Geleneksel Çin tıbbındaki oligosakkaritlerin ayrıştırılması ve analiz yöntemleri üzerine araştırma ilerlemesi
Şeker bilimi alanı için 2012 yol haritasının oluşturulmasıyla birlikte, yaşam bilimlerinin ön saflarında yer almaya başlamıştır. Giderek daha fazla bilim insanı, yaşam süreçlerinde temel bilgi ve işlevsel moleküller olarak polisakkaritlerin hücrelerin büyümesi, farklılaşması ve gelişmesinde çok önemli bir rol oynadığını kabul etmektedir. Uluslararası Fonksiyonel Glikomik Federasyonu (CFG), araştırma sonuçlarını Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Ulusal Sağlık Enstitüleri'ne bildirerek, hayvanlarda, bitkilerde ve mikroorganizmalarda şeker zinciri yapısı ve işlevinin incelenmesinin, insan hastalıklarının araştırılması ve tedavisi için yeni umutlar getirecek olan gelecekteki glikobiyoloji araştırmaları için önemli bir yön olduğuna işaret etti. 2018 yılında, Çin Okyanus Üniversitesi, Çin Bilimler Akademisi Şangay Materia Medica Enstitüsü ve Şangay Green Valley Pharmaceutical tarafından ortaklaşa geliştirilen Alzheimer hastalığı için yeni ilaç "manno oligosakkarit diasit (GV-971)", Alzheimer ilaç araştırma ve geliştirme için yeni bir yol açtı ve yeni bir şeker ilacı araştırma ve geliştirme dalgasına öncülük etmesi bekleniyor. GV-971'in başarılı bir şekilde geliştirilmesi, insanların karbonhidratların yaşam olayları ve hastalıklar konusundaki anlayışını değiştirdiğinin daha fazla farkına varmasını sağladı. Şeker zincirlerinin karmaşık yapısı ve çeşitli işlevleri, karmaşık hastalıkların tedavisi için standart gereksinimleri karşılamaktadır ve şeker ilaçlarının karmaşık hastalıkların tedavisinde inovasyon sınırına öncülük etmesi beklenmektedir. Oligosakkaritler de karbonhidrat araştırmalarının önemli bir bileşenidir. Oligosakkaritler, düz veya dallanmış zincirler oluşturmak üzere glikozidik bağlarla bağlanmış 2-10 özdeş veya farklı monosakkaritten oluşan bir karbonhidrat sınıfıdır. Ana yapı taşları beş veya altı karbonlu şekerlerdir; glikoz, fruktoz, galaktoz, ksiloz, arabinoz ve mannoz en yaygın olanlarıdır. Modern araştırmalar oligosakkaritlerin kan şekerini düşürme, anti travmatik stres bozukluğu, anti-tümör, antibakteriyel, bağışıklık sistemini güçlendirme, bağırsak mikrobiyotasını düzenleme, antidepresan, hematopoetik fonksiyonu güçlendirme, antiviral vb. gibi çeşitli farmakolojik ve fizyolojik aktivitelere sahip olduğunu göstermiştir. Geleneksel Çin tıbbı kaynaklarının çeşitliliği ve potansiyel farmakolojik aktiviteleri açısından, geleneksel Çin tıbbı oligosakkaritleri üzerine yapılan araştırmalar önemli bir öneme ve gelişme beklentilerine sahiptir. Bu makale, oligosakkaritlerin modern ilaç araştırması, klinik uygulaması ve etkili ürün yaratımı için bilimsel referanslar sağlamak amacıyla geleneksel Çin tıbbı oligosakkaritlerinin araştırma ilerlemesini üç açıdan gözden geçirmektedir: ekstraksiyon ve saflaştırma, ayırma ve analiz ve yapısal tanımlama.

Bu makale, geleneksel Çin tıbbı oligosakkaritlerinin ekstraksiyonu, ayrıştırılması, saflaştırılması ve yapısal karakterizasyonundaki araştırma ilerlemesini gözden geçirmektedir.

Oligosakkaritleri ekstrakte ederken, hedef oligosakkarit bileşeninin çözücüdeki çözünürlüğü, oligosakkaritlerin ekstraksiyon çözücüsündeki stabilitesi, oligosakkarit verimi, oligosakkarit saflığı, ekstraksiyon süresi, çözücü dozajı, çözücünün çevre dostu olması ve güvenliği ve kullanılan ekipmanın kullanım kolaylığı gibi faktörler göz önünde bulundurulmalıdır. Şu anda, su ve etanol su çözeltileri oligosakkaritler için ekstraksiyon çözücüleri olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Ekstraksiyon çözücüsü olarak su kullanıldığında, bazı polisakkaritler ve proteinler birlikte ekstrakte edilir ve bu da ayırma ve saflaştırma için bazı zorluklar ortaya çıkarır. Ayrıca, bazı oligosakkaritler de sulu çözeltilerde kararsızdır. Bu nedenle, oligosakkarit ekstraksiyonu için başka bir çözücü etanol su çözeltisidir, ancak bu yöntemin dezavantajı, büyük miktarda etanol tüketmesi ve ilaç ekstraksiyonu için ideal bir çözücü olmamasıdır. Buradan, oligosakkaritler için ekstraksiyon çözücüsü türlerinde hala sınırlamalar olduğu ve farklı oligosakkarit türlerinin ekstraksiyon gereksinimlerini karşılamak için yeni çözücü sistemlerinin keşfedilmesinin acil olduğu görülebilir. Yeni ekstraksiyon yöntemleri keşfedilirken amaç, yüksek kaliteli hedef oligosakkaritler elde etmek amacıyla yeşil, ekonomik ve verimli bir ekstraksiyon yöntemi keşfetmek için geleneksel yöntemlerin avantajlarını yeni yöntem ve ekipmanlarla birleştirmektir.

Oligosakkaritleri ayırmak için kullanılan ana yöntemler arasında membran ayırma, sıvı kromatografisi ve kapiler elektroforez bulunmaktadır. Geleneksel membran ayırma teknolojileri arasında mikrofiltrasyon, ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon, ters ozmozun yanı sıra elektrodiyaliz ve elektrokimyasal teknoloji ile birleştirilmiş sürekli elektrodiyaliz yer almaktadır. Membran ayırma yöntemi yüksek ayırma verimliliğine, düşük enerji tüketimine sahiptir ve kirlilik yaratmaz. Basit ve kontrolü kolay bir moleküler düzeyde filtreleme işlemi gerçekleştirebilir ve ayırma, konsantrasyon, saflaştırma ve rafine etme işlevlerine sahiptir. Bileşik ayırma, saflaştırma ve safsızlık giderme konusunda kendine özgü avantajları vardır. Dezavantajı ise bu teknolojinin yüksek ekipman ve membran gereksinimlerine sahip olması, karmaşık çalışması ve ayrıca basınç, sıcaklık ve zaman gibi çeşitli faktörlerden etkilenmesidir. Yeni membran ayırma teknolojisi, membran performansı, membran akısı, membran kirlenmesinin azaltılması, basınç tahrikli tüketimin azaltılması ve hatta maliyetin düşürülmesi, membran üretim teknolojisinin basitleştirilmesi ve bireysel membranların hizmet ömrünün uzatılması için daha yüksek gereksinimler ortaya koymuştur. Şu anda, pervaporasyon membranları, sıvı membranları ve dinamik membranlar dahil olmak üzere yeni membran ayırma teknolojileri de ortaya çıkmıştır. Kolon kromatografisi, oligosakkaritlerin ayrılması ve saflaştırılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Farklı ayırma materyalleri, mobil fazlar ve ayırma prensiplerine göre jel dışlama kromatografisi, hidrofilik etkileşim kromatografisi, anyon değişim kromatografisi, grafitleştirilmiş karbon kolon kromatografisi, ters faz yüksek performanslı sıvı kromatografisi vb. olarak ayrılabilir. Bu yöntemin odak noktası ayırma malzemeleridir ve en iyi ayırma ve saflaştırma etkisini elde etmek için oligosakkaritlerin özelliklerine göre uygun ayırma malzemeleri seçilebilir. Dahası, şeker bileşiklerinin ayırma malzemeleri her zaman bir araştırma noktası olmuştur ve doğal ürün uygulamalarında nispeten olgunlaşmıştır. Bu nedenle, oligosakkaritlerin ayrılması ve saflaştırılması daha hızlı, daha verimli ve daha fazla seçiciliğe sahip olacaktır. Oligosakkaritlerin elektroforez ile ayrılması dört yöntemle gerçekleştirilebilir: ön kolon türevlendirme, türevlendirme olmadan doğrudan ve dolaylı UV tespiti, lazer kaynaklı floresan tespiti ve elektrot puls amperometri tespiti. Ek olarak, dolaylı UV tespiti, türevlendirilemeyen indirgenmeyen oligosakkaritleri ve aldonik asitleri de tanımlayabilir. Şu anda CE, ilaç analizinde hala kendi özelliklerine ve avantajlarına sahiptir ve gelişim için büyük bir potansiyel göstermektedir. Bununla birlikte, hassasiyet, tekrarlanabilirlik, kalitatif yetenek vb. gibi acilen iyileştirilmesi ve atılım yapılması gereken birçok önemli darboğaz sorunu vardır.
Oligosakkaritlerin yapısal tanımlanmasında genellikle floresan veya renk gelişimi ile şekerleri kalitatif olarak tanımlamak için UV ve ince tabaka kromatografisi kullanılır. Kızılötesi absorpsiyon spektroskopisi esas olarak oligosakkaritlerdeki şeker halkası iskeletini ve fonksiyonel grupları tanımlamak için kullanılır ve genellikle oligosakkarit yapılarının ön karakterizasyonu için kullanılır; Kütle spektrometrisi genellikle oligosakkarit zincirlerini ve moleküler ağırlığı belirlemek için kullanılır ve oligosakkarit yapılarını tanımlamak için önemli yöntemlerden biridir; Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi, yapısal tanımlama için nükleer manyetik rezonans sinyalleri oluşturmak üzere belirli bir manyetik alanda yalnızca belirli radyo frekansı radyasyonunu emmek için belirli atom çekirdeklerini kullanır. Oligosakkaritlerin yapısal bilgileri, şeker kalıntılarındaki çeşitli elementlerin kimyasal kaymalarıyla oluşan sinyallerle elde edilebilir ve kalıntıların göreceli içeriği, sinyal pik alanının entegre edilmesiyle elde edilebilir. Oligosakkaritlerin saflığı, moleküler ağırlığı, bağlantı konumu ve bağlantı modu GC, MS, NMR ve çeşitli yöntemlerle belirlenebilir. Oligosakkaritler karmaşıklığa ve çeşitliliğe sahiptir ve yukarıdaki belirleme yöntemlerinin polisakkaritlerin özellikleri, saflığı veya dozajı için belirli gereksinimleri vardır. Çeşitli yapısal karakterizasyon yöntemlerinin sınırlamaları nedeniyle, gelecekteki gelişme eğilimi kaçınılmaz olarak oligosakkaritlerin ayrılması ve analizi de dahil olmak üzere çoklu yöntemlerin kombinasyonu olacaktır. Bu nedenle, oligosakkaritler için ekstraksiyon yöntemlerinin, ayırma tekniklerinin ve yapısal karakterizasyon yöntemlerinin sürekli geliştirilmesi, bunların geliştirilmesi ve uygulanması için derin bir öneme sahiptir. Makul ve uygulanabilir bir çözüm kesinlikle oligosakkaritlerin verimli bir şekilde hazırlanmasını, hızlı bir şekilde ayrılmasını ve hassas bir şekilde karakterize edilmesini sağlayarak geleneksel Çin tıbbındaki oligosakkaritlerin gıda ve ilaç gibi alanlarda daha önemli bir rol oynamasını sağlayabilir.