Μελέτη της επίδρασης κυκλοδεξτρινών στη διαλυτότητα της Nimesulide

• Κύριος συγγραφέας: Γκνιάτσου, Ευθυμία
• Άλλοι συγγραφείς: Κλεπετσάνης, Παύλος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Κυκλοδεξτρίνες; Διαλυτότητα; Nimesulide; Cyclodextrins; Solubility; 615.19

Οι κυκλοδεξτρίνες είναι κυκλικοί ολιγοσακχαρίτες αποτελούμενοι από μόρια α-D-γλυκοπυρανόζης (6, 7 και 8 μόρια για τις α-, β- και γ- κυκλοδεξτρίνες αντίστοιχα) που παράγονται με ενζυμική μέθοδο. Λόγω στερεοχημικών περιορισμών, οι κυκλοδεξτρίνες δεν έχουν απόλυτα κυλινδρικό σχήμα αλλά μοιάζουν περισσότερο με κόλουρο κώνο, δηλαδή αποτελούνται από μια εσωτερική κοιλότητα που έχει ένα στενότερο και ένα ευρύτερο άνοιγμα. Αποτέλεσμα της χαρακτηριστικής τους δομής είναι η δημιουργία μιας υδρόφιλης εξωτερικής επιφάνειας και μιας υδρόφοβης εσωτερικής κοιλότητας. Στην εσωτερική κοιλότητα μπορούν να εισέλθουν, μερικά ή ολικά, υδρόφοβα μόρια τα οποία αλληλεπιδρώντας μέσω ασθενών διαμοριακών αλληλεπιδράσεων σχηματίζουν σύμπλοκα έγκλεισης. Ο σχηματισμός συμπλόκων έγκλεισης βιοδραστικών ενώσεων με κυκλοδεξτρίνες έχει σημαντική συνεισφορά στη μορφοποίηση των βιοδραστικών ενώσεων σε διάφορες φαρμακοτεχνικές μορφές αφού αυξάνει την διαλυτότητα δυσδιάλυτων στο νερό βιοδραστικών ενώσεων, βελτιώνει την βιοδιαθεσιμότητά τους, αυξάνει την σταθερότητά τους, βελτιώνει τις οργανοληπτικές ιδιότητες τους και μειώνει σημαντικά τυχόν παρενέργειές τους. Η Νιμεσουλίδη (Nimesulide) είναι μια βιοδραστική ένωση που ανήκει στα μη-στεροειδή αντιφλεγμονώδη με γενικότερη δράση στον μηχανισμό ανάπτυξης της φλεγμονής διότι επηρεάζει και την κυτταρική συμμετοχή στις αντιδράσεις αυτές. Χρησιμοποιείται συχνά για την αντιμετώπιση των πόνων στις αρθρώσεις, στις φλεγμονές και ως αντιπυρετικό. Πρόκειται για μια δυσδιάλυτη στο νερό βιοδραστική ένωση με αποτέλεσμα να δημιουργούνται προβλήματα κατά τη μορφοποίηση της σε φαρμακοτεχνικές μορφές καθώς και κατά την αποδέσμευση της στον ανθρώπινο οργανισμό μετά την χορήγηση της. Είναι ασθενές μονοπρωτικό οξύ με συνέπεια η διαλυτότητά του να μειώνεται με τη μείωση του pH. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η επίδραση της φύσης και της συγκέντρωσης κυκλοδεξτρινών (β-CD, Crysmeb, HP-β-CD, α-CD και γ-CD) στην διαλυτότητα της Nimesulide. Πραγματοποιήθηκαν μελέτες διαλυτότητας της Nimesulide σε υδατικά διαλύματα παρουσία διαφορετικών συγκεντρώσεων των β-CD, Crysmeb, HP-β-CD, α-CD και γ-CD σε θερμοκρασίες 20, 25, 30 και 35°C σε διαλύματα 0.1Ν HCl με pH=1.10. Ακόμη, μελετήθηκε η επίδραση εκδόχων (PEG400, PEG4000, PEG6000, PEG10000, PEG20000) στη διαλυτότητα της Nimesulide. Επιπλέον, προσδιορίσθηκε η μέθοδος παρασκευής ενώσεων έγκλεισης της Nimesulide με τις παραπάνω κυκλοδεξτρίνες χρησιμοποιώντας κατάλληλες τεχνικές χαρακτηρισμού των παρασκευαζομένων στερεών. Παρασκευάσθηκαν στερεά μίγματα της Nimesulide με τις κυκλοδεξτρίνες (β-CD, Crysmeb, HP-β-CD και γ-CD) χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνικές (απλή ανάμιξη με ξηρή λειοτρίβηση, υγρή λειοτρίβηση με τον σχηματισμό πάστας, συγκαταβύθιση, λυοφιλοποίηση, συνδυασμένη μέθοδος εξουδετέρωσης- λυοφιλοποίησης). Για την μελέτη των στερεών μιγμάτων και την πιστοποίηση του σχηματισμού συμπλόκων έγκλεισης μεταξύ της Nimesulide και των υπό μελέτη κυκλοδεξτρινών χρησιμοποιήθηκαν οι τεχνικές: 1. της Περίθλασης ακτίνων-Χ 2. της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης και 3. του Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (NMR) για τη στερεοχημεία των σχηματιζόμενων συμπλόκων της Nimesulide με τις υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες. Από τις ισόθερμες διαλυτότητας διαπιστώθηκε ότι όχι μόνο ότι η διαλυτότητα της Nimesulide αυξάνει με την συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης σε όλες τις θερμοκρασίες για όλες τις κυκλοδεξτρίνες που μελετήθηκαν αλλά και οι ισόθερμοι διαλυτότητας είναι της μορφής AL στην οποία όλα τα σχηματιζόμενα σύμπλοκα είναι ευδιάλυτα και έχουν στοιχειομετρία ίση με 1:1. Η Crysmeb παρουσίασε την μεγαλύτερη συμπλεκτική ικανότητα σε σύγκριση με τις άλλες κυκλοδεξτρίνες. Με βάση την συμπλεκτική ικανότητά τους, οι κυκλοδεξτρίνες μπορούν να ταξινομηθούν με την ακόλουθη σειρά: Crysmeb > β-cd > HP-β-cd > γ-cd >> α-cd Η αύξηση της θερμοκρασίας δεν επηρέασε την μορφή των ισοθέρμων διαλυτότητας και την ταξινόμηση των κυκλοδεξτρινών με βάση την συμπλεκτική ικανότητα. Από την κλίση των ισοθέρμων διαλυτότητας προσδιορίσθηκαν οι σταθερές σχηματισμού των συμπλόκων έγκλεισης της Nimesulide με τις υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες. Η διαφοροποίηση της συμπλεκτικής ικανότητας των β-CD, Crysmeb, HP-β-CD, α-CD και γ-CD μπορεί να αποδοθεί πρώτον στο διαφορετικό μέγεθος της υδρόφοβης κοιλότητας και δεύτερον στην διαφορετική υδροφοβικότητα των ομάδων των κυκλοδεξτρινών. Από την μεταβολή των σταθερών σχηματισμού των συμπλόκων με την θερμοκρασία υπολογίσθηκε η μεταβολή της ενθαλπίας (ΔΗ) και η μεταβολή της εντροπίας (ΔS) για τον σχηματισμό των συμπλόκων έγκλεισης. Για όλες τις κυκλοδεξτρίνες υπολογίσθηκε αρνητική μεταβολή της ενθαλπίας και θετική αλλά μικρή μεταβολή της εντροπίας. Ο συνδυασμός μεγάλης αρνητικής μεταβολής της φαινόμενης ενθαλπίας σχηματισμού και της μικρής θετικής τιμής της μεταβολής της φαινόμενης εντροπίας σχηματισμού δείχνει ότι οι κυρίαρχες δυνάμεις που εμπλέκονται στο σχηματισμό των ενώσεων έγκλεισης της Nimesulide με τις κυκλοδεξτρίνες β-CD, Crysmeb και γ-CD είναι οι αλληλεπιδράσεις Van der Waals και η απελευθέρωση των μορίων νερού υψηλής ενθαλπίας από την υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης. Στη περίπτωση της HP-β-CD, όπου προσδιορίστηκε μικρότερη αρνητική μεταβολή της φαινόμενης ενθαλπίας σχηματισμού και μικρή θετική τιμή της μεταβολής της φαινόμενης εντροπίας σχηματισμού, οι κυρίαρχες δυνάμεις που εμπλέκονται είναι οι κλασικές υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις καθώς και η απελευθέρωση των μορίων νερού υψηλής ενθαλπίας από την υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης. Οι τεχνικές της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης και περίθλασης ακτίνων-Χ είναι οι καταλληλότερες για την μελέτη και τον χαρακτηρισμό των στερεών συμπλόκων της Nimesulide με τις κυκλοδεξτρίνες. Η μέθοδος της συγκαταβύθισης από κοινό διαλύτη (μεθανόλη) δεν έδωσε σύμπλοκο έγκλεισης σε στοιχειομετρία 1:1. Με τη μέθοδο της συγκαταβύθισης παρασκευάσθηκαν σύμπλοκα έγκλεισης σε στοιχειομετρία Nimesulide: Κυκλοδεξτρίνη ίση με 1:3. Η μέθοδος της συγκαταβύθισης δεν χρησιμοποιήθηκε για τις φυσικές κυκλοδεξτρίνες λόγω της αμελητέας διαλυτότητας τους στην μεθανόλη. Αντίθετα, με τη μέθοδο της εξουδετέρωσης –λυοφιλοποίησης παρασκευάσθηκαν σύμπλοκα έγκλεισης για τις κυκλοδεξτρίνες β-CD, Crysmeb και HP-β-CD σε στοιχειομετρία 1:1. Από τη μελέτη φασμάτων NMR των διαλυμάτων που περιείχαν σε διάφορες αναλογίες Nimesulide και τις υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες προσδιορίστηκε η στερεοχημεία των σχηματιζόμενων συμπλόκων. Διαπιστώθηκε ότι το μόριο της Nimesulide α) δεν εισέρχεται ολόκληρο στην υδρόφοβη κοιλότητα των κυκλοδεξτρινών αλλά τμήμα του και β) εισέρχεται ο νιτρο-υποκατεστημένος φαινολικός δακτύλιος του μορίου στην υδρόφοβη κοιλότητα των κυκλοδεξτρινών. Τα έκδοχα PEG400, PEG4000, PEG6000, PEG10000 και PEG20000 αύξησαν σε διαφορετικό βαθμό την διαλυτότητα της Nimesulide. Η αύξηση της συγκέντρωσης της πολυαιθυλενογλυκόλης βρέθηκε ότι αυξάνει τη διαλυτότητα της Nimesulide για όλα τα μοριακά βάρη της που μελετήθηκαν αλλά σε διαφορετικό βαθμό. Επίσης, παρατηρήθηκε αύξηση της διαλυτότητας της Nimesulide με την αύξηση του μοριακού βάρους της πολυαιθυλενογλυκόλης και η μέγιστη αύξηση προσδιορίστηκε για την πολυαιθυλενογλυκόλη με Μοριακό Βάρος ίσο με 6000. Η περαιτέρω αύξηση του μοριακού βάρους της πολυαιθυλενογλυκόλης στα 10000 και 20000 αντίστοιχα είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση της διαλυτότητας της Nimesulide στα επίπεδα της διαλυτότητας της παρουσία της πολυαιθυλενογλυκόλης με μοριακό βάρος 4000.