Aretemisinin Production In India­ Problems and Experience

WHO/MMV Artemisinin Conference                            28 ­  30  th Sept ‘ 2009, Mumbai, India 

Dr.D.C.Jain Green Technology Department 

Ipca Laboratories Ltd, Mumbai, India  

Ipca

   

Ipca Laboratories Limited, Ratlam

Ipca

   

 

Ipca

   

Objective Mission Objective Mission 

 Artemisinin is a future drug of choice.

 Artemisia annua is a plant of future.

 New source of anticancer drug

Avoid dependency by own sourcing

Consistency in Quality

 Cultivation increases the rural employment.

Eco­friendly

Saving of life 

Cheaper cost of ACT’s and Formulation

By products : Fuel / Bio fertilizers / Mosquito repellentIpca

   

Artemisia Introduced in India & Development 

Artemisia annua plant introduction in India (CIMAP) ­            ) ­            1985­86  Commercially viable variety developed     ­             1990,97 &  2001 (Asha, Jeevanraksha and CIM­Arogya     Cultivaton Technology transfered to Ipca & other companies  ­2000 onwards 

Ipca

   

Ipca initiated the cultivation                          2001­02Commercial Cultivation                          2005­06Cultivation in different states of country                      300 Hac 

 Major Achievements :Average dry leaves yield /ha                                         1.8­2 tones/Hac         Average artemisinin content                            0.8%Recovery of artemisinin                                          70 – 72 %New area of cultivation                           (South India)

Ipca

                        ArtemisiArtemisiaa  Journey At IpcaJourney At Ipca  

   

Challenges To Production Of ArtemisininChallenges To Production Of Artemisinin

Higher cost of raw material (Dry Artemisia leaves)

Low content of artemisinin

High cost of production

Major impurity of artemisinin

Prices fluctuation.

Lower recovery of artemisinin 

Artemisinin is very sensitive molecule 

Ipca

   

Commercial Cultivation Of Artemisia Annua Commercial Cultivation Of Artemisia Annua 

Under stand cultivation International Scenario by visits.Under stand cultivation International Scenario by visits.

  Development of Technology as per Indian conditionsDevelopment of Technology as per Indian conditions

  Popularization of cultivation through exhibitionPopularization of cultivation through exhibition

  Free seed distribution Free seed distribution 

  Technical input, regular observation at field.Technical input, regular observation at field.

    Contract for  buy back guarantee Contract for  buy back guarantee 

    Purchase price declared before cultivation Purchase price declared before cultivation 

    Incentive to farmer for higher AMS content. Incentive to farmer for higher AMS content. 

    Transportation cost of leaves bear by company Transportation cost of leaves bear by company 

    R & D work for  improve biomass & AMS content.R & D work for  improve biomass & AMS content.

    Insure payment within 15 days  Insure payment within 15 days  

    Seed quality Improvement continuouslySeed quality Improvement continuously

    Faster analysis method developed for artemisinin  analysis in plant. Faster analysis method developed for artemisinin  analysis in plant. 

    Packing material supplied by companyPacking material supplied by company. .  Ipca

    Ipca

Field  View Of Artemisia Annua Field  View Of Artemisia Annua 

   

Artemisia Cultivation In Different States Of IndiaArtemisia Cultivation In Different States Of India  

Gujarat, Madhya Pradesh, Uttar Pradesh, Uttaranchal, , Rajashtan, Karnataka, Tamil Nadu

“Now approaching Bio­Technology through cultivation of Artemisia Annua plant”

   

Artemisia Plant Developed By Tissue Culture        Artemisia Plant Developed By Tissue Culture            ( Lab To Field    ( Lab To Field ) )  

Ipca

   

Mr.Malcolm Cutler Visited Ipca in May ‘2009 

Ipca

Field Vist Baroda Green Tech Lab,Ratlam      

   

Our Experience In CultivationOur Experience In Cultivation  

Ipca

   

Year wise  Artemisia annua dry leaves productionYear wise  Artemisia annua dry leaves production

0.902.0570.0148.22007­083

0.811.80225.0405.92006­072

0.761.20267.0320.02005­061

Average % AMS 

Content

Leaves Yield 

(Tons/Ha.)

Area of Cultivation 

(Ha.)

Leaves Production 

(Tons)

YearS. No.

Ipca

   

Importance of analysis of Artemisinin in plantImportance of analysis of Artemisinin in plant  

Analysis of Artemisinin in plant (Artemisia annua) is a very tedious work but ishaving a lot of information which are associated with it.

Information associated with analytical part:­ Vegetative growth Vs Artemisinin content. Development of proper harvesting time. Quantification of losses in post harvest handling. Commercial value of plant. Selection of higher yielding plants to maintain a consistent quality raw 

material for the production of Artemisinin. Based on the selection high yielding plants developed. A good quality plant 

variety as well as seeds. Seasonal & geographical variations in Artemisinin content Vs foliage 

production study. Stability study raw material during storage. Faster analysis required during purchase of Raw material for faster payment 

to farmers. Monitoring of batch extraction process.

Ipca

   

Fast  MW – HPTLC  Based Analytical MethodFast  MW – HPTLC  Based Analytical Method

Parallel screening of 10­12 samples in 1 hour. Plant material with an unknown artemisinin content can be analyzed reliably 

over a wide range of concentration. Visible output and multi samples can be compared easily. Similarity and 

differences are immediately apparent. Fingerprint­developed and adulteration can be checked. HPTLC Plates are disposed off after use, eliminating problems associated with 

ghost peak (s) appearance as occurs in routine with HPLC columns. Large number of samples can be analyzed quickly making HPTLC, a fast and 

efficient solution for plant verity development. Suitable for batch processing of artemisinin. cGMP Compliance.  Cost Efficiency:

Multiple sample analysisMultiple sample analysis No startup time.No startup time. Minimum quantity of solvent needed. (No costly solvent usage) Minimum quantity of solvent needed. (No costly solvent usage) 

Ipca

   

Better recovery of ArtemisininBetter recovery of Artemisinin   Cost of Artemisinin is depends upon  recovery

 Best recovery – Above 70%  Average          ­             60%   Bad                 ­            40 %  Our recovery is            70 % New technology developed & applied for better recovery

Extraction time reduction  through Ultrasonic, Indigenous developed . from Lab .to  Commercial scale

Crude enrichment 50% through Liquid­ Liquid extraction

Purification of AMS­ No Crystallization but chromatography to achieved quality material.

Re­use of solvent & adsorbent

Better recovery of Artemisinin during purification.

Ipca

   

Enrichment of Artemisinin in Crude Extract Enrichment of Artemisinin in Crude Extract 

Major impurity in the extract fats/wax/pigment/chlorophyll etc              Different process applied : 

( 1 ) Defatting ( 2 ) Crystallization 

Loss of Artemisinin Better option is Liquid – Liquid Extraction : 

 Removal of 50% impurity  Minimum Loss of Artemisinin  No solvent Loss. Time saving. Equipment used in any herbal products. Automatic system 

 Advantage Enrichment of Artemisinin Better crystallization/ recovery Reduced Load to Column. 

Ipca

   

Ultrasonic – Assisted ExtractionUltrasonic – Assisted Extraction

Choice For Extraction  Choice For Extraction  Selective extraction compared to other techniques

Versatile technique that allows small scale to large scale.

Short extraction times & rooms temperature operation.

Avoiding damage of temperature sensitive compounds.

Improved yield can be extracted in comparison to other methods.

Excellent solution for extraction of phytochemicals.

Inexpensive and efficient alternative to conventional method. 

Microbial and enzyme in activation. 

Cheaper an easier operation compare to other techniques. 

Ipca

   

              TrichomeTrichome  High Speed JetHigh Speed Jet  

Why Faster ExtractionWhy Faster Extraction  

Ultrasound­Assisted extraction work upon the principle of penetration, disruption of

 tissues and solublizaton of  plant metabolites. With Ultrasound, Cavitation bubbles  collapse near herb cell walls creating shock waves & liquid jets  that cause the cell

 walls to break and release their content into the solvents, speeding up and improving 

 the  diffusion process that under normal solvent extraction condition is very slow. 

Ipca

   

Year wise production of Artemisinin based Products Year wise production of Artemisinin based Products 

Ipca

Artemether Artesunate ab Arteether ArtemotilArtesunate 

sterile TOTAL of    arte product Artemisinin  artmisinin

YEAR QTY (In kg) QTY (In kg) QTY (In kg) QTY (In kg) QTY (In kg) production purchased 1998­99 127.00            127.00                

1999­2000 147.00            12.00                1.00                      160.00                2000­01 219.00            13.00                16.00              1.25                      249.25                2001­02 322.00            102.00              68.00              2.25                      494.25                 0.60                 2002­03 313.00            600.00              130.72            9.00                      1,052.72             13.00                15302003­04 423.53            3,132.39           599.73            6.14                53.69                    4,215.48             20.68                5,963.00         2004­05 442.00            2,231.00           885.00            64.00              112.00                 3,734.00             115.00             4,055.00         2005­06 848.00            6,045.00           1,185.00        112.00           150.00                 8,340.00             309.00             9,078.00         2006­07 1,777.00         6,339.00           2,166.00        106.00           240.00                 10,628.00           1,121.29          12,600.002007­08 2,590.00         9,056.00           2,080.00        46.00              427.00                 14,199.00           1,416.00          14,497.00

2008­2009  4,444.00         19,438.00        2,759.33        29.69              340.58                 27,012.10           1,565.00          31,200.00       

 FROM 1998­99 TO  2008­09 

    Ipca

GREEN TECHNOLOGY TEAM  MEMBERSGREEN TECHNOLOGY TEAM  MEMBERS  

   Ipca Laboratories Ltd,Mumbai, India