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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Extraktion von pharmazeutisch
aktiven Komponenten aus Pflanzenmaterialien, und insbesondere die
Herstellung einer botanischen Arzneimittelsubstanz (botanical drug
substance, BDS) für
die Inkorporierung in ein Medikament. Sie betrifft auch eine BDS
gegebener Reinheit zur Verwendung in pharmazeutischen Formulierungen.
Insbesondere betrifft sie BDS, die Cannabinoide enthalten, die durch
Extraktion von Cannabis erhalten wurden.
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In
WO 02/064109 A2 offenbart
der Anmelder ein Verfahren zum Herstellen eines Pflanzenarzneimittelextrakts
(botanische Arzneimittelsubstanz) aus medizinischem Cannabis. Das
Verfahren umfasst:
- 1. einen Erwärmungsschritt,
um die saure Form der Cannabinoide zu ihrer neutralen Form zu decarboxylieren;
- 2. eine erste Extraktion mit einem spezifischen Volumen von
Kohlendioxid über
6–8 Stunden;
und
- 3. einen Schritt zum Reduzieren des Gehalts an nicht interessierenden
Materialien, bezeichnet als ”Winterisierung”, wobei
durch diesen Schritt Wachse ausgefällt werden.
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Insbesondere
beschreibt
WO 02/064109
A2 ein Verfahren, wobei Schritt 1 das Erwärmen von
zerkleinertem Cannabis (2–3
mm) auf 100–150°C über eine
ausreichende Zeit umfasst, um die Decarboxylierung zu gestatten;
Schritt
2 CO
2-Extraktion unter Verwenden von
- a) einem groben Pulver (die Teilchen werden
durch ein 3 mm Sieb passiert);
- b) einer Packdichte von 0,3; und
- c) überkritischen
Bindungen von 600 bar bei 35°C über 4 Stunden,
beinhaltet,
obwohl andere Kombinationen von Temperatur und Druck im Bereich
von 10–35°C und 60–600 bar (sowohl überkritische
als auch unterkritische Bedingungen), dies sei eingeräumt, verwendet
werden können; und
Schritt
3 das Durchführen
einer ethanolischen Ausfällung
bei –20°C über 24 Stunden
und Entfernen des wachsartigen bzw. -haltigen Materials durch Filtration
umfasst.
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Das
in
WO 02/064109 A2 offenbarte überkritische
Verfahren erzeugte:
- a) einen Extrakt mit hohem
THC-Gehalt, enthaltend:
60% Tetrahydrocannabinol (THC)
1–2% Cannabidiol
(CBD)
4–5%
andere kleinere Cannabinoide einschließlich CBN
(quantitative
Ausbeuten waren 9 Gew.-% bezogen auf das Trockengewicht von medizinischem
Cannabis); und
- b) einen Extrakt mit hohem CBD-Gehalt, enthaltend:
60%
CBD
4% THC
2% andere Cannabinoide
(quantitative Ausbeuten
waren 9 Gew.-% bezogen auf das Trockengewicht von medizinischem
Cannabis).
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Da
das resultierende BDS in einem pharmazeutischen Produkt verwendet
werden soll, ist es ohne Frage essentiell, dass das Verfahren sicher
ist, skalierbar bis zur kommerziellen Massenproduktion ist und ein
hohes Ausmaß an
Produktbeschaffenheit und vorzugsweise auch gute Ausbeuten ergibt.
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Die
Prinzipien der überkritischen
Fluidextraktion (SFE) sind bekannt seit der Arbeit von Baron Cagniard
de le Tour im Jahre 1822, als entdeckt wurde, das die Gas-Flüssigkeits-Grenze verschwand,
wenn die Temperatur von bestimmten Materialien durch Erwärmen in
einem geschlossenen Glasbehälter
angehoben wurde. Durch diese erste frühe Arbeit wurde zum ersten
Mal der kritische Punkt einer Substanz entdeckt. Der kritische Punkt
ist die Temperatur, oberhalb der eine Substanz als gasförmige, flüssige und
feste Phase koexistieren kann. Später wurde herausgefunden, dass
Substanzen als hochinteressante Lösungsmittel für Extraktion
und Fraktionierung von komplexen Mischungen verwendet werden können, wenn
sie über
ihre kritische Temperatur und ihren kritischen Punkt angehoben werden.
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Die
Technik wird umfangreich in der Heizöl verarbeitenden Industrie
verwendet und wurde beispielsweise für die Reinigung und Trennung
von pflanzlichen und Fischölen
angewandt.
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Ein
attraktives Merkmal von SFE gegenüber der Verwendung von konventionellen
Lösungsmitteln
ist, dass die Lösungsmittelstärke (E°) durch Veränderung
von Temperatur und Druck oberhalb des kritischen Punkts variiert
werden kann.
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In
einem typischen Druck-Temperatur-Diagramm für eine Substanz gibt es drei
Linien, die das Gleichgewicht zwischen zwei der Phasen definieren.
Diese Linien treffen sich am Tripelpunkt. Die Linien definieren die
Grenze zwischen gasförmigem,
flüssigem
und festem Zustand und die Punkte entlang der Linie definieren das
Gleichgewicht zwischen Phasenpaaren. Die Dampfdruckkurve (Siedekurve),
zum Beispiel, startet am Tripelpunkt und endet am kritischen Punkt.
Der kritische Bereich beginnt an diesem Punkt und eine überkritische Flüssigkeit
ist eine Substanz, die sich über
ihrer kritischen Temperatur (Tc) und über ihrem kritischen Druck (Pc)
befindet. Die kritische Temperatur ist somit die höchste Temperatur,
bei der ein Gas durch Erhöhung
des Drucks in eine Flüssigkeit
umgewandelt werden kann, und der kritische Druck ist der höchste Druck,
bei der eine Flüssigkeit
durch Erhöhung
der Temperatur in ein Gas klassischer Vorstellung umgewandelt werden
kann. In dem sogenannten kritischen Bereich gibt es nur eine Phase
und diese besitzt einige Eigenschaften sowohl von einem Gas als
auch von einer Flüssigkeit.
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Es
gibt eine Reihe von Lösungsmitteln,
die für
die Extraktion von aktiven Substanzen aus Pflanzenmaterialien verwendet
werden können,
und Tabelle 1 zeigt die kritische Temperatur und die Drücke für einige dieser
Lösungsmittel. Tabelle 1: Kritische Bedingungen für Lösungsmittel
Lösungsmittel | Kritische
Temperatur (°C) | Kritischer
Druck (bar) |
Kohlendioxid | 31,1 | 73,8 |
Ethan | 32,2 | 48,8 |
Ethylen | 9,3 | 50,4 |
Propan | 96,7 | 42,5 |
Propylen | 91,9 | 46,2 |
Cyclohexan | 280,3 | 40,7 |
Isopropanol | 235,2 | 47,6 |
Benzol | 289,0 | 48,9 |
Toluol | 318,6 | 41,1 |
p-Xylol | 343,1 | 35,2 |
Chlorotrifluormethan | 28,9 | 39,2 |
Trichlorofluormethan | 198,1 | 44,1 |
Ammoniak | 132,5 | 112,8 |
Wasser | 374,2 | 220,5 |
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Der
Anmelder hat als bevorzugtes Lösungsmittel
Kohlendioxid ausgewählt,
das eine kritische Temperatur von 31,1°C und einen kritischen Druck
von 73,8 bar aufweist.
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Kohlendioxid
ist insbesondere vorteilhaft, da es zu niedrigen Kosten nahezu unbegrenzt
verfügbar
ist und, sofern notwendig, recycelt werden kann. Verluste an CO2 sind auch ökologisch neutral. Weiter ist
eine Extraktion mit CO2 ein konservatives
Verfahren der Herstellung und es können ziemlich empfindliche
Moleküle präzise extrahiert
werden.
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Eine
Schlüsselüberlegung
bei der ursprünglichen
Auswahl von flüssigem
CO2 als dem Lösungsmittel für die Herstellung
eines hochpotenten standardisierten Extrakts aus Cannabisherba war
das hohe Maß an
Selektivität,
das erreicht werden kann. Bei dem CO2-System
wurde festgestellt, dass die Lösungsmittelstärke in erster
Linie als eine Funktion der Dichte und Temperatur betrachtet werden
kann, wobei die Lösungsmitteldichte
der wichtigere Faktor darstellt.
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Entgegen
der Erwartung des Anmelders wurde festgestellt, dass Cannabinoide
am besten erhalten werden bei unterkritischen Bedingungen statt
bei überkritischen
Bedingungen.
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Durch
sorgfältiges
Kontrollieren bzw. Steuern von Temperatur und Druck unterhalb der überkritischen Temperatur
und dem überkritischen
Druck ist der Anmelder in die Lage versetzt worden, spezifische
lipophile oder hydrophile cannabinoidreiche Fraktionen von anderen
Komponenten abzutrennen, die relativ leicht abgetrennt werden können, um
eine botanische Arzneimittelsubstanz (BDS) zu erhalten, die die
wünschenswerten Komponenten
in einer Form enthält,
die pharmazeutisch verträglich
ist. Somit können
Verbindungen, von denen man weiß,
dass sie aktive Subtanzen sind, von komplexen Mischungen abgetrennt
werden, die in botanischem Ausgangsmaterial vorkommen.
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Ferner
kann eine sehr gute Charge-zu-Charge-Reproduzierbarkeit zwischen
den Chargen erreicht werden und unerwünschte Inhaltsstoffe, wie beispielsweise
Schwermetalle, die in variierenden Ausmaßen in dem botanischen Ausgangsmaterial
anwesend sein können,
können
in dem extrahierten Material zurückgelassen
werden.
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Die
Extraktionsbedingungen können
auch modifiziert werden, um Pestizidreste zurückzuweisen, die in dem Ausgangsmaterial
vorhanden sein können.
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Die
Vorteile der Verwendung von unterkritischen Bedingungen schließen die
selektive Natur der Extraktion ein. Im Gegensatz dazu hat der Anmelder
herausgefunden, dass das Lösungsmittel
bei SFE neben den gewünschten
Cannabinoiden in nachteilhafter Weise auch andere nicht interessierende
Materialien solubilisiert, die sich in einem nachfolgenden Reinigungsschritt
als schwierig abzutrennen erwiesen.
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Zur
Erläuterung:
Die Dichte von unterkritischem CO2 ist niedrig
und bleibt niedrig, auch wenn der Druck erhöht wird, bis der kritische
Punkt des Systems erreicht ist. Obwohl die Lösungsmittelstärke von
unterkritischem CO2 verringert ist, kann
ein hohes Maß an
Selektivität
erzielt werden, da nur die löslichsten
Komponenten wirksam durch das CO2 gelöst werden;
in diesem Fall die Cannabinoidfraktion. Das Ergebnis ist die Herstellung
eines relativ einfachen Extrakts, der neben den Cannabinoiden nur
eine begrenzte Anzahl an nicht interessierenden Verbindungen enthält, von
denen viele relativ einfach in einem einfachen Schritt entfernt
werden können.
Ferner sind die Kosteneinsparungen durch den Betrieb bei relativ
niedrigen Drücken
und Temperaturen ein weiterer Vorteil.
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Im
Gegensatz dazu gibt es oberhalb der kritischen Temperatur von 31°C einen signifikanten
Anstieg der Dichte von CO2, da es nun in
einem überkritischen
Flüssigzustand
vorliegt. Dies hat zur Folge, dass die Lösungsmittelstärke des
Lösungsmittels
stark ansteigt, was zwar im allgemeinen von Vorteil ist, da mehr
Cannabinoide solubilisiert werden, was zu hohen Ausbeuten führt, was
in der Tat sich aber als nachteilig erweist, da die herabgesetzte
Selektivität
des stärkeren
Lösungsmittels
zu einer erhöhten
Löslichkeit
einer Reihe von nicht interessierenden Verbindungen führt, was
es erschwert, den resultierenden Extrakt zu reinigen. Mit anderen
Worten, es führt
zur Erzeugung von komplexeren Extrakten, in denen die Konzentration
an der interessierenden Verbindung signifikant verdünnt sein
kann (d. h. die Wirksamkeit des Extrakts ist vermindert).
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In
einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Extrahieren
von Cannabinoiden aus Pflanzenmaterial zur Verfügung, das einen Decarboxylierungsschritt,
eine Extraktion mit flüssigem
Kohlendioxid (CO2), und einen Schritt zum
Reduzieren des Gehalts an nicht interessierenden Materialien in
dem Extrakt enthält,
dadurch gekennzeichnet, dass die Extraktion mit flüssigem CO2 unter unterkritischen Bedingungen bei einer
Temperatur zwischen 5–15°C und einem
Druck zwischen 50–70
bar durchgeführt
wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann verwendet werden, um einen Cannabinoid-reichen Extrakt aus
Cannabis-Pflanzenmaterial herzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform
kann das Verfahren verwendet werden, um einen Cannabisextrakt herzustellen,
der eine botanische Arzneimittelsubstanz ist.
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Im
Zusammenhang dieser Anmeldung ist eine ”botanische Arzneimittelsubstanz” ein Extrakt,
der aus Cannabispflanzenmaterial erhalten wird, wobei der Extrakt
die Definition einer ”botanische
Arzneimittelsubstanz” erfüllt, die
in der Guidance for Industry Botanical Drug Products Draft Guidance,
August 2000, US Department of Health and Human Services, Food and
Drug Administration Centre for Drug Evalution and Research gegeben
wird als „eine
Arzneimittelsubstanz erhalten aus einer oder mehreren Pflanzen, Algen
oder makroskopischen Pilzen. Sie wird hergestellt aus botanischen
Ausgangsmaterialien durch eine oder mehrere der folgenden Verfahren:
Pulverisierung, Abkochung, Auspressen, wässrige Extraktion, ethanolische
Extraktion oder andere ähnliche
Verfahren.”
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„Pflanzenmaterial” ist definiert
als eine Pflanze oder ein Pflanzenteil (z. B. Rinde, Holz, Blätter, Stiele bzw.
Stämme
bzw. Halme, Wurzeln, Blüten
bzw. Blumen, Früchte,
Samen, Beeren oder Teile davon) ebenso wie Exsudate und schließt Material
ein, das unter die Definition von ”botanischem Ausgangsmaterial” in der Guidance
for Industry Botanical Drug Products Draft Guidance, August 2000,
US Department of Health and Human Services, Food and Drug Administration
Centre for Drug Evalution and Research fällt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann dazu verwendet werden, Cannabinoide aus irgendeinem Pflanzenmaterial
von Cannabispflanzen zu extrahieren.
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Der
Ausdruck „Cannabispflanze(n)” umfasst
den Wildtyp Cannabis sativa und auch Varianten davon, einschließlich Cannabis-Chemovare,
die natürlicherweise
unterschiedliche Mengen der verschiedenen Cannabinoide enthalten,
Cannabis sativa Subspecies indica einschließlich der Varianten var. indica
und var. kafirinistanica, Cannabis indica und auch Pflanzen, die
das Ergebnis genetischer Kreuzungen, Selbstkreuzungen oder Hybride
davon sind. Der Ausdruck „Cannabispflanzenmaterial” ist so
zu interpretieren, dass er Pflanzenmaterial umfasst, das aus einer
oder mehreren Cannabispflanzen erhalten ist. Zur Vermeidung von
Zweifeln sei hier festgehalten, dass „Cannabispflanzenmaterial” auch getrocknete
Cannabisbiomasse einschließt.
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Die
Extraktion mit flüssigem
CO2 wird vorzugsweise bei eine Temperatur
zwischen 8–12°C, am meisten
bevorzugt bei einer Temperatur von etwa 10°C durchgeführt.
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Die
Extraktion mit flüssigem
CO2 wird vorzugsweise bei einem Druck zwischen
55–65
bar, am meisten bevorzugt bei einem Druck von im wesentlichen 60
bar durchgeführt.
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Am
meisten bevorzugt hat das CO2 einen Massenstrom
von 1000–1500
kg/Stunde, noch bevorzugter einen Massenstrom von im wesentlichen
1250 kg/Stunde.
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Vorzugsweise
wird die flüssige
CO2-Extraktion über bis zu 10 Stunden durchgeführt, am
meisten bevorzugt über
etwa 8 Stunden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird flüssiges
CO2 entfernt durch Druckabsenkung und der
gewonnene Extrakt wird bei einer Temperatur im Bereich von –15°C bis –20°C gehalten.
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Der
Schritt zum Reduzieren des Gehalts an nicht beabsichtigten Materialien
in der botanischen Arzneimittelsubstanz kann im wesentlichen jede
Behandlung sein, die zu einer selektiven Entfernung von unerwünschten
Komponenten (im Gegensatz zu den Cannabinoiden) führt, derart,
dass die Menge an den unerwünschten
Komponenten, die im endgültigen
Arzneimittelsubstanzprodukt vorhanden sind, verringert ist. ”Nicht beabsichtigte” Materialien
sind irgendwelche Materialien, die aus dem Ausgangspflanzenmaterial
erhalten sind, und von denen man nicht wünscht, dass sie in der endgültigen botanischen
Arzneimittelsubstanz enthalten sind. In einer bevorzugten Ausführungsform
kann dieser Schritt eine Ausfällung
mit einem C1-C5 Alkohol enthalten, wobei das zu behandelnde Material
in dem Alkohol-Ausfällschritt über Raumtemperatur
erwärmt wird,
bevor der C1-C5 Alkohol zugegeben wird. Typischerweise wird der
Schrift der Reduzierung des Gehalts an nicht beabsichtigten Materialien
in der botanischen Arzneimittelsubstanz nach Extraktion mit flüssigem CO2 durchgeführt, wobei in diesem Fall das
in der alkoholischen Ausfällung ”zu behandelnde
Material” das
Produkt der flüssigen
CO2-Extraktion ist. Dieser Extrakt ist selbst
eine ”botanische
Arzneimittelsubstanz” innerhalb
der oben gegebenen Definition.
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Der
C1-C5 Alkohol ist vorzugsweise Ethanol. Der Extrakt wird vorzugsweise
auf eine Temperatur im Bereich von 36°C bis 44°C erwärmt, am meisten bevorzugt auf
etwa 40°C.
Die Erwärmung
des zu behandelnden Materials vor der Zugabe des C1-C5 Alkohols
hat die Wirkung der Verbesserung der Mischung dieses Materials mit
dem C1-C5 Alkohol und verbessert somit die Wirkung des Alkohol-Ausfällschritts.
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Der
C1-C5 Alkohol wird vorzugsweise in einer Menge von 3:1 bis 1:1 C1-C5
Alkoholvolumen zu Gewicht des zu behandelnden Materials zugegeben,
noch bevorzugter in einer Menge von etwa 2:1 C1-C5 Alkoholvolumen
zu Gewicht des zu behandelnden Materials.
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Die
Lösung,
die aus der Zugabe von C1-C5 Alkohol zu dem zu behandelnden Material
resultiert, wird abgekühlt
und man lässt
unlösliche
Materialien ausfallen. Bevorzugt wird die Lösung auf eine Temperatur im Bereich
von –15°C bis –25°C abgekühlt und
vorzugsweise wird die Lösung
für bis
zu 52 Stunden abgekühlt.
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Der
Niederschlag aus unlöslichen
Materialien wird dann entfernt, typischerweise durch Filtration.
Vorzugsweise wird die Filtration durch eine 20 μm-Membrane durchgeführt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann das Verfahren weiter eine mehrstufige Verdampfung unter verringertem
Druck enthalten. Diese kann durch Rotationsverdampfung oder andere
bekannte Techniken erfolgen.
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Typischerweise
wird die mehrstufige Verdampfung mit dem Produkt des C1-C5 Alkohol-Ausfällschritts durchgeführt, um
im wesentlichen den gesamten C1-C5 Alkohol und Wasser zu entfernen.
Vorzugsweise wird zuerst der C1-C5 Alkohol entfernt und dann das
Wasser.
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Der
C1-C5 Alkohol wird vorzugsweise durch Erwärmen auf eine Temperatur im
Bereich von 58–62°C entfernt,
um eine Dampftemperatur im Bereich von 38–42°C bei einem Vakuum im Bereich
von 168–172
mBar zu ergeben, bis es nur noch wenig oder kein sichtbares Kondensat
mehr gibt.
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Wasser
wird dann zusätzlich
entfernt, vorzugsweise bei einer stufenweisen Reduzierung des Drucks in
Schritten bis etwa 50 mbar.
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Der
Decarboxylierungsschritt kann vor oder nach der Extraktion mit flüssigem CO2 durchgeführt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Decarboxylierungsschritt vor der Extraktion mit flüssigem CO2 durchgeführt und wird durch Erwärmen des
Pflanzenmaterials auf Temperaturen und über Zeiträume durchgeführt, die
eine wenigstens 95%-ige Umwandlung der sauren Cannabinoide von der
sauren Form in ihre neutrale Form sicherstellen, während sie
eine thermische Zersetzung bzw. einen thermischen Abbau von THC zu
CBN von weniger als 10% sicherstellen.
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Decarboxylierung
von Cannabinoidsäuren
ist eine Funktion von Zeit und Temperatur, so dass bei höheren Temperaturen
eine kürzere
Zeitdauer für
eine komplette Decarboxylierung einer gegebenen Menge an Cannabinoidsäure benötigt wird.
Bei der Auswahl geeigneter Bedingungen für die Decarboxylierung muss
jedoch daran gedacht werden, die thermische Zersetzung bzw. den
thermischen Abbau von erwünschten
pharmakologischen Cannabinoiden in unerwünschte Zersetzungs- bzw. Abbauprodukte
zu minimieren, insbesondere die thermische Zersetzung bzw. den thermischen
Abbau von THC zu Cannabinol (CBN).
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Vorzugsweise
wird die Decarboxylierung in einem mehrstufigen Erwärmungsverfahren
durchgeführt, bei
der das Pflanzenmaterial
- i) auf eine erste
Temperatur über
eine erste (relativ kurze) Zeitdauer erwärmt wird, um zurückgehaltenes Wasser
zu verdampfen und um das Pflanzenmaterial gleichmäßig zu erwärmen; und
- ii) die Temperatur auf eine zweite Temperatur über eine
zweite Zeitdauer (typischerweise eine längere als die erste Zeitdauer)
erhöht
wird, bis wenigstens ein 95%-ige Umwandlung der sauren Cannabinoide
in ihre neutrale Form stattgefunden hat.
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Vorzugsweise
wird der erste Schritt bei einer Temperatur im Bereich von 100°C bis 110°C über 10–20 Minuten
durchgeführt.
Noch bevorzugter beträgt
die erste Temperatur etwa 105°C
und die erste Zeitdauer etwa 15 Minuten.
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Wenn
das Pflanzenmaterial erhalten ist aus Cannabispflanzen mit einem
hohen CBD-Gehalt
(definiert als ein Prozentgehalt von > 90% CBD des gesamten Cannabinoidgehalts),
liegt die zweite Temperatur vorzugsweise im Bereich von 115°C bis 125°C, vorzugsweise
bei etwa 120°C,
und die zweite Zeitdauer im Bereich von 45 bis 75 Minuten, vorzugsweise
beträgt
sie etwa 60 Minuten. Noch bevorzugter liegt die zweite Temperatur
im Bereich von 135°C
bis 145°C,
vorzugsweise beträgt
sie 140°C
und die zweite Zeitdauer im Bereich von 15 bis 45 Minuten, vorzugsweise
beträgt
sie etwa 30 Minuten. In einer weiteren Ausführungsform, am meisten bevorzugt
für ein
Gewicht an Pflanzenmaterial von mehr als 4 kg, liegt die zweite
Temperatur im Bereich von 140°C
bis 150°C,
vorzugsweise beträgt
sie 145°C,
und die zweite Zeitdauer liegt im Bereich 55 bis 90 Minuten. Die
letzteren Bedingungen sind bevorzugt für Verarbeitungsmengen von,
beispielsweise 4–6
kg Pflanzenausgangsmaterial und die genauen Werte, insbesondere
die Zeitdauer, kann leicht mit zunehmendem Gewicht variieren.
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Wenn
das Pflanzenmaterial erhalten ist aus Cannabispflanzen mit einem
hohen THC-Gehalt
(definiert als ein Prozentgehalt von > 90% THC des gesamten Cannabinoidgehalts),
liegt die zweite Temperatur vorzugsweise im Bereich von 115°C bis 125°C, typischerweise
beträgt
sie 120°C,
und die zweite Zeitdauer liegt im Bereich von 45 bis 75 Minuten,
typischerweise beträgt
sie etwa 60 Minuten. Noch bevorzugter liegt die zweite Temperatur
im Bereich von 100°C
bis 110°C,
typischerweise beträgt
sie 105°C,
und die zweite Zeitdauer liegt im Bereich von 60 bis 120 Minuten.
In einer weiteren Ausführungsform,
am meisten bevorzugt für
ein Gewicht an Pflanzenmaterial von mehr als 4 kg, liegt die zweite
Temperatur im Bereich von 140°C
bis 150°C,
vorzugsweise beträgt
sie 145°C,
und die zweite Zeitdauer liegt im Bereich von 45 bis 55 Minuten.
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Am
meisten bevorzugt wird der Decarboxylierungsschritt durchgeführt bei
Temperaturen und über
Zeiten, die wenigstens eine 97%-ige Umwandlung der sauren Cannabinoide
in ihre neutrale Form sicherstellen, während sie eine thermische Zersetzung
bzw. einen thermischen Abbau von THC zu CBN von weniger als 10%
sicherstellen.
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Standardbedingungen
für Cannabinoidanalysen
und Verfahren für
die Berechnung des Cannabinoidgehalts (in %) werden in den beigefügten Beispielen
angegeben.
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Das
Pflanzenmaterial, das als Ausgangsmaterial für das Extraktionsverfahren
verwendet wird, wird vorzugsweise zerkleinert, gemahlen oder auf
eine andere Weise bearbeitet, um eine Teilchengröße von weniger als 2 mm zu
ergeben, vorzugsweise jedoch größer als
1 mm. Ein derartige Behandlung führt
im Allgemeinen zu einer verbesserten Extraktion von Cannabinoiden
aus dem Pflanzenmaterial, da die Packungsdichte verbessert wird.
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In
eine bevorzugten Ausführungsform
kann das erfindungsgemäße Verfahren
weiter einen Schritt der Behandlung eines Extrakts (oder botanischen
Arzneimittelsubstanzmaterials), der aus dem Pflanzenmaterial erhalten
ist, mit Aktivkohle beinhalten.
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Typischerweise
wird dieser Schritt mit dem Produkt einer Ausfällung mit C1-C5 Alkohol durchgeführt, üblicherweise
unmittelbar nach der Filtration zum Entfernen des Niederschlags.
Das flüssige
Produkt der alkoholischen Ausfällung
wird als eine „botanische
Arzneimittelsubstanz” entsprechend
der oben gegebenen Definition klassifiziert. Geeigneter Weise kann
die Behandlung mit Aktivkohle mittels einer Durchleitung von flüssigem zu
behandelndem Material entlang einer Säule mit Aktivkohle durchgeführt werden.
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Wie
in den beigefügten
Beispielen veranschaulicht wird, verbessert die Behandlung mit Aktivkohle
die Stabilität
von botanischen Arzneimittelsubstanzen, die aus Cannabispflanzenmaterial
erhalten wurden, erheblich, was die Beständigkeit gegen thermischen
Abbau bzw. thermische Zersetzung der aktiven Cannabinoide erheblich
verbessert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das erfindungsgemäße Verfahren
die folgenden Schritte, die vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge
durchgeführt.
werden, beginnend mit Cannabispflanzenmaterial:
- i)
Decarboxylierung
- ii) Extraktion mit flüssigem
CO2, um eine rohe botanische Arzneimittelsubstanz
herzustellen,
- iii) Ausfällung
mit C1-C5 Alkohol, um den Gehalt an nicht beabsichtigten Materialien
zu verringern,
- iv) Filtration zum Entfernen des Niederschlags
- v) Verdampfung, um C1-C5 Alkohol und Wasser zu entfernen, um
eine fertige botanische Arzneimittelsubstanz (BDS) herzustellen.
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Ein
Behandlungsschritt mit Aktivkohle kann zwischen Schritt iv) und
Schritt v) eingeschlossen sein, was zu einer verbesserten Stabilität des fertigen
BDS führt.
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Der
Anmelder hat ferner festgestellt, dass die Zugabe eines Gehalts
an Modifikationsmittel oder polarem Lösungsmittel, beispielsweise
ein C1-C5 Alkohol, wie er beispielhaft durch Ethanol angegeben wird,
zu flüssigem
Kohlendioxidlösungsmittel
die Selektivität
des Extraktionsverfahrens weiter erhöhen kann.
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Demgemäß stellt
die Erfindung ein Verfahren zum Extrahieren von Cannabinoiden aus
Pflanzenmaterial zur Verfügung,
das eine Extraktion mit flüssigem
CO2 enthält,
dadurch gekennzeichnet, dass ein organisches Modifikationsmittel
oder ein polares Lösungsmittel
dem Kohlendioxid zugegeben wird.
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Vorzugsweise
wird das Modifikationsmittel oder das polare Lösungsmittel in einer Menge
von bis zu 10 Gew.-% zugegeben.
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Vorzugsweise
ist das Modifikationsmittel ein C1-C5 Alkohol, am meisten bevorzugt
Ethanol.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung ferner auf botanische
Arzneimittelsubstanzen, die aus Cannabispflanzenmaterial erhalten
sind. Daher stellt die Erfindung eine botanische Arzneimittelsubstanz
zur Verfügung,
die erhältlich
ist aus botanischem Ausgangsmaterial aus einer Cannabispflanze,
die viel THC enthält,
und die einen THC-Gehalt von wenigstens 90 Gew.-% des Gesamtcannabinoidgehalts
enthält,
wobei die botanische Arzneimittelsubstanz ein Extrakt ist, der aus
der Cannabispflanze mit dem hohen THC-Gehalt erhalten ist, der wenigstens
50 Gew.-% THC-Extrakt, nicht mehr als 5 Gew.-% des THC-Gehalts an
CBD und neben THC und CBD nicht mehr als 5 Gew.-% von dem THC-Gehalt
an anderen Cannabinoiden enthält.
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Der
Extrakt enthält
noch bevorzugter wenigstens 55 Gew.-% und noch bevorzugter wenigstens
60 Gew.-% THC. Die anderen Cannabinoide und die Analysenverfahren
zum Bestimmen der Mengen werden später angegeben.
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Die
Erfindung stellt auch eine botanische Arzneimittelsubstanz zur Verfügung, die
erhältlich
ist aus botanischem Ausgangsmaterial von einer Cannabispflanze mit
hohem CBD-Gehalt, die eine CBD-Gehalt von wenigstens 90 Gew.-% des
gesamten Cannabinoidgehalts aufweist, wobei die botanische Arzneimittelsubstanz
ein Extrakt ist, der erhalten ist aus einer Cannabispflanze mit
hohem CBD-Gehalt, wobei der Extrakt wenigstens 50 Gew.-% des Extrakts
an CBD enthält,
nicht mehr als 7,5 Gew.-% des CBD-Gehalts an THC und außer CBD
und THC nicht mehr als 5% andere Cannabinoide, ausgedrückt als
Gew.-% des CBD-Gehalts.
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Der
Fachmann wird erkennen, dass Pflanzen mit hohem THC-Gehalt, wie
beispielsweise ”Skunk” gezüchtet worden
sind, wenngleich für
freizeitgemäße Verwendung,
unter Verwendung von traditionellen Züchtungstechniken, die in ähnlicher
Weise verwendet werden können,
um Pflanzen zu entwickeln, die reich sind an anderen Cannabinoiden,
z. B. CBD, durch natürliche
Selektion oder durch genetische Techniken, da die Gene für die Cannabiniolatsynthase
und die THC-Synthase identifiziert worden sind, vgl.
JP 2001029082 und
JP 2000078979 . CPRO 921018 Land
Sorte Turkey ist ein Beispiel einer Pflanze mit hohem CBD-Gehalt.
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Die
botanische Arzneimittelsubstanzen können erhalten werden ausgehend
von Cannabispflanzenmaterial (botanischem Ausgangsmaterial) unter
Verwendung des erfindungsgemäßen Extraktionsverfahrens.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
die botanische Arzneimittelsubstanz nicht mehr als 4 ppb Aflatoxin.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält
die botanische Arzneimittelsubstanz nicht mehr als insgesamt 20
ppm Schwermetalle.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält
die botanische Arzneimittelsubstanz nicht mehr als 15 Gew.-% restliche
Lösungsmittel,
genauer nicht mehr als 15 Gew.-% Ethanol.
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In
einer weitem bevorzugten Ausführungsform
enthält
die botanische Arzneimittelsubstanz nicht mehr als 105 cfu/g
Gesamtkeimzahl (TVC), nicht mehr als 104 cfu/g
Pilze, nicht mehr als 103 cfu/g Enterobakterien und
andere nichtgramnegative Organismen und keine nachweisbaren E. coli,
Salmonellen oder S. aureus.
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Die
oben angegebenen Parameter beziehen sich auf die Reinheit der botanischen
Arzneimittelsubstanz und definieren ein Reinheitsniveau, das bevorzugt
wird, wenn die botanische Arzneimittelsubstanz in ein pharmazeutisches
Produkt inkorporiert werden soll. Botanische Arzneimittelsubstanzen,
die das erforderliche Reinheitsniveau aufweisen, können erhalten
werden durch das Verwenden des erfindungsgemäßen Extraktionsverfahrens,
insbesondere unter Verwenden der Betriebsbedingungen und der Qualitätskontrollverfahren, wie
sie in den beigefügten
Beispielen beschrieben sind. Standardanalysentechniken für die Verwendung
bei der Bestimmung der Niveaus an Aflatoxin, Schwermetallen, Lösungsmittelresten
und bakteriellen Verunreinigungen in einer botanischen Arzneimittelsubstanz
sind dem Fachmann bekannt (z. B. Ph. Eur. Standardverfahren) und
weitere Details werden in den beigefügten Beispielen zur Verfügung gestellt.
-
Botanische
Arzneimittelsubstanzen, die aus Cannabispflanzenmaterial gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt werden, können
formuliert werden mit einem oder mehreren pharmazeutisch verträglichen
Trägern,
Verdünnungsmitteln
oder Hilfsstoffen oder können
auf einer pharmazeutisch verträglichen Oberfläche für die Verdampfung
abgeschieden bzw. abgelagert werden, um pharmazeutische Formulierungen zu
erzeugen, die Cannabinoide als die pharmazeutisch aktiven Mittel
enthalten.
-
Daher
stellt die Erfindung in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zum
Herstellen einer pharmazeutischen Zusammensetzung zur Verfügung, die
als ein aktives Mittel eine botanische Arzneimittelsubstanz enthält, die
ein Extrakt von wenigstens einer Cannabisplanzenvarietät ist, wobei
das Verfahren enthält:
Herstellen einer botanischen Arzneimittelsubstanz, die Cannabinoide
aus der wenigstens einen Cannabispflanzenvarietät enthält, unter Verwenden des erfindungsgemäßen Extraktionsverfahrens,
und Formulieren der botanischen Arzneimittelsubstanz mit einer oder
mehreren pharmazeutisch verträglichen
Verdünnungsmitteln,
Trägern oder
Hilfsstoffen oder Abscheiden bzw. Ablagern der botanischen Arzneimittelsubstanz
auf einer pharmazeutisch verträglichen
Oberfläche
für die
Verdampfung, um eine pharmazeutische Zusammensetzung herzustellen.
-
Verschiedene
botanische Arzneimittelsubstanzen können aus einzelnen Cannabispflanzenvarietäten hergestellt
werden, die einen unterschiedlichen Cannabinoidgehalt aufweisen
(z. B. Pflanzen mit hohem THC-Gehalt und hohem CBD-Gehalt) und diese
können
dann vor der Formulierung gemischt oder miteinander vermengt werden,
um die endgültige
pharmazeutische Zusammensetzung herzustellen. Diese Vorgehensweise
ist bevorzugt, wenn es beispielsweise gewünscht ist, ein definiertes
Gewichtsverhältnis
von einzelnen Cannabinoiden in der endgültigen Formulierung zu erzielen.
Alternativ dazu kann botanisches Ausgangsmaterial von einer oder
mehreren Cannabispflanzenvarietäten
mit definiertem Cannabinoidgehalt zusammengemischt werden vor der
Extraktion einer einzelnen botanischen Arzneimittelsubstanz, die
den gewünschten
Cannabinoidgehalt aufweist, die dann zu einer endgültigen pharmazeutischen
Zusammensetzung formuliert werden kann.
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Die
botanische Arzneimittelsubstanz kann mit irgendwelchen üblichen
pharmazeutisch verträglichen Verdünnungsmitteln,
Trägern
oder Hilfsstoffen formuliert werden, um eine pharmazeutische Zusammensetzung
herzustellen. Die Auswahl an Verdünnungsmitteln, Trägern oder
Hilfsstoffen hängt
von der gewünschten Darreichungsform
ab, die wiederum von dem beabsichtigten Verabreichungsweg zu einem
Patienten abhängt. Bevorzugte
Darreichungsformen schließen
unter anderem ein, flüssige
Dosierungsformen für
die Verabreichung via Sprays unter Pumpwirkung oder Aerosolsprays,
Tabletten, Pastillen, Gele, Kapseln, Suppositorien, Pulver, etc.
und Zerstäuber.
Derartige Darreichungsformen können
hergestellt werden gemäß den Standardprinzipien
pharmazeutischer Formulierung, die dem Fachmann bekannt sind. Bevorzugte
Darreichungsformen und Verfahren zur Herstellung derartiger Darreichungsformen
sind in der ebenfalls anhängigen
internationalen Anmeldung
PCT/GB02/00620 des
Anmelders beschrieben.
-
Flüssige Formulierungen
sind besonders bevorzugt. Eine besonders bevorzugte Formulierung
für die Verabreichung
von Cannabinoiden, obwohl diese nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung
in irgendeiner Weise zu beschränken,
ist eine flüssige
Formulierung, die die botanische Arzneimittelsubstanz, Ethanol und
Propylenglycol und optional eine aromatisierende Substanz, wie beispielsweise
Pfefferminzöl,
enthält.
Diese Formulierung kann in geeigneter Weise zu den bukkalen oder
sublingualen Schleimhäuten
via eines Sprays unter Pumpwirkung verabreicht werden und gewährleistet
eine wirksame Absorption der aktiven Cannabinoide.
-
Verschiedene
Aspekte der Erfindung werden, lediglich beispielhaft, durch die
nachfolgenden Beispiele erläutert,
zusammen mit dem beigefügten
Figuren, in denen:
-
1 den Verlust an THC mit der Zeit bei
40°C bei
einer botanischen THC-Standardarzneimittelsubstanz
(BDS) und bei mit Aktivkohle behandelter THC-BDS (gereinigte BDS)
illustriert. Y-Achse: THC-Menge (ausgedrückt als Prozentanteil des t0-Werts), x-Achse:
Zeit in Monaten.
-
2 den Verlust an CBD mit der Zeit bei
40°C bei
einer botanischen CBD-Standardarzneimittelsubstanz
(BDS) und bei einer mit Aktivkohle behandelten CBD-BDS (gereinigte
BDS) illustriert. Y-Achse: CBD-Menge (ausgedrückt als Prozentanteil des t0-Werts), x-Achse:
Zeit in Monaten.
-
3 die Bildung von Cannabinol (CBN) mit
der Zeit bei 40°C
bei einer botanischen THC-Standardarzneimittelsubstanz (BDS) und
bei einer mit Aktivkohle behandelten THC-BDS (gereinigte BDS) illustriert. Y-Achse:
CBN-Menge (ausgedrückt
als Prozentanteil des t0-Werts), x-Achse: Zeit in Monaten.
-
Abkürzungen
-
Allgemein
akzeptierte Abkürzungen
für die
größeren Cannabinoide
sind wie folgt:
Tetrahydrocannabinol (THC), Δ9-Tetrahydrocannabinol
(THC oder Δ9-THC), Δ8-Tetrahydrocannabinol (Δ8-THC), Δ9-Tetrahydrocannabinolpropylanalogon
(THCV), Cannabidiol (CBD), Cannabidiolpropylanalogon (CBDV), Cannabinol
(CBN), Cannabichromen (CBC), Cannabichromenpropylanalogon (CBCV)
und Cannabigerol (CBG).
-
Beispiel 1 - Entwicklung eines Verfahrens
für die
Extraktion von Cannabinoiden aus Cannabispflanzen
-
Auswahl von Cannabischemovaren
-
GW
Pharma Ltd hat eindeutige Varietäten
von Cannabispflanzenhybriden entwickelt, um den Ertrag der speziellen
chemischen Inhaltsstoffe, Cannabinoide, zu maximieren. Zwei Pflanzentypen
werden verwendet; ein Chemovar erzeugt hauptsächlich THC und ein weiterer
Chemovar erzeugt hauptsächlich
CBD. Es können
jedoch alternative Varietäten
erhalten werden – vergleiche
beispielsweise Common cannabinoids phenotypes in 350 stocks of cannabis,
Small and Beckstead, Lloydia Band 36b, 1973, S. 144–156 und
Züchten
unter Verwendung von dem Fachmann gut bekannten Techniken, um den
Cannabinoidgehalt zu maximieren.
-
Es
existieren chemische und strukturelle Ähnlichkeiten zwischen THC und
CBD. Auf Grund dieser Ähnlichkeiten
in Verbindung mit dem botanischen Ursprung der Ausgangsmaterialien
können
die beiden als gegeneinander austauschbar betrachtet werden in Bezug
auf die Entwicklung von Verfahren zur Extraktion von Cannabinoiden.
-
Vorzugsweise
wird jeder Cannabis-Chemovar getrennt verarbeitet und kontrolliert,
um zwei unterschiedliche BDSen zu erhalten. Es ist jedoch möglich, vor
der Extraktion Pflanzenmaterial von zwei oder mehreren Chemovaren
zu mischen oder eine Varietät
zu verwenden, die das gewünschte
Verhältnis
an gegebenen Cannabinoiden erzeugt, und somit eine einzelne BDS
herzustellen.
-
Herstellung von botanischem
Ausgangsmaterial
-
BDS
wird hergestellt aus Extrakten von Cannabis sativa L. (Familie Cannabidaceae).
Cannabis sativa ist beschrieben worden in der British Pharmacopoiea
1934. Cannabis wird gemäß der Erlaubnis
des Innenministeriums des Vereinigten Königreichs unter der Kontrolle
von GW Pharma Ltd im Vereinigten Königreich angebaut. Die Anbauanlagen
sind ausgestattet mit Abschattungen und vollständiger klimatischer Kontrolle
bzw. Steuerung (Temperatur, Feuchtigkeit und Hochintensitätsbeleuchtung),
so dass mehrere Ernten pro Jahr unter nahezu identischen Wachstumsbedingungen
erzeugt werden können,
was eine kontinuierliche Versorgung sicherstellt.
-
Kultivierung:
-
Cannabispflanzen
werden durch Ableger vermehrt, die von den Mutterpflanzen genommen
werden, die von einer einzelnen Saatgutquelle stammen. Somit wird
ein Bestand durch ungeschlechtliche Vermehrung erzeugt, bei dem
alle Pflanzen weiblich sind. Die Vermehrung unter Verwendung von
Ablegern führt
zu Konsistenz beim Genotyp.
-
Die
Ableger wurzeln in Kompost, der als pestizidfrei angeliefert wird.
Während
des Wachstumszyklus werden die Pflanzen gewässert und es wird Langzeit-Düngemittel verwendet.
Durch die kontrollierten bzw. gesteuerten Wachstumsbedingungen benötigen die
Pflanzen ungefähr
12 Wochen, um Reife zu erlangen.
-
Die
Pflanzen werden während
Ihres Wachstumszyklus mit Trinkwasser bewässert bzw. berieselt.
-
Es
werden keine synthetischen Herbizide oder Pestizide bei der Kultivierung
von Cannabispflanzen verwendet.
-
Kompost:
-
Wirksame
Kultivierung von Cannabis erfordert die Bereitstellung eines zuverlässig gleichförmigen Wachstumsmediums.
-
Der
Kompost stellt eine weiche Textur, eine hohe Porosität für Luft,
eine leichte Benetzbarkeit, niedrige Leitfähigkeit und eine ausgeglichene
Nährstoffzufuhr
zur Verfügung.
Der Kompost besteht aus Torf und zugegebenen natürlichen Mineralien, einschließlich Kalk
(Magnesium- und Kalziumcarbonate), um eine pH Kontrolle bzw. pH
Steuerung des Komposts während
des Wachstumszyklus der Cannabispflanzen zur Verfügung zu stellen.
-
Der
Kompost enthält
eine adäquate
Menge an essentiellen Mineralien und ein Minimum an Mineralien mit
bekannten negativen Wirkungen für
die Pflanzen. Einige Mineralien, einschließlich Mangan, können im Kompost
in einer unlöslichen
Form vorhanden sein und können
in einer freilöslichen
Form mit der Zeit freigesetzt werden. Das Kontrollieren bzw. Einstellen
des ph-Werts des Komposts und die Überwachung der Bewässerung
bzw. Berieselung, um Wasserdurchtränkung zu vermeiden, kontrolliert
bzw. stellt die Niveaus an löslichem
Mangan ein. Der ph-Wert des Komposts wird auf größer 5,5 gehalten.
-
Der
Kompost wird als pestizidfrei bezeichnet, da keine Pestizide oder
Herbizide zugegeben werden.
-
Düngemittel:
-
Der
Kompost enthält
Düngemittel,
die in zwei unterschiedlichen Formen identifizierbar sind. Ein Basisdüngemittel
und ein Düngemittel
mit langsamer Freisetzung. Zusätzlich
wird den Pflanzen während
des Wachstums ein Düngemittel
mit langsamer Freisetzung zugegeben.
-
Krankheits- und Schädlingsbefall-Kontrolle bzw.
Steuerung:
-
Es
werden während
der Kultivierung keine künstlichen
Herbizide oder Pestizide verwendet. Strenge Hygienebedingungen reduzieren
das Eindringen von Schädlingen
und Krankheiten.
-
Durch
das Kontrollieren bzw. Steuern der Wachstumsbedingungen sowie der
umweltbedingten Stressfaktoren, wie beispielsweise Trockenheit,
unzureichendes Licht und ungünstige
Temperaturen, wird das Krankheitsrisiko reduziert.
-
Regelmäßige Inspektion
der Pflanzen während
des Wachstumszyklus erlaubt die Entdeckung von abnormalen Pflanzen
und von Schädlingen.
Abnormale männliche
Pflanzen können
erscheinen, Unkraut sollte jedoch auf Grund der kontrollierten bzw.
gesteuerten Wachstumsbedingungen und des Wachstumsmediums nicht
vorkommen. Häufige
Inspektionen und biologische Kontrollverfahren werden verwendet,
um mit jedem Befall und allen Krankheiten fertig zu werden, die
auftreten können.
-
Pflanzensammlung:
-
Durch
die strikte Kontrolle bzw. Steuerung der Wachstumsbedingungen erreichen
die Cannabispflanzen in ungefähr
12 Wochen Reife. In den letzten Wochen des Wachstums entwickeln
sich dichte harzige Blüten.
Ungefähr
gegen Ende von Woche 11 verlangsamt sich die Cannabinoidbiosynthese
merklich und die Pflanzen sind reif für die Ernte.
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Die
gesamte Pflanze wird abgeschnitten und in einer Temperatur- und
Feuchtigkeitskontrollierten bzw. -gesteuerten Umgebung getrocknet.
- – Ungefähr 21°C.
- – Ungefähr 38–45% relative
Luftfeuchtigkeit.
-
Eine
getrocknete Pflanze wird physikalisch hinsichtlich des Endpunkts
beurteilt.
-
THC
und CBD sind die prinzipiell bioaktiven Inhaltsstoffe in der BDS.
Diese Inhaltsstoffe sind jedoch als biologisch inaktive Carboxylsäuren in
der biologischen Ausgangssubstanz enthalten.
-
Die
sauren Formen decarboxylieren langsam mit der Zeit während des
Trocknen. Die Blätter
und Blüten
werden von den größeren Stengeln
abgezogen, um das biologische Ausgangsmaterial (BRM) zur Verfügung zu
stellen.
-
Aufbewahrung von BRM:
-
Unter
Aufbewahrungsbedingungen erreicht der Trocknungsverlust sein Gleichgewicht
bei ungefähr 10%.
Die Aufbewahrungsbedingungen für
die getrocknete BRM hängen
von dem physikalischen Status der BRM ab.
-
Allgemeine Aufbewahrungsbedingungen für BRM:
-
- – Schutz
gegen Licht
- – Ungefähr 15–25°C oder –20°C
- – Ungefähr 38–42% relative
Luftfeuchtigkeit.
-
Zusammenfassung
der Herstellung eines BRM:
-
-
Eine
typische BRM-Spezifikation, die erhalten wurde aus einer Varietät mit hohem
CBD-Gehalt, wird in
Tabelle 2 verdeutlicht:
Test | Verfahren | Spezifikation |
Identifikation: | | |
– A | visuell | erfüllt die
Bedingungen |
– B | TLC | entspricht
dem Standard (für
CBD & CBDA) positiv
für CBDA |
– C | HPLC/UV | |
Analyse:
CBDA
+ CBD | Hausintern
(HPLC/UV) | Nicht
weniger als 90% der gemessenen Cannabinoide nach der Peakfläche |
Trocknungsverlust: | Europäisches Arzneimittelbuch (Ph.
Eur.) | Nicht
mehr als 15% |
Aflatoxin:* | UKAS-Verfahren | Nicht
mehr als 4 ppb |
Mikrobiell:* | Ph.
Eur. | |
– Gesamtkeimzahl
(TVC) | | Nicht
mehr als 107 cfu/g |
– Pilze | | Nicht
mehr als 105 cfu/g |
– E. coli | | Nicht
mehr als 102 cfu/g |
Fremdes
Material: | Ph.
Eur. | Nicht
mehr als 2% |
Restliche
Herbizide und Pestizide:*** | Ph.
Eur. | Erfüllt die
Bedingungen |
-
Analytische Verfahren:
-
Visuelle Identifizierung:
-
Makroskopische
Charakteristika erlauben es, die Merkmale der Cannabispflanze von
potentiellen Abwandlungen und Substituten zu unterscheiden. Dies
ist eine visuelle Identifizierung anhand eines photographischen
Standards.
-
Identifikation durch TLC:
-
TLC
verwendet sowohl die Retentionszeit und charakteristische Spotfarbe,
um wirksam die Varietät von
Cannabis zu identifizieren. Laborproben werden für die TLC-Analyse vorbereitet
durch Extrahieren von getrocknetem Herba. Ein Aliquot wird auf eine
TLC-Platte punktförmig aufgetragen,
daneben Referenzproben von THC und CBD. Nachdem man sie dem Fast
Blue B-Reagenz ausgesetzt hat, erscheinen THC und THCA als lilafarbene
Punkte, wohingegen CBD und CBDA eine orange Farbe aufweisen. Neutrale
Formen können von
den sauren Formen durch Vergleich des Rf-Werts mit jenen, die für die Standards
erhalten werden, unterschieden werden. Die Identität wird bestätigt durch
Vergleich von Rf und Farbe des Probenpunkts mit jenen, die von dem
geeigneten Standard erhalten werden.
-
Identifizierung durch HPLC:
-
HPLC
verwendet Retentionszeitvergleich von Cannabinoiden, um wirksam
die Cannabisvarietät
zu identifizieren. Das Umkehrphasen-HPLC-Verfahren ist spezifisch
für CBD
und CBDA und kann daher als ein Identifizierungsverfahren verwendet
werden. Biomasseproben werden extrahiert und zentrifugiert. Der
Nachweis von allen Analyten wird bei 220 nm durchgeführt mit
zusätzlicher
Bestätigung
von sauren Analyten bei 310 nm.
-
Analyse (CBD + CBDA):
-
Diese
Analyse wird verwendet, um den CBD- und CBDA-Gehalt in der Pflanze
zu überwachen.
CBD- und CBDA-Analyse werden unter Verwendung eines HPLC-Verfahrens ermittelt.
-
Die
Wirksamkeit des Decaboxylierungsverfahrens wird durch Teilen des
prozentualen Gehalts in Form von Gew.-% von CBD durch den Gesamtgehalt
von CBD + CBDA bestimmt.
-
Trocknungsverlust:
-
Der
Trocknungsverlust wird berechnet durch Verwenden des Testverfahrens
nach dem europäischen Arzneimittelbuch
(Ph. Eur.).
-
Aflatoxin:
-
Aflatoxin
wird unter Verwendung eines vom United Kingdom Accreditation Service
(UKAS) zugelassenen Verfahrens analysiert.
-
Mikrobiell:
-
Die
mikrobielle Qualität
wird unter Verwendung der Methodik gemäß dem europäischen Arzneimittelbuch (Ph.
Eur.) bestimmt.
-
Fremdes Material:
-
Fremdes
Material wird unter Verwendung des Testverfahrens gemäß dem europäischen Arzneimittelbuch
(Ph. Eur.) bestimmt. Blüten,
Blätter
und Seitenäste
werden in einer dünnen
Schicht auf einer sauberen Laboroberfläche ausgebreitet. Fremdes Material
wird von Hand so vollständig
wie möglich
abgetrennt und wird gewogen. Die Ergebnisse werden ausgedrückt als
Gew.-% fremden Materials in der Pflanzenbiomasseprobe. Fremdes Material
darf nicht mehr als 2% der Biomasse ausmachen.
-
Restliche Herbizide und Pestizide:
-
Die
Cannabispflanzen werden in einer gut kontrollierten bzw. gesteuerten
Umgebung gezogen. Keinen künstlichen
Herbizide oder Pestizide werden verwendet oder werden während der
Kultivierung benötigt.
-
Eine
vergleichbare BRM-Spezifikation (vgl. Tabelle 2) wird erhalten für eine Varietät mit hohem THC-Gehalt
und identische analytische Verfahren werden angewandt, mit Ausnahme,
dass CBD/CBDA durch THC/THCA ersetzt wird.
-
Decarboxylierung
-
THC
und CBD sind die grundsätzlich
bioaktiven Inhaltsstoffe in Cannabis. Diese Inhaltsstoffe liegen
in Cannabispflanzen jedoch als die biologisch inaktiven Carboxylsäuren vor.
Um THC oder CBD aus Cannabispflanzenmaterial zu extrahieren ist
es notwendig, die Speichervorstufenverbindungen von THCA und CBDA
in ihre leichter extrahierbare und pharmakologisch aktiven Formen
umzuwandeln. THC- und CBD-Säuren decarboxylieren
natürlicher
Weise langsam mit der Zeit. Der traditionelle Weg zum Erhöhen der
Geschwindigkeit der Decarboxylierung ist die Anwendung von Wärme. THCA
wird jedoch nicht nur zu THC umgewandelt, sondern auch zu einem
weiteren Cannabinoid, nämlich
Cannabinol (CBN).
-
-
Das
Decarboxylierungsverfahren wird im Allgemeinen innerhalb der Herstellung
des Ausgangsmaterials oder botanischen Ausgangsmaterials (BRM) durchgeführt, vor
dem Beginn des Extraktionsverfahrens.
-
Laborstudien zur Decarboxylierung
-
Teile
von gemahlenem getrocknetem Pflanzenmaterial wurden Wärme ausgesetzt
(ungefähr
0,25 g mit einer Teilchengröße von 1–2 mm).
Ein Experimentalsystem im halbtechnischen Maßstab wurde mit der Zielsetzung
errichtet, die Parameter für
die optimale Umwandlung von THCA oder CBDA zu THC bzw. CBD zu bestimmen,
bei gleichzeitig minimalen Verlust dieser sich ergebenden Verbindungen
durch Umwandlung in ihre thermischen Abbauprodukte, im Fall von
THC wäre
dies die Bildung von CBN.
-
Kurze Beschreibung von Materialien und
Verfahren:
-
Portionen
(0,25 g) von gemahlenen (ungefähr
1–2 mm
Teilchengröße) von
pflanzlichen THCA- und CBDA-Materialien wurden in 20 ml-Kopfraumglasfläschchen
gefüllt
und die Fläschchen
dicht mit Kräuselkappen
versehenen teflonbeschichteten Butylgummisiegeln versiegelt. Die
versiegelten Fläschchen
wurden auf eine von drei Temperaturen für Zeiträume von bis zu 4 h wie folgt
erwärmt:
105°C, 120°C, 140°C über 0,5,
1,0, 2,0 und 4,0 Stunden.
-
Die
Erwärmung
wurde in einem Ofen mit erzwungener Luftzirkulation durchgeführt. Es
wurde nachgewiesen, dass die Ofenbedingungen innerhalb von 0,5–1,0 Grad
während
der drei verwendeten Temperaturen eingehalten wurden.
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Nachdem
das Erwärmungsverfahren
beendet war, wurden repräsentative
Proben des decarboxylierten Herbas unter Verwendung von HPLC-, GC-
und TLC-Techniken untersucht. TLC-, CBD- und CBN-Standards waren
in die HPLC und GC-Sequenzen eingeschlossen.
-
Resultate und Diskussion:
-
Durch
HPLC-Analyse des Lösungsmittelextrakts
konnte das Verschwinden entweder von CBDA oder von THCA als eine
Funktion der Zeit bei den zwei niedrigeren Temperaturen nachgewiesen
werden. Bei 140°C erzielten
die Proben des frühesten
Zeitpunkts bei 0,5 Stunden nur noch sehr geringe Niveaus an Peak,
der bei den Retentionszeiten von CBDA oder THCA eluierte.
-
Tabellen
3 und 4 geben die HPLC-Daten wieder, die die Umwandlung von CBDA
oder THCA in die freie Verbindungen quantifizieren; auch wiedergegeben
werden Daten, die den Gehalt an CBD oder THC zeigen und das Verhältnis von
CBD/CBDA + CBD oder THC/THCA + THC. Die Umwandlung der Carboxylsäure in die
entsprechende decarboxylierte Form kann kontrolliert werden durch
Vergleich des Verhältnisses
von decarboxyliert/decarboxyliert plus nicht decarboxyliert mit
dem absolutem Gehalt an decarboxylierten Verbindungen. Wenn das
Verhältnis
einen Maximalwert (> 0,95)
erreicht, sollte daher der früheste
Zeit/Temperatur-Punkt, an dem der Gehalt von THC oder CBD ebenfalls
maximal ist, optimal für
das Umwandlungsverfahren sein.
-
Somit
war für
CBD-haltiges Herba 1 Stunde bei 120°C oder 0,5 Stunden bei 140°C geeignet.
-
Dies
wird bestätigt
durch Untersuchung des TLC-Chromatogramms für die Lösungsmittelextrakte, wonach
CBDA nach 1 Stunde bei 120°C
oder zu irgendeinem Zeitpunkt bei 140°C nicht mehr vorhanden war.
-
Für THC gibt
es ein drittes Kriterium, die Bildung von CBN, wobei es wünschenswert
ist, die Bildung dieser Verbindung während des thermischen Decarboxylierungsverfahrens
zu minimieren. Tabelle 5 stellt Gaschromatographiedaten (GC-Daten)
zur Verfügung,
von denen das CBN/THC-Verhältnis
entnommen werden kann. Unter Berücksichtigung
des THC/THCA + THC-Verhältnisses
und des maximalen THC-Gehalts findet minimale CBN-Bildung nach 0,5
oder 1,0 Stunden bei 120°C
statt. Bei 140°C
ergibt selbst 0,5 Stunden einen höheren Gehalt an CBN als jeder
der zwei niedrigeren Zeit/Temperaturpunkte.
-
Laborstudien
ergeben daher die optimalen Bedingungen für die Decarboxylierung:
- – Chemovar,
der hauptsächlich
CBD produziert: eine Stunde bei 120°C oder 0,5 Stunden bei 140°C.
- – Chemovar,
der hauptsächlich
THC produziert, um CBN-Bildung zu minimieren: 1 bis 2 Stunden bei
105°C oder
1 Stunde bei 120°C.
-
Dünnschichtchromatographie
(TLC) zeigt, dass nahezu alles THCA nach 4 Stunden bei 105°C verschwunden
war und nach 1 Stunde bei 120°C.
Kein THCA ist mehr sichtbar zu irgendeinem Zeitpunkt, wenn das Herba
auf 140°C
erwärmt
wurde. Eine kleine Menge an restlicher Verfärbung bei dem Retentionswert
auf der TLC und die Gegenwart eines kleinen Peaks bei der HPLC-Analyse,
die mit THCA übereinstimmen,
sollte eher die Anwesenheit eines kleineren Cannabinoids anzeigen
als restliches THCA. Tabelle 3: HPLC-Daten der Decarboxylierung von pflanzlichem
CBDA-Material
Temperatur | Zeit
(Stunden) | CBD/(CBD
+ CBDA) | CBD-Peakfläche/0,1
g Herba |
105°C | Null | 0,15 | 4769 |
0,5 | 0,22 | 5262 |
1,0 | 0,86 | 5598 |
2,0 | 0,93 | 5251 |
4,0 | 0,98 | 5242 |
|
120°C | 0,5 | 0,91 | 5129 |
1,0 | 0,97 | 5217 |
2,0 | 0,99 | 5037 |
4,0 | 1,00 | 5200 |
|
140° | 0,5 | 0,96 | 5440 |
1,0 | 1,00 | 5105 |
2,0 | 1,00 | 5157 |
4,0 | 1,00 | 5005 |
Tabelle 4 HPLC Daten der Decarboxylierung von pflanzlichem
THCA-Material
Temperatur | Zeit
(Stunden) | THC/(THC
+ THCA) | THC-Peakfläche/0.1
g Herba |
105°C | Null | 0,17 | 992.9 |
0,5 | 0,87 | 5749 |
1,0 | 0,93 | 5273 |
2,0 | 0,98 | 7734 |
4,0 | 0,99 | 7068 |
|
120°C | 0,5 | 0,97 | 7189 |
1,0 | 0,99 | 6391 |
2,0 | 0,99 | 6500 |
4,0 | 1,00 | 5870 |
|
140°C | 0,5 | 1,00 | 6724 |
1,0 | 1,00 | 5981 |
2,0 | 1,00 | 5361 |
4,0 | 1,00 | 4787 |
Tabelle 5: GC-Daten von Decarboxylierung von pflanzlichem
THC-Material
Temperatur | Zeit
(Stunden) | CBN/THC
(%) |
105°C | Null | 2,4 |
0,5 | 3,5 |
1,0 | 4,2 |
2,0 | 3,7 |
4,0 | 5,6 |
|
120° | 0,5 | 3,2 |
1,0 | 4,1 |
2,0 | 6,7 |
4,0 | 11,3 |
|
140°C | 0,5 | 5,7 |
1,0 | 13,0 |
2,0 | 17,5 |
4,0 | 23,8 |
-
Die
Decarboxylierungsbedingungen für
eine Chargengröße von etwa
4 kg botanischem Ausgangsmaterial (BRM) betragen wie folgt:
Ungefähr 4 kg
von gemahlenem und zu decarboxylierendem BRM (entweder THCA oder
CBDA) wurde zuerst auf eine Temperatur von 105°C erwärmt und auf dieser Temperatur
für etwa
15 Minuten gehalten, um verbliebenes Wasser zu verdampfen und um
eine gleichmäßige Erwärmung des
BRM zu ermöglichen.
Die Charge wurde dann weiter auf 145°C erwärmt und auf dieser Temperatur über 45 Minuten
gehalten, um einen Decarboxylierungsgrad von größer als 95% zu erreichen.
-
Die
Erwärmungszeitdauer
für CBDA-BRM
wurde auf 55 Minuten bei 145°C
verlängert,
da es aus den Ergebnissen ersichtlich wurde, dass CBDA ein wenig
resistenter gegen Decarboxylierung ist als THCA. Dieser Unterschied
zwischen CBD und THC wäre
noch ausgeprägter
bei Chargen in kommerzieller Größe. Die
Erwärmungszeitdauer
für THC-BRM wurde bei 145°C über 45 Minuten
beibehalten.
-
Die
Bedingungen, die im halbtechnischen Maßstab verwendet wurden, entsprechen
sehr nahe jenen Bedingungen, die sich bei den Laborstudien als optimal
erwiesen haben. Die Unterschiede können erklärt werden mit einem langsameren
und weniger wirksamen Wärmetransfer
via die Behälter
und durch das BRM bei der vergrößerten Chargengröße im halbtechnischen
Maßstab.
-
Tabellen
6 und 7 stellen Daten zur Verfügung,
um den gemessenen Grad an Decarboxylierung zu zeigen, der gemessen
wurde als Gehalt des biologisch aktiven Cannabinoids THC oder CBD. Tabelle 6: Grad an Decarboxylierung für CBD-BRM
Chargennummer
CBD | Decarboxylierungsgrad
(%) Spezifikation > 95% |
A | 98,8 |
B | 99,5 |
C | 98,3 |
D | 100,0 |
E | 100,0 |
F | 100 |
G | 96,9 |
H | 100,0 |
-
Eine
Vergrößerung der
Chargengröße von CBD-BRM
von ungefähr
4 kg auf 6 kg führt
zur Notwendigkeit der Vergrößerung der
Decarboxylierungszeit. Die Decarboxylierungszeit bei 145°C wurde von
55 Minuten auf 90 Minuten verlängert. Tabelle 7:
Chargennummer
THC | Decarboxylierungsgrad
(%) Spezifikation > 95% |
I | 99,4 |
J | 97,3 |
K | 98,5 |
L | 100,0 |
M | 97,8 |
N | 99,9 |
O | 100,0 |
-
Überblick über das
Extraktionsverfahren:
-
Die
BDS wird aus decarboxyliertem BRM extrahiert unter Verwenden der
Methodik des flüssigen
Kohlendioxids. Dies beinhaltet kontinuierliches Leiten von flüssigem Kohlendioxid
durch die zerkleinerte Biomasse, die in einem Hochdruckbehälter enthalten
ist. Der rohe Extrakt wird in Ethanol gelöst, auf eine niedrige Temperatur
gekühlt
und dann filtriert, um ausgefällte
Inhaltsstoffe, wie beispielsweise Wachse, zu entfernen. Das Entfernen
von Ethanol und Wasser im Vakuum erzeugt BDS, die in Abhängigkeit
von der verwendeten Biomasse entweder hohe Konzentrationen an CBD
oder THC enthält.
-
Fließdiagramm
eines typischen Extraktionsverfahrens:
-
-
Extraktion Nr. 1
-
Die
erste Stufe bei dem Herstellungsverfahren ist Extraktion unter Verwendung
von flüssigem
CO2 bei unterkritischen Bedingungen.
-
Experimente
haben angezeigt, dass sowohl THC als auch CBD aus Cannabispflanzenmaterial
mit einem hohen Wirkungsgrad unter Verwendung von unterkritischem
CO2 bei niedriger Temperatur von ungefähr 10°C ± 5°C unter Verwendung
eines Drucks von ungefähr
60 bar ± 10
bar extrahiert werden können.
-
Die
nachfolgende Tabelle 8 zeigt Vergleichsdaten, die mit einer BDS
mit hohem THC-Gehalt
gewonnen wurden.
Chargennummer | Druck
(bar) | Temperatur
(°C) | Entferntes
Wachs (Gew.-%) | THC
nach Winterisierung (Gew.-%) |
Ac1202 | 400 | 60 | 8,2 | 67,2 |
Ac1205 | 400 | 60 | 6,1 | 67,0 |
Ac1206 | 400 | 60 | 6,1 | 68,0 |
Drei
Durchläufe | 60 | 10 | 2,2–4,8 | 59,9–73,7 |
| | | Durchschnitt
etwa 3 | Durchschnitt
65% |
-
Aus
den Ergebnissen kann ersehen werden, dass es eine Verschlechterung
der Selektivität
gibt, was sich durch die hohe Wachsbelastung bei überkritischen
Bedingungen zeigt. Obwohl Winterisierung größere Mengen an Wachs entfernen
kann, ist deren Durchführung
schwierig, da beispielsweise Filter verstopfen.
-
Ähnliche
Ergebnisse wurden mit CBD erhalten.
-
Bevorzugte
Bedingungen für
Flüssigextraktion
mit CO2 sind:
Decarboxyliertes botanisches
Ausgangsmaterial wird in eine einzelne Säule gepackt und unter Druck
flüssigem
CO2 ausgesetzt.
- – Chargengröße ungefähr 60 kg
- – Druck:
60 bar ± 10
bar
- – Temperatur:
10°C ± 5°C
- – Zeit:
ungefähr
8 Stunden
- – CO2-Massenstrom: 1250 kg/Stunde ± 20%.
-
Bevorzugte
Herstellungsparameter für
die Herstellung von BDS sind:
Extraktionszeit > 10 Stunden, CO2-Druck 50–70 bar, Extraktionstemperatur
5–15°C, CO2-Masse 167 kg/kg BRM.
-
Nach
Druckabsenkung und Ablassen des CO2 wird
das rohe BDS-Extrakt in verschlossene Behälter gesammelt. Das ursprüngliche
BRM reduziert sich um etwa 10 Gew.-% in Form von rohem BDS-Extrakt.
Der rohe BDS-Extrakt wird bei –20°C ± 5°C gehalten.
-
Der
rohe BDS-Extrakt enthält
Wachse und langkettige Moleküle.
Entfernung findet durch ein ”Winterisierungs”-Verfahren
(Extraktion 2) statt, wobei der rohe BDS-Extrakt beispielsweise
auf 40°C ± 4°C erwärmt wird,
um das Material zu verflüssigen.
Ethanol wird im Verhältnis
von 2:1 Ethanolvolumen zu Gewicht des rohen BDS-Extrakts zugegeben.
Die ethanolische Lösung
wird dann auf –20°C ± 5°C gekühlt und
bei dieser Temperatur über
etwa 48 Stunden gehalten.
-
Nach
Abschluss der Winterisierung wird der Niederschlag durch kalte Filtration
durch einen 20 μm-Filter
entfernt.
-
Extraktion Nr. 2
-
Eine
zweite Stufe bei dem Herstellungsverfahren ist die Extraktion Nr.
2 unter Verwendung von Ethanol, die als ”Winterisierung” bezeichnet
wird. Roher BDS-Extrakt wird durch Extraktion Nr. 1 erzeugt, der
Inhaltsstoffe wie beispielsweise Wachse enthält. Ethanol extrahiert wirkungsvoll
langkettige Moleküle
aus dem rohen Extrakt.
-
Studien:
-
Es
wurde herausgefunden, dass durch Erwärmen des rohen BDS-Extrakts
auf ungefähr
40°C das
Mischungsvermögen
des rohen Extrakts mit Lösungsmittel
verbessert wurde.
-
Es
war bevorzugt, die ”Winterisierungs”-Lösung auf –20°C über etwa
48 Stunden abzukühlen.
-
Bevorzugte
Prozessparameter für
die Herstellung von BDS sind:
Extraktionstemperatur 33–44°C, Verhältnis Ethanol:Produkt
ungefähr
2:1, Gefriergerätetemperatur –25°C bis –15°C, Zeit 48–54 Stunden.
-
Filtration
-
Die
bei der zweiten Extraktionsstufe erzeugte ethanolische Lösung erfordert
Filtration, um den resultierenden Niederschlag zu entfernen. Die
Filterweite beträgt
vorzugsweise 20 μm.
-
Bevorzugte
Prozessparameter für
die Herstellung von BDS sind: Gesamtfiltrationszeit > 6 Stunden.
-
Verdampfung
-
Die
letzte Stufe des Herstellungsverfahrens ist die Entfernung von Ethanol
und Wasser, das anwesend sein kann. Diese wird vorzugsweise durchgeführt durch
Erwärmen
auf 60°C ± 2°C, um eine
Dampftemperatur von 40°C ± 2°C bei einem
Vakuum von 172 mbar ± 4
mbar zu ergeben. Die Destillation unter diesen Bedingungen wird
solange fortgeführt,
bis es nur noch wenig oder kein sichtbares Kondensat gibt. Weiteres
stufenweises Reduzieren des Drucks auf etwa 50 mbar vervollständigt die Wasserentfernung.
Nach Beendigung wird die BDS in versiegelte Behälter aus rostfreiem Stahl überführt und
in einem Gefriergerät
bei –20°C ± 5°C aufbewahrt.
-
Bevorzugte
Prozessparameter für
die Herstellung von BDS sind:
Verdampfungsdampftemperatur 38–42°C, Vakuumdruck
zur Entfernung von Ethanol 167–177
mbar, Vakuumdruck zur Entfernung von Wasser 70–75 mbar, 62–58 mbar,
52–48
mbar, Zeit < 8
Stunden.
-
Charakterisierung von BDS
-
Die
THC-BDS ist ein brauner, viskoser, halbfester Extrakt, der aus wenigstens
60% Cannabinoidbestandteilen besteht. Die Cannabinoidbestandteile
schließen
wenigstens 90% THC ein, etwa 1,5% CBD und der Rest besteht aus anderen
kleineren Cannabinoiden.
-
Die
chemische Zusammensetzung von Cannabis ist gründlich studiert worden und
es wurden über 400
Verbindungen identifiziert (Hendricks et al., 1975; Turner et al.,
1980). Mehr als 60 Cannabinoide sind identifiziert worden und CBDA
und THCA (die Vorstufen von CBD und THC) sind die am häufigsten
vorkommenden. Im Allgemeinen machen die nicht-cannabinoiden Inhaltsstoffe
bis zu 50% des Extrakts aus, abhängig
von dem Extraktionsverfahren. Die identifizierten chemischen Klassen
schließen
ein Alkane (Kohlenstoffkette 25–30),
Nitroverbindungen, Aminosäuren,
Zucker, Aldehyde, Alkohole und Ketone, Flavonoide, Glycoside, Vitamine,
Pigmente und Terpene. Etwa 95 Mono- und Sesqui-Terpene sind in Cannabis
identifiziert worden und sind verantwortlich für den charakteristischen Geruch.
-
Erhebliche
Arbeit wurde durchgeführt,
um die Struktur sowohl von CBD als auch von THC vollständig aufzuklären (zusammengefasst
in den oben zitierten Arbeiten) und beide sind synthetisch hergestellt
worden. Reines THC ist erfolgreich in ausreichender Menge aus der
BDS isoliert worden, um als Referenzmaterial für Identifikation und Quantifizierung
verwendet zu werden.
-
Verunreinigungen:
-
Die
BDS ist ein selektiver Extrakt von getrockneten decarboxylierten
Blättern
und Blütenköpfen von speziellen
Chemovaren von Cannabis sativa. Ein Bereich von über 400 Verbindungen, einschließlich über 60 Cannabinoiden,
sind in Cannabispflanzen gefunden worden (Turner 1980). Da diese
alle natürlich
vorkommen, wird es nicht als notwendig erachtet, irgendeine dieser
Verbindungen als Verunreinigung zu betrachten. Die größeren Verunreinigungen
treten daher in vier Bereichen auf, Pestizide, die während des
Wachstumsverfahrens zugeführt
werden, Aflatoxine, irgendwelche neuen Produkte, die durch Decarboxylierung
gebildet werden, und die Materialien, die nicht Cannabinoide sind,
die die BDS ausmachen.
-
Das
Wachstumsverfahren wird genau kontrolliert bzw. gesteuert unter
Verwendung von GAP-Richtlinien und findet in einer klimakontrollierten
Innenraumwachstumsumgebung statt. Während des Wachstums werden
keine Pestizide an den Pflanzen angewandt. Die gesamte Befallskontrolle
bzw. Steuerung wird durch biologische Mittel verwaltet. Keine Pestizide
werden in das Wachstumsmedium inkorporiert. Um sicherzustellen,
dass keine Pestizidreste in das Produkt eingeführt werden, wird das Wachstumsmedium
periodisch auf Pestizide getestet, von denen bekannt ist, dass diese
von den Lieferanten von Wachstumsmedium verwendet werden.
-
Sobald
das Pflanzenmaterial geerntet und getrocknet worden ist, werden
weitere Proben periodisch getestet unter Verwendung eines allgemeinen
Pestizidrasters, um sicherzustellen, dass keine Kontamination der
Pflanzen stattgefunden hat. Potenzielle Verunreinigungen werden
auf vergleichbare Weise auf der BRM-Stufe kontrolliert.
-
Obwohl
die Wachstumsbedingungen sorgfältig
kontrolliert bzw. gesteuert werden, um dies zu verhindern, besitzt
das Ausgangsmaterial das Potential für eine mikrobiologische Verunreinigung,
was zu Aflatoxinen in dem Produkt führt. Das BRM und die BDS werden
daher periodisch auf ihren Gehalt an Aflatoxinen untersucht.
-
Die
natürlich
vorkommende Form von THC in gerade gewachsener Pflanze ist das saure
THCA, obwohl auch kleine Mengen des neutralen THC vorkommen. Vor
der Extraktion wird das THCA durch Erwärmen decarboxyliert, um das
neutrale THC zu ergeben. Das Verfahren ist wirksam, aber eine kleine
Menge THCA verbleibt und dies wird während der letzten Untersuchung
der BDS überwacht.
Thermischer Abbau bzw. Zersetzung des THCA und THC während des
Decarboxylierungsverfahrens ist möglich, um CBNA und CBN zu ergeben.
Diese werden in der BDS überwacht.
-
Die
Nicht-Cannabinoid-Komponenten, die den Ballastanteil der BDS ausmachen,
schließen
Kohlenwasserstoff und Triglyceridwachse, Pflanzenpigmente und Terpene
ein. Diese sind übliche
Komponenten von vielen anderen Extrakten medizinischer Pflanzen
und werden als von geringer toxikologischer und pharmakologischer
Signifikanz erachtet. Der Bereich der anderen vorhandenen Komponenten
ist groß,
aber sie sind im Allgemeinen nur in kleinen Mengen vorhanden.
-
Die
Menge an Ballast wird durch das Winterisierungsverfahren reduziert,
welches die Wachse ausfällt. Die
Ballastmaterialien werden als ein Verdünnungsmittel der aktiven Bestandteile
betrachtet und werden nicht analysiert oder kontrolliert. Tabelle 9 – Spezifikation für die Kontrolle
von BDS mit hohem CBD-Gehalt:
Test | Testverfahren | Grenzen |
Aussehen | hausintern | braun,
viskos, halbfest |
Identifikation: | | |
– A | TLC | Spots haben charakteristische Rf-Werte
und Farben im Vergleich mit CBD-Standard positiv für CBD |
– B | HPLC/UV |
CBD-Gehalt | hausintern
(HPLC-UV) | nicht
weniger als 55 Gew-% vom Extrakt |
damit
in Verbindung stehende Cannabinoide: | hausintern | |
– THC-Gehalt | HPLC/UV) | nicht
mehr als 7,5% des CBD-Gehalts |
– andere
(gesamt) | | nicht
mehr als 5% des CBD-Gehalts |
Aflatoxin:* | TBA | nicht
mehr als 4 ppb |
Gesamtmenge
Schwermetalle:** | Ph.
Eur | nicht
mehr als 20 ppm |
| | |
restliche
Lösungsmittel:
Ethanol | hausintern | nicht
mehr als 5% w/w |
biologisch:*** | Ph. Eur. | |
– Gesamtkeimzahl
(TVC) | nicht
mehr als 105 cfu/g |
– Pilze | nicht
mehr als 104 cfu/g |
– andere
Enterobakterien & bestimmte
andere grammnegative Organismen | nicht
mehr als 103 cfu/g |
– E. coli | nicht
vorhanden in 1 g |
– Salmonella | nicht
vorhanden in 10 g |
– S. aureus | nicht
vorhanden in 1 g |
-
Analytische Verfahren
-
Identifikation, Analyse und miteinander
in Verbindung stehende Cannabinoide:
-
Der
Gehalt an THC, CBD und Cannabinol (CBN) in dem BRM und der BDS werden
quantitativ durch Extraktion mit Methanol oder Methanol/Chloroform
(9:1) bestimmt. Umkehrphasenhochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC)
mit UV-Detektion bei 220 nm ist das Verfahren zur Quantifizierung.
Die gesamte Analyse muss bei Gelblicht durchgeführt werden, da es bekannt ist,
dass die interessierenden Verbindungen lichtempfindlich sind. Chromatographieausrüstung und
Bedingungen:
Ausrüstung | Agilent
(HP) 1100 HPLC-System mit variablem Wellenlängen-UV-Detektor oder Dioden-Array-Detektor |
HPLC-Säule | Discovery
C8 5 μm
15 cm × 0,46
cm |
Vorsäule | Kingsorb
C18 5 μm
3 cm × 0,46
cm |
mobile
Phase | Acetonitril:Methanol:0,25
Gew.-% Essigsäure
(nach Volumen 16:7:6) |
Säulentemperatur | 25°C |
Fließgeschwindigkeit | 1,0
ml/min–1 |
Detektion | 220
nm, 600 mA vom Endwert (f. s. d.); |
| zweite
Wellenlänge
310 nm |
Injektionsvolumen | 10 μl |
Laufzeit | 20–25 Minuten
(kann verlängert
sein bei Proben, die kleine Mengen an spät eluierenden Peaks aufweisen) |
Eluationsreihenfolge | CBD,
CBDA, Δ9-THCV, CBN, Δ9-THC,
CBC, Δ9-THCA |
-
Standardvorbereitung:
-
Standardstammlösungen von
CBD, CBN und Δ9-THC in Methanol bei ungefähr 1 mg
ml–1 werden
bei –20°C aufbewahrt.
-
Verdünnte Arbeitsstandards
(0,1 mg/ml für Δ9-THC
und CBD und 0,01 mg/ml für
CBN) werden aus den Stammstandards in Methanol hergestellt und bei –20°C aufbewahrt
(maximale Zeitdauer von 12 Monaten nach der anfänglichen Herstellung). Nach
der Herstellung müssen
die Standardlösungen
in Fläschchen
aufgeteilt werden, um die Menge an Standard zu reduzieren, der Raumtemperatur
ausgesetzt ist. Vor der Verwendung in einer HPLC-Probenanalyse wird
die benötigte
Anzahl an Standardfläschchen
entfernt und es ihnen gestattet, sich auf Raumtemperatur einzustellen.
-
Probenvorbereitung:
-
Bei
allen Vorbereitungen können
alternative Gewichte und Volumen verwendet werden, um die gleichen
endgültigen
Verdünnungen
zu ergeben.
-
Botanisches Ausgangsmaterial:
-
- – genaues
Einwiegen von ungefähr
100 mg von zerkleinertem, getrockneten, homogenen Material in einen 10-ml-Maßkolben.
- – Dispergieren
des Materials in Methanol:Chloroform (9:1 Vol.-%) und Auffüllen in
dem gleichen Lösungsmittel.
- – Extrahieren
der Probe in einem Ultraschallbad über 15 Minuten.
- – Zentrifugieren
eines Aliquots bei 3000 U/min über
etwa 2 Minuten.
- – Verdünnen von
100 μl des Überstands
auf 1 ml mit Methanol in einem geeigneten HPLC-Probenfläschchen
(weitere Verdünnung
kann erforderlich sein, wenn die Konzentration des hauptsächlichen
Cannabinoids sich außerhalb
des linearen Arbeitsbereichs befindet).
-
Decarboxyliertes botanisches Ausgangsmaterial:
-
Wie
bei botanischem Ausgangsmaterial.
-
Botanische Arzneimittelsubstanz:
-
- – genaues
Einwiegen von ungefähr
80 mg BDS in einen 50-ml-Maßkolben.
- – Lösen von
BDS und Auffüllen
mit Methanol.
- – Verdünnen von
100 μl des
hergestellten Überstands
auf 1 ml mit Methanol in einem geeigneten HPLC-Autosampler-Fläschchen.
-
Chromatographisches Verfahren:
-
Proben
wurden in das Autosampler-Gestell in der Reihenfolge platziert,
die in die Abfolgeliste der Agilent-Chemstation eingegeben worden
war. Standardlösungen
werden verwendet, um quantitative Daten und Retentionszeitdaten
zu ergeben. Diese können
typischerweise doppelt oder dreifach vor der Injektion irgendwelcher
Probenlösungen
injiziert werden und dann einfach bei geeigneten Zeitintervallen
während
des Laufs mit einem Maximum von 10 Testproben zwischen Standards.
-
Chromatographische Akzeptanzkriterien:
-
Tabelle 10 – Retentionszeitfenster und
relative Retentionszeit (RRT) to Δ
9-THC für
jeden Analyten:
Cannabinoid | Retentionszeit
(Minuten) | RRT
(THC) |
CBD | 5,1–5,8 | 0,58 |
CBN | 7,4–8,3 | 0,83 |
Δ9-THC | 9,0–10,0 | 1,00 |
CBDA | 5,5–6,2 | 0,615 |
Δ9-THCV | 5,9–6,6 | 0,645 |
CBC | 11,6–12,8 | 1,30 |
Cannabinoid | Retentionszeit
(Minuten) | RRT
(THC) |
Δ9-THCA | 14,6–16,0 | 1,605 |
Tabelle 11 – Peakform (Symmetriefaktor
gemäß dem Verfahren
nach dem Britischen Arzneimittelbuch):
Cannabinoid | Symmetriefaktor |
CBD | < 1,30 |
CBN | < 1,25 |
Δ9-THC | < 1,35 |
-
Berechnung:
-
Botanisches Ausgangsmaterial:
-
Die
folgende Gleichung wird verwendet, um ein Ergebnis für die Reinheit
des hauptsächlichen
Cannabinoids als eine Prozentangabe der gegenwärtig analysierbaren Cannabinoide
(CBD, CBDA, CBN, Δ
9-THC & Δ
9-THCA)
in der Charge zu ergeben:
Für
Material mit hohem Δ
9-THC-Gehalt:
-
Für Material
mit hohem CBD-Gehalt wird THC & THCA
durch CBD & CBDA
in der Kopfzeile der Gleichung ersetzt.
-
Decarboxyliertes botanisches Ausgangsmaterial:
-
Die
folgende Gleichung wird verwendet, um die Wirksamkeit des Decarboxylierungsverfahrens
zu berechnen:
Für
Material mit hohem Δ
9-THC-Gehalt:
-
Für Material
mit hohem CBD-Gehalt wird THC & THCA
durch CBD & CBDA
in der Gleichung ersetzt.
-
Botanische Arzneimittelsubstanz:
-
Die
folgenden Gleichungen werden verwendet, um die Konzentration der
Arzneimittelsubstanzprobe, die Cannabinoid-Konzentration in der
jeweiligen Probe, den prozentuale Gehalt der analysierbaren Cannabinoide
in der Arzneimittelsubstanz, die Menge des hauptsächlichen
Cannabinoids als eine Prozentangabe der gegenwärtig analysierbaren Cannabinoide
und die Menge des hauptsächlichsten
Cannabinoids in dem Gesamtgewicht von extrahierter Arzneimittelsubstanz
zu berechnen.
-
Für Material
mit hohem Δ
9-THC-Gehalt:
wobei der Verdünnungsfaktor
= 50 × 10
= 500 ist.
-
-
-
Δ9-THC
kann in all diesen Gleichungen gegen CBD und CBN substituiert werden,
um quantitative Ergebnisse für
beide zu erhalten. Δ9-THCA und CBDA werden auch unter Verwendung
der Standardkonzentrationen von Δ9-THC oder CBD in Abwesenheit eines spezifischen
Referenzstandards für
sie selbst berechnet.
-
Damit
in Zusammenhang stehende Substanzen werden definiert als die Summe
der mittleren Gewichtsprozentwerte von CBN, Δ9-THCA
und CBDA.
-
-
Die
Gesamtmenge an Δ9-THC, die in dem gesamten Arzneimittelsubstanzextrakt
vorhanden ist, wird erhalten.
-
Beispiel 2 – Untersuchung der Stabilisierung
von botanischer Arzneimittelsubstanz (BDS) durch teilweise Reinigung
unter Verwendung von Aktivkohle
-
Resultate
von Stabilitätsstudien
an THC-Formulierungen zeigen an, dass THC in Form von BDS nicht stabil
ist, selbst wenn es bei niedrigen Temperaturen wie 5°C aufbewahrt
wird. Dies kontrastiert mit dem Verhalten des gereinigten THC (Dronabinol
USP) in Marinol Weichgelkapseln, für die eine Aufbewahrungszeit
von zwei Jahren bei einer kühlen
Umgebungstemperatur akzeptiert wird. Es soll auch angemerkt werden,
dass die Aufbewahrungszeit für
THC-Standardlösungen
in Methanol, die von Sigma Aldrich geliefert werden, bis zu 4 Jahre
betragen soll, wenn sie eingefroren und vor Licht geschützt sind.
-
Diese
offensichtliche Diskrepanz zwischen der Stabilität von BDS (THC) und gereinigtem
THC ließ Spekulation
darüber
aufkommen, dass eine Komponente von BDS für das hauptsächliche
Cannabinoid destabilisierend war.
-
Eine
Lösung
für dieses
Problem wäre,
die BDS (THC) zu reinigen, um ein hochreines, vorzugsweise kristallines
Cannabinoid zu erhalten. Die zusätzlichen
Verarbeitungskosten, die mit der Umwandlung von BDS in reines Cannabinoid
verbunden wären,
würde jedoch
ganz wesentlich die Kosten für
die fertigen pharmazeutischen Produkte erhöhen, die Cannabinoid enthalten.
-
Daher
versuchte der Anmelder, einen einfachen Reinigungsschritt zu entwickeln,
durch den ein BDS mit verbesserter Stabilität hergestellt würde, durch
den jedoch die Verarbeitungskosten nicht bis zu einem unerschwinglich
teuren Ausmaß ansteigen
würde.
-
Der
Anmelder hat herausgefunden, dass ein Aktivkohlereinigungsschritt
in geeigneter Weise in engem Zusammenhang mit dem „Winterisierungs”-Verfahren
durchgeführt
werden kann, indem man in einem einzigen Schritt die ethanolische
Winterisierungslösung
durch ein Filterbett, um die ausgefällten Wachse zu entfernen,
und dann direkt durch eine Aktivkohlesäule leitet, und dass die Verwendung
von Aktivkohle signifikant die Lagerdauer verbessert.
-
Experimentelle Details
-
Lösung von
entweder BDS (THC) oder BDS (CBD) mit einer Konzentration von 100
mg/ml in absolutem Ethanol BP wurden durch eine Säule geleitet,
die mit Aktivkohle gepackt war, und das Eluat wurde gesammelt. Diese
wurden dann weiter mit absolutem Alkohol verdünnt, um eine Konzentration
von ca. 25 mg/ml Cannabinoid zu erhalten. Die Lösung wurde dann in ein 10 ml-Fläschchen
vom Typ AX1 (d. h. gelbes Glas) überführt und
mittels eines Kräuselverschlusses
verschlossen. Diese Proben werden als mit Aktivkohle gereinigte BDS
bezeichnet.
-
Proben
der BDS(THC)- und BDS(CBD)-Lösungen,
die nicht durch die Aktivkohlesäule
geleitet worden waren, wurden auf ähnliche Weise verdünnt, um
eine Cannabinoidkonzentration von 25 mg/ml zu ergeben, und wurden
dann in einem Gelbglasfläschchen
vom selben Typ versiegelt. Diese Proben wurden als „Standard-BDS” bezeichnet
und dienten als eine Kontrolle für
die Stabilitätsstudie.
-
Die
Fläschchen,
die Standard-BDS und mit Aktivkohle gereinigte BDS von jeder Sorte
enthielt, wurden in einem Stabilitätinkubator bei 40°C aufbewahrt
und dann wurden über
eine Zeitdauer von 1–12
Monaten periodisch Proben für
HPLC-Analyse des Cannabinoidgehalts und für TLC-Profile entnommen.
-
Normale
Phasen-TLC-Analyse verwendete die folgenden Bedingungen:
Stationäre Phase: | Silica
Gel G |
Mobile
Phase: | 80:20
Hexan/Aceton |
Entwicklung: | 2 × 8 cm,
d. h. doppelte Entwicklung |
Visualisierung: | Eintauchen
in 0,1% Gewicht/Volumen Fast Blue B (wässrig) |
-
Umkehrphasen-TLC-Analyse
verwendete die folgenden Bedingungen:
Stationäre Phase: | C18
beschichtetes Silica Gel |
Mobile
Phase: | 6:7:16
0,25% Volumen/Volumen (wässrige)
Essigsäure/Methanol/Acetonitril |
Entwicklung: | 2 × 8 cm,
d. h. doppelte Entwicklung |
Visualisierung: | Eintauchen
in 0,1% Gewicht/Volumen Fast Blue B (wässrig) |
-
Für jede Probe
wurde ein Lösungsvolumen
auf die TLC-Platte aufgetragen, die ungefähr 5 μg Gesamtcannabinoid enthält.
-
Resultate und Diskussion
-
Die
ethanolischen Lösungen
von Standard-BDS (THC) und Standard-BDS (CBD) weisen ein ziemlich intensives
Gelb auf. Durchleiten der BDS-Lösungen
durch die Aktivkohle entfärbt
die Lösungen
wirksam, vermutlich durch die Absorption von Pflanzenpigmenten,
die zusammen mit den Cannabinoiden während der Herstellung von BDS
aus Cannabisherba durch flüssige
CO2-Extraktion mit extrahiert wurden.
-
Die
Ergebnisse der HPLC-Analyse für
die verschiedenen BDS-Lösungen
werden nachfolgend als Tabelle 12 tabellarisch wiedergegeben und
werden auch in graphischer Form (
1–
3) präsentiert.
Alle Daten werden als Prozentangabe der t0-Analyse angegeben. Bei
den BDS(THC)-Lösungen
werden Werte für
CBN mit angegeben, da diese Verbindung als ein Kenner der thermischen
Zersetzung bzw. des thermischen Abbaus von THC in vorhergehenden
Stabilitätsstudien
identifiziert worden war. Tabelle 12: Cannabinoid Analysenwerte
für Standard
BDS- und gereinigte BDS-Lösungen über die
Zeitdauer von 1–12
Monaten bei 40°C
Monate | | 1 | 4 | 6 | 12 |
Standard
BDS
(THC) | THC
CBN | 97,3%
104% | 92,4%
119% | 85,3%
133% | 74,0%
154% |
| | | | | |
gereinigte
BDS
(THC) | THC
CBN | 102,9%
94% | 107,4%
111% | 96,0%
111% | 88,6%
120% |
| | | | | |
Standard
BDS
(CB) | CBD | 100,3% | 103,6% | 93,3% | 91,0% |
| | | | | |
gereinigte
BDS
(CBD) | CBD | 101,0% | 100,7% | 97,2% | 96,9% |
| | | | | |
-
Aus
den obigen Daten wird deutlich, dass sowohl für BDS (THC) als auch für BDS (CBD)
es eine Verbindung des Ballasts gibt, die durch Aktivkohle entfernt
werden kann und die für
die Cannabinoide destabilisierend ist.
-
Der
Vergleich des Ausmaßes
der Zersetzung bzw. des Abbaus, der nach zwölf Monaten bei 40°C sowohl
bei dem Standard-BDS und dem entsprechenden mit Aktivkohle gereinigtem
BDS erreicht wurden, zeigen an, dass sowohl für die THC- als auch die CBD-Extrakte
die Reinigung mit Aktivkohle die Beständigkeit gegen thermischen
Abbau bzw. thermischer Zersetzung um über 50% verbesserte.
-
Für BDS (THC)
wird festgestellt, dass das Niveau an CBN steigt als Funktion des
Verlusts an hauptsächlichem
Cannabinoid (3). Wie es für andere
THC-haltige Formulierungen beobachtet wurde, konnte das Niveau von
CBN wieder als Kenner für
thermische Zersetzung bzw. thermischen Abbau bestätigt werden.
-
Der
Vergleich zwischen Cannabinoid-Regionen von HPLC-Chromatogrammen
von Standard-BDS(CBD)- und gereinigten BDS(CBD)-Proben nach 12 Monaten
bei 40°C (Daten
werden nicht gezeigt) ergab keine signifikante Information. Ein ähnlicher
Vergleich von HPLC-Chromatogrammen von Standard-BDS (THC) und gereinigtem
BDS (THC) nach Zersetzung bzw. Abbau war jedoch informativ.
-
Das
CBN war bei dem stärker
abgebauten ungereinigten Standard-BDS mit einem höheren Niveau vorhanden,
aber es wurde auch ein zweites signifikantes Zersetzungs- bzw. Abbauprodukt
beobachtet, das wiederum in beiden Proben vorhanden war, jedoch
reichlicher in der stärker
zersetzten bzw. abgebauten Probe. Das Spektrum dieses Zersetzungs-
bzw. Abbauprodukts ist wiederum im Wesentlichen identisch mit dem von
CBN und auf Basis dieser Beobachtung und der Retentionszeit scheint
es eines der CBN-Analoga
zu sein.
-
Zusammenfassung:
-
Signifikante
Verbesserung der Beständigkeit
gegen thermische Zersetzung bzw. thermischen Abbau wird durch eine
einfache Aktivkohlebehandlung erzielt.
-
Beispiel 3 – Wirkung der Zugabe eines
organischen Modifizierungsmittels bei CO2-Extraktion von Cannabis-Pflanzenmaterial
-
Das
folgende Beispiel beschreibt eine Untersuchung über die Wirkung der Zugabe
eines polaren Co-Solvents auf die Charakteristika eines Extrakts,
der aus einem Cannabis-Pflanzenmaterial
(G5-Chemovar) unter Verwendung von flüssiger CO2-Extraktion
hergestellt wird, und verdeutlicht den Unterschied bei der erhaltenen
Selektivität
bei Verwendung unterkritischer gegenüber überkritischer CO2-Extraktion.
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Experimentelle Details
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Extraktionsexperimente
wurden unter Verwendung einer CO2-Extraktionsvorrichtung
mit einem Liter Kapazität
durchgeführt.
Lebensmittelgeeignetes CO2 und arzneimittelgerechter
(BP grade) absoluter Alkohol wurden als Lösungsmittel verwendet.
-
Eine
Charge G5-Cannabis (ein Chemovar mit hohem CBD-Gehalt wurde verwendet.
Der CBD-Gehalt betrug nach Decarboxylierung 7,3 Gew.-%. Analyse
des Cannabinoidgehalts des Extrakts wurde mittels HPLC durchgeführt.
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Ergebnisse und Diskussion:
-
In
der nachfolgenden Tabelle 13 werden die Daten bezüglich der
Zusammensetzung des endgültigen Extrakts
präsentiert,
der nach vier Stunden Expressionszeit unter den angegebenen Bedingungen
erhalten wurde: Tabelle
13: Zusammensetzungs- und Ausbeutedaten von Extrakten, die unter
verschiedenen Extraktionsbedingungen erzeugt wurden
Probe | Extraktionsbedingungen | Extrakt
(Gew.-%) | CBD
(Gew.-%) | Zurückgewinnung von
CBD (%) |
AC470 | 10°C/60 bar | 8,4% | 63,6% | 72,9% |
AC471 | 40°C/100 bar | 10,7% | 54.4% | 79,5% |
AC472 | 40°C/100 bar
+ 2% Ethanol | 10,3% | 64,6% | 91,0% |
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Die
Rückgewinnungswirksamkeit
basiert auf dem CBD, das in decarboxyliertem Pflanzenmaterial verfügbar ist,
das für
jede Extraktion in den Behälter
geladen wurde.
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Die
Ergebnisse verdeutlichen, dass das Verändern der Extraktionsbedingungen
von unterkritisch auf überkritisch
die Lösungsmittelstärke von
dem CO2 anhebt und zu einer höheren Rückgewinnung
des verfügbaren
CBDs führt.
Jedoch kann das überkritische
CO2 nun einen größeren Bereich an Verbindungen
lösen und die
Extraktion dieser zusätzlichen
Verbindungen bewirkt eine Verdünnung
der Konzentration von CBD in dem Extrakt in einem solchen Ausmaß, dass
sie nun niedriger ist als jene, die mittels unterkritischer Extraktion
erhalten wird. Die marginale zusätzliche
Rückgewinnung
von verfügbarem
CBD aus dem Ausgangsmaterial gleicht diesen Nachteil folglich nicht
aus und zeigt, dass die Verwendung von überkritischen Bedingungen nicht wünschenswert
ist.
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Die
Zugabe von zwei Gew.-% absolutem Alkohol zu überkritischem CO2 als
ein Modifikationsmittel erhöht
die Rückgewinnung
des verfügbaren
CBD auf > 90%. Vermutlich
ist das relativ polare Cannabinoid in dem Extrakt mit erhöhter Polarität leichter
löslich.
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Interessanter
Weise wird die Konzentration von CBD in dem Extrakt leicht durch
die Zugabe eines polaren Modifikationsmittels erhöht. Dies
scheint anzudeuten, dass das mit extrahierbare nicht-cannabinoide
Material, das in dem Pflanzenmaterial vorhanden ist, weniger polar
als das beabsichtigte Cannabinoid ist und somit wird die Extraktion
von diesem Material (dem „Ballast”) geringer,
wenn die Polarität
erhöht
wird. Somit stellt Extraktion von Cannabis-Pflanzenmaterial mit überkritischem
CO2 + 2 Gesichtsprozent Ethanol eine Zunahme bei
der Gewinnung des beabsichtigten aktiven Inhaltsstoffs zur Verfügung, ohne
mit einem Verlust an Selektivität
verbunden zu sein.
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Zusammenfassung:
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- 1. Ein Umschalten von unterkritischen zu überkritischen
Bedingungen erzeugt nur einen geringen Vorteil in Bezug auf die
Gesamtgewinnung von Cannabinoid aus dem Ausgangsmaterial, führt aber
zu dem Nachteil der Reduzierung des aktiven Gehalts des Extrakts.
- 2. Die Zugabe von 2% absolutem Ethanol-Modifikationsmittel zu überkritischem
CO2 führt
zu einer signifikanten Verbesserung bei der Gewinnung von Cannabinoid
aus dem Ausgangsmaterial ohne Verdünnung des aktiven Inhalts durch
mit extrahiertes Material.