Avances en la investigación de métodos de separación y análisis de oligosacáridos en la medicina tradicional china
Con la creación de la hoja de ruta de 2012 para el campo de la ciencia del azúcar, éste se ha convertido en la vanguardia de las ciencias de la vida. Cada vez más científicos reconocen que los polisacáridos, como información esencial y moléculas funcionales en los procesos vitales, desempeñan un papel crucial en el crecimiento, la diferenciación y el desarrollo de las células. La Federación Internacional de Glicómica Funcional (CFG) informó de los resultados de su investigación a los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, señalando que el estudio de la estructura y función de la cadena de azúcares en animales, plantas y microorganismos es una dirección importante para la futura investigación en glicobiología, que traerá nuevas esperanzas para la investigación y el tratamiento de enfermedades humanas. En 2018, el nuevo fármaco para la enfermedad de Alzheimer "manno oligosacárido diácido (GV-971)" desarrollado conjuntamente por la Universidad Oceánica de China, la Academia China de Ciencias del Instituto de Materia Médica de Shanghái y Shanghai Green Valley Pharmaceutical abrió un nuevo camino para la investigación y el desarrollo de fármacos para el Alzheimer, y se espera que lidere una nueva ola de investigación y desarrollo de fármacos de azúcar. El éxito del desarrollo de GV-971 ha hecho que la gente sea más consciente de que los carbohidratos están cambiando la comprensión humana de los fenómenos vitales y las enfermedades. La compleja estructura y las diversas funciones de las cadenas de azúcar cumplen los requisitos estándar para el tratamiento de enfermedades complejas, y se espera que los fármacos derivados del azúcar lideren la frontera de la innovación en el tratamiento de enfermedades complejas. Los oligosacáridos son también un componente importante de la investigación sobre carbohidratos. Los oligosacáridos son una clase de hidratos de carbono formada por 2-10 monosacáridos idénticos o diferentes conectados por enlaces glucosídicos para formar cadenas rectas o ramificadas. Los principales bloques de construcción son azúcares de cinco o seis carbonos, siendo los más comunes la glucosa, la fructosa, la galactosa, la xilosa, la arabinosa y la manosa. La investigación moderna ha demostrado que los oligosacáridos tienen diversas actividades farmacológicas y fisiológicas, como la reducción del azúcar en la sangre, el trastorno de estrés antitraumático, antitumoral, antibacteriano, mejora inmunológica, regulación de la microbiota intestinal, antidepresivo, mejora de la función hematopoyética, antiviral, etc. Teniendo en cuenta la diversidad de los recursos de la medicina tradicional china y sus posibles actividades farmacológicas, la investigación sobre los oligosacáridos de la medicina tradicional china tiene una gran importancia y perspectivas de desarrollo. En este artículo se revisan los avances en la investigación de los oligosacáridos de la medicina tradicional china en tres aspectos: extracción y purificación, separación y análisis, e identificación estructural, con el fin de proporcionar referencias científicas para la investigación farmacológica moderna, la aplicación clínica y la creación de productos de eficacia de los oligosacáridos.

Este artículo revisa los avances de la investigación en la extracción, separación, purificación y caracterización estructural de los oligosacáridos de la medicina tradicional china.

A la hora de extraer oligosacáridos, deben tenerse en cuenta factores como la solubilidad del componente oligosacárido objetivo en el disolvente, la estabilidad de los oligosacáridos en el disolvente de extracción, el rendimiento de los oligosacáridos, la pureza de los oligosacáridos, el tiempo de extracción, la dosificación del disolvente, el respeto por el medio ambiente y la seguridad del disolvente, y la facilidad de manejo del equipo utilizado. En la actualidad, las soluciones acuosas de agua y etanol se utilizan habitualmente como disolventes de extracción de oligosacáridos. Cuando se utiliza agua como disolvente de extracción, algunos polisacáridos y proteínas también se extraen juntos, lo que plantea ciertas dificultades para la separación y purificación. Además, algunos oligosacáridos también son inestables en soluciones acuosas. Por lo tanto, otro disolvente para la extracción de oligosacáridos es la solución acuosa de etanol, pero la desventaja de este método es que consume una gran cantidad de etanol y no es un disolvente ideal para la extracción de fármacos. De todo ello se desprende que aún existen limitaciones en los tipos de disolventes de extracción de oligosacáridos, y que urge descubrir nuevos sistemas de disolventes que satisfagan los requisitos de extracción de los distintos tipos de oligosacáridos. Al explorar nuevos métodos de extracción, el objetivo es combinar las ventajas de los métodos tradicionales con nuevos métodos y equipos para explorar un método de extracción ecológico, económico y eficiente con el fin de obtener oligosacáridos objetivo de alta calidad.

Los principales métodos de separación de oligosacáridos son la separación por membrana, la cromatografía líquida y la electroforesis capilar. Las tecnologías convencionales de separación por membrana incluyen la microfiltración, la ultrafiltración, la nanofiltración, la ósmosis inversa, así como la electrodiálisis y la electrodiálisis continua combinada con tecnología electroquímica. El método de separación por membrana tiene una gran eficacia de separación, un bajo consumo de energía y no contamina. Puede lograr un proceso de filtración a nivel molecular sencillo y fácil de controlar, y tiene las funciones de separación, concentración, purificación y refinado. Tiene sus propias ventajas en la separación de compuestos, la purificación y la eliminación de impurezas. La desventaja es que esta tecnología tiene unos requisitos elevados de equipos y membranas, un funcionamiento complejo y también se ve afectada por diversos factores como la presión, la temperatura y el tiempo. La nueva tecnología de separación por membranas ha planteado requisitos más exigentes en cuanto al rendimiento de las membranas, el flujo de las membranas, la reducción del ensuciamiento de las membranas, la reducción del consumo impulsado por la presión e incluso la reducción de costes, la simplificación de la tecnología de fabricación de membranas y la prolongación de la vida útil de las membranas individuales. En la actualidad, también han surgido nuevas tecnologías de separación por membrana, como las membranas de pervaporación, las membranas líquidas y las membranas dinámicas. La cromatografía en columna se utiliza ampliamente en la separación y purificación de oligosacáridos. Según los diferentes materiales de separación, fases móviles y principios de separación, puede dividirse en cromatografía de exclusión de gel, cromatografía de interacción hidrofílica, cromatografía de intercambio aniónico, cromatografía en columna de carbón grafitado, cromatografía líquida de alto rendimiento en fase inversa, etc. Este método se centra en los materiales de separación, y los materiales de separación adecuados pueden seleccionarse en función de las propiedades de los oligosacáridos para conseguir el mejor efecto de separación y purificación. Por otra parte, los materiales de separación de compuestos de azúcar siempre han sido un punto caliente de investigación y han sido relativamente maduros en aplicaciones de productos naturales. Por lo tanto, la separación y purificación de oligosacáridos será más rápida, eficiente y selectiva. La separación de oligosacáridos por electroforesis puede lograrse mediante cuatro métodos: derivatización previa a la columna, detección UV directa e indirecta sin derivatización, detección por fluorescencia inducida por láser y detección por amperometría de impulsos de electrodo. Además, la detección UV indirecta también puede identificar oligosacáridos no reductores y ácidos aldónicos que no pueden derivatizarse. En la actualidad, la CE sigue teniendo sus propias características y ventajas en el análisis de fármacos, y muestra un gran potencial de desarrollo. Sin embargo, todavía existen múltiples cuellos de botella importantes, como la sensibilidad, la repetibilidad, la capacidad cualitativa, etc., que necesitan mejoras y avances urgentes.
La identificación estructural de los oligosacáridos utiliza generalmente la UV y la cromatografía en capa fina para identificar cualitativamente los azúcares con fluorescencia o desarrollo del color. La espectroscopia de absorción de infrarrojos se utiliza principalmente para identificar el esqueleto del anillo de azúcar y los grupos funcionales en los oligosacáridos, y se utiliza generalmente para la caracterización preliminar de las estructuras de oligosacáridos; la espectrometría de masas se utiliza generalmente para determinar las cadenas de oligosacáridos y el peso molecular, y es uno de los métodos importantes para identificar las estructuras de oligosacáridos; la espectroscopia de resonancia magnética nuclear utiliza núcleos atómicos específicos para absorber sólo radiación de radiofrecuencia específica en un campo magnético determinado para formar señales de resonancia magnética nuclear para la identificación estructural. La información estructural de los oligosacáridos puede obtenerse mediante las señales generadas por los desplazamientos químicos de diversos elementos en los residuos de azúcar, y el contenido relativo de residuos puede obtenerse integrando el área del pico de señal. La pureza, el peso molecular, la posición de conexión y el modo de conexión de los oligosacáridos pueden determinarse mediante GC, MS, RMN y diversos métodos. Los oligosacáridos tienen complejidad y diversidad, y los métodos de determinación mencionados tienen ciertos requisitos para las propiedades, pureza o dosificación de los polisacáridos. Precisamente debido a las limitaciones de los diversos métodos de caracterización estructural, la tendencia de desarrollo futura será inevitablemente la combinación de múltiples métodos, incluyendo la separación y el análisis de oligosacáridos. Por lo tanto, el desarrollo continuo de métodos de extracción, técnicas de separación y métodos de caracterización estructural de oligosacáridos tiene una profunda importancia para su desarrollo y aplicación. Una solución razonable y factible puede lograr definitivamente una preparación eficiente, una separación rápida y una caracterización precisa de los oligosacáridos, haciendo que los oligosacáridos de la medicina tradicional china desempeñen un papel más importante en campos como la alimentación y la medicina.