Syklodekstriinien historia: Pitkä tarina lyhyesti
Syklodekstriinit ovat glukoosin syklisiä oligomeerejä, joita syntyy luonnostaan tärkeimpien polysakkaridien, tärkkelyksen, entsymaattisesta hajoamisesta. Ne ovat olleet tunnettuja lähes 130 vuotta, mutta ne tekivät läpimurtonsa 1980-luvulla ensimmäisillä sovelluksilla lääke- ja elintarviketeollisuudessa. 1980-luvulta lähtien syklodekstriinejä koskevien julkaisujen ja patenttien kokonaismäärä on ylittänyt 53 000 kappaletta.
1891-1936: Löytökausi
Heidän historiansa alkaa Ranskasta vuonna 1891, jolloin Antoine Villiers, apteekki ja kemisti, julkaisee ensimmäisen viittauksen syklodekstriineihin. Villiers tutki entsyymien vaikutusta erilaisiin hiilihydraatteihin ja kuvaili, että perunatärkkelys voi tietyissä olosuhteissa fermentoitua tuottaakseen pääasiassa dekstriinejä Bacillus amylobacterin vaikutuksesta. Termiä dekstriinit käytettiin jo tuolloin kuvaamaan tärkkelyksen hajoamistuotteita. Villiers ehdotti nimeämään tämän kiteisen aineen "selluloosaksi", koska se on samankaltainen kuin selluloosa [1].
Muutamaa vuotta myöhemmin syklodekstriinikemian "perustajaisä", itävaltalainen mikrobiologi Franz Schardinger, eristi mikro-organismin (Bacillus macerans), joka tuotti toistettavasti kahta erillistä kiteistä ainetta, kun sitä viljeltiin tärkkelystä sisältävällä alustalla [2]. Hän tunnisti nämä kaksi polysakkaridityyppiä, kiteiseksi dekstriini A:ksi ja kiteiseksi dekstriini B:ksi, ja antoi ensimmäisen yksityiskohtaisen kuvauksen näiden kahden dekstriinin valmistuksesta ja erottamisesta.
1936–1970: Tutkimusjakso
Vuodesta 1911 vuoteen 1935 tuli epäilyksen ja erimielisyyden aika, ja vasta 1930-luvun puolivälissä dekstriinejä koskeva tutkimus kehittyi uudelleen.
Tutkimusjaksoa leimasivat Freudenbergin ja Frenchin lukuisat tulokset "Schardinger-dekstriini"-molekyylien rakenteesta. 1940-luvulla Freudenberg ja hänen työtoverinsa löysivät y-CD:n ja ratkaisivat myöhemmin syklodekstriinimolekyylien syklisen oligosakkaridirakenteen.
1950–1970: Kypsymisaika
Freudenberg, Cramer ja Plieninger havaittuaan syklodekstriini-inkluusiokompleksien valmistuksen toteutettavuuden, julkaisivat ensimmäisen CD-aiheisen patentin vuonna 1953, joka koski syklodekstriinien sovelluksia farmaseuttisissa formulaatioissa, mikä aloitti niiden siirtymisen akateemisesta tutkimuksesta teollisiin sovelluksiin osana päivittäistä toimintaamme. elää [3].
1970-Tänään: Hakuaika
Vuodesta 1970 lähtien kiinnostus syklodekstriinejä kohtaan kasvoi. Sen jälkeen olemme tutustuneet lukuisiin teollisiin ja farmaseuttisiin sovelluksiin, samalla kun vaikuttavaa tieteellistä kirjallisuutta on kertynyt ja patenttihakemusten määrä on lisääntynyt. Nykyään syklodekstriinit kiehtovat edelleen tutkijoita, ja joka vuosi yli 2000 julkaisua, mukaan lukien artikkelit ja kirjan luvut, on omistettu syklodekstriineille [4].
Syklodekstriinien sovellukset
Biologisen yhteensopivuuden ja monipuolisuuden vuoksi syklodekstriineillä ja niiden johdannaisilla on laaja valikoima sovelluksia. Niitä on käytetty laajasti tekstiili- ja lääketeollisuudessa sekä maatalouskemiassa, elintarviketekniikassa, biotekniikassa, katalyysissä ja kosmetiikassa.
Syklodekstriinejä on tutkittu runsaasti lääkealalla erilaisten lääkkeiden annostelujärjestelmien suunnittelussa. Ne tunnetaan pääasiassa aineina, jotka lisäävät stabiilisuutta ja tehostavat aktiivisten yhdisteiden ja osien vesiliukoisuutta ja biologista hyötyosuutta. Ne on tunnustettu hyödyllisiksi farmaseuttisiksi apuaineiksi, kun taas viimeaikainen syklodekstriinin tutkimuksen kehitys on osoittanut niiden potentiaalin vaikuttavina farmaseuttisina aineina (API) useiden sairauksien (esim. hyperkolesterolemia, syöpä, Niemann-Pickin tyypin C tauti) hoidossa [7].
Muita syklodekstriinien sovelluksia ovat analyyttinen kemia, orgaaninen kemia (synteesi), makromolekyylikemia (materiaalit), napsautuskemia, supramolekyylikemia, kalvot, entsyymitekniikka ja nanoteknologia (nanohiukkaset/nanossienet eri alueille). Lääke-, elintarvike- ja kosmetiikkateollisuus ovat kuitenkin edelleen syklodekstriinien pääkohdemarkkinat [5].
Inkluusiokompleksin muodostuminen
Useimmat näistä sovelluksista ovat mahdollisia johtuen syklodekstriinien kyvystä muodostaa inkluusiokomplekseja useiden kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten yhdisteiden kanssa. Näissä komplekseissa isännän (syklodekstriinit) onteloon tilapäisesti lukittujen tai häkissä olevien vierasmolekyylien fysikaalis-kemialliset ominaisuudet muuttuvat perusteellisesti, mikä parantaa liukoisuutta, stabilisoi ja muita hyödyllisiä ominaisuuksia [6].
Viitteet:
1. Crini G., (2014). Arvostelu: Syklodekstriinien historia. Chemical Reviews, 114(21), 10940–10975. DOI:10.1021/cr500081p
2. Szejtli J., (2004). Syklodekstriinitutkimuksen menneisyys, nykyisyys ja tulevaisuus. Pure and Applied Chemistry, 76(10), 1825–1845. DOI:10.1351/pac200476101825
3. Wüpper S., Lüersen K., Rimbach G., (2021). Syklodekstriinit, luonnolliset yhdisteet ja kasvibioaktiiviset aineet – ravitsemusnäkökulma. Biomolekyylit. 11(3):401. DOI: 10.3390/biom11030401. PMID: 33803150; PMCID: PMC7998733.
4. Morin-Crini N., Fourmentin S., Fenyvesi É., Lichtfouse E., Torri G., Fourmentin M., Crini G., (2021). 130 vuotta syklodekstriinin löytöä terveyden, ruoan, maatalouden ja teollisuuden alalla: katsaus. Environmental Chemistry Letters, 19(3), 2581–2617. DOI:10.1007/s10311-020-01156-w
5. Crini G., Fourmentin S., Fenyvesi É., Torri G., Fourmentin M., & Morin-Crini N., (2018). Syklodekstriinien perusteet ja sovellukset. Syklodekstriinin perusteet, reaktiivisuus ja analyysi, 1–55. DOI:10.1007/978-3-319-76159-6_1
6. Singh M., Sharma R., & Banerjee U., (2002). Syklodekstriinien bioteknologiset sovellukset. Biotechnology Advances, 20(5-6), 341-359. DOI:10.1016/s0734-9750(02)00020-4
7. Di Cagno M. (2016). Syklodekstriinien mahdollisuudet uusina vaikuttavina farmaseuttisina ainesosina: lyhyt katsaus. Molecules, 22(1), 1. DOI: 10,3390/molecules22010001
