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Fortalecimiento de la fase teórico-práctica con la extracción de fitocanabinoides
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Fortalecimiento de la fase teórico-práctica con la extracción de fitocanabinoides a escala
laboratorio
Estudiantes de Cuarto Ciclo
Instituto Superior Tecnológico "17 de Julio", Urcuquí
Nota de autor
Periodo Académico II PA – 2019
Tutor Ing. Sinthya Landázuri
Correo electrónico [email protected]
Fortalecimiento de la fase teórico-práctica con la extracción de fitocanabinoides
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Resumen
En la siguiente investigación participaron los estudiantes de cuarto ciclo de Tecnología Química.
El objetivo principal fue fortalecer los conocimientos teórico-prácticos con la extracción de
fitocanabinoides, por medio de una maceración dinámica sólido-líquido y destilación simple, a
escala laboratorio. Como parte del proyecto integrador, se relacionaron los contenidos de las
siguientes asignaturas: Química IV, Técnicas de Producción y Manejo de Equipos IV y
Conducción de Procesos Técnicos II. Como resultado de la práctica, se obtuvieron 15 gramos de
extracto al 0.1 % de fitocanabinoides, con el cual se cumplieron con los objetivos específicos
propuestos. Además, se ilustró el proceso en un diagrama de flujo de procesos. De esta manera
se pretende iniciar una línea de investigación con el cáñamo, de tal forma que se elaboren
productos a base de THC o CBD.
Fortalecimiento de la fase teórico-práctica con la extracción de fitocanabinoides
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Abstract
This research involved students in the fourth cycle of Chemical Technology. The principal
objective was to strengthen theoretical-practical knowledge with the extraction of
phytocannabinoids, by means of a solid-liquid dynamic maceration and simple distillation, at
laboratory scale. As part of the integrative project, the contents of the following subjects were
related: Chemistry IV, Production Techniques and Equipment Management IV and Conduction
of Technical Processes II. As a result of the practice, 15 grams of 0.1 % phytocannabinoid
extract were obtained, with which the proposed specific objectives were met. In addition, the
process was illustrated in a PFD. In this way it is intended to initiate a line of research with
hemp, in such a way that products based on THC or CBD are produced.
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Contenido
1. Introducción.................................................................................................................................7
2. Planteamiento del problema........................................................................................................7
3. Justificación.................................................................................................................................9
4. Objetivos....................................................................................................................................10
4.1. General................................................................................................................................10
4.2. Específicos..........................................................................................................................11
5. Revisión de la Literatura............................................................................................................11
5.1. Diagramas de flujo de procesos (PFD)...............................................................................11
5.2. Características y función de la materia prima.....................................................................13
5.3. Métodos de separación de fitocanabinoides.......................................................................15
5.3.1 Maceración dinámica sólido-líquido.......................................................................15
5.3.2 Destilación simple o binaria....................................................................................16
5.4. Normativa para Farmacéuticos...........................................................................................17
5.4.1 De la gestión y suministro de medicamentos..........................................................18
6. Materiales y Métodos................................................................................................................20
6.1. Descripción del Experimento..............................................................................................20
6.2. Descripción de la Muestra..................................................................................................22
6.3. Procedimiento.....................................................................................................................22
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7. Resultados y Discusión..............................................................................................................24
7.1. Diagrama de flujo de procesos de la extracción de fitocanabinoides.................................24
8. Presupuesto para la implementación del proyecto.....................................................................25
9. Conclusiones..............................................................................................................................25
10. Recomendaciones....................................................................................................................26
11. Referencias..............................................................................................................................26
12. Apéndices................................................................................................................................30
Lista de Tablas y Figuras
Tablas
Tabla 1. Descripción de sustancias y reactivos............................................................................21
Tabla 2. Descripción de instrumentación y equipos.....................................................................21
Tabla 3. EPP para la práctica........................................................................................................22
Tabla 4. Presupuesto.....................................................................................................................25
Figuras
Figura 1. Clasificación del cáñamo. Fuente. Chandra et al. (2017)...............................................13
Figura 2. Porcentaje de fitocanabinoides. Fuente. Ardila et al. (2018).........................................14
Figura 3. Efectividad de los métodos para la extracción de fitocanabinoides, de izquierda a
derecha: alta, media y baja. Fuente. Ardila et al. (2018)...............................................................14
Figura 4. Proceso de extracción. Fuente. Rodríguez (2019)..........................................................16
Figura 5. Destilación simple. Fuente. McCabe et al. (2007).........................................................17
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Figura 6. Geolocalización del lugar donde se realizará el experimento. Adaptado de Google
Maps ®..........................................................................................................................................21
Figura 7. PFD de la extracción de fitocanabinoides elaborado en Visio 2016..............................24
Figura 8. Extracto final de fitocanabinoides..................................................................................30
Figura 9. Destilador simple............................................................................................................30
Figura 10. Purificación de los fitocanabinoides............................................................................31
Figura 11. Residuo de fitocanabinoides del del destilado.............................................................31
Figura 12. Maceración dinámica...................................................................................................31
“El conocimiento científico es un mundo en continua creación, limitado solamente por la
imaginación y voluntad de búsqueda”
Oswaldo Loza Andrade
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1. Introducción
El estudiante de Tecnología Química debe ser innovador y explorar nuevas alternativas
para mejorar su metodología de investigación y aprendizaje. Una manera de hacerlo es
fortaleciendo la teoría y la práctica para mejorar sus habilidades profesionales; no obstante, en el
Instituto Superior Tecnológico “17 de Julio”, este principio de la formación técnica y tecnológica
no se ha completado todavía. A pesar de ello, se espera que con el siguiente proyecto se motive a
las nuevas generaciones de alumnos para que realicen trabajos con efectos a largo plazo, con los
cuales se formen emprendimientos y se mejore la matriz productiva del país.
2. Planteamiento del problema
Para plantear el problema de la presente investigación, se debe considerar el Proyecto de
Carrera dispuesto por la Cámara de Industrias y Comercio Ecuatoriano-Alemana:
[…] es importante anotar que especialmente para esta profesión es fundamental que todos
los contenidos teóricos sean también revisados correspondientemente en la práctica dentro de la
fase teórica especialmente en lo que se refiere a asignaturas del campo profesional (en el
laboratorio químico o con la ayuda de la planta piloto […]), ya que los estudiantes deben […]
usar lo estudiado en la práctica y en lo posible practicarlo de manera independiente. Hay que
tomar en cuenta que, en este caso, el estudiante no puede planificar por sí mismo sino siguiendo
indicaciones o procedimientos previamente establecidos, entonces la metodología se aplicará
correspondientemente […]. Los contenidos de estas prácticas en laboratorios o talleres se pueden
ver directamente en el marco de estudios […]. En general se puede decir que cada
proyecto/tutoría integrada debe ser desarrollado en clase por el docente. Éstas dependerán del
equipamiento, los contenidos concretos, las necesidades de los estudiantes, pero también según
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la realidad de las empresas, etc. Las tutorías integradas se ejecutarán mediante la integración de
proyectos y procesos de investigación-acción y producción de saberes (Cámara de Industrias y
Comercio Ecuatoriano-Alemana [AHK], 2013, p. 68).
Bajo estos parámetros, se decidió como proyecto integrador el fortalecimiento de la fase
teórico-práctica con la extracción de fitocanabinoides a escala laboratorio, debido a que la
carrera de Tecnología Química ha desarrollado investigaciones en ciclos anteriores que
involucraron la adquisición de equipos, instrumentos de medición y reactivos con los que se
pueden realizar ensayos que relacionen las asignaturas correspondientes a cada nivel de estudio.
Además, a razón de la aprobación del proyecto de ley propuesto por Rivadeneira (2016) a
la Asamblea Nacional en el 2019 se contextualizó lo siguiente, según Rosero (2019):
En estas disposiciones se dice que la producción, comercialización, distribución y uso de
medicamentos y productos que contengan sustancias catalogadas como sujetas a fiscalización
podrán efectuarse con fines terapéuticos o de investigación médico-científica, previa
autorización por escrito otorgada por la Autoridad Sanitaria Nacional. Los medicamentos serán
dispensados mediante prescripción médica, cuando su calidad y seguridad hayan sido
demostrados científicamente. También se dice que la Autoridad Sanitaria podrá autorizar la
siembra, cultivo, cosecha de plantas que contengan principios activos de sustancias
estupefacientes y psicotrópicas, exclusivamente en la producción de medicamentos, que se
expenderán bajo prescripción médica y para investigación (párr. 3).
A pesar de que previo a ensayar con el cáñamo se necesita una autorización escrita de la
Secretaría Técnica de Drogas, entidad que funciona en el Ministerio de Salud (Rosero, 2019), es
didáctico y enriquecedor que los estudiantes se animen a indagar sobre los procesos implicados
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para la separación y purificación de principios activos, en especial de una planta que tiene una
amplia gama de beneficios, los cuales se limitan a explorar por el tabú fomentado gracias al
tráfico de drogas ilícitas y al consumo descontrolado e indiscriminado.
Es más, los beneficios de la legalización pueden ser varios, como los mencionados por la
fuente de noticias e infografías educativas Pictoline.com (2019): los avances en la medicina y la
ciencia (más científicos podrían investigar abiertamente sus usos medicinales); menos dinero
para los carteles (si bien no es su fuente más grande, la legalización reduciría los ingresos del
narcotráfico); menos presos (solo en EE.UU. 1 de cada 5 presos está relacionado a la venta de
drogas); nuevas oportunidades legales de trabajo (se generarían nuevas empresas alrededor de la
industria); y más impuestos (la marihuana podría tener impuestos más severos y destinarse a la
educación, como ya ocurre en Colorado, estado estadounidense). Si las ventajas son evidentes
¿de qué manera se puede fortalecer la fase teórico-práctica de los estudiantes de cuarto ciclo de
Tecnología Química con la extracción de fitocanabinoides a escala laboratorio?
3. Justificación
El cannabis (Cannabis sativa L.) es la planta productora de drogas ilegales más común en
el mundo (Gallo et al., 2019). El cannabis fresco puede consumirse por vía oral, pero con mayor
frecuencia, su forma herbal, marihuana, se vaporiza y el vapor se inhala (Fairbairn & Liebmann,
1973). Además, su extracto resinoso, el hachís, se fuma o se consume en alimentos de cannabis,
como una mezcla con aceites esenciales de cannabis (aceite de hachís) (Devi & Khanam, 2019).
Por otro lado, el cannabis encuentra usos en el campo de la medicina, como parte del
tratamiento contra las náuseas causadas por la quimioterapia; un estimulante de apetito para los
pacientes que padecen SIDA; una presión intraocular que disminuye la sustancia (eficaz para
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tratar el glaucoma);y un analgésico (Ardila, Mora Diaz, Vanegas, & Paque Salazar, 2018;
Casiraghi et al., 2018).
Se han aislado e identificado cientos de componentes en la planta de cannabis, pero se
han encontrado muchos factores que afectan la composición química de la resina, incluido el
genoma, el suelo, el clima, la madurez de las plantas en la cosecha y las condiciones de
almacenamiento (Namdar, Mazuz, Ion, & Koltai, 2018). Entre estos diversos componentes, se
han identificado terpenos y sesquiterpenos, terpenoides, flavonoides, compuestos nitrogenados y,
más específicamente, un grupo de compuestos terpenofenólicos conocidos como cannabinoides
(Gallo et al., 2019). Los cuatro principales son Δ9-tetrahidrocannabinol (THC), ácido
tetrahidrocannabinólico (THCA), cannabinol (CBN) y cannabidiol (CBD), pero se han
encontrado grandes variaciones en sus cantidades y distribución (Namdar et al., 2018).
En suma, considerando estos antecedentes, los beneficiarios directos de este proyecto
serán los propios estudiantes de cuarto ciclo de Tecnología Química, ya que se pueden relacionar
contenidos como: diagramas de flujo del proceso; química orgánica; legalidades para el registro
sanitario y regularización de productos químicos (especialmente fármacos); y operaciones
unitarias como maceración sólido-líquido y destilación simple.
4. Objetivos
4.1. General
Fortalecer de la fase teórico-práctica mediante la extracción de fitocanabinoides, de tal
manera que se relacionen los contenidos de cuarto ciclo de Tecnología Química con un ensayo a
escala laboratorio.
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4.2. Específicos
Analizar el marco teórico del proyecto en relación a los siguientes contenidos:
generalidades del cannabis, diagramas de flujo del proceso de extracción de fitocanabinoides;
química orgánica; legalidades para el registro sanitario y regularización de productos químicos
(especialmente fármacos); y operaciones unitarias como maceración sólido-líquido y destilación
simple; con el fin de que se integren las asignaturas de cuarto ciclo.
Determinar el tipo de cáñamo para la separación de fitocanabinoides.
Localizar un proveedor local no regulado de cáñamo, para que se obtenga una cantidad
significativa de materia prima para la extracción de fitocanabinoides.
Tratar la muestra obtenida de cáñamo para su extracción en base seca y purificación por
destilación simple.
Extraer los fitocanabinoides de la marihuana en condiciones de seguridad adecuadas y
por maceración sólido-líquido, bajo un procedimiento revisado en bibliografía especializada.
Purificar los fitocanabinoides con destilación simple y condiciones de seguridad
adecuadas bajo un procedimiento revisado en bibliografía especializada.
5. Revisión de la Literatura
5.1. Diagramas de flujo de procesos (PFD)
Para Sinnott & Towler (2020) el diagrama de flujo es el documento clave en el diseño
del proceso. Muestra la disposición del equipo seleccionado para llevar a cabo el proceso; las
conexiones de la corriente; caudales y composiciones de flujo; y las condiciones de operación.
Es un modelo esquemático del proceso y es utilizado por grupos de diseño especializados como
base para establecer tuberías, instrumentación, equipos y la planta.
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También se usa para la preparación de manuales de operación y capacitación de
operadores; es más, durante la puesta en marcha de la planta y operación posterior, el diagrama
de flujo forma una base para comparar el rendimiento con diseño (Sinnott & Towler, 2020).
Para Sinnott & Towler (2020) el diagrama de flujo se elabora a partir de los balances de
materiales realizados durante todo el proceso y cada operación individual de la unidad. Los
balances de energía también se hacen para determinar los flujos de energía y los requisitos de
utilidad (Reijers, 2003).
La mayoría de los cálculos del diagrama de flujo se llevan a cabo utilizando programas
comerciales de simulación de procesos los cuales contienen modelos para la mayoría de las
operaciones unitarias, así como termodinámicos y modelos de propiedades físicas. Todos los
programas comerciales presentan cierto nivel de modelado personalizado, capacidad que permite
al diseñador agregar modelos para operaciones no estándar (Sinnott & Towler, 2020).
Muchas compañías desarrollaron programas patentados de laminado de flujo entre 1960 y
1980. El costo de mantener y actualizar software propietario es alto; en consecuencia, muy pocos
de los propietarios los programas de laminado de flujo todavía están en uso, y la mayoría de las
empresas ahora confían completamente en software disponible (Sinnott & Towler, 2020).
El siguiente paso en el diseño del proceso después del diagrama de flujo es la preparación
de tuberías e instrumentación (abreviados a diagramas P & I), a menudo también llamados el
diagrama de flujo de ingeniería o mecánico que muestran los detalles de ingeniería del proceso, y
se basan en el diagrama de flujo del proceso (Sinnott & Towler, 2020).
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Como parte de la relación con los contenidos de Técnicas de Producción y Manejo de
Equipos IV y Conducción de los Procesos Técnicos II, se desarrollará un diagrama de flujo de
procesos con el software Microsoft ® Visio ® 2016 MSO (16.0.11901.20204) 64 bits.
5.2. Características y función de la materia prima
Como vínculo con Química IV, se detallarán las propiedades del cannabis, al igual que
sus principios activos. En resumen, la planta de marihuana (Cannabis sativa L.) se ha utilizado
durante milenios, principalmente como fuente de una fibra madre (tanto la planta como la fibra
denominada "cáñamo") y un tóxico resinoso (la planta y sus preparaciones de drogas
comúnmente se denominan "marihuana"), y en segundo lugar sin duda como fuente de semillas
comestibles. Al domesticar las especies para estos divergentes propósitos, los humanos han
alterado la morfología, química, distribución y ecología. de formas cultivadas en comparación
con plantas silvestres relacionadas (Chandra, Lata, & ElSohly, 2017).
La clasificación más conocida se da por su tipo de toxicidad:
Figura 1. Clasificación del cáñamo. Fuente. Chandra et al. (2017).
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Ardila et al. (2018) mencionaron algunas concentraciones teóricas de THC y CBD en
ciertos tipos de cannabis. Estos datos servirán para suponer la posible concentración del extracto
de fitocanabinoide en este proyecto.
Figura 2. Porcentaje de fitocanabinoides. Fuente. Ardila et al. (2018).
La variedad a usar en el proyecto será la Sativa, debido a que es la más fácil de conseguir
en el mercado no regulado.
Por otro lado, Ardila et al. (2018) ha descrito la efectividad de tres métodos de extracción
de fitocanabinoides:
Figura 3. Efectividad de los métodos para la extracción de fitocanabinoides, de izquierda a derecha: alta, media y baja. Fuente. Ardila et al. (2018).
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No obstante, el método a usar para la extracción en esta investigación es el de Casiraghi
et al. (2018), con maceración dinámica sólido-líquido en base seca y en purificación por
destilación simple.
Se cambiarán los solventes orgánicos y reactivos propuestos por Casiraghi et al. (2018)
para el tratamiento de la muestra y extracción, debido a la limitada cantidad de insumos que se
tiene en el laboratorio de Química.
5.3. Métodos de separación de fitocanabinoides
5.3.1 Maceración dinámica sólido-líquido
McCabe, Smith, & Harriot (2007) mencionaron que la tecnología de separación en su
conjunto tiene un papel importante tanto en cuestiones ambientales como energéticas. La
protección del medio ambiente y la utilización eficiente de las materias primas requieren técnicas
de separación sofisticadas.
Las nuevas tecnologías de separación y la investigación básica que se está realizando
sobre ellas para las industrias química y minera, que se encuentran entre las actividades más
intensivas en energía en la sociedad moderna, también pueden ayudar a proporcionar soluciones
para futuras preguntas sobre energía (McCabe et al., 2007).
La separación sólido-líquido es una de las operaciones de unidades químicas y mineras
más comunes, y tradicionalmente ha sido uno de los principales métodos de separación (McCabe
et al., 2007).
En suma, el proceso de maceración no es más que un proceso de extracción entre
materias de diferentes estados físicos de solido-liquido, en el cual los compuestos químicos de
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interés se encuentran en la materia sólido, ya que estos poseen solubilidad; se usa un líquido que
permita su extracción (McCabe et al., 2007, p. 698).
Figura 4. Proceso de extracción. Fuente. Rodríguez (2019).
5.3.2 Destilación simple o binaria
Como lo expresaron McCabe et al. (2007) la destilación simple o binaria consiste en la
vaporización de una fracción definida del líquido, en una manera tal que el vapor que se forma
está en equilibrio con el líquido residual, separando el vapor del líquido y condensando el vapor.
La alimentación se hace circular por medio de la bomba a, a través del calentador b, y se
reduce la presión en la válvula c. Una mezcla íntima de vapor y líquido entra en el separador d,
en el que permanece el tiempo suficiente para permitir que se separen las corrientes de vapor y
líquido. Debido al gran contacto existente entre el líquido y el vapor antes de su separación, las
corrientes que se separan están en equilibrio. El vapor sale a través de la línea e y el líquido a
través de la línea g (McCabe al., 2007, p.697).
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Figura 5. Destilación simple. Fuente. McCabe et al. (2007).
5.4. Normativa para Farmacéuticos
La Constitución de la República del Ecuador, ordena en el artículo 363 numeral 7:
Garantizar la disponibilidad y acceso a medicamentos de calidad, seguros y eficaces, regular su
comercialización y promover la producción nacional y la utilización de medicamentos genéricos
que respondan a las necesidades epidemiológicas de la población. En el acceso a medicamentos,
los intereses de la salud pública prevalecerán sobre los económicos y comerciales (Cueva &
Vergara, 2008, p.1).
A su vez menciona dentro artículo 6 numeral 20 de la Ley Orgánica de Salud dispone
como responsabilidad del Ministerio de Salud Pública: “Formular políticas y desarrollar
estrategias y programas para garantizar el acceso y la disponibilidad de medicamentos de
calidad, al menor costo para la población con énfasis en programas de medicamentos genéricos”
(Cueva & Vergara, 2008, p.1).
En ejercicio de las atribuciones concedidas por los artículos 151 y 154, numeral 1 de la
Constitución de la República del Ecuador y el artículo 17 del Estatuto del Régimen Jurídico y
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Administrativo de la Función Ejecutiva, Acuerda: Expedir el Reglamento para la Gestión del
Suministro de Medicamentos y Control Administrativo y Financiero.
“El presente reglamento se aplicará en todas las unidades ejecutoras del Ministerio de
Salud Pública, con el propósito de controlar la gestión del suministro de medicamentos y los
procedimientos administrativo y financiero, de conformidad con las normas legales vigentes”
(Cueva & Vergara, 2008, art.1).
Para efectos de lo dispuesto en el artículo anterior, entiéndase por Unidad Ejecutora del
Ministerio de Salud a: Planta Central, direcciones provinciales de salud, áreas de salud,
hospitales y otras entidades que cuenten con un presupuesto descentralizado y aprobado por el
Ministerio de Finanzas (Cueva & Vergara, 2008, art.2).
“La dispensación y entrega de todos los medicamentos, incluidos los de maternidad
gratuita; se realizará exclusivamente a través de los servicios farmacéuticos (farmacias y
botiquines institucionales)” (Cueva & Vergara, 2008, art.3).
Finalmente, la Resolución 8 del Registro Oficial 257 emitido el 7 de junio del 2018
(ARCSA-DE-008-2018-JCGO) declara los puntos a seguir para las BPM en laboratorios
farmacéuticos, lo cual, en conjunto con la a aprobación del proyecto de ley de Rivadeneira
(2016) se aclaró que toda fabricación de medicamentos de fitocanabinoides e investigación con
los mismos, deberán tener una autorización previa con el ARCSA y el MSP.
5.4.1 De la gestión y suministro de medicamentos.
Según los autores Cueva y Vergara (2008), resaltaron los siguientes artículos para la
gestión y suministros de medicamentos:
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“Cada Unidad Ejecutora debe contar con un Comité de Farmacoterapia, que será el
responsable del proceso de selección y programación de necesidades de los medicamentos de
acuerdo al perfil de morbimortalidad y a los consumos históricos” (Cueva & Vergara, 2008,
art.9).
La selección de los medicamentos se hará en base al Cuadro Nacional de Medicamentos
Básicos (CNMB) vigente, salvo las excepciones previstas en la ley que, se sujetarán a lo
establecido en el artículo 19.1 del Reglamento a la Ley de Producción, Importación,
Comercialización y Expendio de Medicamentos Genéricos de Uso Humano (Cueva & Vergara,
2008, art.10).
“La selección de medicamentos deberá cubrir los requerimientos de la demanda,
incluyendo a todos los grupos etarios” (Cueva & Vergara, 2008, art.11).
“En caso de que no hubiere protocolos de tratamiento oficializados para determinada
patología, el Comité de Farmacoterapia los establecerá e implementará en la Unidad Ejecutora
correspondiente” (Cueva & Vergara, 2008, art.12).
“Producto de la selección, cada unidad de salud contará con una lista de medicamentos
esenciales, los mismos que deben coincidir en: concentración y forma farmacéutica con los que
constan en el Cuadro Nacional de Medicamentos Básicos vigente” (Cueva & Vergara, 2008,
art.13).
En Ecuador, el ente regulador para productos farmacéuticos es la Agencia Nacional de
Regulación, Control y Vigilancia Sanitaria (ARCSA). En el Capítulo XIII, artículo 53, de la
Norma para el Registro Sanitario, se explicó que los códigos de la ICH sirvieron para establecer
las regulaciones en productos naturales procesados para uso medicinal; incluso en el artículo 10
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se consideran los criterios del ICH en la estabilidad de dichos fármacos para la zona climática IV
(ya que el ambiente en Ecuador es cálido-húmedo por lo menos la mitad del año) (ARCSA,
2016).
Van del Laa y DeGeorge (2013) mencionaron que, para implementar correctamente los
lineamientos de la Conferencia Internacional de Armonización (ICH) (debido a que esta entidad
no es una autoridad), el procedimiento formal es el siguiente: con ayuda de un comité
gubernamental (SC), se designará un grupo de trabajo experto (EWG) (del cual, por lo menos
una de sus partes debe ser un representante de la industria farmacéutica). Posteriormente se
cumplirán con cinco pasos: (i) identificar las barreras en regulaciones y armonización con
discusiones técnicas en el EWG, (ii) consensuar un primer acuerdo que sea publicado, (iii)
realizar una consulta pública formal cuyos datos sean analizados por el EWG, (iv) aprobación de
una guía final por parte de los agentes reguladores, y (v) se implementa la guía después de medio
año de su publicación.
6. Materiales y Métodos
6.1. Descripción del Experimento
Se realizará la extracción de fitocanabinoides en base al método propuesto por Casiraghi
et al. (2018), con maceración dinámica sólido-líquido en base seca y en purificación por
destilación simple.
La localización del experimento será el IST 17 J, en el laboratorio de Química.
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Las sustancias, reactivos, instrumentación y equipos se resumen en las tablas 3 y 4.
Tabla 1.
Descripción de sustancias y reactivos.
Sustancias y reactivos CantidadHidróxido de sodio (5%) 100 mLAgua purificada tipo I 300 mLEtanol (80%) 200 mLCannabis sativa 2 g
Tabla 2.
Descripción de instrumentación y equipos.
Instrumentación y Equipos CantidadDestilador simple 2 L 1Crisol 50 mL 2Balón aforado de 250 mL 1Balanza analítica (± 0.1 g) 1Vidrio reloj 1Embudo de decantación (100 mL) 1Soporte universal 1Recipiente para producto final 1
Figura 6. Geolocalización del lugar donde se realizará el experimento. Adaptado de Google Maps ®
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Instrumentación y Equipos CantidadEspátula 1Secador solar 1Pirómetro (± 0.1ºC) 1Mortero 1Reverbero eléctrico 1
El equipo de protección personal (EPP) se detalla en la Tabla 3, el cual es de uso
obligatorio debido al THC que se libera durante la precalcinación y calcinación.
Tabla 3.
EPP para la práctica.
EPP CantidadPar de guantes de nitrilo 1Bata de laboratorio 1Mascarilla de gases 1
6.2. Descripción de la Muestra
Se eligieron 2 gramos de Cannabis sativa de un proveedor no regulado para la extracción
de fitocanabinoides. Para separar el principio activo se realizó en base seca, con el fin de
remover la humedad. Según Casiraghi et al. (2018), el secado se debe realizar a 105ºC durante 2
horas.
6.3. Procedimiento
A. Se secarán 2 g de cannabis a 105ºC por 2 horas en el secador solar. Se controlará la
temperatura con el pirómetro.
B. Se reducirá el tamaño de partícula del cannabis con un mortero.
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C. Se secará (precalcinado) la muestra con 50 mL de NaOH al 5%, durante 1 hora a
125ºC, en el reverbero, en los crisoles con la tapa abierta (es obligatorio el uso de la
mascarilla de gases para evitar la inhalación de THC).
D. Se calcinará la muestra a 400ºC en el reverbero, con la tapa cerrada de los crisoles
durante 1 hora.
E. Se raspará el crisol con la espátula y se la recolectará en el embudo de separación.
F. Por cada gramo de muestra se extraerá con 100 mL de etanol al 80%, con el
movimiento de extracción durante 1 minuto.
G. Se decantará en el embudo de separación durante 10 minutos y se filtrará el extracto.
H. Se destilará el extracto para separar el etanol, durante 10 minutos a 80ºC. Se
recolectará el residuo del destilado con 20 mL de etanol al 80%.
I. Se almacenará el extracto en un envase opaco.
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7. Resultados y Discusión
7.1. Diagrama de flujo de procesos de la extracción de fitocanabinoides
En base al procedimiento realizado para la extracción, se realizó el siguiente PFD.
Figura 7. PFD de la extracción de fitocanabinoides elaborado en Visio 2016.
Como se puede observar, el PFD ilustra la cantidad de producto terminado obtenido en la
extracción: 15 g de extracto de fitocanabinoides con una concentración teórica de 0.1% entre
THC y CBD según Ardila et al. (2018).
Esto se podría comprobar con pruebas de laboratorio cromatográficas, como las descritas
por Ardila et al. (2018); Casiraghi et al. (2018); Elkins, Deseo, Rochfort, Ezernieks, &
Spangenberg (2019); Gallo et al. (2019); Kuwayama et al. (2016); Namdar et al. (2018), donde la
mayoría de métodos utilizados para la separación de principios activos fueron por destilación de
arrastre de vapor.
No obstante, debido al costo de la materia prima, no fue posible la hidrodestilación para
separar una cantidad significativa de aceite esencial.
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8. Presupuesto para la implementación del proyecto.
Tabla 4.
Presupuesto.
Descripción Cantidad Inversión (USD)
Total
9. Conclusiones
Con el fin de fortalecer la fase teórica y práctica de los estudiantes de Tecnología
Química, se fortaleció la fase teórico-práctica mediante la extracción de fitocanabinoides, de tal
manera que se relacionaron los contenidos de cuarto ciclo con un ensayo a escala laboratorio.
Así pues, se analizó el marco teórico del proyecto en relación a las generalidades del
cannabis (la concentración de sus principios activos (THC y CBD), y los métodos más comunes
para separarlos); el PFD y su importancia para ilustrar, diseñar y escalar procesos; las legalidades
para el registro sanitario y regularización de productos químicos (especialmente fármacos que
contengan fitocanabinoides); y operaciones unitarias como maceración sólido-líquido y
destilación simple.
Por otro lado, se determinó que el cáñamo ideal para la extracción fue la variedad Sativa
por la facilidad de localizar un proveedor no regulado. No obstante, solo se utilizaron 2 g de
marihuana para realizar la extracción en base seca y purificación por destilación simple. Durante
todo el proceso se mantuvieron condiciones de seguridad adecuadas (de tal manera que no se
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afectaron las vías respiratorias y el sistema nervioso por la inhalación directa de
fitocanabinoides).
10. Recomendaciones
Para avanzar con las investigaciones donde se emplee Cannabis sativa u otra variedad, se
recomienda que se realicen ensayos en instalaciones adecuadas (especialmente ventiladas y con
extractores de gases y olores), junto con el apoyo hacia el trámite de autorizaciones en la SETEC
por parte del IST 17 J para continuar legalmente desarrollando productos bajo los extractos de
marihuana.
11. Referencias
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12. Apéndices
Figura 8. Extracto final de fitocanabinoides.
Figura 9. Destilador simple.
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Figura 10. Purificación de los fitocanabinoides.
Figura 11. Residuo de fitocanabinoides del del destilado.
Figura 12. Maceración dinámica.
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