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Processos de extração de canabidiol da cannabis medicinal

O artigo Processos de extração de canabidiol da cannabis medicinal tem como objetivo a apresentação da metodologia de extração de canabidiol por diversas técnicas pesquisa, especialmente por ultrassom (sonicador), atendendo a segurança pública ou médica, sendo em conformidade com todas as leis aplicáveis.

Atenção:

A Biovera não apoia a comercialização nem cultivo ilegais da Cannabis, assim como não estimulamos qualquer outra prática não permitida pela legislação Brasileira.

Nos últimos anos, os extratos concentrados de plantas de cannabis tornaram-se muito populares porque permitem uma gama mais ampla de métodos de distribuição que são preferíveis a fumar a planta diretamente, e permitem que uma dose menor seja consumida para produzir os mesmos efeitos.

Várias pesquisas científicas realizadas apontaram que as substâncias extraídas da cannabis, apresentaram efeitos para fins medicinais, como pacientes com dores crônicas, câncer, epilepsia, fibromialgia e depressão, além de um estudo recente com canabidiol que apresentou ser eficaz para combater os sintomas da covid-19 que se encontra neste artigo (MACHADO & SOUZA, 2020).

Em 2016 a lei 11.343 no Brasil, liberou o plantio de cannabis apenas para uso medicinal e científico.

Neste artigo, iremos abordar as formas de extração do canabidiol para a realização de ensaios, análises posteriores ou produção de fármacos, os tópicos deste artigo são:

  1. Cannabis
  2. Tratamento preliminares da Cannabis
  3. Extrações clássicas
  4. Extração assistida por ultrassom
  5. Benefícios da extração assistida por ultrassom
  6. Metodologia
  7. Resultados e Conclusões
  8. Equipamento recomendado para extração assistida por ultrassom
  1. CANNABIS

Os produtos da cannabis são consumidos de várias formas há milhares de anos. A primeira menção aos usos médicos de produtos de cannabis data do primeiro século d.C. em textos de ervas chineses, onde misturas de chá de cannabis eram prescritas para aliviar a dor e induzir o sono. Por volta de 1840, o Dr. O’Shaughnessy introduziu a cannabis e suas propriedades terapêuticas para a comunidade médica ocidental, no entanto, durante a maior parte do século XX, houve pouco interesse ou avanços no uso médico da cannabis. Proibido em 1937 nos Estados Unidos, seu uso até agora era legalmente proibido. Nos últimos anos, no entanto, o uso de cannabis cresceu em popularidade devido ao processo de legalização que ocorreu recentemente em alguns países e em todo o mundo (Sonics & Materials, 2018).

A cannabis também contém uma série de compostos terapeuticamente ativos conhecidos como canabinóides, incluindo tetraidrocanabidol (THC), canabidiol (CBD) e canabinol (CBN). THC, CBD e CBN são os ingredientes de cannabis mais pesquisados ​​e mais procurados. Das três espécies estudas, temos a Cannabis sativa que tem altos níveis de THC e baixos níveis de CBD e CBN, a Cannabis indica tem níveis médios de THC e níveis médios de CBD e CBN, já a Cannabis ruderalis tem baixos níveis de THC e altos níveis de CBD e CBN.

Compostos terapeuticamente ativos - canabinóides
Compostos terapeuticamente ativos – canabinóides

O THC é considerado o composto psicoativo primário por possuir propriedades analgésicas, anti-inflamatórias, estimulantes do apetite e antieméticos. O CBD e o CBN têm propriedades benéficas próprias e também tendem a inibir alguns dos efeitos adversos do THC.

À medida que a indústria da cannabis se expande, a participação no mercado atribuída a cannabis aumentou exponencialmente à medida que críticas positivas publicadas na mídia pelas comunidades médicas e de pesquisa destacavam seus benefícios.

    2. TRATAMENTO PRELIMINARES DA CANNABIS

Antes da extração, deve-se preparar a amostra, secando a planta em estufas de circulação forçada ou natural ou em  estufas à vácuo, também pode ser realizada por um sistema de secagem por liofilizador sem aquecimento, e realizar a moagem do mesmo.

Para realizar a extração dos extratos de Cannabis ou de qualquer outra amostra vegetal, temos abaixo um fluxograma que demonstra quais são as etapas até o produto final:

Fluxograma das etapas de preparação até o produto final - cannabis medicinal
Fluxograma das etapas de preparação até o produto final – cannabis medicinal

A concentração e secagem da amostra pode ser realizada por concentradores de amostras ou por evaporação desde que não atinge altas temperaturas para não degradar a amostra.

Neste artigo daremos foco a extração assistida por ultrassom. Mas não deixaremos de ver um pouco sobre os outros métodos.

    3. EXTRAÇÕES CLÁSSICAS DO CANABIDIOL

Abaixo temos as técnicas clássicas de extração existentes usadas para obter os extratos bioativos das plantas da Cannabis, são eles:

  • Hidrodestilação:

Esse método é muito utilizado em laboratórios, onde utiliza o sistema de Clevenger. Ele consiste em mergulhar toda a matéria prima vegetal no solvente. A extração, por sua vez, ocorre a uma temperatura inferior a 100ºC, o que a tornar lenta, com menor rendimento, mas evita a perda de compostos sensíveis a altas temperaturas (Silveira, 2012), este método pede o uso de uma manta aquecedora;

Extração do Canabidiol: Hidrodestilação- Sistema de Clevenger
Extração do Canabidiol: Hidrodestilação- Sistema de Clevenger
  • Destilação a vapor ou destilação por arraste de vapor de água de óleos essenciais:

É uma destilação que usa vapor de água em substâncias imiscíveis, em geral compostos orgânicos, tendo como vantagem o fato da mistura a ser destilada entrar em ebulição abaixo de 100°C (Wikipédia), este método pede o uso de uma manta aquecedora e placa de aquecimento;

Montagem de equipamento de laboratório para destilação a vapor
Montagem de equipamento de laboratório para destilação a vapor
  • Extração de compostos orgânicos por solvente orgânico:

O solvente usado varia conforme a necessidade. Pode, por exemplo, ser o etanol ou o éter de petróleo, que é indicado para a extração de óleos essenciais de flores. Geralmente, nessa técnica, usa-se um aparelho chamado Extrator de Soxhlet (Alunos on-line), este método pede o uso de uma manta aquecedora;

Aparelho extrator de Soxhlet usado em extração por solvente
Aparelho extrator de Soxhlet usado em extração por solvente
  • Extração com gordura fria (enfleurage):

Essa técnica de extração a frio que consiste em colocar camadas das flores frescas sobre cera em uma placa de vidro. Todos os dias essa camada de flores é trocada por novas e, lentamente, a cera extrai esses componentes aromáticos, sendo posteriormente filtrada e destilada em baixa temperatura.

  • Maceração:

Essa técnica de extração utiliza o cannabis a seco e pulverizado, e adiciona-se o solvente que pode ser álcool, óleos vegetais e até água em alguns casos. A planta, em contato com esse condutor, vai se dissolvendo e liberando seus princípios ativos (ALVEZ, 2019);

Processo de Maceração - cannabis medicinal
Processo de Maceração – cannabis medicinal
  • Extração por micro-ondas:

A extração por micro-ondas científico acontece em 3 etapas, separação dos compostos nos sítios ativos, difusão do solvente através da matriz da amostra e pela dissipação dos solutos da matriz da amostra para o solvente. Este processo se assemelha a extração por Soxhlet usando temperatura e pressão do equipamento (ZACHOW, ‎2016).

Outras formas de extração que podem ser realizadas como: por fluido supercrítico, por agitação mecânica com placa de aquecimento, por winterização com reatores, percolação, infusão e fervura e por rotaevaporadores, extração de cannabis em glicerina. Além dos outros métodos como percolação com uso de chapa aquecedora e solvente, decocção com uso de chapa aquecedora com solvente água até ebulição e  infusão.

Temos também uma técnica avançada utilizada para a extração do canabidiol, a:

  • Extração assistida por ultrassom:

É uma técnica rápida e eficaz para extração de concentrados de cannabis, de maior rendimento e o tempo de extração é reduzido para poucos minutos. Este processo melhora o processo de difusão ao acelerar a transferência de massa dentro dos materiais vegetais, fazendo com que as paredes celulares se rompam e liberem os compostos desejados.

Extração de canabidiol: Sonicador com ajuda de agitador mecânico
Extração de canabidiol: Sonicador com ajuda de agitador mecânico

Nem todos os processos de extração clássicos são adequados para aprimoramento ultrassônico. A destilação a vapor de água para produzir óleo essencial, por exemplo, não é passível de aprimoramento ultrassônico, mas a extração com solvente leve (por exemplo, éter de petróleo) ou com água ou extratos de água-álcool (maceração) são possibilidades. Esses métodos levam aos tipos de extrato adequados para cosméticos, produtos farmacêuticos e também para a indústria alimentícia.

O esquema geral da unidade de operação para extração com solvente é apresentado na figura abaixo.

 

Esquema geral para uma unidade de extração por solvente
Esquema geral para uma unidade de extração de cannabis por solvente

 

    4. EXTRAÇÃO ASSISTIDA POR ULTRASSOM

O processamento ultrassônico, conhecido também como ultrassom de ponteira ou sonicador, é ideal para a produção de extratos benéficos de canabinóides devido à sua capacidade única de concentrar a energia diretamente onde necessário para liberar os compostos desejados. O processo de extração ultrassônica funciona da seguinte forma:

Uma sonda ultrassônica vibratória imersa em um líquido transmitirá ondas alternadas de alta e baixa pressão. As flutuações de pressão fazem com que as forças coesivas moleculares do líquido se rompam, separando o líquido e criando milhões de microbolhas, que se expandem durante as fases de baixa pressão e implodem durante as fases de alta pressão. À medida que as bolhas entram em colapso, milhões de ondas de choque microscópicas, redemoinhos e extremos de pressões e temperaturas são gerados nos locais de implosão e propagados para o meio circundante. Esse fenômeno é conhecido como cavitação, que dura apenas alguns microssegundos e a quantidade de energia liberada é mínima.

Como a extração de ultrassom focalizado fornece até 100 vezes a energia irradiada de banhos ultrassônicos e oferece maior reprodutibilidade, mais área de superfície é exposta, reduzindo o tamanho das partículas do material sendo processado e rompendo as paredes das células liberando os compostos desejados.

Uma variedade de líquidos pode ser usada para extração ultrassônica, mas os mais comuns costumam ser óleo e Everclear.

 Tanque para extração de Cannabis
Tanque para extração de Cannabis

    5. BENEFÍCIOS DA EXTRAÇÃO ASSISTIDA POR ULTRASSOM

Um estudo publicado no The Journal of Food Science por Agarwa e colaboradores (2018), analisou os benefícios da extração de cannabis por ultrassom. Uma equipe de pesquisadores usou álcool como solvente e ultrassom de baixa frequência para melhorar a extração de produtos químicos bioativos da planta de cannabis. Houve também uma extração de controle sem sonicação para fazer comparações (AGARWA, 2018).

Dentre os benefícios temos:

  • Influência no rendimento: Uma das vantagens mais notáveis ​​que os pesquisadores descobriram ao usar o ultrassom foram os rendimentos aumentados. De fato, valores mais elevados foram obtidos durante o processo ultrassônico quando comparados à extração de controle.
  • Velocidade de extração: Uma das maiores vantagens da extração assistida por ultrassom foi a influência na velocidade de extração. Uma extração típica pode levar de trinta minutos a alguns dias. O experimento realiza o tempo de extração com ultrassom foi de 15 minutos.
  • Outros benefícios foram: Baixo custo; vasta gama de solventes; rápido, seguro e eficiente; baixo consumo de energia; neutralizar bactérias, mofo e fungos do material extraído; não térmico – terpenos e canabinóides não são desnaturados.
    6. METODOLOGIA

Embora uma variedade de líquidos possa ser usada para a extração de cannabis, os mais comuns são o álcool e o óleo.

  1. Usando um agitador mecânico, pique bem as inflorescências secas pouco antes da sonicação e coloque o conteúdo em um recipiente.
  2. Adicione o líquido. Recomenda-se uma proporção de 10:1 (líquido [álcool, éter de petróleo]:material vegetal).
  3. Ao processar um lote, mergulhe a sonda na metade do material e sonique. Ao processar um lote grande, é recomendado que um agitador mecânico de baixa velocidade seja usado em conjunto com a sonda. Para garantir que a temperatura do material que está sendo processado seja mantida em torno de 30°C, mergulhe o recipiente em um banho termostato. Ao processar em uma base de fluxo direto, circule água fria (de uma torneira ou resfriador) através da camisa de água da célula de fluxo para manter a temperatura de processamento correta.
  4. Coe bem a mistura resultante em peneira de malha fina e em filtro e concentre o filtrado a 50 ° C usando um evaporador rotativo a vácuo.

A metodologia completa você pode adquiri com os nossos especialistas, é só entrar em contato.

    7. RESULTADOS E CONCLUSÕES

Esses experimentos demonstram que o uso de ultrassom na extração de solvente envolvendo éter de petróleo ou o álcool produz um rendimento maior que comparado as extrações clássicas. No caso do etanol, as temperaturas utilizadas podem sugerir que a tecnologia ultrassônica pode fornecer um procedimento mais seguro.

   8. EQUIPAMENTO RECOMENDADO PARA EXTRAÇÃO ASSISTIDA POR ULTRASSOM

O volume de material que pode ser processado de forma eficaz com um processador ultrassônico depende da classificação de energia do gerador ultrassônico (fonte de alimentação) e do diâmetro da sonda usada com essa fonte de alimentação – quanto maior a classificação da fonte de alimentação e o quanto maior o diâmetro da sonda, maior o volume de material que pode ser processado.

O equipamento de escolha para processar lotes entre 10ml e 4 litros é o nosso modelo Vibra-Cell da Sonics VC 505 de 500 watts com uma sonda sólida. Para volumes maiores de até 80 litros/hora em uma base de fluxo contínuo, o equipamento de escolha é nosso sistema de fluxo contínuo de 1500 watts Modelo Vibra-Cell da Sonics VCX 1500 – removendo a sonda da célula de fluxo e usando-a em conjunto com um mecanismo mecânico de baixa velocidade liquidificador, o mesmo equipamento pode ser utilizado para processar lotes de até 20 litros.

Processos de extração de canabidiol - SONICADOR SONICS
Processos de extração de canabidiol – SONICADOR SONICS

Os Processadores Ultrassônicos SONICS Vibra-Cell™ incorporam inovações para lhe oferecer liberdade para focar onde é mais importante.

Para uma amostra ser processada por ultrassom de ponteira com eficiência, é essencial que a amplitude na ponta da sonda permaneça constante.

Logo, os Processadores Ultrassônicos SONICS Vibra-Cell™ possuem implementados o sistema patenteado de ajuste automático da amplitude Optotune™, sendo o único no mercado mundial, a incorporar novos circuitos digitais para garantir uma forte estabilidade do processo de sonicação, mesmo com variações de densidade, viscosidade, volume ou temperatura.

Comparado com os concorrentes, a SONICS Vibra-Cell™ garante que a vibração da sonda não irá diminuir a medida que aumenta a resistência ao movimento da sonda.

Portanto, protocolos críticos podem ser qualificados e reproduzidos da mesma maneira, sabendo-se que a amplitude fornecida para a amostra será sempre igual a indicada.

Sonicador Sonics Vibra-Cell VC 505 para extração da Cannabis

Possui implementado o sistema patenteado de ajuste automático da amplitude Optotune™, sendo o único no mercado mundial, até, de incorporar novos circuitos digitais para garantir uma forte estabilidade do processo de sonicação, mesmo com variações de densidade, viscosidade, volume ou temperatura.

As principais características do modelo de processador Ultrassônico SONICS Vibra-Cell dos modelos VC 505 são: O modelo VC 505 possui 500 W de potência, ultrassom de ponteira microprocessado, monitor de energia e potência digitais, compensação automática de amplitude, timer de 1 segundo até 10 horas, pulsar ON/OFF independente, de 1 a 59 segundos, indicador de tempo decorrido, ajuste de potência de saída, display ON DEMAND – Todos os parâmetros setados e de processo continuamente mostrados no display, Os menores equipamentos do mercado, acompanha uma sonda com liga de titânio de 13 a 25 mm de diâmetro e 136 mm de comprimento, para processar amostras de 10 a 1.000 mL. Para volumes e intensidades diferentes, consultar outras sondas opcionais.

Sonicador Sonics Vibra-Cell VCX 1500

Este modelo possui sistema de sobrecarga que desliga o sonicador em caso de especificações fora da normalidade. Os conversores dos Processadores Ultrassônicos SONICS Vibra-Cell™ são desenvolvidos para operações pesadas e, portanto, são selados para protegê-los contra contaminações.

A SONICS Vibra-Cell é a única fabricante mundial que utiliza a metodologia RMS para determinação de potência em sonicadores, além de divulgar tanto a potência como a capacidade de processamento (volume) dos seus equipamentos, colocando os Processadores Ultrassônicos SONICS Vibra-Cell™ como os mais robustos e confiáveis do mercado mundial.

As principais características do modelo de processador Ultrassônico SONICS Vibra-Cell modelo VCX  1500 são: possui um sonicador de ponteira com sistema microprocessado, monitor de energia e potência digitais, compensação automática de amplitude, sendo assim único no mercado mundial, timer de 1 segundo até 10 horas, pulsar ON/OFF independente, de 1 a 59 segundos, indicador de tempo decorrido, ajuste de potência de saída, display on demand – todos os parâmetros setados e de processo continuamente mostrados no display, set point de energia: monitoramento contínuo da energia entregue pelo processador ultrassônicos à sonda, interrompendo o funcionamento quando um set point pré definido for atingido.

Ademais a  Sonics é o único fabricante no mundo a conferir 3 anos de garantia contra defeitos de fabricação para seus sonicadores. Portanto, é a maior garantia a nível mundial!

Por fim, ainda ficou com dúvidas quanto ao assunto, equipamento ou sobre as especificações? Entre em contato e fale com um de nossos especialistas!

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Lembrando que você também pode adquirir seu equipamento por Importação Direta, contando com a experiência da Biovera na preparação da documentação em acordo com as normas da Aduana Brasileira.

REFERENCIAS

AGARWAL, C.; MÁTHÉ, K.; HOFMANN, T.; CSÓKA, L. Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa L. Optimized by Response Surface Methodology. Journal of Food Science, 83(3), 700–710, 2018. Fonte

CARDOZO JUNIOR, E.L. Tecnologias de extração, Fórum: canabidiol como medicamento ciência, tecnologia e regulamentação, 2019. Fonte

MACHADO, L.; SOUZA, F. A ‘legalização silenciosa’ da maconha medicinal no Brasil, BBC NEWS, 03 agosto de 2020, São Paulo. Seção: Mundo. Fonte

SILVEIRA, J.C.; BUSATO, N.V.; SOUZA-COSTA, A.O.; COSTA JUNIOR, E.F. Levantamento e análise de métodos de extração de óleos Essenciais. Enciclopédia biosfera, Centro Científico Conhecer, v.8, n.15; p. 2039, 2012. Fonte

Sonics & Materials, About cannabis ultrasonic cannabis extraction, 2018. Fonte

VINATORU, M.; TOMA, M.; RADU, O.; FILIP, P. I.; LAZURCA, D.; MASON, T. J. The use of ultrasound for the extraction of bioactive principles from plant materials. Ultrasonics Sonochemistry, 4(2), 135–139, 1997. Fonte

ZACHOW, L.L. Extração, composição química e avaliação das atividades de inibição enzimática e antimicrobiana de Leonurus sibiricus L. Dissertação de Mestrado, UFSM/RS, ‎2016. Fonte