Cyklodextriny jsou sacharidy , cyklické oligomery glukózy získané enzymatickou cestou ze škrobu .
Ve složení cyklodextrinů jsou zbytky D-(+)-glukopyranózy spojeny do makrocyklů α-D-1,4- glykosidickými vazbami . Vlastnosti cyklodextrinů se výrazně liší od konvenčních (lineárních) dextrinů . Někdy se cyklodextriny nazývají cykloamylózy , cyklomaltooligosacharidy , cyklomaltodextriny . Historický název: Shardingerovy krystalické dextriny .
Poprvé byly cyklodextriny objeveny M. Villiersem ( MA Villiers ) v roce 1891 , který studoval metabolické produkty bakterií Clostridium butyricum a poskytl první popis těchto krystalických sacharidů pod názvem „celulóza“ (celulóza). Největší přínos ke studiu cyklodextrinů přinesl později (1903-1911) F. Schardinger , podle něhož byly dlouhou dobu nazývány Schardingerovy dextriny.
Všechny cyklodextriny jsou bílé krystalické prášky, netoxické, prakticky bez chuti. Navenek se jedná o bílé krystalické a amorfní látky. Množství krystalizační vody se pohybuje od 1 do 18 % v závislosti na způsobu sušení a přípravy drogy.
Cyklodextriny se rozlišují podle počtu glukózových zbytků obsažených v jedné z jejich molekul. Takže nejjednodušší zástupce - α-cyklodextrin - se skládá ze 6 glukopyranózových jednotek. β-cyklodextrin obsahuje 7 a γ-cyklodextrin - 8 jednotek. Právě tyto tři typy tzv. přírodní (nebo nativní) cyklodextriny jsou nejběžnější a studované. Cyklodextriny, jejichž molekuly se skládají z 3-5 glukopyranózových jednotek, nebyly dosud syntetizovány enzymatickými metodami, byly však získány metodami organické syntézy.
Při přeměně škrobu na cyklodextriny pomocí mikrobiálního enzymu cyklodextringlukanotransferázy (CGTase, EC 2.4.1.19) vznikají i cyklické cukry, které mají v cyklu devět, deset, jedenáct i více (až 30-60) glukózových zbytků. a označují se odpovídajícími písmeny řecké abecedy σ, ε , ζ, η, θ atd. Jedná se o takzvané cyklodextriny s velkým kruhem (s velkým kruhem) .
Níže uvedená tabulka ukazuje hlavní vlastnosti cyklodextrinů:
| Vlastnictví | a-cyklodextrin | p-cyklodextrin | y-cyklodextrin |
|---|---|---|---|
| Počet glukózových zbytků v makrocyklu | 6 | 7 | osm |
| Molekulová hmotnost, Ano | 972,85 | 1134,99 | 1297,14 |
| Vnější průměr torusu, Å | 13.7 | 15.3 | 16.9 |
| Vnitřní průměr dutiny torusu, Å | 5.2 | 6.6 | 8.4 |
| Výška torusu, Å | 7.8 | 7.8 | 7.8 |
| Objem vnitřní dutiny, ų | 174 | 262 | 472 |
| Fyzický objem dutiny ve vzorku 1 g CD, ml: | 0,1 | 0,14 | 0,2 |
| Parciální molární objem v roztocích, ml mol −1 | 611,4 | 703,8 | 801,2 |
| Rozpustnost ve vodě při 25 °C, g/100 ml | 14.5 | 1,85 | 23.2 |
| Teplota rozkladu, °С | 278 | 299 | 267 |
Tvar molekul cyklodextrinů v hrubém přiblížení je torus , rovněž připomínající dutý komolý kužel. Tato forma je stabilizována vodíkovými vazbami mezi OH skupinami a také α-D-1,4-glykosidickými vazbami. Všechny OH skupiny v cyklodextrinech jsou umístěny na vnějším povrchu molekuly. Proto je vnitřní dutina cyklodextrinů hydrofobní a je schopna tvořit inkluzní komplexy s jinými organickými a anorganickými molekulami ve vodných roztocích . V inkluzních komplexech je cyklodextrinový kruh „hostitelskou molekulou“, obsažená látka se nazývá „host“.
Inkluzní komplexy ve vodě disociují na cyklodextrin a výchozí materiál, což ukazuje jeho hlavní vlastnosti. Při zahřátí nad 50–60 °C se komplexy obvykle úplně rozloží a po ochlazení obvykle obnoví svou strukturu.
Během tvorby komplexů se mnoho počátečních vlastností obsažených sloučenin mění. Látky nerozpustné ve vodě získávají větší rozpustnost, stávají se stabilními v procesech oxidace a hydrolýzy, mění chuť, barvu a vůni. Z kapalin a dokonce i některých vzácných plynů lze získat práškové sloučeniny, z olejových látek - zcela ve vodě rozpustné léky (například vitamíny rozpustné v tucích ).
Cyklodextriny jsou pro své vlastnosti široce používány v potravinářské technologii , farmacii , kosmetice , biotechnologii , analytické chemii , mají dobré předpoklady pro použití v textilním průmyslu , v procesech úpravy vody a dokonce i při výrobě ropy .
Beta-cyklodextrin je registrován jako potravinářská přídatná látka E459 .
V současné době jsou cyklodextriny dostupné za nízké ceny, jejich světová produkce se odhaduje na desítky tisíc tun.
Cyklodextriny se díky své schopnosti absorbovat etylalkohol (až 60 % jejich vlastní hmotnosti) používají jako základ pro výrobu práškových instantních alkoholických nápojů. [jeden]
Cyklodextriny jsou schopny zvýšit rozpustnost špatně rozpustných léčiv ve vodě a také zlepšit pronikání léčiv přes biologické membrány. [2]
Cyklodextriny navíc umožňují kombinaci obvykle nekompatibilních léků. Zejména přípravky, které se po smíchání mohou vysrážet. [3]
Cyklodextriny jsou zčásti velmi zajímavé, protože jsou netoxické. LD50 (orální, krysa) se pohybuje v řádu gramů na kilogram. [4] Pokusy používat cyklodextriny k prevenci aterosklerózy , [5] [6] [7] akumulace lipofuscinu související s věkem [8] a obezity [9] jsou však brzděny poškozením sluchového nervu [10] a nefrotoxicita . [9]
Vzhledem k tomu, že ateroskleróza je hlavní příčinou kardiovaskulárních chorob , které tvoří 40 - 50 % všech příčin úmrtí v populaci průmyslových zemí, pokračují snahy o vytvoření léku na bázi cyklodextrinu pro její prevenci. Zejména byl vytvořen lék UDP-003, který je dimerem cyklodextrinu, který má nízkou toxicitu a je mnohem účinnější než jiné cyklodextriny při odstraňování toxického oxidovaného cholesterolu , klíčového faktoru při akumulaci cholesterolových plaků . [5]