Summary
O presente protocolo descreve um método eficiente para otimização da tecnologia de processamento de Tiebangchui processado com vinho de cevada de terras altas baseado em uma superfície de resposta de projeto Box-Behnken combinada com o método de entropia.
Abstract
O processamento de etnomedicamentos tóxicos é de grande importância para sua aplicação clínica segura. Assim, as limitações do processamento tradicional devem ser abordadas, e o método de processamento de etnomedicamentos deve ser padronizado usando métodos modernos de pesquisa. Neste estudo, a tecnologia de processamento de um medicamento tibetano comumente usado Tiebangchui (TBC), a raiz seca de Aconitum pendulum Busch, processada com vinho de cevada das terras altas foi otimizada. Os teores de alcaloides diester-diterpenóides (DDA) (aconitina, 3-desoxiaconitina, 3-acetilacenitina) e de alcaloides monoéster-diterpenóides (MDA) (benzoilaconinas) foram utilizados como indicadores de avaliação, e o coeficiente de peso de cada índice de avaliação foi determinado pelo método da entropia.
O teste de fator único e o delineamento Box-Behnken foram utilizados para investigar a influência da relação entre vinho de cevada das terras altas e CBT, espessura de corte de CBT e tempo de processamento. A pontuação abrangente foi realizada de acordo com o peso objetivo de cada índice determinado pelo método da entropia. As condições ótimas de processamento do TBC com o vinho de cevada das terras altas foram as seguintes: a quantidade de vinho de cevada das terras altas é cinco vezes maior que a do TBC, um tempo de embebição de 24 h e uma espessura de TBC de 1,5 cm. Os resultados mostraram que o desvio padrão relativo entre o teste de verificação e o valor previsto foi inferior a 2,55% e que a tecnologia otimizada de processamento de CBT processado com vinho de cevada de terras altas é simples, viável e estável, podendo servir de referência para a produção industrial.
Introduction
Tiebangchui (TBC), a raiz seca de Aconitum pendulum Busch, é uma medicina tibetana bem conhecida e foi inicialmente registrada no clássico livro médico tibetano "Four Medical Tantra"1,2. De acordo com os "Padrões de Medicamentos do Ministério da Saúde da República Popular da China (Medicina Tibetana)", a CBT é eficaz na expulsão do frio, no alívio da dor, na dissipação do vento e no acalmamento do choque, sendo comumente utilizada no tratamento da artrite reumatoide em clínicas 3,4,5.
O TBC contém principalmente alcaloides, incluindo alcaloides diéster-diterpenóides (DDAs) altamente tóxicos e os alcaloides monoéster-diterpenóides (MDAs) moderadamente tóxicos6,7,8. Estes componentes químicos são ingredientes ativos com efeitos medicinais, mas são tóxicos. Um dos ingredientes ativos e tóxicos mais famosos, a aconitina, causa envenenamento quando excede 1 mg9. Portanto, o uso inadequado ou excessivo do CBT pode resultar em intoxicação e até morte, sendo a atenuação da toxicidade e a reserva de eficácia do CBT crucial para sua aplicação clínica segura10,11.
O processamento é um método eficaz para desintoxicar o TBC. De acordo com antigos livros de medicina tibetana, o processamento com vinho de cevada das terras altas é uma maneira eficiente de atenuar a toxicidade e preservar a eficácia do TBC. O TBC é embebido em vinho de cevada das terras altas, armazenado por uma noite, seco e adicionado aos medicamentos12. No entanto, a tecnologia de processamento específica e os potenciais fatores de influência raramente são relatados, e o processo de processamento tradicional muitas vezes depende da experiência e carece de métodos padronizados. Assim, são necessários métodos científicos e tecnológicos modernos para otimizar e padronizar o processo de processamento.
O método de projeto Box-Behnken é usado na investigação de interações entre diferentes fatores e sua influência na pontuação abrangente por meio de ajuste polinomial quadrático. Esse projeto permite a observação intuitiva de condições ótimas e tem sido amplamente utilizado no campo da farmácia13. Por exemplo, o método de projeto Box-Behnken, baseado no método da entropia, otimizou com sucesso a tecnologia de processamento de fritura com vinagre de Curcuma Longa Radix14. Neste estudo, o planejamento experimental de superfície de resposta Box-Behnken combinado com o método de entropia foi utilizado na otimização da tecnologia de processamento de CBT processado com vinho de cevada de terras altas. Espera-se que a tecnologia de processamento otimizada garanta o controle de qualidade e o uso clínico seguro.
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Protocol
Neste estudo, a tecnologia de processamento de CBT processado com vinho de cevada de terras altas foi otimizada com um desenho Box-Behnken combinado com o método da entropia. Os teores de DDA e MDA foram utilizados como indicadores de avaliação, e o coeficiente de peso de cada índice de avaliação foi determinado pelo método da entropia.
1. Preparação experimental
- Prepare o vinho de cevada das terras altas15.
- Pegue 500,00 g de arroz de cevada preta e adicione cinco vezes a quantidade de água. Cozinhe o arroz até que a água restante seja absorvida (~2 h). Despeje, espere a temperatura cair para 37 °C, adicione 4 g de Jiuqu (ver Tabela de Materiais), misture bem, sele a lata, envolva o recipiente com algodão e deixe refogar por 7 dias.
- Adicione 300 mL de água no 7º dia e sele novamente. No 8º dia, comece a retirar o vinho e substitua por 300 mL de água depois. Sele e fermente por 1 dia, pegue o vinho e adicione 300 mL de água novamente. Repita este procedimento três vezes e misture os licores.
- Deixe ferver, reduza o fogo para ferver e continue cozinhando até que a água restante seja absorvida.
- Para preparar produtos processados, pese com precisão o TBC em um recipiente, adicione vinho de cevada das terras altas e deixe de molho por 1 dia. Em seguida, seque em estufa de secagem elétrica de temperatura constante.
NOTA: A temperatura de secagem deve ser inferior a 40 °C para evitar alterações na composição do alcaloide. - Preparar solução de amostra de teste.
- Pesar com precisão o pó do produto processado TBC (2 g) em um frasco cônico, adicionar 40% de solução de amônia e realizar extração assistida por ultrassom com solventes mistos de acetato de isopropanol-etila (1:1) (potência: 200 W; frequência: 40 kHz; temperatura: 40 °C) por 30 min.
NOTA: Para preparar a solução de amoníaco a 40%, transferir 40 ml de amoníaco para um balão volumétrico de 100 ml e, em seguida, diluir com água pura. - Ajustar a solução extraída ao peso original adicionando uma mistura de isopropanol e acetato de etilo (1:1 v/v).
- Transferir com precisão a solução extraída (25 ml) para um balão de fundo redondo para a recuperação do solvente sob pressão reduzida até secar.
- Finalmente, transferir a solução de ácido clorídrico-metanol a 0,05% para dissolver o resíduo da etapa 1.3.3 num balão volumétrico de 5 ml e diluir com solução de cloridrato de metanol a 0,05%. Filtrar a solução através de um filtro de membrana microporosa de 0,22 μm antes da injeção nos sistemas de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC).
NOTA: Preparar o ácido cloridrato de metanol a 0,05% adicionando 0,05 ml de ácido clorídrico a um balão volumétrico de 100 ml e, em seguida, diluir com metanol.
- Pesar com precisão o pó do produto processado TBC (2 g) em um frasco cônico, adicionar 40% de solução de amônia e realizar extração assistida por ultrassom com solventes mistos de acetato de isopropanol-etila (1:1) (potência: 200 W; frequência: 40 kHz; temperatura: 40 °C) por 30 min.
- Preparar uma solução-padrão pesando com precisão 5,18 mg de benzoilaconina, 13,13 mg de aconitina, 10,05 mg de 3-desoxiaconitina e 10,09 mg de 3-acetilaceonitina e, em seguida, colocar os sólidos num balão volumétrico de 5 ml individualmente. Diluir com solução de cloridrato de metanol a 0,05%.
2. Condição cromatográfica
- Estabeleça as condições cromatográficas conforme mostrado na Tabela 1 para HPLC. Detalhes dos instrumentos utilizados são fornecidos na Tabela de Materiais.
3. Teste de adaptabilidade do sistema
- Faixa de linearidade
NOTA: Primeiro, usamos HPLC para determinar as áreas de pico de benzoylaconitina, aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-acetilaceonitina na amostra e, em seguida, determinamos aleatoriamente a área de pico de uma concentração conhecida da solução-padrão. Em seguida, comparamos a diferença entre duas áreas de pico (solução da amostra e solução-padrão) para estimar a concentração de benzoilaceonitina, aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-acetilacenitina em diferentes amostras e, em seguida, ajustamos a solução-padrão em uma faixa linear para incluir a concentração da amostra na curva. As concentrações da curva padrão são mostradas na Tabela 2.- Preparar soluções de referência de benzoilacenitina contendo 1,036 mg/mL, 0,518 mg/mL, 0,2072 mg/mL, 0,1036 mg/mL e 0,0518 mg/mL.
- Preparar soluções de referência de aconitina contendo 1,313 mg/mL, 0,5252 mg/mL, 0,2626 mg/mL, 0,1313 mg/mL e 0,05252 mg/mL.
- Preparar soluções de referência de 3-desoxiaconitina contendo 1,005 mg/mL, 0,5025 mg/mL, 0,201 mg/mL, 0,1005 mg/mL e 0,402 mg/mL.
- Preparar soluções de referência de 3-acetilacenitina contendo 0,2018 mg/mL, 0,1009 mg/mL, 0,04036 mg/mL, 0,02018 mg/mL e 0,01009 mg/mL.
- Investigar a linearidade de cada composto plotando a área do pico versus a concentração de injeção.
- Para realizar o teste de precisão, injetar 10 μL de cada solução de referência no sistema HPLC seis vezes ao dia e empregar as mesmas condições de HPLC descritas na etapa 2.1 para executar as amostras Registrar a área de pico de cada componente.
- Efectuar testes de estabilidade intradiários injectando 10 μL da solução da amostra preparada através do passo 1.3 e determinar as áreas dos picos após 0 h, 2 h, 4 h, 8 h, 14 h, 12 h e 24 h16.
- Efectuar um ensaio de reprodutibilidade colhendo seis amostras do mesmo lote de TBC para preparar a solução da amostra de ensaio, de acordo com o passo 1.3. Injectar 10 μL de cada amostra no sistema HPLC e executar as amostras conforme descrito no passo 2.1.
- Execute o teste de recuperação para avaliar a precisão do método. Adicionar 100% da solução-padrão de cada componente do índice (benzoilacenitina, aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-acetilacenitina) na solução de ensaio para calcular a taxa de recuperação, respectivamente. Por exemplo, como o teor de benzoilaceonitina é de 0,1524 mg/ml na amostra de CBT, pesar com precisão 0,1524 mg de padrões de benzoilacenitina e adicionar à amostra de TBC e, em seguida, preparar a solução da amostra de ensaio de acordo com o passo 1.3. Execute essas amostras com as mesmas condições de HPLC descritas na etapa 2.1. Calcule a taxa de recuperação usando a equação (1):
(1º)
Aqui, A é a quantidade de componente (benzoilacenitina, aconitina, 3-desoxiaconitina ou 3-acetilacenitina) a ser medida na solução da amostra, B é a quantidade de padrão adicionada (benzoilacenitina, aconitina, 3-desoxiaconitina ou 3-acetilacenitina) e C é o valor medido da solução que contém a solução-padrão e a solução da amostra (ver Tabela 3). Consulte a etapa 2.1 para obter as condições cromatográficas para executar as etapas acima. A taxa de recuperação reflete o grau de perda do componente alvo (benzoilacenitina, aconitina, 3-desoxiaconitina ou 3-acetilacenitina) durante a análise da amostra; Quanto maior a taxa de recuperação, menor a perda do componente alvo.
(1º)4. Teste de fator único de CBT processado com vinho de cevada das terras altas
NOTA: A relação entre o vinho de cevada das terras altas e o CBT, a espessura da fatia do CBT e o tempo de embebição afetarão a dissolução de componentes mais tóxicos (aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-acetilaceonitina) no CBT durante o CBT processado com o vinho de cevada das terras altas17. O teste de fator único e o delineamento Box-Behnken foram utilizados para investigar a influência da relação entre vinho de cevada das terras altas e CBT, espessura de corte de CBT e tempo de embebição.
- Realizar o teste de adição de vinho de cevada das terras altas (A) montando cinco grupos de testes, cada um com 30 g de TBC, onde a quantidade de vinho de cevada das terras altas é duas, três, quatro, cinco e seis vezes a quantidade de TBC na receita. O tempo de imersão é de 12 h, e as fatias têm 1,0 cm de espessura18.
NOTA: Cada grupo do mesmo teste de condição deve ser processado em três grupos paralelos. - Realizar o teste do tempo de embebição (B) configurando cinco grupos de testes, cada um com 30 g de CBT. Os horários de imersão são 12h, 24h, 36h e 48 h. A quantidade de vinho de cevada das terras altas é cinco vezes maior que a do TBC, e as fatias têm 1,0 cm de espessura19.
NOTA: Cada grupo do mesmo experimento de condição deve ser processado em três grupos paralelos. - Realizar o teste de fatiamento da espessura (C) configurando cinco grupos de testes, cada um com 30 g de TBC. As fatias têm 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 e 2,5 cm de espessura, o tempo de imersão é de 24 h e a quantidade de vinho de cevada das terras altas é cinco vezes maior que a de TBC20.
NOTA: Cada grupo do mesmo experimento de condição deve ser processado em três grupos paralelos. - Pesar com precisão os produtos transformados para cada grupo de ensaio para preparar a solução da amostra de ensaio de acordo com o passo 1.3. Determine a área de pico de cada amostra por HPLC e use a curva padrão para estimar as quantidades de MDAs e DDAs. Na curva padrão, y é a área do pico e x é o conteúdo. O conteúdo de MDAs é benzoyl aconitine, e o conteúdo de DDAs é a soma de aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-acetilacenitina.
- Use o conteúdo total de DDAs e o conteúdo de MDAs como indicadores de avaliação e determine o coeficiente de peso de cada índice de avaliação e a pontuação abrangente por meio do método de entropia (seção 5).
CUIDADO: O TBC é tóxico e, portanto, medidas de proteção devem ser tomadas durante o processamento.
5. Método de entropia para calcular o escore abrangente
NOTA: Usamos os dados experimentais do teste de espessura de fatiamento no teste de fator único como exemplo para ilustrar o processo de cálculo em detalhes. Usamos a área de pico dos componentes em cada amostra na Tabela Suplementar S1 e a curva padrão na Tabela 2 para calcular o conteúdo de MDAs e DDAs (ver Tabela Suplementar S2). Na equação linear, y é a área do pico e x é o conteúdo. Neste estudo, o MDA moderadamente tóxico (benzoilacenitina) foi utilizado como indicador positivo e o conteúdo total de DDAs (aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-acetilacenitina) com alta toxicidade foi utilizado como indicador negativo. O conteúdo de MDAs é benzoyl aconitine, e o conteúdo de DDAs é a soma de aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-acetilacenitina. Cada amostra possui dois indicadores de avaliação: i = 1,2,...,n e j = 1,2,... m21.
- Use a Equação (2) para padronizar o conteúdo dos MDAs22.
(2º)
Assim
NOTA: Xij é o valor do j-ésimo indicador da i-ésima amostra. Xij* é o valor padronizado de Xij. Por exemplo, i = 3 e j = 1, X31 representa o valor do primeiro indicador da terceira amostra, e
é o valor padronizado do primeiro indicador na terceira amostra. são mostrados na Tabela Suplementar S3. 
- Utilizar a Equação (3) para padronizar o conteúdo total dos DDAs23.
(3º)
NOTA: Aqui, i = 3, j = 2, representa o segundo indicador da terceira amostra.
é o valor padronizado do segundo indicador na terceira amostra. 
são mostrados na Tabela Suplementar S3. - Use as equações (4) e (5) para definir o valor de entropia (Hj) de cada indicador23.
- Calcule a probabilidade da j-ésima tentativa sob o i-ésimo indicador de avaliação Pij usando a equação (4).
(4º)
Para o número 3,
NOTA: Os valores de probabilidade para o primeiro indicador e segundo indicador da terceira amostra são 0,2374 e 0,2812, respectivamente.
são mostrados na Tabela Suplementar S3. - Calcule a entropia da informação Hj.
(5º)
NOTA: H 1 é a entropia do primeiro indicador (MDAs) e H2 é a entropia do segundo indicador (DDAs) no teste de espessura de corte.
- Calcule a probabilidade da j-ésima tentativa sob o i-ésimo indicador de avaliação Pij usando a equação (4).
- Use a Equação (6) para calcular os pesos do indicador (Wj)23.
(6)
= 33,3%
= 66,7%
NOTA: Wjé o coeficiente de peso de cada indicador. No teste de espessura de fatiamento, o coeficiente de peso do indicador positivo (MDAs) e negativo (DDAs) é de 33,3% e 66,7%, respectivamente. - Utilizar a Equação (7) para calcular a pontuação abrangente dos indicadores23.
(7º)
Para o número 3,
NOTA: Si é a pontuação abrangente de cada amostra. Precisamos obter a pontuação mais alta como ponto central no projeto Box-Behnken. S 1, S 2, S 3, S 4 e S5 são mostrados na Tabela Suplementar S3.
(2º)
é o valor padronizado do primeiro indicador na terceira amostra. são mostrados na Tabela Suplementar S3. 
(3º)
é o valor padronizado do segundo indicador na terceira amostra. 
são mostrados na Tabela Suplementar S3.
(4º)
são mostrados na Tabela Suplementar S3.
(5º)
(6)
= 33,3%
= 66,7%
(7º)
6. Projeto Box-Behnken
- Por meio do teste de fator único, use a condição com a maior pontuação abrangente (ver Tabela 4, Tabela 5, Tabela 6 e Figura 2) como ponto central da superfície de resposta. Use a quantidade de vinho de cevada das terras altas (A), o tempo de embebição (B) e a espessura de corte de CBT (C) como fatores de influência e a pontuação abrangente como o valor da resposta24.
NOTA: Com base nos dados de fator único da Tabela 4, Tabela 5 e Tabela 6, a maior pontuação abrangente é calculada pelas equações (2), (3), (4), (5), (6) e (7) na seção 5, e o melhor ponto é obtido. A quantidade de vinho de cevada das terras altas foi cinco vezes maior que a do TBC, o tempo de embebição foi de 36 h e a espessura de corte foi de 1,0 cm.
7. Etapas de operação do software de projeto Box-Behnken
- Abra o software (consulte Tabela de Materiais) e selecione Novo design | Box-Behnken Design (ver passo 5.1; Arquivo Complementar 1).
- Insira o número de fatores que influenciam e insira as informações de nível (três níveis e três fatores; ver Tabela 7). O delineamento Box-Behnken é composto por 17 experimentos neste estudo. Finalmente, clique em Continuar (consulte a etapa 5.2; Arquivo Complementar 1).
- Defina a pontuação abrangente (Y) pelas equações (2), (3), (4), (5), (6) e (7) na seção 5 como resposta. Insira o número de valores de resposta (a imagem mostra apenas um valor de resposta) e clique em Concluir (consulte a etapa 5.3; Arquivo Complementar 1).
- Processe o TBC com vinho de cevada das terras altas de acordo com os resultados do projeto e complete o experimento com base nos 17 cenários projetados para a superfície de resposta.
- Prepare as soluções de amostra seguindo a etapa 1.3 e calcule o conteúdo total dos MDAs e DDAs pelo sistema HPLC.
- Calcule a pontuação abrangente para cada grupo pelas equações (2), (3), (4), (5), (6) e (7) na etapa 5 e insira os resultados da pontuação (veja a etapa 5.4; Arquivo Complementar 1).
- Clique em analisar para analisar as informações de data e modelo (consulte a etapa 5.4.1; Arquivo Complementar 1).
- Realizar validação estatística de equações polinomiais e análise de superfície de resposta plotadas em gráficos de modelos 3D obtidos pelo software.
- Clique em ANOVA no menu superior e observe a tabela de resultados.
- Clique em Otimização para exibir as condições ideais de processo previstas (consulte a etapa 5.4.2; Arquivo Complementar 1).
8. Teste de validação
- De acordo com os resultados previstos a partir do delineamento de superfície de resposta Box-Behnken, na etapa 7.3, identifique-se a condição ótima de processamento do CBT. Aqui, é o seguinte: TBC é embebido por 24 h em cinco vezes a quantidade de vinho de cevada das terras altas, e a espessura do TBC é de 1,5 cm. Tome o nível ótimo de fatores de influência como condições de processamento e configure três conjuntos paralelos de experimentos para verificar a estabilidade da tecnologia de processamento.
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Representative Results
Neste estudo, a precisão, estabilidade, repetibilidade e recuperação da amostra de CBT indicaram que o método é viável. Os quatro componentes do índice no CBT apresentaram boa relação linear dentro de uma faixa de concentração específica. Cromatogramas típicos são mostrados na Figura 1. Os resultados do teste de precisão (Tabela 8) mostraram que o desvio padrão relativo (RSD) das áreas dos picos foi de 2,56%, 1,49% e 2,03% para benzoilaconina e 3-desoxiacoconitina, respectivamente, e 0,21% para 3-acetilaceonitina, indicando que a precisão do instrumento foi boa. O estudo de estabilidade realizado por 24 h (n = 6) indicou valores de desvio padrão relativo de 2,76%, 2,21%, 2,98% e 2,31% para benzoilaconina e aconitina, aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-acetilaceonitina, respectivamente (Tabela 9), sugerindo que a solução da amostra foi estável por 24 h. Os resultados do teste de repetibilidade (Tabela 10) mostraram que as DSRs das áreas de pico de benzoilaconina , aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-desoxiaconitina foram 2,80%, 2,92%, 2,92% e 2,07%, respectivamente, mostrando que a repetibilidade desse método foi boa. Os resultados do experimento de recuperação indicaram que as taxas médias de recuperação de benzoilaconina , aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-desoxiaconitina foram de 99,7%, 100,84%, 103,27% e 100,92%, respectivamente.
O teste de fator único do CBT processado com vinho de cevada das terras altas revelou que a quantidade de vinho de cevada das terras altas foi cinco vezes maior que a do CBT, o tempo de embebição foi de 36 h e a espessura de corte foi de 1,0 cm (Figura 2). O planejamento experimental e os resultados do modelo de superfície de resposta são mostrados na Tabela 11. Os resultados da ANOVA experimental são mostrados na Tabela 12. Os fatores são ajustados por regressão para obter uma equação de regressão multinomial quadrática (8). A: Adição de vinho de cevada das terras altas; B: tempo de imersão; C: espessura de corte. Os resultados mostraram que o modelo foi bem ajustado e foi capaz de predizer a relação entre a pontuação abrangente da adição de vinho de cevada de terras altas, o tempo de embebição e a espessura de corte. A ordem dos fatores pela força dos efeitos foi adição de vinho de cevada de terras altas > espessura de fatias de ervas medicinais > tempo de embebição.
(8º)
De acordo com a Equação (8), o software de análise Design-Expert 8.0.6 é utilizado para traçar uma curva 3D através do passo 7.2.1 (Figura 3). Uma inclinação mais íngreme da superfície de resposta indica uma interação horizontal mais forte de fatores, e uma inclinação mais suave é o oposto. O valor de p (p < 0,0001) do modelo na Tabela 12 mostra que o modelo é significativo, com um R2 de 0,9754 e um termo de desajuste não significativo (p = 0,7253), indicando que o modelo é um bom ajuste e reflete melhor a relação entre a adição de vinho de cevada de terras altas, tempo de embebição, espessura de corte de ervas medicinais, e escore geral.
De acordo com o peso objetivo de cada índice determinado pelo método analítico de entropia, foi realizada uma pontuação abrangente, e a condição ótima de processamento do CBT foi determinada da seguinte forma: o CBT é embebido por 24 h em cinco vezes a quantidade de vinho de cevada das terras altas, e a espessura do CBT é de 1,5 cm. Os resultados dos testes de validação mostraram que os DDAs totais foram 0,6963, 0,6793 e 0,7023 mg/g, respectivamente, e o teor de MDA em três conjuntos de testes paralelos foi de 0,2096, 0,2237 e 0,2109 mg/g. A pontuação média abrangente foi de 83. O RSD entre o teste de verificação e o valor previsto foi inferior a 1,8%, indicando que a tecnologia otimizada de processamento de CBT processado com vinho de cevada de terras altas é simples, viável e estável, fornecendo uma referência para a produção industrial.
Figura 1: Cromatogramas representativos dos quatro componentes característicos após definição das condições cromatográficas mencionadas no passo 2.1 (n = 1). A) Cromatogramas típicos da solução de referência. O pico 1 é benzoilaconina e o pico 2 é aconitina, o pico 3 é 3-desoxiaconitina e o pico 4 é 3-acetilaceonitina. B) Cromatogramas típicos da solução da amostra. O pico 1 é benzoilaconina e o pico 2 é aconitina, o pico 3 é 3-desoxiaconitina e o pico 4 é 3-acetilaceonitina. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Pontuação abrangente do teste de fator único do CBT processado com vinho de cevada de terras altas (n = 3). (A) Quantidade de vinho de cevada das terras altas (vezes); (B) Tempo de imersão (h); (C) Espessura de corte (cm). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Mapa de superfície de resposta 3D do efeito da interação de vários fatores na pontuação abrangente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Condição | Parâmetro |
| Coluna cromatográfica | ODS-3 C18 definitivo (4,6 mm x 250 mm, 5 μm) |
| Fase móvel | Acetonitrila (A) - 0,04 mol/L solução de acetato de amônio (B) pH = 8,5 ± 0,5 |
| Eluição de gradiente | 0–10 min, 0%-70% A; 10–15 min, 70–50% A; 15–30 min, 50–40% A; 30–38min, 40–15% A; 38–45 min, 15–15% A; 45–55 min, 15–70% A |
| Vazão | 1 mL/min |
| Temperatura da coluna | 30 °C |
| Detecção de comprimento de onda | 235 nm. |
| Volume da amostra | 10 μL |
Tabela 1: Condições cromatográficas estabelecidas neste experimento. Detalhes sobre a coluna cromatográfica, a fase móvel, a eluição do gradiente, a taxa de fluxo, a temperatura da coluna, o comprimento de onda de detecção e o volume da amostra.
| Componentes do índice | Equação linear | Faixa de linearidade (mg/mL) | R2 |
| Benzoilaconina | y=11.658.706,1677x +19.717,0872 | 1.036-0.0518 | 0.9995 |
| Aconitine | y=11.199.784,3030x -67.641,2429 | 1.313-0.05252 | 0.9999 |
| 3-Desoxiaconitina | y=11.214.550,3140x +59.795,9119 | 1.005-0.0402 | 0.9999 |
| 3-Acetilaceonitina | y=9.887.511,9074x +26.713,6359 | 0.2018-0.01009 | 0.9994 |
Tabela 2: Relação linear dos componentes do índice em CBT. Os quatro componentes do índice em CBT apresentaram boa relação linear em uma faixa de concentração específica.
| Componentes do índice | Conteúdo conhecido (mg) | Adição de quantidade (mg) | Quantidade de medição (mg) | Recuperações (%) | Média de recuperações (%) | DSR (%) |
| Benzoilaconina | 0.1558 | 0.1295 | 0.2901 | 96.4 | 99.7 | 3.14 |
| 0.1574 | 0.1295 | 0.2849 | 98.46 | |||
| 0.156 | 0.1295 | 0.2871 | 101.24 | |||
| 0.1574 | 0.1295 | 0.2923 | 104.95 | |||
| 0.1449 | 0.1295 | 0.2736 | 99.38 | |||
| 0.1566 | 0.1295 | 0.2839 | 98.3 | |||
| Aconitine | 0.3099 | 0.3283 | 0.645 | 102.07 | 100.84 | 2.02 |
| 0.3153 | 0.3283 | 0.6371 | 98.02 | |||
| 0.2928 | 0.3283 | 0.6314 | 103.14 | |||
| 0.2969 | 0.3283 | 0.6325 | 102.23 | |||
| 0.3035 | 0.3283 | 0.6343 | 100.76 | |||
| 0.3094 | 0.3283 | 0.6339 | 98.84 | |||
| 3-Desoxiaconitina | 0.1789 | 0.201 | 0.3788 | 99.45 | 103.27 | 2.65 |
| 0.1793 | 0.201 | 0.3845 | 102.09 | |||
| 0.1741 | 0.201 | 0.3774 | 101.14 | |||
| 0.1635 | 0.201 | 0.3753 | 105.37 | |||
| 0.1708 | 0.201 | 0.383 | 105.57 | |||
| 0.1653 | 0.201 | 0.3783 | 105.97 | |||
| 3-Acetilaceonitina | 0.0169 | 0.02 | 0.0374 | 102.5 | 100.92 | 1.15 |
| 0.0168 | 0.02 | 0.037 | 101 | |||
| 0.0166 | 0.02 | 0.0366 | 100 | |||
| 0.0161 | 0.02 | 0.0365 | 102 | |||
| 0.017 | 0.02 | 0.0369 | 99.5 | |||
| 0.0171 | 0.02 | 0.0372 | 100.5 |
Tabela 3: Resultados da medição da taxa de recuperação da amostra. A taxa de recuperação de benzoilaconina (ACONITINA, 3-desoxiaconitina e 3-acetilacenitina) foi de 3,14%, 2,02%, 2,65% e 1,15%, respectivamente.
| Número | Teste de adição de vinho de cevada das terras altas (tempos) | Teor de MDAs (mg/g) | Teor de DDAs (mg/g) | Pontuação/pontos abrangentes |
| 1 | 2 | 0.1875 | 0.8254 | 58.98421777 |
| 2 | 3 | 0.1099 | 0.9847 | 0.056898711 |
| 3 | 4 | 0.2296 | 0.8487 | 71.12048666 |
| 4 | 5 | 0.2161 | 0.6894 | 94.6966946 |
| 5 | 6 | 0.2006 | 0.7472 | 78.22537224 |
Tabela 4: Resultados do teste de fator único da relação entre vinho de cevada das terras altas e CBT.
| Número | Teste do tempo de embebição (h) | Teor de MDAs (mg/g) | Teor de DDAs (mg/g) | Pontuação/pontos abrangentes |
| 1 | 6 | 0.236292609 | 1.047811476 | 59.67501032 |
| 2 | 12 | 0.193880685 | 1.164420534 | 23.10718817 |
| 3 | 24 | 0.229606225 | 0.848736346 | 53.86313899 |
| 4 | 36 | 0.151447388 | 0.701045217 | 79.15664943 |
| 5 | 48 | 0.193311963 | 0.767427412 | 68.88872066 |
Tabela 5: Resultados do teste de fator único do tempo de embebição.
| Número | Teste de espessura de fatiamento (cm) | Teor de MDAs (mg/g) | Teor de DDAs (mg/g) | Pontuação/pontos abrangentes |
| 1 | 0.5 | 0.1043 | 0.6190 | 66.96 |
| 2 | 1 | 0.1709 | 0.6992 | 75.05 |
| 3 | 1.5 | 0.1507 | 0.6954 | 66.23 |
| 4 | 2 | 0.1459 | 0.8347 | 20.66 |
| 5 | 2.5 | 0.1451 | 0.8298 | 21.79 |
Tabela 6: Resultados do teste de fator único da espessura de corte do CBT.
| Nível | Fator | ||
| A (quantidade de vinho de cevada das terras altas, vezes) | B (tempo de imersão, h) | C (espessura de corte, cm) | |
| 1.0000 | 4.0000 | 24.0000 | 0.5000 |
| 2.0000 | 5.0000 | 36.0000 | 1.0000 |
| 3.0000 | 6.0000 | 48.0000 | 1.5000 |
Tabela 7: Tabela de fatores de nível de superfície de resposta de projeto Box-Behnken.
| Área de pico nos componentes do índice | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | DSR (%) |
| Benzoilaconina | 1281252 | 1290912 | 1198912 | 1256056 | 1256704 | 1266738 | 2.56% |
| Aconitine | 2861208 | 2881686 | 2785022 | 2790990 | 2859024 | 2799395 | 1.50% |
| 3-Desoxiaconitina | 2356317 | 2328383 | 2429059 | 2350987 | 2406114 | 2450374 | 2.04% |
| 3-Acetilaceonitina | 2008110 | 2021560 | 2014519 | 2015881 | 2015209 | 2012529 | 0.22% |
Tabela 8: Resultados da medição de precisão. As RSD das áreas de pico de benzoilaconina , aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-acetilaconitina foram 2,56%, 1,49%, 2,03% e 0,22%, respectivamente (n = 6).
| Área de pico nos componentes do índice | 0 | 2 | 4 | 8 | 12 | 24 | DSR (%) |
| Benzoilaconina | 191657 | 189590 | 193934 | 205135 | 196159 | 195954 | 2.76 |
| Aconitine | 312259 | 310240 | 294331 | 309104 | 312199 | 305360 | 2.22 |
| 3-Desoxiaconitina | 230174 | 246787 | 239760 | 249302 | 248806 | 243396 | 2.98 |
| 3-Acetilaceonitina | 17086 | 16953 | 16826 | 16914 | 16979 | 17896 | 2.31 |
Tabela 9: Resultados do teste de estabilidade. As RSD das áreas de pico de benzoilaconina , aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-acetilaconitina foram 2,76%, 2,21%, 2,98% e 2,31%, respectivamente (n = 6).
| Área de pico dos componentes do índice | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | DSR (%) |
| Benzoilaconina | 191067 | 192795 | 191058 | 192907 | 179103 | 192008 | 2.79 |
| Aconitine | 308142 | 313754 | 290487 | 294740 | 301515 | 307654 | 2.92 |
| 3-Desoxiaconitina | 249021 | 249456 | 243963 | 232781 | 240524 | 234661 | 2.92 |
| 3-Acetilaceonitina | 17465 | 17451 | 17247 | 16691 | 17608 | 17686 | 2.07 |
Tabela 10: Resultados do teste de reprodutibilidade. A RSD das áreas de pico de benzoilaconina , aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-acetilaconitina foram 2,79%, 2,92%, 2,92% e 2,07%, respectivamente (n = 6).
| Número | A (Adição de vinho de cevada das terras altas, tempos) | B (Tempo de imersão, h) | C (Espessura de fatiamento, cm) | Teor de MDAs (mg/g) | Teor de DDAs (mg/g) | Pontuação/pontos abrangentes |
| 1 | 4 | 36 | 0.5 | 0.1032 | 0.6882 | 28.2 |
| 2 | 5 | 48 | 1.5 | 0.1688 | 0.6588 | 56.49 |
| 3 | 6 | 24 | 1 | 0.1236 | 0.6535 | 33.02 |
| 4 | 5 | 24 | 1.5 | 0.2201 | 0.692 | 87.23 |
| 5 | 5 | 36 | 1 | 0.2094 | 0.6199 | 70.71 |
| 6 | 5 | 24 | 0.5 | 0.1809 | 0.5689 | 48.56 |
| 7 | 4 | 24 | 1 | 0.2016 | 0.7744 | 90.74 |
| 8 | 5 | 36 | 1 | 0.2169 | 0.6889 | 85.15 |
| 9 | 5 | 36 | 1 | 0.2103 | 0.6802 | 80.5 |
| 10 | 6 | 36 | 0.5 | 0.1036 | 0.5072 | 0.36 |
| 11 | 6 | 36 | 1.5 | 0.1089 | 0.5062 | 2.86 |
| 12 | 4 | 48 | 1 | 0.1789 | 0.6789 | 64.6 |
| 13 | 6 | 48 | 1 | 0.1036 | 0.5536 | 7.55 |
| 14 | 5 | 36 | 1 | 0.2062 | 0.6084 | 67.33 |
| 15 | 4 | 36 | 1.5 | 0.1832 | 0.6954 | 69.31 |
| 16 | 5 | 48 | 0.5 | 0.1759 | 0.5569 | 44.21 |
| 17 | 5 | 36 | 1 | 0.2161 | 0.6894 | 84.82 |
Tabela 11: Desenho e resultados do ensaio de superfície de resposta.
| Fonte | Soma das Praças | Df | Quadrado Médio | F - Valor | Valor de p |
| Modelo | 14403.27 | 9 | 1600.36 | 30.8 | <0,0001 |
| Um | 5463.26 | 1 | 5463.26 | 105.15 | <0,0001 |
| B | 939.61 | 1 | 939.61 | 18.08 | 0.0038 |
| C | 1117.7 | 1 | 1117.7 | 21.51 | 0.0024 |
| AB | 0.11 | 1 | 0.11 | 0.00216 | 0.9642 |
| Corrente alternada | 372.68 | 1 | 372.68 | 7.17 | 0.0316 |
| A.C | 174.11 | 1 | 174.11 | 3.35 | 0.1099 |
| A2 | 4133.52 | 1 | 4133.52 | 79.55 | <0,0001 |
| B2 | 28.63 | 1 | 28.63 | 0.55 | 0.482 |
| C2 | 1890.1 | 1 | 1890.1 | 36.38 | 0.0005 |
| Residual | 363.71 | 7 | 51.96 | ||
| Falta de Fit | 93.28 | 3 | 31.09 | 0.46 | 0.7253 |
| Erro puro | 270.43 | 4 | 67.61 | ||
| Cor Total | 14766.99 | 16 |
Tabela 12: ANOVA para o modelo de regressão.
Arquivo Suplementar 1: Um guia detalhado do software de design Box-Behnken. Clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela Suplementar S1: Área do pico da amostra do teste de espessura de corte por HPLC. Clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela suplementar S2: Teor de MDAs (benzoilaconina ) e DDAs (aconitina, 3-desoxiaconitina e 3-acetilacenitina) no teste de espessura de corte. Clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela Complementar S3: Pontuação abrangente do teste de espessura de fatiamento. Clique aqui para baixar este arquivo.
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Discussion
Por ser um medicamento tibetano de uso comum e com efeitos tóxicos, o efeito atenuante da toxicidade do processamento é de extrema importância para a aplicação clínica do CBT25. Neste estudo, a tecnologia de processamento de CBT processado com vinho de cevada de terras altas foi otimizada. Revisando os principais princípios ativos e relacionando os efeitos farmacológicos do TBC, descobrimos que os alcaloides TBC têm efeitos anti-inflamatórios e analgésicos e podem ser usados para tratar a artrite reumatoide. Neste estudo, um MDA tóxico moderado foi utilizado como indicador positivo. O conteúdo total de DDAs foi utilizado como indicador negativo. O método da entropia foi utilizado no cálculo dos pesos do índice e na otimização da tecnologia de processamento26.
Durante o experimento, dois pontos devem ser particularmente observados. Primeiro, três conjuntos paralelos de experimentos são necessários para cada condição de um único fator para melhorar a precisão dos resultados subsequentes. Em segundo lugar, no cálculo das pontuações abrangentes, os valores padronizados de cada indicador são multiplicados pelo fator de ponderação em vez dos dados brutos. Este procedimento garante a precisão dos resultados do cálculo. Além disso, o valor de R2 na ANOVA deve ser o mais próximo possível de um; caso contrário, os níveis dos fatores são extremamente próximos, tendo pouco impacto nos resultados; A diferença entre os níveis deve ser moderadamente grande.
Embora o uso de pontuação abrangente multiíndice combinado com o método de superfície de resposta garanta a predição precisa do processo de processamento de CBT, ele tem limitações. Primeiro, quando os laboratórios usam HPLC para medir componentes indicados em materiais medicinais, o erro humano pode ocorrer devido à pequena escala de experimentos. Resultados mais convincentes podem ser obtidos se a avaliação piloto for realizada em uma fábrica de processamento de ervas de grande porte. Em segundo lugar, o método de projeto Box-Behnken não é adequado para a otimização de todo o processo. Após a importação dos dados experimentais para o software de superfície de resposta, o termo do modelo precisa ser significativo (p < 0,05), e a falta de ajuste precisa ser não significativa (p > 0,05) nos dados da ANOVA. Se o resultado for revertido, o processo é inadequado para otimização por este método.
Em conclusão, em comparação com o teste de fator único, delineamento uniforme, planejamento ortogonal e design de ponto estelar comumente usados, a abordagem de superfície de resposta Box-Behnken é um método experimental de planejamento de otimização que usa ajuste de modelo linear e quadrático multivariado27. O modelo previsto pelo método de superfície de resposta de Behnken tem continuidade e alta acurácia experimental, além de predizer pontos ótimos28,29. No presente experimento, o processo preferencial de CBT foi determinado por pontuação abrangente baseada no teste de fator único, e o teste de validação final não se desviou muito do valor previsto, indicando que o modelo selecionado é razoável e pode fornecer referências para a tecnologia de processamento de CBT processado com vinho de cevada de terras altas. A tecnologia de processamento otimizada pode fornecer informações e orientação para o estudo do efeito atenuante da toxicidade do processamento de outros medicamentos étnicos tóxicos.
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Disclosures
Os autores não têm conflitos de interesse a declarar.
Acknowledgments
Este trabalho foi financiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (No. 82130113), pela China Postdoctoral Science Foundation (No. 2021MD703800), pela Science Foundation for Youths of Science and Technology Department da Província de Sichuan (No. 2022NSFSC1449) e pelo Programa de Promoção da Pesquisa "Xinglin Scholars" da Universidade de Medicina Tradicional Chinesa de Chengdu (No. BSH2021009).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Aconitine | Chengdu Push Biotechnology Co.,Ltd | PS000905 | |
| 3-Acetylaconitine | Chengdu Push Biotechnology Co.,Ltd | PS010552 | |
| 3-Deoxyaconitine | Chengdu Push Biotechnology Co.,Ltd | PS011258 | |
| Benzoylaconine | Chengdu Push Biotechnology Co.,Ltd | PS010300 | |
| Circulating water vacuum pump | Gongyi City Yuhua Instrument Co., Ltd | SHZ-DIII | |
| Design-Expert | State-East Corporation | 8.0.6 | |
| Electric constant temperature drying oven | Shanghai Yuejin Medical Equipment Co., Ltd | 101-3-BS | |
| Electronic analytical balance | Shanghai Liangping Instruments Co., Ltd. | FA1004 | |
| High performance liquid chromatography | Shimadzu Enterprise Management (China) Co., Ltd | shimadzu 2030 | |
| Highland barley rice | Kangding City, Ganzi Tibetan Autonomous Prefecture, Sichuan Province | 20221015 | |
| Millipore filter | Tianjin Jinteng Experimental Equipment Co., Ltd | φ13 0.22 Nylon66 | |
| Rotary evaporator | Shanghai Yarong Biochemical Instrument Factory | RE-2000A | |
| Starter of liquor-making | Angel Yeast CO., Ltd | BJ22-104 | |
| Ultra pure water systemic | Merck Millipore Ltd. | Milli-Q | |
| Ultrasonic cleansing machine | Ningbo Xinyi Ultrasonic Equipment Co., Ltd | SB-8200 DTS |
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