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Nanocristales de materiales vegetales – Innovación en métodos de extracción

Se demostró que varios materiales vegetales se pueden convertir en nanocristales de plantas mediante el uso de una combinación de agitación de alta velocidad (HSS) y técnicas de homogeneización de alta presión (HPH). La disminución de materiales vegetales a tamaños <10 µm significa que todas las células vegetales, que normalmente poseen tamaños> 10 µm, se destruyen. En consecuencia, se consigue una liberación directa de los compuestos activos de las células sin ningún retraso. 

La transferencia de plantas a extractos de plantas y sus productos finales requiere varios pasos. Estos pueden llevar mucho tiempo, ser costoso y normalmente requiere de disolventes orgánicos. Adicionalmente producen grandes cantidades de desechos orgánicos. Por lo tanto, la producción de extractos de plantas no es necesariamente ambientalmente amigable y sustentable.

Tecnología PlantCrystal

La tecnología PlantCrystal es más eficaz en comparación con los métodos de extracción clásicos donde los compuestos activos se extraen principalmente por difusión pasiva a través de las paredes intactas de las células de la planta. Las plantcrystal se generan a partir de la producción de nanocristales, esto significa que se puede producir dispersando material vegetal en polvo en agua, estabilizando físicamente las partículas vegetales obtenidas como parte de este proceso.

Los estabilizadores apropiados cumplen con las regulaciones y requisitos en el campo previsto de
aplicación y evitan la aglomeración de las partículas. Pueden ser iónicos, no iónicos o una combinación de ambos, por ejemplo, alquil sulfatos, polisorbatos, fosfolípidos o alquil poliglucósidos.  Las suspensiones de plantas gruesas estabilizadas obtenidas se someten a HSS y posteriormente a HPH. El proceso está bien establecido y se puede ejecutar a gran escala. Por tanto, es un proceso industrialmente viable y respetuoso con el medio ambiente que evita el uso de disolventes orgánicos. El equipo requerido es de bajo costo, disponible en muchos laboratorios de todo el mundo.

Producción de extractos vegetales

La capacidad de aplicar la tecnología PlantCrystal para la producción de extractos vegetales con alta capacidad antioxidante (AOC) se investigó en un estudio. Para ello, diferentes materiales vegetales con conocidas propiedades antioxidantes y diferentes partes de las plantas (semillas, hojas y flores) fueron seleccionadas y convertidas en nanocristales de plantas. Estos fueron producidos mediante diferentes técnicas de molienda y caracterizados por sus propiedades físico-químicas (tamaño y potencial zeta). La capacidad de secarse y re-dispersar los extractos PlantCrystal también se probó y el AOC se determinó en diferentes etapas durante la producción.

El estudio se realizó en tres pasos. En el primer paso, los PlantCrystals se produjeron utilizando las técnicas de producción aplicadas anteriormente, es decir, una combinación de agitación de alta velocidad y alta homogeneización a presión y posterior liofilización.
El segundo paso del estudio, estos nanocristales de diferentes materiales vegetales se obtuvieron mediante molienda de perlas. Sus propiedades fisicoquímica y biofarmacéutica también se determinaron y se compararon con el material a granel sin procesar.
La tercera parte se realizaron experimentos detallados y más mecanicistas. El objetivo era comprender la influencia del proceso de producción sobre las propiedades fisicoquímicas y biofarmacéuticas de los nanocristales e identificar los parámetros de producción más adecuados.

Proceso de obtención

Los datos obtenidos demuestran que la trituración de material vegetal da como resultado una aceleración en la liberación de componentes de la planta. Se demostró que el número de compuestos activos liberados está influenciado por la técnica y por el tipo de material vegetal utilizados. Los materiales más blandos, por ejemplo, hojas, pueden ser más fáciles de triturar que los materiales más duros, por ejemplo, semillas. 

El método de extracción PlantCrystal es un proceso de dos pasos. En el primer paso, el material vegetal se muele para tamaños en el rango micrométrico superior. Esto resulta en una liberación pronunciada de antioxidantes hidrofílicos.
Dependiendo del proceso y de la naturaleza de estos antioxidantes, pueden degradarse rápidamente, lo que luego da como resultado una disminución de AOC en comparación con el material a granel sin procesar o extractos de agua recién preparados .

El segundo paso es la molienda del material vegetal a tamaños < 1 µm. Esto da como resultado una destrucción efectiva de todas las células vegetales y orgánulos celulares y, por lo tanto, la liberación de más antioxidantes. Los antioxidantes liberados en el segundo paso son más lipofílicos, probablemente debido a la destrucción de los compartimentos celulares que albergan estos compuestos. Por consiguiente, se puede esperar que los tamaños más pequeños de PlantCrystlas provoquen una mayor liberación de estos antioxidantes.

Propiedades de los materiales

Este estudio demostró que la nano molienda es especialmente adecuada para la extracción de lipófilos y compuestos poco solubles en agua.  La presente tecnología se puede utilizar para producir extractos de plantas con altos contenidos de antioxidantes lipofílicos, que poseen actividades de eliminación de radicales claramente superiores en comparación con sus extractos de plantas acuosos clásicos. 
Los estudios futuros deberían mejorar los parámetros de producción para reducir la cantidad de oxígeno que se incorpora a las formulaciones durante el proceso de la nano molienda. De esta manera, debería ser posible producir extractos de plantas que contengan altas cantidades de
antioxidantes hidrofílicos y lipofílicos al mismo tiempo
.

Los datos obtenidos también corroboran los hallazgos de estudios previos y demuestran la versatilidad de la tecnología PlantCrystal para la obtención de extractos de plantas con eficacia biológica mejorada.

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