Історія циклодекстринів: коротка історія
Циклодекстрини є циклічними олігомерами глюкози, які природним чином утворюються в результаті ферментативного розкладання найважливіших полісахаридів, крохмалю. Вони відомі вже майже 130 років, але справжній прорив вони зробили у 1980-х роках з першими застосуваннями у фармацевтичній та харчовій промисловості. З 1980-х років загальна кількість публікацій і патентів на циклодекстрини перевищує 53 000.
1891-1936: Період відкриттів
Їх історія починається у Франції в 1891 році, коли Антуан Вільє, фармацевт і хімік, публікує першу згадку про циклодекстрини. Вільєрс досліджував дію ферментів на різні вуглеводи і описав, що за певних умов картопляний крохмаль може бродити з утворенням переважно декстринів під дією Bacillus amylobacter. У той час термін декстрини вже використовувався для опису продуктів розпаду крохмалю. Вільєрс запропонував назвати цю кристалічну речовину целюлозином через її схожість з целюлозою [1].
Через кілька років «батько-засновник» хімії циклодекстрину Франц Шардингер, австрійський мікробіолог, виділив мікроорганізм (Bacillus macerans), який продукував відтворювані дві різні кристалічні речовини при культивуванні на середовищі, що містить крохмаль [2]. Він ідентифікував ці два типи полісахаридів, як кристалічний декстрин А та кристалічний декстрин В, і дав перший детальний опис отримання та розділення цих двох декстринів.
1936–1970 рр.: період розвідки
З 1911 по 1935 рік настав період сумнівів і розбіжностей, і тільки в середині 1930-х років дослідження декстринів знову розвинулися.
Період досліджень ознаменувався численними результатами, отриманими Фройденбергом і Френчем щодо структури молекул «декстрину Шардінгера». У 1940-х роках Фройденберг і його співробітники відкрили γ-CD і згодом розгадали циклічну олігосахаридну структуру молекул циклодекстринів.
1950–1970 рр.: Період дозрівання
Відкривши доцільність отримання циклодекстрин-включених комплексів, Фройденберг, Крамер і Плінінгер у 1953 році опублікували перший патент, пов’язаний із компакт-дисками, щодо застосування циклодекстринів у фармацевтичних композиціях, що поклало початок їх переходу від академічних досліджень до промислових застосувань, як частину нашої щоденної роботи. життя [3].
1970-сьогодні: період подачі заявок
З 1970 року інтерес до циклодекстринів зріс. Відтоді ми познайомилися з численними промисловими та фармацевтичними застосуваннями, у той час як накопичилася вражаюча наукова література та збільшилася кількість заявок на патенти. Нині циклодекстрини все ще захоплюють дослідників, і щороку циклодекстринам присвячено понад 2000 публікацій, включаючи статті та розділи книг [4].
Застосування циклодекстринів
Циклодекстрини та їх похідні, завдяки своїй біосумісності та універсальності, мають широкий спектр застосування. Вони знайшли широке застосування в текстильній і фармацевтичній промисловості, а також в агрохімії, харчових технологіях, біотехнології, каталізі та косметиці.
Циклодекстрини були широко досліджені в галузі медицини для розробки різних систем доставки ліків. Вони переважно відомі як агенти, що підвищують стабільність і покращують водорозчинність і біодоступність активних сполук і частин. Вони були визнані корисними фармацевтичними допоміжними речовинами, тоді як останні розробки в дослідженні циклодекстрину показали їх потенціал як активних фармацевтичних інгредієнтів (АФІ) для лікування кількох захворювань (наприклад, гіперхолестеринемії, раку, хвороби Німана-Піка типу С) [7].
Інші сфери застосування циклодекстринів включають аналітичну хімію, органічну хімію (синтез), макромолекулярну хімію (матеріали), хімію клацань, супрамолекулярну хімію, мембрани, ферментні технології та нанотехнології (наночастинки/наногубки для різних областей). Проте основними цільовими ринками циклодекстринів залишаються фармацевтична, харчова та косметична промисловість [5].
Формування комплексу включення
Більшість із цих застосувань можлива завдяки здатності циклодекстринів утворювати комплекси включення з широким спектром твердих, рідких і газоподібних сполук. У цих комплексах фізико-хімічні властивості молекул-гостьів, які тимчасово заблоковані або утримуються всередині порожнини хазяїна (циклодекстрини), глибоко модифікуються, пропонуючи підвищення розчинності, стабілізацію та інші корисні властивості [6].
Література:
1. Кріні Г., (2014). Огляд: історія циклодекстринів. Хімічні огляди, 114 (21), 10940–10975. DOI:10.1021/cr500081p
2. Шейтлі Дж. (2004). Минуле, сьогодення та майбутнє досліджень циклодекстрину. Чиста та прикладна хімія, 76(10), 1825–1845. DOI:10.1351/pac200476101825
3. Вюппер С., Люерсен К., Рімбах Г. (2021). Циклодекстрини, природні сполуки та рослинні біологічно активні речовини - перспектива харчування. Біомолекули. 11(3):401. DOI: 10.3390/biom11030401. PMID: 33803150; PMCID: PMC7998733.
4. Морін-Кріні Н., Фурментен С., Фенівесі Е., Ліхтфауз Е., Торрі Г., Фурментен М., Кріні Г. (2021). 130 років відкриття циклодекстрину для охорони здоров’я, харчових продуктів, сільського господарства та промисловості: огляд. Environmental Chemistry Letters, 19 (3), 2581–2617. DOI:10.1007/s10311-020-01156-w
5. Кріні Г., Фурментен С., Фенівесі Е., Торрі Г., Фурментен М. та Морін-Кріні Н. (2018). Основи та застосування циклодекстринів. Основи циклодекстрину, реактивність і аналіз, 1–55. DOI:10.1007/978-3-319-76159-6_1
6. Сінгх М., Шарма Р. і Банерджі У. (2002). Біотехнологічне застосування циклодекстринів. Досягнення біотехнології, 20 (5-6), 341–359. DOI:10.1016/s0734-9750(02)00020-4
7. Ді Каньо М. (2016). Потенціал циклодекстринів як нових активних фармацевтичних інгредієнтів: короткий огляд. Молекули, 22(1), 1. DOI:10.3390/molecules22010001
