Solubilità sperimentale dell'aripiprazolo nell'anidride carbonica supercritica e modellizzazione

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13402 (2023) Citare questo articolo

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La solubilità dei composti nell'anidride carbonica supercritica (SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\)) ha trovato un significato cruciale nella fabbricazione di farmaci su scala micro/nano. In questa ricerca, la solubilità dell'aripiprazolo è stata misurata in SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\) a varie temperature (308–338 K) e pressioni (12–30 MPa). Inoltre, i risultati sperimentali di solubilità sono stati correlati con diversi modelli semi-empirici (Chrastil, Bartle et al., Kumar & Johnston, Menden-Santiago & Teja, Sodeifian et al. e Jouyban et al.) nonché con il modello Wilson modificato . La frazione molare del farmaco in SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\) variava nell'intervallo da \(1,830\times {10}^{-6}\) a \(1,036\times {10}^{-5}\). La solubilità dipendeva fortemente dalla pressione e dalla temperatura di esercizio. Il Chrastil (0.994), Jouyban et al. (0,993) e Sodeifian et al. (0,992) i modelli hanno mostrato la massima coerenza con i valori ottenuti. Inoltre, sono stati eseguiti test di autoconsistenza sulla solubilità dell'aripiprazolo in SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\). L'entalpia totale approssimativa (\({\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{total}}\)), l'entalpia di vaporizzazione (\({\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{vap}} \)) e sono state calcolate anche l'entalpia di solubilità (\({\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{sol}}\)).

L'aripiprazolo (APZ) è un antipsicotico di seconda generazione, noto come antipsicotico tipico. Questo farmaco è efficace in un'ampia gamma di disturbi psicotici come la schizofrenia1. Può anche servire come stabilizzatore dell'umore nel trattamento del disturbo bipolare2,3,4. APZ è stato approvato dalla Food and Drug Administration (FDA) per il trattamento degli episodi misti associati al disturbo bipolare e alla mania acuta. Sembra che la selettività funzionale dei recettori D2 possa contribuire agli effetti antipsicotici di APZ5,6,7. Come un tipico composto antipsicotico, APZ si lega selettivamente ai recettori D2 della serotonina e della dopamina centrali che possono essere efficaci nel trattamento dei sintomi cognitivi e negativi della schizofrenia1,7. Sulla base di studi precedenti, APZ può prevenire l’attivazione della microglia riducendo le citochine infiammatorie8,9,10. APZ può essere utilizzato nel trattamento della depressione grazie al suo effetto sulle attività della microglia e sul comportamento antinfiammatorio. Tuttavia, la bassa biodisponibilità dell'aripiprazolo dovuta alla sua scarsa solubilità in acqua ha limitato significativamente lo sviluppo di farmaci a base di APZ e i loro effetti terapeutici sulla depressione8,11.

I farmaci con scarsa solubilità in acqua spesso mostrano scarsa biodisponibilità orale e velocità di assorbimento limitata. Il miglioramento dell’assorbimento, della solubilità e della permeabilità dei farmaci scarsamente idrosolubili è uno dei principali temi di ricerca12. La velocità di dissoluzione dei composti farmaceutici aumenta con la diminuzione della dimensione delle loro particelle. Per ridurre la dimensione delle particelle è possibile utilizzare diversi metodi convenzionali come macinazione, setacciatura, essiccazione a spruzzo e ricristallizzazione. Ciascuno di questi metodi ha i propri svantaggi. Nell’ultimo decennio, la tecnologia dei fluidi supercritici (SCF) è stata impiegata come processo di micronizzazione come alternativa ai metodi tradizionali. I ricercatori hanno utilizzato fluidi supercritici come solvente o antisolvente nei processi di estrazione, dispersione potenziata dalla soluzione e metodi di espansione rapida di soluzioni/sospensioni13,14,15,16,17,18,19,20,21,22. Oltre al suo punto critico moderato (304,1 K come temperatura e 7,38 MPa come pressione), SC-CO2 gode di natura non inquinante, non infiammabilità, non esplosività e accessibilità in elevata purezza15,23,24,25,26. Nel processo di produzione delle nanoparticelle, la solubilità del farmaco nel fluido supercritico è il parametro principale in quanto determina la fattibilità dei metodi supercritici. Questo parametro specifica anche il ruolo dell'SCF come solvente, antisolvente o mezzo di reazione27,28. I processi basati su RESS sono generalmente impiegati per preparare farmaci nanoparticellari con elevata solubilità in SC-CO2, al contrario, le procedure anti-solvente sono adatte nella preparazione del farmaco con bassa solubilità29,30,31,32. Recentemente è stata esaminata un'ampia gamma di farmaci con diversi livelli di solubilità SC -\({\mathrm{CO}}_{2}\)25,33,34,35. Inoltre, sono stati sviluppati vari approcci per misurare la solubilità dei farmaci in SC–\({\mathrm{CO}}_{2}\), tra cui gravimetrico36,37,38,39, spettrometrico40,41,42, cromatografico43, 44, e si possono menzionare metodi vari46. I metodi di modellazione possono anche aiutare a studiare la solubilità dei prodotti farmaceutici in SC–\({\mathrm{CO}}_{2}\) con tempi e costi molto inferiori e senza la necessità di apparecchiature complesse13.