環(huán)糊精是從淀粉中得到的桶狀的低聚糖化合物，因為這種分子結(jié)構(gòu)，它們有著分子容器的功能，可以誘捕客分子進入到它的內(nèi)孔中。環(huán)糊精的復(fù)合物在醫(yī)藥工業(yè)上有著許多潛在的優(yōu)勢。

圖1 環(huán)糊精在醫(yī)藥工業(yè)的有利作用：

    環(huán)糊精復(fù)合物增大了微溶藥物的水溶性進而改善了藥品的生物利用度，增強了藥品對光、熱、氧化等的穩(wěn)定性。環(huán)糊精可用于掩飾不良氣味，減輕皮膚、腸胃、眼睛的不適，預(yù)防有害物質(zhì)的產(chǎn)生，改善在油/溶劑中溶解粉末的操作。

    我們供應(yīng)Wacker公司的CAVAMAX® W6 Pharma, W7 Pharma 和 W8 Pharma系列環(huán)糊精。我們結(jié)合Wacker公司的產(chǎn)品、專家意見和客戶服務(wù)，為顧客在藥物制劑上遇到的困難提供解決方案。環(huán)糊精是葡萄糖以α-1,4-糖苷鍵連結(jié)而成的環(huán)狀低聚糖化合物。實際上，環(huán)糊精是使用環(huán)糊精葡萄糖轉(zhuǎn)移酶（CGTase)從淀粉中分解出來的，具有6、7、8個葡萄糖分子（分別是α、β和γ-環(huán)糊精）。商業(yè)上，基礎(chǔ)環(huán)糊精仍是從淀粉中分解出來，但是更多特殊的酶被使用于基本的α、β、γ-環(huán)糊精中，從而生產(chǎn)出特定的環(huán)糊精復(fù)合物。（圖2）

圖2 特殊的酶被使用于基本的α、β、γ-環(huán)糊精中，從而生產(chǎn)出特定的環(huán)糊精復(fù)合物：

    我們供應(yīng)Wacker公司的3個藥品級的基礎(chǔ)環(huán)糊精，表1列出的是每個產(chǎn)品的項目和關(guān)鍵參數(shù)：
表1 環(huán)糊精的項目和關(guān)鍵參數(shù)：

	CAVAMAX®W6 Pharma	CAVAMAX®W7 Pharma	CAVAMAX®W8 Pharma
環(huán)糊精類型	α	β	γ
葡萄糖分子個數(shù)	6	7	8
外觀	白色、晶狀粉末	白色、晶狀粉末	白色、晶狀粉末
分子量	973	1135	1297
容積密度(g/cm3)	0.4-0.7	0.4-0.7	0.4-0.7
水的溶解度（25°C，g/100ml）	14.5	1.8	23.2
含量（干燥環(huán)境）	>98%	>98%	>98%
比旋度 [α] D,20	+147°~ +152°	+160°~ +164°	+174°~ +180°
水分	<10%	<14%	<11%
重金屬	<5 ppm	<5 ppm	<5 ppm
不穩(wěn)定物（雜質(zhì)）	<20 ppm	<5 ppm	<50 ppm
熾灼殘渣	<0.1%	<0.1%	<0.1%
微生物	<1000/g	<1000/g	<1000/g

* 每個產(chǎn)品的參數(shù)可按需求定制

另外，三種環(huán)糊精都有良好的特性：
• 熱穩(wěn)定性（<200oC）
• 堿性溶液中很穩(wěn)定(ph<14)
• 酸性溶液中穩(wěn)定(ph>3)
• 不會引起排斥

    如表1和圖3顯示，三種環(huán)糊精除了分子大小不同外，還有個關(guān)鍵的區(qū)別是它們的水溶性也不同，環(huán)中不同數(shù)量的葡萄糖單體導(dǎo)致了它們的結(jié)構(gòu)和適應(yīng)性的差異。三種環(huán)糊精都是水溶的，由于氫氧基團在水中的陳列方式的不同，γ和α環(huán)糊精具有更高的水溶性。

圖3 環(huán)糊精的水溶解度依賴于環(huán)中葡萄糖單體的個數(shù)：

    環(huán)糊精跟客分子形成復(fù)合物有兩個關(guān)鍵因素，首先是環(huán)糊精的空間排列和內(nèi)孔大小要適合于客分子或客分子中某些基團的大小，如果客體的大小不適合，那它就不能合適地進入到環(huán)糊精的內(nèi)孔中。第二是由環(huán)糊精、客體和溶劑組成的系統(tǒng)與熱的相互作用，例如：對于復(fù)合物的形成，這些因素必須有利而積極主動地把客體誘捕到環(huán)糊精內(nèi)孔。

    雖然三種環(huán)糊精的內(nèi)孔的高度是一樣的，但是葡萄糖單體的數(shù)量決定了內(nèi)孔的直徑和孔的體積（表2）。基于這些尺度，α-環(huán)糊精可以復(fù)合具有低分子量的分子或者包接脂肪族的側(cè)鏈，β-環(huán)糊精可以復(fù)合芳香烴或雜環(huán)烴，而γ-環(huán)糊精可以適合于（包含15個原子以上的）大環(huán)或類固醇。

表2 環(huán)糊精的尺寸隨著環(huán)中葡萄糖分子的個數(shù)而增長：

Product	Cyclodextrin Type	Number of glucose units	Cavity Diameter (Å)	Cavity Height (Å)	Cavity Volume (Å3)
CAVAMAX®W6 Pharma	α	6	4.7 - 5.3	7.9	174
CAVAMAX®W7 Pharma	β	7	6.0 - 6.5	7.9	262
CAVAMAX®W8 Pharma	γ	8	7.5 - 8.3	7.9	427

    環(huán)糊精具有穩(wěn)定的圓柱形三維空間結(jié)構(gòu)，外部表層有或多或少的氫氧基團，通常內(nèi)孔表層是不親水的（圖4）。這個有趣的結(jié)構(gòu)使環(huán)糊精成為一種包囊，它在非極性分子或功能基團的主-客復(fù)合物中建立了熱驅(qū)動。

圖4 環(huán)糊精中葡萄糖的結(jié)構(gòu)是在三維環(huán)的頂部和底部有氫氧基，內(nèi)部是不親水的糖苷基。

    圖5表現(xiàn)由環(huán)糊精和甲苯組成的復(fù)合物在少許水中的平衡關(guān)系。通常有四個積極有效的相互作用幫助它們維持正確的平衡關(guān)系。
• 極性水分子取代非極性的環(huán)糊精內(nèi)孔
• 水中獲得的氫的數(shù)量增加，被大量聚積
• 不親水客體跟水的排斥減弱
• 不親水客體嵌入非極性環(huán)糊精內(nèi)孔的相互作用增強

    雖然這個最初平衡的形成是很快的（通常以分鐘計），而最終的平衡卻有比較長的延續(xù)時間。一旦進入環(huán)糊精內(nèi)孔，客分子會產(chǎn)生一個構(gòu)像調(diào)節(jié)器在微弱的范德瓦爾斯力中獲得最大限度的利益。

圖5 形成復(fù)合物的活性成分、溶劑和環(huán)糊精之間的多重相互作用。

復(fù)    合物的形成有很多種方法，它依賴于藥物、平衡動力學(xué)、其它成分、處理過程和想得到的最終劑量?？墒?，這些處理方法都需要少量水來驅(qū)動。簡單混合，在溶液中混合懸浮液的適當(dāng)分離，都要用到糊和個別熱機械方法。

    環(huán)糊精復(fù)合物的分裂過程是很迅速的，通常由外界環(huán)境中水分子的大量增加而驅(qū)動。結(jié)果是梯度濃度的平衡被轉(zhuǎn)移，如圖5中的左邊。客分子很難發(fā)現(xiàn)到在高度稀釋和動態(tài)系統(tǒng)中的主體，復(fù)合物不能重組，結(jié)果像圖左邊，客分子在溶液中被釋放出來。

    環(huán)糊精復(fù)合物的獨特能力使環(huán)糊精在醫(yī)藥配方表現(xiàn)出很多好處。技術(shù)文獻中有數(shù)量巨大的實用和應(yīng)用信息，可是，環(huán)糊精在最近才具有商業(yè)意義，它們被大量應(yīng)用于醫(yī)藥配方中，產(chǎn)品的改進使它們具有更多的經(jīng)濟利益。

    低生物利用率的藥品不太溶于水，更趨向于高的結(jié)晶狀。環(huán)糊精是水溶的，它跟水溶液中的非極性分子或功能基團形成復(fù)合物。復(fù)合物在內(nèi)孔中掩飾更多的不親水的功能，而暴露在外界環(huán)境中的環(huán)糊精外表是親水的氫氧基，實際效果是環(huán)糊精跟藥品的復(fù)合物是可溶的。除了改善溶解度，環(huán)糊精還可預(yù)防復(fù)合物中分子的結(jié)晶，因而分子不再自己聚集成晶格。

    如果活性因子暴露在放射線、熱、空氣和水中，化學(xué)反應(yīng)就會發(fā)生。當(dāng)因子被吸附到環(huán)糊精內(nèi)孔時，因為反應(yīng)物（水或氧）很難進入到內(nèi)孔，因而活性因子受到保護，它們對放射線或熱的感應(yīng)降低，活性因子被重新整理。另處，由于孔中客分子的強制性空間排列，活性因子在熱、光下很難被分解。在簡單的再結(jié)合發(fā)生之前，它們沒有分解的靈活性。

    通過包接進環(huán)糊精的內(nèi)孔，客分子或者特定基團在感官上的不良氣味和滋味的被掩飾，結(jié)果不良氣味被消失或變得很輕微，使患者感覺更舒適。

    通常人們愿意在配方里面添加多重的因子或藥物活性分子，是因為它們有增加效果的作用。但是，不同的藥物之間藥效經(jīng)常會相斥，或者配方中會有活性差的成分，把藥性相斥的其中一種成分裝入環(huán)糊精分子形成的膠囊中，則可以通過物理分離來防止化學(xué)物質(zhì)相互作用。

    活性成分如油/液體或揮發(fā)性原料很難被處理和規(guī)劃到穩(wěn)定的固體配劑里，把這些成分裝入環(huán)糊精膠囊，轉(zhuǎn)變成粉末狀，它們就能使用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和設(shè)備便利地配進藥方里。

    有些活性成分對腸胃、皮膚或眼睛刺激性，把它裝入環(huán)糊精的膠囊中，就可以減輕這種刺激。復(fù)合物可以在釋放活性成分的時候減少局部的濃度，使活性成分在低于刺激極限時被釋放。隨著復(fù)合物被逐漸地分離，活性成分被滲入身體中，從而進行有益的治療，而有效成分的局部濃度又低于刺激限度。