Biotehnologii aplicate pentru obținerea unor aditivi farmaceutici

• Se bucura in ultimii ani printre substantele de biosinteza ce au determinat un mare interes stiintific si aplicativ

• Intra intr-o competitie costuri-valoare de utilizare cu polimeri naturali sau sintetici, ce pot fi inferiori ca proprietati si impact ecologic, dar mai ieftini si mai cunoscuti pe piata.

Dintre acestea, xanthanul a ocupat deja o piata consacrata prin aplicatiile alimentare si non-alimentare, urmat mai recent de gellan, iar dintre cele mai nou dezvoltate fac parte celuloza si acidul hialuronic de origine bacteriana, cat si D-glucanii, descoperiti ca imuno-modulatori in terapia antivirala si antitumorala.

In aceasta competitie a polizaharidelor microbiene cu polimeri naturali sau sintetici, modificarea chimica ce determina variatii in proprietatile fizico-chimice e considerata ca o cale majora de a Ie mari valoarea si aria de aplicatii. Ca exemple semnificative se citeaza derivatii de dextran de tip Sephadex.

Structura, compozitia si proprietatile unor tipuri mai importante de polizaharide microbiene

Diversitatea structurala si de compozifie a polizaharidelor este cea care determina diferentele de proprietati fizico-chimice si domeniul larg de aplicatii.

Aceasta diversitate este determinata de natura monozaharidelor ce constituie unitatile elementare componente, cat si de pozitiile de legare intre ele.

In general, polizaharidele microbiene rezulta teoretic prin condensarea unitatilor monozaharidice, eliminand o molecula de apa intre grupa hidroxil de la atomul C1 al uneia si o alta grupa hidroxil a altui atom de carbon apartinand celeilalte unitati.

Trebuie subliniat faptul ca in general biosinteza nu este total selectiva, polizaharidul de interes fiind aproape intotdeauna insotit de alte polizaharide cu structura diferita, contstituind produsi secundari ce trebuie separati.

De asemenea, chiar produsul principal poate fi reprezentat de un amestec macromolecule ce difera nu numai prin masa moleculara, dar si prin mici modificari structurale.

De aceea, in literatura se utilizeaza de multe ori termenul de ,,polizaharide de tip ...", tipul reprezentand de fapt o familie de polizaharide cu structura foarte asemenatoare.

Clasificarea polizaharidelor microbiene

Din punct de vedere al apartenentei producatorului microbian se disting polizaharide produse de fungi si polizaharide produse de bacterii

Din punct de vedere al compozitie si structurii, polizaharidele microbiene pot fi clasificate dupa urmatoarele criterii:

- natura omogena sau eterogena a monozaharidelor componente:

- homopolizaharide-compuse din acelasi monozaharid (ex. pullulan, dextran, scleroglucan);

- heteropolizaharide - din monozaharide diferite (ex. xanthan, alginat);

- aranjarea structurala a unitatilor monomeire;

- cu structura liniara (ex. pullulan);

- cu structura ramificata (ex. xanthan, dextran, scleroglucan);

- sarcina electrica:

- - neutre (ex. pullulan, dextran, scleroglucan);

- - anionice - contin grupe acide: carboxil, fosfat, sulfat (ex. xanthan, alginat, fosfomanan);

- - cationice - cu grupe amino-libere, ce pot accepta protoni.

A. PULLULAN

In prezent se considera ca structura si compozitia chimica a polizaharidelor de acest tip variaza functie de substratul utilizat si tulpina producatoare, cat si de metodele de izolare-purificare utilizate,

Se accepta in mod curent structura corespunzand unui alfa-glucan compus din catene liniare formate din unitati elementare D-gluco-piranozice (glucoza) legate cate trei α-(1→4) In unitati de maltotrioza, care la randul lor sunt unite prin legaturi α-(1→6)

B. XANTHAN

Este un polizaharid ramificat anionic a carui secventa elementara este compusa din cinci molecule de monozaharide: doua de D-glucoza legate β-(1→6), formand o catena principala celulozica si o ramificatie compusa dintr-un trimer: doua unitati de manoza si una de acid glucuronic.

Catena laterala este atasata fiecarei la doua unitati de glucoza, Grupe acetat si piruvat acetal esterifica resturile de manoza, respectiv la C6 si C6-C4, conform structurii prezentate in figura urmatoare

Dupa cum se observa, in compozita xanthanului mai intra cationi mono- sau bivalenti.

Gradul de acilare depinde de tulpina producatoare si de factorii de mediu in fermentatie.

Fata de formula prezentata in fig. urmatoare, xanthanul comercial este de obicei 100 % acetilat si 30-50 % piruvat.

Prin manipulari genetice s-au obtinut tulpini producatoare de polizaharide de tip xanthan cu structura si compozite diferita.