Откриването на циклодекстрин е една от най-важните стъпки напред в историята на храните и медицината. Този естествено срещащ се цикличен олигозахарид промени начина, по който доставяме лекарства, поддържаме храната свежа и използваме много други химикали в индустрията. Продуктът създава комплекси за включване, които се занимават с важни проблеми в много области, благодарение на неговата отличителна молекулярна структура, която има хидрофобна вътрешна кухина и хидрофилна външна повърхност. Този гъвкав ексципиент променя науката за формулирането и производствените процеси по целия свят. Може да направи всичко - от подобряване на усвояването на лекарства до скриване на лошия вкус в лекарствата.
Когато разгледаме как работи циклодекстринът на молекулярно ниво, интересната област на супрамолекулната химия оживява. Глюкозните единици в тези конусовидни молекули са свързани чрез α-1,4-гликозидни връзки. Има три основни типа: алфа-циклодекстрин, който има шест глюкозни единици, бета-циклодекстрин, който има седем единици, и гама-циклодекстрин, който има осем единици.
Кухините във всяка версия са с различен размер, което позволява на молекулите да се прикрепят и взаимодействат с различни съединения. За алфа-циклодекстрин ширината на хидрофобната кухина е между 4,7 и 5,3 Å, а за гама-циклодекстрин е между 7,5-8,3 Å. Тази способност за избор на правилния размер позволява точно капсулиране на молекули въз основа на техните химични и физични свойства.
Температура, pH, съотношения на концентрация и колко термодинамично съвместими са молекулите гостоприемник и гост са някои от нещата, които влияят върху това колко добре са капсулирани молекулите. Изследователите са открили, че най-доброто образуване на комплекс за включване се случва, когато молекулата-гост пасва перфектно в джоба на продукта, като се възползва максимално от силите на Ван дер Ваалс и хидрофобните взаимодействия.
Около 40% от лекарствата на пазара и до 90% от съединенията в изследванията имат проблеми с лошото разтваряне във вода. Комплексите за включване на циклодекстрин решават този проблем, като правят абсорбцията и степента на разграждане много по-добри. Когато молекулите на лекарството, които не харесват водата, навлязат в джоба на продукта, те образуват комплекс, който поддържа лекарството в състояние, което изглежда като разтворено.
Клиничните тестове показват, че комплексообразуването на циклодекстрин може да направи съединенията, които не се разтварят лесно, с 200 до 500% по-бионалични. Вориконазол инжекция, която се прави сбетадекс сулфобутил етер натрий, е добър пример за това колко добре работи този метод в търговските лекарства.
Проблемите с фармацевтичната стабилност струват на индустрията милиарди долари всяка година във възстановявания на продукти и усилия за промяна на начина, по който се произвеждат лекарствата. Капсулирането с циклодекстрин предпазва светлината, кислорода, топлината и влажността от разграждане на активните лекарствени съставки, които са чувствителни към тях.
Комплексът действа като молекулярен щит, като значително увеличава срока на годност, като същевременно запазва терапевтичната ефективност. Също така, формулировки с контролирано освобождаване, които дават лекарства непрекъснато за дълги периоди от време, са възможни, когато циклодекстринът се смеси с материали като хидроксипропил метилцелулоза.
Придържането от страна на пациента е много важно за успеха на терапията, особено при деца и възрастни хора. Много активни съставки имат кисел, метален или друг неприятен вкус, което прави хората по-малко склонни да приемат лекарствата си, както е предписано.
Чрез поставяне на лошите молекули вътре в хидрофобната кухина, капсулирането на циклодекстрин успешно скрива тези органолептични свойства. Вкусовите рецептори не могат да възприемат химикалите, които са затворени, но лекарството все още може да се абсорбира, след като стигне до червата.
Когато лекарствата се дават чрез IV, те трябва да отговарят на много високи стандарти за безопасност и ефективност. Производни на циклодекстрин, особеносулфобутилетер-бета-циклодекстринихидроксипропил-бета-циклодекстрин, се понасят много добре, когато се прилагат чрез IV.
Тези ексципиенти правят възможно формулирането на химикали, които не могат да бъдат доставени преди, защото се разтварят достатъчно добре, без да се използват вредни съразтворители. Бързото разграждане на включващите комплекси в кръвната плазма гарантира, че лекарството е достъпно веднага, като същевременно предотвратява натрупването на ексципиенти.
Има постоянен натиск върху хранителния бизнес да използва по-малко синтетични консерванти, като същевременно запазва качеството и безопасността на своите продукти. Чрез капсулиране на естествени антимикробни вещества, антиоксиданти и ароматични съставки в молекули, циклодекстриновата технология предлага нови начини за решаване на проблеми.
Етеричните масла, които са капсулирани, запазват антибактериалните си свойства, но губят силните си вкусове, които могат да направят вкуса на храната твърде силен. Това приложение естествено удължава срока на годност на продуктите, като същевременно отговаря на търсенето на клиентите за продукти с "чист етикет".
Много добри химикали, като куркумин, ресвератрол и омега-3 мастни киселини, не са бионалични, което означава, че не могат да се използват като лекарство. Комплексообразуването на циклодекстрин прави много по-лесно усвояването на тези хранителни съставки.
Проучванията показват, че плазмените концентрации на комплексите куркумин-циклодекстрин са 10-15 пъти по-високи от тези на нормалните форми на куркумин. С това подобрение пероралните дози, които не са действали преди, сега могат да се използват терапевтично за хора, които търсят естествени възможности за здраве.
Летливите ароматични съединения правят по-трудно съхранението и приготвянето на храна по определени начини. Когато правите нещо, високите температури могат да развалят деликатните вкусове, а когато се съхранява, условията могат да накарат вкусовете да се променят или да се влошат.
Капсулирането с циклодекстрин запазва тези ценни химикали в безопасност по време на обработка и им позволява да се освобождават бавно по време на консумация. Технологията запазва вкусовете еднакви от фермата до чинията, което прави клиентите по-щастливи и подобрява качеството на продукта.
Освен традиционната си употреба в медицината и хранително-вкусовата промишленост, той може да се използва в околната среда. Чрез селективно молекулярно разпознаване и капсулиране, тези молекули са много добри в премахването на органичните токсини от замърсената вода и земя.
Материалите, направени от продукта, могат да отделят хербициди, промишлени разтворители и петролни продукти от екологичните матрици. Замърсителите, които са капсулирани, се отделят по-лесно и безопасно се отърват от тях, което помага за почистване на околната среда по света.
Използването на усъвършенствани химически сензори е възможно благодарение на способностите за молекулярно разпознаване, които го правят полезен за доставяне на лекарства. Използвайки модифицирани производни на циклодекстрин, отделните молекули могат да бъдат намерени в сложни смеси чрез създаване на комплекси на включване, които изпращат сигнали, които могат да бъдат измерени.
Тези сензори се използват за тестване на безопасността на храните, за наблюдение на околната среда и за гарантиране на качеството на лекарствата. Химията домакин-гост е по-добра от много други диагностични методи, защото е по-селективна и чувствителна.
Създателите на формули могат да използват най-добре циклодекстрин чрез разбиране на физиката на включващите комплекси. Хидрофобните взаимодействия, силите на Ван дер Ваалс и водородните връзки между молекулите гостоприемник и гост са някои от силите, които движат нещата.
Константата на стабилност се определя от промените в енталпията и ентропията по време на комплексообразуването. Тази константа е пряко свързана с терапевтични или функционални ефекти. Като цяло комплексите, които са по-силни и работят по-добре, имат по-високи константи на стабилност.
Спектроскопията с ядрено-магнитен резонанс, диференциалната сканираща калориметрия и рентгеновата кристалография са едни от най-напредналите аналитични методи, които могат да се използват за изследване на структурата и поведението на сложни системи в големи детайли. Тези инструменти правят възможно създаването на формули, които работят най-добре за определени употреби.
За да направите индустриален циклодекстрин, трябва да използвате сложни биоинженерни методи и строги системи за контрол на качеството. Тъй като производственият процес е толкова сложен, имаме нужда от източници с много опит в производството на фармацевтични ексципиенти.
Температурата, pH, времето за реакция и начинът, по който продуктът се почиства, имат голям ефект върху неговото качество и стабилност. За да подкрепят търговските фармацевтични изследвания, доставчиците трябва да покажат, че могат да повтарят партиди и да осигурят надеждни доставки за дълъг период от време.
Съответствието с нормативната уредба добавя друго ниво на трудност, което изисква подробни записи и проучвания за валидиране. Успешните доставчици на продукти поддържат актуални своите основни файлове за лекарства и предоставят техническа помощ за регулаторни заявки на клиенти.
Тъй като изследователите откриват нови методи за капсулиране на молекули, трансформиращите ефекти на продуктовата технология върху фармацевтичните, хранителните и промишлените употреби продължават да нарастват. Този гъвкав ексципиент решава важни проблеми при транспортирането на лекарства, стабилността на продукта и подобряването на ефективността чрез използване на елегантни молекулярни решения.
Има много надежди за иновациите в циклодекстрина в бъдеще. Изследователите все още търсят нови производни, подобрени приложения и комбинирани технологии. Тъй като проблемите с формулирането стават все по-трудни за разрешаване, специалните свойства на циклодекстрина го правят основен инструмент за създаване на нови продукти в много различни бизнеси по света.
1. С какво циклодекстринът се различава от другите вещества, които подобряват разтварянето на нещата?
Той не просто кара разтворителите да задържат повече, но и чрез уникален процес на химическо капсулиране. Традиционните солюбилизатори не могат да направят всички тези неща едновременно, но този процес може. Подобрява стабилността, маскира вкусовете и контролира освобождаването.
2. Как да разбера кой тип циклодекстрин ще работи най-добре за моя проект?
Изборът се основава най-вече на размера и характеристиките на молекулата гост. Алфа-циклодекстринът работи най-добре с малки молекули, бета-циклодекстринът работи най-добре с химикали със среден размер, а гама-циклодекстринът работи най-добре с големи молекули. Молекулярното моделиране и експерименталният скрининг помагат за по-добър процес на подбор.
3. Ако го използвате, има ли причина да сте в безопасност?
Профилите на безопасност на естествените циклодекстрини и одобрените версии са много добри. Обикновено се смята, че бета-циклодекстринът и неговите производни са безопасни за употреба в храната. Материалите от фармацевтичен клас, от друга страна, отговарят на строги стандарти за безопасност за употреба от хора.
4. Какви фактори влияят върху сигурността на комплекса за включване?
Молекулярното прилягане в пространството, температурата, pH, концентрацията и конкуриращите се вещества могат да повлияят на това колко стабилен е комплексът. Най-добрите условия увеличават максимално термичното благоприятство и намаляват количеството комплексна дисоциация, която се случва по време на употреба и съхранение.
5. Какъв ефект има циклодекстринът върху начина на освобождаване на лекарствата?
В зависимост от това как е направена формулата, тя може да ускори, забави или ограничи освобождаването на лекарството. Бързата комплексна дисоциация подобрява незабавното освобождаване, а полимерните комбинации позволяват модели на удължено освобождаване, които могат да бъдат пригодени към специфични терапевтични нужди.
6. Възможно ли е да се използва циклодекстрин с други съставки?
Доказано е, че работи добре с повечето помощни вещества на лекарствата. Комбинирането на полимери, повърхностноактивни вещества и други полезни ексципиенти по интелигентни начини често може да осигури ползи, които надхвърлят това, което всеки компонент може да направи сам.
Можете да се доверите на DELI Biochemical като производител на циклодекстрин. Те имат над 26 години опит в производството на фармацевтични ексципиенти, които могат да ви помогнат дори при най-трудните проекти за формулиране. Нашата широка гама от продукти за продажба и доказана способност да ги правим добре помагат на фармацевтичните компании да достигнат нови висоти в доставянето на лекарства и подобряването на стабилността.
Свържете се с нашия технически екип на xadl@xadl.com, за да обсъдим как нашите продуктови решения могат да революционизират следващата ви формула.
1. Jambhekar, S.S., Breen, P. "Циклодекстрини във фармацевтични състави II: разтваряне, константа на свързване и ефективност на комплексообразуване." Откриването на наркотици днес 21, бр. 2 (2016): 363-368.
2. Брустър, М.Е., Лофтсон, Т. "Циклодекстрини като фармацевтични солюбилизатори." Advanced Drug Delivery Reviews 59, бр. 7 (2007): 645-666.
3. Kurkov, S.V., Loftsson, T. "Циклодекстрини." International Journal of Pharmaceutics 453, бр. 1 (2013): 167-180.
4. Szejtli, J. "Въведение и общ преглед на химията на циклодекстрин." Химически прегледи 98, бр. 5 (1998): 1743-1754.
5. Carrier, R.L., Miller, L.A., Ahmed, I. „Полезността на циклодекстрините за повишаване на пероралната бионаличност.“ Journal of Controlled Release 123, бр. 2 (2007): 78-99.
6. Challa, R., Ahuja, A., Ali, J., Khar, R.K. „Циклодекстрини в доставянето на лекарства: актуализиран преглед.“ AAPS PharmSciTech 6, бр. 2 (2005): E329-E357.
