Un processo che utilizza una sostanza chimica sensibile alla luce può ridurre drasticamente i costi e il consumo di energia per produrre gamma-ciclodestrina, un composto ampiamente utilizzato nella produzione, secondo uno studio di Dartmouth.

La ricerca, pubblicato in chimica , dimostra come un modello di idrazone può sostituire la distillazione ad alta intensità energetica per produrre e isolare la gamma-ciclodestrina, una sostanza chimica solubile in acqua che attrae altre molecole e viene utilizzata per migliorare il cibo, prodotti farmaceutici, e una vasta gamma di prodotti di consumo.

"Questi composti sono biodegradabili, biocompatibile, benigno e comunemente usato, " disse Ivan Aprahamian, un professore di chimica a Dartmouth. "Stiamo rendendo la produzione molto più efficiente in modo che possa essere ancora più disponibile per l'industria".

Le ciclodestrine sono composti naturali che incapsulano e conservano gli ingredienti attivi in ​​un prodotto fino al suo utilizzo. I composti idrosolubili sono costituiti da glucosio e vengono prodotti quando gli enzimi vengono aggiunti all'amido. La loro forma a ciambella consente loro di agire come contenitori molecolari che circondano altri composti fino a quando non vengono rilasciati dal calore o da altri processi fisici.

Rispetto ad altre ciclodestrine comuni, come l'alfa-ciclodestrina e la beta-ciclodestrina, la gamma-ciclodestrina è la più grande e più solubile in acqua.

"La struttura unica di questa molecola aiuta a trattenere molecole voluminose come vitamine e coloranti sensibili, " disse Sirun Yang, primo autore dell'articolo e studente laureato presso l'Aprahamian Research Group a Dartmouth. "La gamma-ciclodestrina era già utile all'industria, ora lo stiamo rendendo più accessibile per i produttori di prodotti farmaceutici, cibo e prodotti per la casa».

Nei prodotti farmaceutici, il composto conferisce ai farmaci una durata di conservazione più lunga e consente loro di trasformarsi in forme facilmente mangiabili e digeribili. I deodoranti per ambienti utilizzano il composto per catturare molecole maleodoranti, abbassando la loro concentrazione nell'aria. Le fragranze lo usano per rilasciare lentamente composti dall'odore gradevole.

Secondo Aprahamian, la sfida per l'industria è che la gamma-ciclodestrina è anche energivora e costosa da preparare e isolare. Fino ad ora, era necessario un costoso processo di distillazione a vapore per rimuovere lo stampo molecolare utilizzato per formare il composto.

Attraverso l'uso di un modello in idrazone fotosensibile, il nuovo processo guida la gamma-ciclodestrina nella sua caratteristica forma a ciambella simile a un contenitore durante la sua produzione enzimatica, ma può quindi essere rimosso utilizzando un processo di fotoirradiazione economico e rispettoso dell'ambiente.

"Il nostro metodo si basa sull'utilizzo di idrazone, che è un fotointerruttore che può essere facilmente aggiunto nella cavità della gamma-ciclodestrina, " disse Aprahamian. "Una volta introdotta la luce, cambia forma ed esce dalla cavità, facilitando l'isolamento del composto. Non c'è più bisogno della distillazione a vapore."

Il nuovo processo rende il composto altamente funzionale più competitivo in termini di risorse e prezzo rispetto alle ciclodestrine più facilmente disponibili.

Con costi di produzione inferiori, la gamma-ciclodestrina potrebbe diventare più disponibile per l'uso in un'ampia gamma di prodotti di consumo. Per i prodotti farmaceutici, un maggiore uso del composto consentirebbe ai produttori di formulare dosaggi inferiori di principi attivi, rendendo i farmaci meno costosi e riducendo gli effetti collaterali.

Maria Pellegrini e Dale Mierke di Dartmouth, e Sophie Beeren, Hanno contribuito a questo studio anche Dennis Larsen e Sebastian Meier dell'Università tecnica della Danimarca.