Historia om cyklodextriner: En lång historia i korthet
Cyklodextriner är cykliska oligomerer av glukos som naturligt uppstår från den enzymatiska nedbrytningen av de viktigaste polysackariderna, stärkelse. De har varit kända i nästan 130 år men de fick verkligen sitt genombrott på 1980-talet med de första applikationerna inom läkemedels- och livsmedelsindustrin. Sedan 1980-talet har det totala antalet publikationer och patent på cyklodextriner överskridit 53 000.
1891-1936: Upptäcktsperioden
Deras historia börjar i Frankrike 1891, när Antoine Villiers, farmaceut och kemist, publicerar den första referensen till cyklodextriner. Villiers arbetade med enzymers verkan på olika kolhydrater och beskrev att potatisstärkelse under vissa förhållanden kan jäsa för att huvudsakligen ge dextriner under verkan av Bacillus amylobacter. Termen dextriner hade redan använts vid den tiden för att beskriva nedbrytningsprodukterna av stärkelse. Villiers föreslog att detta kristallina ämne skulle döpas till "cellulosin" på grund av dess likheter med cellulosa [1].
Några år senare isolerade cyklodextrinkemins "grundare" Franz Schardinger, en österrikisk mikrobiolog, en mikroorganism (Bacillus macerans) som producerade reproducerbart två distinkta kristallina ämnen när de odlades på ett stärkelseinnehållande medium [2]. Han identifierade dessa två typer av polysackarider, som kristallint dextrin A och kristallint dextrin B, och gav den första detaljerade beskrivningen av framställningen och separationen av dessa två dextriner.
1936–1970: Utforskningstiden
Från 1911 till 1935 kom en period av tvivel och oenighet och det var inte förrän i mitten av 1930-talet som forskningen om dextriner utvecklades igen.
Utforskningsperioden präglades av de många resultat som erhållits av Freudenberg och French om strukturen hos "Schardinger-dextrin"-molekylerna. På 1940-talet upptäckte Freudenberg och hans medarbetare γ-CD och löste därefter den cykliska oligosackaridstrukturen hos cyklodextrinmolekyler.
1950–1970: Mognadsperioden
Efter att ha upptäckt genomförbarheten av att bereda cyklodextrin-inklusionskomplex publicerade Freudenberg, Cramer och Plieninger det första CD-relaterade patentet 1953, angående tillämpningar av cyklodextriner i farmaceutiska formuleringar som initierar deras övergång från akademisk forskning till industriella tillämpningar, som en del av vår dagliga tillämpning. liv [3].
1970-Idag: Ansökningstiden
Från 1970 och framåt ökade intresset för cyklodextriner. Sedan dess har vi introducerats för många industriella och farmaceutiska tillämpningar, samtidigt som imponerande vetenskaplig litteratur har byggts upp och det har skett en ökning av patentansökningar. Nuförtiden fascinerar cyklodextriner fortfarande forskare, och varje år ägnas mer än 2000 publikationer, inklusive artiklar och bokkapitel, åt cyklodextriner [4].
Tillämpningar av cyklodextriner
Cyklodextriner och deras derivat, på grund av deras biokompatibilitet och mångsidighet, har en mängd olika tillämpningar. De har använts i stor utsträckning inom textil- och läkemedelsindustrin, såväl som inom agrokemi, livsmedelsteknik, bioteknik, katalys och kosmetika.
Cyklodextriner har undersökts rikligt inom läkemedelsområdet för utformning av olika läkemedelsavgivningssystem. De är främst kända som medel som ökar stabiliteten och förbättrar vattenlösligheten och biotillgängligheten hos aktiva föreningar och delar. De har erkänts som användbara farmaceutiska hjälpämnen, medan den senaste utvecklingen inom cyklodextrinforskning har visat deras potential som aktiva farmaceutiska ingredienser (API) för behandling av flera sjukdomar (t.ex. hyperkolesterolemi, cancer, Niemann-Pick typ C-sjukdom) [7].
Andra tillämpningar av cyklodextriner inkluderar analytisk kemi, organisk kemi (syntes), makromolekylär kemi (material), klickkemi, supramolekylär kemi, membran, enzymteknologi och nanoteknik (nanopartiklar/nanosvampar för olika domäner). Läkemedels-, livsmedels- och kosmetikindustrin är dock fortfarande den huvudsakliga målmarknaden för cyklodextriner [5].
Inklusionskomplexbildning
De flesta av dessa tillämpningar är möjliga på grund av förmågan hos cyklodextriner att bilda inklusionskomplex med ett brett spektrum av fasta, flytande och gasformiga föreningar. I dessa komplex är de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos gästmolekylerna som är tillfälligt låsta eller inkapslade i värdhålan (cyklodextriner) djupt modifierade och erbjuder löslighetsförbättring, stabilisering och andra fördelaktiga egenskaper [6].
Referenser:
1. Crini G., (2014). Recension: A History of Cyclodextrins. Chemical Reviews, 114(21), 10940–10975. DOI:10.1021/cr500081p
2. Szejtli J., (2004). Tidigare, nutid och framtid av cyklodextrinforskning. Pure and Applied Chemistry, 76(10), 1825–1845. DOI:10.1351/pac200476101825
3. Wüpper S., Lüersen K., Rimbach G., (2021). Cyklodextriner, naturliga föreningar och växtbioaktiva ämnen - ett näringsperspektiv. Biomolekyler. 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 år av cyklodextrinupptäckt för hälsa, mat, jordbruk och industrin: en recension. 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). Grundläggande och tillämpningar av cyklodextriner. Cyclodextrin Fundamentals, Reactivity and Analysis, 1–55. DOI:10.1007/978-3-319-76159-6_1
6. Singh M., Sharma R., & Banerjee U., (2002). Bioteknologiska tillämpningar av cyklodextriner. Biotechnology Advances, 20(5-6), 341–359. DOI:10.1016/s0734-9750(02)00020-4
7. Di Cagno M. (2016). Potentialen hos cyklodextriner som nya aktiva farmaceutiska ingredienser: en kort översikt. Molecules, 22(1), 1. DOI:10.3390/molecules22010001
