A ciklodextrinek szénhidrátok , a glükóz ciklikus oligomerei , amelyeket enzimes úton nyernek ki keményítőből .
A ciklodextrinek összetételében a D-(+)- glükopiranóz-maradékok α-D-1,4- glikozidos kötésekkel kapcsolódnak makrociklusokká . A ciklodextrinek tulajdonságai élesen eltérnek a hagyományos (lineáris) dextrinektől . A ciklodextrineket néha cikloamilózoknak , ciklomaltooligoszacharidoknak , ciklomaltodextrineknek nevezik . Történelmi név: Shardinger-féle kristályos dextrinek .
A ciklodextrineket először M. Villiers ( MA Villiers ) fedezte fel 1891 -ben, aki a Clostridium butyricum baktériumok anyagcseretermékeit tanulmányozta , és ezeknek a kristályos szénhidrátoknak az első leírását adta "cellulóz" (cellulóz) néven. A ciklodextrinek tanulmányozásában a legnagyobb hozzájárulást később (1903-1911) F. Schardinger tette , akiről sokáig Schardinger-dextrinek is nevezték.
Minden ciklodextrin fehér kristályos por, nem mérgező, gyakorlatilag íztelen. Külsőleg ezek fehér kristályos és amorf anyagok. A kristályosító víz mennyisége 1-18% között változik a szárítás és a gyógyszer előállításának módjától függően.
A ciklodextrineket az egyik molekulájukban található glükózmaradékok száma különbözteti meg . Tehát a legegyszerűbb képviselő - az α-ciklodextrin - 6 glükopiranóz egységből áll. A β-ciklodextrin 7, a γ-ciklodextrin pedig 8 egységet tartalmaz. Ez a három típusú ún. a természetes (vagy natív) ciklodextrinek a leggyakoribbak és tanulmányozottak. A ciklodextrineket, amelyek molekulái 3-5 glükopiranóz egységből állnak, még nem szintetizálták enzimatikus módszerekkel, azonban szerves szintézis módszerekkel állították elő őket.
A keményítő ciklodextrinné történő átalakulása során a ciklodextringlukanotranszferáz (CGTase, EC 2.4.1.19) mikrobiális enzim segítségével ciklikus cukrok is keletkeznek, amelyekben kilenc, tíz, tizenegy vagy több (30-60) glükózmaradék található a ciklusban. és a görög ábécé megfelelő betűivel jelöljük: σ, ε , ζ, η, θ stb. Ezek az úgynevezett nagygyűrűs (nagygyűrűs) ciklodextrinek .
Az alábbi táblázat a ciklodextrinek főbb tulajdonságait mutatja be:
| Ingatlan | α-ciklodextrin | β-ciklodextrin | y-ciklodextrin |
|---|---|---|---|
| A glükóz maradékok száma a makrociklusban | 6 | 7 | nyolc |
| Molekulasúly, igen | 972,85 | 1134,99 | 1297.14 |
| A tórusz külső átmérője, Å | 13.7 | 15.3 | 16.9 |
| A tórusz üregének belső átmérője, Å | 5.2 | 6.6 | 8.4 |
| Torusz magasság, Å | 7.8 | 7.8 | 7.8 |
| Belső üreg térfogata, ų | 174 | 262 | 472 |
| Az üreg fizikai térfogata 1 g-os CD-mintában, ml: | 0.1 | 0.14 | 0.2 |
| Részleges moláris térfogat oldatokban, ml mol −1 | 611.4 | 703.8 | 801.2 |
| Oldhatóság vízben 25 °C-on, g/100 ml | 14.5 | 1.85 | 23.2 |
| Bomlási hőmérséklet, °C | 278 | 299 | 267 |
A ciklodextrinek molekuláinak alakja durva közelítéssel egy tórusz , amely szintén egy üreges csonka kúphoz hasonlít. Ezt a formát az OH-csoportok közötti hidrogénkötések , valamint az α-D-1,4-glikozidos kötések stabilizálják. A ciklodextrinek minden OH-csoportja a molekula külső felületén található. Ezért a ciklodextrinek belső ürege hidrofób , és vizes oldatokban képes zárványkomplexeket képezni más szerves és szervetlen molekulákkal . A zárványkomplexekben a ciklodextrin gyűrű a "gazdamolekula", a benne lévő anyagot "vendégnek" nevezik.
A vízben lévő zárványkomplexek ciklodextrinné és kiindulási anyaggá disszociálnak , megmutatva ez utóbbi főbb tulajdonságait. 50-60°C fölé hevítve a komplexek általában teljesen lebomlanak, és lehűlve rendszerint visszaállítják szerkezetüket.
A komplexek képződése során a benne lévő vegyületek számos kezdeti tulajdonsága megváltozik. A vízben oldhatatlan anyagok jobban oldódnak, az oxidációs és hidrolízis folyamatokban stabilakká válnak, megváltoztatják az ízt, a színt és a szagot. Folyadékokból, sőt egyes nemesgázokból por alakú vegyületeket, olajos anyagokból - teljesen vízben oldódó gyógyszereket (például zsírban oldódó vitaminokat ) lehet előállítani.
Tulajdonságaikból adódóan a ciklodextrineket széles körben alkalmazzák az élelmiszer-technológiában , a gyógyszeriparban , a kozmetikában , a biotechnológiában , az analitikai kémiában , jó kilátásaik vannak a textiliparban , a vízkezelési eljárásokban , sőt az olajgyártásban is .
A béta-ciklodextrint E459 élelmiszer-adalékanyagként regisztrálták .
Jelenleg a ciklodextrinek alacsony áron kaphatók, világtermelésüket több tízezer tonnára becsülik.
Az etil-alkoholt (saját tömegük 60%-áig) abszorbeáló képességük miatt a ciklodextrineket a porított instant alkoholos italok készítésének alapjaként használják. [egy]
A ciklodextrinek képesek növelni a rosszul oldódó gyógyszerek vízben való oldhatóságát, valamint fokozzák a gyógyszerek behatolását a biológiai membránokon keresztül. [2]
Ezenkívül a ciklodextrinek lehetővé teszik általában nem kompatibilis gyógyszerek kombinációját. Különösen azok a készítmények, amelyek összekeverve kicsapódhatnak. [3]
A ciklodextrinek részben azért érdekesek, mert nem mérgezőek. Az LD50 (orális, patkány) gramm/kg nagyságrendű. [4] A ciklodextrinek az érelmeszesedés megelőzésére , [5] [6] [7] a lipofuscin életkorral összefüggő felhalmozódása [8] és az elhízás [9] megelőzésére irányuló kísérleteket azonban hátráltatja a hallóideg károsodása [10] és nefrotoxicitás . [9]
Figyelembe véve azt a tényt, hogy a szív- és érrendszeri betegségek fő oka az érelmeszesedés , amely az iparosodott országok lakosságának összes halálozási okának 40-50%-át teszi ki, folytatódnak a kísérletek egy ciklodextrin alapú gyógyszer létrehozására annak megelőzésére. Különösen az UDP-003 gyógyszert hozták létre, amely a ciklodextrin dimerje , amely alacsony toxicitású, és sokkal hatékonyabb, mint más ciklodextrinek a mérgező oxidált koleszterin eltávolításában , amely kulcsfontosságú tényező a koleszterin plakkok felhalmozódásában . [5]