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manitol

El manitol es un tipo de alcohol de azúcar que se usa como edulcorante y medicamento. [ 4 ] [ 5 ] Se usa como edulcorante bajo en calorías porque se absorbe mal en los intestino...

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El manitol es un tipo de alcohol de azúcar que se usa como edulcorante y medicamento. [ 4 ] [ 5 ] Se usa como edulcorante bajo en calorías porque se absorbe mal en los intestinos . [ 4 ] Como medicamento, se usa para disminuir la presión en los ojos, como en el glaucoma , y ​​para bajar la presión intracraneal elevada . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Médicamente, se administra por inyección o inhalación. [ 8 ] [ 9 ] Los efectos generalmente comienzan dentro de los 15 minutos y duran hasta 8 horas. [ 8 ]

Los efectos secundarios comunes del uso médico incluyen problemas electrolíticos y deshidratación . [ 8 ] Otros efectos secundarios graves pueden incluir empeoramiento de la insuficiencia cardíaca y problemas renales . [ 5 ] [ 8 ] No está claro si su uso es seguro durante el embarazo . [ 8 ] El manitol pertenece a la familia de los diuréticos osmóticos y actúa extrayendo líquido del cerebro y los ojos. [ 8 ]

El descubrimiento del manitol se atribuye a Joseph Louis Proust en 1806. [ 10 ] Está en la Lista de Medicamentos Esenciales de la Organización Mundial de la Salud . [ 11 ] Originalmente se obtenía del fresno florido y se llamaba maná debido a su supuesta semejanza con el alimento bíblico. [ 12 ] [ 13 ] El manitol está en la lista de sustancias prohibidas de la Agencia Mundial Antidopaje debido a la preocupación de que pueda enmascarar drogas prohibidas. [ 14 ]

El manitol es un componente natural de la mayoría de los microorganismos y plantas, y desempeña un papel esencial en el mantenimiento del equilibrio hídrico celular y tisular, así como en la respuesta a estrés ambiental, como la sequía o las bajas temperaturas. [ 15 ]

Usos

Solución de manitol al 15% para uso intravenoso.

Usos médicos

Inyectado

En Estados Unidos, el manitol inyectado está indicado para la reducción de la presión intracraneal y el tratamiento del edema cerebral y la presión intraocular elevada . [ 2 ]

El manitol se utiliza por vía intravenosa para reducir la presión intracraneal aguda hasta que se pueda aplicar un tratamiento más definitivo, [ 16 ] por ejemplo, después de un traumatismo craneoencefálico . Si bien la inyección de manitol es el tratamiento principal para la hipertensión intracraneal tras una lesión cerebral grave, no es mejor que la solución salina hipertónica como tratamiento de primera línea. En casos resistentes al tratamiento, la solución salina hipertónica funciona mejor. [ 17 ]

También puede utilizarse en ciertos casos de insuficiencia renal con baja producción de orina , para disminuir la presión intraocular , para aumentar la eliminación de ciertas toxinas y para tratar la acumulación de líquidos . [ 8 ]

Se ha demostrado que la administración intraoperatoria de manitol antes de la liberación de la pinza vascular durante el trasplante renal reduce la lesión renal posterior al trasplante, pero no se ha demostrado que reduzca el rechazo del injerto.

El manitol se usa comúnmente en la solución de cebado del circuito de una máquina de circulación extracorpórea durante la derivación cardiopulmonar . Su presencia preserva la función renal durante los períodos de bajo flujo y presión sanguínea, mientras el paciente está conectado a la derivación. La solución previene la inflamación de las células endoteliales del riñón, lo que podría reducir el flujo sanguíneo a esta zona y provocar daño celular.

El manitol también puede utilizarse para encapsular temporalmente un objeto punzante (como la hélice de un cable para un marcapasos artificial ) mientras pasa por el sistema venoso. Dado que el manitol se disuelve fácilmente en la sangre, la punta queda expuesta al llegar a su destino.

Las infusiones intraarteriales de manitol pueden abrir transitoriamente la barrera hematoencefálica al alterar las uniones estrechas . [ 18 ] [ 19 ]

El manitol es también el fármaco de primera elección para tratar el glaucoma agudo (hipertensión ocular) en medicina veterinaria. Se administra por vía intravenosa en solución al 20%. Deshidrata el humor vítreo y, por lo tanto, reduce la presión intraocular. Sin embargo, requiere una barrera hemato-ocular intacta para ser efectivo. [ 20 ]

Inhalado

En la Unión Europea, el manitol inhalado está indicado para el tratamiento de la fibrosis quística (FQ) en adultos de 18 años o más como terapia complementaria al mejor tratamiento estándar. [ 3 ]

Se ha propuesto el uso de manitol, inhalado, como irritante bronquial, como método alternativo para el diagnóstico del asma inducida por el ejercicio . Una revisión sistemática de 2013 concluyó que la evidencia que respalda su uso para este fin es insuficiente en la actualidad. [ 21 ]

Oral

El manitol actúa como un laxante osmótico [ 2 ] [ 22 ] en dosis orales mayores de 20 g, [ 23 ] y a veces se vende como laxante para niños.

Alimento

El manitol aumenta la glucosa en sangre en menor medida que la sacarosa (por lo que tiene un índice glucémico relativamente bajo [ 24 ] ), por lo que se utiliza como edulcorante para personas con diabetes y en chicles . Aunque el manitol tiene un calor de disolución más alto que la mayoría de los alcoholes de azúcar, su solubilidad relativamente baja reduce el efecto refrescante que se suele encontrar en los caramelos de menta y los chicles. Sin embargo, cuando el manitol se disuelve completamente en un producto, induce un fuerte efecto refrescante. [ 25 ] Además, tiene una higroscopicidad muy baja : no absorbe agua del aire hasta que el nivel de humedad es del 98%. Esto hace que el manitol sea muy útil como recubrimiento para caramelos duros, frutas secas y chicles, y a menudo se incluye como ingrediente en caramelos y chicles. [ 26 ] El agradable sabor y la sensación en boca del manitol también lo convierten en un excipiente popular para comprimidos masticables. [ 27 ]

Química analítica

El manitol forma complejos estables con el ácido bórico . Esto aumenta considerablemente la acidez del ácido bórico, lo que permite una mayor precisión en la titulación volumétrica de este ácido. [ 28 ] La estabilidad de los aniones éster de manitoborato desplaza el equilibrio de disociación ácida hacia la derecha, aumentando así la acidez de la solución en cinco órdenes de magnitud en comparación con la del ácido bórico puro. Esto reduce el pKa de 9 a menos de 4 para una concentración suficiente de manitol. La solución resultante se denomina ácido manitobórico.

Otro

El manitol es el ingrediente principal del agar sal manitol , un medio de cultivo bacteriano, y también se utiliza en otros.

El manitol se utiliza como agente de corte [ 29 ] en varias drogas que se usan por vía intranasal ( esnifar ), como la heroína y la cocaína . Una mezcla de manitol y fentanilo (o análogos del fentanilo ) en una proporción de 1:10 se etiqueta y vende como "China white", un sustituto popular de la heroína.

El manitol es un alcohol de azúcar con un dulzor relativo del 50 al 70 por ciento del azúcar, lo que significa que se debe usar más cantidad para igualar el dulzor del azúcar. El manitol permanece en los intestinos durante mucho tiempo y, por lo tanto, suele causar hinchazón y diarrea. [ 30 ]

Contraindicaciones

El manitol está contraindicado en personas con anuria , hipovolemia grave , congestión vascular pulmonar grave preexistente o edema pulmonar, síndrome del intestino irritable (SII) y hemorragia intracraneal activa, excepto durante una craneotomía. [ 2 ]

Los efectos adversos incluyen hiponatremia y depleción de volumen que conducen a acidosis metabólica . [ 10 ]

Química

El manitol es un isómero del sorbitol , otro alcohol de azúcar; los dos se diferencian únicamente en la orientación del grupo hidroxilo en el carbono 2. [ 25 ] Si bien son similares, los dos alcoholes de azúcar tienen fuentes naturales, puntos de fusión y usos muy diferentes.

Producción

El manitol se clasifica como un alcohol de azúcar ; es decir, se puede obtener a partir de un azúcar ( manosa ) mediante reducción. Otros alcoholes de azúcar incluyen el xilitol y el sorbitol .

Síntesis industrial

El manitol se produce comúnmente mediante la hidrogenación de la fructosa, que se forma a partir de almidón o sacarosa (azúcar de mesa común). Si bien el almidón es una fuente más económica que la sacarosa, su transformación es mucho más compleja. Finalmente, produce un jarabe que contiene aproximadamente un 42 % de fructosa , un 52 % de glucosa y un 6 % de maltosa . La sacarosa se hidroliza simplemente para obtener un jarabe de azúcar invertido , que contiene aproximadamente un 50 % de fructosa. En ambos casos, los jarabes se purifican cromatográficamente para obtener un contenido de fructosa del 90-95 %. Posteriormente, la fructosa se hidrogena sobre un catalizador de níquel para obtener una mezcla de isómeros: sorbitol y manitol. El rendimiento suele ser del 50 %:50 %, aunque las condiciones de reacción ligeramente alcalinas pueden aumentar ligeramente el rendimiento de manitol. [ 25 ]

Biosíntesis

El manitol es una de las moléculas de almacenamiento de energía y carbono más abundantes en la naturaleza, producida por una gran cantidad de organismos, incluyendo bacterias, levaduras, hongos, algas, líquenes y muchas plantas. [ 31 ] Es un componente natural de la mayoría de los microorganismos y plantas, y participa en el mantenimiento del equilibrio hídrico celular y en la respuesta a la sequía o las bajas temperaturas. [ 15 ]

La fermentación por microorganismos es una alternativa a la síntesis industrial tradicional. Se ha descubierto una vía metabólica de fructosa a manitol , conocida como el ciclo del manitol en hongos, en un tipo de alga roja ( Caloglossa leprieurii ), y es muy posible que otros microorganismos empleen vías similares. [ 32 ] Una clase de bacterias del ácido láctico , denominadas heterofermentativas debido a sus múltiples vías de fermentación, convierten tres moléculas de fructosa o dos moléculas de fructosa y una de glucosa en dos moléculas de manitol, y una molécula de ácido láctico , ácido acético y dióxido de carbono . Los jarabes de materia prima que contienen concentraciones medias a altas de fructosa (por ejemplo, jugo de manzana de anacardo , que contiene 55 % de fructosa: 45 % de glucosa ) pueden producir rendimientos de 200 g (7,1 oz) de manitol por litro de materia prima. Se están realizando investigaciones adicionales para estudiar cómo optimizar aún más las vías metabólicas del manitol en bacterias lácticas, así como el uso de otros microorganismos como la levadura [ 31 ] y E. coli en la producción de manitol. Cuando se utilizan cepas aptas para uso alimentario de cualquiera de los microorganismos mencionados, tanto el manitol como el propio microorganismo se pueden incorporar directamente a los productos alimenticios, evitando la necesidad de una cuidadosa separación entre el microorganismo y los cristales de manitol. Si bien este método es prometedor, se requieren pasos adicionales para escalarlo a las cantidades necesarias para la industria. [ 32 ]  

Extracción natural

Dado que el manitol se encuentra en una amplia variedad de productos naturales, incluyendo casi todas las plantas, puede extraerse directamente de ellos, en lugar de mediante síntesis químicas o biológicas. De hecho, en China, el aislamiento a partir de algas marinas es la forma más común de producción de manitol. [ 26 ] Las concentraciones de manitol en los exudados vegetales pueden variar desde el 20 % en las algas marinas hasta el 90 % en el plátano . Es un componente de la palma enana americana ( Serenoa ). [ 33 ]

Tradicionalmente, el manitol se extrae del material crudo en un aparato Soxhlet utilizando una mezcla de etanol , agua y metanol . Posteriormente, el manitol se recristaliza a partir del extracto, obteniéndose generalmente rendimientos de alrededor del 18 % del producto natural original. Otro método de extracción consiste en el uso de fluidos supercríticos y subcríticos . Estos fluidos se encuentran en un estado tal que no existe diferencia entre las fases líquida y gaseosa, por lo que son más difusivos que los fluidos normales. Esto se considera que los convierte en agentes de transferencia de masa mucho más eficaces que los líquidos normales. El fluido supercrítico o subcrítico se bombea a través del producto natural, y el producto, principalmente manitol, se separa fácilmente del solvente y de una pequeña cantidad de subproducto.

Se ha demostrado que la extracción de hojas de olivo con dióxido de carbono supercrítico requiere menos solvente por medida de hoja que una extracción tradicional: 141,7 g (5,00 oz) de CO₂ frente a 194,4 g (6,86 oz) de etanol por 1 g (0,035 oz) de hoja de olivo. El agua subcrítica calentada y presurizada es aún más económica y ha demostrado tener resultados notablemente superiores a la extracción tradicional. Requiere solo 4,01 g (0,141 oz) de agua por 1 g (0,035 oz) de hoja de olivo y proporciona un rendimiento de manitol del 76,75 %. Tanto las extracciones supercríticas como las subcríticas son más económicas, rápidas, puras y respetuosas con el medio ambiente que la extracción tradicional. Sin embargo, las altas temperaturas y presiones de operación requeridas generan reticencia en el uso industrial de esta técnica. [ 32 ]          

Historia

A principios de la década de 1880, Julije Domac dilucidó la estructura del hexeno y el manitol obtenidos del maná del Caspio . Determinó la posición del doble enlace en el hexeno derivado del manitol y demostró que es un derivado del hexeno. Esto también permitió dilucidar la estructura del manitol, que hasta entonces era desconocida. [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]

Controversia

Los tres estudios [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] que originalmente encontraron que el manitol en dosis altas era efectivo para tratar traumatismos craneoencefálicos graves fueron objeto de una investigación. Los resultados de esa investigación, publicados en 2007 después de la muerte del autor principal de los estudios originales, el Dr. Julio Cruz, cuestionaron si sus estudios realmente se habían realizado. [ 41 ] Los coautores de Cruz no pudieron confirmar la existencia de los pacientes del estudio, y la Universidad Federal de São Paulo, a la que Cruz indicó como su afiliación, nunca lo había empleado. Como resultado de esta duda en torno al trabajo de Cruz, una versión actualizada de la revisión Cochrane excluye todos los estudios de Julio Cruz, dejando solo cuatro estudios. [ 6 ] Debido a las diferencias en la selección de los grupos de control, no se ha llegado a una conclusión sobre el uso clínico del manitol.

Estado compendial

Véase también

Referencias

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