يعد اكتشاف السيكلوديكسترين أحد أهم الخطوات للأمام في تاريخ الغذاء والدواء. لقد غيّر هذا السكريد الحلقي الذي يحدث بشكل طبيعي طريقة توصيل الأدوية، والحفاظ على الطعام طازجًا، واستخدام الكثير من المواد الكيميائية الأخرى في الصناعة. يقوم المنتج بتصنيع مجمعات متضمنة تعالج مشاكل مهمة في العديد من المجالات بفضل تركيبته الجزيئية المميزة، والتي تحتوي على تجويف داخلي كاره للماء وسطح خارجي محب للماء. يعمل هذا السواغ المرن على تغيير علوم الصياغة وعمليات التصنيع في جميع أنحاء العالم. يمكنه فعل كل شيء بدءًا من تحسين امتصاص الدواء وحتى إخفاء المذاق السيئ في الأدوية.
عندما ننظر إلى كيفية عمل الدكسترين الحلقي على المستوى الجزيئي، فإن مجال الكيمياء فوق الجزيئية المثير للاهتمام ينبض بالحياة. ترتبط وحدات الجلوكوز في هذه الجزيئات المخروطية الشكل بروابط α-1,4-glycosidic. هناك ثلاثة أنواع رئيسية: ألفا سيكلودكسترين، الذي يحتوي على ست وحدات جلوكوز، وبيتا سيكلودكسترين، الذي يحتوي على سبع وحدات، وغاما سيكلودكسترين، الذي يحتوي على ثماني وحدات.
تتميز التجاويف الموجودة في كل إصدار بحجم مختلف، مما يسمح للجزيئات بالارتباط والتفاعل مع مركبات مختلفة. بالنسبة للألفا سيكلودكسترين، يتراوح عرض التجويف الكاره للماء بين 4.7 و5.3 أنجسترين، وبالنسبة لجاما سيكلودكسترين، فهو يتراوح بين 7.5-8.3 أنجستريم. تسمح هذه القدرة على اختيار الحجم المناسب بالتغليف الدقيق للجزيئات بناءً على خصائصها الكيميائية والفيزيائية.
تعد درجة الحرارة ودرجة الحموضة ونسب التركيز ومدى توافق جزيئات المضيف والضيف من الناحية الديناميكية الحرارية من بين الأشياء التي تؤثر على مدى جودة تغليف الجزيئات. لقد وجد الباحثون أن أفضل تكوين معقد شامل يحدث عندما يتناسب الجزيء الضيف بشكل مثالي داخل جيب المنتج، مما يحقق أقصى استفادة من قوى فان دير فال والتفاعلات الكارهة للماء.
يعاني حوالي 40% من الأدوية الموجودة في السوق وما يصل إلى 90% من المركبات قيد البحث من مشاكل عدم الذوبان جيدًا في الماء. تعمل مجمعات تضمين السيكلوديكسترين على حل هذه المشكلة عن طريق جعل معدلات الامتصاص والتحلل أفضل بكثير. عندما تدخل جزيئات الدواء التي لا تحب الماء إلى جيب المنتج، فإنها تشكل مركبًا يبقي الدواء في حالة تبدو وكأنها مذابة.
تظهر الاختبارات السريرية أن تركيبة الدكسترين الحلقي يمكن أن تجعل المركبات التي لا تذوب بسهولة أكثر توفرًا حيويًا بنسبة 200 إلى 500%. حقنة الفوريكونازول، والتي يتم تصنيعها باستخدامبيتاديكس سلفوبوتيل إيثر الصوديوميعد مثالًا جيدًا على مدى نجاح هذه الطريقة في الأدوية التجارية.
تكلف مشاكل الاستقرار الدوائي الصناعة مليارات الدولارات كل عام من استرداد المنتجات والجهود المبذولة لتغيير طريقة تصنيع الأدوية. يحافظ تغليف سيكلوديكسترين على الضوء والأكسجين والحرارة والرطوبة من تحطيم المكونات الطبية النشطة الحساسة لها.
يعمل المجمع كدرع جزيئي، مما يزيد بشكل كبير من مدة الصلاحية مع الحفاظ على الفعالية العلاجية. كما أن تركيبات الإطلاق الخاضعة للرقابة التي تعطي الأدوية بشكل مستمر لفترات طويلة من الزمن ممكنة عندما يتم خلط الدكسترين الحلقي مع مواد مثل هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز.
التزام المريض مهم جداً لنجاح العلاج، خاصة عند الأطفال وكبار السن. تحتوي الكثير من المكونات النشطة على مذاق حامض أو معدني أو غير سارة مما يجعل الأشخاص أقل عرضة لتناول أدويتهم على النحو الموصوف.
ومن خلال وضع الجزيئات السيئة داخل التجويف الكاره للماء، ينجح تغليف الدكسترين الحلقي في إخفاء هذه الخصائص الحسية. لا تستطيع براعم التذوق التقاط المواد الكيميائية الموجودة داخلها، ولكن لا يزال من الممكن امتصاص الدواء بمجرد وصوله إلى الأمعاء.
عندما يتم إعطاء الأدوية من خلال الوريد، يجب أن تستوفي معايير عالية جدًا للسلامة والفعالية. مشتقات سيكلوديكسترين، على وجه الخصوصسلفوبوتيل إيثر-بيتا-سيكلودكسترينوهيدروكسي بروبيل بيتا سيكلوديكسترين، يتم تحملها جيدًا عند إعطائها عبر الوريد.
تتيح هذه السواغات إمكانية تركيب مواد كيميائية لم يكن من الممكن توصيلها من قبل لأنها تذوب بشكل جيد بما فيه الكفاية دون استخدام المذيبات الضارة. إن التحلل السريع للمجمعات المتضمنة في بلازما الدم يضمن توفر الدواء على الفور مع منع تراكم السواغات.
هناك ضغط مستمر على شركات الأغذية لاستخدام عدد أقل من المواد الحافظة الاصطناعية مع الحفاظ على جودة منتجاتها وسلامتها. من خلال تغليف مضادات الميكروبات الطبيعية ومضادات الأكسدة ومكونات النكهة في الجزيئات، توفر تقنية الدكسترين الحلقي طرقًا جديدة لحل المشكلات.
تحتفظ الزيوت العطرية المغلفة بخصائصها المضادة للبكتيريا ولكنها تفقد نكهاتها القوية التي قد تجعل مذاق الطعام قويًا للغاية. يعمل هذا التطبيق بشكل طبيعي على إطالة العمر الافتراضي للمنتجات مع تلبية طلب العملاء على منتجات "الملصقات النظيفة".
الكثير من المواد الكيميائية الجيدة، مثل الكركمين والريسفيراترول وأحماض أوميجا 3 الدهنية، ليست متاحة بيولوجيًا، مما يعني أنه لا يمكن استخدامها كدواء. تركيبة السيكلوديكسترين تجعل من السهل جدًا امتصاص هذه المكونات الغذائية.
تشير الدراسات إلى أن تركيزات البلازما من مجمعات الكركمين-سيكلوديكسترين أعلى بنسبة 10-15 مرة من تلك الموجودة في تركيبات الكركمين العادية. ومع هذا التحسن، يمكن الآن استخدام الجرعات الفموية التي لم تكن فعالة من قبل علاجيًا للأشخاص الذين يبحثون عن خيارات صحية طبيعية.
تجعل مركبات النكهة المتطايرة من الصعب تخزين الطعام وإعداده بطرق معينة. عند صنع شيء ما، يمكن لدرجات الحرارة المرتفعة أن تدمر النكهات الرقيقة، وعندما يتم تخزينها، يمكن أن تجعل الظروف النكهات تتحرك أو تصبح أسوأ.
يحافظ تغليف Cyclodextrin على سلامة هذه المواد الكيميائية القيمة أثناء المعالجة ويتيح إطلاقها ببطء أثناء الاستهلاك. تحافظ هذه التقنية على نفس النكهات من المزرعة إلى الطبق، مما يجعل العملاء أكثر سعادة ويحسن جودة المنتج.
وإلى جانب استخداماته التقليدية في الطب والصناعات الغذائية، يمكن استخدامه في البيئة. ومن خلال التعرف على الجزيئات الانتقائية وتغليفها، تكون هذه الجزيئات جيدة جدًا في التخلص من السموم العضوية من المياه والأرض الملوثة.
يمكن للمواد المصنوعة من المنتج الحصول على مبيدات الأعشاب والمذيبات الصناعية والمنتجات البترولية من المصفوفات البيئية. إن الملوثات التي يتم تغليفها يسهل فصلها والتخلص منها بشكل آمن، مما يساعد على تنظيف البيئة حول العالم.
أصبحت الاستخدامات المتقدمة لأجهزة الاستشعار الكيميائية ممكنة بفضل قدرات التعرف الجزيئي التي تجعلها مفيدة لتوصيل الأدوية. باستخدام مشتقات الدكسترين الحلقي المعدلة، يمكن العثور على الجزيئات الفردية في مخاليط معقدة عن طريق إنشاء مجمعات تضمينية ترسل إشارات يمكن قياسها.
وتستخدم هذه المجسات لاختبار سلامة الأغذية ومراقبة البيئة المحيطة والتأكد من جودة الأدوية. تعتبر كيمياء المضيف والضيف أفضل من العديد من طرق التشخيص الأخرى لأنها أكثر انتقائية وحساسية.
يمكن للمركبين تحقيق أفضل استفادة من الدكسترين الحلقي من خلال فهم فيزياء المجمعات المتضمنة. تعد التفاعلات الكارهة للماء، وقوى فان دير فالس، والروابط الهيدروجينية بين جزيئات المضيف والضيف، من بين القوى التي تحرك الأشياء.
يتم تحديد ثابت الاستقرار من خلال التغيرات في المحتوى الحراري والانتروبيا أثناء التعقيد. يرتبط هذا الثابت ارتباطًا مباشرًا بالتأثيرات العلاجية أو الوظيفية. بشكل عام، المجمعات الأقوى والتي تعمل بشكل أفضل لديها ثوابت استقرار أعلى.
يعد التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي، وقياس السعرات الحرارية بالمسح التفاضلي، وعلم البلورات بالأشعة السينية من أكثر الطرق التحليلية تقدمًا التي يمكن استخدامها لدراسة بنية وسلوك الأنظمة المعقدة بقدر كبير من التفصيل. تتيح هذه الأدوات إنشاء تركيبات تعمل بشكل أفضل لاستخدامات معينة.
لتصنيع الدكسترين الحلقي الصناعي، تحتاج إلى استخدام أساليب الهندسة الحيوية المعقدة وأنظمة مراقبة الجودة الصارمة. نظرًا لأن عملية التصنيع معقدة للغاية، فإننا بحاجة إلى مصادر تتمتع بخبرة كبيرة في تصنيع السواغات الصيدلانية.
درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، ووقت التفاعل، وطريقة تنظيف المنتج، كلها لها تأثير كبير على جودته واستقراره. لدعم الأبحاث الصيدلانية التجارية، يجب على الموردين إظهار قدرتهم على تكرار الدفعات وتوفير إمدادات موثوقة على مدى فترة طويلة من الزمن.
يضيف الامتثال التنظيمي مستوى آخر من الصعوبة، مما يتطلب سجلات مفصلة ودراسات التحقق من الصحة. يحتفظ موردو المنتجات الناجحون بملفاتهم الرئيسية للأدوية محدثة ويقدمون المساعدة الفنية للطلبات التنظيمية للعملاء.
وبينما يجد الباحثون طرقًا جديدة لتغليف الجزيئات، فإن التأثيرات التحويلية لتكنولوجيا المنتج على الاستخدامات الصيدلانية والغذائية والصناعية تستمر في النمو. يحل هذا السواغ المرن مشاكل مهمة في نقل الأدوية واستقرار المنتج وتحسين الأداء باستخدام حلول جزيئية أنيقة.
هناك أمل كبير في ابتكار الدكسترين الحلقي في المستقبل. لا يزال الباحثون يبحثون عن مشتقات جديدة وتطبيقات محسنة وتقنيات مجمعة. مع ازدياد صعوبة حل مشاكل التركيب، فإن الخصائص الخاصة للدكسترين الحلقي تجعله أداة أساسية لإنشاء منتجات جديدة في العديد من الأعمال المختلفة حول العالم.
1. كيف يختلف الدكسترين الحلقي عن المواد الأخرى التي تجعل الأشياء تذوب بشكل أفضل؟
فهو لا يجعل المذيبات تحتفظ بقدر أكبر فحسب، بل يفعل ذلك من خلال عملية تغليف كيميائية فريدة من نوعها. لا تستطيع المذيبات التقليدية القيام بكل هذه الأشياء في نفس الوقت، لكن هذه العملية يمكنها القيام بذلك. يعمل على تحسين الاستقرار وأذواق الأقنعة وإطلاق عناصر التحكم.
2. كيف يمكنني معرفة أي نوع من الدكسترين الحلقي سيعمل بشكل أفضل لمشروعي؟
يعتمد الاختيار في الغالب على حجم وخصائص الجزيء الضيف. يعمل ألفا سيكلوديكسترين بشكل أفضل مع الجزيئات الصغيرة، ويعمل بيتا سيكلوديكسترين بشكل أفضل مع المواد الكيميائية متوسطة الحجم، ويعمل جاما سيكلوديكسترين بشكل أفضل مع الجزيئات الكبيرة. تساعد النمذجة الجزيئية والفحص التجريبي على تحسين عملية الاختيار.
3. إذا كنت تستخدمه، فهل هناك أي سبب للبقاء آمنًا؟
تعد ملفات تعريف السلامة الخاصة بالدكسترين الحلقي الطبيعي والإصدارات المعتمدة جيدة جدًا. عادةً ما يُعتقد أن بيتا سيكلوديكسترين ومشتقاته آمنة للاستخدام في الغذاء. ومن ناحية أخرى، تلبي المواد الصيدلانية معايير السلامة الصارمة للاستخدام البشري.
4. ما هي العوامل التي تؤثر على أمن مجمع التضمين؟
التوافق الجزيئي في الفضاء، ودرجة الحرارة، ودرجة الحموضة، والتركيز، والمواد المتنافسة يمكن أن تؤثر جميعها على مدى استقرار المجمع. تعمل أفضل الظروف على زيادة الأفضلية الحرارية وتقليل كمية التفكك المعقد الذي يحدث أثناء الاستخدام والتخزين.
5. ما هو تأثير السيكلوديكسترين على كيفية إطلاق الأدوية؟
اعتمادًا على كيفية صنع التركيبة، يمكنها تسريع أو إبطاء أو الحد من إطلاق الدواء. يعمل التفكك المعقد السريع على تحسين الإطلاق الفوري، وتسمح مجموعات البوليمر بأنماط إطلاق ممتدة يمكن تصميمها وفقًا لاحتياجات علاجية محددة.
6. هل من الممكن استخدام السيكلوديكسترين مع مكونات أخرى؟
لقد ثبت أنه يعمل بشكل جيد مع معظم سواغات الأدوية. إن الجمع بين البوليمرات والمواد الخافضة للتوتر السطحي وغيرها من السواغات المفيدة بطرق ذكية يمكن أن يوفر في كثير من الأحيان فوائد تتجاوز ما يمكن أن يفعله كل مكون بمفرده.
يمكنك الوثوق بشركة DELI Biochemical باعتبارها منتجًا للسيكلوديكسترين. لديهم أكثر من 26 عامًا من الخبرة في تصنيع السواغات الصيدلانية التي يمكن أن تساعدك حتى في مشاريع التركيب الأكثر صعوبة. إن مجموعتنا الواسعة من المنتجات المعروضة للبيع وقدرتنا المثبتة على جعلها جيدة تساعد شركات الأدوية على الوصول إلى آفاق جديدة في توصيل الأدوية وتحسين استقرارها.
اتصل بفريقنا الفني على xadl@xadl.com لمناقشة كيف يمكن لحلول المنتجات لدينا أن تُحدث ثورة في تركيبتك التالية.
1. Jambhekar، S.S.، Breen، P. "Cyclodextrins في التركيبات الصيدلانية II: الذوبان، وثبات الارتباط، وكفاءة التعقيد." اكتشاف المخدرات اليوم 21، لا. 2 (2016): 363-368.
2. بروستر، إم إي، لوفتسسون، تي. "السيكلوديكسترين كمذيبات دوائية." مراجعات توصيل الأدوية المتقدمة 59، لا. 7 (2007): 645-666.
3. كوركوف، إس في، لوفتسسون، تي. "سيكلوديكسترين". المجلة الدولية للصيدلة 453، لا. 1 (2013): 167-180.
4. Szejtli, J. "مقدمة ونظرة عامة على كيمياء السيكلودكسترين." المراجعات الكيميائية 98، لا. 5 (1998): 1743-1754.
5. كاريير، آر إل، ميلر، إل إيه، أحمد، آي. "فائدة السيكلوديكسترين لتعزيز التوافر البيولوجي عن طريق الفم." مجلة الإصدار الخاضع للرقابة 123، لا. 2 (2007): 78-99.
6. تشالا، ر.، أهوجا، أ.، علي، ج.، خار، ر.ك. "Cyclodextrins في توصيل الأدوية: مراجعة محدثة." AAPS PharmSciTech 6، لا. 2 (2005): E329-E357.
