Разработка оптимальной технологии сушки лекарственного растительного сырья из полыни осенней (Artemisia serotina Bunge) на основе сравнительного анализа

Введение. Выбор оптимального способа сушки ЛРС является важным аспектом получения растительного сырья фармакопейного качества. На площадке фармацевтического предприятия ТОО «Fitoleum» (г. Есик, Казахстан) проведена разработка технологии получения растительной фармацевтической субстанции из травы полыни осенней (Artemisia serotina Bunge), в рамках которой изучены различные способы сушки с применением ИК-излучения, конвективной сушки и теневой сушки в естественных условиях. Параллельно с экспериментальным подходом реализован способ моделирования условий сушки. Разработка технологии получения растительных фармацевтических субстанций реализуется с применением концепции «Quality by Design», одним из принципов которой является моделирование экспериментов (Design of experiments, DoE). Преимущество моделирования при изучении процессов заключается в том, что данная методика позволяет одновременно анализировать несколько входных параметров и их влияние на показатели качества, при этом значительно сокращая количество экспериментов.

Цель. Выбор оптимального способа сушки травы полыни осенней для дальнейшего получения растительного лекарственного препарата или РФС.

Материалы и методы. В процессе эксперимента было использовано следующее оборудование: ручной комбайн для сбора растений, поддоны или стеллажи с сетчатым дном, инфракрасные подложки, конвективный сушильный шкаф, стеллажи с поддонами под навесом в естественных условиях, траворезка, вибросита. Также исследование проведено в соответствии с принципами концепции «Quality by Design» с применением программы Minitab Statistical Software 21, с использованием статистического инструмента – моделирование экспериментов (Design of experiments, DoE).

Результаты и обсуждение. Результаты исследований различных методов сушки показали, что наиболее оптимальной является сушка ИК-излучением, которая позволяет сохранить содержание ЭМ (основной группы БАВ) на оптимальном уровне – около 1,7 % при влажности сырья не более 13 %. Данные, полученные при моделировании эксперимента в программе Minitab, были сопоставимы с результатами классической схемы эксперимента. Установлен оптимальный метод и технологические параметры сушки травы полыни осенней: применение ИК-излучения, температура – 35–45 °C и время сушки – 14–17 ч. Получены сопоставимые данные по исследуемым технологическим параметрам трех последовательно произведенных серий, и подтверждена валидность технологического процесса сушки травы полыни осенней.

Заключение. Проведен сравнительный анализ методов сушки ЛРС травы полыни осенней (Artemisia serotina Bunge): ИК-излучения, конвективной и теневой сушки в естественных условиях. Установлено, что максимальное содержание ЭМ (как основной группы БАВ) в сырье наблюдается при использовании сушки методом ИК-излучения при температуре 35–45 °C в течение 14–17 ч. При этом остаточная влажность ЛРС составляет не более 13 %, что соответствует фармакопейным требованиям. Проведенные исследования прогнозирования оптимальных параметров сушки при помощи программы Minitab Statistical Software 21 показали сопоставимость с результатами эксперимента. На основании полученных результатов предложен оптимальный метод сушки травы полыни осенней для применения в производстве и получения ЛРС фармакопейного качества.

1. Романтеева Ю. В., Березуцкий М. А., Курчатова М. Н. Противоопухолевая активность видов рода полынь (Artemisia L.): современное состояние и перспективы (обзор). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2023;12(1):40–51. DOI: 10.33380/2305-2066-2023-12-1-40-51.

2. Kim G.-B., Lim C. E., Kim J.-S., Kim K., Lee J. H., Yu H.-J., Mun J.-H. Comparative chloroplast genome analysis of Artemisia (Asteraceae) in East Asia: insights into evolutionary divergence and phylogenomic implications. BMC Genomics. 2020;21(1):415. DOI: 10.1186/s12864-020-06812-7.

3. Хасанов Ф. О. Определитель растений Средней Азии. Ташкент: Фан; 2015.

4. Nurlybekova A., Kudaibergen A., Kazymbetova A., Amangeldi M., Baiseitova A., Ospanov M., Aisa H. A., Ye Y., Ibrahim M. A., Jenis J. Traditional Use, Phytochemical Profiles and Pharmacological Properties of Artemisia Genus from Central Asia. Molecules. 2022;27(16):5128. DOI: 10.3390/molecules27165128.

5. Rehman A., Saeed S., Ahmed A. Genetic diversity and population structure of Seriphidium Sub-genus of Artemisia from different terrains of Balochistan, Pakistan. Biodiversitas Journal of Biological Diversity. 2021;22(5):2658–2664. DOI: 10.13057/biodiv/d220525.

6. Ivanescu B., Miron A., Corciova A. Sesquiterpene Lactones from Artemisia Genus: Biological Activities and Methods of Analysis. Journal of Analytical Methods in Chemistry. 2015;2015:247685. DOI: 10.1155/2015/247685.

7. Mukhamatkhanova R. F., Bobakulov K. M., Sham’ianov I. D., Abdullaev N. D. Terpenoids and other components of Artemisia Serotina and A. Sodiana grown in Uzbekistan. Chemistry of plant raw material. 2017;2:133–136. DOI: 10.14258/JCPRM.2017021591.

8. Taherkhani M., Rustaiyan A., Nahrevanian H., Salehizadeh E. In vivo Antimalarial Activity of Iranian Flora Artemisia oliveriana J. Gay ex DC. Extract and its Comparison with Other Anti-malarial Drugs Against Plasmodium berghei in Mice Model. Journal of Biologically Active Products from Nature. 2013;3(3):173–182. DOI: 10.1080/22311866.2013.782755.

9. Государственная Фармакопея Республики Казахстан. Том 1. Алматы: Издательский дом «Жибек Жолы»; 2008. 592 с.

10. Okagbue H. I., Oguntunde P. E., Obasi E. C. M., Akhmetshin E. M. Trends and usage pattern of SPSS and Minitab Software in Scientific research. Journal of Physics: Conference Series. 2021;1734. DOI: 10.1088/1742-6596/1734/1/012017.

11. Allen T. T. Software Overview and Methods Review: Minitab. Introduction to Engineering Statistics and Lean Six Sigma. 2019. P. 575–600. DOI: 10.1007/978-1-4471-7420-2_24.

12. Durakovic B. Design of experiments application, concepts, examples: State of the art. Periodicals of Engineering and Natural Sciences. 2017;5(3):421–439. DOI: 10.21533/pen.v5i3.145.

13. Голубев А. Н., Нгуен Т. Ш., Басевич А. В., Сорокин В. В., Каухова И. Е., Марченко А. Л., Смирнова Е. М. Подходы к разработке состава таблеток с использованием современного статистического программного обеспечения и концепции Quality-by-Design. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2019;8(3):45–48. DOI: 10.33380/2305-2066-2019-8-3-45-48.

14. Селезнева А. И., Смирнов В. А., Горячкин В. В., Чадова Н. Н., Поляков С. В., Шестаков В. Н., Абрамович Р. А. Интегрированная модель системы менеджмента качества лабораторных исследований лекарственных средств (обзор). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2021;10(3):148–165. DOI: 10.33380/2305-2066-2021-10-3-148-165.

15. Бахрушина Е. О., Демина Н. Б., Шумкова М. М., Родюк П. С., Шуликина Д. С., Краснюк И. И. Интраназальные системы доставки in situ: перспективы применения и основные фармацевтические аспекты разработки (обзор). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2021;10(4):54–63. DOI: 10.33380/2305-2066-2021-10-4-54-63.

16. Politis S. N., Colombo P., Colombo G., Rekkas D. M. Design of experiments (DoE) in pharmaceutical development. Drug development and industrial pharmacy. 2017;43(6):889–901. DOI: 10.1080/03639045.2017.1291672.

17. Beg S., Hasnain M. S., Rahman M., Swain S. Introduction to Quality by Design (QbD): Fundamentals, Principles, and Applications. In: Pharmaceutical Quality by design. Principles and applications. Amsterdam: Elsevier Inc.; 2019. P. 1–17. DOI: 10.1016/B978-0-12-815799-2.00001-0.