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β cyclodextrine = bêta-cyclodextrine = bêta-CD
Numéro CAS : 7585-39-9
Numéro CE : 231-493-2
Description générale
La cyclodextrine est un oligosaccharide cyclique constitué de sept sous-unités de glucose reliées par des liaisons -(1,4) glycosidiques formant une structure conique tronquée.
β La cyclodextrine est largement utilisée dans les industries alimentaires, pharmaceutiques, cosmétiques et chimiques.
Application
β La cyclodextrine est utilisée comme agent complexant dans l'administration de médicaments car elle forme un complexe d'inclusion avec une molécule médicamenteuse.
Le complexe β cyclodextrine de cyclodextrine augmente la solubilité aqueuse, la vitesse de dissolution et la biodisponibilité de médicaments faiblement solubles dans l'eau, ce qui est utile pour l'administration de l'agent médical β cyclodextrine à un système biologique.
Emballage
25, 100, 500 g en bouteille poly
Formule moléculaire : C42H70O35
Poids de la formule : 1135,0
Impuretés possibles : Autres cyclodextrines, oligomères linéaires
Solubilité : (dans 100 cm3 de solvant, à 25 °C) : Eau : < 2,0 g
Méthanol : < 1,0 g
DMSO : > 10g
Numéro CAS : 7585-39-9
Poids moléculaire:1134.98
Numéro Beilstein/REAXYS : 78623
Numéro CE : 231-493-2
Numéro MDL : MFCD00078139
Identifiant de substance PubChem : 24892722
Les cyclodextrines sont une famille d'oligosaccharides cycliques, constitués d'un cycle macrocyclique de sous-unités de glucose reliées par des liaisons -1,4 glycosidiques.
Les cyclodextrines sont produites à partir de l'amidon par conversion enzymatique.
Ils sont utilisés dans les industries alimentaires, pharmaceutiques, d'administration de médicaments et chimiques, ainsi que dans l'agriculture et l'ingénierie environnementale.
Les cyclodextrines sont composées de 5 unités α-D-glucopyranoside ou plus liées 1->4, comme dans l'amylose (un fragment d'amidon).
cyclodextrine La plus grande cyclodextrine contient 32 unités 1,4-anhydroglucopyranoside, alors qu'en tant que mélange mal caractérisé, au moins des oligosaccharides cycliques à 150 chaînons sont également connus.
Les cyclodextrines typiques contiennent un certain nombre de monomères de glucose allant de six à huit unités dans un anneau, créant une forme de cône :
α (alpha)-cyclodextrine : 6 sous-unités glucose
β (bêta)-cyclodextrine : 7 sous-unités glucose
γ (gamma)-cyclodextrine : 8 sous-unités glucose
Synonyme(s) :
-Dextrine de Schardinger,
Cyclomaltoheptaose,
Cycloheptaamylose,
bêta-cyclodextrine,
Carvi
bêta-CYCLODEXTRINE
Betadex
Cyclomaltoheptaose
Cycloheptaglucane
7585-39-9
Cycloheptaamylose
Cycloheptaglucosan
Kleptose
b-cyclodextrine
bêta-cycloamylose
Cycloheptapentylose
Kleptose B
Rhodocap N
Ringdex B
Ringdex BL
bêta-CD
bêta-cyclodextrine
UNII-JV039JZZ3A
.beta.-cyclodextrine
JV039JZZ3A
Carvi
CHEBI:495055
Schardinger bêta-dextrine
NCGC00090771-01
DSSTox_CID_358
DSSTox_RID_75536
DSSTox_GSID_20358
bêta-cyclodextrines
CAS-7585-39-9
Dextrine, bêta-cyclo
CCRIS 651
ss-cyclodextrine
Cyclodextrine B
Bêta cyclodextrine
Betadex [USAN:INN:BAN:NF]
Abréviation : BCD
Numéro CAS : 7585-39-9
Numéro de produit : 33
Type de cyclodextrine : Natif, neutre
Qualité : qualité pharmaceutique
L'administration de médicaments
Les cyclodextrines sont des ingrédients de plus de 30 médicaments approuvés différents.
Avec un intérieur hydrophobe et un extérieur hydrophile, les cyclodextrines forment des complexes avec des composés hydrophobes.
L'alpha, la bêta et la gamma-cyclodextrine sont toutes généralement reconnues comme sûres par la FDA des États-Unis.
Ils ont été appliqués pour l'administration d'une variété de médicaments, y compris l'hydrocortisone, la prostaglandine, la nitroglycérine, l'itraconazole, le chloramphénicol.
cyclodextrine La cyclodextrine confère solubilité et stabilité à ces médicaments.
Les composés d'inclusion de cyclodextrines avec des molécules hydrophobes sont capables de pénétrer dans les tissus corporels, ceux-ci peuvent être utilisés pour libérer des composés biologiquement actifs dans des conditions spécifiques.
Dans la plupart des cas, le mécanisme de dégradation contrôlée de ces complexes est basé sur un changement de pH des solutions aqueuses, entraînant la perte de liaisons hydrogène ou ionique entre les molécules hôte et invitée.
Des moyens alternatifs pour la rupture des complexes tirent parti du chauffage ou de l'action d'enzymes capables de cliver les liaisons -1,4 entre les monomères de glucose.
Il a également été démontré que les cyclodextrines améliorent la pénétration muqueuse des médicaments.
Chromatographie
Les β-cyclodextrines sont utilisées pour produire des milieux en phase stationnaire pour les séparations HPLC.
Autre
Les cyclodextrines lient les parfums. De tels dispositifs sont capables de dégager des parfums lors du repassage ou lorsqu'ils sont chauffés par le corps humain.
Un tel dispositif couramment utilisé est une « feuille de séchage » typique.
La chaleur d'un sèche-linge libère le parfum dans les vêtements.
Ils sont l'ingrédient principal de Febreze qui prétend que les β-cyclodextrines « piègent » les composés causant les odeurs, réduisant ainsi l'odeur.
Les cyclodextrines sont également utilisées pour produire de la poudre d'alcool en encapsulant de l'éthanol.
La poudre produit une boisson alcoolisée lorsqu'elle est mélangée à de l'eau.
Structure
Structure toroïdale γ-CD montrant l'arrangement spatial.
Les cyclodextrines typiques sont constituées de 6 à 8 unités de glucopyranoside.
Ces sous-unités sont liées par des liaisons glycosidiques 1,4.
Les cyclodextrines ont des formes toroïdales, avec les plus grandes et les plus petites ouvertures du tore exposant respectivement aux groupes hydroxyle secondaire et primaire du solvant.
Du fait de cette disposition, l'intérieur des tores n'est pas hydrophobe, mais considérablement moins hydrophile que le milieu aqueux et donc capable d'héberger d'autres molécules hydrophobes.
En revanche, l'extérieur est suffisamment hydrophile pour conférer aux cyclodextrines (ou à leurs complexes) une solubilité dans l'eau.
Ils ne sont pas solubles dans les solvants organiques typiques.
Synthèse
Les cyclodextrines sont préparées par traitement enzymatique de l'amidon.
La cyclodextrine glycosyltransférase (CGTase) est couramment utilisée avec l'a-amylase.
L'amidon est d'abord liquéfié soit par traitement thermique, soit à l'aide d'α-amylase, puis de la CGTase est ajoutée pour la conversion enzymatique.
Les CGTases produisent des mélanges de cyclodextrines, ainsi le produit de la conversion conduit à un mélange des trois principaux types de molécules cycliques, dans des rapports strictement dépendants de l'enzyme utilisée : chaque CGTase a son propre rapport de synthèse α:β:γ caractéristique.
La purification des trois types de cyclodextrines tire parti de la solubilité dans l'eau différente des molécules : la β-CD qui est peu soluble dans l'eau (18,5 g/l ou 16,3 mM) (à 25 °C) peut être facilement récupérée par cristallisation tandis que la plus soluble Les - et -CD (145 et 232 g/l respectivement) sont habituellement purifiées au moyen de techniques de chromatographie coûteuses et longues.
En variante, un "agent complexant" peut être ajouté pendant l'étape de conversion enzymatique : de tels agents (habituellement des solvants organiques comme le toluène, l'acétone ou l'éthanol) forment un complexe avec la cyclodextrine souhaitée qui précipite ensuite.
La formation du complexe β cyclodextrine entraîne la conversion de l'amidon vers la synthèse de la cyclodextrine précipitée, enrichissant ainsi sa teneur dans le mélange final de produits.
Wacker Chemie AG utilise des enzymes dédiées, capables de produire spécifiquement de l'alpha-, bêta- ou gamma-cyclodextrine.
La cyclodextrine est très précieuse notamment pour l'industrie alimentaire, car seules l'alpha- et la gamma-cyclodextrine peuvent être consommées sans limite d'apport journalier.
Structure cristalline d'un rotaxane à macrocycle -cyclodextrine.
Dérivés
L'intérêt pour les cyclodextrines est accru parce que leur comportement hôte-invité peut être manipulé par la modification chimique des groupes hydroxyle.
La O-méthylation et l'acétylation sont des conversions typiques.
L'oxyde de propylène donne des dérivés hydroxypropylés.
Les alcools primaires β cyclodextrine peuvent être tosylés. Le degré de dérivatisation est réglable, c'est-à-dire méthylation complète vs partielle.
La β cyclodextrine et la méthyl-β-cyclodextrine (MβCD) éliminent le cholestérol des cellules en culture.
La forme méthylée de la β cyclodextrine MβCD s'est avérée plus efficace que la cyclodextrine.
Le MβCD hydrosoluble est connu pour former des complexes d'inclusion solubles avec le cholestérol, améliorant ainsi sa solubilité en solution aqueuse.
Le MβCD est utilisé pour la préparation de produits sans cholestérol : la molécule de cholestérol volumineuse et hydrophobe se loge facilement à l'intérieur des anneaux de cyclodextrine.
MβCD est également utilisé dans la recherche pour perturber les radeaux lipidiques en éliminant le cholestérol des membranes.
Recherche
En chimie supramoléculaire, les cyclodextrines sont des précurseurs d'architectures moléculaires imbriquées mécaniquement, telles que les rotaxanes et les caténanes.
A titre d'illustration, la α-cyclodextrine forme un complexe de coordination de deuxième sphère avec l'anion tétrabromoaurate ([AuBr4]-).
Il a été démontré que les complexes de bêta-cyclodextrine avec certains colorants alimentaires caroténoïdes intensifient la couleur, augmentent la solubilité dans l'eau et améliorent la stabilité à la lumière.
Histoire
Modèle de remplissage d'espace de cyclodextrine.
Les cyclodextrines, comme on les appelle aujourd'hui, étaient appelées "cellulosine" lorsqu'elles ont été décrites pour la première fois par A. Villiers en 1891.
Peu de temps après, F. Schardinger a identifié les trois cyclodextrines naturelles -α, -β et -γ.
Ces composés ont donc été appelés "sucres de Schhardinger".
Pendant 25 ans, entre 1911 et 1935, Pringsheim en Allemagne a été le principal chercheur dans ce domaine, démontrant que les cyclodextrines formaient des complexes aqueux stables avec de nombreux autres produits chimiques.
Au milieu des années 1970, chacune des cyclodextrines naturelles avait été caractérisée structurellement et chimiquement et de nombreux autres complexes avaient été étudiés.
Depuis les années 1970, des travaux approfondis ont été menés par Szejtli et d'autres explorant l'encapsulation par les cyclodextrines et leurs dérivés pour des applications industrielles et pharmacologiques.
Parmi les procédés utilisés pour la complexation, le pétrissage semble être l'un des meilleurs.
Sécurité
Les cyclodextrines sont d'un grand intérêt en partie parce qu'elles sont non toxiques.
La DL50 (orale, rats) est de l'ordre de grammes par kilogramme.
Néanmoins, les tentatives d'utilisation de la β Cyclo dextrine pour la prévention de l'athérosclérose, de l'accumulation de lipofuscine liée à l'âge et de l'obésité se heurtent à un obstacle sous forme de lésions du nerf auditif et d'effet néphrotoxique.
La cyclodextrine (β-CD) est une molécule en forme de cône.
La β cyclodextrine est hydrophile à la surface externe de la cavité pour de nombreux groupes hydroxyles, mais hydrophobe dans la cavité.
Ainsi, la -CD est soluble dans l'eau et diverses molécules invitées hydrophobes peuvent être encapsulées dans sa cavité non polaire.
Une telle caractéristique a été largement appliquée dans les domaines de la libération contrôlée de médicaments32, de la séparation33 et de l'adsorption.
La figure 8.23 montre la structure moléculaire de la -CD.
Lee et al.35 ont utilisé l'acide formique comme catalyseur pour copolymériser le N-méthylol-acrylamide (NMA) et le (β-CD) (CD-NMA).
Le CD-NMA a été greffé sur les fibres de coton en utilisant le CAN comme initiateur.
La figure 8.24 montre l'effet de la température de réaction sur le rendement de greffage. Il démontre que 40 °C est la température optimale, et au-dessus de cette température le rendement de greffage diminue.
Le rendement de greffage optimal peut être obtenu en ajustant le temps de greffage, la température de réaction et la concentration en CAN.
Les fibres de cellulose greffées CD-NMA peuvent être utilisées dans l'ennoblissement aromatique du coton. Le parfum des fibres de cellulose greffées CD-NMA traitées à la vanilline a été conservé même après un stockage prolongé, initialement à température ambiante pendant 7 jours, puis à 80 °C pendant 7 jours.
β Les fibres de coton non traitées à la cyclodextrine ont conservé leur parfum moins de 2 jours. Voir le tableau 8.3. Les fibres de coton attachées au CD-NMA libèrent la vanilline uniquement en mode passif.
Liu et Fan36 ont synthétisé un nouvel hydrogel, le poly(isopropyl acrylamide-co-anhydride maléique-β cyclodextrine), avec une sensibilité au pH et à la température ainsi qu'une fonction d'inclusion moléculaire.
Ce nouvel hydrogel a été obtenu par polymérisation radicalaire en solution aqueuse.
Un monomère réactif à base de -CD portant des groupes fonctionnels acide vinylcarboxylique a été synthétisé via la réaction de β-CD avec l'anhydride maléique (MAH) dans le N,N-diméthylformamide (DMF) à 80 °C.
Le poly(NIPAAm-co-MAH-β-CD) a été obtenu par copolymérisation du monomère avec NIPAAm.
La figure 8.25 montre la voie de synthèse.
Le taux de gonflement à l'équilibre de la cyclodextrine β de l'hydrogel était affecté par le pH et la température, comme le montre la figure 8.26.
cyclodextrine peut être vu que le rapport de gonflement à l'équilibre de l'hydrogel augmente avec l'augmentation du pH.
A un certain pH, le taux de gonflement à l'équilibre diminue avec l'augmentation de la température ; il est descendu drastiquement près de la température de transition de phase.
L'hydrogel à double sensibilité température/pH a un grand potentiel d'application dans le domaine des tissus intelligents.
Si un hydrogel à double sensibilité température/pH est greffé sur la surface de la fibre ou du tissu, les tissus deviendront sensibles à l'environnement.
La β cyclodextrine est censée que les molécules de parfum incluses dans la -CD soient capables d'être libérées de manière durable en modifiant la température ou le pH.
De nouveaux tissus déodorants pourraient être développés en chargeant les molécules de parfum dans le -CD.
Des membranes PVA contenant de la β-cyclodextrine (CD) (membrane PVA/CD) ont été préparées et les caractéristiques de perméation et de séparation des isomères du propanol à travers les membranes PVA/CD ont été étudiées par PV et EV.368 EV était plus efficace pour la séparation des isomères de propanol. à travers la membrane PVA/CD que PV.
La membrane PVA/CD imprègne préférentiellement le 1-propanol plutôt que le 2-propanol à partir de leur
En particulier, un mélange de 10 % en poids de concentration de 1-propanol a été concentré à environ 45 % en poids à travers la membrane PVA/CD.
Le mécanisme de perméation des isomères du propanol à travers la membrane PVA/CD a été discuté sur la base du modèle solution-diffusion.
Les MMM ont été préparés en incorporant des particules de zéolite ZSM-5 dans du polydiméthylsiloxane.
Une dispersion uniforme de la zéolite dans la membrane a été obtenue.
Les membranes β cyclodextrine ont été caractérisées par SEM et les effets de la charge de zéolite sur les performances des membranes ont été évalués.
La cyclodextrine a été trouvée que 80 % en poids de la charge de ZSM-5 était optimale pour la sélectivité.
Une augmentation supplémentaire de la charge de zéolite a soit amélioré légèrement la sélectivité, soit même abaissé la sélectivité de la membrane tandis que la perméabilité de la membrane était systématiquement réduite.
L'amélioration des performances de séparation des membranes remplies a été attribuée aux interactions charge-polymère et à la contribution du transfert de masse du flux de surface à travers les pores de la zéolite.
L'avantage des performances améliorées de la membrane a été démontré dans une opération continue simulée d'enrichissement du 2,3-butanediol dans un mélange avec du 1-butanol de 5 à 99,5% en poids comme rétentat en utilisant à la fois les membranes PDMS chargées et non chargées.
Les résultats ont montré que la membrane PDMS remplie améliorait considérablement la récupération du 2,3-butanediol tout en atteignant la même pureté de produit.369
Des MMM comprenant du polyamide-imide (PAI) et de la α-, β- ou -cyclodextrine (CD) ont été étudiées expérimentalement et informatiquement pour la séparation isomère n-butanol/tert-butanol (n-BuOH/t-BuOH) via PV.
Conformément à la simulation moléculaire, les résultats expérimentaux montrent que la capacité d'inclusion CD et la capacité de discrimination du butanol dépendent à la fois de la taille de la cavité CD et de la taille moléculaire du butanol.
La membrane β cyclodextrine PAI incorporée avec α-CD a la plus petite cavité et a la plus grande capacité de discrimination pour la paire n-BuOH/t-BuOH mais avec un faible flux de butanol.
La β cyclodextrine MMM intégrée avec γ-CD a la sélectivité la plus faible et le flux le plus élevé.
La membrane β cyclodextrine PAI/β-CD a une sélectivité et un flux comparables et présente une sélectivité préférentielle de sorption et de diffusion vis-à-vis du n-BuOH.
Un facteur de séparation maximum de 1,53 avec un flux correspondant de 4,4 g/(m2 h) est obtenu à une charge optimale de β-CD de 15 % en poids.
Des incréments supplémentaires de la teneur en CD conduisent finalement à une diminution des performances de séparation en raison de l'agglomération des CD et d'une séparation de phase sévère.
Pour mieux comprendre l'influence du CD sur les performances de séparation des MMM, le SEM, le FTIR et le XRD ont été utilisés pour les caractérisations des membranes.
L'effet du rapport n-butanol/t-butanol dans la composition des aliments a également été étudié.
On constate que le flux et le facteur de séparation diminuent avec l'augmentation de la teneur en n-butanol dans l'alimentation.
La baisse est attribuée au changement de la pression de vapeur totale en amont et à l'effet de traînée mutuel des molécules de butanol isomères370.
Un nouveau dérivé de cyclodextrine (CD), la m-xylènediamine-β-cyclodextrine (m-XDA-β-CD), a été synthétisé et utilisé pour greffer de la β-CD sur la surface membranaire pour la séparation PV des isomères du butanol.
Les mécanismes réactionnels pour la synthèse de m-XDA-β-CD et le greffage de surface membranaire sont confirmés par FTIR et TGA.
β Les nouvelles membranes en polyamide-imide (PAI) greffées de CD de cyclodextrine telles que fabriquées présentent une morphologie homogène et des performances de séparation significativement améliorées par rapport aux membranes PAI non modifiées et aux MMM PAI/CD constituées de mélanges physiques.
les effets de la cyclodextrine du temps de modification chimique et de la concentration de dope sur la membrane asymétrique ont été étudiés.
Des performances de séparation optimales de β cyclodextrine peuvent être trouvées avec la membrane PAI greffée CD coulée à partir d'une concentration de dope de 22% en poids, qui présente un flux total de butanol de 15 g/(m2 h) et un facteur de séparation de 2,03.
Cette membrane nouvellement développée avec CD immobilisé en surface peut ouvrir de nouvelles perspectives pour le développement de membranes photovoltaïques hautes performances de nouvelle génération pour les séparations de liquides.
Formation complexe
β La cyclodextrine, un oligosaccharide cyclique constitué de sept unités de glucose liées sous forme d'isomères -(1 → 4), est non toxique, comestible, non hygroscopique, chimiquement stable et facilement séparable.
La β cyclodextrine possède une cavité au centre de l'arrangement moléculaire et peut ainsi former un complexe d'inclusion insoluble stable avec le cholestérol.
L'efficacité de l'adsorption du cholestérol dépend de la concentration de l'adsorbant, du temps d'agitation, de la vitesse, de la température et des conditions de centrifugation.
Les produits contenant de l'amidon semblent également former des complexes stables.
Tous ces complexes sont stables dans des solutions aqueuses, ce qui permet d'éliminer le cholestérol de la phase lipidique.
Incidemment, la cyclodextrine peut être fermentée par la flore colique humaine.
L'aspect de sécurité de la β cyclodextrine résiduelle de l'œuf a été étudié chez le rat dans une étude de toxicité subchronique et n'a indiqué aucune toxicité.
La -cyclodextrine extraite peut être récupérée par chauffage ou par addition de quantités croissantes de chlorure de sodium, mais la récupération de la -cyclodextrine des produits laitiers est inefficace car des quantités considérables sont nécessaires pour éliminer le cholestérol, ce qui entraîne des coûts élevés.
Pour pallier ces problèmes, la cyclodextrine peut être réticulée avec de l'acide adipique ou immobilisée sur un support solide.
Un niveau maximal de β cyclodextrine de 5 mg kg-1 par jour dans les aliments est recommandé par le Comité mixte FAO/OMS d'experts sur les additifs alimentaires (JECFA).
β La cyclodextrine est « généralement reconnue comme sûre » (GRAS) aux États-Unis et un « produit naturel » au Japon.
Les cyclodextrines sont une famille d'oligosaccharides cycliques largement utilisés en médecine, dans l'industrie et dans les sciences fondamentales en raison de leur capacité à solubiliser et à stabiliser les composés invités. En médecine, les cyclodextrines agissent principalement comme un véhicule complexant et servent par conséquent de puissants agents d'administration de médicaments.
Récemment, les cyclodextrines non complexées ont émergé en tant que composés thérapeutiques puissants à part entière, sur la base de leur capacité à séquestrer et à mobiliser les lipides cellulaires. cyclodextrine en particulier, la 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrine (HPβCD) a attiré l'attention en raison de ses propriétés de chélation du cholestérol, qui semblent traiter une maladie neurodégénérative rare et favoriser la régression de l'athérosclérose liée aux accidents vasculaires cérébraux et aux maladies cardiaques.
Malgré les avantages potentiels pour la santé, l'utilisation de HPβCD a été associée à une perte auditive importante chez plusieurs espèces, y compris les humains.
Les preuves chez la souris soutiennent une apparition rapide de la perte auditive qui est dépendante de la dose.
Une ototoxicité peut survenir après l'administration centrale ou périphérique du médicament, l'une ou l'autre voie entraînant la perte préférentielle des cellules ciliées externes de la cochlée (CCE) dans les heures suivant l'administration.
Les cellules ciliées internes et les cellules du ganglion spiral sont épargnées à des doses qui provoquent une perte d'OHC d'environ 85 % ; en outre, aucun autre système organique majeur ne semble affecté.
Les preuves d'un essai clinique de phase 1 sur l'homme reflètent dans une large mesure les études sur les animaux, indiquant une apparition et une implication rapides des OHC.
Tous les patients de l'essai ont subi une perte auditive permanente, bien qu'une perte fonctionnelle temporaire puisse être observée de manière aiguë après l'administration du médicament.
L'impact à long terme de l'utilisation de HPβCD comme médicament d'entretien, et le(s) mécanisme(s) d'ototoxicité, sont inconnus.
Les -cyclodextrines ciblent préférentiellement le cholestérol membranaire, mais d'autres espèces lipidiques et protéines peuvent être directement ou indirectement impliquées.
De plus, comme le cholestérol est omniprésent dans les membranes cellulaires, on ne sait pas pourquoi les OHC sont préférentiellement sensibles à la HPβCD.
cyclodextrine est possible que HPβCD agisse sur plusieurs cibles - par exemple, les canaux ioniques, les jonctions serrées (TJ), l'intégrité de la membrane et la bioénergétique - qui augmentent collectivement la sensibilité des OHC par rapport aux autres types de cellules.
La β cyclodextrine permet également de minimiser le taux de cholestérol dans les graisses animales avec une solution aqueuse de sels biliaires et d'un ou plusieurs esters de glycéryle ou avec des anhydrides cycliques tels que l'anhydride succinique.
La phase aqueuse contenant du cholestérol cyclodextrine est ensuite séparée ou le produit final de la réaction avec les anhydrides cycliques est extrait avec un alcali aqueux.
Dans une autre méthode, la graisse animale est mise en contact avec des phospholipides ou des polysaccharides anioniques.
La graisse cyclodextrine formée à teneur réduite en stérols est ensuite éliminée du mélange aqueux.
Des saponines telles que la poudre de quillaja (une préparation commerciale de saponines de l'écorce de Quillaja saponaria), qui sont acceptées pour la transformation des aliments et ont reçu le statut de liste GRAS aux États-Unis, ainsi que des saponines supportées par des polymères telles que la digitonine (constituée de la l'aglycone digitogénine liée à un pentasaccharide) ou la tomatine (composée d'une amine secondaire stéroïdienne polycyclique, de la tomatidine et d'un tétrasaccharide) forment des complexes de cholestérol insolubles, qui peuvent être éliminés par filtration ou centrifugation.
Les polymères peuvent être régénérés par extraction au benzène, ce qui restaure la capacité initiale de fixation du cholestérol.
Des complexes d'inclusion hôte-invité de β-cyclodextrine avec deux vitamines, à savoir l'acide nicotinique et l'acide ascorbique en milieu aqueux, ont été explorés par des méthodes spectroscopiques, physicochimiques et calorimétriques fiables en tant que stabilisateur, vecteur et régulateur de libération des molécules invitées.
Les tracés de Job ont été tracés par spectroscopie UV-visible pour confirmer la stoechiométrie 1:1 de l'assemblage hôte-invité.
La nature stéréochimique des complexes d'inclusion a été expliquée par la spectroscopie RMN 2D.
Les études de tension superficielle et de conductivité appuient davantage le processus d'inclusion.
Les constantes d'association pour les complexes d'inclusion vitamine-β-CD ont été calculées par spectroscopie UV-visible en utilisant à la fois la méthode Benesi-Hildebrand et un programme non linéaire, tandis que les paramètres thermodynamiques ont été estimés à l'aide de l'équation de van't Hoff.
Des études calorimétriques de titrage isotherme ont été réalisées pour déterminer la stoechiométrie, la constante d'association et les paramètres thermodynamiques avec une grande précision.
Les résultats de la cyclodextrine β révèlent qu'il y a une baisse de ΔSo, qui est surmontée par une valeur négative plus élevée de ΔHo, ce qui rend le processus d'inclusion global thermodynamiquement favorable.
La constante d'association β cyclodextrine est plus élevée pour l'acide ascorbique que celle pour l'acide nicotinique, ce qui a été expliqué sur la base de leurs structures moléculaires.
Les cyclodextrines (CD) sont des oligosaccharides cycliques contenant six (α-CD), sept (β-CD) et huit (γ-CD) unités glucopyranose, liées par des liaisons α-(1-4) formant une structure conique tronquée.
Ainsi, en raison de leur structure unique, c'est-à-dire des cavités hydrophobes assez rigides et bien définies et des bords hydrophiles ayant des groupes -OH primaires et secondaires (Fig. 1), ils présentent un intérêt particulier pour la science moderne.
Les CD sont utilisés pour la livraison contrôlée de molécules organiques, inorganiques, biologiques et pharmaceutiques en raison de leur capacité à former des complexes d'inclusion avec diverses molécules invitées en encapsulant la partie non polaire de l'invité dans sa cavité hydrophobe et en stabilisant la partie polaire par les bords polaires .
β L'utilisation de la cyclodextrine des CD a déjà une longue histoire dans les produits pharmaceutiques, les pesticides, les denrées alimentaires, etc. pour la solubilité, la biodisponibilité, la sécurité, la stabilité et en tant que vecteur des molécules invitées.
Les CD ont été largement utilisés non seulement comme d'excellents récepteurs pour la reconnaissance moléculaire, mais aussi comme d'excellents blocs de construction pour construire des matériaux fonctionnels, où ils pourraient être appliqués pour construire des matériaux supramoléculaires sensibles aux stimuli.
Des séries de stimuli externes, par exemple, l'activation enzymatique, la lumière, la température, les changements de pH ou d'oxydoréduction et la liaison compétitive peuvent être utilisées pour opérer la libération de molécules invitées à partir des composites d'inclusion.
Les nanoparticules récemment modifiées par la cyclodextrine sont d'un grand intérêt car ces macrocycles supramoléculaires combinent et améliorent de manière significative les caractéristiques des entités, telles que les propriétés électroniques, de conductance, thermiques, de fluorescence et catalytiques, élargissant leurs applications potentielles en tant que nanocapteurs, véhicules d'administration de médicaments et agents d'extraction de recyclage.
Différentes sondes sophistiquées basées sur des nanocristaux semi-conducteurs et d'autres nanoparticules ont été conçues à cet effet, en raison de leurs applications potentielles dans la fabrication de commutateurs moléculaires, de machines moléculaires, de polymères supramoléculaires, de chimiocapteurs, de canaux transmembranaires, de portes logiques à base de molécules et d'autres hôtes intéressants. systèmes invités.
Dans cet article, les deux vitamines étudiées, par exemple, l'acide nicotinique et l'acide ascorbique (Fig. 1) sont les nutriments humains essentiels avec de nombreuses fonctions importantes dans les systèmes biologiques.
L'acide nicotinique est utilisé pour traiter l'hypercholestérolémie et la pellagre tandis que sa carence provoque des nausées, des lésions de la peau et de la bouche, de l'anémie, des maux de tête et de la fatigue.
D'autre part, le scorbut, la fatigue, la dépression et les défauts du tissu conjonctif sont les syndromes courants causés par une carence en acide ascorbique.
Ainsi, pour protéger ces importantes biomolécules des effets externes (par exemple, l'oxydation, la modification structurelle, etc.) et pour leur libération régulatrice, il est crucial d'étudier si ces molécules peuvent être encapsulées dans la molécule CD et d'explorer l'aspect thermodynamique de la traiter.
Guorong et coll., Okazaki et coll. et Delicado et al. ont montré différentes interactions de l'acide ascorbique avec CD, tandis que Manzanares et al., Silva et al., Pardave et al. et Hu et al. ont indiqué la formation de complexes d'inclusion entre l'acide ascorbique et la -CD par différentes méthodes électro et physico-chimiques.
D'autre part, Terekhova et al. ont démontré les interactions acide nicotinique-CD par des études volumétriques et de capacité thermique.
Dans ce présent travail, la formation de complexes d'inclusion hôte-invité de ces deux vitamines avec la -CD (dont la dimension de la cavité est plus appropriée que d'autres CD pour encapsuler une grande variété de molécules) a été explorée notamment en vue de leur formation, stabilisation, transport et libération contrôlée sans modification chimique par différentes méthodes fiables comme la RMN ROESY 2D, la spectroscopie UV-Vis, la tension superficielle, la conductivité et les études calorimétriques de titrage isotherme, qui se concentrent principalement sur l'encapsulation des bio-molécules dans la cavité du -CD.
La stoechiométrie, les constantes d'association et les paramètres thermodynamiques des complexes d'inclusion ont été déterminés pour communiquer une donnée quantitative concernant l'encapsulation des vitamines par la β-CD.
Les cyclodextrines (CD) sont des oligosaccharides utilisés comme agents complexants pour augmenter la solubilité dans l'eau des composés lipophiles et la biodisponibilité des médicaments.
En raison de leur structure cyclique, les cyclodextrines peuvent former des complexes d'inclusion lorsqu'elles interagissent avec des substances médicamenteuses hydrophobes ; en conséquence, ils présentent une solubilité aqueuse plus élevée que celle des saccharides acycliques comparables.
Les cyclodextrines sont constituées de six, sept ou huit unités de dextrose, formant respectivement des α-, β- et -cyclodextrines, avec différentes tailles de cavité.
La taille de la cavité est le déterminant majeur de l'aptitude des cyclodextrines dans les complexations.
Les cyclodextrines ont de multiples applications. Un grand nombre de produits pharmaceutiques différents contenant des cyclodextrines sont actuellement sur le marché dans le monde, principalement des comprimés, des solutions parentérales aqueuses, des sprays nasaux et des solutions de collyre.
Des exemples d'utilisation de cyclodextrines dans des médicaments sur le marché européen sont la -CD dans les comprimés de cétirizine et les suppositoires de cisapride, et la γ-CD dans la solution de minoxidil.
Le SBE-β-CD a été conçu pour maximiser la sécurité et optimiser l'interaction avec les molécules médicamenteuses afin d'améliorer la solubilité, la stabilité, la biodisponibilité ou de réduire la volatilité, l'irritation, l'odeur ou le goût du médicament.
Pour la β-CD, qui a elle-même une solubilité aqueuse relativement faible, la substitution de l'un quelconque des groupes hydroxyle formant des liaisons hydrogène, même par des fonctions lipophiles, entraîne une amélioration spectaculaire de la solubilité aqueuse du dérivé SBE-β-CD.
Les cyclodextrines, et en particulier les bêta, sont largement utilisées dans le domaine pharmaceutique pour leur capacité à améliorer la solubilité et la stabilité des médicaments par formation de complexes à l'état solide.
Un tel phénomène ne se produit que lorsque la cyclodextrine a une certaine teneur en eau, étant l'élimination de l'eau de la cavité interne essentielle pour l'interaction entre le médicament et l'excipient.
Quoi qu'il en soit, la déshydratation de la bêta-cyclodextrine conduit à un produit aux propriétés particulières, qui n'est pas capable de former un complexe d'inclusion à l'état solide, mais est très efficace pour augmenter le taux de formation de complexe en solution avec une forte influence conséquente sur performances de dissolution des médicaments.
Cette approche est extrêmement intéressante pour obtenir des comprimés de médicaments à dissolution rapide qui sont capables pour leurs propres caractéristiques, de former des complexes d'inclusion solides stables uniquement en solution, mais pas à l'état solide.
Le procédé de formulation de β cyclodextrine est extrêmement simple et peu coûteux, impliquant uniquement le mélange physique du médicament avec les excipients avant la mise en comprimés ou d'autres procédés pharmaceutiques.
Les cyclodextrines sont des oligosaccharides cycliques utilisés pour améliorer la solubilité dans l'eau et la biodisponibilité des médicaments.
Du fait de la diversité des applications des cyclodextrines, plusieurs types de médicaments peuvent contenir des cyclodextrines.
Les β cyclodextrine sont utilisées par exemple dans des comprimés, des solutions parentérales aqueuses, des sprays nasaux et des solutions de collyre.
Des exemples d'utilisation de cyclodextrines dans des médicaments sur le marché européen sont la -CD dans les comprimés de cétirizine et les suppositoires de cisapride, la γ-CD dans une solution de minoxidil, et des exemples d'utilisation de dérivés de la β-cyclodextrine sont la SBE-β-CD dans l'antimycosique intraveineux. voriconazole, HP-β-CD dans l'itraconazole antifongique, solutions intraveineuses et orales, et RM-β-CD dans un spray nasal pour un traitement hormonal substitutif par 17β-estradiol.
En Allemagne et au Japon, il existe sur le marché des produits pour perfusion contenant de l'alprostadil (prostaglandine E1, PGE1) avec -CD.
Les cyclodextrines ne sont actuellement pas incluses dans la directive de la Commission européenne sur les excipients dans l'étiquette et la notice des médicaments à usage humain. α-CD (Alphadex) et β-CD (Betadex) sont répertoriés dans la Pharmacopée européenne (Ph. Eur.) et γCD est référencé dans le Japanese Pharmaceutical Codex (JPC) et sera inclus dans la Ph.Eur. Une monographie pour HP-β-CD (Hydroxypropyl-betadex) est disponible dans la Ph.Eur.
En 2000-2004, α-CD, -CD et γ-CD ont été introduits dans la liste généralement considérée comme sûre (GRAS) de la FDA pour une utilisation en tant qu'additif alimentaire.
L'alpha et le bêta-CD sont approuvés en tant que nouveaux ingrédients alimentaires par la Commission.
Le bêta-CD est approuvé en Europe en tant qu'additif alimentaire (E459) avec une DJA (dose journalière admissible) de 5 mg/kg/jour.
SBE-β-CD et HP-β-CD sont cités dans la liste des ingrédients pharmaceutiques inactifs de la FDA.
Une nouvelle approche pour la conception de médicaments basée sur l'analogue de carbapénème oral tebipenem pivoxil (TP) a été proposée.
La formation du complexe tebipenem pivoxil-β-cyclodextrine (TP-β-CD) a entraîné des changements concernant les propriétés physico-chimiques de la TP, ce qui est important pour planifier le développement d'une formulation pharmaceutique innovante ainsi que dans les modifications du profil d'activité biologique de le système de livraison étudié.
L'inclusion de TP dans la -cyclodextrine (β-CD) a été confirmée par la méthode spectrale (spectroscopies infrarouge et Raman) et thermique (calorimétrie différentielle à balayage). Des indications précises des domaines TP responsables de l'interaction avec la -CD ont été possibles grâce à une approche théorique.
Les modifications physico-chimiques les plus importantes obtenues comme effet de l'inclusion de TP étaient des changements de solubilité et de son taux en fonction des fluides accepteurs, et une augmentation de la stabilité chimique à l'état solide.
Les effets biologiquement essentiels des interactions TP et β-CD étaient une diminution de la perméabilité du TP à travers les monocouches de cellules Caco-2 avec l'utilisation de l'inhibition de l'effet d'efflux et une activité antibactérienne accrue.
L'approche proposée par la β cyclodextrine est une opportunité pour le développement du traitement dans les infections bactériennes résistantes, dans lesquelles, en plus des modifications physico-chimiques induites par un impact porteur de médicament, une synergie de porteur avec un potentiel pharmacologique d'une substance pharmaceutique active pourrait être utilisée.
La β-cyclodextrine est constituée d'unités cycliques homogènes de D-glucopyranose liées à l'1,4 dans un cycle à sept membres.
Forme des clathrates et peut être utilisé avec le chlorure de dansyle pour former des complexes hydrosolubles pour le marquage fluorescent des protéines.
La bêta-cyclodextrine (βCD) est bien connue comme un puissant vecteur de médicament améliorant la solubilité, la stabilité et la biodisponibilité des médicaments.
La couche d'eau adjacente à la surface de la membrane et le domaine lipophile lui-même constituent une barrière de contrôle pour le transport du médicament.
Cependant, les détails moléculaires de l'interaction entre la βCD et la membrane lipidique n'ont pas encore été clairement expliqués.
Ici, des simulations de dynamique moléculaire ont été effectuées pour visualiser le processus d'interaction de la molécule βCD avec la bicouche lipidique pendant six microsecondes au total.
Nos résultats montrent que βCD diffuse passivement dans la bicouche lipidique en pointant son bord secondaire ouvert vers les groupes polaires lipidiques, puis reste au niveau des groupes phosphate et glycérol-ester avec formation de liaisons hydrogène.
Les informations obtenues à partir de cette étude peuvent suggérer que l'association de βCD à la membrane cellulaire joue un rôle important pour le transfert de médicament et l'extraction du cholestérol.
β La nature non durable de la cyclodextrine des carburants à base de carbone a incité les scientifiques et les ingénieurs à étudier des sources d'énergie alternatives.
Des réseaux de nanoparticules d'argent (AgNPN) ont été synthétisés à l'aide de bêta-cyclodextrine pour des applications dans des réactions de dégagement d'hydrogène à partir de borohydrure de sodium (NaBH4).
L'identité des AgNPN a été confirmée par spectroscopie ultraviolet-visible, diffraction des rayons X et microscopie électronique à transmission (MET).
L'activité catalytique de la cyclodextrine β des réactions de dégagement d'hydrogène a été mesurée à l'aide d'un système gravimétrique de déplacement d'eau.
Les données recueillies sur la β cyclodextrine montrent une augmentation de l'efficacité de la réaction de génération d'hydrogène avec l'ajout d'AgNPN.
Le catalyseur de réseau de nanoparticules d'argent cyclodextrine a donné les meilleurs résultats à 22 ° C avec une concentration accrue de NaBH4 produisant de l'hydrogène à un taux de 0,961 mL∙min−1∙mLcat−1. L'énergie d'activation a été calculée à 50,3 kJ/mol.
introduction
Les cyclodextrine carbapénèmes, qui appartiennent aux antibiotiques -lactames, sont uniques en raison du large spectre d'activité bactériostatique dû à la résistance relative à l'hydrolyse de la plupart des β-lactamases.
Par conséquent, les carbapénèmes sont des antibiotiques qui, de nos jours, à l'ère de la résistance généralisée aux antibiotiques, peuvent être utilisés comme l'une des très rares options pour traiter les infections nosocomiales graves .
Les plus grandes limitations de leur application sont :
(1) résistance aux carbapénèmes, principalement chez les pathogènes Gram-négatifs, qui impliquent une expulsion active hors de l'espace périplasmique après leur entrée dans les bactéries,
(2) une faible biodisponibilité liée à des propriétés hydrophiles, et
(3) dégradation importante du milieu gastrique à l'état solide.
En raison des limitations susmentionnées, en particulier de la sensibilité à l'environnement gastrique, tous les analogues des carbapénèmes, à l'exception du tébipénème pivoxil (TP), doivent être administrés par voie parentérale.
Le TP est le premier analogue des carbapénèmes recommandé pour une administration orale en tant que promédicament.
Le TP montre une activité contre la majorité des bactéries Gram-positives et Gram-négatives telles que Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM), Staphylococcus epidermidis résistant à la méthicilline, Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter aerogenes et Pseudomonas aeruginosa.
L'estérification du groupe acide au cycle C-2 4:5 des anneaux fusionnés dans le tébipénème augmente la lipophilie d'une molécule et constitue également un emplacement prioritaire pour l'hydrolyse catalysée par un acide.
Après l'administration de tebipenem pivoxil, 54 à 75 % de la dose sont excrétés dans les urines sous forme de tebipenem.
On considère que le tebipenem pivoxil présente une absorption intestinale plus élevée que les autres promédicaments -lactamines (par exemple, cefditoren pivoxil, cefcapene pivoxil et cefetamet pivoxil).
Le mécanisme de perméabilité des médicaments à travers les barrières biologiques comprend la diffusion passive, le transport actif, les voies paracellulaires et d'efflux.
Les connaissances sur l'absorption des antibiotiques β-lactames ont fourni des informations selon lesquelles leurs formes hydrophiles sont absorbées par diffusion passive, tandis que les promédicaments ont également besoin de transporteurs de peptides.
Kato et al. ont suggéré que le tébipénem pivoxil est transporté par OATP1A2 et OATP2B1 (polypeptides organiques de transport d'anions) et non par l'action MDR1 (glycoprotéine P), comme indiqué pour d'autres promédicaments β-lactamines.
Une instabilité chimique importante des carbapénèmes, dont le TP, a été confirmée par la susceptibilité à l'hydrolyse acide-base ainsi qu'à la thermolyse dans les recherches concernant les études de stabilité accélérée à l'état solide.
La β cyclodextrine a confirmé que les principaux produits de dégradation du TP à l'état solide étaient : un produit résultant de la condensation des substituants du 1-(4,5-dihydro-1,3-thiazol-2-yl)-3- azétidinyl] sulfanyle, formes acide et ester du tébipénème avec un cycle β-lactame ouvert observé dans l'air sec à une température élevée (RH = 0%, T = 393 K), formes acide et ester du tébipénème avec un -lactame ouvert anneau observé à une humidité relative de l'air et une température accrues (HR = 90 %, T = 333 K).
Au cours de l'hydrolyse acide-base, le tébipénem s'est également formé comme principal produit de dégradation.
Bien que l'instabilité chimique du tébipénème pivoxil soit inférieure à celle rapportée pour les formes acides des carbapénèmes, cela reste une limitation importante de son utilisation.
Parallèlement, la dégradation incontrôlée du tébipénème pivoxil dans le tractus gastro-intestinal favorise la formation de souches résistantes liées à la présence de sa forme active, le tébipénème.
De plus, à la lumière de l'effet catalytique prouvé de composés sélectionnés (HCO3-) sur la dégradation de carbapénèmes sélectionnés (par exemple le méropénème), il pourrait apparaître qu'il n'y a qu'un nombre limité d'excipients qui remplissent les critères de précieux stabilisants des analogues de carbapénèmes.
La stabilisation des analogues de carbapénèmes avec la préservation simultanée de leur activité antibactérienne est d'une grande importance compte tenu des contraintes actuelles en termes d'infections bactériennes sévères et peut constituer une solution précieuse pour les thérapies futures.
Considérant que la cyclodextrine est nécessaire pour stabiliser les analogues des carbapénèmes et améliorer leur perméabilité et leur activité antibactérienne, les cyclodextrines (CD) peuvent être recommandées comme substances auxiliaires.
Les cyclodextrines sont des biopolymères qui contiennent six, sept ou huit monomères de glucose, liés par des liaisons α-1,4-glucose, appelés respectivement α-, - ou -cyclodextrines. La β cyclodextrine a été rapportée dans un certain nombre d'études selon lesquelles les CD sont capables de former des complexes d'inclusion (hôte-invité) avec plusieurs antibiotiques .
Lorsqu'ils sont utilisés comme agents complexants, les CD peuvent également augmenter la solubilité des antibiotiques et améliorer la perméabilité des médicaments à travers la barrière membranaire, améliorant ainsi la biodisponibilité de la molécule invitée et modifiant l'activité antibactérienne et la stabilité chimique.
L'effet de la β-CD sur la solubilité aqueuse et la vitesse de dissolution a été évalué dans le cas du cefpodoxime proxétil.
La β cyclodextrine a été confirmée que la présence de β-CD améliorait efficacement la solubilité aqueuse du cefpodoxime proxétil.
En ce qui concerne l'influence des CD sur la perméabilité, il a été noté que les complexes d'inclusion hydroxypropyl cyclodextrine et β cyclodextrine augmentaient significativement (p < 0,01) la perméabilité intestinale apparente du triméthoprime de 39,8 % et 56,1 % respectivement, lorsque les coefficients de perméabilité apparente étaient déterminée à l'aide d'un test de perméabilité Caco-2.
L'activité antibactérienne des antibiotiques contenant de la cyclodextrine a été augmentée (en particulier pour les antibiotiques hydrophobes), en particulier contre les souches cliniques à Gram négatif.
cyclodextrine a également été signalé que la formation d'un méropénème β complexe d'inclusion de cyclodextrine augmentait la stabilité chimique du méropénème (au cours des études de stabilité à l'état solide à une humidité relative accrue) du méropénème, ce qui est important pour la préparation et l'administration de ses solutions parentérales .
Par conséquent, le but du présent travail était de préparer et de caractériser un complexe d'inclusion de tebipenem pivoxil avec de la β cyclodextrine afin d'obtenir des changements dans la solubilité, la dissolution, la stabilité chimique, la perméabilité Caco-2 et l'activité antibactérienne.
ß La cyclodextrine est un heptamère cyclique composé de sept unités glucose reliées "tête-bêche" par des liaisons alpha-1,4.
ß La cyclodextrine est produite par l'action de l'enzyme, la cyclodextrine glycosyl transférase (CGT), sur les sirops d'amidon hydrolysé.
La CGT est obtenue à partir de Bacillus macerans, B. circulans ou de souches apparentées de Bacillus.
De par sa structure cyclique, la ß-cyclodextrine a la capacité de former des composés d'inclusion avec une gamme de molécules, généralement de masse moléculaire inférieure à 250.
β La cyclodextrine peut servir de support et de stabilisateur d'arômes alimentaires, de colorants alimentaires et de certaines vitamines.
La consommation de ß-cyclodextrine provenant d'une utilisation comme additif alimentaire a été estimée à 1-1,4 g/jour.
D'autres applications à la décaféination du café/thé et à la réduction de la teneur en cholestérol des œufs par complexation suivie d'une séparation du complexe contribueraient beaucoup moins aux apports.
À la suite d'une demande de la Commission européenne, le groupe scientifique de l'EFSA sur les additifs alimentaires et les sources de nutriments ajoutés aux aliments (ANS) a été invité à réévaluer la sécurité
