The extraction of medical paclitaxel and docetaxel from taxus trees A sustainable extraction technology based on TU Delft research. Medicine
Docetaxel (trade name Taxotere®) and paclitaxel (tradename Taxol®) are medicines for the treatment of breast cancer and ovarian cancer. Tiny quantities of these substances can be harvested from one taxus tree. Therefore, they are extremely high-priced.
Raw material
The medicines are harvested from the bark and the needles of various species of the plant families of Taxaceae en Cephalotaxaceae. To give an example: it is possible to extract the substance required to produce paclitaxel from the needles of our taxus hedges, Taxus baccata. However, harvested quantities are very small. A one hundred years old tree can produce 350 mg, one dosage for one patient. For the complete treatment of one patient six of those trees would be necessary.
Traditional method
The present practice to harvest paclitaxel is by steam destillation and purification of the inside of the bark of old taxus trees. Needles also produce paclitaxel but in much smaller quantities. To produce 1 kilogram of paclitaxel 9000 kilograms of biomass are needed. Therefore, the pharmaceutical industry prefers the use of the bark of very old trees. But, after harvesting the bark, the tree dies. Reason why Taxus brevifolia from North America and Taxus wallichiana from China and Japan are threatened plant species now.
Electrospraying technology
The new method of harvesting paclitaxel is by means of electrical extraction. Plant fluids and substances contained are taken from the needles by electrostatic hydrodynamic atomisation, EHDA® technology. Through the stomata, the needles evaporate water and contained substances. Then, at the tip of the needle, a drop is formed. In the electrical field this drop takes a conical shape and breaks up into microdrops which are trapped. After evaporation of the water the substance, in this case paclitaxel remains.
Benefit
By the application of this new harvest technology, chemotherapeutic medicines can be obtained in a one step simple and sustainable way, resulting in a lower price for the treatment of a patient. Moreover, this method does not kill the plant, as is the case with the traditional method and, after a period of recovery, the plant can be used again.
plant fluids issuing from the tips of taxus needles...
TU Delft
Delft University of Technology
De extractie van de medicijnen paclitaxel en docetaxel uit taxusbomen Een duurzame extractietechnologie, gebaseerd op onderzoek aan de TU Delft. Medicijnen
Docetaxel (vooral bekend als Taxotere®) en paclitaxel (vooral bekend als Taxol®) zijn medicijnen die op dit moment worden gebruikt voor bestrijding van met name borsten eierstokkanker. Docetaxel en paclitaxel behoren tot de duurste medicijnen van het moment. Dat komt doordat de hoeveelheden die uit één taxusboom gewonnen kunnen worden uiterst gering zijn.
Grondstof
De medicijnen worden gewonnen uit het schors en de naalden van diverse soorten uit de plantenfamilies der Taxaceae en Cephalotaxaceae. Men kan bijvoorbeeld uit de naalden van onze taxushaag, Taxus baccata, de juiste stof halen om paclitaxel te produceren. De hoeveelheden die gewonnen kunnen worden zijn zeer klein. Zo zou een boom die 100 jaar oud is ongeveer 350 mg paclitaxel opleveren, voldoende voor één dosis voor één patiënt. Dit betekent dat voor de behandeling van één patiënt ongeveer zes honderdjarige bomen nodig zijn.
Traditionele methode
De huidige methode om paclitaxel te oogsten gebeurt door stoomdestillatie en zuivering van de geoogste binnenkant van de bast van oude taxusbomen. Naalden leveren ook paclitaxel, maar in veel geringere hoeveelheden. Om 1 kilo paclitaxel te produceren is 9000 kilo biomassa nodig. De farmaciebedrijven geven dus de voorkeur aan bastmateriaal van zeer oude bomen. De boom is daarbij ten dode opgeschreven. Hierdoor zijn twee soorten taxusbomen, Taxus brevifolia uit Noord-Amerika en Taxus wallichiana uit China en Japan thans met uitsterven bedreigd.
Electrospraying technologie
De nieuwe methode van oogsten van paclitaxel gebeurt door de plantensappen elektrisch te extraheren. Deze sappen met hun inhoudstoffen worden aan de naalden onttrokken via elektrostatische hydrodynamische atomisering, EHDA® technologie. De naald verdampt via de huidmondjes water en inhoudstoffen die aan het uiteinde van de naald een druppel vormen. Deze druppel wordt in het elektrisch veld tot een conische punt getrokken en breekt op in microdruppels, die vervolgens opgevangen worden. Na verdamping van het water blijft dan de inhoudstof achter, in dit geval paclitaxel.
Voordeel
Met deze nieuwe methode van winning kunnen de medicijnen voor chemotherapie aanzienlijk eenvoudiger en duurzamer in één stap verkregen worden, waarmee ook een forse reductie op de kosten per behandeling voor de patiënt wordt bereikt. Bovendien, de plant wordt niet gedood zoals bij de traditionele methode en kan na een periode van herstel opnieuw gebruikt worden.
plantensappen sproeien uit de toppen van taxusnaalden...
TU Delft
Delft University of Technology