| Περίληψη: | Οι κυκλοδεξτρίνες είναι κυκλικοί ολιγοσακχαρίτες αποτελούμενοι από μόρια α-D-γλυκοπυρανόζης (6, 7 και 8 μόρια για τις α-, β- και γ- κυκλοδεξτρίνες). Λόγω στερεοχημικών περιορισμών οι κυκλοδεξτρίνες δεν έχουν απόλυτα κυλινδρικό σχήμα αλλά μοιάζουν περισσότερο με κόλουρο κώνο έχοντας ένα στενότερο και ένα ευρύτερο άνοιγμα. Αποτέλεσμα της χαρακτηριστικής των 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 αλληλεπιδρούν με τα μόρια της κυκλοδεξτρίνης μέσω ασθενών διαμοριακών αλληλεπιδράσεων και σχηματίζουν σύμπλοκα έγκλεισης. Ο σχηματισμός συμπλόκων έγκλεισης βιοδραστικών ενώσεων με κυκλοδεξτρίνες έχει σημαντική συμβολή στην μορφοποίηση των σε διάφορες φαρμακοτεχνικές μορφές αφού αυξάνει την διαλυτότητα δυσδιάλυτων στο νερό βιοδραστικών ενώσεων, βελτιώνει την βιοδιαθεσιμότητά τους, αυξάνει την σταθερότητά τους και μειώνει σημαντικά τυχόν παρενέργειές των.
Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η επίδραση της φύσης και της συγκέντρωσης κυκλοδεξτρινών (β-CD, Crysmeb, HP-β-CD, SBE-β-CD, γ-CD και HP-γ-CD) στην διαλυτότητα της βιοδραστικής ένωσης γλιμεπιρίδη (Glimepiride). Επίσης, προσδιορίσθηκε η μέθοδος παρασκευής ενώσεων έγκλεισης της γλιμεπιρίδης με τις παραπάνω κυκλοδεξτρίνες χρησιμοποιώντας κατάλληλες τεχνικές χαρακτηρισμού των σχηματιζόμενων στερεών. Η γλιμεπιρίδη είναι μια βιοδραστική ένωση που χρησιμοποιείται στην αντιμετώπιση του σακχαρώδη διαβήτη τύπου ΙΙ. Πρόκειται για μια δυσδιάλυτη στο νερό βιοδραστική ένωση με αποτέλεσμα να δημιουργούνται προβλήματα κατά την μορφοποίηση της σε φαρμακοτεχνικές μορφές καθώς και κατά την αποδέσμευση της στον ανθρώπινο οργανισμό μετά την χορήγηση της. Είναι ασθενές μονοβασικό οξύ με συνέπεια η διαλυτότητά του να μειώνεται με την μείωση του pH.
Παρασκευάσθηκαν στερεά μίγματα της γλιμεπιρίδης με τις παραπάνω κυκλοδεξτρίνες χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνικές (απλή ανάμιξη με ξηρή λειοτρίβηση, υγρή λειοτρίβηση με τον σχηματισμό πάστας, συγκαταβύθιση και λυοφιλοποίηση) προκειμένου να προσδιορισθεί η τεχνική ή οι τεχνικές που οδηγούν στο σχηματισμό συμπλόκου έγκλεισης. Για την μελέτη των στερεών μιγμάτων και την πιστοποίηση του σχηματισμού συμπλόκων έγκλεισης μεταξύ της γλιμεπιρίδης και των υπό μελέτη κυκλοδεξτρινών χρησιμοποιήθηκαν οι τεχνικές α) Περίθλαση Ακτίνων-Χ, β) Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης και γ) Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης. Επίσης μελετήθηκε η στερεοχημεία των σχηματιζόμενων συμπλόκων της γλιμεπιρίδης με τις υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες με την τεχνική του Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (NMR).
Πραγματοποιήθηκαν μελέτες διαλυτότητας της γλιμεπιρίδης σε υδατικά διαλύματα παρουσία διαφορετικών συγκεντρώσεων των β-CD, Crysmeb, SBE-β-CD, HP-β-CD, γ-CD και HP-γ-CD σε θερμοκρασίες 25, 30 και 35°C σε διαλύματα 0.1Ν HCl με pH=1.1.
Οι τεχνικές της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης και περίθλασης ακτίνων-Χ είναι οι καταλληλότερες για την μελέτη και τον χαρακτηρισμό των στερεών συμπλόκων της γλιμεπιρίδης με τις κυκλοδεξτρίνες. Συγκεκριμένα, η απουσία της ισχυρής ενδόθερμης κορυφής που αντιστοιχεί στο σημείο τήξεως της γλιμεπιρίδης στα θερμογραφήματα των στερεών μιγμάτων που παρασκευάσθηκαν με τις μεθόδους της συγκαταβύθισης και λυοφιλοποίησης αποτελεί σαφή ένδειξη για τον σχηματισμό συμπλόκων έγκλεισης της γλιμεπιρίδης με τις κυκλοδεξτρίνες. Ανάλογα, στα φάσματα περίθλασης ακτίνων-X η απουσία των χαρακτηριστικών κορυφών της γλιμεπιρίδης στα μίγματα που παρασκευάσθηκαν με τις μεθόδους της συγκαταβύθισης και λυοφιλοποίησης αποτελεί μια επιπλέον ένδειξη για τον σχηματισμό συμπλόκων ενώσεων μεταξύ της γλιμεπιρίδης και των υπό μελέτη κυκλοδεξτρινών. Οι μέθοδοι που οδηγούν στον σχηματισμό συμπλόκου ένωσης είναι α) η μέθοδος της συγκαταβύθισης από μεθανόλη και σε αναλογία Glimepiride/κυκλοδεξτρίνης ίση με ¼ και β) η μέθοδος της λυοφιλοποίησης με αναλογία Glimepiride/κυκλοδεξτρίνης λίγο μικρότερη από ¼. Σε μεγαλύτερες αναλογίες των επιμέρους συστατικών και χρησιμοποιώντας την μέθοδο της συγκαταβύθισης δεν σχηματίζεται αποκλειστικά σύμπλοκο έγκλεισης, αλλά μίγμα συμπλόκου έγκλεισης και των επιμέρους καθαρών συστατικών. Επίσης διαπιστώθηκε ότι η τεχνική της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης δεν αποτελεί από μόνη της ασφαλή τεχνική για την ταυτοποίηση των συμπλόκων έγκλεισης μεταξύ της γλιμεπιρίδης και των κυκλοδεξτρινών. Από την μελέτη των φασμάτων NMR των διαλυμάτων που περιείχαν σε διάφορες αναλογίες γλιμεπιρίδη και τις υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες προσδιορίσθηκε η στερεοχημεία των σχηματιζόμενων συμπλόκων. Διαπιστώθηκε ότι το μόριο της γλιμεπιρίδης δεν εισέρχεται ολόκληρο στην υδρόφοβη κοιλότητα των κυκλοδεξτρινών αλλά ένα τμήμα του σχηματίζοντας την ένωση έγκλεισης. Συγκεκριμένα, το μόριο της γλιμεπιρίδης εισέρχεται στην υδρόφοβη κοιλότητα των κυκλοδεξτρινων με την ομάδα του κυκλοεξανίου (αλειφατικός δακτύλιος).
Από την μελέτη των ισοθέρμων διαλυτότητας διαπιστώθηκε ότι: α) η διαλυτότητα της γλιμεπιρίδης 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. Στους 25°C, την μεγαλύτερη συμπλεκτική ικανότητα παρουσίασε η β- CD και η Crysmeb. Οι SBE-β-CD και HP-β-CD παρουσίασαν μικρότερη συμπλεκτική ικανότητα ενώ η συμπλεκτική ικανότητα των γ-CD και HP-γ-CD ήταν σημαντικά μειωμένη σε σύγκριση με τις SBE-β-CD και HP-β-CD. Με βάση την συμπλεκτική ικανότητά τους, οι υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες μπορούν να ταξινομηθούν με την ακόλουθη σειρά:
Crysmeb, β-CD > SBE-β-CD > HP-β-CD > HP-γ-CD > γ-CD
Η αύξηση της θερμοκρασίας δεν επηρέασε την μορφή των ισοθέρμων διαλυτότητας, επηρέασε όμως την διαφορά της συμπλεκτικής ικανότητας των β-CD και Crysmeb. Στους 30°C, η συμπλεκτική ικανότητα της Crysmeb ήταν λίγο μικρότερη από αυτή της β-CD ενώ στους 35°C μειώθηκε περαιτέρω σε σύγκριση με την β-CD. Για τις υπόλοιπες κυκλοδεξτρίνες διατηρήθηκε η ίδια κατάσταση και σε αυτές τις θερμοκρασίες. Από την κλίση των ισοθέρμων διαλυτότητας προσδιορίσθηκαν οι σταθερές σχηματισμού των συμπλόκων έγκλεισης της γλιμεπιρίδης με τις υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες. Η διαφοροποίηση της συμπλεκτικής ικανότητας των β-CD, Crysmeb, HP-β-CD, SBE-β-CD, γ-CD και HP-γ-CD μπορεί να αποδοθεί α) στο διαφορετικό μέγεθος της υδρόφοβης κοιλότητας και β) στην διαφορετική υδροφοβικότητα των υποκατεστημένων κυκλοδεξτρινών.
Από την μεταβολή των σταθερών σχηματισμού των συμπλόκων με την αύξηση της θερμοκρασίας υπολογίσθηκε η μεταβολή της ενθαλπίας (ΔΗ) και η μεταβολή της εντροπίας (ΔS) για τον σχηματισμό των συμπλόκων έγκλεισης. Για τις κυκλοδεξτρίνες β-CD, HP-β-CD και Crysmeb υπολογίσθηκε θετική μεταβολή της ενθαλπίας και θετική αλλά μικρή μεταβολή της εντροπίας. Ο συνδυασμός θετικής μεταβολής της φαινόμενης ενθαλπίας σχηματισμού και θετικής αλλά μικρής τιμής μεταβολής της φαινόμενης εντροπίας σχηματισμού δείχνει την ύπαρξη υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στο μόριο της γλιμεπιρίδης και των παραπάνω κυκλοδεξτρινών για τον σχηματισμό συμπλόκων έγκλεισης. Αντίθετα, για την HP-γ-CD προσδιορίσθηκε αρνητική μεταβολή της φαινόμενης ενθαλπίας κατά τον σχηματισμό του συμπλόκου με την γλιμεπιρίδη. Στην περίπτωση της HP-γ-CD, o συνδυασμός αρνητικής μεταβολής της φαινόμενης ενθαλπίας σχηματισμού και θετικής αλλά μικρής τιμής μεταβολής της φαινόμενης εντροπίας σχηματισμού υποδηλώνει την ύπαρξη αλληλεπιδράσεων Van der Waals ανάμεσα στο μόριο της γλιμεπιρίδης και της HP-γ-CD.
|
|---|
