Η ανακάλυψη της κυκλοδεξτρίνης είναι ένα από τα πιο σημαντικά βήματα προόδου στην ιστορία των τροφίμων και της ιατρικής. Αυτός ο φυσικά απαντώμενος κυκλικός ολιγοσακχαρίτης έχει αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο χορηγούμε φάρμακα, διατηρούμε τα τρόφιμα φρέσκα και χρησιμοποιούμε πολλές άλλες χημικές ουσίες στη βιομηχανία. Το προϊόν κατασκευάζει συμπλέγματα εγκλεισμού που αντιμετωπίζουν σημαντικά προβλήματα σε πολλούς τομείς χάρη στη χαρακτηριστική μοριακή του δομή, η οποία έχει μια υδρόφοβη εσωτερική κοιλότητα και μια υδρόφιλη εξωτερική επιφάνεια. Αυτό το ευέλικτο έκδοχο αλλάζει την επιστήμη των σκευασμάτων και τις διαδικασίες παραγωγής σε όλο τον κόσμο. Μπορεί να κάνει τα πάντα, από τη βελτίωση της απορρόφησης των φαρμάκων μέχρι την απόκρυψη κακών γεύσεων στα φάρμακα.
Όταν εξετάζουμε πώς λειτουργεί η κυκλοδεξτρίνη σε μοριακό επίπεδο, ζωντανεύει το ενδιαφέρον πεδίο της υπερμοριακής χημείας. Οι μονάδες γλυκόζης σε αυτά τα κωνοειδή μόρια συνδέονται με α-1,4-γλυκοσιδικούς δεσμούς. Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι: η άλφα-κυκλοδεξτρίνη, η οποία έχει έξι μονάδες γλυκόζης, η βήτα-κυκλοδεξτρίνη, η οποία έχει επτά μονάδες και η γάμμα-κυκλοδεξτρίνη, η οποία έχει οκτώ μονάδες.
Οι κοιλότητες σε κάθε έκδοση έχουν διαφορετικό μέγεθος, το οποίο επιτρέπει στα μόρια να προσκολλώνται και να αλληλεπιδρούν με διαφορετικές ενώσεις. Για την άλφα-κυκλοδεξτρίνη, το πλάτος της υδρόφοβης κοιλότητας είναι μεταξύ 4,7 και 5,3 Α, και για τη γάμμα-κυκλοδεξτρίνη, είναι μεταξύ 7,5-8,3 Α. Αυτή η ικανότητα επιλογής του σωστού μεγέθους επιτρέπει την ακριβή ενθυλάκωση των μορίων με βάση τις χημικές και φυσικές τους ιδιότητες.
Η θερμοκρασία, το pH, οι αναλογίες συγκέντρωσης και το πόσο θερμοδυναμικά είναι συμβατά τα μόρια ξενιστή και φιλοξενούμενου είναι μερικά από τα πράγματα που επηρεάζουν το πόσο καλά εγκλωβίζονται τα μόρια. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι ο καλύτερος σχηματισμός συμπλέγματος εγκλεισμού συμβαίνει όταν το φιλοξενούμενο μόριο εφαρμόζει τέλεια μέσα στην τσέπη του προϊόντος, αξιοποιώντας στο έπακρο τις δυνάμεις van der Waals και τις υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις.
Περίπου το 40% των φαρμάκων στην αγορά και έως και το 90% των ενώσεων στην έρευνα έχουν προβλήματα με τη μη διάλυση καλά στο νερό. Τα σύμπλοκα εγκλεισμού κυκλοδεξτρίνης λύνουν αυτό το πρόβλημα κάνοντας πολύ καλύτερους τους ρυθμούς απορρόφησης και διάσπασης. Όταν μόρια φαρμάκου που δεν τους αρέσει το νερό εισέρχονται στον θύλακα του προϊόντος, σχηματίζουν ένα σύμπλεγμα που διατηρεί το φάρμακο σε μια κατάσταση που μοιάζει σαν να είναι διαλυμένο.
Οι κλινικές δοκιμές δείχνουν ότι η συμπλοκοποίηση της κυκλοδεξτρίνης μπορεί να κάνει ενώσεις που δεν διαλύονται εύκολα 200 έως 500% πιο βιοδιαθέσιμες. Η ένεση βορικοναζόλης, η οποία γίνεται μεbetadex σουλφοβουτυλαιθέρα νατρίου, είναι ένα καλό παράδειγμα του πόσο καλά λειτουργεί αυτή η μέθοδος στα εμπορικά φάρμακα.
Τα προβλήματα με τη φαρμακευτική σταθερότητα κοστίζουν στη βιομηχανία δισεκατομμύρια δολάρια κάθε χρόνο σε επιστροφές προϊόντων και σε προσπάθειες αλλαγής του τρόπου παραγωγής των φαρμάκων. Η ενθυλάκωση κυκλοδεξτρίνης εμποδίζει το φως, το οξυγόνο, τη θερμότητα και την υγρασία να διασπάσουν τα ενεργά φαρμακευτικά συστατικά που είναι ευαίσθητα σε αυτά.
Το σύμπλεγμα λειτουργεί ως μοριακή ασπίδα, αυξάνοντας σημαντικά τη διάρκεια ζωής, διατηρώντας παράλληλα τη θεραπευτική αποτελεσματικότητα. Επίσης, σκευάσματα ελεγχόμενης απελευθέρωσης που δίνουν φάρμακα συνεχώς για μεγάλες χρονικές περιόδους είναι δυνατά όταν η κυκλοδεξτρίνη αναμιγνύεται με υλικά όπως η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη.
Η συμμόρφωση του ασθενούς είναι πολύ σημαντική για την επιτυχία της θεραπείας, ειδικά για παιδιά και ηλικιωμένους. Πολλά ενεργά συστατικά έχουν ξινή, μεταλλική ή με άλλο τρόπο δυσάρεστες γεύσεις που κάνουν τους ανθρώπους λιγότερο πιθανό να πάρουν το φάρμακό τους όπως τους έχει συνταγογραφηθεί.
Τοποθετώντας τα κακά μόρια μέσα στην υδρόφοβη κοιλότητα, η ενθυλάκωση της κυκλοδεξτρίνης κρύβει με επιτυχία αυτές τις οργανοληπτικές ιδιότητες. Οι γευστικοί κάλυκες δεν μπορούν να απορροφήσουν τις χημικές ουσίες που περικλείονται, αλλά το φάρμακο μπορεί ακόμα να απορροφηθεί μόλις φτάσει στα έντερα.
Όταν τα φάρμακα χορηγούνται μέσω IV, πρέπει να πληρούν πολύ υψηλά πρότυπα ασφάλειας και αποτελεσματικότητας. Παράγωγα κυκλοδεξτρίνης, ιδιαίτερασουλφοβουτυλαιθέρα-βήτα-κυκλοδεξτρίνηκαιυδροξυπροπυλ-βήτα-κυκλοδεξτρίνη, είναι πολύ καλά ανεκτά όταν χορηγούνται μέσω IV.
Αυτά τα έκδοχα καθιστούν δυνατή τη σύνθεση χημικών ουσιών που δεν μπορούσαν να παραδοθούν πριν, επειδή διαλύονται αρκετά καλά χωρίς τη χρήση επιβλαβών συνδιαλυτών. Η γρήγορη διάσπαση των συμπλεγμάτων εγκλεισμού στο πλάσμα του αίματος διασφαλίζει ότι το φάρμακο είναι άμεσα διαθέσιμο, αποτρέποντας παράλληλα τη συσσώρευση εκδόχων.
Υπάρχει συνεχής πίεση στις επιχειρήσεις τροφίμων να χρησιμοποιούν λιγότερα συνθετικά συντηρητικά διατηρώντας παράλληλα την ποιότητα και την ασφάλεια των προϊόντων τους. Ενθυλακώνοντας φυσικά αντιμικροβιακά, αντιοξειδωτικά και αρωματικά συστατικά σε μόρια, η τεχνολογία κυκλοδεξτρίνης προσφέρει νέους τρόπους επίλυσης προβλημάτων.
Τα αιθέρια έλαια που είναι ενθυλακωμένα διατηρούν τις αντιβακτηριακές ιδιότητές τους αλλά χάνουν τις δυνατές γεύσεις τους που θα μπορούσαν να κάνουν το φαγητό πολύ έντονη. Αυτή η εφαρμογή επεκτείνει φυσικά τη διάρκεια ζωής των προϊόντων ενώ ικανοποιεί τη ζήτηση των πελατών για προϊόντα "καθαρής ετικέτας".
Πολλές καλές χημικές ουσίες, όπως η κουρκουμίνη, η ρεσβερατρόλη και τα ωμέγα-3 λιπαρά οξέα, δεν είναι βιοδιαθέσιμα, πράγμα που σημαίνει ότι δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως φάρμακο. Η συμπλοκοποίηση της κυκλοδεξτρίνης καθιστά πολύ πιο εύκολη την απορρόφηση αυτών των θρεπτικών συστατικών.
Μελέτες δείχνουν ότι οι συγκεντρώσεις των συμπλεγμάτων κουρκουμίνης-κυκλοδεξτρίνης στο πλάσμα είναι 10-15 φορές υψηλότερες από εκείνες των κανονικών σκευασμάτων κουρκουμίνης. Με αυτή τη βελτίωση, οι από του στόματος δόσεις που δεν λειτουργούσαν πριν μπορούν τώρα να χρησιμοποιηθούν θεραπευτικά για άτομα που αναζητούν φυσικές επιλογές υγείας.
Οι πτητικές γευστικές ενώσεις δυσκολεύουν την αποθήκευση και την προετοιμασία των τροφίμων με συγκεκριμένους τρόπους. Όταν φτιάχνετε κάτι, οι υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να καταστρέψουν τις ευαίσθητες γεύσεις και όταν αποθηκεύεται, οι συνθήκες μπορεί να κάνουν τις γεύσεις να μετακινούνται ή να χειροτερεύουν.
Η ενθυλάκωση κυκλοδεξτρίνης διατηρεί αυτές τις πολύτιμες χημικές ουσίες ασφαλείς κατά την επεξεργασία και τις αφήνει να απελευθερώνονται αργά κατά την κατανάλωση. Η τεχνολογία διατηρεί τις γεύσεις ίδιες από τη φάρμα μέχρι το πιάτο, γεγονός που κάνει τους πελάτες πιο χαρούμενους και βελτιώνει την ποιότητα του προϊόντος.
Πέρα από τις παραδοσιακές του χρήσεις στη βιομηχανία φαρμάκων και τροφίμων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στο περιβάλλον. Μέσω της επιλεκτικής μοριακής αναγνώρισης και ενθυλάκωσης, αυτά τα μόρια είναι πολύ καλά στο να απαλλαγούν από τις οργανικές τοξίνες από το μολυσμένο νερό και τη γη.
Τα υλικά που παράγονται από το προϊόν μπορούν να αφαιρέσουν τα ζιζανιοκτόνα, τους βιομηχανικούς διαλύτες και τα προϊόντα πετρελαίου από τις περιβαλλοντικές μήτρες. Οι ρύποι που είναι εγκλωβισμένοι είναι πιο εύκολο να διαχωριστούν και να απαλλαγούν με ασφάλεια, γεγονός που βοηθά στον καθαρισμό του περιβάλλοντος σε όλο τον κόσμο.
Οι προηγμένες χρήσεις χημικών αισθητήρων καθίστανται δυνατές από τις ικανότητες μοριακής αναγνώρισης που τον καθιστούν χρήσιμο για τη χορήγηση φαρμάκων. Χρησιμοποιώντας τροποποιημένα παράγωγα κυκλοδεξτρίνης, μεμονωμένα μόρια μπορούν να βρεθούν σε πολύπλοκα μείγματα δημιουργώντας συμπλέγματα εγκλεισμού που στέλνουν σήματα που μπορούν να μετρηθούν.
Αυτοί οι αισθητήρες χρησιμοποιούνται για τη δοκιμή της ασφάλειας των τροφίμων, την παρακολούθηση του περιβάλλοντος και τη διασφάλιση της ποιότητας των φαρμάκων. Η χημεία οικοδεσπότη-επισκέπτη είναι καλύτερη από πολλές άλλες διαγνωστικές μεθόδους επειδή είναι πιο επιλεκτική και ευαίσθητη.
Οι τυποποιητές μπορούν να κάνουν την καλύτερη χρήση της κυκλοδεξτρίνης κατανοώντας τη φυσική των συμπλεγμάτων εγκλεισμού. Οι υδροφοβικές αλληλεπιδράσεις, οι δυνάμεις van der Waals και οι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων ξενιστή και φιλοξενουμένων είναι μερικές από τις δυνάμεις που κινούν τα πράγματα.
Η σταθερά σταθερότητας ορίζεται από αλλαγές στην ενθαλπία και την εντροπία κατά τη διάρκεια της συμπλοκοποίησης. Αυτή η σταθερά συνδέεται άμεσα με θεραπευτικά ή λειτουργικά αποτελέσματα. Γενικά, τα συμπλέγματα που είναι ισχυρότερα και λειτουργούν καλύτερα έχουν υψηλότερες σταθερές σταθερότητας.
Η φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού, η θερμιδομετρία διαφορικής σάρωσης και η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ είναι μερικές από τις πιο προηγμένες αναλυτικές μεθόδους που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη της δομής και της συμπεριφοράς πολύπλοκων συστημάτων με μεγάλη λεπτομέρεια. Αυτά τα εργαλεία καθιστούν δυνατή τη δημιουργία σκευασμάτων που λειτουργούν καλύτερα για ορισμένες χρήσεις.
Για να φτιάξετε βιομηχανική κυκλοδεξτρίνη, πρέπει να χρησιμοποιήσετε πολύπλοκες μεθόδους βιομηχανικής και αυστηρά συστήματα ποιοτικού ελέγχου. Επειδή η διαδικασία παρασκευής είναι τόσο περίπλοκη, χρειαζόμαστε πηγές με μεγάλη εμπειρία στην κατασκευή φαρμακευτικών εκδόχων.
Η θερμοκρασία, το pH, ο χρόνος αντίδρασης και ο τρόπος καθαρισμού του προϊόντος επηρεάζουν σημαντικά την ποιότητα και τη σταθερότητά του. Για να υποστηρίξουν την εμπορική φαρμακευτική έρευνα, οι προμηθευτές πρέπει να αποδείξουν ότι μπορούν να επαναλάβουν τις παρτίδες και να παρέχουν αξιόπιστες προμήθειες για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Η συμμόρφωση με τους κανονισμούς προσθέτει άλλο ένα επίπεδο δυσκολίας, απαιτώντας λεπτομερή αρχεία και μελέτες επικύρωσης. Οι επιτυχημένοι προμηθευτές προϊόντων διατηρούν ενημερωμένα τα κύρια αρχεία φαρμάκων τους και παρέχουν τεχνική βοήθεια για τις ρυθμιστικές υποβολές πελατών.
Καθώς οι ερευνητές βρίσκουν νέες μεθόδους για την ενθυλάκωση μορίων, τα μετασχηματιστικά αποτελέσματα της τεχνολογίας του προϊόντος σε φαρμακευτικές, τροφικές και βιομηχανικές χρήσεις συνεχίζουν να αυξάνονται. Αυτό το εύκαμπτο έκδοχο επιλύει σημαντικά προβλήματα στη μεταφορά φαρμάκων, τη σταθερότητα του προϊόντος και τη βελτίωση της απόδοσης χρησιμοποιώντας κομψές μοριακές λύσεις.
Υπάρχουν πολλές ελπίδες για καινοτομία κυκλοδεξτρίνης στο μέλλον. Οι ερευνητές εξακολουθούν να αναζητούν νέα παράγωγα, βελτιωμένες εφαρμογές και τεχνολογίες συνδυασμού. Καθώς τα προβλήματα σύνθεσης γίνονται πιο δύσκολο να λυθούν, οι ειδικές ιδιότητες της κυκλοδεξτρίνης την καθιστούν απαραίτητο εργαλείο για τη δημιουργία νέων προϊόντων σε πολλές διαφορετικές επιχειρήσεις σε όλο τον κόσμο.
1. Σε τι διαφέρει η κυκλοδεξτρίνη από άλλες ουσίες που κάνουν τα πράγματα να διαλύονται καλύτερα;
Δεν κάνει απλώς τους διαλύτες να κρατούν περισσότερο, αλλά το κάνει μέσω μιας μοναδικής διαδικασίας χημικής ενθυλάκωσης. Οι παραδοσιακοί διαλυτοποιητές δεν μπορούν να κάνουν όλα αυτά τα πράγματα ταυτόχρονα, αλλά αυτή η διαδικασία μπορεί. Βελτιώνει τη σταθερότητα, καλύπτει τις γεύσεις και ελέγχει την απελευθέρωση.
2. Πώς μπορώ να καταλάβω ποιος τύπος κυκλοδεξτρίνης θα λειτουργήσει καλύτερα για το έργο μου;
Η επιλογή βασίζεται κυρίως στο μέγεθος και τα χαρακτηριστικά του φιλοξενούμενου μορίου. Η άλφα-κυκλοδεξτρίνη λειτουργεί καλύτερα με μικρά μόρια, η βήτα-κυκλοδεξτρίνη λειτουργεί καλύτερα με χημικές ουσίες μεσαίου μεγέθους και η γάμμα-κυκλοδεξτρίνη λειτουργεί καλύτερα με μεγάλα μόρια. Η μοριακή μοντελοποίηση και ο πειραματικός έλεγχος συμβάλλουν στη βελτίωση της διαδικασίας επιλογής.
3. Εάν το χρησιμοποιείτε, υπάρχει λόγος να παραμείνετε ασφαλείς;
Τα προφίλ ασφαλείας των φυσικών κυκλοδεξτρινών και των εγκεκριμένων εκδόσεων είναι πολύ καλά. Η βήτα-κυκλοδεξτρίνη και τα παράγωγά της συνήθως πιστεύεται ότι είναι ασφαλή για χρήση σε τρόφιμα. Τα υλικά φαρμακευτικής ποιότητας, από την άλλη πλευρά, πληρούν αυστηρά πρότυπα ασφαλείας για ανθρώπινη χρήση.
4. Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν την ασφάλεια ενός συμπλέγματος ένταξης;
Η μοριακή προσαρμογή στο χώρο, η θερμοκρασία, το pH, η συγκέντρωση και οι ανταγωνιστικές ουσίες μπορούν όλα να επηρεάσουν το πόσο σταθερό είναι ένα σύμπλεγμα. Οι καλύτερες συνθήκες μεγιστοποιούν τη θερμική ευνοϊκότητα και μειώνουν την ποσότητα της πολύπλοκης διάστασης που συμβαίνει κατά τη χρήση και την αποθήκευση.
5. Τι επίδραση έχει η κυκλοδεξτρίνη στον τρόπο απελευθέρωσης των φαρμάκων;
Ανάλογα με το πώς παρασκευάζεται το σκεύασμα, μπορεί να επιταχύνει, να επιβραδύνει ή να περιορίσει την απελευθέρωση του φαρμάκου. Η ταχεία διάσταση συμπλόκου βελτιώνει τη στιγμιαία απελευθέρωση και οι συνδυασμοί πολυμερών επιτρέπουν μοτίβα παρατεταμένης απελευθέρωσης που μπορούν να προσαρμοστούν σε συγκεκριμένες θεραπευτικές ανάγκες.
6. Είναι δυνατή η χρήση της κυκλοδεξτρίνης με άλλα συστατικά;
Έχει αποδειχθεί ότι λειτουργεί καλά με τα περισσότερα έκδοχα φαρμάκων. Ο συνδυασμός πολυμερών, επιφανειοδραστικών ουσιών και άλλων χρήσιμων εκδόχων με έξυπνους τρόπους μπορεί συχνά να προσφέρει οφέλη που υπερβαίνουν το τι μπορεί να κάνει κάθε συστατικό από μόνο του.
Μπορείτε να εμπιστευτείτε τη DELI Biochemical ως παραγωγό κυκλοδεξτρίνης. Έχουν πάνω από 26 χρόνια εμπειρίας στην κατασκευή φαρμακευτικών εκδόχων που μπορούν να σας βοηθήσουν ακόμα και στα πιο δύσκολα έργα σκευασμάτων. Η ευρεία γκάμα των προϊόντων προς πώληση και η αποδεδειγμένη ικανότητα παραγωγής τους βοηθά τις φαρμακευτικές εταιρείες να φτάσουν σε νέα ύψη στην παροχή φαρμάκων και στη βελτίωση της σταθερότητας.
Επικοινωνήστε με την τεχνική ομάδα μας στο xadl@xadl.com για να συζητήσετε πώς οι λύσεις προϊόντων μας μπορούν να φέρουν επανάσταση στην επόμενη σύνθεσή σας.
1. Jambhekar, S.S., Breen, Ρ. "Cyclodextrins in pharmaceutical formulations II: διαλυτοποίηση, σταθερά σύνδεσης και αποτελεσματικότητα συμπλοκοποίησης." Drug Discovery Today 21, αρ. 2 (2016): 363-368.
2. Brewster, Μ.Ε., Loftsson, Τ. "Cyclodextrins as pharmaceutical solubilizers." Advanced Drug Delivery Reviews 59, αρ. 7 (2007): 645-666.
3. Kurkov, S.V., Loftsson, T. "Cyclodextrins." International Journal of Pharmaceutics 453, αρ. 1 (2013): 167-180.
4. Szejtli, J. "Introduction and General Overview of Cyclodextrin Chemistry." Chemical Reviews 98, αρ. 5 (1998): 1743-1754.
5. Carrier, R.L., Miller, L.A., Ahmed, Ι. "The utility of cyclodextrins for enhancing oral bioavailability." Journal of Controlled Release 123, αρ. 2 (2007): 78-99.
6. Challa, R., Ahuja, A., Ali, J., Khar, R.K. "Κυκλοδεξτρίνες στην παροχή φαρμάκων: μια ενημερωμένη ανασκόπηση." AAPS PharmSciTech 6, αρ. 2 (2005): E329-E357.
