A hagyományos kínai orvoslásban található oligoszacharidok elválasztási és elemzési módszereinek kutatási előrehaladása
A cukortudomány 2012-es útitervének megalkotásával a cukortudomány az élettudományok élvonalába került. Egyre több tudós ismeri fel, hogy a poliszacharidok, mint az életfolyamatok alapvető információs és funkcionális molekulái, döntő szerepet játszanak a sejtek növekedésében, differenciálódásában és fejlődésében. A Funkcionális Glikomika Nemzetközi Szövetsége (CFG) jelentette kutatási eredményeit az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézeteinek, rámutatva, hogy a cukroláncok szerkezetének és működésének tanulmányozása állatokban, növényekben és mikroorganizmusokban a jövőbeni glikobiológiai kutatások fontos iránya, amely új reményt ad az emberi betegségek kutatásához és kezeléséhez. 2018-ban a Kínai Óceán Egyetem, a Kínai Tudományos Akadémia Sanghaji Materia Medica Intézete és a Shanghai Green Valley Pharmaceutical által közösen kifejlesztett "manno-oligoszacharid-diacid (GV-971)" nevű új Alzheimer-kór elleni gyógyszer új utat nyitott az Alzheimer-kór elleni gyógyszerkutatás és -fejlesztés számára, és várhatóan a cukorgyógyszer-kutatás és -fejlesztés új hullámát vezeti majd. A GV-971 sikeres kifejlesztése jobban tudatosította az emberekben, hogy a szénhidrátok megváltoztatják az életjelenségek és a betegségek emberi megértését. A cukorláncok összetett szerkezete és változatos funkciói megfelelnek az összetett betegségek kezelésének standard követelményeinek, és a cukorgyógyszerek várhatóan az innováció élére állnak az összetett betegségek kezelésében. Az oligoszacharidok szintén fontos részét képezik a szénhidrátkutatásnak. Az oligoszacharidok a szénhidrátok egy olyan osztálya, amely 2-10 azonos vagy különböző monoszacharidból áll, amelyek glikozidos kötésekkel kapcsolódnak össze, és egyenes vagy elágazó láncokat alkotnak. A fő építőelemek öt vagy hat szénatomos cukrok, amelyek közül a glükóz, a fruktóz, a galaktóz, a xilóz, az arabinóz és a mannóz a leggyakoribbak. A modern kutatások kimutatták, hogy az oligoszacharidok különböző farmakológiai és élettani tevékenységekkel rendelkeznek, például csökkentik a vércukorszintet, antitraumás stressz zavarok ellen, tumorellenes, antibakteriális, immunerősítő, bélmikrobióta szabályozó, antidepresszáns, vérképző funkciót fokozó, vírusellenes stb. hatásúak. A hagyományos kínai orvoslás forrásainak sokféleségét és potenciális farmakológiai tevékenységüket tekintve a hagyományos kínai orvoslás oligoszacharidjainak kutatása jelentős jelentőséggel és fejlődési kilátásokkal bír. Ez a cikk a hagyományos kínai orvoslás oligoszacharidjainak kutatási eredményeit tekinti át három szempontból: extrakció és tisztítás, elválasztás és elemzés, valamint szerkezeti azonosítás, annak érdekében, hogy tudományos hivatkozásokat nyújtson az oligoszacharidok modern gyógyszerkutatásához, klinikai alkalmazásához és hatékonysági termékek létrehozásához.

Ez a cikk áttekinti a hagyományos kínai gyógyászatban használt oligoszacharidok kivonása, elválasztása, tisztítása és szerkezeti jellemzése terén elért kutatási eredményeket.

Az oligoszacharidok kivonásakor olyan tényezőket kell figyelembe venni, mint a céloligoszacharid komponens oldhatósága az oldószerben, az oligoszacharidok stabilitása az extrakciós oldószerben, az oligoszacharid hozam, az oligoszacharid tisztasága, az extrakciós idő, az oldószer adagolása, az oldószer környezetbarát és biztonságos volta, valamint a használt berendezés könnyű kezelhetősége. Jelenleg az oligoszacharidok extrakciós oldószereként általában vizet és etanolos vizes oldatokat használnak. Ha vizet használnak extrakciós oldószerként, egyes poliszacharidok és fehérjék is együtt kerülnek extrahálásra, ami bizonyos nehézségeket okoz az elválasztás és a tisztítás során. Ezenkívül egyes oligoszacharidok vizes oldatokban instabilak is. Ezért az oligoszacharidok extrakciójának másik oldószere az etanol-vizes oldat, de ennek a módszernek az a hátránya, hogy nagy mennyiségű etanolt fogyaszt, és nem ideális oldószer a hatóanyag-kivonáshoz. Ebből látható, hogy az oligoszacharidok extrakciós oldószer-típusai még mindig korlátokba ütköznek, és sürgősen új oldószer-rendszereket kell felfedezni a különböző típusú oligoszacharidok extrakciós követelményeinek kielégítésére. Az új extrakciós módszerek feltárása során a cél az, hogy a hagyományos módszerek előnyeit új módszerekkel és berendezésekkel kombináljuk, hogy egy zöld, gazdaságos és hatékony extrakciós módszert tárjunk fel a kiváló minőségű céloligoszacharidok kinyerése érdekében.

Az oligoszacharidok elválasztásának fő módszerei közé tartozik a membránszeparáció, a folyadékkromatográfia és a kapilláris elektroforézis. A hagyományos membránszeparációs technológiák közé tartozik a mikroszűrés, az ultraszűrés, a nanoszűrés, a fordított ozmózis, valamint az elektrodialízis és az elektrokémiai technológiával kombinált folyamatos elektrodialízis. A membrán elválasztási módszer nagy elválasztási hatékonysággal, alacsony energiafogyasztással és szennyezésmentességgel rendelkezik. Egyszerű és könnyen szabályozható molekuláris szintű szűrési folyamatot valósít meg, és rendelkezik az elválasztás, a koncentráció, a tisztítás és a finomítás funkcióival. Saját egyedi előnyei vannak a vegyületek elválasztása, tisztítása és a szennyeződések eltávolítása terén. Hátránya, hogy ennek a technológiának magas a berendezés- és membránigénye, bonyolult a működése, és különböző tényezők, például a nyomás, a hőmérséklet és az idő is befolyásolják. Az új membránszeparációs technológia magasabb követelményeket támaszt a membránok teljesítményével, a membránfluxussal, a membrán szennyeződésének csökkentésével, a nyomás által vezérelt fogyasztás csökkentésével, sőt a költségek csökkentésével, a membrángyártási technológia egyszerűsítésével és az egyes membránok élettartamának meghosszabbításával szemben. Jelenleg új membránszeparációs technológiák is megjelentek, beleértve a pervaporációs membránokat, a folyadékmembránokat és a dinamikus membránokat. Az oszlopkromatográfiát széles körben használják az oligoszacharidok elválasztására és tisztítására. A különböző elválasztó anyagok, mobil fázisok és elválasztási elvek szerint gélkizárásos kromatográfiára, hidrofil kölcsönhatás kromatográfiára, anioncserélő kromatográfiára, grafitszén oszlopkromatográfiára, fordított fázisú nagy teljesítményű folyadékkromatográfiára stb. osztható. E módszer középpontjában az elválasztó anyagok állnak, és a megfelelő elválasztó anyagok az oligoszacharidok tulajdonságai alapján választhatók ki a legjobb elválasztási és tisztítási hatás elérése érdekében. Ezenkívül a cukorvegyületek elválasztó anyagai mindig is a kutatás egyik forró pontja voltak, és viszonylag érettek a természetes termékalkalmazásokban. Ezért az oligoszacharidok elválasztása és tisztítása gyorsabbá, hatékonyabbá és szelektívebbé válik. Az oligoszacharidok elektroforézissel történő elválasztása négy módszerrel érhető el: oszlop előtti deriválás, deriválás nélküli közvetlen és közvetett UV-detektálás, lézer-indukált fluoreszcencia detektálás és elektródimpulzus amperometriás detektálás. Ezenkívül az indirekt UV-detektálással a nem redukáló oligoszacharidok és aldonsavak is azonosíthatók, amelyek nem derivatizálhatók. Jelenleg a CE-nek még mindig megvannak a saját jellemzői és előnyei a gyógyszeranalízisben, és nagy fejlődési potenciált mutat. Azonban még mindig több fontos szűk keresztmetszet van, mint például az érzékenység, az ismételhetőség, a minőségi képesség stb., amelyek sürgős fejlesztésre és áttörésre szorulnak.
Az oligoszacharidok szerkezeti azonosítása általában UV- és vékonyréteg-kromatográfiát használ a cukrok minőségi azonosítására fluoreszcencia vagy színfejlődés segítségével. Az infravörös abszorpciós spektroszkópiát elsősorban az oligoszacharidok cukorgyűrűvázának és funkciós csoportjainak azonosítására használják, és általában az oligoszacharidok szerkezetének előzetes jellemzésére használják; a tömegspektrometriát általában az oligoszacharidláncok és a molekulatömeg meghatározására használják, és ez az egyik fontos módszer az oligoszacharidok szerkezetének azonosítására; a nukleáris mágneses rezonancia spektroszkópia specifikus atommagokat használ, amelyek egy adott mágneses térben csak specifikus rádiófrekvenciás sugárzást nyelnek el, és így nukleáris mágneses rezonanciajeleket képeznek a szerkezet azonosítására. Az oligoszacharidok szerkezeti információi a cukormaradékokban lévő különböző elemek kémiai eltolódásai által keltett jelekből nyerhetők, és a jelcsúcsok területének integrálásával a maradékok relatív tartalma is meghatározható. Az oligoszacharidok tisztasága, molekulatömege, kapcsolódási helyzete és kapcsolódási módja meghatározható GC, MS, NMR és különböző módszerekkel. Az oligoszacharidok összetettek és sokszínűek, és a fenti meghatározási módszerek bizonyos követelményeket támasztanak a poliszacharidok tulajdonságaival, tisztaságával vagy adagolásával szemben. Éppen a különböző szerkezeti jellemzési módszerek korlátai miatt a jövőbeni fejlődési trend elkerülhetetlenül több módszer kombinációja lesz, beleértve az oligoszacharidok elválasztását és elemzését is. Ezért az oligoszacharidok extrakciós módszereinek, elválasztási technikáinak és szerkezeti jellemzési módszereinek folyamatos fejlesztése mélyreható jelentőséggel bír a fejlesztésük és alkalmazásuk szempontjából. Egy ésszerű és megvalósítható megoldással biztosan elérhető az oligoszacharidok hatékony előállítása, gyors elválasztása és pontos jellemzése, így az oligoszacharidok a hagyományos kínai orvoslásban egyre fontosabb szerepet játszanak olyan területeken, mint az élelmiszer és az orvostudomány.