A ciklodextrinek története: egy hosszú történet röviden
A ciklodextrinek a glükóz ciklikus oligomerei, amelyek a természetben a legfontosabb poliszacharidok, a keményítő enzimes lebontásából származnak. Közel 130 éve ismerték őket, de igazi áttörést az 1980-as években értek el, amikor először alkalmazták a gyógyszer- és élelmiszeriparban. Az 1980-as évek óta a ciklodextrinekkel kapcsolatos publikációk és szabadalmak teljes száma meghaladja az 53 000-et.
1891-1936: A felfedezés időszaka
Történetük Franciaországban kezdődik 1891-ben, amikor Antoine Villiers gyógyszerész és vegyész közzétette az első utalást a ciklodextrinekre. Villiers az enzimek különféle szénhidrátokra gyakorolt hatásán dolgozott, és leírta, hogy bizonyos körülmények között a burgonyakeményítő erjedhet, és főként dextrineket eredményezhet a Bacillus amylobacter hatására. A dextrinek kifejezést már akkoriban használták a keményítő bomlástermékeinek leírására. Villiers azt javasolta, hogy ezt a kristályos anyagot „cellulóznak” nevezzék el a cellulózzal való hasonlósága miatt [1].
Néhány évvel később a ciklodextrin kémia „alapító atyja”, Franz Schardinger osztrák mikrobiológus izolált egy mikroorganizmust (Bacillus macerans), amely reprodukálhatóan két különálló kristályos anyagot termelt, ha keményítőt tartalmazó táptalajon tenyésztették [2]. Ezt a kétféle poliszacharidot azonosította, mint a kristályos dextrin A-t és a kristályos dextrin B-t, és megadta e két dextrin előállításának és elválasztásának első részletes leírását.
1936–1970: A kutatási időszak
1911-től 1935-ig a kétségek és nézeteltérések időszaka következett, és csak az 1930-as évek közepén indult újra a dextrinek kutatása.
A kutatási időszakot Freudenberg és French számos eredménye fémjelezte a „Schardinger-dextrin” molekulák szerkezetére vonatkozóan. Az 1940-es években Freudenberg és munkatársai felfedezték a γ-CD-t, és ezt követően megoldották a ciklodextrin molekulák ciklikus oligoszacharid szerkezetét.
1950–1970: érési időszak
Freudenberg, Cramer és Plieninger, miután felfedezték a ciklodextrin-zárvány komplexek előállításának megvalósíthatóságát, 1953-ban kiadták az első CD-vel kapcsolatos szabadalmat, amely a ciklodextrinek gyógyszerkészítményekben történő alkalmazására irányul, és elindította az akadémiai kutatásról az ipari alkalmazásokra való átmenetüket, napi rendszerességgel. él [3].
1970-Ma: A jelentkezési időszak
1970-től a ciklodextrinek iránti érdeklődés megnőtt. Azóta számos ipari és gyógyszerészeti alkalmazással ismerkedtünk meg, miközben lenyűgöző tudományos irodalom gyűlt össze, és megnőtt a szabadalmi bejelentések száma. A ciklodextrinek napjainkban is lenyűgözik a kutatókat, és évente több mint 2000 publikációt, köztük cikkeket és könyvfejezeteket szentelnek a ciklodextrineknek [4].
A ciklodextrinek alkalmazásai
A ciklodextrinek és származékaik biokompatibilitásuk és sokoldalúságuk miatt széles körben alkalmazhatók. Széles körben alkalmazzák a textiliparban és a gyógyszeriparban, valamint az agrokémiában, élelmiszertechnológiában, biotechnológiában, katalízisben és kozmetikában.
A ciklodextrineket bőségesen kutatták a gyógyszerek területén különféle gyógyszeradagoló rendszerek tervezésére. Elsősorban olyan szerekként ismertek, amelyek növelik a stabilitást, valamint fokozzák a hatóanyagok és molekularészek vízoldhatóságát és biológiai hozzáférhetőségét. Hasznos gyógyszerészeti segédanyagként ismerték el őket, míg a ciklodextrin kutatás legújabb fejleményei kimutatták, hogy hatóanyagként (API-k) vannak számos betegség (például hiperkoleszterinémia, rák, C típusú Niemann-Pick-betegség) kezelésében [7].
A ciklodextrinek egyéb alkalmazásai közé tartozik az analitikai kémia, a szerves kémia (szintézis), a makromolekuláris kémia (anyagok), a kattintáskémia, a szupramolekuláris kémia, a membránok, az enzimtechnológia és a nanotechnológia (nanorészecskék/nanosszivacsok különféle tartományokhoz). A gyógyszer-, élelmiszer- és kozmetikai ipar azonban továbbra is a ciklodextrinek fő célpiaca [5].
Zárványkomplex képződés
A legtöbb ilyen alkalmazás azért lehetséges, mert a ciklodextrinek képesek zárványkomplexeket képezni szilárd, folyékony és gáznemű vegyületek széles skálájával. Ezekben a komplexekben a gazdaüregben (ciklodextrinek) ideiglenesen zárt vagy ketrecbe zárt vendégmolekulák fizikai-kémiai tulajdonságai alaposan módosulnak, ami javítja az oldhatóságot, stabilizálja és más előnyös tulajdonságokat kínál [6].
Referenciák:
1. Crini G., (2014). Áttekintés: A ciklodextrinek története. Chemical Reviews, 114(21), 10940–10975. DOI:10.1021/cr500081p
2. Szejtli J., (2004). A ciklodextrin kutatás múltja, jelene és jövője. Pure and Applied Chemistry, 76(10), 1825–1845. DOI:10.1351/pac200476101825
3. Wüpper S., Lüersen K., Rimbach G., (2021). Ciklodextrinek, természetes vegyületek és növényi bioaktív anyagok – táplálkozási perspektíva. Biomolekulák. 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). A ciklodextrin felfedezésének 130 éve az egészségügyben, az élelmiszeriparban, a mezőgazdaságban és az iparban: áttekintés. 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). A ciklodextrinek alapjai és alkalmazásai. Cyclodextrin Fundamentals, Reaktivitás és elemzés, 1–55. DOI:10.1007/978-3-319-76159-6_1
6. Singh M., Sharma R. és Banerjee U., (2002). Ciklodextrinek biotechnológiai alkalmazásai. Biotechnology Advances, 20(5-6), 341-359. DOI:10.1016/s0734-9750(02)00020-4
7. Di Cagno M. (2016). A ciklodextrinek, mint új gyógyszerészeti hatóanyagok lehetőségei: Rövid áttekintés. Molecules, 22(1), 1. DOI:10,3390/molecules22010001
