Dette molekyle er lavet af sukker, formet som en doughnut, og dannet ved hjælp af lys

En proces, der anvender et lysfølsomt kemikalie, kan drastisk reducere omkostninger og energiforbrug for at producere gamma-cyclodextrin, en forbindelse, der er meget udbredt i fremstillingen, ifølge en Dartmouth-undersøgelse.

Forskningen, udgivet i Chem , demonstrerer, hvordan en hydrazonskabelon kan erstatte energikrævende destillation for at producere og isolere gamma-cyclodextrin - et vandopløseligt kemikalie, der tiltrækker andre molekyler og bruges til at forbedre fødevarer, lægemidler, og en bred vifte af forbrugerprodukter.

"Disse forbindelser er biologisk nedbrydelige, biokompatibel, godartet og almindeligt anvendt, " sagde Ivan Aprahamian, en professor i kemi ved Dartmouth. "Vi gør produktionen meget mere effektiv, så de kan være endnu mere tilgængelige for industrien."

Cyclodextriner er naturligt forekommende forbindelser, der indkapsler og bevarer aktive ingredienser i et produkt, indtil det bruges. De vandopløselige forbindelser er fremstillet af glucose og produceres, når enzymer tilsættes stivelse. Deres doughnut-lignende form giver dem mulighed for at fungere som molekylære beholdere, der omgiver andre forbindelser, indtil de frigives af varme eller andre fysiske processer.

Sammenlignet med andre almindelige cyclodextriner - såsom alfa-cyclodextrin og beta-cyclodextrin - er gamma-cyclodextrin den største og mest vandopløselige.

"Den unikke struktur af dette molekyle hjælper det med at holde på voluminøse molekyler som vitaminer og følsomme farvestoffer, " sagde Sirun Yang, første forfatter til papiret og en kandidatstuderende i Aprahamian Research Group i Dartmouth. "Gamma-cyclodextrin var allerede nyttigt for industrien, nu gør vi det mere tilgængeligt for producenter af lægemidler, fødevarer og husholdningsprodukter."

Inden for lægemidler, stoffet giver medicin længere holdbarhed og tillader dem at blive formet til let spiselige og fordøjelige former. Luftfriskere bruger forbindelsen til at fange ildelugtende molekyler, sænke deres koncentration i luften. Dufte bruger det til langsomt at frigive behageligt lugtende forbindelser.

Ifølge Aprahamian, udfordringen for industrien er, at gamma-cyclodextrin også er energikrævende og dyrt at fremstille og isolere. Indtil nu, en kostbar dampdestillationsproces var påkrævet for at fjerne den molekylære skabelon, der bruges til at danne forbindelsen.

Ved at bruge en skabelon lavet af lysfølsomt hydrazon, den nye proces leder gamma-cyclodextrin ind i sin karakteristiske beholderlignende donutform under dens enzymatiske produktion, men kan derefter fjernes ved hjælp af en omkostningseffektiv og miljøvenlig fotobestrålingsproces.

"Vores metode er afhængig af at bruge hydrazon, som er en fotoswitch, der nemt kan tilføjes i gamma-cyclodextrin hulrummet, "sagde Aprahamian." Når du først har introduceret lys, det ændrer form og forlader hulrummet, lette isoleringen af ​​forbindelsen. Der er ikke længere behov for dampdestillation."

Den nye proces gør den meget funktionelle forbindelse mere ressource- og priskonkurrencedygtig sammenlignet med de mere let tilgængelige cyclodextriner.

Med billigere produktionsomkostninger, gamma-cyclodextrin kunne blive mere tilgængelig til brug i en lang række forbrugerprodukter. For lægemidler, øget brug af forbindelsen ville give producenterne mulighed for at formulere lavere doser af aktive ingredienser, gør medicin billigere og reducerer bivirkninger.

Maria Pellegrini og Dale Mierke fra Dartmouth, og Sophie Beeren, Dennis Larsen og Sebastian Meier fra Danmarks Tekniske Universitet har også bidraget til denne undersøgelse.