Estudio de la complejación de flavonoides en ciclodextrinas.

Abstract

Los flavonoides forman parte de una familia de compuestos polifenólicos de origen natural que se caracterizan por una estructura benzo-γ-pirona común. Son uno de los grupos más importantes dentro de los compuestos presentes en vegetales, sobre todo en el género Citrus. Debido a la multitud de combinaciones de los diferentes hidroxilos, metoxilos y sustituyentes del grupo O-glucósido en su estructura benzo-γ-pirona (C6-C3-C6), han sido identificados más de 8.000 compuestos con estructura flavonoide. Cuantitativamente, son cuatro los tipos de flavonoides más comunes en el reino vegetal: flavanonas, flavonas, flavonoles y antocianinas. Estos compuestos no sólo juegan un papel fisiológico y ecológico importante, sino también de interés comercial debido al gran número de aplicaciones que tienen en la industrias alimentaria y farmacéutica, debido a las propiedades beneficiosas para la salud que se les atribuyen. La principal actividad asociada a los flavonoides parece estar asociada a su efecto sobre las células sanguíneas y endoteliales microvasculares, por ello las dos principales áreas de investigación sobre los efectos biológicos de flavonoides cítricos son la inflamación y el cáncer. De hecho, estudios epidemiológicos y de experimentación animal apuntan este posible efecto protector de los flavonoides sobre enfermedades cardiovasculares y algunos tipos de cáncer. Sin embargo, a pesar de los numerosos estudios sobre flavonoides desarrollados durante los últimos 50 años, todavía no se conocen completamente cuáles son los mecanismos celulares implicados en su acción biológica. Muchas de las propiedades farmacológicas que se les atribuyen se pueden vincular a su capacidad para inhibir las enzimas implicadas en la activación de algunos procesos celulares. In vitro, los flavonoides han demostrado capacidad para modificar la actividad de algunos sistemas enzimáticos como: quinasas, fosfolipasas, ATPasa, lipooxygenasas, ciclooxigenasas o fosfodiesterasas. Esta actividad se puede atribuir a la capacidad de los flavonoides para interaccionar con el sitio de unión de nucleótidos de enzimas reguladoras. Debido a todas las propiedades que se les atribuyen a los flavonoides, estos son muy utilizados tanto en la industria alimentaria, como farmacéutica. Sin embargo, debido a su estructura química presentan baja solubilidad acuosa, lo que limita su biodisponibilidad y por lo tanto su actividad, dificultando así su utilización para la elaboración de alimentos funcionales enriquecidos en flavonoides y fármacos. Para resolver este problema, en el presente trabajo se ha estudiado la complejación de flavonoides con diferentes estructuras en diferentes tipos de ciclodextrinas nativas y modificadas. Las ciclodextrinas son unos azúcares cíclicos naturales, derivadas del almidón, cuya principal propiedad es la de poseer una cavidad interna hidrofóbica que les permite formar complejos de inclusión con una amplia variedad de moléculas, entre las que se encuentran los flavonoides. Mediante el proceso de complejación, las ciclodextrinas modifican las propiedades físicas y químicas del compuesto encapsulado, viéndose afectadas entre otras, su solubilidad acuosa, estabilidad o actividad antioxidante. El presente estudio se centra en clarificar la influencia de la estructura de los esqueletos moleculares, distribución radical y configuración espacial de los sustituyentes de los flavonoides, en el proceso de formación de complejos con ciclodextrinas. Para ello se ha estudiado la complejación de diferentes tipos de flavonoides: flavanonas, flavonas y flavonoles (naringenina, hesperetina, apigenina, kaempferol, miricetina y quercetina) en ciclodextrinas nativas y modificadas en distintas condiciones de pH, con el fin de valorar el efecto de la protonación o no de los grupos funcionales en el valor de la constante de formación de los complejos. Este estudio experimental se ha acompañado de estudios de modelado molecular que han permitido aportar datos complementarios y dar resultados más robustos sobre la interacción de cada uno de los grupos funcionales de los flavonoides con la ciclodextrina y predecir el modo en que cada flavonoide entra en la cavidad hidrofóbica de los azúcares. Los resultados obtenidos han mostrado que es la molécula de kaempferol, a pH 6.5, la que presenta una mayor afinidad por HP-β-CDs debido a la presencia de 1 solo OH en el anillo B, sumado a la presencia de un OH en el C3 y un doble enlace C2=C3 en el anillo C. Posteriormente y centrándonos en las flavanonas (naringenina y hesperetina) se estudió el efecto de la temperatura sobre su solubilidad acuosa, así como el efecto de la complejación en β- y HP-β-CDs sobre este mismo parámetro. Los valores de constantes de complejación fueron calculados comparando el método de solubilidad con el método de absorbancia, corroborando que los valores obtenidos mediante el primer método, eran correctos. En este caso, además, calculamos la eficacia de complejación de los dos tipos de CDs estudiados sobre ambas flavanonas, ya que este parámetro, no solamente nos aporta datos sobre la fuerza de unión del complejo formado, sino que valora la eficacia con que las CDs complejan cada molécula, en función de las condiciones del medio de reacción. Finalmente, también se estudió la estabiliadad de estas dos flavanonas complejadas o no, en medio acuoso tamponado a diferentes pHs, observando como la complejación en ciclodextrinas permite estabilizar en disolución a hesperetina tanto a pH 6.5 como 8.5. Esta parte del estudio se realizó para determinar la estabilidad de los complejos formados con el fin de potenciar su utilización en el enriquecimiento de alimentos funcionales y fármacos. Por último, se estudió como afecta la complejación con ciclodextrinas a la actividad antioxidante de apigenina, naringenina y hesperetina, puesto que el resto de flavonoides (los tres flavonoles) ya habían sido estudiados con anterioridad por nuestro grupo de investigación. Los resultados obtenidos en este trabajo mostraron que, en todos los casos, la complejación en ciclodextrinas provocó un aumento de la capacidad antioxidante de los flavonoides.