CC BY
119
Am 7universutn.com
UNIVERSUM:
МЕДИЦИНА И ФАРМАКОЛОГИЯ
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПЛЕКСА ВКЛЮЧЕНИЯ ДИСУЛЬФИРАМА С ГИДРОКСИПРОПИД-В-ИИКЛОДЕКСТРИНОМ
Тюкова Виктория Сергеевна
аспирант, Московский государственный университет тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова,
РФ, г. Москва E-mail: sk-vika@yandex. ru
Кедик Станислав Анатольевич
профессор, д-р техн. наук, заведующий кафедрой БМиФТ, Московский государственный университет тонких химических технологий
имени М.В. Ломоносова, РФ, г. Москва E-mail: doctorkedik@yandex. ru
Панов Алексей Валерьевич
канд. хим. наук, доцент кафедры БМиФТ, Московский государственный университет тонких химических технологий
имени М.В. Ломоносова, РФ, г. Москва E-mail: alpa602@mail. ru
Огаркова Полина Леонидовна
студент, Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова,
РФ, г. Москва E-mail: _ pilageya1804@yandex.ru
Николаева Елена Юрьевна
студент, Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова,
РФ, г. Москва E-mail: helen.ni@mail.ru
Исследование структурных характеристик комплекса включения дисульфирама с гидроксипропил-Р-циклодекстрином // Universum: Медицина и фармакология : электрон. научн. журн. Тюкова В.С. [и др.]. 2015. № 7-8 (19) .
URL: http://7universum.com/ru/med/archive/item/2551
STRUCTURAL CHARACTERISTICS RESEARCH OF INCLUSION COMPLEX OF DISULFIRAM WITH HYDROXYPROPYL-B-CYCLODEXTRIN
Viktoriya Tyukova
post-graduate student
of Lomonosov Moscow State University of Fine Chemical Technologies,
Russia, Moscow
Stanislav Kedik
professor, Doctor of Technical Sciences, Head of Biomedical and Pharmaceutical Engineering Chair, Lomonosov Moscow State University of Fine Chemical Technologies,
Russia, Moscow
Aleksey Panov
candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of Biomedical and Pharmaceutical Engineering Chair, Lomonosov Moscow State University of Fine Chemical Technologies,
Russia, Moscow
Polina Ogarkova
student, Lomonosov Moscow State University of Fine Chemical Technologies,
Russia, Moscow
Elena Nikolayeva
student, Lomonosov Moscow State University of Fine Chemical Technologies,
Russia, Moscow
АННОТАЦИЯ
В данной работе получен комплекс включения дисульфирама с гидроксипропил-Р-циклодекстрином в виде порошка. Методом висячей капли во влажной камере получены кристаллы, пригодные для рентгеноструктурного анализа, в ходе которого установлено, что из насыщенного раствора комплекса выкристаллизовывается дисульфирам. Аморфная природа комплекса включения и гидроксипропил-Р-циклодекстрина подтверждена методом порошковой рентгеновской дифракции. По отсутствию интенсивных пиков на дифрактограмме комплекса включения, характеризующих кристаллическую структуру дисульфирама, подтверждено образование комплекса включения.
ABSTRACT
The authors have obtained inclusion complex of disulfiram with hydroxypropyl-P-cyclodextrin in a powder form. By the hanging drop method in a humid chamber crystals suitable for X-ray structural analysis are obtained in which it is established that disulfiram crystallizes from a saturated solution of the complex. The amorphous nature of the inclusion complex and hydroxypropyl-P-cyclodextrin is confirmed by a powder X-ray diffraction method. According to the absence of intense peaks in the diffractogram of the inclusion complex characterizing the crystalline structure of disulfiram, the formation of the inclusion complex is confirmed.
Ключевые слова: гидроксипропил-Р-циклодекстрин, дисульфирам,
комплекс включения, структура комплекса, рентгеноструктурный анализ, порошковая рентгеновская дифракция.
Keywords: hydroxypropyl-P-cyclodextrin, disulfiram, inclusion complex, complex structure, X-ray structural analysis, powder X-ray diffraction.
Одним из распространенных заболеваний, ведущих к слепоте, является катаракта. Современные исследования [6—9] показали, что дисульфирам является перспективным антикатарактальным лекарственным средством. К сожалению, из-за ограниченной растворимости дисульфирама в воде [2], его применение в офтальмологии ограничено. В своем исследовании Nagai и соавторы [9, с. 1529] использовали гидроксипропил-Р-циклодекстрин в качестве солюбилизатора для увеличения растворимости дисульфирама в воде. Гидроксипропил-Р-циклодекстрин представляет собой циклический олигосахарид, молекулы которого по своей форме напоминают тор или полый внутри усеченный конус [3, с. 1632]. Внутри тора гидроксильных групп нет, поэтому внутренняя полость является гидрофобной [5, с. 1035], а внешняя оболочка — гидрофильной [4, с. 34]. На рис. 1 представлена структура молекулы циклодекстрина.
Рисунок 1. Структура молекулы циклодекстрина
Благодаря своему амфифильному строению циклодекстрины образуют комплексы включения, поэтому эффективно используются в качестве солюбилизаторов лекарственных веществ, ограниченно растворимых в воде.
Целью настоящей работы было получение комплекса включения гидроксипропил-Р-циклодекстрина с дисульфирамом и исследование структурных характеристик полученного комплекса.
В работе использовали гидроксипропил-Р-циклодекстрин (ГП-Р-ЦД) марки Cavitron w7hp5 со степенью замещения 0.6 (Ashland) и фармацевтическую субстанцию дисульфирама (ДСФ), производства компании Sintexim, который представляет собой кристаллы белого цвета, практически не растворимые в воде.
Комплекс включения получали постепенным растворением ГП-Р-ЦД и ДСФ в спирте этиловом при перемешивании и термостатировании. Навески ГП-Р-ЦД и ДСФ (в массовом соотношении компонентов 10:1 соответственно) загружали в коническую колбу, добавляли спирт этиловый и равномерно перемешивали при нагревании (65 °С) до полного растворения ДСФ, после чего раствор охлаждали до комнатной температуры, фильтровали, органический растворитель упаривали на роторном испарителе. Фильтр сушили, взвешивали и оценивали количество дисульфирама, не включившегося в комплекс. Эффективность включения ДСФ в комплекс оценивали, принимая загрузку активного вещества за 100 %.
Рентгеноструктурный анализ проводили на дифрактометре ДРОН-3М с использованием CuKa излучения. Определение параметров элементарной
ячейки проведено на монокристалле фотометодом. Параметры элементарной ячейки определены по лауэграммам.
Исследования ДСФ, ГП-Р-ЦД и комплекса включения проводили методом порошковой рентгеновской дифракции (ПРД) на порошковом дифрактометре X’Pert Pro MPD. Дополнительно в качестве образца сравнения исследовали механическую смесь ДСФ и ГП-Р-ЦД, которая была получена смешением сухих исходных компонентов, взятых в том же стехиометрическом соотношении, что и для образования комплекса включения. Эксперимент проводился в одинаковых условиях для всех образцов: напряжение 50,0 кВ и ток 40,0 мА (2kW) при скорости сканирования по 20 0,008°/мин, в интервале углов 20 5°—60°.
Комплекс включения ГП-Р-ЦД с ДСФ получили в виде порошка, классифицированного как легко растворимый в воде, согласно методике, описанной в ОФС 42-0049-07 [1, с. 175]. Масса фильтра после фильтрования раствора комплекса включения увеличивалась не более чем на 1 % от массы загружаемого лекарственного вещества, что может говорить о практически полном включении ДСФ в комплекс.
Наиболее информативным методом, подтверждающим структуру вещества, является рентгеноструктурный анализ. С целью получения кристаллов, пригодных для сбора рентгеноструктурных данных, был проведен поиск условий кристаллизации комплекса включения. Кристаллы комплекса включения получали методом «висячей капли во влажной камере» посредством диффузии в парах при комнатной температуре с использованием лиофильно высушенного образца комплекса включения, растворенного в деионизированной воде (MilliQ) с концентрацией 60 мг/мл. Создавали условия, в которых раствор комплекса включения становился пересыщенным. Для этих целей в качестве осадителя использовали 1 %-й водный раствор полиэтиленгликоля, 1 %-й водный раствор натрия хлорида и их смесь 1:1. Осадитель помещали на дно стаканчика, капля концентрированного раствора комплекса включения находилась на внутренней стороне стеклышка, плотно
закрывающего этот стакан. За счет диффузии паров медленно увеличивалась концентрация осаждающего вещества в капле раствора комплекса включения.
Первые кристаллы появились через неделю. Лучшие кристаллы получены с использованием в качестве осадителя 1 %-го водного раствора полиэтиленгликоля. В результате проведенных исследований получены монокристаллы, пригодные для рентгеноструктурного исследования, в ходе которого было установлено, что параметры элементарной ячейки кристалла соответствуют таковым для ДСФ. Таким образом, в результате проведенных экспериментов не удалось получить кристаллы комплекса. Затруднения при кристаллизации комплекса могут быть связаны с тем, что ГП-Р-ЦД представляет собой смесь молекул с различным характером замещения и, как следствие, их структура не может быть упакована из-за отсутствия регулярности, необходимой для роста кристалла.
Для подтверждения аморфности структуры комплекса включения был проведен рентгенофазовый анализ. Типичные рентгендифракционные спектры ДСФ (1), ГП-Р-ЦД (2), их механической смеси (3) и комплекса включения (4) представлены на рис. 2.
Рисунок 2. Рентгендифракционные спектры чистого дисульфирама (1), гидроксипропил-Р-циклодекстрина (2), их механической смеси (3)
и комплекса включения (4)
На дифрактограмме чистого ДСФ (1) наблюдается выраженная серия интенсивных пиков, что характеризует его кристаллическую структуру,
в то время как на дифрактограмме чистого ГП-Р-ЦД (2) интенсивные пики отсутствуют, что указывает на рентгенаморфное состояние. На дифрактограмме физической смеси (3) видно как серию интенсивных пиков,
идентифицирующих кристаллическую структуру ДСФ, так и аморфное гало, соответствующее аморфной природе ГП-Р-ЦД. Однако на дифрактограмме комплекса включения (4) интенсивные пики не наблюдаются, что говорит об отсутствии кристаллической структуры ДСФ как таковой и его полном включении во внутреннюю полость ГП-Р-ЦД. Таким образом, подлинность образования комплекса подтвердили методом порошковой рентгеновской дифракции по отсутствию интенсивных пиков, характеризующих кристаллическую структуру ДСФ на рентгенограмме комплекса включения.
Список литературы:
1. Государственная фармакопея СССР. Ч. 1. — 11-е изд. — М.: Фармакопейный государственный комитет, 1987. — 334 с.
2. Дисульфирам (Disulfiramum) // Интернет-справочник лекарств /
[Электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http: //avitsena.com.ua/ru/spravochnik_lekarstv/d/disulfiram.html (дата
обращения: 24.07.2015).
3. Astray G. A review on the use of cyclodextrins in foods / G. Astray, C. Gonzalez-Barreiro, C. Mejuto, R. Rial-Otero, J. Simal-Gandara // Food Hydrocolloids. — 2009. — V. 23. — P. 1631—1640.
4. Chaudhary A. Enhancement of solubilization and bioavailability of poorly soluble drugs by physical and chemical modifications: A recent review / A. Chaudhary, U. Nagaich, N. Gulati, V.K. Sharma, R.L. Khosa // Journal of Advanced Pharmacy Education & Research. — 2012. — V. 2 (1). — P. 32—67.
5. Del Valle E. M.M. Cyclodextrins and their uses: a review // Process Biochemistry. — 2004. — V. 39. — P. 1033—1046.
6. Nagai N., Ito Y., Takeuchi N. Correlation between hyper-sensitivity to hydrogen peroxide and low defense against ca2_ influx in cataractogenic lens of ihara cataract rats// Biol. Pharm. Bull. — 2011. — V. 34(7). — P. 1005—1010.
7. Nagai N., Ito Y., Takeuchi N. Effect of disulfiram eye drops on lipid peroxide formation via excessive nitric oxide in lenses of hereditary cataract icr/f rats// Biol. Pharm. Bull. — 2008. — V. 31(5). — P. 981—985.
8. Nagai N., Ito Y., Takeuchi N. Pharmacokinetic and pharmacodynamic evaluation of the anti-cataract effect of eye drops containing disulfiram and low-substituted methylcellulose using icr/f rats as a hereditary cataract model // Biol. Pharm. Bull. — 2012. — V. 35(2). — P. 239—245.
9. Nagai N., Takeda Maki, Ito Y., Takeuchi N., Kamei A. Delay in ICR/f Rat Lens Opacification by the Instillation of Eye Drops Containing Disulfiram and Hydroxypropyl-b-cyclodextrin Inclusion Complex // Biol. Pharm. Bull. — 2007. — V. 30(8). — P. 1529—1534.
