یک رویکرد جدید تحقیقاتی را در دنیای آینه سیکلودکسترین‌های طبیعی قرن‌ها آغاز می‌کند.

سیکلودکسترین ها (CDs)، دسته ای از الیگوساکاریدهای حلقوی که در سال 1891 “متولد شدند”، فرصت های تحقیقاتی و تجاری بی پایانی را در زمینه های متعددی که شامل کربوهیدرات، فوق مولکولی (میزبان مهمان) و شیمی تحلیلی از آزمایشگاه های تحقیقاتی در دانشگاه تا تولید انبوه محصولات – به عنوان مثال، محصولات مراقبت از پوست تا سیستم های دارورسانی – در صنعت.

اگرچه برای بیش از 130 سال شناخته شده است، اما قابل دسترس ترین همولوگ های حلقوی α-، β- و γ-CD هستند که به ترتیب شامل شش، هفت و هشت واحد D-glucopyranosyl هستند. اودیسه سی دی های طبیعی نشان می دهد که اگرچه تعداد سی دی ها کاملاً محدود است، اما دامنه آنها نامحدود است.

مدت‌هاست که دانشمندان روش‌های جدیدی را برای سنتز همولوگ‌های CD – هم از نظر شیمیایی و هم از نظر آنزیمی – بررسی می‌کنند. این تلاش‌ها شامل سنتز آنالوگ‌های کوچک‌تر غیرمعمول با تنها 3، 4 و 5 واحد D-گلوکز و ساخت CDهای بزرگتر نادر با 9 تا 12 واحد D-گلوکز بود.

تمام سی دی های موجود در حال حاضر تنها از واحدهای D-glucopyranosyl به عنوان مونومر تشکیل شده اند، در حالی که سنتز CD های تصویر آینه ای یک هدف دست نخورده جامعه CD باقی مانده است و تحقق پتانسیل کامل آنها را محدود می کند، مانند توسعه حسگرها و کاتالیزورهای فوق مولکولی جدید. ، مواد کایرال و همچنین سیستم های نوآورانه دارورسانی و مواد فعال دارویی.

برای انجام این تحقیقات بنیادی، یک تیم تحقیقاتی مشترک به رهبری پروفسور سر فریزر STODDART در گروه شیمی در دانشگاه هنگ کنگ (HKU) و پروفسور دانیل آرمسترانگ در گروه شیمی و بیوشیمی در دانشگاه تگزاس در آرلینگتون توسعه دادند. یک رویکرد جفت شدن کوتاه مونوساکاریدهای L-glucopyranosyl با هم به روشی بسیار دیاستری انتخابی و مقیاس پذیر، که منجر به تولید مقادیر حدود نیم گرمی α-، β- و γ-L-CD می شود.

حضور L-CD ها برای اولین بار – از زمان کشف تصادفی همتایان طبیعی آنها در سال 1891 – امکان روشن شدن یک خود مرتب سازی کایرال بی سابقه ای از یک اصلاح راسمیک β-CD را فراهم کرد. در حالت جامد و بررسی تشخیص کایرال مهمانان انانتیومر توسط α-L-CD در آب.

مقاله پژوهشی بود منتشر شده و بر روی جلد مجله –سنتز طبیعی. متناظر مقاله اخبار و بازدید نوشته پروفسور سوفی برن، متخصص سیکلودکسترین که در دانشگاه فنی دانمارک کار می کند، نیز در همین مجله منتشر شده است.

طراحی نوآورانه

این تیم دو بلوک ساختمانی مونوساکارید را طراحی و سنتز کردند که هر دو دارای گروه‌های بنزوئیل به عنوان منبع حفاظتی برای گروه‌های هیدروکسیل اولیه هستند، که برای هدایت تشکیل دیاسترو انتخابی پیوندهای 1،2-cis L-glucopyranosyl از طریق کمک انکیمر از راه دور طراحی شده‌اند.

برای ساده‌سازی فرآیند مونتاژ الیگوساکاریدهای خطی، بلوک‌های ساختمانی مونوساکارید و دی‌ساکارید به‌طور متوالی در یک گلدان واکنش نشان می‌دهند، که منجر به ساخت سریع هگزا، هپتا، و اکتاساکاریدهای خطی می‌شود که تنها شامل حداقل جداسازی میانی و دستکاری گروهی می‌شود.

این تیم بهینه‌سازی گسترده‌ای از شرایط برای گلیکوزیلاسیون درون مولکولی (چرخه‌سازی) انجام داد که به شکل‌گیری بسیار مولد آلفا، β- و γ-L-CD‌های کاملاً محافظت‌شده منجر شد. حفاظت جهانی نهایی، سه L-CD را در هشت مرحله از بلوک‌های ساختمانی مونوساکاریدی ساده و در دسترس تولید کرد.

پروفسور سر فریزر استودارت گفت: «این بخش از تحقیق، که نشان می‌دهد چگونه شیمی کربوهیدرات مصنوعی می‌تواند ابزاری را که در حال حاضر در دسترس جامعه سی‌دی است، غنی کند، نشان‌دهنده نقطه عطفی در تاریخ طولانی سی‌دی‌ها است».

“یک سوال اساسی که باید به آن پاسخ داده شود این است که چگونه استریوشیمی غیرطبیعی L-CD بر برنامه های هدفمند بیومدیکال که در آنها CD ها به عنوان مواد کمکی در فرمولاسیون دارو و به عنوان مواد فعال دارویی استفاده می شوند، تاثیر می گذارد؟”

این تیم پیش‌بینی کرد که L-CDها باید از نظر بیولوژیکی پایدارتر از همتایان طبیعی خود باشند، زیرا آنزیم‌های طبیعی قادر به تشخیص L-CD نیستند.

این تیم در حال حاضر با دانشمندان بیوپزشکی برای ارزیابی سیستماتیک اثرات بیولوژیکی L-CD با استفاده از خطوط سلولی مختلف و مدل‌های حیوانی، و بررسی کاربردهای بالقوه در بیولوژیکی و تحقیقات زیست پزشکی.