Vite Recherche
Cyclodextrines (CD/CD) = Celdex
Numéro de cas : 12619-70-4
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).
La plus grande cyclodextrine contient 32 unités 1,4-anhydroglucopyranoside, tandis 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
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.
La cyclodextrine confère solubilité et stabilité à ces médicaments.
Les composés d'inclusion de cyclodextrine 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, conduisant à 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 libérer 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 -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.
Cyclodextrines 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 (à 25C) peut être facilement récupérée par cristallisation tandis que les α- et γ-CD plus solubles (145 et 232 g/l respectivement) sont habituellement purifiés 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 (généralement 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 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, en particulier 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 de cyclodextrine peuvent être tosylés.
Le degré de dérivatisation de la cyclodextrine est réglable, c'est-à-dire la méthylation complète vs partielle.
La -cyclodextrine et la méthyl-β-cyclodextrine (MβCD) éliminent le cholestérol des cellules cultivées.
La forme méthylée de la cyclodextrine MβCD s'est avérée plus efficace que la -cyclodextrine.
La MβCD hydrosoluble de cyclodextrine est connue 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 seconde sphère avec l'anion tétrabromoaurate.
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 la -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-cyclodextrine 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 la forme de lésions du nerf auditif et d'effet néphrotoxique.
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. La 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.
introduction
L'ototoxicité sous forme de surdité iatrogène résultant de divers traitements pharmacologiques est bien décrite depuis plus de 1000 ans.
Cyclodextrine Dans ces cas, les traitements médicamenteux, souvent administrés pour des maladies potentiellement mortelles, posent un dilemme équilibrant le risque pour l'audition avec le désir de remédier à la maladie.
Récemment, une nouvelle classe de composés ototoxiques a été identifiée : les cyclodextrines.
Bien que ces composés jouent de nombreux rôles dans les applications industrielles et médicinales en tant que solvants et stabilisants, le risque pour l'audition n'est devenu apparent que lorsque des doses très concentrées de cyclodextrine ont été évaluées comme traitement du trouble neurologique dévastateur, la maladie de Niemann-Pick de type C (NPC) .
Cyclodextrine dans cet article de revue, nous résumons la nature de ces composés, les preuves de la perte auditive induite par la cyclodextrine chez les patients humains et les modèles animaux, et spéculons sur les mécanismes potentiels qui pourraient sous-tendre cette ototoxicité.
Types et structure de cyclodextrine
Les cyclodextrines sont des oligosaccharides en forme d'anneau formés dans la nature par la digestion de la cellulose par des bactéries.
Ils sont composés d'un nombre variable d'unités de glucose maintenues ensemble par des liaisons -1, 4 glycosidiques.
Les variétés naturelles contiennent au moins six unités de glucose, la plus courante en ayant six, sept ou huit (appelées respectivement α-, - et -cyclodextrines).
Les cyclodextrines avec plus de huit membres glucose sont moins courantes dans la nature et moins bien caractérisées, et les composés avec cinq unités glucose ne sont que synthétiques. Des recherches abondantes ont été consacrées aux -, - et -cyclodextrines et leurs propriétés sont bien caractérisées.
L'anneau de cyclodextrine que forment ces molécules est souvent décrit comme un tore en forme de coupe.
La cyclodextrine à l'extérieur de la tasse est hydrophile et l'intérieur est plus hydrophobe.
Ainsi, ces produits chimiques sont solubles dans l'eau et ont la capacité de contenir des molécules invitées hydrophobes, seuls ou sous forme de dimères.
La cyclodextrine résultant de l'augmentation de la solubilité et de la stabilité des composés invités est la base prédominante des vastes utilisations médicales, industrielles et scientifiques des cyclodextrines.
Beaucoup d'efforts ont été consacrés à l'amélioration et à l'adaptation de cette caractéristique par substitution chimique de l'hydrogène dans les groupes hydroxyle, qui forment les embouchures des ouvertures toroïdales, s'étendant à partir des unités de glucose.
Certaines substitutions courantes sur ces sites sont les groupes méthyle, hydroxypropyle et sulfobutyléther.
L'ajout de ces groupes se produit avec différentes efficacités et entraîne différents ensembles d'impuretés avec le produit de réaction souhaité.
La cyclodextrine est chimiquement difficile à réaliser pour la substitution de tous les sites possibles, de sorte qu'un processus de réaction aboutit à un « degré de substitution », souvent exprimé comme le nombre moyen de groupes substitués présents par molécule ou par unité de glucose.
Différents procédés produisent divers degrés de substitution, et cela peut présenter des avantages, car à la fois la nature du groupe substituant et le degré de substitution influencent les performances de la cyclodextrine de manières qui peuvent être utiles.
Résumé
Les cyclodextrines (CD) sont des oligomères cycliques d'unités d-(+)-glucopyranose liées par une liaison α-1,4-glycoside.
Les CD sont produits à partir d'amidon, et non à partir de ressources fossiles, et sont pratiquement non toxiques.
Les CD reconnaissent les composés invités hydrophobes, dont la forme et la taille correspondent à la cavité, pour former des complexes d'inclusion dans les milieux aqueux.
Les CD ont donc été largement utilisés dans l'industrie et le milieu universitaire en tant que composés fonctionnels dotés d'une capacité de reconnaissance moléculaire.
Cette entrée donne un aperçu des CD ; le contexte historique, les caractéristiques de base et le comportement d'inclusion, les applications industrielles et les applications de pointe.
Cyclodextrines
Les CD sont une famille d'oligosaccharides cycliques classiques formés lors de la digestion bactérienne de la cellulose, et ont été découverts en 1891 par Villiers.
Ces oligosaccharides cycliques sont constitués d'unités α-d-glucopyranose liées (α-1,4) et contiennent une cavité centrale significativement hydrophobe et une surface externe hydrophile.
En raison de la conformation en chaise des unités de glucopyranose, les CD ont la forme d'un cône tronqué.
La cavité centrale de la cyclodextrine est bordée par les carbones squelettiques et les oxygènes éthérés des résidus de glucose, ce qui lui confère un caractère hydrophobe et contribue à la liaison des résidus alkyle et aryle non polaires.
La polarité de la cyclodextrine de la cavité a été estimée similaire à celle de la solution d'éthanol.
Les fonctions hydroxyles de la cyclodextrine sont orientées vers l'extérieur du cône, avec les groupes hydroxyles primaires des résidus de sucre sur le bord étroit du cône et les groupes hydroxyles secondaires sur le bord plus large.
Cet agencement fournit des sites de liaison hydrogène supplémentaires pour la liaison d'invités organiques, en particulier de molécules invitées anioniques.
Les -, β- et -CD naturelles de cyclodextrine se composent respectivement de six, sept et huit unités de glucopyranose.
Les CD sont les premières molécules réceptrices dont les propriétés de liaison aux molécules organiques ont été reconnues et largement étudiées, donnant une multitude de résultats concernant les caractéristiques physiques et chimiques de la complexation moléculaire.
Les constantes de liaison des complexes hôte-invité à base de CD vont généralement de 10 à 105 M-1,18,19, ce qui nécessite des concentrations millimolaires du macrocycle pour obtenir une complexation significative des molécules invitées en solution aqueuse.
Bien que les CD naturels et leurs complexes soient hydrophiles, leur solubilité aqueuse est plutôt limitée, notamment celle de l'β-CD (16 mM).
La cyclodextrine impose des limites aux utilisations étendues des systèmes hôte-invité basés sur CD dans diverses applications, car la complexation quantitative est souvent difficile à réaliser avec des concentrations submillimolaires d'invités.
La cyclodextrine est cependant importante pour mentionner que les CD hydrophiles sont non toxiques à des doses orales faibles à modérées et qu'elles ont d'immenses perspectives d'utilisation médicinale, en particulier dans la formulation de médicaments.
Les cyclodextrines ont été découvertes à la fin du 19e siècle; de beaux cristaux ont été observés à partir d'un produit de digestion d'amidon de Bacillus amylobacter ayant la composition chimique représentée.
La contamination par Bacillus macerans a produit les cyclodextrines avec des cultures bactériennes impures.
En 1903, Schardinger a isolé des produits cristallins tels que les dextrines A et B et a signalé leur manque de pouvoir minimisant.
En 1904, Schardinger a utilisé de l'amidon et du matériel végétal contenant du sucre pour isoler un nouvel organisme capable de produire des dérivés d'alcool.
En 1911, il a nommé Bacillus macerans à la souche, qui est responsable de la production d'importantes quantités de dextrines cristallines à partir de l'amidon.
Schardinger a donné un nom à son produit cristallin, c'est-à-dire la dextrine α et la dextrine β cristallisées.
En 1935, avant l'isolement de la dextrine , différents schémas de fractionnement ont été développés pour produire des cyclodextrines.
Au cours de cette période, les structures des cyclodextrines étaient encore inconnues, mais en 1942, les structures de la -cyclodextrine et de la -cyclodextrine ont été révélées à l'aide de la méthode de cristallographie aux rayons X.
En 1948, il a été identifié que la structure unique des γ-cyclodextrines pouvait former des complexes d'inclusion hôte-invité.
Les cyclodextrines sont composées de groupes hydroxyle primaires (C6) et secondaires (C2 et C3) qui ont été reconnus par les structures aux rayons X des CD.
Les groupes primaires de cyclodextrine sont situés sur le bord des anneaux CDs et les groupes secondaires situés sur le bord extérieur de l'anneau CDs et l'oxygène de type éther et les groupes hydrogène polaires C3 et C5 à l'intérieur du tore CDs.
La cyclodextrine issue de ce type de structure représente la cavité polaire à l'intérieur, qui fournit une matrice lipophile et hydrophile à l'extérieur, qui peut être dissoute dans l'eau, et un « environnement micro-hétérogène ».
Chimie des cyclodextrines
Les cyclodextrines (CD) sont produites par dégradation enzymatique du sucre et de l'amidon.
Ce sont des oligosaccharides cycliques constitués d'unités glucose liées par des liaisons α-1,4-glycosidiques.
Les cyclodextrines sont disponibles sous trois formes telles que la α-cyclodextrine, la -cyclodextrine et la -cyclodextrine, qui comprennent six, sept et huit liaisons -1,4-glycosidiques. Ceux-ci sont lipophiles de l'intérieur qui peuvent héberger les molécules invitées telles que les huiles, les cires et les graisses.
La capacité de la cyclodextrine à former des complexes hôte-invité est vitale pour stabiliser et solubiliser les composés hydrophobes dans les solvants
Les CD sont des macromolécules chimiquement et physiquement stables.
Ils sont synthétisés par la dégradation enzymatique de l'amidon.
Chimiquement, ce sont des oligosaccharides cycliques constitués d'unités d-glycopyranose liées par des liaisons α-1,4-glycosidiques.
Ils appartiennent à la famille des molécules cages.
Les CD sont classés en fonction du nombre de résidus de glucose dans leur structure ; par exemple, un CD avec l'hexamère de glucose est nommé α-CD, l'heptamère -CD et l'octomère γ-CD.
Les molécules CD ont la forme d'un cône tronqué ou d'un tore avec deux extrémités ouvertes en raison de leur conformation en chaise d'unités de glucopyranose.
Les unités de glucopyranose sont en conformation 4C1, où le C représente la conformation "chaise" du cycle monosaccharidique et les nombres indiquent l'emplacement des atomes de carbone qui sont au-dessus et au-dessous du reste des carbones.
En raison de cette conformation, tous les groupes hydroxyle secondaires ci-dessus sont sur un bord du cycle et le groupe hydroxyle primaire est sur l'autre bord.
Le côté hydroxyle secondaire de la cyclodextrine s'ouvre légèrement plus que le côté hydroxyle primaire, c'est pourquoi les cavités sont en forme de « V ».
La cavité cyclodextrine est bordée par les atomes d'hydrogène et les ponts oxygène glycosidiques, respectivement.
Les paires d'électrons non liés de la cyclodextrine des ponts oxygène glycosidiques sont dirigées vers l'intérieur de la cavité, y produisant une densité électronique élevée et lui conférant certaines caractéristiques de base de Lewis
De nombreux composés métaboliquement importants, tels que les vitamines liposolubles et les hormones, ont des solubilités très faibles dans les solutions aqueuses.
Diverses techniques ont été utilisées pour solubiliser ces composés dans la culture tissulaire, la culture cellulaire ou d'autres applications à base d'eau.
Une approche fréquemment utilisée consiste à utiliser la cyclodextrine comme molécule « porteuse » pour faciliter la dissolution de ces composés.
La solubilité des cyclodextrines naturelles est très faible et cela a initialement empêché les cyclodextrines de devenir des agents complexants efficaces.
À la fin des années 1960, il a été découvert que les substitutions chimiques aux sites 2-, 3- et 6-hydroxyle augmenteraient considérablement la solubilité.
Le degré de substitution chimique de la cyclodextrine et la nature des groupements utilisés pour la substitution déterminent la concentration maximale finale de cyclodextrine dans un milieu aqueux.
La plupart des cyclodextrines chimiquement modifiées sont capables d'atteindre une concentration de 50 % (p/v) dans l'eau.
La taille de la cavité est le déterminant majeur de la cyclodextrine utilisée dans la complexation.
« Fit » est essentiel pour obtenir une bonne incorporation des cyclodextrines.
Les α-cyclodextrines ont de petites cavités qui ne sont pas capables d'accepter de nombreuses molécules.
Les γ-cyclodextrines ont des cavités beaucoup plus grandes que de nombreuses molécules à incorporer, et les charges hydrophobes de cyclodextrine ne peuvent pas interagir efficacement pour faciliter la complexation.
Le diamètre de la cavité des β-cyclodextrines s'est avéré être la taille la plus appropriée pour les hormones, les vitamines et d'autres composés fréquemment utilisés dans les applications de culture tissulaire et cellulaire.
Pour cette raison, la -cyclodextrine est le plus couramment utilisée comme agent complexant.
Des molécules hydrophobes sont incorporées dans la cavité des cyclodextrines en déplaçant l'eau.
La réaction de la cyclodextrine est favorisée par la répulsion de la molécule par l'eau.
La cyclodextrine encapsule efficacement la molécule d'intérêt dans la cyclodextrine, rendant la molécule hydrosoluble.
Lorsque le complexe hydrosoluble est dilué dans un volume beaucoup plus important de solvant aqueux, le processus est inversé, libérant ainsi la molécule d'intérêt dans la solution.
Notre gamme de produits de complexes hydrosolubles comprend des cyclodextrines et des complexes de cyclodextrines solubles de produits biochimiques couramment utilisés dans les applications de culture tissulaire et cellulaire.
La plupart des médicaments administrés par voie orale ont une solubilité aqueuse et une vitesse de dissolution médiocres.
La cyclodextrine et ses dérivés représentent des adjuvants pharmaceutiques pour surmonter ces défis et aident au développement d'une formulation stable avec une biodisponibilité améliorée.
Les cyclodextrines sont une structure unique avec des propriétés physico-chimiques polyvalentes qui aident les scientifiques pharmaceutiques à surmonter les défis d'administration de médicaments pour les médicaments peu solubles dans l'eau.
La cyclodextrine et ses dérivés sont largement utiles comme solubilisants, aidant à la préparation de diverses formes posologiques telles que des préparations orales, solides et parentérales liquides.
Les cyclodextrines interagissent avec des molécules invitées de taille appropriée pour former un complexe d'inclusion et améliorer la solubilité aqueuse, la stabilité physico-chimique et la biodisponibilité des médicaments.
À travers les diverses littératures rapportées, la revue met en évidence le concept de cyclodextrine et de ses dérivés dans l'amélioration de la solubilité et de la biodisponibilité des médicaments peu solubles dans l'eau.
La biodisponibilité orale des médicaments peu solubles dans l'eau reste l'un des aspects les plus difficiles pour les chercheurs dans le développement de formulations de formes posologiques.
À proximité, 70 % des nouvelles molécules médicamenteuses existantes sont peu solubles dans l'eau et nécessitent un candidat approprié pour améliorer la biodisponibilité et la solubilité orales.
Les médicaments ayant une solubilité dans l'eau < 10 mg/ml sur la plage de pH de 1 à 7 à 37 °C présentent des problèmes de biodisponibilité.
Selon le système de classification biopharmaceutique (BCS), les médicaments peu solubles mais hautement perméables relèvent de la catégorie BCS de classe II.
Ces molécules médicamenteuses peu solubles dans l'eau présentent une absorption médicamenteuse lente conduisant à une biodisponibilité médiocre et erratique et finalement provoquent une toxicité muqueuse gastro-intestinale.
Une faible solubilité, une faible vitesse de dissolution et une absorption orale compromise sont les principaux problèmes des médicaments BCS de classe II et, par conséquent, l'amélioration de la solubilité de ces actifs est un défi majeur pour les chercheurs pharmaceutiques et universitaires.
Les cyclodextrines (CD) représentent l'un des excipients pharmaceutiques pour surmonter ce défi. Les CD sont des molécules d'origine naturelle, découvertes antérieurement par Villiers en 1891.
L'intérêt de la cyclodextrine dans l'application des CD a ensuite été étudié par le microbiologiste autrichien Franz Schardinger au XXe siècle, qui est devenu le sujet d'intérêt le plus important dans les domaines pharmaceutiques et autres depuis la fin des années 1970 jusqu'à plus tard.
Il a décrit environ deux composés cristallins isolés de la digestion bactérienne de l'amidon de pomme de terre appelés α-dextrine et -dextrine qui ont été plus tard et maintenant appelés α-CD et β-CD.
Au fil du temps, les CD ont créé une plate-forme de qualité pour diverses applications telles que l'augmentation de la solubilité et de la stabilité des médicaments, le masquage des odeurs et des goûts, l'amélioration de l'absorption des médicaments6, le contrôle des profils de libération des médicaments, l'atténuation de la toxicité locale et systémique et l'amélioration de la perméabilité des médicaments à travers les barrières biologiques. .
Des formulations contenant des CD ont été délivrées par le biais de divers systèmes de délivrance tels qu'oral, oculaire, nasal, cutané et rectal.
Du point de vue de l'application, les CD offrent divers avantages tels que non toxiques, peu coûteux, sûrs (reconnus par les autorités sanitaires) et facilement disponibles.
Divers rapports publiés démontrent une large application des CD pour améliorer la biodisponibilité orale de médicaments faiblement solubles dans l'eau.
Dérivé β‒CD en administration orale
Certains CD limitent son application dans les produits pharmaceutiques en raison de sa faible solubilité et de sa faible sécurité.
L'un d'eux comprend la β-CD qui présente une faible solubilité et produit une activité hémolytique et une forte irritation.
Cependant, certains dérivés β-CD peuvent pallier ces inconvénients.
Néanmoins, en raison de son faible prix, les dérivés de la -CD sont largement utilisés dans les formulations pharmaceutiquement commercialisées.
La solubilité de la β-CD dans l'eau est relativement faible (environ 18,5 54 mg/mL à 25 °C), alors que son dérivé hydroxypropyl-β-cyclodextrine a une solubilité aqueuse plus élevée (environ 600 55 mg/mL à 25 °C) .
Sur la base de rapports publiés, l'hydroxypropyl-β-cyclodextrine est un dérivé largement utilisé de la β-CD pour améliorer la solubilité des médicaments hydrophobes avec sa meilleure solubilité aqueuse et sa plus grande sécurité.
Le tableau 1 représente les CD naturels et ses dérivés disponibles.
Divers rapports ont été publiés sur la β-CD en tant qu'hôte dans des complexes d'inclusion avec les molécules invitées et ont été brevetés.
Le complexe d'inclusion implique un phénomène moléculaire stoechiométrique.
Les CD en tant qu'hôte forment des complexes d'inclusion hydrophiles (lorsque cette cavité est remplie de la molécule d'une autre substance, cela s'appelle un complexe d'inclusion) avec les fractions médicamenteuses hydrophobes (invité) en incorporant la molécule invitée dans la cavité interne dans le rapport de 1 :1 et altérant ainsi les propriétés physico-chimiques de la molécule active sans aucun changement dans les propriétés intrinsèques de la molécule active.
De tels changements dans les propriétés physico-chimiques des molécules médicamenteuses, telles que la solubilité, la vitesse de dissolution, la stabilité et la biodisponibilité, font des CD un candidat approprié pour l'administration orale de médicaments dans le domaine pharmaceutique.
La figure 1 illustre la formation des complexes d'inclusion invité-hôte.
Les complexes d'inclusion médicament/CD sont généralement préparés par des procédés unitaires simples tels que la précipitation, le malaxage, l'évaporation de solvant, la lyophilisation et le séchage par pulvérisation de solutions ou de suspensions des composants.
Les forces de liaison de la molécule invitée au sein de ces complexes d'inclusion comprennent des liaisons hydrophobes, de van der Waals, des liaisons hydrogène ou des interactions dipolaires.
Les cyclodextrines, depuis leur découverte à la fin du 19ème siècle, étaient principalement considérées comme des excipients.
Néanmoins, les développements de la recherche sur la cyclodextrine ont montré que certains de ces hôtes peuvent capturer et inclure des biomolécules, mettant en évidence des acides gras et du cholestérol, ce qui implique qu'ils ne sont pas inertes et que leur action peut être utilisée à des fins médicinales spécifiques.
La présente revue, centrée sur les rapports de la littérature de l'an 2000 à nos jours, présente une description complète des activités biologiques connues des cyclodextrines et de leurs implications pour les applications médicinales.
L'article est divisé en deux sections principales, l'une consacrée aux propriétés et aux applications des cyclodextrines en tant qu'ingrédients pharmaceutiques actifs dans une variété de pathologies, des maladies infectieuses aux dysfonctionnements cardiovasculaires et aux maladies métaboliques.
La deuxième section est consacrée à l'utilisation des cyclodextrines dans une gamme de technologies biomédicales.
Aperçu historique
Les cyclodextrines (CD), signalées pour la première fois par Villiers en 1891, ont célébré leur 128e anniversaire. Décrites par Villiers comme des glucides qui précipitent lentement (au milieu des produits de fermentation de l'amidon) sous forme de « beaux cristaux rayonnants », ces molécules ont gardé autant d'attrait que de mystère au cours des cinq premières décennies qui ont suivi leur découverte.
Cyclodextrine Au cours de la seconde moitié du 20e siècle, à mesure que la structure et les propriétés des cyclodextrines sont devenues plus détaillées, les études se sont orientées vers l'exploration de leur capacité à former des complexes d'inclusion avec diverses molécules.
Les cyclodextrines se sont avérées protéger les molécules invitées organiques sensibles de la volatilisation et de l'oxydation et leur action solubilisante sur les invités apolaires les rendait attrayantes pour une variété d'applications.
Lorsque la production industrielle de cyclodextrines a commencé à les rendre disponibles en plus grandes quantités et que la sécurité toxicologique a été vérifiée, les applications dans la chimie pharmaceutique, cosmétique et alimentaire se sont épanouies et, plus récemment, les applications se sont étendues à des domaines (ré)émergents comme la nutraceutique. et produits naturels.
Cyclodextrine Tous ces produits, les cyclodextrines étaient essentiellement considérés comme des excipients ou des matières inertes.
Au tournant du nouveau millénaire, les développements de la recherche biomédicale sur la cyclodextrine ont une fois de plus surpris la communauté scientifique en démontrant que ces molécules ne sont pas tout à fait inertes et qu'elles peuvent, en fait, être utilisées pour traiter certaines affections humaines.
Ces propriétés médicinales sont le sujet principal de cette revue et sont présentées en détail dans la section 2.
Statut réglementaire des cyclodextrines
Les CD natifs sont considérés au Japon comme des produits naturels, et pour cette raison ils sont utilisés sans beaucoup de restrictions à la fois dans les médicaments et dans les aliments.
Dans les pays occidentaux, l'ingestion de cyclodextrines natives est réglementée par le JECFA (Comité mixte OMS/FAO d'experts sur les additifs alimentaires), les applications pharmaceutiques relevant de l'Agence européenne des médicaments (EMA) en Europe et de la Food and Drug Administration dans le Les états-unis d'Amérique.
Les CD natifs peuvent être ingérés sans absorption significative, étant ainsi « généralement considérés comme sûrs » par la FDA ; elles sont communément appelées molécules avec « statut GRAS ». La -CD et la -CD peuvent être prises sans restriction tandis que la prise orale de β-CD doit être limitée à un maximum de 5 mg par kilogramme de poids par jour. Concernant l'usage parentéral, les cyclodextrines natives souffrent de restrictions beaucoup plus fortes. En effet, l'EMA déconseille l'administration de -CD et β-CD directement dans la circulation sanguine en raison d'une toxicité rénale.
En plus de la cyclodextrine, les CD natives sont connues pour provoquer une hémolyse in vitro, à des concentrations de 6, 3 et 16 mM pour les α-, β- et γ-CD, respectivement, en raison de l'extraction des phospholipides et du cholestérol de la membrane érythrocytaire.
Les CD natifs peuvent être fonctionnalisés pour offrir une grande variété et un grand nombre de dérivés, dépassant les 1500 molécules différentes selon un rapport de 2012.
Parmi ceux-ci, seuls quelques-uns sont approuvés pour un usage humain dans les domaines pharmaceutiques.
La Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis répertorie la 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrine (HPβCD) et la 2-hydroxypropyl-γ-CD (HPγCD) comme matériaux inertes approuvés (excipients), la HPβCD étant adaptée à l'administration orale et intraveineuse tandis que la HPγCD ne peut être utilisé que dans les produits topiques et à une concentration maximale de 1,5% (p/v).
Au sein des CD O-méthylés, le statut d'approbation varie d'une molécule à l'autre.
Par exemple, l'heptakis-2,3,6-tris-O-méthyl β-CD (TRIMEB) est considéré comme dangereux pour l'homme en raison de son action hémolytique et de sa toxicité rénale.
La cyclodextrine sœur de la cyclodextrine, l'heptakis-2,6-di-O-méthyl-β-CD (DIMEB), présente également une certaine toxicité, ciblant principalement le foie : des doses de 300 mg/kg chez la souris ont provoqué des niveaux élevés de glutamate-pyruvate transaminase ( GPT) et la glutamate-oxaloacétate transaminase (GOT), deux biomarqueurs des lésions hépatiques.
Malgré cela, le DIMEB est approuvé par la FDA pour une utilisation commerciale dans quelques vaccins injectables, probablement en raison du fait qu'il est présent en faibles quantités dans ces produits.
Les cyclodextrines ayant subi une O-méthylation dans des positions aléatoires ont des profils de sécurité différents, selon les différents degrés de substitution. Le RAMEB (issu de la bêta-cyclodextrine méthylée au hasard), avec une moyenne de 1,8 groupe méthoxy par unité glucose, a une certaine action hydrolytique sur les érythrocytes, ainsi qu'une toxicité rénale supérieure à celle de la βCD parente.
Pour ces raisons, RAMEB n'est pas recommandé pour une utilisation parentérale par l'EMA.
CRYSMEB (nommé d'après le fait qu'il s'agit d'un solide cristallin, bêta-cyclodextrine méthylée cristalline) a un degré de substitution délibérément faible (moyenne de 0,56 groupes méthyle par unité de glucose, c'est-à-dire seulement quatre groupes méthyle dans chaque molécule CD) car il a été conçu pour une biotolérabilité élevée.
CRYSMEB ne provoque pas d'hémolyse et il est déjà approuvé pour les applications cutanées et comme ingrédient dans les cosmétiques.
Un autre CD biocompatible est le sulfobutyl éther β-CD (SBEβCD), développé pour être non néphrotoxique et présent dans plusieurs médicaments commercialisés approuvés par la FDA pour l'administration orale et intraveineuse.
Grâce aux propriétés spéciales des cyclodextrines, elles permettent une variété d'applications.
Par exemple, les cyclodextrines peuvent être utilisées pour stabiliser des substances sensibles, pour une libération contrôlée de bioactifs, pour masquer des arômes indésirables, pour contrôler la rhéologie ou pour améliorer la solubilité et la biodisponibilité. Et ce n'est que le début du potentiel offert par les cyclodextrines.
L'athérosclérose est une maladie inflammatoire liée à des concentrations élevées de cholestérol dans le sang.
Malgré les progrès continus dans la prévention et le traitement de l'athérosclérose, les maladies cardiovasculaires restent la principale cause de décès dans le monde.
La rétention continue des lipoprotéines contenant l'apolipoprotéine B dans l'espace sous-endothélial provoque une surabondance locale de cholestérol libre.
Étant donné que l'accumulation de cholestérol et le dépôt de cristaux de cholestérol (CC) déclenchent une réponse inflammatoire complexe, nous avons testé l'efficacité de l'oligosaccharide cyclique 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrine (CD), un composé qui augmente la solubilité du cholestérol dans la prévention et l'inversion de l'athérosclérose.
Nous avons montré que le traitement CD de l'athérosclérose murine réduisait la taille de la plaque athéroscléreuse et la charge de CC et favorisait la régression de la plaque même avec un régime riche en cholestérol.
D'un point de vue mécanique, la CD a augmenté la production d'oxystérol dans les macrophages et les plaques d'athérosclérose humaine et a favorisé la reprogrammation transcriptionnelle médiée par le récepteur X du foie (LXR) pour améliorer l'efflux de cholestérol et exercer des effets anti-inflammatoires.
Cyclodextrine vivo, cet agonisme LXR médié par CD était nécessaire pour les effets anti-athéroscléreux et anti-inflammatoires de la CD ainsi que pour l'augmentation du transport inverse du cholestérol.
Étant donné que le traitement de la MC chez l'homme est sûr et que la MC affecte de manière bénéfique les mécanismes clés de l'athérogenèse, il peut donc être utilisé en clinique pour prévenir ou traiter l'athérosclérose humaine.
Les cyclodextrines sont des oligosaccharides cycliques ayant la forme d'un tronc de cône creux.
Leur extérieur est hydrophile et leur cavité est hydrophobe, ce qui donne aux cyclodextrines la capacité d'accueillir des molécules/motifs hydrophobes dans la cavité.
Cet arrangement moléculaire spécial explique la variété des effets bénéfiques des cyclodextrines sur les protéines, qui sont largement utilisés dans les applications pharmacologiques.
Nous avons étudié l'interaction entre la β‐cyclodextrine et quatre protéines modèles ne liant pas les glucides : l'ubiquitine, l'inhibiteur de la chymotrypsine 2 (CI2), S6 et l'insuline SerB9Asp par spectroscopie RMN à divers détails structurels.
Nous démontrons que l'interaction de la β‐cyclodextrine et de nos protéines modèles a lieu sur des sites spécifiques à la surface de la protéine, et que l'accessibilité aux solvants de ces sites est une condition nécessaire mais non contraignante pour l'occurrence d'une interaction.
Si ce comportement peut être généralisé, cela pourrait expliquer le large éventail d'effets différents des cyclodextrines sur différentes protéines : suppression de l'agrégation (si les résidus responsables de l'agrégation sont très accessibles aux solvants), protection contre la dégradation (si le point d'attaque d'une protéase est stériquement ' masqué » par la cyclodextrine), altération de la fonction (si les résidus impliqués dans la fonction sont « masqués » par la cyclodextrine).
L'effet exact des cyclodextrines sur une protéine donnée sera toujours lié à la structure particulière de cette protéine.
Les cyclodextrines (CD) sont des oligosaccharides cycliques naturels produits par dégradation enzymatique de l'amidon.
Il existe trois CD natives désignées par αCD, βCD et γCD, qui sont composées de 6, 7 et 8 unités D-glucopyranose liées par des -(1, 4) glycosidiques, respectivement.
Les molécules sont généralement décrites comme un cône tronqué, en forme de seau ou de beignet, avec une surface externe hydrophile et une cavité interne relativement hydrophobe qui permet le piégeage de petites molécules de médicament hydrophobes ou de fragments hydrophobes de molécules plus grosses, fournissant ainsi des médicaments avec de nouvelles caractéristiques physico-chimiques. sans altérer leurs propriétés intrinsèques.
Le tableau 1 résume les caractéristiques des différents CD.
Les CD naturels sont préférés pour la complexation ; cependant, leur facilité d'utilisation est limitée par la petite taille de la cavité du CD, la faible solubilité aqueuse du CD et la faible productivité du γCD.
Les CD dérivées peuvent être obtenues en substituant leurs groupes hydroxyle par des fragments fonctionnels souhaités.
Les dérivés méthyl-(MeβCD et MeγCD) 4, 5, hydroxypropyl-(HPαCD, HPβCD et HPγCD) 6-8 et sulfobutyléther (SEBβCD) sont fréquemment trouvés dans les produits pharmaceutiques et ont une solubilité et une capacité d'inclusion améliorées par rapport aux CD naturels.
Les applications pharmaceutiques des CD naturels et de leurs dérivés sont courantes lorsque des complexes médicament/CD sont utilisés pour augmenter la solubilité du médicament, améliorer les propriétés organoleptiques, améliorer la perméation du médicament et augmenter la stabilité du médicament, ce qui augmente la durée de conservation du produit et la biodisponibilité du médicament.
En outre, l'auto-assemblage spontané de complexes médicament/CD en agrégats peut conduire à des systèmes d'administration de médicaments innovants, tels que des liposomes et des microsphères contenant des CD ainsi que des micro- et nanoparticules.
Les CD polymérisés (par exemple Epi-αCD et Epi-βCD) ont également été synthétisés pour améliorer la capacité d'auto-assemblage des CD et pour renforcer leurs interactions avec les médicaments et les membranes biologiques.
Par rapport à d'autres excipients pharmaceutiques, il a été démontré que les CD réduisent la toxicité de plusieurs médicaments et sont biocompatibles.
En conséquence, ils sont attrayants pour une utilisation dans le développement de formulations pharmaceutiques, y compris la reformulation de produits médicamenteux existants.
Que sont les cyclodextrines et pourquoi sont-elles intéressantes ?
Les CD d'intérêt biomédical et pharmaceutique sont des oligosaccharides cycliques constitués de six à huit unités de dextrose (α-, β- et -CD, respectivement) reliées par une à quatre liaisons.
Ces soi-disant « CD parents » sont eux-mêmes utilisés dans les produits alimentaires et pharmaceutiques depuis de nombreuses années, bien que leur utilisation aux États-Unis ait été plus limitée qu'au Japon et en Europe.
Une structure chimique généralisée de ces CD est présentée dans le tableau 1, qui contient également les noms et abréviations de certains CD couramment discutés dans les articles biomédicaux liés aux CD.
Les utilisations pharmaceutiques de la cyclodextrine des CD, qui sont au centre de cet article, ont été discutées dans de nombreuses revues et livres et sont un sujet majeur d'un Symposium international biennal sur la cyclodextrine.
De plus, le symposium de la Society of Cyclodextrines, Japon est organisé chaque année.
Le lecteur de cyclodextrine est dirigé vers ces publications et les actes de ces colloques à la fois pour une perspective historique et une discussion plus complète que celle qui peut être accomplie ici.
Les CD sont utiles sur le plan pharmaceutique car elles peuvent interagir avec des molécules médicamenteuses pour former des complexes d'inclusion.
Cette formation d'un complexe d'inclusion, souvent une interaction 1:1, est généralement décrite par l'équation 1 ou comme dans le schéma 1, bien que des complexes d'ordre supérieur soient souvent observés ou postulés.
Lors de la formation du complexe, les propriétés physico-chimiques et biologiques du médicament peuvent être modifiées pour obtenir un avantage.
Que peuvent faire les cyclodextrines et que ne peuvent-elles pas faire ?
Lors de la formation de complexes d'inclusion, des changements majeurs dans les propriétés des candidats-médicaments, y compris une solubilité accrue, une stabilité physique et chimique et d'autres propriétés physico-chimiques, ont été bien documentés.
Ces changements ont ensuite abouti à de meilleures performances biologiques et donc à l'utilisation de CD dans divers produits pharmaceutiques à succès commercial.
De loin, le plus grand avantage a été dans le domaine de la solubilité accrue des médicaments problématiques.
Cependant, il est important de reconnaître que l'amélioration de la solubilité aqueuse par les CD est différente, d'un point de vue mécanique, de la solubilité améliorée par l'utilisation de cosolvants et de tensioactifs.
Dans le cas des cocktails de cosolvants, la solubilité dans l'eau est améliorée par des changements dans les propriétés en vrac de la solution.
Par exemple, des solvants tels que le diméthylsulfoxyde (DMSO), le diméthylacétamide (DMA), le polyéthylène glycol, le propylène glycol, l'éthanol, etc. peuvent améliorer la solubilité lorsqu'ils sont mélangés avec de l'eau, mais de manière très non linéaire.
C'est-à-dire qu'un médicament peut être très soluble dans ces solvants purs, mais une fois que le mélange médicament-solvant est dilué avec un solvant aqueux, le médicament peu soluble dans l'eau précipite souvent en masse.
Cette non-linéarité n'est pas un problème avec l'utilisation de CD, en particulier ceux qui forment des complexes 1:1.
Une amélioration significative de la solubilité n'est souvent observée qu'avec des compositions qui sont > 30 % à 40 % organiques.
Les mélanges de tensioactifs et de tensioactifs-cosolvants ont tendance à être capables de solubiliser les médicaments faiblement cristallins et hautement liposolubles (tous les médicaments faiblement hydrosolubles ne sont pas liposolubles), mais souffrent d'une toxicité importante après administration parentérale chez certaines espèces animales.
Un bon exemple est les difficultés rencontrées avec l'utilisation de Cremophor EL dans la formulation du paclitaxel.
Les émulsions lipidiques avec le médicament dissous dans la phase lipidique ont été utilisées.
Depuis la découverte des cyclodextrines, une famille d'oligosaccharides cycliques basés sur une liaison (1 → 4) entre les sous-unités glucopyranose, ces hôtes supramoléculaires polyvalents ont reçu une attention considérable pour les explorations scientifiques.
En raison de leur propriété de former un complexe d'inclusion de type hôte-invité, les cyclodextrines et leurs dérivés synthétiques présentent une large gamme d'utilités dans différents domaines, à savoir. produits pharmaceutiques, systèmes d'administration de médicaments, cosmétiques, alimentation et nutrition, industrie textile et chimique, etc.
Objectif : Le but de cette revue est de mettre en évidence les propriétés, les avantages, les études récentes et les avantages polyvalents des cyclodextrines et de renforcer leurs applications prospectives dans de nouvelles directions pour la recherche future.
Méthodes : Cet article résume une variété d'applications des cyclodextrines dans divers produits industriels, technologies, processus analytiques et chimiques et les récents progrès industriels par une recherche approfondie de la littérature sur diverses bases de données scientifiques, Google et les sites Web de diverses industries pharmaceutiques associées et autorités de brevets à travers le monde.
Résultats et conclusion : En raison de la possibilité de changements multidimensionnels dans les propriétés physiques et chimiques des molécules lors de la complexation d'inclusion dans les cyclodextrines, ces composés présentent un grand intérêt commercial et peuvent offrir une solution à de nombreux problèmes scientifiques du monde actuel.
Les cyclodextrines (CD) sont définies comme la classe d'oligosaccharides cycliques qui contiennent des unités glucopyranose et qui sont liés les uns aux autres par des liaisons -(1,4).
Trois cyclodextrines naturelles, également connues sous le nom de CD de première génération ou CD parents, sont : la -cyclodextrine (α-CD), la -cyclodextrine (β-CD) et la γ-cyclodextrine (γ-CD), contenant 6, 7 et 8 unités de glucopyranose, respectivement.
Propriétés physicochimiques des cyclodextrines
Les groupes hydroxyle secondaires sur la molécule CD sont situés sur le bord le plus large de la molécule et les groupes hydroxyle primaires sur le bord étroit les rendent hydrophiles. En raison de leur surface externe hydrophile et de leur grand nombre de donneurs et d'accepteurs de liaisons hydrogène, les CD ont une valeur LogPo/w très négative (c'est-à-dire la valeur logarithmique du coefficient de partage octanol/eau) (tableau 2).
Dans les solutions aqueuses, les CD sont sensibles à l'hydrolyse acide à faible pH, entraînant l'ouverture du cycle et la formation de divers oligosaccharides linéaires et unités de glucose, mais elles sont stables dans des conditions alcalines. Les groupes hydroxyle attachés à la jante commencent à se déprotoner à un pH d'environ 12.
Selon la méthode de détermination et l'emplacement des groupes hydroxyle, les valeurs de pKa des CD naturelles ont été rapportées entre 12,1 et 13,5.
La principale différence de cyclodextrine des trois CD naturels, outre la taille de leur cavité centrale, est leur solubilité aqueuse (tableau 2).
βCD est le moins soluble mais, en même temps, possède la taille de cavité la plus appropriée pour la formation de complexes avec de nombreux médicaments.
La faible solubilité de la cyclodextrine peut être expliquée en termes de rigidité moléculaire de la molécule CD et de l'effet causé par la liaison hydrogène intermoléculaire à l'état cristallin.
En particulier, la formation de liaisons hydrogène entre C2-OH et C3-OH voisins dans la molécule βCD conduit à ce que l'on appelle la ceinture secondaire complète résultant en une structure inflexible et une capacité réduite de la molécule βCD à former une liaison hydrogène intermoléculaire avec les molécules d'eau environnantes.
Des simulations de dynamique moléculaire ont montré une densité d'eau élevée et un ordre fort des molécules d'eau autour de la molécule βCD.
Cela indique que les molécules d'eau entourant les molécules de CD dissoutes ont une enthalpie défavorable et une faible entropie, ce qui peut expliquer la faible solubilité dans l'eau de βCD par rapport à d'autres CD naturels.
En revanche, αCD a une ceinture incomplète de liaisons hydrogène et γCD a une structure non coplanaire.
Par conséquent, à la fois αCD et γCD possèdent une solubilité plus élevée dans l'eau.
Les informations de conformité réglementaire pour tous les produits Ashland varient selon la famille de produits et la qualité.
Pour des données spécifiques sur le grade qui vous intéresse, veuillez vous référer à notre dossier d'information sur les excipients, maintenant appelé PRD, et au certificat d'analyse (COA).
Le livre sur la cyclodextrine est consacré à l'ingrédient hautement polyvalent et potentiel, la cyclodextrine, une famille d'oligosaccharides cycliques composés de sous-unités de glucopyranose liées en a-(1,4).
Les phénomènes de complexation moléculaire de la cyclodextrine et les effets cytotoxiques négligeables sont attribués à son application, notamment dans les produits pharmaceutiques, les cosmétiques, l'alimentation, l'agriculture, le textile, les procédés de séparation, les méthodes analytiques, la catalyse, la protection de l'environnement et les diagnostics.
Des efforts ont également été déployés pour se concentrer sur les résultats de la recherche récente ainsi que sur les perspectives d'avenir des cyclodextrines afin d'attirer l'intérêt des scientifiques de l'industrie et du monde universitaire.
Les contributions des auteurs à la cyclodextrine sont grandement reconnues, sans lesquelles cette compilation n'aurait pas été possible.
Synonyme(s)
BCD
bêtaCD
Cyclodextrine B
dextrine bêta-Schardinger
Classes fonctionnelles
Transporteur
Stabilisateur
Épaississant
La plupart des agents chimiothérapeutiques cytotoxiques ont une faible solubilité aqueuse.
Ces molécules sont associées à de mauvaises propriétés physico-chimiques et biopharmaceutiques, ce qui rend la formulation difficile.
Une approche importante à cet égard est l'utilisation d'une combinaison de cyclodextrine et de nanotechnologie dans le système d'administration.
Cet article donne un aperçu des limites associées aux médicaments anticancéreux, leur complexation avec des cyclodextrines, le chargement/l'encapsulation des médicaments complexés dans des supports et diverses approches utilisées pour l'administration.
Le présent article de synthèse sur la cyclodextrine vise à évaluer l'utilité des supports à base de cyclodextrine tels que les liposomes, les niosomes, les nanoparticules, les micelles, les millirods et les siRNA pour la délivrance d'agents antinéoplasiques.
Ces systèmes basés sur la complexation de la cyclodextrine et la nanotechnologie camoufleront les propriétés indésirables du médicament et conduiront à un effet synergique ou additif. La nanotechnologie à base de cyclodextrine semble fournir un meilleur effet thérapeutique et maintenir une longue durée de vie des cellules saines et récupérées.
Pourtant, une étude considérable sur le système d'administration et les voies d'administration des supports à base de cyclodextrine est nécessaire en ce qui concerne leur pharmacocinétique et leur toxicologie pour justifier leur sécurité et leur efficacité.
À l'avenir, il serait possible de résoudre les problèmes conventionnels et actuels associés au développement et à la commercialisation d'agents antinéoplasiques.
Groupe homologue de GLUCANS cycliques constitué d'unités glucose liées à l'alpha-1,4 obtenues par action de la cyclodextrine glucanotransférase sur l'amidon ou des substrats similaires.
L'enzyme est produite par certaines espèces de Bacillus.
Les cyclodextrines forment des complexes d'inclusion avec une grande variété de substances.
Synonymes
Celdex ;
Celdex CH20;
Celdex CH 30;
Celdex SH 20;
Celdex SH 40;
Celdex SH 50;
Cycloamylose;
Rhodocap L 20 ;
Ringdex P
Numéro de registre CAS : 12619-70-4
Nom du produit : CYCLODEXTRINE
Poids moléculaire : 0
Dossier Mol : 12619-70-4
Les cyclodextrines (CD) sont des oligosaccharides cycliques non réducteurs liés par des liaisons α-1,4 glycosidiques.
En raison de la répulsion stérique, les CD ont plus de six unités de glucose. Les -, - et -CD contiennent respectivement six, sept et huit unités de glucose.
La conformation en chaise des unités de glucopyranose donne des molécules CD ayant une forme de cône tronqué, avec une cavité centrale quelque peu hydrophobe et une surface externe hydrophile.
La structure de la cyclodextrine leur permet d'interagir avec des composés peu solubles dans l'eau, les solubilisant ainsi via la formation de complexes d'inclusion hôte-invité.
Normalement, les chaînes hydrophobes des amphiphiles sont incluses dans des complexes hôte-invité avec une stoechiométrie 1:1 ou 2:1 avec des constantes de liaison élevées.
À la fin des années 1960, l'apparition du polyéther et la réalisation de sa capacité de reconnaissance ont créé le concept de chimie hôte-invité.
Les CD possèdent d'excellentes propriétés en termes de reconnaissance moléculaire, d'interaction moléculaire,
et l'agrégation moléculaire, et de nombreuses molécules d'une taille appropriée peuvent subir une complexation d'inclusion avec les CD.
La grande disponibilité et le faible coût des CD facilitent leur utilisation dans divers domaines, notamment l'analyse, la catalyse et la chimie de surface, et dans de nombreuses industries telles que les produits pharmaceutiques, les cosmétiques, les textiles et l'alimentation.
Ces derniers temps, la chimie supramoléculaire a attiré une attention considérable en tant que sous-discipline importante de la chimie qui développe des blocs de construction moléculaires pour la construction de nouveaux systèmes avec des propriétés intrigantes qui diffèrent de leurs composants séparés.
Les CD sont généralement composées de fragments hydrophiles et hydrophobes.
Grâce à des interactions hydrophobes et autres non covalentes, les molécules CD peuvent former diverses structures auto-assemblées dans des solutions aqueuses, notamment des micelles, des vésicules, des cristaux liquides lyotropes et des gels, qui ont tous trouvé de nombreuses applications dans les domaines des cosmétiques, de l'administration de médicaments, de la synthèse de matériaux, et microréacteurs.
Une grande attention a été accordée à la construction de nouveaux ensembles ordonnés et fonctionnels en raison de leurs structures d'agrégats délicates et hautement organisées.
Différentes approches ont été développées, y compris la modification de la structure moléculaire pour régler l'équilibre hydrophile/hydrophobe amphiphile et introduire des motifs moléculaires tels que des molécules hôtes pour former des complexes d'inclusion, et les CD sont maintenant considérés comme des modulateurs efficaces de l'auto-assemblage.
des amphiphiles.
Les interactions hôte-invité des CD sont dérivées de nombreux aspects, notamment les interactions hydrophobes, les interactions de Van der Waals, la tension du cycle du CD, la tension superficielle du solvant et l'effet des liaisons hydrogène.
De nombreuses molécules invitées de taille appropriée sont généralement capables de former des complexes d'inclusion avec les CD.
Des systèmes polymères à base de CD et de certaines molécules invitées ont été développés ces dernières années.
Par exemple, l'application de matériaux macromoléculaires à base de nanoparticules et de micelles a attiré une large attention dans les domaines médicaux et biologiques, en particulier pour la libération continue de médicaments, l'administration ciblée et l'ingénierie tissulaire.
De nombreux réseaux polymères sensibles aux stimuli avec de nouvelles structures ont été conçus par réticulation chimique, agrégation physique et d'autres moyens.
Les systèmes polymères basés sur les CD et les complexes d'inclusion de molécules invitées peuvent varier en structure et peuvent être linéaires, ramifiés, en forme de peigne ou hyperramifiés, comme indiqué dans.
Ces structures peuvent ensuite former des structures d'ordre supérieur telles que des pelures, des micelles, des vésicules et des tubes, qui peuvent être utilisées de plusieurs manières.
Les systèmes supramoléculaires ressemblent souvent à des molécules naturelles en termes de structure et de fonction ; par conséquent, ils sont considérés comme biomimétiques.
Les processus vitaux clés, y compris la photosynthèse et le stockage de l'oxygène, dépendent de la formation de complexes via des molécules de construction supramoléculaires telles que les porphyrinoïdes
