超音波抽出は、アロエベラの抗インフルエンザ活性を高めることができますか？

超音波抽出の原則

超音波は、20 kHzを超える周波数を持つ音波として定義され、人間の聴覚検出の限界を超えています。超音波は、エネルギー密度が高い機械的波です。その音エネルギー出力源は通常、振動するオブジェクトであり、周囲の媒体が振動し、他の隣接する粒子にエネルギーを伝達する可能性があります。超音波が培地を通過すると、粒子の縦方向の変位が引き起こされます。これらの密な分子効果は、細胞壁の損傷を引き起こし、培地内の有効な物質の物質移動速度を加速し、それにより抽出速度を改善する目的を達成します。超音波抽出は、単一の作用メカニズムに依存するのではなく、機械的断片化、熱効果、キャビテーション効果などの複数の物理メカニズムを通じて連続的または同時に機能します。固形液体混合物のホモジネートでは、液体媒体中の音響キャビテーションによって生成されるマイクロビームと微量乱流は、強力な機械的障害を引き起こし、それにより粒子間の衝突を強化し、いくつかの脆性材料の分解と局所破裂に簡単につながる可能性があります。一方、粒子サイズの縮小により、固体粒子の物質移動速度と固体相と液相の間の接触面積が増加し、サンプルマトリックスの内容物の溶解を加速するのに役立ちます。

キャビテーション効果は、液体中の超音波の伝播と振動によって引き起こされるユニークで複雑な物理的現象です。一般に、液体中のキャビテーション気泡の形成、膨張、破裂のプロセスを指します。簡単に言えば、高強度の超音波が適用されると、中分子間の引力が臨界値を超え、それによって液体の高いせん断応力を生成し、その後キャビテーション気泡を形成する可能性があります。 1キャビテーションバブルは、マトリックスの表面近くに形成されます。連続的な圧縮抑制係数サイクルを経た後、キャビテーションバブルは圧縮サイクル中に破裂し、短期熱エネルギーを生成し、それによりマトリックスの表面に高速マイクロジェット液を形成し、強い衝撃波を生成します。このプロセスは、周囲の局所温度を約5,000 kにすることができ、瞬時の圧力は50〜1000 atmに達する可能性があります。形成された高圧および高温環境は、植物マトリックスの細胞壁を破壊し、それにより細胞内物質を溶液に放出します。油抽出の前後に採取したバジルの葉の走査型電子顕微鏡画像から、より鮮明に観察することができます。抽出前に、葉の腺は滑らかでいっぱいです。抽出後、それらは収縮し始めますが、腺構造はそのままのままです。また、超音波アシスト抽出後、腺は完全に壊れており、すべての内容物が放出されます。

アロエベラは幅広い人気を博し、美容製品、下剤、漢方薬として商品化されており、その抗菌活性が実証されています。ただし、いくつかの報告を除いて、アロエベラの抗ウイルス活性は十分に実証されていません。これまでに、有効成分はメタノールで効果的に抽出できるため、有機溶媒を使用してアロエベラ化合物を抽出することが一般的です。この研究では、5分間の超音波抽出方法を使用して、アロインおよびアロエ - エモジン化合物を水中のアロインおよびアロエ - エモジン化合物を効果的に抽出しました。この迅速なワンポット抽出プロセスは、超音波水抽出物中のフラボノイドとフェノリックの抽出を強化し、アロインとアロエ - エモジン画分を濃縮しました。抽出物は抗インフルエンザ活性についてテストされ、結果は、超音波抽出により、水抽出物がメタノール抽出物に匹敵する優れた抗インフルエンザ活性を示すことができることを示しました。水抽出物の細胞毒性は、細胞毒性が高いメタノール抽出物と比較してゼロでした。抽出物の分光光度走査により、アロインとアロエ - エモジンの濃縮がアロエベラの超音波抽出物における濃縮が確認され、抗インフルエンザ活性の背後にある手仕事を示しています。実証された技術は、適切に関与している場合、インフルエンザウイルスと戦うための医薬品の追求における有望な解決策につながります。

これまで、200を超える生物活性化学物質がアロエベラゲルで発見されており、その生物活性は単一化合物ではなく化合物の相乗効果によるものである可能性が高くなります。したがって、生理学的および医学的特性のためにすべての有効成分を完全に活用するためには、生物活性化合物の適切な抽出が重要です。

アロエベラゲルは、特定の真菌とウイルスだけでなく、グラム陽性菌とグラム陰性細菌の両方に対して効果的であることがわかっています。ヒトサイトメガロウイルス、単純ヘルペスウイルス2型（HSV-2）、およびポリオウイルスに対するバチルス節菌の阻害効果が報告されています。インフルエンザは、世界的な影響を与えるインフルエンザウイルスによって引き起こされる急性呼吸器感染症です。このウイルスは、深刻なパンデミックと経済的損失を引き起こす可能性があります。そのゲノムは、高い突然変異率で非常に多様であるため、多くの薬物に耐性があります。現在、合成抗ウイルス薬と方法（核タンパク質阻害剤、ニューラミニダーゼ阻害剤、イオンチャネル遮断薬、およびsiRNA技術）は、薬物耐性株、高コスト、および有害な副作用の出現により、適用が制限されています。漢方薬のコストは低く、毒性が低く、しばしばマルチターゲット効果があり、抗ウイルス薬として作用するだけでなく、ウイルスと戦うために免疫系を刺激します。薬用植物の古典的に定義された抗ウイルスメカニズムには、ウイルス複製の阻害、ウイルス付着のブロック、ウイルスの不活性化、ウイルス感染の予防が含まれます。これらの薬の使用における調査員と顧客の関心は、天然の薬や合成材料の毒性への懸念の好みにより増加しています。

超音波は、高周波（18 kHz-1 MHz）、小さな変位（約50 mm未満）、中程度の速度（MS-1）、急な横速度勾配（最大4,000 S-1）、および非常に高い加速（約80,000 g）によって特徴付けられます。音響出力入力が十分に高い場合、超音波はキャビテーションを生成し、核生成部位でマイクロバブルを生成できます。泡は、音波の希薄化段階で成長し、圧縮段階で崩壊します。崩壊中、強い衝撃波は培地を通り抜けます。強い音波の作用下での泡の核形成、成長、および破裂のプロセス全体がキャビテーションと呼ばれます。抽出の観点から、超音波または超音波破壊を使用した抽出は、抽出時間を大幅に短縮し、抽出収率を増加させることの利点があります。超音波の適用は、細胞壁の構造を破壊し、細胞膜の拡散を加速します。したがって、細胞は溶解しているため、細胞含有量の放出を促進します。さらに、超音波中の植物組織の水和の強化は、植物組織の破壊と一致し、超音波中の抽出の強化につながることが実証されています。したがって、アロエ抽出における超音波技術の適用には、良い見通しがあります。

現在の研究は、超音波ベースの方法を使用したアロエ抽出物からの豊富な生物活性化合物の抽出に焦点を当てています。超音波抽出頻度は、望ましい抽出効果を実現するために最適化されました。超音波抽出により、水への溶解度が向上した活性代謝産物のナノパッキングが生成されました。初めて、超音波技術は、水中の有機溶媒で最高の抽出者であるアロインおよびルバーブ成分の抽出に効果的であることが実証されました。