Solubilidade experimental do aripiprazol em dióxido de carbono supercrítico e modelagem

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13402 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

A solubilidade de compostos em dióxido de carbono supercrítico (SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\)) encontrou significado crucial na fabricação de medicamentos em escala micro/nano. Nesta pesquisa, a solubilidade do Aripiprazol foi medida em SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\) em várias temperaturas (308–338 K) e pressões (12–30 MPa). Além disso, os resultados experimentais de solubilidade foram correlacionados com vários modelos semi-empíricos (Chrastil, Bartle et al., Kumar & Johnston, Menden-Santiago & Teja, Sodeifian et al., e Jouyban et al.), bem como com o modelo de Wilson modificado . A fração molar da droga em SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\) variou na faixa de \(1.830\times {10}^{-6}\) a \(1.036\times {10}^{-5}\). A solubilidade dependeu altamente da pressão e temperatura de operação. O Chrastil (0,994), Jouyban et al. (0,993) e Sodeifian et al. (0,992) os modelos apresentaram maior consistência com os valores obtidos. Além disso, foram realizados testes de autoconsistência na solubilidade do Aripiprazol em SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\). A entalpia total aproximada (\({\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{total}}\)), entalpia de vaporização (\({\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{vap}} \)), e a entalpia de solubilidade (\({\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{sol}}\)) também foram calculadas.

O aripiprazol (APZ) é um antipsicótico de segunda geração, conhecido como antipsicótico típico. Este medicamento é eficaz em uma ampla gama de transtornos psicóticos, como a esquizofrenia1. Também pode servir como estabilizador de humor no tratamento do transtorno bipolar2,3,4. APZ foi aprovado pela Food and Drug Administration (FDA) para o tratamento de episódios mistos associados ao transtorno bipolar e maníaco agudo. Parece que a seletividade funcional nos receptores D2 pode contribuir para os efeitos antipsicóticos da APZ5,6,7. Como um composto antipsicótico típico, o APZ liga-se seletivamente aos receptores D2 da serotonina e da dopamina central, que podem ser eficazes no tratamento de sintomas cognitivos e negativos da esquizofrenia1,7. Com base em estudos anteriores, a APZ pode prevenir a ativação da microglia reduzindo as citocinas inflamatórias8,9,10. APZ pode ser utilizado no tratamento da depressão devido ao seu efeito nas atividades da microglia e no comportamento antiinflamatório. No entanto, a baixa biodisponibilidade do Aripiprazol devido à sua fraca solubilidade aquosa limitou significativamente o desenvolvimento de medicamentos à base de APZ e os seus efeitos terapêuticos na depressão8,11.

Medicamentos com baixa solubilidade em água geralmente apresentam baixa biodisponibilidade oral e taxa de absorção limitada. A melhoria da absorção, solubilidade e permeabilidade de fármacos pouco solúveis em água é um dos principais temas de pesquisa12. A taxa de dissolução dos compostos farmacêuticos aumenta pelo declínio do seu tamanho de partícula. Vários métodos convencionais, como moagem, peneiramento, secagem por pulverização e recristalização, podem ser usados ​​para reduzir o tamanho das partículas. Cada um desses métodos tem suas próprias desvantagens. Na última década, a tecnologia de fluidos supercríticos (SCF) tem sido empregada como processo de micronização para servir como alternativa aos métodos tradicionais. Pesquisadores têm utilizado fluidos supercríticos como solvente ou antissolvente nos processos de extração, dispersão aprimorada de soluções e métodos de expansão rápida de soluções/suspensões13,14,15,16,17,18,19,20,21,22. Além de seu ponto crítico moderado (304,1 K como temperatura e 7,38 MPa como pressão), o SC-CO2 possui natureza não poluente, não inflamabilidade, não explosividade e acessibilidade em alta pureza15,23,24,25,26. No processo de produção de nanopartículas, a solubilidade do fármaco em fluido supercrítico é o principal parâmetro, pois determina a viabilidade dos métodos supercríticos. Este parâmetro também especifica o papel do SCF como solvente, antissolvente ou meio de reação27,28. Os processos baseados em RESS são geralmente empregados para preparar fármacos nanoparticulados com alta solubilidade de SC-CO2, em contrapartida, procedimentos antissolventes são adequados na preparação do fármaco com baixa solubilidade29,30,31,32. Uma ampla gama de medicamentos com diferentes níveis de solubilidade SC -\({\mathrm{CO}}_{2}\) foi examinada recentemente25,33,34,35. Além disso, várias abordagens foram desenvolvidas para medir a solubilidade do fármaco em SC–\({\mathrm{CO}}_{2}\), entre as quais, gravimétrica36,37,38,39, espectrométrica40,41,42, cromatográfica43, 44, e métodos diversos46 podem ser mencionados. Os métodos de modelagem também podem ajudar a investigar a solubilidade de produtos farmacêuticos em SC–\({\mathrm{CO}}_{2}\) com muito menos tempo e custos e sem necessidade de equipamentos complexos13.