Tsüklodekstriinide ajalugu: lühike lugu
Tsüklodekstriinid on glükoosi tsüklilised oligomeerid, mis tekivad looduslikult kõige olulisemate polüsahhariidide, tärklise, ensümaatilisel lagunemisel. Neid on tuntud peaaegu 130 aastat, kuid need tegid oma läbimurde 1980. aastatel esimeste rakendustega farmaatsia- ja toiduainetööstuses. Alates 1980. aastatest on tsüklodekstriine käsitlevate publikatsioonide ja patentide koguarv ületanud 53 000.
1891-1936: avastamisperiood
Nende ajalugu algab Prantsusmaal 1891. aastal, mil Antoine Villiers, apteeker ja keemik, avaldas esimese viite tsüklodekstriinidele. Villiers tegeles ensüümide toimega erinevatele süsivesikutele ja kirjeldas, et teatud tingimustel võib kartulitärklis Bacillus amylobacter'i toimel fermenteeruda, saades peamiselt dekstriine. Mõistet dekstriinid kasutati juba tol ajal tärklise lagunemissaaduste kirjeldamiseks. Villiers tegi ettepaneku nimetada seda kristalset ainet "tselluloosiks" selle sarnasuste tõttu tselluloosiga [1].
Mõni aasta hiljem eraldas tsüklodekstriini keemia asutaja, Austria mikrobioloog Franz Schardinger mikroorganismi (Bacillus macerans), mis tärklist sisaldaval söötmel kasvatamisel tekitas reprodutseeritavalt kahte erinevat kristalset ainet [2]. Ta tuvastas need kaks tüüpi polüsahhariidid, kristallilise dekstriini A ja kristallilise dekstriini B, ning andis esimese üksikasjaliku kirjelduse nende kahe dekstriini valmistamise ja eraldamise kohta.
1936–1970: uurimisperiood
Aastatel 1911–1935 saabus kahtluste ja lahkarvamuste periood ning alles 1930. aastate keskpaigas arenes dekstriinide uurimine uuesti.
Uurimisperioodi iseloomustasid Freudenbergi ja Frenchi arvukad tulemused Schardingeri dekstriini molekulide struktuuri kohta. 1940. aastatel avastasid Freudenberg ja tema kaastöötajad γ-CD ja seejärel lahendasid tsüklodekstriinide molekulide tsüklilise oligosahhariidstruktuuri.
1950–1970: küpsemisperiood
Pärast tsüklodekstriini inklusioonkomplekside valmistamise teostatavuse avastamist avaldasid Freudenberg, Cramer ja Plieninger 1953. aastal esimese CD-ga seotud patendi, mis käsitles tsüklodekstriinide rakendusi farmatseutilistes preparaatides, alustades nende üleminekut akadeemilisest uurimistööst tööstuslikele rakendustele. elab [3].
1970-Täna: Taotlusperiood
Alates 1970. aastast huvi tsüklodekstriinide vastu kasvas. Sellest ajast alates on meid tutvustatud paljude tööstuslike ja farmaatsiarakendustega, samas on kogunenud muljetavaldav teaduskirjandus ja patenditaotluste arv on suurenenud. Tänapäeval köidavad tsüklodekstriinid teadlasi ja igal aastal on tsüklodekstriinidele pühendatud üle 2000 publikatsiooni, sealhulgas artiklid ja raamatupeatükid [4].
Tsüklodekstriinide rakendused
Tsüklodekstriinidel ja nende derivaatidel on nende biosobivuse ja mitmekülgsuse tõttu palju erinevaid rakendusi. Neid on laialdaselt kasutatud tekstiili- ja farmaatsiatööstuses, samuti agrokeemias, toiduainetehnoloogias, biotehnoloogias, katalüüsis ja kosmeetikas.
Tsüklodekstriine on rohkesti uuritud ravimite valdkonnas erinevate ravimite kohaletoimetamise süsteemide kavandamiseks. Neid tuntakse valdavalt kui aineid, mis suurendavad stabiilsust ja parandavad toimeainete ja osade vees lahustuvust ja biosaadavust. Neid on tunnistatud kasulikeks farmatseutilisteks abiaineteks, samas kui hiljutised arengud tsüklodekstriini uuringutes on näidanud nende potentsiaali aktiivsete farmatseutiliste koostisosadena (API-d) mitmete haiguste (nt hüperkolesteroleemia, vähk, Niemann-Picki C-tüüpi haigus) ravis [7].
Tsüklodekstriinide muud kasutusalad hõlmavad analüütilist keemiat, orgaanilist keemiat (süntees), makromolekulaarset keemiat (materjalid), klikikeemiat, supramolekulaarset keemiat, membraane, ensüümtehnoloogiat ja nanotehnoloogiat (nanoosakesed/nanospongid erinevate domeenide jaoks). Siiski jäävad tsüklodekstriinide peamisteks sihtturgudeks farmaatsia-, toiduaine- ja kosmeetikatööstus [5].
Kaasamise kompleksi moodustumine
Enamik neist rakendustest on võimalikud tänu tsüklodekstriinide võimele moodustada inklusioonkomplekse paljude tahkete, vedelate ja gaasiliste ühenditega. Nendes kompleksides on ajutiselt peremeesorganismi (tsüklodekstriinid) õõnsusse lukustatud või puuridesse paigutatud külalismolekulide füüsikalis-keemilised omadused põhjalikult modifitseeritud, pakkudes lahustuvuse parandamist, stabiliseerimist ja muid kasulikke omadusi [6].
Viited:
1. Crini G., (2014). Ülevaade: Tsüklodekstriinide ajalugu. Chemical Reviews, 114(21), 10940–10975. DOI:10.1021/cr500081p
2. Szejtli J., (2004). Tsüklodekstriini uurimise minevik, olevik ja tulevik. Pure and Applied Chemistry, 76(10), 1825–1845. DOI:10.1351/pac200476101825
3. Wüpper S., Lüersen K., Rimbach G., (2021). Tsüklodekstriinid, looduslikud ühendid ja taimsed bioaktiivsed ained – toitumisalane vaade. Biomolekulid. 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 aastat tsüklodekstriini avastamist tervise, toidu, põllumajanduse ja tööstuse jaoks: ülevaade. 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). Tsüklodekstriinide põhialused ja rakendused. Tsüklodekstriini alused, reaktsioonivõime ja analüüs, 1–55. DOI:10.1007/978-3-319-76159-6_1
6. Singh M., Sharma R. ja Banerjee U., (2002). Tsüklodekstriinide biotehnoloogilised rakendused. Biotechnology Advances, 20(5-6), 341-359. DOI:10.1016/s0734-9750(02)00020-4
7. Di Cagno M. (2016). Tsüklodekstriinide potentsiaal uudsete farmatseutiliste toimeainetena: lühike ülevaade. Molecules, 22(1), 1. DOI: 10,3390/molekulid22010001
