodos de extracción para la cromatografía de extracción por solvente, a saber, acetona - cromatografía en columna de gel de sílice, gasolina de bajo punto de ebullición - cromatografía en gel de sílice expandido esférico grueso ultracorto y extracción con etano - etano/acetonitrilo - cromatografía en columna de gel de sílice.

6. Calificación

Después de años de producción, nuestra empresa ha obtenido la correspondiente licencia de producción.

ISO