Ανάπτυξη διεργασίας σύνθεσης συμπλόκων εγκλεισμού αναλόγων της ουμπελιφερόνης σε β-κυκλοδεξτρίνη και αξιολόγηση της βιοδραστικότητας τους - Πιττερού, Ιωάννα (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Οργανικής Χημείας, 2018)
Οι κουμαρίνες είναι φυσικά προϊόντα, που παρουσιάζουν πληθώρα βιολογικών δράσεων μεταξύ αυτών αντιοξειδωτική, αντικαρκινική, αντιφλεγμονώδη και αντιμικροβιακή δράση. Οι κυκλοδεξτρίνες είναι μία οικογένεια κυκλικών ολιγοσακχαριτών αποτελούμενες από επαναλαμβανόμενα μόρια α-D-γλυκοπυρανόζης. Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό των κυκλοδεξτρινών είναι η ικανότητα τους να σχηματίζουν σύμπλοκα εγκλεισμού με ένα ευρύ φάσμα στερεών, υγρών και αερίων ενώσεων. Ακόμη, οι κυκλοδεξτρίνες χρησιμοποιούνται και ως έκδοχα για την παρασκευή φαρμακευτικών δισκίων βελτιώνοντας την διαλυτοποίηση τους. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σύνθεση κουμαρινικών αναλόγων τα οποία παρουσιάζουν αξιόλογο βιολογικό προφίλ και η ανάπτυξη της κατάλληλης μεθοδολογίας παρασκευής συμπλόκων με τη β-κυκλοδεξτρίνη. Επιπλέον, στόχο αποτελεί η ανάπτυξη φαρμακευτικών δισκίων στα οποία το σύμπλοκο έχει ρόλο εκδόχου και δραστικής ουσίας, χρησιμοποιώντας το εργαλείο του πειραματικού σχεδιασμού. Επόμενο στόχο αποτελεί ο καθορισμός του προφίλ απελευθέρωσης της δραστικής ουσίας τόσο από τα σύμπλοκα όσο και από τα φαρμακευτικά δισκία καθώς και του κινητικού μοντέλου που αυτό ακολουθεί. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε η σύνθεση των φυσικών προϊόντων, 4-μεθυλο-ουμπελιφερόνη και ωραπτένη, και στη συνέχεια μέσω αντίδρασης τριών σταδίων συντέθηκαν οι 5-γερανυλοξυ-3-(2’-μεθοξυ)-φαινυλο-4-μεθυλο-κουμαρίνη και 7-φαρνεζυλοξυ-3-(4’-μεθοξυ)-φαινυλο-κουμαρίνη. Η επιλογή των κουμαρινικών αναλόγων που συντέθηκαν στηρίχτηκε σε μόρια που έχουν παρασκευαστεί στο Εργαστήριο Οργανικής Χημείας της σχολής Χημικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου και έχουν παρουσιάσει αξιόλογη αντιοξειδωτική, αντιφλεγμονώδη και κυτταροτοξική δράση. Η επιλογή του συμπλόκου β-κυκλοδεξτρίνη-4-μεθυλο-ουμπελιφερόνης, για την παρασκευή φαρμακευτικών δισκίων στηρίζεται στην βελτιωμένη αντιοξειδωτική και αντιφλεγμονώδη δράση που παρουσίασε η 4-μεθυλο-ουμπελιφερόνη μετά την συμπλοκοποίηση με την β-κυκλοδεξτρίνη.Τα σύμπλοκα των κουμαρινών με τη β-κυκλοδεξτρίνη παρασκευάστηκαν με διάφορες μεθόδους μεταξύ αυτών η μέθοδος της συν-καταβυθισης (co-precipitation) και η μέθοδος σχηματισμού συμπλόκων σε μορφή πάστας (kneading), με σκοπό να προσδιοριστεί η βέλτιστη μέθοδος για το κάθε κουμαρινικό ανάλογο. Από τις τεχνικές χαρακτηρισμού που χρησιμοποιήθηκαν (FT-IR,NMR,TGA,DSC, DLS, SEM) προέκυψε ότι πιθανότατα σχηματίστηκαν τόσο σύμπλοκα εγκλεισμού όσο και σύμπλοκα μη εγκλεισμού καθώς και συσσωματώματα λόγω των μεταξύ τους αλληλεπιδράσεων. Στη συνέχεια, επιλέχθηκε η βέλτιστη μέθοδος για την περίπτωση της 4-μεθυλο- ουμπελιφερόνης με τη β-κυκλοδεξτρίνη και πραγματοποιήθηκε η παρασκευή συμπλόκων σε μεγάλη κλίμακα, προκειμένου να παρασκευαστούν τα φαρμακευτικά δισκία στα οποία η β-κυκλοδεξτρίνη στο σύμπλοκο λειτουργεί ως έκδοχο. Για την δισκιοποίηση έγινε χρήση και άλλων εκδόχων και η επίδραση των αναλογιών τους στην απελευθέρωση εξετάστηκε μέσω του πειραματικού σχεδιασμού (Design of Experiments, DoE). Τέλος, πραγματοποιήθηκε μελέτη της απελευθέρωσης της 4-μεθυλο-ουμπελιφερόνης από τα συμπλόκα (pH 1.2, 6.8, 7.4) και από τα δισκία (pH 1.2) υποδεικνύοντας την εμφάνιση “bursteffect” στα πρώτα 20 λεπτά (περίπου 70% απελευθέρωση) για την περίπτωση του συμπλόκου και βραδύτερη απελευθέρωση στον ίδιο χρόνο (περίπου 20% απελευθέρωση) για την περίπτωση του δισκίου. Από την κινητική μοντελοποίηση της απελευθέρωσης προέκυψε ότι το κινητικό μοντέλο το οποίο περιγράφει το προφίλ της απελευθέρωσης και στις δυο περιπτώσεις είναι το μοντέλο Korsmeyer-Peppas.Τα αποτελέσματα από την στατιστική ανάλυση έδειξαν ότι τα έκδοχα παρουσιάζουν μια στατιστικά σημαντική επίδραση στο προφίλ απελευθέρωσης των δισκίων. Όπως προέκυψε η αναλογία του φωσφορικού ασβεστίου φαίνεται να επηρεάζει περισσότερο την απελευθέρωση της δραστικής ουσίας από τα δισκία και με την αύξηση του ποσοστού του αυξάνεται και η απελευθέρωση της.