Μελέτη της επίδρασης των κυκλοδεξτρινών στην διαλυτότητα της κετοκοναζόλης

• Κύριος συγγραφέας: Τάσιου, Μαρία
• Άλλοι συγγραφείς: Tasiou, Maria
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2023
• Θέματα: Kυκλοδεξτρίνες; Κετοκοναζόλη; Διαλυτότητα; Βιοδραστικές ενώσεις; Cyclodextrins; Ketoconazole; Solubility; Bioactive compounds

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. Οι κυκλοδεξτρίνες μοιάζουν περισσότερο με κόλουρο κώνο με εσωτερική κοιλότητα που έχει ένα στενότερο και ένα ευρύτερο άνοιγμα εξαιτίας στερεοχημικών περιορισμών. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την δημιουργία μιας υδρόφιλης εξωτερικής επιφάνειας λόγω της παρουσίας μεγάλου αριθμού υδροξυλομάδων και η οποία είναι υπεύθυνη για την μεγάλη διαλυτότητα των κυκλοδεξτρινών στα υδατικά διαλύματα και μιας υδρόφοβης εσωτερικής κοιλότητας. Στην εσωτερική κοιλότητα μπορούν να εισέλθουν, μερικά ή ολικά, υδρόφοβα μόρια τα οποία αλληλεπιδρούν με τα μόρια της κυκλοδεξτρίνης μέσω ασθενών διαμοριακών αλληλεπιδράσεων και σχηματίζουν σύμπλοκα έγκλεισης. Ο σχηματισμός συμπλόκων έγκλεισης βιοδραστικών ενώσεων με κυκλοδεξτρίνες έχει σημαντική συνεισφορά στην 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 των και μειώνει σημαντικά τυχόν παρενέργειές τους. Η κετοκοναζόλη (Ketoconazole, KET) είναι ένας διβασικός συνθετικός παράγοντας ιμιδαζόλης με ευρύ φάσμα αντιμυκητιακής δράσης. Χρησιμοποιείται για τη θεραπεία και την πρόληψη μιας ποικιλίας μυκητιασικών λοιμώξεων, συμπεριλαμβανομένης της καντιντίασης. Το κύριο μειονέκτημα στη θεραπευτική εφαρμογή και στην αποτελεσματικότητα της ΚΕΤ στις από του στόματος δοσολογικές μορφές, είναι η πολύ χαμηλή υδατοδιαλυτότητά της λόγω της υδρόφοβης δομής της. Η ΚΕΤ ταξινομείται ως φάρμακο κατηγορίας ΙΙ στο Βιοφαρμακευτικό Σύστημα Ταξινόμησης, λόγω της χαμηλής διαλυτότητάς της και της υψηλής διαπερατότητάς της. Αυτές οι φυσικοχημικές ιδιότητες της, καθιστούν σημαντική πρόκληση την παρασκευή φαρμακευτικών σκευασμάτων με την ΚΕΤ, αφού περιορίζουν τη βιοδιαθεσιμότητα και τις θεραπευτικές της εφαρμογές και ιδιαίτερα τη δερμική διείσδυση της. Μια τεχνική που προτείνεται για την βελτίωση της διαλυτότητας της KET, είναι η ενσωμάτωση της σε κυκλοδεξτρίνες. Είναι μια ασθενής βάση με συνέπεια η διαλυτότητά της να μειώνεται με την αύξηση του pH της υδατικής φάσης. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η επίδραση της φύσης και της συγκέντρωσης των κυκλοδεξτρινών, β-CD, Me-β-CD, HP-β-CD, HP-γ-CD και γ-CD, στην διαλυτότητα της Ketocona-zole. Πραγματοποιήθηκαν μελέτες διαλυτότητας της Ketoconazole σε υδατικά διαλύματα παρουσία διαφορετικών συγκεντρώσεων των β-CD, Me-β-CD, HP-β-CD, HP-γ-CD και γ-CD σε θερμοκρασίες 25 και 30°C. Επίσης, προσδιορίσθηκε η μέθοδος παρασκευής ενώσεων έγκλεισης της Ketoconazole με τις παραπάνω κυκλοδεξτρίνες χρησιμοποιώντας κατάλληλες τεχνικές χαρακτηρισμού των παρασκευαζομένων στερεών. Παρασκευάσθηκαν στερεά μίγματα της Ketoconazole με τις κυκλοδεξτρίνες (β-CD, Me-β-CD, HP-β-CD) χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνικές (απλή ανάμιξη με ξηρή λειοτρίβηση, υγρή λειοτρίβηση με τον σχηματισμό πάστας, συγκαταβύθιση, λυοφιλοποίηση). Για την μελέτη των στερεών μιγμάτων και τον προσδιορισμό του σχηματισμού συμπλόκων έγκλεισης μεταξύ της Ketoconazole και των υπό μελέτη κυκλοδεξτρινών χρησιμοποιήθηκαν οι τεχνικές της Περίθλασης Ακτίνων-Χ, της Υπέρυθρης Φασματοσκοπίας, της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης και της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης. Επίσης μελετήθηκε η στερεοχημεία των σχηματιζόμενων συμπλόκων της Ketoconazole με τις υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες με την τεχνική του Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (1H-NMR). Από την μελέτη των ισοθέρμων διαλυτότητας διαπιστώθηκε ότι: α) η διαλυτότητα της Keto-conazole αυξάνει με την συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης σε όλες τις θερμοκρασίες για όλες τις κυκλοδεξτρίνες που μελετήθηκαν και β) οι ισόθερμοι διαλυτότητας είναι της μορφής AL στην οποία όλα τα σχηματιζόμενα σύμπλοκα είναι ευδιάλυτα και έχουν στοιχειομετρία ίση με 1:1. Η Me-β-CD 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: Me-β-CD > β-CD > HP-β-CD > γ-CD, HP-γ-CD, γ-CD Η αύξηση της θερμοκρασίας δεν επηρέασε την μορφή των ισοθέρμων διαλυτότητας και την ταξινόμηση των κυκλοδεξτρινών με βάση την συμπλεκτική ικανότητα τους. Από την κλίση των ισοθέρμων διαλυτότητας προσδιορίσθηκαν οι σταθερές σχηματισμού των συμπλόκων έγκλεισης της Ketoconazole με τις υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες. Η διαφοροποίηση της συμπλεκτικής ικανότητας των β-CD, Me-β-CD, HP-β-CD, HP-γ-CD και γ-CD μπορεί να αποδοθεί α) στο διαφορετικό μέγεθος της υδρόφοβης κοιλότητας τους και β) στην διαφορετική υδροφοβικότητα των ομάδων των τροποποιημένων κυκλοδεξτρινών. Οι τεχνικές της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης, της Υπέρυθρης Φασματοσκοπίας και της Περίθλασης Ακτίνων-Χ είναι οι καταλληλότερες για την μελέτη και τον χαρακτηρισμό των στερεών μιγμάτων της Ketoconazole με τις κυκλοδεξτρίνες που παρασκευάσθηκαν με διάφορες τεχνικές. Η μέθοδος της συγκαταβύθισης από κοινό διαλύτη (μεθανόλη) έδωσε σύμπλοκο έγκλεισης σε στοιχειομετρική αναλογία 1:1 μόνο για τις κυκλοδεξτρίνες Me-β-CD και HP-β-CD. Η μέθοδος της συγκαταβύθισης δεν χρησιμοποιήθηκε για τις φυσικές κυκλοδεξτρίνες λόγω της αμελητέας διαλυτότητάς τους στις αλκοόλες. Αντίθετα, με την μέθοδο της λυοφιλοποίησης παρασκευάσθηκαν σύμπλοκα έγκλεισης για τις κυκλοδεξτρίνες Me-β-CD, β-CD και HP-β-CD με στοιχειομετρία 1:1, αλλά με χαμηλή απόδοση. Από την μελέτη των φασμάτων NMR των διαλυμάτων που περιείχαν σε διάφορες αναλογίες Ketoconazole και τις υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες προσδιορίσθηκε η στερεοχημεία των σχηματιζόμενων συμπλόκων. Διαπιστώθηκε ότι το μόριο της Ketoconazole α) δεν εισέρχεται ολόκληρο στην υδρόφοβη κοιλότητα των κυκλοδεξτρινών αλλά τμήμα του και β) προσδιορίσθηκαν δύο δυνατές διαμορφώσεις του συμπλόκου Ketoconazole και β-CD.