Een proces waarbij een lichtgevoelige chemische stof wordt gebruikt, kan de kosten en het energieverbruik voor de productie van gamma-cyclodextrine drastisch verminderen, een verbinding die veel wordt gebruikt in de productie, volgens een Dartmouth-studie.

Het onderzoek, gepubliceerd in Chemo , laat zien hoe een hydrazontemplate energie-intensieve destillatie kan vervangen om gamma-cyclodextrine te produceren en te isoleren - een in water oplosbare chemische stof die andere moleculen aantrekt en wordt gebruikt om voedsel te verbeteren, geneesmiddelen, en een breed scala aan consumentenproducten.

"Deze verbindingen zijn biologisch afbreekbaar, biocompatibel, goedaardig en vaak gebruikt, " zei Ivan Aprahamian, een professor in de chemie in Dartmouth. "We maken de productie veel efficiënter, zodat ze nog meer beschikbaar zijn voor de industrie."

Cyclodextrines zijn van nature voorkomende verbindingen die actieve ingrediënten in een product inkapselen en bewaren totdat het wordt gebruikt. De in water oplosbare verbindingen zijn gemaakt van glucose en worden geproduceerd wanneer enzymen aan zetmeel worden toegevoegd. Door hun donutachtige vorm kunnen ze fungeren als moleculaire containers die andere verbindingen omringen totdat ze worden vrijgegeven door hitte of andere fysieke processen.

In vergelijking met andere veel voorkomende cyclodextrines, zoals alfa-cyclodextrine en beta-cyclodextrine, is gamma-cyclodextrine de grootste en meest in water oplosbare.

"De unieke structuur van dit molecuul helpt het om volumineuze moleculen zoals vitamines en gevoelige kleurstoffen vast te houden, " zei Sirun Yang, eerste auteur van het artikel en een afgestudeerde student in de Aprahamian Research Group in Dartmouth. "Gamma-cyclodextrine was al nuttig voor de industrie, nu maken we het toegankelijker voor producenten van geneesmiddelen, voedsel en huishoudelijke producten."

Bij geneesmiddelen, de verbinding geeft medicijnen een langere houdbaarheid en zorgt ervoor dat ze gemakkelijk kunnen worden gegeten en verteerbare vormen kunnen worden. Luchtverfrissers gebruiken de verbinding om stinkende moleculen op te vangen, hun concentratie in de lucht verlagen. Geuren gebruiken het om langzaam aangenaam ruikende verbindingen vrij te maken.

Volgens Aprahamian, de uitdaging voor de industrie is dat gamma-cyclodextrine ook energie-intensief is en duur om te bereiden en te isoleren. Tot nu, er was een kostbaar stoomdestillatieproces nodig om het moleculaire sjabloon te verwijderen dat wordt gebruikt om de verbinding te vormen.

Door het gebruik van een sjabloon gemaakt van lichtgevoelig hydrazon, het nieuwe proces leidt gamma-cyclodextrine tijdens de enzymatische productie naar zijn kenmerkende containerachtige donutvorm, maar kan vervolgens worden verwijderd met behulp van een kosteneffectief en milieuvriendelijk fotobestralingsproces.

"Onze methode is gebaseerd op het gebruik van hydrazon, wat een fotoschakelaar is die gemakkelijk in de gamma-cyclodextrineholte kan worden toegevoegd, "zei Aprahamian. "Als je eenmaal licht introduceert, het verandert van vorm en verlaat de holte, het vergemakkelijken van de isolatie van de verbinding. Stoomdestillatie is niet meer nodig."

Het nieuwe proces maakt de zeer functionele verbinding meer hulpbronnen en prijsconcurrerend in vergelijking met de gemakkelijker verkrijgbare cyclodextrines.

Met goedkopere productiekosten, gamma-cyclodextrine zou meer beschikbaar kunnen komen voor gebruik in een breed scala aan consumentenproducten. Voor geneesmiddelen, een verhoogd gebruik van de verbinding zou fabrikanten in staat stellen lagere doseringen van actieve ingrediënten te formuleren, medicijnen goedkoper maken en bijwerkingen verminderen.

Maria Pellegrini en Dale Mierke uit Dartmouth, en Sophie Beeren, Dennis Larsen en Sebastian Meier van de Technische Universiteit van Denemarken hebben ook bijgedragen aan dit onderzoek.