Artículo de método

Estudio comparativo sobre el contenido de polisacáridos y las actividades antioxidantes de Hippophae rhamnoides subsp. sinensis e Hippophae gyantsensis

DOI:

10.3791/68855

15 de agosto de 2025

En este artículo

Resumen

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En este estudio se compararon los contenidos de polisacáridos de Hippophae rhamnoides subsp. sinensis Rousi e Hippophae gyantsensis (Rousi) Y. S. Lian obtenidos mediante extracción con agua caliente y cuantificados mediante colorimetría de ácido fenol-sulfúrico. También investigamos las actividades antioxidantes in vitro de los polisacáridos de estas dos especies de Hippophae a través de experimentos de eliminación de radicales libres de 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo.

Resumen

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Este artículo informa de un estudio comparativo bien diseñado y en profundidad sobre los rendimientos, contenidos y actividades antioxidantes de polisacáridos de dos especies de Hippophae de gran valor para la investigación, a saber, Hippophae rhamnoides subsp. sinensis Rousi e Hippophae gyantsensis (Rousi) Y. S. Lian. Los polisacáridos totales de H. rhamnoides subsp. sinensis y H. gyantsensis se obtuvieron mediante extracción con agua caliente. Se compararon los rendimientos y se determinó con precisión el contenido de polisacáridos mediante colorimetría de ácido sulfúrico fenol y se comparó. Mientras tanto, la actividad antioxidante de los polisacáridos se evaluó mediante la eliminación de radicales libres de 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH). Los resultados mostraron que el rendimiento de polisacáridos (porcentaje de extracto crudo en relación con la materia prima) de H. rhamnoides subsp. sinensis (1,18% ± 0,02%) fue significativamente menor que el de H. gyantsensis (3,12% ± 0,06%) (P < 0,01). El contenido de polisacáridos (definidos como polisacáridos puros en el extracto) de H. rhamnoides subsp. sinensis (352,97±1,07 mg/g) fue significativamente mayor que el de H. gyantsensis (300,21 ± 1,49 mg/g) (P < 0,01). La concentración semiinhibitoria de la actividad de eliminación de radicales libres DPPH de los polisacáridos de H. rhamnoides subsp. sinensis (0,026 ± 0,004 mg/ml) fue ligeramente inferior a la de los polisacáridos de H. gyantsensis (0,021 ± 0,004 mg/ml). Sin embargo, no se encontraron diferencias significativas entre las dos especies de Hippophae (P > 0,05). Este experimento aclaró las diferencias en el rendimiento, el contenido y la actividad antioxidante de polisacáridos entre H. rhamnoides subsp. sinensis y H. gyantsensis. Este trabajo puede proporcionar una base científica para la evaluación de la calidad del espino amarillo y el desarrollo posterior de componentes activos de polisacáridos.

Introducción

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El espino amarillo es el fruto maduro seco de las plantas de la familia Elaeagnaceae. Es un material medicinal y comestible de uso común en China, así como una fuente importante de suplementos dietéticos y productos para el cuidado de la salud en India, Rusia, Finlandia y otros países europeos debido a sus propiedades de vigorizar el bazo para ayudar a la digestión, aliviar la tos y expulsar la flema, promover la circulación sanguínea y disipar la estasis sanguínea1. El espino amarillo contiene una rica gama de componentes bioactivos, como flavonoides, compuestos fenólicos, polisacáridos, glucósidos y ácidos orgánicos, y tiene una larga historia de aplicación en la medicina tradicional china 2,3. Generalmente, los flavonoides se consideran los compuestos bioactivos más importantes del espino amarillo. Sin embargo, recientemente se ha reconocido que los polisacáridos también poseen excelentes actividades fisiológicas y farmacológicas y, por lo tanto, han atraído la atención de los investigadores científicos. Se ha demostrado que los polisacáridos del espino amarillo tienen actividades en la regulación del sistema inmunológico, la protección del hígado y la regulación de los trastornos del metabolismo de los lípidos y la microbiota intestinal, así como efectos antioxidantes, antiinflamatorios, antitumorales e hipoglucemiantes 4,5,6. Pueden actuar como antioxidantes naturales, lo que permite el desarrollo de nuevos alimentos funcionales y productos farmacéuticos. Mientras tanto, los polisacáridos del espino amarillo también son susceptibles de descomposición por el ácido gástrico, que es beneficioso para la absorción y utilización de nutrientes en el cuerpo humano 7,8.

La extracción con agua caliente (HWE), la extracción asistida por microondas y la extracción asistida por ultrasonidos son los métodos comúnmente utilizados para la extracción de polisacáridos de espino amarillo9. Las estructuras de los polisacáridos obtenidos a través de diferentes métodos de extracción varían10en términos de composición de monosacáridos, peso molecular (Mw), grado de ramificación, contenido de ácido urónico, tipos de enlace glucosídico y conformación de trihélix11,12. Generalmente, las soluciones de polisacáridos con alto peso de M poseen alta viscosidad y baja solubilidad, lo que puede afectar sus actividades y aplicaciones biológicas13. HWE es la técnica más comúnmente empleada para la extracción de polisacáridos en entornos industriales y de laboratorio debido a su ventaja de simplicidad14,15. Además, es uno de los métodos de extracción más utilizados para los polisacáridos del espino amarillo9. Por lo tanto, en este estudio, los polisacáridos se extrajeron a través de HWE. Los métodos principales para determinar el contenido de polisacáridos incluyen los métodos de ácido fenol-sulfúrico y ácido antrona-sulfúrico 16,17,18,19. El método de ácido fenol-sulfúrico se aplica ampliamente debido a su procedimiento de detección simple, buena estabilidad y alta sensibilidad20. Wen et al. determinaron el contenido de polisacáridos extraídos del espino amarillo mediante el método de ácido fenol-sulfúrico21. Por lo tanto, en este experimento, el contenido de polisacáridos se determinó utilizando el método de ácido sulfúrico fenol. La profundidad de la solución compuesta de naranja formada después de la reacción fenol-ácido sulfúrico es proporcional al contenido de polisacáridos y se puede determinar a una longitud de onda de 490 nm22.

Los polisacáridos naturales exhiben notables actividades antioxidantes in vivo e in vitro. Los polisacáridos de frambuesa pueden aliviar el estrés oxidativo en modelos de dieta alta en grasas al regular la microbiota intestinal23. Los polisacáridos son los principales componentes activos de Pueraria lobata y exhiben diversas actividades biológicas, incluida la antioxidante24. Dou et al. encontraron que los polisacáridos de mora tienen funciones fisiológicas, como la antioxidante25. La actividad antioxidante de los polisacáridos generalmente se evalúa sobre la base de su capacidad para eliminar varios radicales libres, incluidos los radicales aniónicos 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH), hidroxilo y superóxido, así como su capacidad de eliminación de cationes radicales ABTS26. El análisis DPPH se usa ampliamente porque mide la capacidad de los antioxidantes para reducir los radicales DPPH violetas en moléculas estables de color amarillo pálido a través de la transferencia de átomos de hidrógeno27. Los radicales DPPH violeta restantes se cuantifican utilizando un espectrofotómetro ultravioleta (UV)-visible (Vis) a aproximadamente 515-520 nm para determinar la actividad antioxidante 28,29.

Estudios previos han investigado el contenido y la actividad antioxidante de los polisacáridos del espino amarillo21. Sin embargo, la gran mayoría de estos estudios se limitaron a Hippophae rhamnoides subsp. sinensis. Es la especie de hipopótamo más utilizada y ampliamente distribuida en China y está registrada oficialmente en la Farmacopea China. Rara vez se han informado estudios sobre Hipphophae gyantsensis, una especie endémica de Xizang, China, que se emplea con frecuencia en la medicina tibetana y está documentada en el Catálogo Provincial de Materiales Medicinales Tibetanos de Sichuan. Además, ninguna investigación ha comparado el contenido y las actividades antioxidantes de los polisacáridos de diferentes especies de Hippophae , a saber, H. rhamnoides subsp. sinensis y H. gyantsensis. Por lo tanto, este estudio compara primero los contenidos de polisacáridos de H. rhamnoides subsp. sinensis y H. gyantsensis extraídos a través de HWE y cuantificados a través de colorimetría de ácido fenol-sulfúrico. Las actividades antioxidantes de los polisacáridos de estas dos especies de Hippophae se investigaron más a fondo a través de ensayos de eliminación de radicales libres DPPH. Se espera que el presente estudio proporcione datos científicos para la evaluación de la calidad y el desarrollo posterior de los componentes activos de polisacáridos de las dos especies de Hippophae anteriores.

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Protocolo

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1. Muestras y materiales

  1. Recolecte muestras de espino amarillo de diferentes hipopótamos de la meseta Qinghai-Xizang.
    NOTA: Las muestras fueron identificadas por el profesor asociado Yue Liu de la Universidad de Medicina Tradicional China de Chengdu. Los especímenes de cupones se depositaron en la Escuela de Medicina Étnica de la Universidad de Medicina Tradicional China de Chengdu. La información de muestreo se muestra en la Tabla 1. Los detalles de los reactivos y equipos utilizados en este estudio se enumeran en la Tabla de materiales.
  2. Secar las muestras en un horno a 40 °C durante 72 h.
  3. Muele 20 g de cada muestra de espino amarillo hasta convertirla en polvo y pásala por un colador No. 3. Procese cada muestra con tres réplicas paralelas. Continúe triturando las muestras que no pasaron por el tamiz, luego tamícelas hasta que todas hayan sido tamizadas.
  4. Almacene las muestras a -20 °C para estudios de seguimiento.

2. Extracción de polisacáridos de espino amarillo

NOTA: Este estudio adoptó el método de extracción previamente establecido para el espino amarillo con algunas modificaciones para obtener polisacáridos30.

  1. Pesar 5,0 g de polvo de muestra de espino amarillo y colocarlo en un matraz de fondo redondo de 250 ml. Añadir 50 ml de etanol anhidro al polvo y remojarlo a temperatura ambiente (RT; 25 °C) durante 24 h para eliminar los componentes lipofílicos. Procese cada muestra con tres réplicas paralelas.
  2. Filtre el polvo de muestra, que se ha remojado durante la noche, utilizando un embudo Buchner, luego deseche el filtrado para obtener el residuo del filtro. Lave el residuo del filtro tres veces con 50 ml de agua desionizada y séquelo a un peso constante a 40 °C.
  3. Transfiera el residuo del filtro desgrasado a un matraz seco de fondo redondo de 250 ml, agregue 150 ml de agua desionizada en una proporción sólido: líquido de 1:30 (g / ml) y realice la extracción de reflujo en un baño de agua a 80 ° C dos veces durante 2 h cada vez. Separe el filtrado para obtener la solución cruda de polisacárido de espino amarillo.
  4. Concentre el extracto con un evaporador rotativo a 50 °C durante 1,5 h. Guarde la solución concentrada en un refrigerador a 4 ° C para su uso posterior.
  5. Agregue el reactivo Sevage (CHCl3:C4H9OH = 4:1, v:v) a la solución de polisacárido crudo en una relación de volumen de solución de polisacárido crudo de reactivo Sevage de 1:4. Revuelva la mezcla con un agitador magnético a una velocidad de 1050 rpm durante 20 min.
  6. Transfiera el líquido a un tubo de centrífuga de 50 ml y centríquelo a 4000 × g durante 15 min, luego recoja el sobrenadante. Repita la operación anterior tres veces hasta que no aparezca ningún precipitado floculante blanco en la interfaz entre las dos fases.
  7. Concentre el extracto de polisacárido de espino amarillo después de la eliminación de proteínas. Agregue etanol anhidro en una proporción de volumen de 1:3 para la precipitación de etanol anhidro y coloque la mezcla a 4 ° C durante la noche.
  8. Retire la capa superior de etanol anhidro, transfiera la mezcla a un tubo de centrífuga de 50 ml y centríquela a 4000 × g durante 15 min para obtener el precipitado. Liofilice el precipitado para obtener polisacáridos totales.
  9. Calcule los rendimientos totales de polisacáridos utilizando la ecuación (1) a continuación:
    figure-protocol-1
    NOTA: En la Ecuación (1), m representa el peso (g) de los polisacáridos de espino amarillo y M representa la masa (g) de la muestra de espino amarillo.

3. Determinación del contenido de polisacáridos

  1. Preparación de la solución
    1. Preparación de la solución reactiva de fenol
      1. Pesar con precisión 3 g de fenol y transferirlo a un matraz aforado marrón. Agregue 50 ml de agua desionizada para disolver el fenol.
      2. Agita bien la mezcla hasta que esté homogénea. Etiquete el matraz y guárdelo para su uso posterior.
    2. Preparación de la solución patrón de glucosa
      1. Pese con precisión 10 mg de glucosa anhidra y transfiérala a un matraz aforado de 10 ml. Agregue agua desionizada para disolver la glucosa y agite bien la mezcla.
      2. Diluir la mezcla al volumen deseado con agua desionizada para obtener una solución estándar de glucosa.
    3. Preparación de la solución de muestra de prueba.
      1. Pese con precisión 5 mg de polisacáridos de espino amarillo liofilizados (ZG1-ZG5 y JZ1-JZ5) en matraces volumétricos (n = 10). Agregue agua desionizada a cada matraz hasta un volumen final de 50 ml.
      2. Sonicar la mezcla durante 20 min hasta que los polisacáridos se hayan disuelto por completo. Procese cada muestra con tres réplicas paralelas.
  2. Construcción de la curva estándar
    NOTA: En el método de ácido sulfúrico de fenol, los polisacáridos reaccionan con ácido sulfúrico concentrado para generar derivados furfurales, que luego se condensan con fenol para formar un compuesto amarillo anaranjado. La longitud de onda de absorción máxima de este compuesto es de aproximadamente 490 nm. Por lo tanto, la longitud de onda de detección para este experimento se estableció en 490 nm22.
    1. Diluir la solución de glucosa estándar con agua desionizada hasta una concentración de 0,1 mg/ml. Con una micropipeta, transfiera cuidadosamente 200, 300, 400, 500, 600 y 700 μL de la solución estándar de glucosa en seis tubos de ensayo limpios separados. Agregue agua pura hasta un volumen total de 1.0 ml, luego mezcle suavemente cada solución para asegurar una dilución uniforme.
    2. Agregue 1.0 ml de solución fenólica al 6% y 5.0 ml de ácido sulfúrico a los tubos de ensayo mencionados anteriormente. Mezclar bien, enfriar y dejar reposar a temperatura derecha durante 30 min.
      NOTA: El fenol es un compuesto químico tóxico y el ácido sulfúrico concentrado es corrosivo. Se deben usar guantes al preparar soluciones de fenol y ácido sulfúrico, y el procedimiento debe realizarse dentro de una campana extractora.
    3. Transfiera las muestras antes mencionadas a cubetas y use agua pura como espacio en blanco en lugar de la muestra. Mida su absorbancia a 490 nm con un espectrofotómetro UV-Vis y tres réplicas.
    4. Grafique la curva estándar con las concentraciones de glucosa como eje x y los valores de absorbancia como eje y. Obtener la ecuación de regresión y calcular el coeficiente de correlación (R²).
      NOTA: El espectrofotómetro UV-Vis debe precalentarse con media hora de antelación. Al medir la absorbancia en este paso, la absorbancia debe estar entre 0,2 y 0,8. Por lo tanto, es necesario cuantificar la concentración de la muestra.
  3. Estudio metodológico
    1. Prueba de precisión:
      1. Tome JZ2 y prepare la solución de prueba de acuerdo con el método descrito en el paso 3.1.3. Realice la colorimetría del ácido sulfúrico fenol siguiendo el método descrito en el paso 3.2.2.
      2. A continuación, determinar la absorbancia de acuerdo con el procedimiento descrito en el paso 3.2.3. Repita este procedimiento seis veces y calcule la desviación estándar relativa (RSD).
    2. Prueba de estabilidad:
      1. Prepare la solución de muestra JZ2 siguiendo el método descrito en el paso 3.1.3. A las 0, 2, 4, 6, 8 y 10 h después de la preparación de la muestra, realice la colorimetría de ácido fenol-sulfúrico de acuerdo con el método especificado en el paso 3.2.2.
      2. A continuación, determine la absorbancia siguiendo el procedimiento descrito en el paso 3.2.3 y calcule la RSD.
    3. Prueba de repetibilidad:
      1. Prepare la solución de muestra JZ2 siguiendo el método descrito en el paso 3.1.3. Prepare seis réplicas en paralelo. Realizar la colorimetría del ácido sulfúrico fenol de acuerdo con el método especificado en el paso 3.2.2.
      2. Después, determine la absorbancia siguiendo el procedimiento descrito en el paso 3.2.3 y calcule la RSD.
    4. Prueba de recuperación:
      1. Tome JZ2 y prepare la solución de prueba de acuerdo con el método descrito en el paso 3.1.3. Prepare nueve réplicas en paralelo. Agregue las soluciones de referencia equivalentes al 80%, 100% y 120% del contenido total de polisacáridos en la muestra y prepare tres muestras paralelas.
      2. Realice la colorimetría de ácido fenol-sulfúrico de acuerdo con el método especificado en el paso 3.2.2. A continuación, se determina la absorbancia siguiendo el procedimiento descrito en el paso 3.2.3 y se calcula la tasa de recuperación utilizando la ecuación (2).
        figure-protocol-2
        NOTA: En la ecuación (2), A representa la cantidad de glucosa en la solución de muestra de espino amarillo, B representa la cantidad de glucosa agregada y C representa el valor medido de la solución que contiene glucosa y la solución de muestra de espino amarillo.
  4. Determinación del contenido
    1. Preparar la solución de muestra como se describe en el paso 3.1.3 y realizar la colorimetría del ácido fenol-sulfúrico de acuerdo con el método especificado en el paso 3.2.2.
    2. Determine la absorbancia siguiendo el procedimiento descrito en el paso 3.2.3 y calcule el contenido de polisacáridos utilizando el método de la curva estándar. Realice estas operaciones en paralelo tres veces para cada muestra.

4. Actividad de eliminación de radicales DPPH 31,32

  1. Pese con precisión 2,7 mg de DPPH en un matraz aforado vacío de 50 ml. Disuélvalo en 50 ml de etanol anhidro para preparar una solución madre DPPH con una concentración de 0,054 mg/ml y obtener la solución de trabajo DPPH.
    NOTA: La solución de DPPH debe almacenarse en la oscuridad.
  2. Pese con precisión 5 mg de vitamina C (Vc) en un matraz aforado vacío de 10 ml y disuélvalo en 10 ml de agua desionizada para preparar una solución de Vc con una concentración de 0,5 mg / ml. Diluirlo sucesivamente para preparar soluciones de prueba de Vc con concentraciones de 0,5, 0,125, 0,03125, 0,0078125 y 0,001953 mg/ml.
  3. Pesar con precisión 5 mg de cada polisacárido de espino amarillo (ZG1-ZG5 y JZ1-JZ5). Disuelva cada muestra en 10 ml de agua desionizada para preparar soluciones de muestra de polisacáridos de espino amarillo con una concentración de 0,5 mg/ml. Diluya las soluciones anteriores sucesivamente para preparar soluciones de prueba de polisacáridos de espino amarillo con concentraciones de 0,5, 0,125, 0,03125, 0,0078125 y 0,001953 mg/ml.
  4. Utilizando la solución DPPH como sustrato, prepare los siguientes grupos en una placa de 96 pocillos: grupo de control negativo A0 (150 μL de agua y 50 μL de solución DPPH), grupo de muestra A1 (150 μL de muestra o solución de Vc y 50 μL de solución de DPPH) y grupo de control de muestra A2 (150 μL de muestra y 50 μL de etanol anhidro). Realice este procedimiento por triplicado.
  5. Deje que la reacción continúe durante 30 minutos en la oscuridad. A continuación, mida la absorbancia a 517 nm. Repita el experimento tres veces y calcule la tasa de eliminación de radicales libres DPPH usando la Ecuación (3).
    NOTA: La absorbancia de la solución DPPH debe mantenerse a 0,7 ± 0,02. Las concentraciones excesivamente altas y bajas pueden conducir a lecturas de absorbancia inexactas, lo que afecta los resultados experimentales finales.
    figure-protocol-3
    En la ecuación (3), A0 es la absorbancia del agua desionizada y la solución DPPH, A1 es la absorbancia de la muestra o solución Vc y DPPH, y A2 es la absorbancia de la muestra y el etanol anhidro.
  6. Cálculo de la concentración semiinhibitoria (Ic50)
    1. Genere una tabla de datos organizada visualmente que ilustre la correlación entre las concentraciones de compuestos de prueba de reacción (0,5, 0,125, 0,03125, 0,0078125 y 0,001953 mg/ml) y sus correspondientes valores porcentuales de reacción.
    2. Utilice el ajuste de curva no lineal (con GraphPad Prism) para determinar el IC50 y el error estándar.

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Resultados

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Rendimiento de polisacáridos crudos
Los polisacáridos se extrajeron a través de HWE. El reflujo del baño de agua se muestra en la Figura complementaria 1. La concentración de la solución de extracto de polisacárido se ilustra en la Figura complementaria 2. El efecto de estratificación por centrifugación después de la desproteinación se presenta en la Figura complementaria 3. Los cinco lotes de H. rhamnoides subsp. sinensis tienen ren...

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Discusión

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El espino amarillo es una medicina tradicional tibetana. Los polisacáridos son componentes importantes del espino amarillo. Se han realizado muchos estudios sobre la determinación del contenido de polisacáridos y la actividad antioxidante21. Sin embargo, solo unos pocos han comparado el contenido de polisacáridos y las actividades antioxidantes de diferentes especies de Hippophae , como las especies medicinales H. rhamnoides subsp. sinensis <...

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Divulgaciones

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Los autores no tienen conflictos de intereses que divulgar.

Agradecimientos

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Este trabajo fue apoyado financieramente por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (No. 82374145), la Fundación de Ciencias Naturales de la Provincia de Sichuan (No. 2025ZNSFSC0608) y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (No. U23A20520)

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Balanza analítica (con una precisión de 0,0001 g)Instrumentos científicos Sartorius (Beijing) Co., Ltd.BSA224S-CW
Balanza analítica (con una precisión de 0,00001 g)Instrumentos científicos Sartorius (Beijing) Co., Ltd.CPA225D
Centrífuga de sobremesa de baja velocidadShanghai Zigui Instrument Co., Ltd.TD4K-Z
DPPHShanghai Yuanye Bio-Technology Co., Ltd.CAS 1898-66-4
EtanolProductos químicos Chengdu Kelong Co., Ltd.CAS 64-17-5
Tubo EPHunan BKMAK Holding Co., Ltd.BS-20-M2 ml
LiofilizadorCorporación LabconcoLABCONCO
Glucosa anhidraProductos químicos Chengdu Kelong Co., Ltd.CAS 50-99-7Estándar de referencia
GraphPad  Prim 9.5.0 GraphPad SoftwareN/ADetermine el valor IC50 y el valor P.
Horno de secado por circulación de aire calienteInstrumento de tecnología Yiheng de Shanghái Co., Ltd.NB-DGG-9070A
Ácido L-ascórbicoBeijing Labgic Technology Co., Ltd.CAS 50-81-7Fármaco de control positivo
Lector de microplacasShanghai Shanpu Biotechnology Co., Ltd.Leer máximo 1500
Placa de 96 pocillosBeijing Labgic Technology Co., Ltd.11512
OriginPro 2025Laboratorio de origenN/ACrear un gráfico de líneas de tasa de liquidación
PUNTAS DE PIPETABeijing Labgic Technology Co., Ltd.BS-200-T200 μ L
PUNTAS DE PIPETABeijing Labgic Technology Co., Ltd.T-1000-B1000 μ L
FenolProductos químicos Chengdu Kelong Co., Ltd.CAS 108-95-2
Evaporador rotativo  BUCHI Laboratory Equipment Trading (Shanghai) Ltd.Buchi R-100
Sistema de agua pura tipo reactivo estándarTecnología Qingdao Flom Co., Ltd.FBZ2001-up-p
Baño de agua con pantalla digital termostáticaInstrumentos científicos de Guan'an (Zhejiang) Co., Ltd.WB100-6F
Espectrofotómetro UV-VisibleShanghai Mapada Instruments Co., Ltd.V-1100D
Limpiador ultrasónicoSheng Zheng ChaoJie Industrial Co., Ltd.CJ-060SDLimpiador ultrasónico 360 W 50 Hz

Referencias

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