Historia de las ciclodextrinas: una larga historia resumida
Las ciclodextrinas son oligómeros cíclicos de glucosa que se producen naturalmente a partir de la degradación enzimática de los polisacáridos más esenciales, el almidón. Se conocen desde hace casi 130 años, pero realmente lograron su gran avance en la década de 1980 con las primeras aplicaciones en las industrias farmacéutica y alimentaria. Desde la década de 1980, el número total de publicaciones y patentes sobre ciclodextrinas supera las 53.000.
1891-1936: el período del descubrimiento
Su historia comienza en Francia en 1891, cuando Antoine Villiers, farmacéutico y químico, publica la primera referencia a las ciclodextrinas. Villiers estaba trabajando en la acción de las enzimas sobre varios carbohidratos y describió que bajo ciertas condiciones el almidón de papa puede fermentar para producir principalmente dextrinas bajo la acción de Bacillus amylobacter. El término dextrinas ya se utilizaba en aquella época para describir los productos de degradación del almidón. Villiers propuso denominar a esta sustancia cristalina “celulosina” debido a sus similitudes con la celulosa [1].
Unos años más tarde, el "padre fundador" de la química de las ciclodextrinas, Franz Schardinger, un microbiólogo austriaco, aisló un microorganismo (Bacillus macerans) que producía de forma reproducible dos sustancias cristalinas distintas cuando se cultivaba en un medio que contenía almidón [2]. Identificó estos dos tipos de polisacáridos, como dextrina cristalina A y dextrina cristalina B, y dio la primera descripción detallada de la preparación y separación de estas dos dextrinas.
1936-1970: el período de exploración
De 1911 a 1935 vino un período de dudas y desacuerdos y no fue hasta mediados de la década de 1930 que se desarrolló nuevamente la investigación sobre las dextrinas.
El período de exploración estuvo marcado por los numerosos resultados obtenidos por Freudenberg y French sobre la estructura de las moléculas de la “dextrina Schardinger”. En la década de 1940, Freudenberg y sus colaboradores descubrieron la γ-CD y posteriormente resolvieron la estructura de oligosacáridos cíclicos de las moléculas de ciclodextrinas.
1950-1970: el período de maduración
Después de descubrir la viabilidad de preparar complejos de inclusión de ciclodextrina, Freudenberg, Cramer y Plieninger publicaron la primera patente relacionada con el CD en 1953, relativa a las aplicaciones de las ciclodextrinas en formulaciones farmacéuticas, iniciando su transición de la investigación académica a las aplicaciones industriales, como parte de nuestra actividad diaria. vidas [3].
1970-Hoy: el período de solicitud
A partir de 1970 aumentó el interés por las ciclodextrinas. Desde entonces, hemos conocido numerosas aplicaciones industriales y farmacéuticas, mientras se ha acumulado una literatura científica impresionante y ha habido un aumento en las solicitudes de patentes. Hoy en día, las ciclodextrinas siguen fascinando a los investigadores y cada año se dedican más de 2.000 publicaciones, incluidos artículos y capítulos de libros, a las ciclodextrinas [4].
Aplicaciones de las ciclodextrinas
Las ciclodextrinas y sus derivados, por su biocompatibilidad y versatilidad, tienen una amplia variedad de aplicaciones. Se han utilizado ampliamente en las industrias textil y farmacéutica, así como en agroquímica, tecnología alimentaria, biotecnología, catálisis y cosmética.
Las ciclodextrinas se han explorado abundantemente en el campo de los medicamentos para el diseño de diversos sistemas de administración de fármacos. Se conocen predominantemente como agentes que aumentan la estabilidad y mejoran la solubilidad en agua y la biodisponibilidad de compuestos y restos activos. Se han reconocido como excipientes farmacéuticos útiles, mientras que los desarrollos recientes en la investigación de la ciclodextrina han demostrado su potencial como ingredientes farmacéuticos activos (API) para el tratamiento de varias enfermedades (por ejemplo, hipercolesterolemia, cáncer, enfermedad de Niemann-Pick tipo C) [7].
Otras aplicaciones de las ciclodextrinas incluyen química analítica, química orgánica (síntesis), química macromolecular (materiales), química click, química supramolecular, membranas, tecnología enzimática y nanotecnología (nanopartículas/nanoesponjas para diversos dominios). Sin embargo, las industrias farmacéutica, alimentaria y cosmética siguen siendo los principales mercados objetivo de las ciclodextrinas [5].
Formación del complejo de inclusión
La mayoría de estas aplicaciones son posibles gracias a la capacidad de las ciclodextrinas para formar complejos de inclusión con una amplia gama de compuestos sólidos, líquidos y gaseosos. En estos complejos, las propiedades fisicoquímicas de las moléculas huésped que están temporalmente bloqueadas o enjauladas dentro de la cavidad del huésped (ciclodextrinas) se modifican profundamente, ofreciendo mejora de la solubilidad, estabilización y otras propiedades beneficiosas [6].
Referencias:
1. Crini G., (2014). Revisión: una historia de las ciclodextrinas. Reseñas de productos químicos, 114(21), 10940–10975. DOI:10.1021/cr500081p
2. Szejtli J., (2004). Pasado, presente y futuro de la investigación sobre ciclodextrina. Química pura y aplicada, 76(10), 1825–1845. DOI:10.1351/pac200476101825
3. Wüpper S., Lüersen K., Rimbach G., (2021). Ciclodextrinas, compuestos naturales y bioactivos vegetales: una perspectiva nutricional. Biomoléculas. 11(3):401. DOI: 10.3390/biom11030401. PMID: 33803150; PMCID: PMC7998733.
4. Morin-Crini N., Fourmentin S., Fenyvesi É., Lichtfouse E., Torri G., Fourmentin M., Crini G., (2021). 130 años de descubrimiento de la ciclodextrina para la salud, la alimentación, la agricultura y la industria: una revisión. Cartas de química ambiental, 19 (3), 2581–2617. DOI:10.1007/s10311-020-01156-w
5. Crini G., Fourmentin S., Fenyvesi É., Torri G., Fourmentin M. y Morin-Crini N., (2018). Fundamentos y Aplicaciones de las Ciclodextrinas. Fundamentos, reactividad y análisis de la ciclodextrina, 1–55. DOI:10.1007/978-3-319-76159-6_1
6. Singh M., Sharma R. y Banerjee U., (2002). Aplicaciones biotecnológicas de las ciclodextrinas. Avances en biotecnología, 20(5-6), 341–359. DOI:10.1016/s0734-9750(02)00020-4
7. Di Cagno M. (2016). El potencial de las ciclodextrinas como nuevos ingredientes farmacéuticos activos: una breve descripción. Moléculas, 22(1), 1. DOI:10.3390/moléculas22010001
