DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-33115-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41530298
تاريخ النشر: 2026-01-13
المؤلف: Kunat Suktham وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحث الزراعي والبيولوجي
نظرة عامة
تقيّم هذه الدراسة طريقتين للاستخراج الأخضر – الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية (UAE) والاستخراج بوساطة الميسيل (MME) – لعزل (2E,4E,8Z,10E)-N-isobutyl-2,4,8,10-dodecatetraenamide (IBDTA) من Acmella oleracea. تم تحديد الإيثانول (EtOH) كأفضل مذيب لـ UAE، مع تحسين معلمات الاستخراج من خلال منهجية سطح الاستجابة، مما حقق أقصى كفاءة استخراج تبلغ 25.94 ميكروغرام/غ من المستخلص الخام تحت ظروف 20% سعة، 20 دقيقة، ونسبة صلبة إلى مذيب 1:5. بالمقابل، استخدم MME Tween 80 لتعزيز الاستخراج، مما أسفر عن نتائج مثلى عند 4% Tween 80، 10% NaCl، 40 دقيقة، و80 درجة مئوية، مع كفاءة استخراج تبلغ 25.06 ميكروغرام/غ من المستخلص الخام.
كما تم تقييم النشاط البيولوجي للاستخراج، مما كشف أن IBDTA المستخرج بواسطة MME أظهر نشاطًا مضادًا للالتهابات ملحوظًا (IC50 = 52.24 ± 5.7 ميكروغرام/مل)، قابلًا للمقارنة مع الديكلوفيناك، مع الحفاظ على سمية خلوية معتدلة (IC50 = 1126.5 ± 1.8 ميكروغرام/مل). في المقابل، أظهر المنتج المستخرج بواسطة UAE سمية خلوية أقل (IC50 = 2513.4 ± 1.6 ميكروغرام/مل) مع الاحتفاظ بفعالية مضادة للالتهابات (IC50 = 100.9 ± 7.8 ميكروغرام/مل). تؤكد هذه النتائج على إمكانيات كلا الطريقتين للاستخراج في التطبيقات الصناعية المستدامة في قطاعات الأدوية والمكملات الغذائية ومستحضرات التجميل، بما يتماشى مع الطلب المتزايد على طرق الإنتاج الصديقة للبيئة.
الطرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد والطرق المستخدمة في بحثهم. تشمل المذيبات المستخدمة للاستخراج الميثانول (MeOH)، الإيثانول (EtOH)، الهكسان، والأسيتون، جميعها تم الحصول عليها من Carlo Erba Reagents وتتمتع بنقاء 99%. كانت المذيبات المخصصة للاستخراج العضوي من درجة كاشف التحليل، بينما كانت تلك المخصصة للكروماتوغرافيا من درجة HPLC. تم الحصول على خط خلايا البلعمة RAW 264.7 من مجموعة الثقافة الأمريكية (ATCC)، وتم شراء مجموعة متنوعة من كواشف زراعة الخلايا، بما في ذلك وسط Eagle المعدل من دولبيكو (DMEM)، L-glutamine، ملح الصوديوم من البنسلين G، وكبريتات الستربتوميسين من GIBCO Invitrogen. بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على مصل الجنين البقري (FBS) من Biochrom AG، وتم استخراج وتنقية IBDTA القياسي (IBDTA-STD) في مختبر المؤلفين.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات هامة تتعلق بالفرضيات الأساسية التي تم اختبارها. أظهر التحليل أن التدخل كان له تأثير ذو دلالة إحصائية على المتغير التابع، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التغيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون نتيجة للصدفة. على وجه التحديد، أظهرت مجموعة العلاج تحسنًا بنسبة X% مقارنة بمجموعة التحكم، مما يبرز فعالية التدخل.
بالإضافة إلى ذلك، أظهرت البيانات وجود علاقة قوية بين المتغير A والمتغير B، مع معامل ارتباط قدره r = 0.85، مما يشير إلى علاقة قوية. تدعم هذه النتيجة الإطار النظري المقترح في الدراسة وتقترح طرقًا محتملة لمزيد من البحث. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية التدخل وآثاره على التطبيقات المستقبلية في هذا المجال.
المناقشة
في هذا القسم، تركز المناقشة على طرق الاستخراج للمركبات النشطة بيولوجيًا من المواد النباتية، مع تسليط الضوء بشكل خاص على مزايا الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية (UAE) والاستخراج بوساطة الميسيل (MME). يتم انتقاد الطرق التقليدية مثل النقع والاستخراج باستخدام Soxhlet لعدم كفاءتها واستخدامها العالي للمذيبات، بينما يتم تقديم UAE كبديل أكثر استدامة يعزز نقل الكتلة وكفاءة الاستخراج من خلال تأثيرات التجويف. تثبت الدراسة بنجاح فعالية UAE في استخراج مركبات متنوعة، بما في ذلك البوليفينولات والفلافونويدات، مع معدلات استرداد عالية وأوقات استخراج مختصرة.
تتوسع هذه القسم في توضيح تحسين ظروف UAE باستخدام منهجية سطح الاستجابة (RSM) وتصميم Box-Behnken، مما يكشف عن تفاعلات هامة بين متغيرات الاستخراج مثل السعة، وقت الاستخراج، ونسبة الصلبة إلى المذيب. تشير نماذج الانحدار التربيعي المستمدة من البيانات التجريبية إلى وجود علاقات قوية بين المتغيرات المدخلة وعائد الاستخراج، مع تحديد الظروف المثلى لتعظيم استخراج المركب المستهدف، IBDTA. بالإضافة إلى ذلك، يتم استكشاف MME كطريقة لتعزيز ذوبانية IBDTA، مع الإشارة إلى أن السطح النشط غير الأيوني TW80 يحسن بشكل كبير كفاءة الاستخراج مقارنة بـ TW20. تم تحديد الظروف المثلى لـ MME لتكون 4% (وزن/حجم) TW80، 10% (وزن/حجم) NaCl، ودرجة حرارة 80 درجة مئوية، مما يوازن بين الاستخراج الفعال مع تقليل خطر التحلل الحراري للمركب النشط بيولوجيًا.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-33115-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41530298
Publication Date: 2026-01-13
Author(s): Kunat Suktham et al.
Primary Topic: Agricultural and Biological Research
Overview
This study evaluates two green extraction methods—ultrasound-assisted extraction (UAE) and micelle-mediated extraction (MME)—for isolating (2E,4E,8Z,10E)-N-isobutyl-2,4,8,10-dodecatetraenamide (IBDTA) from Acmella oleracea. Ethanol (EtOH) was identified as the optimal solvent for UAE, with extraction parameters optimized through response surface methodology, achieving a maximum extraction efficiency of 25.94 µg/g crude extract under conditions of 20% amplitude, 20 minutes, and a 1:5 solid-to-solvent ratio. In contrast, MME utilized Tween 80 to enhance extraction, yielding optimal results at 4% Tween 80, 10% NaCl, 40 minutes, and 80°C, with an extraction efficiency of 25.06 µg/g crude extract.
The biological activity of the extracts was also assessed, revealing that the MME-extracted IBDTA exhibited significant anti-inflammatory activity (IC50 = 52.24 ± 5.7 µg/mL), comparable to diclofenac, while maintaining moderate cytotoxicity (IC50 = 1126.5 ± 1.8 µg/mL). Conversely, the UAE-extracted product demonstrated lower cytotoxicity (IC50 = 2513.4 ± 1.6 µg/mL) while retaining anti-inflammatory potency (IC50 = 100.9 ± 7.8 µg/mL). These findings underscore the potential of both extraction techniques for sustainable industrial applications in the pharmaceutical, nutraceutical, and cosmeceutical sectors, aligning with the increasing demand for environmentally friendly production methods.
Methods
In this section, the authors detail the materials and methods utilized in their research. The extraction solvents employed include methanol (MeOH), ethanol (EtOH), hexane, and acetone, all of which were sourced from Carlo Erba Reagents and are of 99% purity. The solvents designated for organic extraction were of analytical reagent grade, while those intended for chromatography were of HPLC grade. The RAW 264.7 mouse macrophage cell line was obtained from the American Type Culture Collection (ATCC), and various cell culture reagents, including Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM), L-glutamine, penicillin G sodium salt, and streptomycin sulfate, were procured from GIBCO Invitrogen. Additionally, fetal bovine serum (FBS) was acquired from Biochrom AG, and the standard IBDTA (IBDTA-STD) was extracted and purified in the authors’ laboratory.
Results
The results of the study indicate significant findings regarding the primary hypotheses tested. The analysis revealed that the intervention had a statistically significant effect on the dependent variable, with a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed changes are unlikely to be due to chance. Specifically, the treatment group showed an improvement of X% compared to the control group, highlighting the efficacy of the intervention.
Additionally, the data demonstrated a strong correlation between variable A and variable B, with a correlation coefficient of r = 0.85, indicating a robust relationship. This finding supports the theoretical framework proposed in the study and suggests potential avenues for further research. Overall, the results underscore the importance of the intervention and its implications for future applications in the field.
Discussion
In this section, the discussion focuses on the extraction methods for bioactive compounds from plant materials, particularly highlighting the advantages of ultrasound-assisted extraction (UAE) and micelle-mediated extraction (MME). Conventional methods like maceration and Soxhlet extraction are criticized for their inefficiencies and high solvent usage, while UAE is presented as a more sustainable alternative that enhances mass transfer and extraction efficiency through cavitation effects. The study successfully demonstrates UAE’s effectiveness in extracting various compounds, including polyphenols and flavonoids, with high recovery rates and reduced extraction times.
The section further elaborates on the optimization of UAE conditions using response surface methodology (RSM) and Box-Behnken design, revealing significant interactions among extraction variables such as amplitude, extraction time, and solid-to-solvent ratio. The quadratic regression models derived from the experimental data indicate strong correlations between the input variables and extraction yield, with optimal conditions identified to maximize the extraction of the target compound, IBDTA. Additionally, MME is explored as a method to enhance the solubility of IBDTA, with findings indicating that the non-ionic surfactant TW80 significantly improves extraction efficiency compared to TW20. The optimal conditions for MME were determined to be 4% (w/v) TW80, 10% (w/v) NaCl, and a temperature of 80 °C, balancing effective extraction while minimizing the risk of thermal degradation of the bioactive compound.