Разработка технологии сухого экстракта на основе биомассы каллусных культур Scutellaria baicalensis

Введение. Исследования последних лет показали, что природные биологически активные вещества растений эволюционно более близки организму человека, чем синтетические. Они легко включаются в обменные процессы и практически не имеют побочных эффектов, а многие из них являются предшественниками физиологически активных веществ. Примером ценного лекарственного растительного сырья (ЛРС) являются корни шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis), в составе которых присутствуют видоспецифичные флавоноиды – байкалин и скутеллярин, обладающие потенциалом для создания противовирусных ЛС и систем функционального питания с антиоксидантными и адаптогенными свойствами. Для нивелирования существующих недостатков использования интактного растения в фармацевтической практике предложен природосберегающий и эргономичный подход к культивированию клеток шлемника байкальского в контролируемых условиях in vitro. Данная технология позволяет извлекать активные вещества S. baicalensis без нанесения ущерба окружающей среде и способствует сокращению времени наработки необходимого количества растительного материала с повышением эффективности производственных процессов.

Цель. Разработка технологии сухого экстракта на основе биомассы каллусных культур S. baicalensis.

Материалы и методы. Объект исследования – биомасса клеток S. baicalensis, полученная из каллусной культуры. Функциональные характеристики (сыпучесть, коэффициент Хауснера, индекс Карра, фракционный состав, а также пористость и гигроскопичность) биомассы шлемника байкальского и сухого экстракта на ее основе рассчитаны согласно методикам Фармакопеи ЕАЭС. Экстракция растительного материала осуществлялась методом мацерации при нагревании на водяной бане с обратным холодильником. Качественный и количественный анализ БАВ в составе сухого экстракта реализован методами спектрофотометрии и высокоэффективной жидкостной хроматографии. Показатели качества и функциональные характеристики готового продукта оценивались в соответствии с фармакопейными требованиями.

Результаты и обсуждение. Проведена оценка функциональных характеристик биомассы шлемника байкальского, и подтверждена возможность получения сухого экстракта на ее основе. Подобраны параметры процесса извлечения БАВ, установлено присутствие байкалина в экстракте биомассы, и проведена сравнительная оценка профиля агликона в экстракте на основе каллусной культуры и корней шлемника байкальского. Оценены свойства готового продукта на предмет соответствия нормативным требованиям, а также технологические характеристики.

Заключение. Показатели качества сухого экстракта биомассы шлемника байкальского удовлетворяют нормативным требованиям, а технологические характеристики являются пригодными для использования полученного продукта в качестве фитосубстанции для разработки ЛС комбинированного типа и биологически активных добавок.

1. Agarwal G., Blanco Carcache P. J., Addo E. M., Kinghorn A. D. Current status and contemporary approaches to the discovery of antitumor agents from higher plants. Biotechnology Advances. 2020;38:107337.

2. Thomford N. E., Senthebane D. A., Rowe A., Munro D., Seele P., Maroyi A., Dzobo K. Natural products for drug discovery in the 21st century: innovations for novel drug discovery. International Journal of Molecular Sciences. 2018;19(6):1578. DOI: 10.3390/ijms19061578.

3. Стругар Й., Орлова А. А., Понкратова А. О., Уэйли А. К., Повыдыш М. Н. Выделение индивидуальных соединений из травы сабельника болотного (Comarum palustre L.) и установление их структуры спектроскопическими методами. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2022;11(4):177–184. DOI: 10.33380/2305-2066-2022-11-4-177-184.

4. Кондратьев М. Н., Скороходова А. Н., Ларикова Ю. С., Евдокимова Д. П. Аллелопатические свойства вторичных соединений лекарственных растений. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2018;21(2):12–22. DOI: 10.29296/25877313-2018-02-02.

5. Повыдыш М. Н., Лужанин В. Г., Ивкин Д. Ю., Белоусов М. В., Яковлев Г. П. Перспективы использования фитотерапевтических средств при нарушениях жирового и углеводного обменов. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2018;3:130–135.

6. Zhao T., Tang H., Xie L., Zheng Y., Ma Z., Sun Q., Li X. Scutellaria baicalensis Georgi. (Lamiaceae): a review of its traditional uses, botany, phytochemistry, pharmacology and toxicology. Journal of Pharmacy and Pharmacology. 2019;71(9):1353–1369. DOI: 10.1111/jphp.13129.

7. Su H., Yao S., Zhao W., Li M., Liu J., Shang W., Xie H., Ke C., Gao M., Yu K., Liu H., Shen J., Tang W., Zhang L., Zuo J., Jiang H., Bai F., Wu Y., Ye Ya., Xu Y. Discovery of baicalin and baicalein as novel, natural product inhibitors of SARS-CoV-2 3CL protease in vitro. BioRxiv. 2020. 13.038687. DOI: 10.1101/2020.04.13.038687.

8. Маматханова М. А., Эргашева Ш. А., Ботиров Э. Х., Мулюкин М. А., Халилов Р. М., Маматханов А. У. Количественное определение суммы флавоноидов надземной части Scutellaria comosa. Химия растительного сырья. 2023.1:239–246. DOI: 10.14258/jcprm.20230111301.

9. Kruglova N. N., Seldimirova O. A., Zinatullina A. E. In vitro Callus as a Model System for the Study of Plant Stress-Resistance to Abiotic Factors (on the Example of Cereals). Biology Bulletin Reviews. 2018;8(6):518–526. DOI: 10.1134/S2079086418060063.

10. Kim H. Y., Kim J. H. Chemical Influence of Scutellaria baicalensis— Coptis chinensis Pair on the Extraction Efficiencies of Flavonoids and Alkaloids at Different Extraction Times and Temperatures. Separations. 2023;10(2):131. DOI: 10.3390/separations10020131.

11. Huang T., Liu Y., Zhang C. Pharmacokinetics and bioavailability enhancement of baicalin: A review. European Journal of Drug Metabolism and Pharmacokinetics. 2019;44(2):159–168. DOI: 10.1007/s13318-018-0509-3.

12. Исайкина Н. В., Коломиец Н. Э., Абрамец Н. Ю., Марьин А. А. Исследование травы крапивы двудомной (Urtica dioica L.), произрастающей в некоторых районах европейской части России и Сибири. Химия растительного сырья. 2022;3:127–138. DOI: 10.14258/jcprm.20220310873.

13. Оленников Д. Н., Кащенко Н. И., Чирикова Н. К. Состав и биологическая активность флавоноидов и гидроксициннаматов Urtica cannabina (Urticaceae). Химия растительного сырья. 2022;3:167–175. DOI: 10.14258/jcprm.20220311231.