Solubilité expérimentale de l'aripiprazole dans le dioxyde de carbone supercritique et modélisation

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13402 (2023) Citer cet article

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La solubilité des composés dans le dioxyde de carbone supercritique (SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\)) a trouvé une importance cruciale dans la fabrication de médicaments à l'échelle micro/nano. Dans cette recherche, la solubilité de l'aripiprazole a été mesurée dans SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\) à différentes températures (308 à 338 K) et pressions (12 à 30 MPa). De plus, les résultats expérimentaux de solubilité ont été corrélés avec plusieurs modèles semi-empiriques (Chrastil, Bartle et al., Kumar & Johnston, Menden-Santiago & Teja, Sodeifian et al., et Jouyban et al.) ainsi qu'avec le modèle de Wilson modifié. . La fraction molaire du médicament dans SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\) variait dans la plage de \(1,830\times {10}^{-6}\) à \(1,036\times {10}^{-5}\). La solubilité dépend fortement de la pression et de la température de fonctionnement. Le Chrastil (0,994), Jouyban et al. (0,993) et Sodeifian et al. (0,992) ont montré la plus grande cohérence avec les valeurs obtenues. De plus, des tests d'autocohérence ont été réalisés sur la solubilité de l'aripiprazole dans SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\). L'enthalpie totale approximative (\({\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{total}}\)), l'enthalpie de vaporisation (\({\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{vap}} \)) et l'enthalpie de solubilité (\({\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{sol}}\)) ont également été calculées.

L'aripiprazole (APZ) est un antipsychotique de deuxième génération, connu comme un antipsychotique typique. Ce médicament est efficace dans un large éventail de troubles psychotiques tels que la schizophrénie1. Il peut également servir de stabilisateur de l’humeur dans le traitement du trouble bipolaire2,3,4. APZ a été approuvé par la Food and Drug Administration (FDA) pour le traitement des épisodes mixtes associés au trouble bipolaire et à la manie aiguë. Il semble que la sélectivité fonctionnelle des récepteurs D2 puisse contribuer aux effets antipsychotiques de l'APZ5,6,7. En tant que composé antipsychotique typique, l'APZ se lie sélectivement aux récepteurs centraux de la sérotonine et de la dopamine D2, ce qui peut être efficace dans le traitement des symptômes cognitifs et négatifs de la schizophrénie1,7. Sur la base d'études antérieures, l'APZ peut empêcher l'activation des microglies en réduisant les cytokines inflammatoires8,9,10. L'APZ peut être utilisé dans le traitement de la dépression en raison de son effet sur les activités des microglies et son comportement anti-inflammatoire. Cependant, la faible biodisponibilité de l'aripiprazole en raison de sa faible solubilité aqueuse a considérablement limité le développement de médicaments à base d'APZ et leurs effets thérapeutiques sur la dépression8,11.

Les médicaments peu solubles dans l’eau présentent souvent une faible biodisponibilité orale et un taux d’absorption limité. L’amélioration de l’absorption, de la solubilité et de la perméabilité des médicaments peu hydrosolubles est l’un des thèmes de recherche majeurs12. La vitesse de dissolution des composés pharmaceutiques augmente avec la diminution de la taille de leurs particules. Plusieurs méthodes conventionnelles telles que le broyage, le tamisage, le séchage par pulvérisation et la recristallisation peuvent être utilisées pour réduire la taille des particules. Chacune de ces méthodes présente ses propres inconvénients. Au cours de la dernière décennie, la technologie des fluides supercritiques (SCF) a été utilisée comme processus de micronisation comme alternative aux méthodes traditionnelles. Les chercheurs ont utilisé des fluides supercritiques comme solvant ou anti-solvant dans les processus d’extraction, la dispersion améliorée en solution et les méthodes d’expansion rapide des solutions/suspensions13,14,15,16,17,18,19,20,21,22. En plus de son point critique modéré (304,1 K en température et 7,38 MPa en pression), le SC-CO2 bénéficie d'un caractère non polluant, ininflammable, non explosif et accessible en haute pureté15,23,24,25,26. Dans le processus de production de nanoparticules, la solubilité du médicament dans un fluide supercritique est le paramètre principal car elle détermine la faisabilité des méthodes supercritiques. Ce paramètre précise également le rôle du SCF en tant que solvant, anti-solvant ou milieu réactionnel27,28. Les procédés basés sur RESS sont généralement utilisés pour préparer des médicaments à base de nanoparticules avec une solubilité élevée dans le SC-CO2. En revanche, les procédures anti-solvant conviennent à la préparation de médicaments à faible solubilité29,30,31,32. Un large éventail de médicaments présentant différents niveaux de solubilité SC -\({\mathrm{CO}}_{2}\) ont été récemment examinés25,33,34,35. De plus, diverses approches ont été développées pour mesurer la solubilité des médicaments dans SC–\({\mathrm{CO}}_{2}\), parmi lesquelles gravimétrique36,37,38,39, spectrométrique40,41,42, chromatographique43, 44, et diverses méthodes46 peuvent être mentionnées. Les méthodes de modélisation peuvent également aider à étudier la solubilité des produits pharmaceutiques dans SC–\({\mathrm{CO}}_{2}\) avec un temps et des coûts bien inférieurs et sans avoir besoin d'équipements complexes13.