American Journal of Drug Delivery and Therapeutics Offener Zugang

Abstrakt

Thermodynamisches Verhalten von Naringenin in einem gemischten Lösungsmittelsystem aus Wasser und Methanol bei Temperaturen zwischen 288,15 und 328,15 K

Noubigh

Naringin (C27H32O14) mit dem chemischen Namen 4′,5,7-Trihydroxyflavanon-7-rhamnoglucosid ist ein Flavanonglykosid, das häufig in vielen Zitrusfrüchten, insbesondere Grapefruits und Zitronen, vorkommt und für den bitteren Geschmack der Früchte verantwortlich ist. Es wurde berichtet, dass Naringin biologische Wirkungen wie antioxidative, entzündungshemmende, krebshemmende (Brustkrebs), antiallergische, antidiabetische, angiogenesehemmende und cholesterinsenkende Wirkungen zeigen kann. Als Pflanzenflavonoid hat Naringin in den letzten Jahren aufgrund seiner vielseitigen gesundheitsfördernden Wirkungen erhebliches wissenschaftliches und öffentliches Interesse geweckt. Aufgrund der sehr schlechten Löslichkeit von Naringin in Wasser bei Raumtemperatur ist seine Bioverfügbarkeit jedoch gering, was weitere Studien zu seinen pharmakologischen Anwendungen behindert.

Die experimentelle Löslichkeitsmessung bioaktiver Verbindungen in einer Lösung als Funktion der Lösungsmittelzusammensetzung und der Temperatur ist besonders für die Entwicklung pharmazeutischer und industrieller Produkte wertvoll und auch, um vollständige Informationen über die physikochemischen Eigenschaften pharmazeutischer Lösungen zu erhalten. Außerdem sind die Löslichkeitsdaten gelöster Stoffe in verschiedenen Lösungsmitteln erforderlich, um die geeigneten Lösungsmittel für die Extraktion, Trennung, Herstellung und Reinigung organischer Verbindungen zu bestimmen. Es gibt verschiedene mathematische und empirische Modelle, um die Löslichkeit von Arzneimittelverbindungen in verschiedenen Lösungsmitteln und bei verschiedenen Temperaturen zu korrelieren und vorherzusagen. Diese Modelle können Probleme wie hohe Kosten und lange Zeit im Prozess der Löslichkeitsbestimmung lösen. Die Abhängigkeit der Löslichkeit von der Temperatur ermöglicht es der thermodynamischen Analyse, uns Informationen über die am Lösungsprozess beteiligten Mechanismen zu geben.

Solid-liquid phase equilibrium solubility of naringenin in (water + methanol) binary solvent mixtures was determined by using UV spectrophotometric method from 288.15 K to 328.15 K at atmospheric pressure. The solubility of naringenin increased with increasing temperature in all tested systems. The Apelblat equation, van’t Hoff equation, Jouyban-Acree model and combined Jouyban-Acree models were employed to correlate the solubility data in binary solvent mixtures. The selected thermodynamic models all can give acceptable results. Furthermore, the standard Gibbs free energy, enthalpy and entropy for the dissolution of naringenin and excess enthalpy of solution HE, were calculated, which indicates that the dissolution process of naringenin is an endothermic and entropy favorable process for their trauma needs   and many without any referral to address.

This study describes the thermodynamics of dissolution of flavonoid naringin in different aqueous solutions of dimethyl sulfoxide (DMSO) containing 0–100% (w/w) under atmospheric pressure and over a temperature range of 298.15 to 325.15 K. The temperature dependence of solubility of naringin was analyzed using the modified Apelblat equation model, ideal model, and the λH equation model. In a mean harmonic temperature, the dissolution thermodynamic parameters of naringin containing,   and   were also calculated. Furthermore, the effects of solvent composition on the solubility of this flavonoid were analyzed in terms of Hildebrand's solubility parameter (δH) and Kamlet, Abboud and Taft (KAT) solvatochromic parameters (α, β, and π*). Finally, the preferential solvation parameters of the flavonoid naringin by DMSO (δxDMSO,S) were determined from experimental solubility data using the inverse Kirkwood–Buff integrals (IKBIs). It was found that water preferentially solvates naringin in water-rich mixtures while DMSO forms local solvation shells in compositions from 50% (w/w) or xDMSO = 0.19 up to pure co-solvent. Moreover, the structure of solvation shells of naringin in the under study mixtures was obtained by molecular dynamics (MD) simulations. The computational results showed that in the compositions xDMSO > 0.20, the probability of presence of the DMSO molecules in vicinity of naringin is more than water molecules. These findings are compatible with the available IKBI data.

Neben der Löslichkeit wurde das Phänomen der bevorzugten Solvatation, bei dem der gelöste Stoff bevorzugt von der Komponente des Lösungsmittelgemischs umgeben ist, bisher bei vielen pharmazeutischen Verbindungen nicht untersucht. Das Phänomen kann zum Verständnis der molekularen Interaktionen beitragen, die am Lösungsprozess beteiligt sind. Daher konzentriert sich die vorliegende Studie zunächst auf die Messung der Gleichgewichtslöslichkeit des antioxidativen Flavonoids Naringin in wässrigen Co-Lösungsmittelsystemen aus DMSO (0 – 100 % w/w) und verschiedenen Temperaturen (298,15 bis 325,15 K) unter Verwendung einer isothermen Lösungsgleichgewichtsmethode. Es ist bemerkenswert, dass das Co-Lösungsmittel DMSO ein wichtiges polares aprotisches Lösungsmittel mit sehr geringer Toxizität und immenser biologischer Bedeutung ist. Es löst sowohl polare als auch unpolare Verbindungen und ist mit einer großen Bandbreite organischer Lösungsmittel sowie mit Wasser mischbar. Im nächsten Schritt wird die Auswirkung der Temperatur auf die Löslichkeit von Naringin in den binären wässrigen Gemischen analysiert, um die am Löslichkeitsprozess beteiligten thermodynamischen Größen zu ermitteln. Es ist wichtig zu betonen, dass der in dieser Arbeit verwendete Temperaturbereich verschiedene Raumbedingungen sowie die normale menschliche Körpertemperatur abdeckt. Wir haben auch den Einfluss der Zusammensetzung des Co-Lösungsmittels auf die Löslichkeit von Naringin mithilfe von KAT-Gleichungen ermittelt. Schließlich wird der Ansatz der inversen Kirkwood-Buff-Integrale (IKBI) angewendet, um die bevorzugte Solvatation von Naringin in den untersuchten binären Mischungen zu bewerten. Andererseits bieten die Molekulardynamik-Simulationen (MD), die auf einer Reihe sich ergänzender Rechenansätze basieren, ein sehr leistungsfähiges Werkzeug zur Untersuchung des Solvatationsphänomens, insbesondere der bevorzugten Solvatation, direkt unter Verwendung der berechneten radialen Verteilungsfunktion (RDF). Wir haben auch die Struktur der Solvatationshülle des Naringinmoleküls (bevorzugte Solvatation) in den wässrigen DMSO-Mischungen durch Berechnung der RDFs charakterisiert. Die Ergebnisse der bevorzugten Solvatation werden dann mit den Daten verglichen, die mit dem Ansatz der inversen Kirkwood-Buff-Integrale (IKBI) erhalten wurden.