Un procédé utilisant un produit chimique photosensible peut réduire considérablement les coûts et la consommation d'énergie pour produire de la gamma-cyclodextrine, un composé largement utilisé dans la fabrication, selon une étude de Dartmouth.

La recherche, Publié dans Chimie , montre comment un modèle d'hydrazone peut remplacer la distillation à forte intensité énergétique pour produire et isoler la gamma-cyclodextrine, un produit chimique soluble dans l'eau qui attire d'autres molécules et est utilisé pour améliorer les aliments, médicaments, et une large gamme de produits de consommation.

« Ces composés sont biodégradables, biocompatible, bénignes et couramment utilisées, " dit Ivan Aprahamian, professeur de chimie à Dartmouth. "Nous rendons la production beaucoup plus efficace afin qu'ils puissent être encore plus disponibles pour l'industrie."

Les cyclodextrines sont des composés naturels qui encapsulent et préservent les ingrédients actifs dans un produit jusqu'à son utilisation. Les composés hydrosolubles sont constitués de glucose et sont produits lorsque des enzymes sont ajoutées à l'amidon. Leur forme en forme de beignet leur permet d'agir comme des conteneurs moléculaires qui entourent d'autres composés jusqu'à ce qu'ils soient libérés par la chaleur ou d'autres processus physiques.

Par rapport à d'autres cyclodextrines courantes, telles que l'alpha-cyclodextrine et la bêta-cyclodextrine, la gamma-cyclodextrine est la plus grande et la plus soluble dans l'eau.

"La structure unique de cette molécule l'aide à retenir les molécules volumineuses comme les vitamines et les colorants sensibles, " dit Sirun Yang, premier auteur de l'article et étudiant diplômé de l'Aprahamian Research Group à Dartmouth. "La gamma-cyclodextrine était déjà utile à l'industrie, maintenant, nous le rendons plus accessible aux producteurs de produits pharmaceutiques, produits alimentaires et ménagers."

En pharmacie, le composé donne aux médicaments une durée de conservation plus longue et leur permet d'être transformés en formes faciles à manger et à digérer. Les assainisseurs d'air utilisent le composé pour capturer les molécules malodorantes, abaissant leur concentration dans l'air. Les parfums l'utilisent pour libérer lentement des composés à l'odeur agréable.

Selon Aprahamian, le défi pour l'industrie est que la gamma-cyclodextrine est également énergivore et coûteuse à préparer et à isoler. Jusqu'à maintenant, un processus coûteux de distillation à la vapeur était nécessaire pour éliminer le modèle moléculaire utilisé pour former le composé.

Grâce à l'utilisation d'un gabarit en hydrazone photosensible, le nouveau processus guide la gamma-cyclodextrine dans sa forme distinctive de beignet semblable à un conteneur au cours de sa production enzymatique, mais peut ensuite être retiré à l'aide d'un procédé de photoirradiation économique et respectueux de l'environnement.

"Notre méthode repose sur l'utilisation de l'hydrazone, qui est un photocommutateur qui peut être facilement ajouté dans la cavité gamma-cyclodextrine, " dit Aprahamian. " Une fois que vous introduisez la lumière, il change de forme et sort de la cavité, facilitant l'isolement du composé. Il n'y a plus besoin de distillation à la vapeur."

Le nouveau procédé rend le composé hautement fonctionnel plus compétitif en termes de ressources et de prix par rapport aux cyclodextrines plus facilement disponibles.

Avec des coûts de production moins élevés, la gamma-cyclodextrine pourrait devenir plus disponible pour une utilisation dans une large gamme de produits de consommation. Pour les produits pharmaceutiques, une utilisation accrue du composé permettrait aux fabricants de formuler des doses plus faibles d'ingrédients actifs, rendre les médicaments moins chers et réduire les effets secondaires.

Maria Pellegrini et Dale Mierke de Dartmouth, et Sophie Beeren, Dennis Larsen et Sebastian Meier de l'Université technique du Danemark ont ​​également contribué à cette étude.