Процесс с использованием светочувствительного химического вещества может значительно сократить затраты и потребление энергии для производства гамма-циклодекстрина, соединения, которое широко используется в производстве, согласно исследованию Дартмута.
Исследование, опубликованное в журнале Chem, демонстрирует, как матрица гидразона может заменить энергоемкую дистилляцию для производства и выделения гамма-циклодекстрина - водорастворимого химического вещества, которое притягивает другие молекулы и используется для улучшения пищевых продуктов, фармацевтических препаратов и широкий ассортимент товаров народного потребления.
«Эти соединения биоразлагаемы, биосовместимы, безопасны и широко используются», - сказал Иван Апрахамян, профессор химии в Дартмуте. «Мы делаем производство намного более эффективным, чтобы они стали еще более доступными для промышленности».
Циклодекстрины - это встречающиеся в природе соединения, которые инкапсулируют и сохраняют активные ингредиенты в продукте до момента его использования. Водорастворимые соединения состоят из глюкозы и образуются при добавлении ферментов к крахмалу. Их пончиковая форма позволяет им действовать как молекулярные контейнеры, которые окружают другие соединения, пока они не будут высвобождены под воздействием тепла или других физических процессов..
По сравнению с другими распространенными циклодекстринами, такими как альфа-циклодекстрин и бета-циклодекстрин, гамма-циклодекстрин является самым крупным и наиболее растворимым в воде.
«Уникальная структура этой молекулы помогает ей удерживать объемные молекулы, такие как витамины и чувствительные красители», - сказал Сирун Янг, первый автор статьи и аспирант Апрахемской исследовательской группы в Дартмуте.«Гамма-циклодекстрин уже был полезен для промышленности, теперь мы делаем его более доступным для производителей фармацевтических препаратов, продуктов питания и товаров для дома».
В фармацевтике это соединение продлевает срок годности лекарств и позволяет превращать их в легко усваиваемые и усваиваемые формы. Освежители воздуха используют это соединение для улавливания пахучих молекул, снижая их концентрацию в воздухе. Ароматы используют его для медленного выделения приятно пахнущих соединений.
По словам Апрахамяна, проблема для промышленности заключается в том, что гамма-циклодекстрин также является энергоемким и дорогим в производстве и выделении. До сих пор для удаления молекулярного шаблона, используемого для образования соединения, требовался дорогостоящий процесс перегонки с водяным паром.
Благодаря использованию шаблона, изготовленного из светочувствительного гидразона, новый процесс направляет гамма-циклодекстрин в его характерную контейнероподобную форму пончика во время его ферментативного производства, но затем его можно удалить с помощью экономичного и экологически чистого способа. дружественный процесс фотооблучения.
«Наш метод основан на использовании гидразона, который представляет собой фотопереключатель, который можно легко добавить в полость гамма-циклодекстрина», - сказал Апрахамян. «Как только вы вводите свет, он меняет форму и покидает полость, облегчая выделение соединения. Больше нет необходимости в паровой дистилляции».
Новый процесс делает высокофункциональное соединение более конкурентоспособным по ресурсам и цене по сравнению с более доступными циклодекстринами.
С более низкими производственными затратами гамма-циклодекстрин может стать более доступным для использования в широком спектре потребительских товаров. Что касается фармацевтики, более широкое использование соединения позволит производителям создавать более низкие дозы активных ингредиентов, что сделает лекарства менее дорогими и снизит побочные эффекты.
Мария Пеллегрини и Дейл Мирке из Дартмута, а также Софи Берен, Деннис Ларсен и Себастьян Мейер из Технического университета Дании также внесли свой вклад в это исследование.