Cannabis Sativa (hemp) and its species are an annual crop diffused all over the world and one of the oldest economic plants which provided humans with fibers for textiles, seeds for animal feed and an aromatic resin which has been used for recreational and medical purposed for more than 5000 years. Its several beneficial properties, such as the psychotropic, anti- inflammatory and analgesic effects, are due to the presence of specific chemical compounds called cannabinoids. THC, CBD, CBG, THCA, CBGA and CBDA are the most common cannabinoids, and the most interesting for pharmaceutical applications. Such cannabinoids can be found in secretion vesicles, called trichomes. My thesis work aims to verify the possibility to use micro-Raman spectroscopy to obtain detailed chemical information on the distribution of cannabinoids in a trichome sample. Raman spectroscopy is a convenient, fast, and non-destructive technology. By specific and molecular structure-dependent vibrational fingerprints, it may provide precise information about the chemical composition of a selected sample. Therefore, it is interesting to apply Raman spectroscopy to the analysis of the Cannabis trichomes. Through the principal component analysis (PCA) of the micro-Raman mapping experiment on a trichome, it has been possible to extract both chemical and spatial information. This approach could find a wide interest in the administration of medical Cannabis, diagnostics, law-enforcement and for the identification of the optimal maturation of the Cannabis plant, so to select the best harvesting time.

La Cannabis Sativa (canapa) e le sue specie sono un raccolto annuale diffuso in tutto il mondo e una delle piante più antiche utilizzate per la produzione di fibre per tessuti, semi per foraggio e una resina aromatica utilizzata per scopi ricreativi e medici da più di 5000 anni. Le sue proprietà vantaggiose, tra cui quella psicotropa, antinfiammatoria ed analgesica, sono dovute alla presenza di specifici composti chimici chiamati cannabinoidi. THC, CBD, CBG, THCA, CBGA e CBDA sono i cannabinoidi più comuni e i più interessanti per applicazioni farmaceutiche. Questi cannabinoidi sono contenuti all’interno di vescicole secretorie, chiamate tricomi. Il mio progetto di tesi vuole dimostrare la possibilità di utilizzo della spettroscopia micro-Raman per ottenere informazioni chimiche dettagliate sulla distribuzione di cannabinoidi in un campione di tricoma. La spettroscopia Raman è una tecnica economica, veloce e non distruttiva. Da fingerprint specifici e dipendenti dalla struttura vibrazionale, può fornire informazioni precise sulla composizione chimica del campione selezionato. Dunque, è interessante applicare la spettroscopia Raman per analizzare i tricomi della Cannabis. Attraverso l’analisi delle componenti principali (PCA) dell’esperimento di mapping micro- Raman su un tricoma, è stato possibile estrarre sia informazioni chimiche che spaziali. Questo approccio potrebbe trovare ampio interesse nell’amministrazione medica della Cannabis, diagnostica, law-enforcement e per l’identificazione del momento di massima maturazione della pianta per selezionare il momento di raccolta.

Raman spectroscopy of Cannabis Sativa trichomes and selected cannabinoids

Crocioni, Elisa
2020/2021

Abstract

Cannabis Sativa (hemp) and its species are an annual crop diffused all over the world and one of the oldest economic plants which provided humans with fibers for textiles, seeds for animal feed and an aromatic resin which has been used for recreational and medical purposed for more than 5000 years. Its several beneficial properties, such as the psychotropic, anti- inflammatory and analgesic effects, are due to the presence of specific chemical compounds called cannabinoids. THC, CBD, CBG, THCA, CBGA and CBDA are the most common cannabinoids, and the most interesting for pharmaceutical applications. Such cannabinoids can be found in secretion vesicles, called trichomes. My thesis work aims to verify the possibility to use micro-Raman spectroscopy to obtain detailed chemical information on the distribution of cannabinoids in a trichome sample. Raman spectroscopy is a convenient, fast, and non-destructive technology. By specific and molecular structure-dependent vibrational fingerprints, it may provide precise information about the chemical composition of a selected sample. Therefore, it is interesting to apply Raman spectroscopy to the analysis of the Cannabis trichomes. Through the principal component analysis (PCA) of the micro-Raman mapping experiment on a trichome, it has been possible to extract both chemical and spatial information. This approach could find a wide interest in the administration of medical Cannabis, diagnostics, law-enforcement and for the identification of the optimal maturation of the Cannabis plant, so to select the best harvesting time.
TOMMASINI, MATTEO MARIA SAVERIO
AGARWAL, NISHA RANI
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
7-ott-2021
2020/2021
La Cannabis Sativa (canapa) e le sue specie sono un raccolto annuale diffuso in tutto il mondo e una delle piante più antiche utilizzate per la produzione di fibre per tessuti, semi per foraggio e una resina aromatica utilizzata per scopi ricreativi e medici da più di 5000 anni. Le sue proprietà vantaggiose, tra cui quella psicotropa, antinfiammatoria ed analgesica, sono dovute alla presenza di specifici composti chimici chiamati cannabinoidi. THC, CBD, CBG, THCA, CBGA e CBDA sono i cannabinoidi più comuni e i più interessanti per applicazioni farmaceutiche. Questi cannabinoidi sono contenuti all’interno di vescicole secretorie, chiamate tricomi. Il mio progetto di tesi vuole dimostrare la possibilità di utilizzo della spettroscopia micro-Raman per ottenere informazioni chimiche dettagliate sulla distribuzione di cannabinoidi in un campione di tricoma. La spettroscopia Raman è una tecnica economica, veloce e non distruttiva. Da fingerprint specifici e dipendenti dalla struttura vibrazionale, può fornire informazioni precise sulla composizione chimica del campione selezionato. Dunque, è interessante applicare la spettroscopia Raman per analizzare i tricomi della Cannabis. Attraverso l’analisi delle componenti principali (PCA) dell’esperimento di mapping micro- Raman su un tricoma, è stato possibile estrarre sia informazioni chimiche che spaziali. Questo approccio potrebbe trovare ampio interesse nell’amministrazione medica della Cannabis, diagnostica, law-enforcement e per l’identificazione del momento di massima maturazione della pianta per selezionare il momento di raccolta.
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