DOI: https://doi.org/10.1186/s13020-026-01325-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41535973
تاريخ النشر: 2026-01-15
المؤلف: Ahmad Ali وآخرون
الموضوع الرئيسي: خصائص السوائل الأيونية وتطبيقاتها
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على دمج المذيبات اليوتيكتية العميقة (DESs) في عمليات الاستخراج والفصل للأدوية الصينية التقليدية (TCM). يسلط الضوء على المخاطر البيئية والصحية المرتبطة بطرق الاستخراج التقليدية التي تستخدم المذيبات العضوية الخطرة، مما يضع DESs كبديل مستدام بسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية القابلة للتعديل، وقابليتها للتحلل البيولوجي، وزيادة كفاءة الاستخراج للمركبات النشطة بيولوجيًا مثل القلويات والفلافونويدات والبوليسكاريدات. تناقش المراجعة تقنيات الفصل المختلفة، بما في ذلك الاستخراج السائل/السائل الصلب وأنظمة الكروماتوغرافيا، حيث تحسن DESs الكفاءة وقابلية إعادة التدوير، جنبًا إلى جنب مع تحليلات الصحة والسلامة البيئية (EHS).
تشير النتائج إلى أن DESs تتفوق في الحفاظ على المركبات الحساسة للحرارة، وزيادة الذوبانية، وتسهيل الاستخراج الانتقائي، بما يتماشى مع مبادئ الكيمياء الخضراء. ومع ذلك، لا تزال التحديات مثل اللزوجة العالية، ومشكلات القابلية للتوسع، والتقييمات السمية غير المكتملة قائمة. يؤكد القسم على أنه بينما تمثل DESs تقدمًا واعدًا في الكيمياء الخضراء للأدوية الصينية التقليدية، فإن قيودها تتطلب اعتبارات دقيقة وتحسينات مصممة خصيصًا لمصفوفات الأعشاب المحددة. ستعتمد التقدمات المستقبلية على التعاون بين التخصصات، والنمذجة الحاسوبية، ودعم السياسات لتحويل الابتكارات المخبرية إلى تطبيقات عملية ومستدامة. بشكل عام، تحمل DESs إمكانات كبيرة لتحديث استخراج الأدوية الصينية التقليدية، ولكن من الضروري اتباع نهج متوازن لمعالجة كل من مزاياها وتحدياتها.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الأهمية التاريخية وتحديث الأدوية الصينية التقليدية (TCM)، مع التأكيد على اعتمادها على تركيبات معقدة مستمدة من مصادر طبيعية. يبرز النص النهج البيني المتزايد الضروري لتقدم TCM، خاصة في سياق الانتعاش العالمي للعلاجات الطبيعية. يتم الإشارة إلى التقدمات الأخيرة في عمليات الاستخراج والتنقية والتركيبات، مع التركيز على تعزيز الفعالية والسلامة والاستدامة لممارسات TCM.
تُحدد التطورات الرئيسية في طرق الاستخراج، بما في ذلك استكشاف المذيبات الخضراء المبتكرة مثل السوائل الأيونية (ILs) والمذيبات اليوتيكتية العميقة (DESs)، التي تقدم كفاءة محسنة وصداقة بيئية. كما يتم التأكيد على دمج الكيمياء الحاسوبية، وتعلم الآلة، والذكاء الاصطناعي في تحسين عمليات الاستخراج، حيث تقلل هذه التقنيات من الاعتماد على طرق التجربة والخطأ التقليدية. علاوة على ذلك، تناقش الورقة ظهور تقنيات الاستخراج الفيزيائية الجديدة وطرق تعزيز نقل الكتلة، مثل الاستخراج الميكانيكي الكيميائي، الذي يحسن من ذوبان المركبات المستهدفة. يتم التأكيد على أهمية عمليات التخصيب والفصل اللاحقة، مع دعوة للابتكار المستمر في المنهجيات لتعزيز الكفاءة وتقليل الأثر البيئي. يدعو المؤلفون إلى تطوير طرق استخراج خضراء موفرة للطاقة، مع تسليط الضوء بشكل خاص على إمكانات DESs في تطبيقات TCM.
طرق
تناقش هذه القسم طرقًا متنوعة لتعزيز كفاءة استخراج المركبات النشطة بيولوجيًا باستخدام المذيبات اليوتيكتية العميقة (DESs) بالاشتراك مع تقنيات فيزيائية مثل الاستخراج بمساعدة الميكروويف (MAE) والاستخراج بالموجات فوق الصوتية (UAE). من الجدير بالذكر أنه تم تحديد ظروف الاستخراج المثلى للأنثوسيانين من فاكهة التوت باستخدام DES من كلوريد الكولين وحمض اللبنيك مع معلمات محددة، مما أسفر عن معدل استخراج قدره 8.892 ملغ/غ وإظهار قدرة مضادة للأكسدة تفوق حمض الأسكوربيك. تسلط الدراسة الضوء على إمكانات DESs لتعزيز عمليات الاستخراج بشكل تآزري، على الرغم من أنها تشير إلى نقص الاستكشاف في التطبيق المتسلسل لطرق الاستخراج.
بالإضافة إلى ذلك، تتناول القسم تقنيات الاستخراج المبتكرة، بما في ذلك استخدام الضغط العالي جدًا والضغط السلبي، والتي تحسن من نقل الكتلة وكفاءة الاستخراج من خلال تعطيل جدران خلايا النباتات. يتم تقديم دمج الطحن الكروي مع DESs كبديل أخضر وفعال لاستخراج المنتجات الطبيعية. علاوة على ذلك، يهدف تطوير DESs المثبتة على المواد الصلبة إلى معالجة التحديات المتعلقة باللزوجة والاسترداد، مما يعزز من جدوى DESs في التطبيقات على نطاق واسع. بشكل عام، تؤكد النتائج على تعددية استخدام DESs في منهجيات الاستخراج وإمكاناتها لمزيد من الابتكار في هذا المجال.
نقاش
يقدم قسم النقاش في ورقة البحث تحليلًا بيبليومتريًا شاملاً للدراسات التي تتعلق بالمذيبات اليوتيكتية العميقة (DESs) في استخراج وفصل المنتجات الطبيعية النشطة بيولوجيًا. يكشف التحليل، الذي يغطي المنشورات من 2013 إلى 2025، عن زيادة كبيرة في إنتاج الأبحاث، خاصة من الصين، التي تمثل 40.1% من إجمالي 351 ورقة تم تحديدها. تشمل المجلات الرئيسية في هذا المجال *Molecules* و*ACS Sustainable Chemistry & Engineering* و*Food Chemistry*. يبرز التحليل أربعة تجمعات موضوعية تركز على “المذيبات الخضراء” و”الاستخراج الأخضر”، مما يؤكد التركيز المتزايد على طرق الاستخراج الصديقة للبيئة. من الجدير بالذكر أن تحليل تكرار الكلمات الرئيسية يشير إلى اهتمام متزايد بتقنيات مثل الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية، مما يبرز الطبيعة البينية لأبحاث DES عبر مجالات مثل الكيمياء، وعلم الأدوية، والزراعة.
تشير النتائج إلى أن DESs، وخاصة المذيبات اليوتيكتية العميقة الطبيعية (NADES)، هي بدائل واعدة للمذيبات التقليدية بسبب توافقها الحيوي وكفاءتها في استخراج المركبات النشطة بيولوجيًا الحساسة للحرارة من الأدوية الصينية التقليدية (TCM). تؤكد الورقة على إمكانات DESs في تعزيز عوائد الاستخراج مع تقليل الأثر البيئي، مما يدعم تحديث ممارسات TCM. تشمل اتجاهات البحث المستقبلية تحسين تركيبات DES لمصفوفات الأعشاب المختلفة ومعالجة التحديات المتعلقة بالقابلية الصناعية للتوسع وإعادة تدوير المذيبات. بشكل عام، يبرز التحليل الدور التحويلي لـ DESs في تقدم تقنيات الاستخراج المستدامة، مما يمهد الطريق لتطويرات علاجية أكثر أمانًا وكفاءة في TCM.
القيود
تسلط القسم الخاص بالقيود في ورقة البحث الضوء على عدة تحديات مرتبطة بالمذيبات اليوتيكتية العميقة (DESs) في عمليات الاستخراج. بينما تقدم DESs مزايا على المذيبات التقليدية، يمكن أن تتعرض فعاليتها للخطر بسبب الشبكات القوية من الروابط الهيدروجينية التي تعيق التفاعلات مع المذاب المستهدف، خاصةً بالنسبة للمركبات التي لا تتوافق جيدًا مع خصائص DES. اللزوجة العالية هي مشكلة أخرى كبيرة، خاصةً بالنسبة لـ DESs المستندة إلى كلوريد الكولين والبوليمرات متعددة الكربوكسيلات، والتي يمكن أن تعيق نقل الكتلة وكفاءة الخلط. على الرغم من أن التعديلات مثل إضافة مكون ثالث أو التسخين يمكن أن تخفف من اللزوجة، إلا أن هذه الأساليب قد تقدم كفاءات طاقة أو تعقيد.
بالإضافة إلى ذلك، فإن نقص المعايير في التركيب، والنقاء، وتقييم الأداء يشكل حاجزًا رئيسيًا أمام تقدم وتطبيق DESs. تعقيد طرق التحضير والتوصيف يجعل من الصعب مقارنة النتائج عبر الدراسات. كما أن التكلفة والقابلية للتوسع تمثل تحديات، حيث لا يزال معظم بحث DES محصورًا في بيئات مختبرية صغيرة، مع وجود عقبات هندسية كبيرة يجب التغلب عليها للتطبيقات الصناعية. علاوة على ذلك، تثير المخاوف المتعلقة بقابلية التحلل البيولوجي لبعض مكونات DES، خاصة تلك التي تحتوي على أملاح الأمونيوم الرباعية، تساؤلات حول تأثيرها البيئي، مما قد يؤدي إلى تدقيق تنظيمي. أخيرًا، تحدد القضايا المتعلقة بفصل وإعادة تدوير DESs من جدواها الاقتصادية، حيث تواجه التطبيقات العملية غالبًا مشاكل تتعلق بنقاء المذيبات وتدهور الأداء.
DOI: https://doi.org/10.1186/s13020-026-01325-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41535973
Publication Date: 2026-01-15
Author(s): Ahmad Ali et al.
Primary Topic: Ionic liquids properties and applications
Overview
The section provides an overview of the integration of Deep Eutectic Solvents (DESs) in the extraction and separation processes of Traditional Chinese Medicines (TCM). It highlights the environmental and health risks associated with conventional extraction methods that utilize hazardous organic solvents, positioning DESs as a sustainable alternative due to their tunable physicochemical properties, biodegradability, and enhanced extraction efficiency for bioactive compounds such as alkaloids, flavonoids, and polysaccharides. The review discusses various separation techniques, including liquid/solid-liquid extraction and chromatographic systems, where DESs improve efficiency and recyclability, alongside Environmental-Health-Safety (EHS) analyses.
The findings indicate that DESs excel in preserving heat-sensitive compounds, enhancing solubility, and facilitating selective extraction, aligning with green chemistry principles. However, challenges such as high viscosity, scalability issues, and incomplete toxicological assessments persist. The section emphasizes that while DESs represent a promising advancement in green chemistry for TCM, their limitations necessitate careful consideration and optimization tailored to specific herbal matrices. Future advancements will rely on interdisciplinary collaboration, computational modeling, and policy support to transition laboratory innovations into practical, sustainable applications. Overall, DESs hold significant potential for modernizing TCM extraction, but a balanced approach is essential to address both their advantages and challenges.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the historical significance and modernization of Traditional Chinese Medicine (TCM), emphasizing its reliance on complex formulations derived from natural sources. The text highlights the growing interdisciplinary approach necessary for advancing TCM, particularly in the context of a global resurgence in natural therapies. Recent advancements in extraction, purification, and formulation processes are noted, focusing on enhancing the efficacy, safety, and sustainability of TCM practices.
Key developments in extraction methods are outlined, including the exploration of innovative green solvents such as ionic liquids (ILs) and deep eutectic solvents (DESs), which offer improved efficiency and environmental friendliness. The integration of computational chemistry, machine learning, and artificial intelligence in optimizing extraction processes is also emphasized, as these technologies reduce the reliance on traditional trial-and-error methods. Furthermore, the paper discusses the emergence of novel physical extraction techniques and mass transfer-enhanced methods, such as mechanochemical extraction, which improve the dissolution of target compounds. The importance of subsequent enrichment and separation processes is underscored, with a call for continuous innovation in methodologies to enhance efficiency and reduce environmental impact. The authors advocate for the development of green, energy-saving extraction methods, particularly highlighting the potential of DESs in TCM applications.
Methods
The section discusses various methods for enhancing the extraction efficiency of bioactive compounds using deep eutectic solvents (DESs) in combination with physical techniques such as microwave-assisted extraction (MAE) and ultrasonic extraction (UAE). Notably, the optimal extraction conditions for anthocyanins from mulberry fruit were identified using a choline chloride-lactic acid DES with specific parameters, yielding an extraction rate of 8.892 mg/g and demonstrating superior antioxidant capacity compared to ascorbic acid. The study highlights the potential of DESs to synergistically enhance extraction processes, although it notes a lack of exploration into the sequential application of extraction methods.
Additionally, the section elaborates on innovative extraction techniques, including the use of ultra-high pressure and negative pressure cavitation, which improve mass transfer and extraction efficiency by disrupting plant cell walls. The integration of ball-milling with DESs is presented as a green and efficient alternative for extracting natural products. Furthermore, the development of immobilized DESs on solid materials aims to address challenges related to viscosity and recovery, enhancing the practicality of DESs in large-scale applications. Overall, the findings underscore the versatility of DESs in extraction methodologies and their potential for further innovation in the field.
Discussion
The discussion section of the research paper presents a comprehensive bibliometric analysis of studies involving deep eutectic solvents (DESs) in the extraction and separation of natural bioactive products. The analysis, covering publications from 2013 to 2025, reveals a significant increase in research output, particularly from China, which accounts for 40.1% of the total 351 papers identified. Key journals in this domain include *Molecules*, *ACS Sustainable Chemistry & Engineering*, and *Food Chemistry*. The analysis highlights four thematic clusters centered around “green solvents” and “green extraction,” emphasizing the growing focus on environmentally friendly extraction methods. Notably, the keyword co-occurrence analysis indicates a rising interest in techniques such as ultrasound-assisted extraction, underscoring the interdisciplinary nature of DES research across fields like chemistry, pharmacology, and agriculture.
The findings suggest that DESs, particularly natural deep eutectic solvents (NADES), are promising alternatives to traditional solvents due to their biocompatibility and efficiency in extracting heat-sensitive bioactive compounds from traditional Chinese medicine (TCM). The paper emphasizes the potential of DESs to enhance extraction yields while minimizing environmental impact, thus supporting the modernization of TCM practices. Future research directions include optimizing DES formulations for various herbal matrices and addressing challenges related to industrial scalability and solvent recyclability. Overall, the analysis underscores the transformative role of DESs in advancing sustainable extraction technologies, paving the way for safer and more efficient therapeutic developments in TCM.
Limitations
The section on limitations in the research paper highlights several challenges associated with Deep Eutectic Solvents (DESs) in extraction processes. While DESs present advantages over conventional solvents, their efficacy can be compromised by strong hydrogen-bonding networks that hinder interactions with target solutes, particularly for compounds that do not align well with the DES’s properties. High viscosity is another significant issue, particularly for DESs based on choline chloride and polycarboxylates, which can impede mass transfer and mixing efficiency. Although modifications such as adding a third component or heating can mitigate viscosity, these approaches may introduce energy inefficiencies or complexity.
Additionally, the lack of standardization in synthesis, purity, and performance evaluation poses a major barrier to the advancement and application of DESs. Variability in preparation methods and characterization complicates the comparison of results across studies. Cost and scalability also present challenges, as most DES research remains confined to small-scale laboratory settings, with significant engineering hurdles to overcome for industrial applications. Furthermore, concerns regarding the biodegradability of certain DES components, particularly those containing quaternary ammonium salts, raise questions about their environmental impact, potentially leading to regulatory scrutiny. Lastly, issues related to the separation and recycling of DESs limit their economic viability, as practical applications often encounter problems with solvent purity and performance degradation.