ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΣΥΜΠΛΟΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ Glimepiride ΜΕ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ ΙΩΣΗΦΙΔΟΥ ΧΡΥΣΟΥΛΑ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΣΥΜΠΛΟΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ Glimepiride ΜΕ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ ΙΩΣΗΦΙΔΟΥ ΧΡΥΣΟΥΛΑ"

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΣΥΜΠΛΟΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ Glimepiride ΜΕ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ ΙΩΣΗΦΙΔΟΥ ΧΡΥΣΟΥΛΑ ΦΑΡΜΑΚΟΠΟΙΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Για την απόκτηση Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης στην Βιομηχανική Φαρμακευτική - Φαρμακευτική Ανάλυση ΠΑΤΡΑ 2015

2 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΣΥΜΠΛΟΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ Glimepiride ΜΕ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ ΙΩΣΗΦΙΔΟΥ ΧΡΥΣΟΥΛΑ ΦΑΡΜΑΚΟΠΟΙΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Για την απόκτηση Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης στην Βιομηχανική Φαρμακευτική - Φαρμακευτική Ανάλυση ΣΥΜΒΟΥΛΕΥΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Σ. ΑΝΤΙΜΗΣΙΑΡΗ Καθηγήτρια Κ. ΑΥΓΟΥΣΤΑΚΗΣ Καθηγητής Π. ΚΛΕΠΕΤΣΑΝΗΣ Επίκουρος Καθηγητής - Επιβλέπων 2

3 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα ερευνητική διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης στην Βιομηχανική Φαρμακευτική Φαρμακευτική Ανάλυση κατά τα έτη στο Εργαστήριο Φαρμακευτικής Τεχνολογίας του Τμήματος Φαρμακευτικής του Πανεπιστημίου Πατρών υπό την επίβλεψη του Επίκουρου Καθηγητή κ. Παύλου Κλεπετσάνη, τον οποίο θέλω να ευχαριστήσω θερμότατα για την άψογη συνεργασία μας, την καθοδήγηση καθώς και την πολύτιμη υποστήριξη, κατανόηση και βοήθεια που μου παρείχε, τόσο στο επίπεδο της διπλωματικής εργασίας όσο και στη συγγραφή της παρούσας εργασίας. Ευχαριστώ θερμά τα μέλη της Συμβουλευτικής Επιτροπής μου, Καθηγήτρια κ. Σοφία Αντιμησιάρη και Καθηγητή κ. Κωνσταντίνο Αυγουστάκη. Θα ήθελα να ευχαριστήσω τους συναδέλφους μου στο εργαστήριο φαρμακευτικής τεχνολογίας που θήτευσαν αυτά τα χρόνια για την φιλία και συμπαράστασή τους. Ευχαριστώ θερμά το Ινστιτούτο Επιστημών Χημικής Μηχανικής (ΙΕΧΜΗ) για την χρήση του εξοπλισμού για τον χαρακτηρισμό των στερεών (Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Σάρωσης, Διαφορικό Θερμιδόμετρο Σάρωσης και Περίθλαση Ακτίνων- Χ) καθώς και για μικροκατασκευές στο Μηχανουργείο και το Ηλεκτροτεχνείο. Κυρίως, όμως, θέλω να ευχαριστήσω την οικογένειά μου και το σύζυγό μου Γιώργο για τη διαρκή στήριξη και την ενθάρρυνσή τους, στοιχεία χωρίς τα οποία δεν θα ήταν δυνατή η ολοκλήρωση της παρούσας εργασίας. 3

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ABSTRACT ΕΙΣΑΓΩΓΗ Α. ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΤΩΝ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΔΟΜΗ ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ (MODIFIED CYCLODEXTRINS) ΜΕΘΥΛΙΩΜΕΝΕΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ ΥΔΡΟΞΥΑΛΚΥΛΙΩΜΕΝΕΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ ΙΟΝΙΚΕΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΜΕ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ ΣΤΑΘΕΡΑ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΕΓΚΛΕΙΣΗΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑΣ ΦΑΣΕΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΑ ΕΓΚΛΕΙΣΗΣ ΜΕ ΣΤΟΙΧΕΙΟΜΕΤΡΙΑ 1: ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΣΥΜΠΛΟΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΥΔΡΟΦΟΒΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΔΕΣΜΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗ ΜΟΡΙΩΝ ΥΔΑΤΟΣ ΠΛΟΥΣΙΩΝ ΣΕ ΕΝΘΑΛΠΙΑ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΦΟΡΤΙΣΗΣ-ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ (Charge-transfer interaction) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΕΝΘΑΛΠΙΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ GIBBS ΣΤΑΘΕΡΑ ΣΥΜΠΛΟΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΜΕ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΗΣ ΣΥΓΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗΣ ( COPRECIPITATION) ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΗΣ ΠΑΣΤΑΣ Ή ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΗΣ ΛΕΙΟΤΡΙΒΗΣΗΣ ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΗΣ ΛΥΟΦΙΛΟΠΟΙΗΣΗΣ (FREEZE DRYING) ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΗΣ ΞΗΡΑΝΣΗΣ ΤΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ

5 5.5. ΜΕΘΟΔΟΣ ΞΗΡΟΥ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΕΓΚΛΕΙΣΗΣ ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΩΝ-Χ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΤΟΥ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΘΕΡΜΟΣΤΑΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΦΟΡΙΚΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΦΟΡΙΚΗ ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΣΑΡΩΣΗΣ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy ) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΤΟΥ ΣΥΜΠΛΟΚΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ ΣΑΡΩΣΗΣ (Scanning Electron Microscopy) ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΣΤΗ ΧΟΡΗΓΗΣΗ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΑΥΞΗΣΗ ΤΗΣ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑΣ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΤΗ ΒΙΟΔΙΑΘΕΣΙΜΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΤΗΝ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΤΩΝ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΠΤΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΤΩΝ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ ΚΑΛΥΨΗ ΤΗΣ ΔΥΣΑΡΕΣΤΗΣ ΓΕΥΣΗΣ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΜΟΡΙΩΝ (TASTE MASKING) ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ ΑΣΥΜΒΑΤΟΤΗΤΑΣ ΧΟΡΗΓΗΣΗ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΑΠΟ ΤΟΥ ΣΤΟΜΑΤΟΣ Β. ΓΛΙΜΕΠΙΡΙΔΗ ΣΚΟΠΟΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΥΛΙΚΑ, ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΥΛΙΚΑ/ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΑ ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ GLIMEPIRIDE ΜΕ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ Α. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΜΕΙΓΜΑΤΩΝ (PHYSICAL MIXTURES)

6 B. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΛΕΙΟΤΡΙΒΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ (KNEADING OR PASTE METHOD) Γ. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΛΥΟΦΙΛΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ (FREEZED DRYING) Δ. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΤΗΣ ΣΥΓΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗΣ (CO- PRECIPITATION OR CO-EVAPORATION ) ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΜΕ GLIMEPIRIDE Α) Χαρακτηρισμός των ιδιοτητων των στερεών συμπλόκων Α.1 Διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC) Α.2 Περίθλαση ακτίνων-χ (ΧRD) Α.3 Ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) Α.4. Φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (ΝΜR) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑΣ ΤΗΣ ΓΛΙΜΕΠΙΡΙΔΗΣ ΣΕ ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ΣΥΜΠΛΟΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης (DSC) Περίθλαση των ακτίνων-χ (XRD) Φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR) Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM) ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΣΤΗΝ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΤΗΣ GLIMEPIRIDE ΥΔΑΤΟΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ GLIMEPIRIDE ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΤΑΘΕΡΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΣΤΑΘΕΡΩΝ

7 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Οι κυκλοδεξτρίνες είναι κυκλικοί ολιγοσακχαρίτες αποτελούμενοι από μόρια α-d-γλυκοπυρανόζης (6, 7 και 8 μόρια για τις α-, β- και γ- κυκλοδεξτρίνες). Λόγω στερεοχημικών περιορισμών οι κυκλοδεξτρίνες δεν έχουν απόλυτα κυλινδρικό σχήμα αλλά μοιάζουν περισσότερο με κόλουρο κώνο έχοντας ένα στενότερο και ένα ευρύτερο άνοιγμα. Αποτέλεσμα της χαρακτηριστικής των δομής είναι η δημιουργία μιας υδρόφιλης εξωτερικής επιφάνειας και μιας υδρόφοβης εσωτερικής κοιλότητας. Στην εσωτερική κοιλότητα μπορούν να εισέλθουν, μερικά ή ολικά, υδρόφοβα μόρια τα οποία αλληλεπιδρούν με τα μόρια της κυκλοδεξτρίνης μέσω ασθενών διαμοριακών αλληλεπιδράσεων και σχηματίζουν σύμπλοκα έγκλεισης. Ο σχηματισμός συμπλόκων έγκλεισης βιοδραστικών ενώσεων με κυκλοδεξτρίνες έχει σημαντική συμβολή στην μορφοποίηση των σε διάφορες φαρμακοτεχνικές μορφές αφού αυξάνει την διαλυτότητα δυσδιάλυτων στο νερό βιοδραστικών ενώσεων, βελτιώνει την βιοδιαθεσιμότητά τους, αυξάνει την σταθερότητά τους και μειώνει σημαντικά τυχόν παρενέργειές των. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η επίδραση της φύσης και της συγκέντρωσης κυκλοδεξτρινών (β-cd, Crysmeb, HP-β-CD, SBE-β-CD, γ-cd και HP-γ- CD) στην διαλυτότητα της βιοδραστικής ένωσης γλιμεπιρίδη (Glimepiride). Επίσης, προσδιορίσθηκε η μέθοδος παρασκευής ενώσεων έγκλεισης της γλιμεπιρίδης με τις παραπάνω κυκλοδεξτρίνες χρησιμοποιώντας κατάλληλες τεχνικές χαρακτηρισμού των σχηματιζόμενων στερεών. Η γλιμεπιρίδη είναι μια βιοδραστική ένωση που χρησιμοποιείται στην αντιμετώπιση του σακχαρώδη διαβήτη τύπου ΙΙ. Πρόκειται για μια δυσδιάλυτη στο νερό βιοδραστική ένωση με αποτέλεσμα να δημιουργούνται προβλήματα κατά την μορφοποίηση της σε φαρμακοτεχνικές μορφές καθώς και κατά την αποδέσμευση της στον ανθρώπινο οργανισμό μετά την χορήγηση της. Είναι ασθενές μονοβασικό οξύ με συνέπεια η διαλυτότητά του να μειώνεται με την μείωση του ph. Παρασκευάσθηκαν στερεά μίγματα της γλιμεπιρίδης με τις παραπάνω κυκλοδεξτρίνες χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνικές (απλή ανάμιξη με ξηρή λειοτρίβηση, υγρή λειοτρίβηση με τον σχηματισμό πάστας, συγκαταβύθιση και λυοφιλοποίηση) προκειμένου να προσδιορισθεί η τεχνική ή οι τεχνικές που οδηγούν στο σχηματισμό συμπλόκου έγκλεισης. Για την μελέτη των στερεών μιγμάτων και την πιστοποίηση του σχηματισμού συμπλόκων έγκλεισης μεταξύ της γλιμεπιρίδης και των υπό μελέτη κυκλοδεξτρινών χρησιμοποιήθηκαν οι τεχνικές α) Περίθλαση Ακτίνων-Χ, β) Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης και γ) Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης. Επίσης μελετήθηκε η στερεοχημεία των σχηματιζόμενων συμπλόκων της γλιμεπιρίδης με τις υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες με την τεχνική του Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (NMR). 7

8 Πραγματοποιήθηκαν μελέτες διαλυτότητας της γλιμεπιρίδης σε υδατικά διαλύματα παρουσία διαφορετικών συγκεντρώσεων των β-cd, Crysmeb, SBE-β-CD, HP-β-CD, γ-cd και HP-γ-CD σε θερμοκρασίες 25, 30 και 35 C σε διαλύματα 0.1Ν HCl με ph=1.1. Οι τεχνικές της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης και περίθλασης ακτίνων-χ είναι οι καταλληλότερες για την μελέτη και τον χαρακτηρισμό των στερεών συμπλόκων της γλιμεπιρίδης με τις κυκλοδεξτρίνες. Συγκεκριμένα, η απουσία της ισχυρής ενδόθερμης κορυφής που αντιστοιχεί στο σημείο τήξεως της γλιμεπιρίδης στα θερμογραφήματα των στερεών μιγμάτων που παρασκευάσθηκαν με τις μεθόδους της συγκαταβύθισης και λυοφιλοποίησης αποτελεί σαφή ένδειξη για τον σχηματισμό συμπλόκων έγκλεισης της γλιμεπιρίδης με τις κυκλοδεξτρίνες. Ανάλογα, στα φάσματα περίθλασης ακτίνων-x η απουσία των χαρακτηριστικών κορυφών της γλιμεπιρίδης στα μίγματα που παρασκευάσθηκαν με τις μεθόδους της συγκαταβύθισης και λυοφιλοποίησης αποτελεί μια επιπλέον ένδειξη για τον σχηματισμό συμπλόκων ενώσεων μεταξύ της γλιμεπιρίδης και των υπό μελέτη κυκλοδεξτρινών. Οι μέθοδοι που οδηγούν στον σχηματισμό συμπλόκου ένωσης είναι α) η μέθοδος της συγκαταβύθισης από μεθανόλη και σε αναλογία Glimepiride/κυκλοδεξτρίνης ίση με ¼ και β) η μέθοδος της λυοφιλοποίησης με αναλογία Glimepiride/κυκλοδεξτρίνης λίγο μικρότερη από ¼. Σε μεγαλύτερες αναλογίες των επιμέρους συστατικών και χρησιμοποιώντας την μέθοδο της συγκαταβύθισης δεν σχηματίζεται αποκλειστικά σύμπλοκο έγκλεισης, αλλά μίγμα συμπλόκου έγκλεισης και των επιμέρους καθαρών συστατικών. Επίσης διαπιστώθηκε ότι η τεχνική της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης δεν αποτελεί από μόνη της ασφαλή τεχνική για την ταυτοποίηση των συμπλόκων έγκλεισης μεταξύ της γλιμεπιρίδης και των κυκλοδεξτρινών. Από την μελέτη των φασμάτων NMR των διαλυμάτων που περιείχαν σε διάφορες αναλογίες γλιμεπιρίδη και τις υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες προσδιορίσθηκε η στερεοχημεία των σχηματιζόμενων συμπλόκων. Διαπιστώθηκε ότι το μόριο της γλιμεπιρίδης δεν εισέρχεται ολόκληρο στην υδρόφοβη κοιλότητα των κυκλοδεξτρινών αλλά ένα τμήμα του σχηματίζοντας την ένωση έγκλεισης. Συγκεκριμένα, το μόριο της γλιμεπιρίδης εισέρχεται στην υδρόφοβη κοιλότητα των κυκλοδεξτρινων με την ομάδα του κυκλοεξανίου (αλειφατικός δακτύλιος). Από την μελέτη των ισοθέρμων διαλυτότητας διαπιστώθηκε ότι: α) η διαλυτότητα της γλιμεπιρίδης αυξάνει με την συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης σε όλες τις θερμοκρασίες για όλες τις κυκλοδεξτρίνες που μελετήθηκαν και β) οι ισόθερμοι διαλυτότητας είναι της μορφής AL στην οποία όλα τα σχηματιζόμενα σύμπλοκα είναι ευδιάλυτα και έχουν στοιχειομετρία ίση με 1:1. Στους 25 C, την μεγαλύτερη συμπλεκτική ικανότητα παρουσίασε η β- CD και η Crysmeb. Οι SBE-β- CD και HP-β-CD παρουσίασαν μικρότερη συμπλεκτική ικανότητα ενώ η συμπλεκτική ικανότητα των γ-cd και HP-γ-CD ήταν σημαντικά μειωμένη σε σύγκριση με τις SBE- 8

9 β-cd και HP-β-CD. Με βάση την συμπλεκτική ικανότητά τους, οι υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες μπορούν να ταξινομηθούν με την ακόλουθη σειρά: Crysmeb, β-cd > SBE-β-CD > HP-β-CD > HP-γ-CD > γ-cd Η αύξηση της θερμοκρασίας δεν επηρέασε την μορφή των ισοθέρμων διαλυτότητας, επηρέασε όμως την διαφορά της συμπλεκτικής ικανότητας των β-cd και Crysmeb. Στους 30 C, η συμπλεκτική ικανότητα της Crysmeb ήταν λίγο μικρότερη από αυτή της β-cd ενώ στους 35 C μειώθηκε περαιτέρω σε σύγκριση με την β-cd. Για τις υπόλοιπες κυκλοδεξτρίνες διατηρήθηκε η ίδια κατάσταση και σε αυτές τις θερμοκρασίες. Από την κλίση των ισοθέρμων διαλυτότητας προσδιορίσθηκαν οι σταθερές σχηματισμού των συμπλόκων έγκλεισης της γλιμεπιρίδης με τις υπό μελέτη κυκλοδεξτρίνες. Η διαφοροποίηση της συμπλεκτικής ικανότητας των β-cd, Crysmeb, HP-β-CD, SBE-β-CD, γ-cd και HP-γ-CD μπορεί να αποδοθεί α) στο διαφορετικό μέγεθος της υδρόφοβης κοιλότητας και β) στην διαφορετική υδροφοβικότητα των υποκατεστημένων κυκλοδεξτρινών. Από την μεταβολή των σταθερών σχηματισμού των συμπλόκων με την αύξηση της θερμοκρασίας υπολογίσθηκε η μεταβολή της ενθαλπίας (ΔΗ) και η μεταβολή της εντροπίας (ΔS) για τον σχηματισμό των συμπλόκων έγκλεισης. Για τις κυκλοδεξτρίνες β-cd, HP-β-CD και Crysmeb υπολογίσθηκε θετική μεταβολή της ενθαλπίας και θετική αλλά μικρή μεταβολή της εντροπίας. Ο συνδυασμός θετικής μεταβολής της φαινόμενης ενθαλπίας σχηματισμού και θετικής αλλά μικρής τιμής μεταβολής της φαινόμενης εντροπίας σχηματισμού δείχνει την ύπαρξη υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στο μόριο της γλιμεπιρίδης και των παραπάνω κυκλοδεξτρινών για τον σχηματισμό συμπλόκων έγκλεισης. Αντίθετα, για την HP-γ- CD προσδιορίσθηκε αρνητική μεταβολή της φαινόμενης ενθαλπίας κατά τον σχηματισμό του συμπλόκου με την γλιμεπιρίδη. Στην περίπτωση της HP-γ-CD, o συνδυασμός αρνητικής μεταβολής της φαινόμενης ενθαλπίας σχηματισμού και θετικής αλλά μικρής τιμής μεταβολής της φαινόμενης εντροπίας σχηματισμού υποδηλώνει την ύπαρξη αλληλεπιδράσεων Van der Waals ανάμεσα στο μόριο της γλιμεπιρίδης και της HP-γ-CD. 9

10 ABSTRACT Cyclodextrins are cyclic oligosaccharides composed of a-d-glucopyranose units (6, 7 and 8 molecules for the a-, b-, and c- cyclodextrins). Because of stereochemical restrictions, cyclodextrins do not have absolutely a cylindrical shape but they resemble a truncated cone. As a result of their characteristic structure is the formation of a hydrophilic external surface and a hydrophobic internal cavity. Partly or wholly hydrophobic molecules can enter the internal cavity and interact with the cyclodextrin molecules through weak intermolecular interactions, thus forming inclusion complexes. The inclusion complex formation of bioactive compounds improves the solubility of poorly soluble drugs, their bioavailability, enhances their stability and reduces considerably the side effects after administration. In this study, the influence of the nature and concentration of (β-cd, Crysmeb, HP-β-CD, SBE-β-CD, γ-cd και HP-γ-CD) on the solubility of the bioactive compound Glimepiride was studied. Furthermore, the preparation method of Glimepiride inclusion compounds with the aforementioned cyclodextrins was determined by using appropriate characterization techniques of the formed solids. Glimepiride is a bioactive compound being used for treating Type II Diabetes. It is a water sparingly soluble bioactive compound, which results in problems on its pharmaceutical formulations. It is a weak acid, with two protonization stages, and as such its solubility decreases with ph decrease. Glimepiride solid mixtures with the above cyclodextrins were prepared by using different techniques (physical mixture, kneading, coprecipitation, lyophilisation) in order to determine the technique or the techniques that lead to the formation of inclusion complex. For the study of solid mixtures and the assessment of inclusion complex formation between the Glimepiride and the cyclodextrins under investigation the following techniques were used: a) X-Ray Diffraction (XRD) b) Differential Scanning Calorimetry (DSC) and c) Scanning Electron Microscopy (SEM). Furthermore, the stereochemistry of the formed inclusion complexes of Glimepiride with the specific cyclodextrins was also assessed using the technique of Nuclear Magnetic Resonance (NMR). Solubility studies in aqueous solutions of Glimepiride with the cyclodextrins were performed in 25, 30 and 35 C in 0.1N HCl at ph=1.1. The techniques of DSC and XRD are the most appropriate for the investigation and characterization of solid complexes of Glimepiride with cyclodextrins. Particularly, the absence of the strong endothermic peak, which corresponds to the melting point of Glimepiride in the DSC thermographs of the solid mixtures, which were prepared by the coprecipitation method and lyophilisation, constitutes a clear indication of the inclusion complex formation of Glimepiride with the cyclodextrins. Accordingly, in the XRD spectra the absence of the characteristic peaks of Glimepiride in the mixtures prepared by the 10

11 coprecipitation and lyophilisation method comprises an additional indication for the formation of inclusion complexes between Glimepiride and the cyclodextrins under investigation. The methods leading up to the formation of inclusion complexes are: a) The coprecipitation method of methanol in a Glimepiride/Cyclodextrin ratio of ¼ and b) the method of lyophilisation in a Glimepiride/Cyclodextrin ratio smaller than ¼. When using bigger ratio, and when using the method of coprecipitation, a mixture of inclusion complexes and components is formed. On the contrary, the SEM does not constitute per se a safe method for the identification of the inclusion complexes between Glimepiride and the cyclodextrins. The stereochemistry of the formed inclusion compounds was assessed through the spectra received by the application of NMR on solutions, which contained Glimepiride and the specific cyclodextrins in different ratios. In particular, it was determined that the Glimepiride, when forming the inclusion complex, does not enter the cavity as a whole, but only in part. Specifically, Glimepiride enters the cyclodextrine hydrophobe cavity with the cyclohexane group (aliphatic ring). The study of solubility isotherms showed that: a) solubility of Glimepiride increases with the concentration of cyclodextrins at all temperatures studied, for all the cyclodextrins studied and b) solubility isotherms have a graphical representation of the A L type, which shows that all formed complexes are water soluble with 1:1 stoichiometry. At 25 C, β-cd and Crysmeb exhibited the greatest complexive ability, SBE-β-CD and HP-β-CD exhibited a smaller complexation ability whereas that of γ-cd and HP-γ-CD was significantly decreased. Based on the complexation ability, the cyclodextrins under discussion can be classified in the following order: Crysmeb, β-cd > SBE-β-CD > HP-β-CD > HP-γ-CD > γ-cd The temperature increase did not affect the solubility isotherms but affected the difference of complexation ability of β-cd and Crysmeb. At 30 C, the complexation ability of Crysmeb was slightly smaller than β-cd s, whereas at 35 C became slightly greater compared to that of β-cd. For rest cyclodextrins, namely HP-β-CD, SBE-β-CD, γ-cd and HP-γ-CD, the same behavior was maintained at both temperatures. The inclusion complex formation constants were determined from the gradient of the solubility isotherms. The differentiation of the complexation ability of cyclodextrins can be attributed a) to the different size of the hydrophobic cavity and b) to the different hydrophobicity of the substituted cyclodextrins. The enthalpy change (ΔH) and the entropy change (ΔS) during complex formation were calculated from the change of the complexation constants with the increase of the temperature. For β-cd, HP-β-CD and Crysmeb, positive enthalpy change and positive but 11

12 small entropy change were found, which indicate the existence of hydrophobic interactions between the Glimepiride molecule and the cyclodextrins, when forming inclusion complexes. On the other hand, for HP-γ-CD, negative enthalpy change and positive but small entropy change were found, which indicate the existence of Van der Waals interactions between HP-γ-CD and Glimepiride. 12

13 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 13

14 Α. ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ 1. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ Η πρώτη επιστημονική εργασία στην οποία αναφέρεται η παρατήρηση μερικών άγνωστων κρυσταλλικών ενώσεων στη ζύμωση του αμύλου δημοσιεύθηκε το Δεκαπέντε χρόνια αργότερα ο Αυστριακός μικροβιολόγος Franz Schardinger, μελετώντας τους μικροοργανισμούς που προκαλούν την αλλοίωση των τροφίμων, απομόνωσε ένα μικροοργανισμό (Bacillus macerans) ο οποίος παρήγαγε δύο διακριτές κρυσταλλικές ενώσεις σε καλλιέργειες που περιείχαν άμυλο. Επειδή οι ιδιότητές τους ήταν παρόμοιες με εκείνες των ήδη γνωστών προϊόντων αποικοδόμησης του αμύλου, των δεξτρινών, ονόμασε τις ουσίες αυτές α- και β- δεξτρίνη. Οι Villers (1891) και Schardinger (1911) ανακάλυψαν την α- και β- δεξτρίνη αντίστοιχα, ενώ η χημική δομή των παρέμενε άγνωστη μέχρι το 1936, όταν προσδιορίσθηκε από τον Freudenberg και τους συνεργάτες του. Στις αρχές της δεύτερης περιόδου ο Freudenberg και οι συνεργάτες του, βασιζόμενοι σε δικά τους πειράματα αλλά και στις παρατηρήσεις των Karrer και Miekeley κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι δεξτρίνες του Schardinger αποτελούνται από μονάδες μαλτόζης και περιέχουν μόνο α-(1-4)-γλυκοζιτικούς δεσμούς και υπέθεσαν την κυκλική δομή των κρυσταλλικών δεξτρινών. Την διετία απομονώθηκε η γ-κυκλοδεξτρίνη και προσδιορίσθηκε η δομή της. Στις αρχές της δεκαετίας του 50, οι ομάδες των Freunch και Cramer εργάσθηκαν εντατικά στην ενζυμική παραγωγή κυκλοδεξτρινών, στην απομόνωση των καθαρών συστατικών και στον προσδιορισμό των χημικών και φυσικών ιδιοτήτων τους. Η ομάδα του French ανακάλυψε ότι υπάρχουν κυκλοδεξτρίνες μεγαλύτερου μεγέθους, ενώ η ομάδα του Cramer ασχολήθηκε με την ικανότητα των κυκλοδεξτρινών να σχηματίζουν σύμπλοκα. Το πρώτο ουσιαστικό άρθρο για τις κυκλοδεξτρίνες δημοσιεύτηκε το 1953 απο τον Freunch και ακολούθησαν οι μονογραφίες των Thoma και Stewart το 1965 και του Caesar το Όμως μια λανθασμένη δημοσίευση του Freunch σχετικά με την τοξικότητα των κυκλοδεξτρινών στον άνθρωπο αποθάρρυνε πολλούς επιστήμονες από την παρασκευή προϊόντων με κυκλοδεξτρίνη για ανθρώπινη χρήση. Μέχρι το τέλος της δεκαετίας του 60 είχε διευκρινιστεί τόσο η παρασκευή των κυκλοδεξτρινών στο εργαστήριο, όσο και οι φυσικές και χημικές ιδιότητες αυτών αλλά και οι ιδιότητες σχηματισμού συμπλόκων. Μετά από μια σειρά τοξικολογικών μελετών που απέδειξαν την ασφάλεια των κυκλοδεξτρινών για θεραπευτική χρήση στον άνθρωπο, οι δημοσιεύσεις παρουσίασαν σημαντική αύξηση. Σύμφωνα με τα δεδομένα της CycloLab, ο συνολικός αριθμός των δημοσιεύσεων σήμερα ξεπερνάει τις και ο μέσος αριθμός τους ανά ημέρα αυξήθηκε από 2,2 το 1990 σε 8 το (Σχήμα 1) [Szejtli (2004, Loftsson (2007)] 14

15 Σχήμα 1: Ο αριθμός των δημοσιεύσεων που σχετίζονται με τις κυκλοδεξτρίνες από το 1998 έως σήμερα. Το πρώτο παγκόσμιο συνέδριο κυκλοδεξτρινών έγινε το 1981 και από τότε μέχρι σήμερα επαναλαμβάνεται κάθε δύο χρόνια. Το τελευταίο συνέδριο, 17 ο στη σειρά, έγινε στο Saarbrücken (Germany) το Επίσης, το κόστος παραγωγής των κυκλοδεξτρινών έχει μειωθεί σημαντικά. Ενδεικτικά, αναφέρεται ότι το Kg β-cd κόστιζε 2000 $, ενώ σήμερα κοστίζει μόλις μερικά $. 2. ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΤΩΝ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ Η παραγωγή των κυκλοδεξτρινών είναι μία σχετικά απλή διεργασία η οποία περιλαμβάνει την κατεργασία του αμύλου με μία σειρά ενζύμων. Το βασικότερα των ενζύμων αυτών είναι η γλυκοσυλο-τρανσφεράση των κυκλοδεξτρινών (CGTase) η οποία παράγεται από μικροοργανισμούς, όπως είναι ο Bacillus macerans, η Klebsiella oxytaca και o Bacillus circulans. Σήμερα, με τη βοήθεια της γενετικής μηχανικής έχουν παραχθεί μία σειρά ενζύμων τα οποία χρησιμοποιούνται για την βιομηχανική παραγωγή των κυκλοδεξτρινών. Το πρώτο στάδιο στη παραγωγή των κυκλοδεξτρινών είναι η ρευστοποίηση του αμύλου είτε με θέρμανση είτε με προσθήκη της α-αμυλάσης. Στη συνέχεια, προστίθεται η CGTάση. Η CGTάση μπορεί να συνθέσει όλους τους τύπους των φυσικών κυκλοδεξτρινών, επομένως το προϊόν της ενζυμικής μετατροπής είναι ένα μείγμα α-, β- και γ-κυκλοδεξτρίνης σε αναλογία που εξαρτάται από το ένζυμο που χρησιμοποιείται κάθε CGΤάση έχει τη δική της χαρακτηριστική αναλογία. Ο διαχωρισμός των τριών βασικών φυσικών κυκλοδεξτρινών στηρίζεται στη διαφορετική υδατοδιαλυτότητα των μορίων τους. Συγκεκριμένα, η β-κυκλοδεξτρίνη έχει πολύ μικρή υδατοδιαλυτότητα (18,5 g/l) και μπορεί να ανακτηθεί εύκολα με 15

16 κρυστάλλωση, ενώ οι περισσότερο διαλυτές α-cd και γ-cd (145 και 232 g/l αντίστοιχα) διαχωρίζονται με τη βοήθεια χρωματογραφικών τεχνικών. Επίσης, κατά τη διάρκεια της ενζυμικής μετατροπής μπορεί να προστεθεί ένας «παράγοντας συμπλοκοποίησης» ώστε να σχηματιστεί σύμπλοκο με την επιθυμητή κυκλοδεξτρίνη, το οποίο στη συνέχεια καταβυθίζεται. Ο σχηματισμός του συμπλόκου κατευθύνει την μετατροπή του αμύλου προς τη κατεύθυνση της σύνθεσης της επιθυμητής κυκλοδεξτρίνης, αυξάνοντας έτσι την περιεκτικότητα της κυκλοδεξτρίνης αυτής στο τελικό μείγμα. Στο τελικό στάδιο η κυκλοδεξτρίνη ανακτάται με φυγοκέντρηση και διαχωρίζεται από τον «παράγοντα συμπλοκοποίησης». Οι κυριότεροι παράγοντες που χρησιμοποιούνται είναι το τολουένιο, η ακετόνη και η 1- δεκανόλη. Η προσθήκη τολουενίου κατευθύνει τη μετατροπή προς το σχηματισμό β- CD, η προσθήκη 1-δεκανόλης προς α-cd και η κυκλοεξαδεκανόλη προς γ-cd. H τελική καθαρότητα των προϊόντων είναι της τάξης του 99% [Biwer et al (2002), Szerman (2007), Sjejtli (1998)]. 3. ΔΟΜΗ Οι κυκλοδεξτρίνες είναι κυκλικοί ολικοσακχαρίτες αποτελούμενοι από μόρια α-d-γλυκοπυρανόζης που συνδέονται με α-1-4 γλυκοζιτικούς δεσμούς. Το σχήμα τους δεν είναι κυλινδρικό αλλά προσομοιάζει το σχήμα κόλουρου κώνου που οφείλεται στην έλλειψη ελεύθερης περιστροφής των δεσμών που συνδέουν τις μονάδες γλυκοπυρανόζης. Κάθε μονάδα γλυκοπυρανόζης έχει 3 υδροξυλομάδες. Δύο από αυτές είναι δευτερεύουσες και εντοπίζονται στους άνθρακες 2 και 3 και μία είναι πρωτεύουσα στον άνθρακα στην θέση C-6. Οι υδροξυλομάδες αυτές καθιστούν υδρόφιλη την εξωτερική επιφάνεια των κυκλοδεξτρινών και είναι υπεύθυνες για την μεγάλη διαλυτότητά τους στο νερό. Οι πρωτεύουσες υδροξυλομάδες εντοπίζονται στο στενό άκρο του κώνου, ενώ οι δευτερεύουσες στο ευρύτερο άκρο. Το εσωτερικό των κυκλοδεξτρινών είναι υδρόφοβο, λόγω της παρουσίας των αιθερικών οξυγόνων στο Ο-4 και των υδρογόνων που είναι προσαρτημένα στους άνθρακες C-3 και C-5, με αποτέλεσμα να δημιουργείται μια κοιλότητα για τον εγκλωβισμό υδρόφοβων μορίων [Loftsson (2005), Szejtli (1998), Saenger et al (1998)]. Η β-κυκλοδεξτρίνη έχει μικρότερη διαλυτότητα στο νερό σε σύγκριση με τις α- και γ- κυκλοδεξτρίνες λόγω σχηματισμού ενδομοριακού δεσμού υδογόνου ανάμεσα στα υδροξύλια που βρίσκονται στην εξωτερική πλευρά τους. Ο σχηματισμός αυτών των ενδομοριακών δεσμών υδρογόνου μειώνει τις αλληλεπιδράσεις των υδροξυλίων με τα μόρια του νερού με αποτέλεσμα την μειωμένη διαλυτότητα της β-κυκλοδεξτρίνης σε υδατικά μέσα. 16

17 Σχήμα 2: Η διαμόρφωση των μονάδων γλυκοπυρανόζης έχει σαν αποτέλεσμα η εξωτερική επιφάνεια των κυκλοδεξτρινών να είναι υδρόφιλη και η εσωτερική υδρόφοβη. Σχήμα 3 : Η χημική δομή και η δομή του κόλουρου κώνου της α-κυκλοδεξτρίνης 3.1 ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ Οι πιο γνωστές φυσικές κυκλοδεξτρίνες είναι οι α-, β-, γ- κυκλοδεξτρίνη. Η α- κυκλοδεξτρίνη αποτελείται από 6 μόρια γλυκοπυρανόζης, η β-κυκλοδεξτρίνη από 7 και η γ-κυκλοδεξτρίνη από 8, όπως απεικονίζονται στο Σχήμα 4. Πίνακας 1: Τα βασικά χαρακτηριστικά της α-, β- και γ- κυκλοδεξτρίνης. α-cd β-cd γ-cd Αριθμός μονάδων γλυκοπυρανόζης Μοριακό βάρος Διαλυτότητα στο νερό (g/100 ml) 14,5 1,85 23,2 Διάμετρος κεντρικής κοιλότητα (Å) 4,7-5,3 6,0 6,5 7,5 8,3 Ύψος του κώνου (Å) 7,9 ± 0,1 7,9 ± 0,1 7,9 ± 0,1 Διάμετρος εξωτερικής περιφέρειας (Å) 14,6 ± 0,4 15,4 ± 0,4 17,5 ± 0,4 Κυκλοδεξτρίνες με λιγότερες από 6 μονάδες γλυκοπυρανόζης δεν μπορεί να υπάρξουν λόγω των παραπάνω στερεοχημικών περιορισμών [Szejtli (1996)]. Επίσης 17

18 έχουν απομονωθεί κυκλοδεξτρίνες με περισσότερες από 8 μονάδες γλυκοπυρανόζης αλλά δεν έχουν σημαντικό ενδιαφέρον λόγω της πολύ μικρής ικανότητας των να σχηματίζουν σύμπλοκα με βιοδραστικές ενώσεις. Σχήμα 4: Η χημική δομή της α-, β- και γ- κυκλοδεξτρίνης. 3.2 ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ (MODIFIED CYCLODEXTRINS) Ο αριθμός των τροποποιημένων κυκλοδεξτρινών που έχουν παραχθεί και μελετηθεί είναι μεγάλος. Οι τροποποιημένες κυκλοδεχτρίνες παράγονται με την αντίδραση χημικών μορίων με τις υδροξυλομάδες των κυκλοδεξτρινών. Οι υδροξυλομάδες στον C-6 έχουν την μεγαλύτερη ικανότητα αντίδρασης, ενώ οι υδροξυλομάδες στον C-3 έχουν την μικρότερη. Παρόλα αυτά μεταβάλλοντας τις συνθήκες της αντίδρασης, όπως το ph, την θερμοκρασία και τα αντιδρασήρια, μπορούμε να κατευθύνουμε την αντίδραση προς μία συγκεκριμένη πορεία και να πετύχουμε την εκλεκτική υποκατάσταση μίας συγκεκριμένης ομάδας. Κάθε μονάδα γλυκοπυρανόζης έχει 3 ελεύθερες υδροξυλομάδες, επομένως η α-κυκλοδεξτρίνη έχει 18 ελεύθερες υδροξυλομάδες που μπορούν να υποκατασταθούν, η β- κυκλοδξτρίνη έχει 21 και η γ-κυκλοδεξτρίνη έχει 24. Έτσι, με την υποκατάσταση του 18

19 ατόμου υδρογόνου ή της υδροξυλομάδας από διάφορες ομάδες όπως άλκυλο-, υδροξυάλκυλο, καρβοξυλοάλκυλο-, άμινο-, θείο- γλυκόσυλο-, αλλά και άλλες ομάδες, μπορούν να παραχθούν μια σειρά από παράγωγα με χημικές αντιδράσεις [Jicsinszky et al (1996), Loftsson & Brewster (1996)]. Επειδή κατά την παραγωγή των τροποποιημένων κυκλοδεξτρινών παράγονται διάφορα παράγωγα και ισομερή, η ονοματολογία πρέπει να είναι σαφής και να περιλαμβάνει τουλάχιστον την πρόδρομη κυκλοδεξτρίνη και τον τύπο και τον αριθμό των υποκαταστατών. Οι υποκαταστάτες συνήθως δηλώνονται με μία συντόμευση, πριν την αρχική κυκλοδεξτρίνη. Στη συντόμευση αυτή όμως μπορεί να φανεί και η ακριβής θέση του υποκαταστάτη, αν αυτό χρειαστεί. Για παράδειγμα, η υδροξυλομάδα του υδροξυπρόπυλο υποκαταστάτη μπορεί να βρίσκεται σε ένα από τους τρεις άνθρακες της προπυλικής αλυσίδας. Έτσι, αν έχει ενωθεί με τον C-2, το παράγωγο θα συμβολίζεται ως 2HP-β-CD. Όταν θέλουμε να συμβολίσουμε τον αριθμό των υποκαταστατών που συνδέονται με την πρόδρομη κυκλοδεξτρίνη, ο αριθμός ακολουθεί τον υποκαταστάτη. Έτσι η HP4-β-CD υποδηλώνει μία β- κυκλοδεξτρίνη με 4 υδροξυπρόπυλο ομάδες. Ο αριθμός αυτός ονομάζεται μοριακός βαθμός υποκατάστασης (molar degree of substitution, MS) και εκφράζει το μέσο αριθμό αλκυλομάδων στο δακτύλιο της κυκλοδεξτρίνης. Βέβαια στο παράδειγμα της ΗP4-β-CD τέσσερις υδρόξυπρόπυλο υποκαταστάτες μπορεί να έχουν συνδεθεί σε τέσσερις διαφορετικές υδροξυλομάδες γύρω από το δακτύλιο της β- κυκλοδεξτρίνης ή μία μόνο υδροξυλομάδα μπορεί να έχει υποκατασταθεί από μία αλυσίδα με τέσσερις υδροξυπρόπυλο ομάδες. Ένας άλλος όρος που χρησιμοποιείται είναι ο βαθμός υποκατάστασης (degree of substitution, DS) που εκφράζει το μέσο αριθμό των υποκατεστημένων υδροξυλομάδων των μονάδων γλυκοπυρανόζης και μπορεί να πάρει τιμές από 0 έως 3. Οι βασικές τροποποιημένες κυκλοδεξτρίνες που χρησιμοποιούνται ως έκδοχα στις φαρμακομορφές είναι όλες παράγωγα της β-κυκλοδεξτρίνης: 1. Τυχαία μεθυλιωμένα παράγωγα με μέσο MS 14 (Μ14-β-CD). 2. Δύο διαφορετικά υδροξυπρόπυλο παράγωγα, το ένα με μέσο μοριακό βαθμό υποκατάστασης 3 ((2ΗP)3-β-CD) και το άλλο με μέσο μοριακό βαθμό υποκατάστασης 7 ((2ΗP)7-β-CD). 3. Σουλφο-βούτυλο αιθερικά παράγωγα με μέσο MS 7 (SBE7-β-CD). 4. Γλυκόσυλο και μαλτόσυλο κυκλοδεξτρίνες, οι οποίες περιέχουν μόνο μόρια γλυκόζης (G1-β-CD) ή μαλτοσακχαρίτες όπως η μαλτόζη (G2-β-CD) συνδεδεμένα απευθείας με α-(1 6) γλυκοζιτικό δεσμό στο μόριο της κυκλοδεξτρίνης [Mosher και Thompson]. Πίνακας 2: Χαρακτηριστικά μερικών κοινών κυκλοδεξτρινών που μπορούν να βρεθούν σε φαρμακευτικά προϊόντα που διατίθενται στο εμπόριο ή που διερευνώνται ως φαρμακευτικά έκδοχα 19

20 Ο συντελεστής κατανομής των κυκλοδεξτρινών στο σύστημα οκτανόλης νερού προσδιορίσθηκαν στους 25 C. Αυτές είναι ενδεικτικές τιμές. Οι πραγματικές τιμές θα εξαρτηθούν από το μοριακό βαθμό υποκατάστασης (MS) καθώς και τη θέση των υποκαταστατών. [Loftsson, Brewster (2010]). Η παραγωγή τροποποιημένων κυκλοδεξτρινών έχει σαν στόχο: 1. Να αυξήσει την υδατοδιαλυτότηα των κυκλοδεξτρινών και των συμπλόκων τους: Οι φυσικές κυκλοδεξτρίνες έχουν μικρή διαλυτότητα στο νερό. Η β- κυκλοδξτρίνη έχει τη μικρότερη υδατοδιαλυτότητα λόγω της περισσότερο άκαμπτης δομής της που οφείλεται στους δεσμούς υδρογόνου που αναπτύσσονται μεταξύ της υδροξυλομάδας του C-2 μιας μονάδας γλυκοπυρανόζης και της υδροξυλομάδας του C-3 της γειτονικής ομάδας, σχηματίζοντας επτά ενδομοριακούς δεσμούς υδρογόνου που εμποδίζουν την αλληλεπίδραση της κυκλοδεξτρίνης με το διαλύτη. Αυτή η «ζώνη δεσμών υδρογόνου» δεν είναι πλήρης στις υπόλοιπες φυσικές κυκλοδεξτρίνες και γι αυτο ευνοείται η αλληλεπίδραση αυτών με τα μόρια του νερού. 2. Να βελτιώσει τη σύνδεση-αλληλεπίδραση των εγκλωβιζόμενων μορίων με τις κυκλοδεξτρίνες. 3. Να εκλύσει συγκεκριμένες καταλυτικές ομάδες στη θέση σύνδεσης. 4. Να σχηματίσει αδιάλυτες δομές που περιέχουν κυκλοδεξτρίνες, όπως τα πολυμερή, σε στόχο την εφαρμογή τους στη χρωματογραφία [Szejtli (2004)]. 20

21 Cyclodextrin Trade name and manufacturer MS MW (Da) Solubility (mg/ml) LogKo/w a 2-Hydroxypropyl-αcyclodextrin (HP-α-CD) 2-Hydroxypropyl-βcyclodextrin (HP-β-CD) (Hydroxypropylbetadex, Ph.Eur.) Sulfobutylether-βcyclodextrin Na (SBEβCD) Randomly methylated β- cyclodextrin (RM-β-CD) Maltosyl-β-cyclodextrin (Me-β-CD) 2-Hydroxypropyl-γcyclodextrin (HP-γ-CD) Cavasol W6 HP (Wacker, Germany) Cavasol W7 HP (Wacker, Germany) Kleptose HPB (Roquette, France) Captisol (CyDex Pharmaceuticals, USA) Cavasol W7 M (Wacker, Germany) Kleptose Crysmeb (Roquette, France) (Ensuiko Sugar Refining Co., Japan) Cavasol W8 HP (Wacker, Germany) >500 < > > >500 < > >500 < >600 < 10 Οι μέθοδοι για την εκλεκτική υποκατάσταση των κυκλοδεξτρινών χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες: 1. Οι «σύντομες» μέθοδοι στις οποίες αξιοποιείται η χημεία των κυκλοδεξτρινών ώστε να παραχθεί το επιθυμητό παράγωγο με το πιο σύντομο τρόπο. 2. Οι «μακροσκελείς» μέθοδοι στις οποίες λαμβάνουν χώρα μία σειρά από βήματα προστασίας και αποπροστασίας των κυκλοδεξτρινών ώστε να φτάσουμε στο προσδιορισμό των κατάλληλων συνθηκών της αντίδρασης. 21

22 3. Η μέθοδος της «βαριάς» κατά την οποία οι κυκλοδεξτρίνες αντιδρούν χωρίς καμία εκλεκτικότητα και δίνουν ένα μίγμα προϊόντων από το οποίο το επιθυμητό παράγωγο απομονώνεται από τα υπόλοιπα ισομερή με χρωματογραφικές μεθόδους [Khan et al (1998)]. Σχήμα 5: Οι δεσμοί υδρογόνου που αναπτύσσονται μεταξύ της υδροξυλομάδας του C-2 μιας μονάδας γλυκοπυρανόζης και της υδροξυλομάδας του C-3 της γειτονικής ομάδας γλυκοπυρανόζης, στο μόριο της β-κυκλοδεξτρίνης. Σχήμα 6: Σύνοψη των μεθόδων εκλεκτικής υποκατάστασης των κυκλοδεξτρινών. 22

23 3.3 ΜΕΘΥΛΙΩΜΕΝΕΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ Η προσθήκη του μέθυλο-υποκαταστάτη στις υδροξυλομάδες των κυκλοδεξτρινών αυξάνει σημαντικά την υδατοδιαλυτότητα της τροποποιημένης κυκλοδεξτρίνης σε σχέση με αυτή της αρχικής. Η υδατοδιαλυτότητα αυξάνεται όσο αυξάνεται ο αριθμός των υποκαταστατών έως ότου τα 2/3 των υδροξυλομάδων να υποκατασταθούν και μειώνεται όσο οι υποκαταστάτες αυξάνονται περαιτέρω. Έτσι, οι κυκλοδεξτρίνες που περιέχουν 14 μεθόξυ-ομάδες έχουν την μεγαλύτερη διαλυτότητα, ενώ οι κυκλοδεξτρίνες με 21 μεθόξυ-ομάδες παρουσιάζουν τη μικρότερη διαλυτότητα, η οποία όμως είναι σημαντικά μεγαλύτερη από αυτή της μη μεθυλιωμένης κυκλοδεξτρίνης [ Szejtli (1992), Szente and Szejtli (1999)]. Οι πιο γνωστές εμπορικά μεθυλιωμένες κυκλοδεξτρίνες είναι οι : DM14-β-CD [επτάκις (2,6-δι-ο-μεθυλο)-β-κυκλοδεκτρίνη] (DIMEB) και η 2,3,6-ΤΜ21-β-CD [επτάκις (2,3,6-τρι-ο-μεθυλο)-β-κυκλοδεξτρίνη] (TRIMEB), των οποίων η διαλυτότητα στο νερό είναι 57g/100ml και 31g/100ml αντίστοιχα, σε σχέση με 1,8g/100ml που είναι η υδατοδιαλυτότα της β-κυκλοδεξτρίνης. Επίσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και μίγμα τυχαία μεθυλιωμένων β-κυκλοδεξτρινών. Βρέθηκε ότι η Μ14-β-CD αύξησε τη διαλυτότητα 26 βιοδραστικών ενώσεων σε σχέση με την β-cd και ο βαθμός της αύξησης ήταν 80% σε σχέση με τη καθαρή 2,6-DM-β-CD. Σχήμα 7: χημική δομή της επτάκις (2,6-δι-ο-μεθυλο)-β-κυκλοδεκτρίνη (DIMEB). Η μεθυλίωση όμως αυξάνει και την ικανότητα συμπλοκοποίησης των κυκλοδεξτρινών καθώς η υποκατάσταση των υδροξυλομάδων στις θέσεις 2 και 6 αυξάνει την υδροφοβικότητα της εσωτερικής κοιλότητας. Η σταθερά συμπλοκοποίησης της 2,6-DM14-β-CD με πολλές βιοδραστικές ενώσεις είναι κατά μέσο όρο 5 φορές μεγαλύτερη από αυτή της β-cd. Παρόλα αυτά, η μεθυλίωση των υδροξυλομάδων στη θέση 3 μειώνει σημαντικά την ικανότητα συμπλοκοποίησης της κυκλοδεξτρίνης [Szejtli (1992)]. 23

24 Πίνακας 3: Παραδείγματα της αύξησης της διαλυτότητας βιοδραστικών ενώσεων σε υδατικά διαλύματα 10g/100ml μετά από συμπλοκοποίηση με τη DIMEB ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΗ ΕΝΩΣΗ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΣΤΟ ΝΕΡΟ mg/ml (S 1 ) ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΣΕ ΔΙΑΛΥΜΑ DIMEB mg/ml (S 2 ) S 2 / S 1 π-αμινο βενζοϊκό οξύ 4, π-υδροξυ βενζοϊκό οξύ 5, ναφθόλη 0, ναφθόλη 0,62 12,5 20 τολουένιο 0,44 9,6 22 υδροκορτιζόνη 0, διγοξίνη 0,27 22,2 81 μεθυλοτεστοστερόνη 0,071 13,7 193 προγεστερόνη 0, ΥΔΡΟΞΥΑΛΚΥΛΙΩΜΕΝΕΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ Οι υδροξυαλκυλιωμένες κυκλοδεξτρίνες παράγονται μετά από κατεργασία των κυκλοδεξτρινών με οξείδια των αλκυλενίων και υποκατάσταση των ελεύθερων υδροξυλομάδων στις θέσεις C-2, C-3 και C-6 κάθε μονάδας γλυκοπυρανόζης. Το DS στις υδροξυαλκυλιωμένες κυκλοδεξτρίνες επηρεάζει τόσο την ικανότητά τους να σχηματίζουν σύμπλοκα όσο και τη διαλυτότητά τους. Το πιο γνωστό παράγωγο είναι η (2HP)-β-CD η οποία παρασκευάζεται μετά από κατεργασία της β-cd με οξείδιο του προπυλενίου και είναι γνωστή με τα εμπορικά ονόματα Molecusol TM και Encapsin TM. Η αντίδραση λαμβάνει χώρα τόσο στις πρωτεύουσες όσο και στις δευτερεύουσες υδροξυλομάδες και παράγεται ένα μίγμα απο ισομορφές της (2HP)-β-CD που οδηγεί σε ένα προϊόν που είναι άμορφο, μη κρυσταλλικό που έχει μεγάλη διαλυτότητα στο νερό και είναι 27 φορές πιο υδατοδιαλυτό από τη β-cd. Η ευρεία χρησιμοποίηση της ΗP-β-CD σε φαρμακομορφές τόσο σε ανθρώπους όσο και σε ζώα οφείλεται στην ικανότητά της να σχηματίζει σταθερά σύμπλοκα με πάρα πολλές βιοδραστικές ενώσεις, στην ασφάλειά της τόσο για παρεντερική όσο και για per os χορήγηση και στην ιδιότητά της να σχηματίζει διαλυτά σύμπλοκα τύπου AL [(Szejtli (1992), Szente and Szejtli (1999), Szejtli (2004)]. 24

25 Σχήμα 8: Η χημική δομή της υδροξυπρόπυλο-β κυκλοδεξτρίνης. 3.5 ΙΟΝΙΚΕΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ Οι ιονικές κυκλοδεξτρίνες παράγονται μετά από υποκατάσταση των υδροξυλομάδων των κυκλοδεξτρινών με υποκαταστάτες που ιονίζονται εύκολα. Η ικανότητα συμπλοκοποίησης των παραγομένων κυκλοδεξτρινών επηρεάζεται από το ph του διαλύματος, τον βαθμό υποκατάστασης και τις ιονίζουσες ομάδες με αποτέλεσμα στερικά και ηλεκτρονιακά φαινόμενα να επηρεάζουν την ικανότητα αυτή. Οι ιονικές κυκλοδεξτρίνες διακρίνονται σε ανιονικές και κατιονικές. Τα κυριώτερα παράγωγα των ανιονικών κυκλοδεξτρινών είναι τα σουλφαλκυλαιθερο παράγωγα: Η σουλφοπροπυλοαιθυλο-β-cd (SPΕ-β-CD) και η σουλφοβουτυλο-αιθυλοβ-cd (SBE-β-CD) παράγονται μετά από αντίδραση της β-cd σε αλκαλικό υδατικό διάλυμα με propane-sultone και butane-sultone αντίστοιχα. Τα ευρύτερα παραγόμενα παράγωγα της SBE-β-CD είναι άμορφα, έχουν μεγάλη υδατοδιαλυτότητα (>50mg/ml) και έχουν αποδειχθεί ασφαλή ακόμη και για οφθαλμική χρήση. H SBE7-β-CD χρησιμοποιείται σε κλινικά πειράματα για παρεντερική χορήγηση φαρμάκων και είναι γνωστή με το εμπορικό όνομα Captisol TM[Mosher και Thompson, Stella and Rajewski (1997), Szente and Szejtli (1999), Okimoto και συνεργάτες (1996), Hirayama και συνεργάτες (1999)]. 25

26 Σχήμα 9: Η χημική δομή της SBE-β-κυκλοδεξτρίνης R= -(CH2)4SO3Na ή Η Πίνακας 4: Η γενική δομή των κυκλοδεξτρινών και των κυριοτέρων παραγώγων τους με φαρμακευτικό ενδιαφέρον [Stella and Rajewski, (1997)]. Κυκλοδεξτρίνη Συντομογραφία R n α-κυκλοδεξτρίνη α-cd Η 4 β-κυκλοδεξτρίνη β- CD Η 5 γ-κυκλοδεξτρίνη γ- CD Η 6 6-ο-γλυκόσυλ-β-κυκλοδεξτρίνη G-β-CD Γλυκόσυλ- ή Η 5 6-ο-μαλτόσυλ-β-κυκλοδεξτρίνη M-β-CD Μαλτόσυλ- ή Η 5 Διμεθυλιωμένη-β-κυκλοδεξτρίνη DM-β-CD CH 3 ή H 5 Τριμεθυλιωμένη-β-κυκλοδεξτρίνη TM-β-CD CH 3 ή H 5 Τυχαίως μεθυλ-β-κυκλοδεξτρίνη RM-β-CD CH 3 ή H 5 2-Υδρόξυπροπυλ-β-κυκλοδεξτρίνη HP-β-CD CH 2 CHOHCH 3 ή H 5 Υδροξυβουτένυλ-β-κυκλοδεξτρίνη Hben-β-CD CH 2 CHOHCHCH 2 ή H 5 Σουλφοβουτυλαίθερ-β-κυκλοδεξτρίνη SBE-β-CD (CH 2 ) 4 SO 3 Na ή H 5 * Τα παράγωγα μπορούν να έχουν διαφορετικό DS της 2,3 ή 6 θέσης της γλυκοπυρανόζης 26

27 4. ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΜΕ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ Η βασικότερη ιδιότητα των κυκλοδεξτρινών είναι η ικανότητά τους να εγκλωβίζουν στην υδρόφοβη κοιλότητά τους είτε ολόκληρα μόρια υδρόφοβων βιοδραστικών ενώσεων είτε υδρόφοβα τμήματα των ενώσεων αυτών, σε υδατικά διαλύματα [Loftsson T., et al (2005]. Σχήμα 10: Σχηματική απεικόνιση του σχηματισμού συμπλόκου έγκλεισης βιοδραστικής ένωσης/κυκλοδεξτρίνης (σύμπλοκο σαλικυλικού οξέος : β- κυκλοδεξτρίνης). Τα σύμπλοκα που σχηματίζονται ονομάζονται σύμπλοκα έγκλεισης καθώς σε αυτά δεν σχηματίζονται πραγματικοί χημικοί δεσμοί μεταξύ των μορίων. Η σταθερότητα των συμπλόκων αυτών οφείλεται σε: 1. Ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις, 2. Δυνάμεις Van der Waals, 3. Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις, 4. Δεσμούς υδρογόνου και 5. Στην απομάκρυνση μορίων νερού πλούσιων σε ενθαλπία από την υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης. 4.1 ΣΤΑΘΕΡΑ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΕΓΚΛΕΙΣΗΣ Η σταθερά συμπλοκοποίησης ή σταθερά σχηματισμού συμπλόκου είναι μια σταθερά που προσδιορίζεται πειραματικά μετρώντας τη μεταβολή μιας φυσικοχημικής ιδιότητας (διαλυτότητα, απορρόφηση) του βιοδραστικού μορίου με αλλαγές της συγκέντρωσης του φαρμάκου ή/και της κυκλοδεξτρίνης. Η τιμή της σταθεράς αυτής, με μονάδα το M -1, αποτελεί μέτρο της ικανότητας συμπλοκοποίησης 27

28 των διαφόρων κυκλοδεξτρινών. Για απλούστευση, το S θα συμβολίζει το εγκλωβιζόμενο μόριο (guest molecule) και το L θα συμβολίζει τον ξενιστή (host molecule), δηλαδή την κυκλοδεξτρίνη. Έτσι, ο σχηματισμός ενός συμπλόκου έγκλεισης περιγράφεται από τη γενική εξίσωση: ms + nl S m L n (1) όπου m και n είναι ο αριθμός των μορίων της δραστικής ουσίας και της κυκλοδεξτρίνης, αντίστοιχα. Η σταθερά ισορροπίας δίνεται από την σχέση: KK = [SS mm LL nn ] [SS] mm [LL] nn (2) Η στοιχειομετρική αναλογία των συμπλόκων που σχηματίζονται διαφέρει και εξαρτάται από το τύπο της κυκλοδεξτρίνης και από το μέγεθος και τις φυσικοχημικές ιδιότητες της βιοδραστικής ένωσης. Η απλούστερη και συχνότερα απαντούμενη στοιχειομετρική αναλογία είναι ίση με 1:1, οπότε το σύμπλοκο συμβολίζεται S:L. S + L SL (3) KK 1:1 = [SSSS] (4) [SS][LL] Όταν όμως η κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης είναι αρκετά μεγάλη δύο μόρια βιοδραστικής ένωσης μπορούν να εγκλωβιστούν, οπότε σχηματίζεται σύμπλοκο με στοιχειομετρία 2:1 (S 2 L) σπανιώτερη περίπτωση. S + SL S 2 L (5) KK 2:1 = [SS 2LL] (6) [SS][SSSS] Αντίστοιχα, αν το μόριο της βιοδραστική ένωσης είναι πολύ μεγάλο και κατά προτίμηση γραμμικό (itraconazole, linoleic acid) τότε απαιτούνται περισσότερα από ένα μόρια κυκλοδεξτρίνης για να το εγκλωβίσουν οπότε σχηματίζονται σύμπλοκα μεγαλύτερης τάξης ως προς την κυκλοδεξτρίνη (1:2 για το SL 2, 1:3 για το SL 3 ) εκτός από το σύμπλοκο με στοιχειομετρία 1:1. SL + L SL 2 όπου η σταθερά δίνεται από την σχέση KK 11:22 = [SSLL 22] [SSSS][LL] (7) ή S + L 2 SL 2 για την ολική σταθερά σχηματισμού KK 11:22 = [SSLL 22] [SS][LL 22 ] (8) 28

29 Σχήμα 11: Α. Τμήμα του μορίου της δοξορουβικίνης εγκλωβίζεται στη κοιλότητα της γ-κυκλοδεξτρίνης και Β. Ολόκληρο το μόριο του ακέτυλο-σαλικυλικού οξέος εγκλωβίζεται στη κοιλότητα της β-κυκλοδεξτρίνης 4.2 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑΣ ΦΑΣΕΩΝ Η περισσότερο χρησιμοποιούμενη μέθοδος για τον προσδιορισμό της σταθεράς συμπλοκοποίησης και της στοιχειομετρίας του συμπλόκου είναι η μελέτη της διαλυτότητας φάσεων [Higuchi and Connors (1965)]. Είναι η απλούστερη τεχνική και περιλαμβάνει αρχικά την προσθήκη σταθερής ποσότητας βιοδραστικής ουσίας (Substrate) σε μία σειρά από περιέκτες (vials) ανάλογα με την φυσιολογική διαλυτότητα της. Σε κάθε περιέκτη προστίθεται σταθερός όγκος υδατικού διαλύματος προοδευτικά αυξανόμενης συγκέντρωσης σε κυκλοδεξτρίνη (Ligand). Οι περιέκτες σφραγίζονται και αναδεύονται σε σταθερή θερμοκρασία μέχρι να αποκατασταθεί ισορροπία. Στη συνέχεια, τα αιωρήματα διηθούνται για την απομάκρυνση του στερεού και τα διηθήματα αναλύονται και προσδιορίζεται η ολική συγκέντρωση του υποστρώματος ανεξάρτητα από την μοριακή κατάστασή του χρησιμοποιώντας κατάλληλη αναλυτική τεχνική. Ακολούθως κατασκευάζεται ένα διάγραμμα φάσεως ή ισόθερμος διαλυτότητας με τη γραφική παράσταση της ολικής συγκέντρωσης του υποστρώματος [S] ως προς τη συγκέντρωση του υποκαταστάτη που προστέθηκε στο σύστημα [Connors (1987)]. Σημαντικό μεονέκτημα της τεχνικής αυτής είναι ο μεγάλος χρόνος για την αποκατάσταση της ισορροπίας (από 3 μέχρι 10 ημέρες) γιαυτό απαιτούνται προκαταρκτικά πειράματα για τον προσδιορισμό του (λήψη δειγμάτων έως ότου η συγκέντρωση της βιοδραστικής ουσίας να παραμένει σταθερή). Τα διαγράμματα φάσεως διακρίνονται σε δύο γενικούς τύπους: 1. Στα διαγράμματα τύπου Α, τα οποία χαρακτηρίζονται α) από το σχηματισμό ευδιάλυτων συμπλόκων μεταξύ κυκλοδεξτρίνης και βιοδραστικής ένωσης και β) από την συνεχή αύξηση της διαλυτότητας της βιοδραστικής ένωσης όσο αυξάνεται η συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης. Τα διαγράμματα τύπου Α διακρίνονται σε 3 επιμέρους κατηγορίες: Α L type: στα διαγράμματα αυτά το σύμπλοκο εμφανίζει πρώτης τάξης σχέση με τη συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης και πρώτης ή μεγαλύτερης τάξης σχέση με 29

30 τη συγκέντρωση της βιοδραστικής ένωσης (SL, S 2 L, S 3 L, S m L). Το διάγραμμα αυτό παριστά μια γραμμική σχέση ανάμεσα στη συγκέντρωση του υποκαταστάτη και τη συνολική συγκέντρωση της βιοδραστικής ουσίας στο διάλυμα. Α p type: στα διαγράμματα αυτά εμφανίζεται θετική απόκλιση από τη γραμμική σχέση και το σχηματιζόμενο σύμπλοκο εμφανίζει πρώτης τάξης σχέση με τη συγκέντρωση της βιοδραστικής ουσίας και δεύτερης ή μεγαλύτερης τάξης σχέση με τη κυκλοδεξτρίνη (SL 2, SL 3, SL n ). Α N type: στα διαγράμματα αυτά εμφανίζεται αρνητική απόκλιση από τη γραμμική σχέση. Η αρνητική απόκλιση από την γραμμική σχέση οφείλεται είτε στην συσσωμάτωση των μορίων της κυκλοδεξτρίνης είτε σε αλλαγές στις ιδιότητες του διαλύτη. Σχήμα 12: Γραφική απεικόνιση των διαφόρων τύπων ισοθέρμων διαλυτότητας κατά Higuchi και Connors. 2. Στα διαγράμματα τύπου Β, τα οποία χαρακτηρίζονται από το σχηματισμό συμπλόκων περιορισμένης διαλυτότητας. Τα σύμπλοκα αυτά καταβυθίζονται όταν η συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης ξεπεράσει μία ορισμένη τιμή. Τα δυσδιάλυτα αυτά σύμπλοκα έχουν ενδιαφέρον σε συστήματα βραδείας αποδέσμευσης βιοδραστικών ενώσεων. Στην ισόθερμο Β s το τμήμα xy υποδεικνύει το σχηματισμό ενός ευδιάλυτου συμπλόκου που αυξάνει τη συγκέντρωση της βιοδραστικής ουσίας και είναι παρόμοιο με τα διαγράμματα τύπου Α. Στο σημείο y όμως, η ευθεία οριζόντια γραμμή υποδεικνύει ότι παρά το σχηματισμό συμπλόκου, η συνολική συγκέντρωση της διαλυτοποιημένης βιοδραστικής ουσίας παραμένει σταθερή, 30

31 επομένως το σύμπλοκο που σχηματίζεται καταβυθίζεται αφού το διάλυμα είναι κορεσμένο ως προς αυτό. Στο τελευταίο τμήμα της ισοθέρμου παρατηρείται απότομη μείωση της συγκέντρωσης της διαλυτοποιημένης βιοδραστικής ουσίας λόγω του σχηματισμού δυσδιάλυτων συμπλόκων ανώτερης τάξεως με τα μόρια της κυκλοδεξτρίνης. Η ισόθερμος ΒI είναι παρόμοια με τη BS με τη διαφορά ότι το σύμπλοκο που σχηματίζεται είναι περισσότερο δυσδιάλυτο σε σχέση με το σύμπλοκο στην περίπτωση της ισοθέρμου BS και δεν παρατηρείται αύξηση της διαλυτότητας της βιοδραστικής ουσίας με την συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης [Connors (1987)] ΣΥΜΠΛΟΚΑ ΕΓΚΛΕΙΣΗΣ ΜΕ ΣΤΟΙΧΕΙΟΜΕΤΡΙΑ 1:1 Οι βασικοί στόχοι των διαγραμμάτων φάσεων είναι ο προσδιορισμός α) της στοιχειομετρίας και β) των σταθερών σχηματισμού των σχηματιζόμενων συμπλόκων. Έστω ότι έχουμε το σχηματισμό ενός συμπλόκου με στοιχειομετρία 1:1. Οι ολικές ποσότητες υποστρώματος (S) και υποκαταστάτη (L) (εξισώσεις ισοζυγίων μάζας) είναι: [S] t = [S] f + [S] b (9) [L] t = [L] f + [L] b [L] f = [L] t - [L] b (10) όπου [S] t και [L] t συμβολίζεται η συνολική, [S] f και [L] f η ελεύθερη και [S] b και [L] b η δεσμευμένη ποσότητα της βιοδραστικής ουσίας και της κυκλοδεξτρίνης, αντίστοιχα. Επειδή όμως η ελεύθερη ποσότητα του υποστρώματος είναι ίση με την υδατοδιαλυτότητα (S 0 ) αυτού, η σχέση (9) λαμβάνει την μορφή: [S] t = S 0 + [S] b (11) Θεωρώντας ότι το σύμπλοκο που σχηματίζεται έχει στοιχειομετρία 1:1 συνεπάγεται ότι η συγκέντρωση της δεσμευμένης βιοδραστικής ουσίας θα ισούται με τη συγκέντρωση της δεσμευμένης κυκλοδεξτρίνης και εκείνη με τη σειρά της θα ισούται με τη συγκέντρωση του συμπλόκου που σχηματίζεται. Δηλαδή: [S] b = [L] b = [SL] (12) Με βάση την αντίδραση S + L SL η σταθερά συμπλοκοποίησης θα ισούται με: Κ 1:1 = [SL] / [S] f [L] f Κ 1:1 = [SL] / S 0 [L] f (13) Από τις σχέσεις (10), (11),(13) συνεπάγεται ότι: K 1:1 = [SL] S 0 ([L t] [L b ]) K 1:1 = [SL] S 0 ([L t ] [SL]) (14) Λύνοντας την εξίσωση (14) ως προς [SL] έχουμε: [SL] = K 1:1 S 0 [L t ] (15) 1+K 1:1 S 0 31

32 Επομένως, η γραφική παράσταση της συγκέντρωσης της διαλυτοποιημένης βιοδραστικής ουσίας έναντι της συνολικής συγκέντρωσης της κυκλοδεξτρίνης, δηλαδή η ισόθερμος διαλυτότητας, δίνει μια ευθεία γραμμή που τέμνει τον άξονα y στο σημείο S0. Από την κλίση της ευθείας μπορεί εύκολα να υπολογιστεί η σταθερά K 1:1 καθώς: Κλίση = K 1:1[S 0 ] K 1:1 [S 0 ]+1 (16) Σύμφωνα με την παραπάνω σχέση η τιμή της κλίσης είναι πάντα μικρότερη της μονάδας. Η σταθερά Κ1:1 από την κλίση και την διαλυτότητα της βιοδραστικής ένωσης απουσία κυκλοδεξτρίνης με την ακόλουθη εξίσωση : K 1:1 = κλίση S 0 (1 κλίση) (17) Συγκέντρωση Βιοδραστικής Ένωσης / Μ S 0 Αύξηση κλίσης αύξηση σταθερότητας Κλίση ~ σταθερότητα συμπλόκου Συγκέντρωση Κυκλοδεξτρίνης / Μ Σχήμα 13: Ισόθερμος διαλυτότητας δυσδιάλυτης βιοδραστικής ένωσης που σχηματίζει σύμπλοκο με κυκλοδεξτρίνη με στοιχειομετρία 1:1. Η τιμή της Κ1:1 είναι συνήθως μεταξύ 50 και 2000 Μ -1 και η μέση τιμή για την α-, β-, γ- κυκλοδεξτρίνη είναι 129, 490 και 355 Μ -1 αντίστοιχα. Αυτή όμως η σχέση ισχύει μόνο όταν η κλίση είναι μικρότερη της μονάδας. Και αυτό γιατί τα διαγράμματα ΑL είναι αυτά στα οποία το σύμπλοκο εμφανίζει πρώτης τάξης σχέση με τη συγκέντρωση του υποκαταστάτη και πρώτης ή μεγαλύτερης τάξης σχέση με τη συγκέντρωση του υποστρώματος (SL, S 2 L, S 3 L, S m L). Η κλίση στο διάγραμμα της ισοθέρμου διαλυτότητας σχετίζεται άμεσα με την σταθερότητα του σχηματιζόμενου συμπλόκου βιοδραστικής ένωσης κυκλοδεξτρίνης. Αύξηση της κλίσης έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της σταθερότητας του σχηματιζόμενου συμπλόκου και της αντίστοιχης σταθεράς σχηματισμού Κ1:1. Στο Σχήμα 14, απεικονίζονται οι ισόθερμοι διαλυτότητας για μια βιοδραστική ένωση παρουσία τριών διαφορετικών 32

33 κυκλοδεξτρινών. Η ισόθερμος διαλυτότητας της βιοδραστικής ένωσης παρουσία της κυκλοδεξτρίνης Γ έχει την μεγαλύτερη κλίση και κατά συνέπεια το σχηματιζόμενο σύμπλοκο έχει την μεγαλύτερη σταθερότητα και την μεγαλύτερη σταθερά σχηματισμού. Επίσης για την ίδια συγκέντρωση κυκλοδεξτρίνης, η κυκλοδεξτρίνη Γ παρουσιάζει την μεγαλύτερη διαλυτοποιητική ικανότητα, S3 (εστιγμένη γραμμή) σε σύγκριση με την κυκλοδεξτρίνη Β (διαλυτοποιητική ικανότητα, S2) και την κυκλοδεξτρίνη Α (διαλυτοποιητική ικανότητα, S1). Συγκέντρωση βιοδραστικής ένωσης / Μ S 0 S 3 S 2 S 1 Κυκλοδεξτρίνη Γ Κυκλοδεξτρίνη Β Κυκλοδεξτρίνη Α Συγκέντρωση Κυκλοδεξτρίνης / Μ Σχήμα 14: Ισόθερμοι διαλυτότητας δυσδιάλυτης βιοδραστικής ένωσης που σχηματίζει σύμπλοκα με κυκλοδεξτρίνες με στοιχειομετρία 1:1. Συγκέντρωση βιοδραστικής ένωσης/ Μ T 3 > T 2 > T 1 S 0 (T 3 ) S 0 (T 2 ) S 0 (T 1 ) T 3 T 2 T 1 S 0 (T 3 ) > S 0 (T 2 ) > S 0 (T 1 ) Συγκέντρωση Κυκλοδεξτρίνης / Μ Σχήμα 15: Επίδραση της θερμοκρασίας στην ισόθερμο διαλυτότητας δυσδιάλυτης βιοδραστικής ένωσης που σχηματίζει σύμπλοκα με κυκλοδεξτρίνη με στοιχειομετρία 1:1 33

34 Έτσι, αν η αντίδραση έχει τη μορφή : ms + L S m L (18) τότε με κατάλληλη τροποποίηση των ισοζυγίων μάζας για την ολική βιοδραστική ένωση και την ολική κυκλοδεξτρίνη έχουμε τις εξισώσεις: [L] f = [L] t - [S m L] (19) [S m L] = ([S] t [S] 0 ) / m (20) και τελικά προκύπτει ότι: [S t ] = mks 0 m L t 1+KS 0 m + S 0 (21) Επομένως, η γραφική παράσταση του S t ως προς L t για το σχηματισμό ενός διαλυτού συμπλόκου S m L δίνει ευθεία γραμμή (διάγραμμα τύπου Α L ) που τέμνει τον άξονα y στο σημείο S 0 και η κλίση της δίνεται από τη σχέση: κλίση = mks 0 m 1+KS 0 m (22) Για παράδειγμα στην περίπτωση σχηματισμού συμπλόκου με στοιχειομετρία 2:1 η κλίση δίνεται από την σχέση: SSSSSSSSSS = 2SS 0KK 2:1 SS 0 2 KK 2:1 +1 όπου Κ 2:1 είναι η σταθερά συμπλοκοποίησης του συμπλόκου. Στην περίπτωση αυτή η κλίση του διαγράμματος φάσεως είναι πάντα μικρότερη από την τιμή δύο. Όταν η σχέση ανάμεσα στη συγκέντρωση της διαλυμένης βιοδραστικής ουσίας και τη συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης δεν είναι γραμμική σχηματίζεται σύμπλοκο υψηλότερης τάξης. Πιο συχνά εμφανίζεται σύμπλοκο με στοιχειομετρία 1:2, δηλαδή ένα σύμπλοκο δεύτερης τάξης ως προς την κυκλοδεξτρίνη, όπου ένα μόριο βιοδραστικής ουσίας δεσμεύεται από δύο μόρια κυκλοδεξτρίνης. Ο σχηματισμός του συμπλόκου γίνεται σε δύο στάδια, με βάση τις αντιδράσεις: S + L SL και SL + L SL 2 Οι σταθερές συμπλοκοποίησης των επιμέρους συμπλόκων [SL] και [SL 2 ] συμβολίζονται Κ 1:1 και Κ 1:2, αντίστοιχα και δίνονται από τη σχέσεις: KK 1:1 = [SSSS] [SS][LL] και KK 1:2 = [SSLL 2] [SSSS][LL] Σημειώνεται ότι εάν η σταθερά Κ 1:2 δίνεται ως ολική σταθερά σχηματισμού δηλαδή ως Κ 1:2 =[SL 2 ]/[S][L] 2 τότε σε αυτή τη περίπτωση η τιμή της διαφέρει. Με βάση τα ισοζύγια μάζας για την βιοδραστική ένωση και την κυκλοδεξτρίνη έχουμε: 34 (23)

35 [S] t = S 0 + [SL] + [SL 2 ] (24) [L t ] = [L f ] + [SL] + 2[SL] 2 (25) Από τις παραπάνω εκφράσεις των σταθερών το ισοζύγιο μάζας για την ολική βιοδραστική ένωση λαμβάνει την μορφή : [S t ] = [S 0 ] + K 1:1 [S 0 ] [L f ] + K 1:1 K 1:2 [S 0 ] [L f ] 2 (26) Ανάλογα το ισοζύγιο μάζας για την ολική κυκλοδεξτρίνη έχει την μορφή : [L t ] = [L f ] + K 1:1 [S 0 ] [L f ] + 2 K 1:1 K 1:2 [S 0 ] [L f ] 2 (27) και λύνοντας την δευτεροβάθμια εξίσωση ως προς την συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης έχουμε: LL = bb+(bb2 +aall tt ) 1/2 (28) 2aa όπου αα = 2ΚΚ 1:1 KK 1:2 SS 0 και bb = 1 + KK 1:1 SS 0 Η τιμή της Κ 1:2 είναι συνήθως 10 έως 500 Μ -1 και σημαντικά μικρότερη από την τιμή της Κ 1:1. Αντίστοιχα, αν το σύμπλοκο που σχηματίζεται είναι τρίτου βαθμού ως προς την κυκλοδεξτρίνη η ολική συγκέντρωση της βιοδραστικής ουσίας και της κυκλοδεξτρίνης δίνονται από τις σχέσεις: [SS tt ] = [SS 0 ] 1 + KK 1:1 [LL ff + KK 1:1 KK 1:2 [LL ff ] 2 + KK 1:1 KK 1:2 KK 1:3 [LL ff ] 3 ) [LL tt ] = [LL ff ] + [SS 0 ]KK 1:1 LL ff + 2[SS 0 ]KK 1:1 KK 1:2 [LL ff ] 2 + 3[SS 0 ]KK 1:1 KK 1:2 KK 1:3 [LL ff ] 3 όπου Κ 1:3 η σταθερά συμπλοκοποίησης του συμπλόκου SL 3 Στην περίπτωση τώρα που το διάγραμμα διαλυτότητας φάσεων παρουσιάζει θετική απόκλιση από τη γραμμική σχέση (ισόθερμος τύπου Α p ) και σχηματίζονται σύμπλοκα βιοδραστικής ένωσης-κυκλοδεξτρίνης με στοιχειομετρία 1:1 και 1:2, οι σταθερές συμπλοκοποίησης Κ 1:1 και K 1:2 μπορούν να υπολογιστούν με βάση το μαθηματικό πρότυπο του Iga [Iga et al (1998)], σύμφωνα με το οποίο οι εξισώσεις που προκύπτουν από τα ισοζύγια μάζας για την ολική βιοδραστική ένωση και την ολική κυκλοδεξτρίνη έχουν την ακόλουθη μορφή: SS eeee SS 0 = [SSSS] + [SSLL 2 ] = KK 1:1 SS 0 [LL](1 + KK 1:2 [LL]) (29) και LL eeee = [LL] + [SSSS] + 2[SSLL 2 ] = [LL]{1 + KK 1:1 SS 0 (1 + KK 1:2 [LL])} = LL tt (30) Από τις σχέσεις (29) και (30) συνεπάγεται ότι: QQ LL = (31) 1 KK 1:1 SS 0 35

36 όπου ο όρος ισούται με QQ = LL tt 2(SS eeee SS 0 ). Με αντικατάσταση της εξίσωσης (31) στην εξίσωση (29) προκύπτει ότι: η οποία οδηγεί στη γραμμική σχέση: y=a+bq SS eeee SS 0 = QQKK 1+KK1:2[QQ] 1:1SS 0 1 KK1:1SS0 (32) 1 KK 1:1 SS 0 όπου: yy = SS eeee SS 0, aa = KK 1:1SS 0 και bb = aakk 1:2. QQ 1 KK 1:1 SS 0 1 KK 1:1 SS 0 Επομένως, η γραφική παράσταση του y έναντι του Q δίνει ευθεία γραμμή, από τη κλίση της οποίας και την τεταγμένη επί την αρχή μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε τις σταθερές συμπλοκοποίησης: K 1:1 = a S 0 (1+a) (33) και K 1:2 = b(1 K 1:1S 0 ) a (34) Τα διαλυμένα μόρια της δραστικής ουσίας μπορεί να σχηματίσουν υδατοδιαλυτά διμερή, τριμερή και άλλα πολυμερή συσσωματώματα, καθώς και να συσχετισθούν με άλλα έκδοχα που είναι παρόντα στο διάλυμα. Αρκετά συχνά, μόνο τα μόρια της δραστικής ουσίας σχηματίζουν σύμπλοκα με τα διαλυμένα μόρια της κυκλοδεξτρίνης και όχι τα πολυμερή [Brewster and Loftsson, (2007)]. Υπό αυτές τις συνθήκες, το σημείο τομής του άξονα y δεν είναι ίσο με το S0, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε αρκεντικά σημαντικό σφάλμα κατά τον υπολογισμό της KK 1:1. Μία διαφορετική και πιο ακριβής μέθοδος για τον υπολογισμό της επίδρασης της κυκλοδεξτρίνης στην υδατοδιαλυτότητα της δραστικής ουσίας είναι ο υπολογισμός της σταθεράς CE (δηλαδή του λόγου της συγκέντρωσης της συμπλοκοποιημένης κυκλοδεξτρίνης προς τη συγκέντρωση της ελεύθερης). Η CE μπορεί να υπολογιστεί από το διάγραμμα φάσης διαλυτότητας της δραστικής ουσίας, είναι ανεξάρτητη και από το S0 και από το σημείο τομής του άξονα του y και είναι πιο αξιόπιστη κατά την μελέτη της επιρροής των διαφόρων φαρμακετικών εκδόχων στη διαλυτότητα της δραστικής ουσίας [Loftsson and Brewster, (2010), Kurkov and Loftsson (2013)]. Για αντιδράσεις στοιχειομετρίας 1:1 η CE υπολογίζεται ως εξής: CE = [SL] = S [L] 0K 1:1 = κλίση (35) 1 κλίση Συνεπώς, η μοριακή αναλογία της δραστικής ουσίας προς την κυκλοδεξτρίνη σε ένα κορεσμένο από τη δραστική ουσία μέσο συμπλοκοποίησης μπορεί να υπολογιστεί με χρήση της CE: µοριακή αναλογία S: L = 1: CE+1 (36) CE 36

37 4.3 ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΣΥΜΠΛΟΚΟΠΟΙΗΣΗΣ Ο εγκλωβισμός ενός τμήματος ή ολόκληρης της βιοδραστικής ουσίας στην υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης σχετίζεται με μία σειρά φαινομένων - αλληλεπιδράσεων. Οι μελέτες που έχουν γίνει στον τομέα αυτό έχουν οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι ο σχηματισμός των συμπλόκων έγκλεισης των κυκλοδεξτρινών περιλαμβάνει φαινόμενα όπως οι: Ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις Αλληλεπιδράσεις Van der Waals Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις Δεσμοί υδρογόνου Απελευθέρωση μορίων ύδατος πλούσιων σε ενθαλπία Αλληλεπίδραση μεταφοράς φορτίου (charge transfer). Η σημασία που έχουν οι παραπάνω καλούμενες και ασθενείς διαμοριακές δυνάμεις στο σχηματισμό των συμπλόκων επηρεάζεται από το εγκλωβιζόμενο μόριο, την κυκλοδεξτρίνη και το διαλύτη και στις περισσότερες των περιπτώσεων περισσότερες από μία δυνάμεις συμμετέχουν στη συμπλοκοποίηση. Πρέπει όμως εδώ να σημειωθεί ότι αναφερόμαστε μόνο στις αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στο μόριο της βιοδραστικής ουσίας και την επιφάνεια της υδρόφοβης κοιλότητας της κυκλοδεξτρίνης και όχι στις αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στη βιοδραστική ουσία και τις ομάδες των υποκαταστατών στις τροποποιημένες κυκλοδεξτρίνες [Szejtli (1996), Connors (1997)]. Παρακάτω δίνεται λεπτομερέστερη περιγραφή αυτών των αλληλεπιδράσεων. Σχήμα 16: Ο σχηματισμός των συμπλόκων έγκλεισης περιλαμβάνει πολλαπλές αλληλεπιδράσεις μεταξύ βιοδραστικού μορίου, διαλύτη και κυκλοδεξτρίνης. 37

38 4.3.1 ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ Αλληλεπιδράσεις Van der Waals Οι δεσμοί Van der Waals είναι μία μη ειδική δύναμη και δημιουργούνται όταν δύο άτομα βρεθούν σε απόσταση 3 έως 4 Å μεταξύ τους. Παρά το γεγονός ότι είναι ασθενέστεροι και λιγότερο εξειδικευμένοι από ότι οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις και οι δεσμοί υδρογόνου, δεν είναι λιγότερο σημαντικοί για το σχηματισμό των συμπλόκων έγκλεισης. Οι αλληλεπιδράσεις van der Waals δημιουργούνται από την αλλαγή της κατανομής του ηλεκτρονικού φορτίου γύρω από τα άτομα με το χρόνο (παροδικά δίπολα). Σε μία δεδομένη στιγμή, η κατανομή του φορτίου δεν είναι απολύτως συμμετρική. Αυτή η ασύμμετρη κατανομή ηλεκτρονικών φορτίων γύρω από ένα άτομο, ενθαρρύνει μια παρόμοια ασυμμετρία στην κατανομή ηλεκτρονίων γύρω από τα γειτονικά του άτομα (δίπολα εξ επαγωγής). Η συνεπαγόμενη έλξη μεταξύ ενός ζεύγους ατόμων αυξάνει καθώς αυτά πλησιάζουν μέχρι να φτάσουν στην απόσταση επαφής Van der Waals. Σε αποστάσεις μικρότερες από αυτή αναπτύσσονται πολύ ισχυρές απωστικές δυνάμεις, επειδή τα εξωτερικά νέφη των ηλεκτρονίων αλληλεπικαλύπτονται. Οι απωστικές αυτές δυνάμεις ονομάζονται δυνάμεις London, ενώ εμπλέκονται και οι αλληλεπιδράσεις διπόλου-διπόλου και διπόλων εξ επαγωγής. Ο όρος αλληλεπιδράσεις Van der Waals περιλαμβάνει τις δυνάμεις διπόλου-διπόλου, τις δυνάμεις London και τις δυνάμεις διπόλου-διπόλου εξ επαγωγής. Η απόσταση μεταξύ ατόμων οξυγόνου και άνθρακα είναι για παράδειγμα 3.4 Å και αυτό γιατί αποτελεί το άθροισμα 1.4 και 2 Å των ακτίνων επαφής των ατόμων Ο και C. Η ενέργεια του δεσμού Van der Waals για ένα ζεύγος ατόμων είναι περίπου 1Kcal/mol, επομένως σημαντικά ασθενέστερη από ότι ενός δεσμού υδρογόνου ή ενός ηλεκτροστατικού δεσμού που κυμαίνεται από 3 έως 7Kcal/mol. Επομένως, ένας μόνο δεσμός Van der Waals έχει πολύ μικρή σημασία, ειδικά όταν η απόσταση ενός ζεύγους ατόμων γίνεται έστω κατά 1 Å μεγαλύτερη από την απόσταση επαφής τους. Αντιθέτως, οι δυνάμεις αυτές γίνονται σημαντικές όταν μεγάλος αριθμός ατόμων ενός μορίου μπορεί να πλησιάσει ταυτόχρονα πολλά άτομα ενός άλλου μορίου. Αυτό είναι δυνατόν να συμβεί μόνο όταν το σχήμα των μορίων ταιριάζει. Με άλλα λόγια, η αποτελεσματικότητα των δεσμών Van der Waals εξαρτάται από την συμπληρωματικότητα των μορίων στο χώρο. Έτσι, παρόλο που δεν υπάρχει καθόλου εξειδίκευση σε ένα μόνο δεσμό Van der Waals, η εξειδίκευση προκύπτει από από την ευκαιρία να δημιουργηθούν πολλοί δεσμοί Van der Waals συγχρόνως στο εσωτερικό της κοιλότητας της κυκλοδεξτρίνης [Szejtli (1996), Connors (1997), Liu and Guo (2002)]. 38

39 4.3.2 ΥΔΡΟΦΟΒΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ Με τον όρο υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις περιγράφουμε την τάση των υδρόφοβων μορίων ή των υδρόφοβων τμημάτων των μορίων να αποφεύγουν το νερό επειδή αυτά δεν μπορούν να προσαρμοσθούν στη χαρακτηριστική δομή του νερού με τους δεσμούς υδρογόνου. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα μεγάλα υδρόφοβα μόρια να συζεύγνυνται μεταξύ τους, στη προσπάθειά τους να αποφύγουν τα μόρια του νερού, και να σχηματίζουν δομές παρόμοιες με αυτές των μικυλλίων, με τα μη πολικά τμήματα σε επαφή στις εσωτερικές περιοχές των μικυλλίων αυτών από όπου έχουν απομακρυνθεί τα μόρια του νερού, ενώ αντίστοιχα τα πολικά τους τμήματα προεξέχουν προς την επιφάνεια του μικυλλίου αλληλεπιδρώντας με τα μόρια του νερού. Η αλληλεπίδραση αυτή οδηγεί σε θετική μεταβολή της ενθαλπίας και της εντροπίας του συστήματος και η μεταβολή αυτή θεωρήθηκε ως ένδειξη της ύπαρξης υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων. Μάλιστα, η αύξηση της εντροπίας είναι σημαντικά μεγαλύτερη με αποτέλεσμα το φαινόμενο να ελέγχεται ουσιαστικά από την μεταβολή της. Αρχικά, το γεγονός ότι κατά το σχηματισμό των συμπλόκων έγκλεισης των κυκλοδεξτρινών η μεταβολή των δύο θερμοδυναμικών παραμέτρων είναι αρνητική οδήγησε στο λανθασμένο συμπέρασμα ότι η συνεισφορά των υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων κατά τη συμπλοκοποίηση είναι πολύ μικρή. Στη συνέχεια όμως αποδείχθηκε ότι οι υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις παίζουν ουσιαστικό ρόλο στη συμπλοκοποίηση και ότι η θετική αύξηση της εντροπίας και της ενθαλπίας υπερκαλύπτονται από τις αρνητικές αλλαγές που οφείλονταν στην απελευθέρωση μορίων πλούσιων σε ενθαλπία και στις αλληλεπιδράσεις Van der Waals. Η μοναδική όμως πηγή αύξησης της εντροπίας είναι η υδρόφοβος αλληλεπίδραση [Connors (1997), Liu and Guo (2002), [Loftsoon & Brewster (1996)] ΔΕΣΜΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ Οι διαμοριακές ελκτικές δυνάμεις για ορισμένες υδρογονούχες ενώσεις είναι ασυνήθιστα ισχυρές. Οι ελκτικές αυτές δυνάμεις εμφανίζονται σε υδρογονούχες ενώσεις, στις οποίες το υδρογόνο είναι ομοιοπολικά ενωμένο με ένα ισχυρά ηλεκτραρνητικό και μικρό σε μέγεθος άτομο Υ- όπως το οξυγόνο, το άζωτο, το χλώριο και το φθόριο. Σ αυτές τις ενώσεις τα ηλεκτρόνια του δεσμού Υ-Η έλκονται τόσο ισχυρά από το στοιχείο Υ, ώστε στο άτομο Η εμφανίζεται ένα σημαντικό θετικό φορτίο δ+. Στην ουσία, το άτομο Η, απογυμνωμένο από τη θωράκιση των ηλεκτρονίων του δεσμού δεν διαφέρει πολύ από ένα πρωτόνιο. Το άτομο Η ενός μορίου Υ-Η και ένα ελεύθερο ζεύγος ηλεκτρονίων του ηλεκτραρνητικού ατόμου Υ ενός γειτονικού μορίου έλκονται αμοιβαία σχηματίζοντας αυτό που ονομάζουμε δεσμό ή γέφυρα υδρογόνου. Η ενέργεια των δεσμών κυμαίνεται από 3 έως 7 Kcal/mol. Οι δεσμοί υδρογόνου είναι ισχυρότεροι 39

40 από τους δεσμούς Van der Waals, αλλά πολύ ασθενέστεροι απ ότι οι ομοιοπολικοί δεσμοί. Το μήκος ενός δεσμού υδρογόνου κυμαίνεται μεταξύ αυτού του ομοιοπολικού δεσμού και ενός δεσμού Van der Waals. Οι δεσμοί υδρογόνου παίζουν σημαντικό ρόλο στη συμπλοκοποίηση των κυκλοδεξτρινών σε υδατικά διαλύματα και εμφανίζονται κυρίως στη πρωτογενή Ο(6)-Η ομάδα των κυκλοδεξτρινών και πιο σπάνια στα δευτερογενή Ο(2) και Ο(3) άτομα ενώ έχουν βρεθεί και δεσμοί C-H O, C-H N και C-H π μεταξύ της επιφάνειας της εσωτερικής κοιλότητας και του βιοδραστικού μορίου, με ενέργεια που κυμαίνεται μεταξύ 0.7 και 1.1Kcal/mol [Liu and Guo (2002)] ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗ ΜΟΡΙΩΝ ΥΔΑΤΟΣ ΠΛΟΥΣΙΩΝ ΣΕ ΕΝΘΑΛΠΙΑ Επειδή η κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης είναι μη πολική, τα μόρια του νερού που βρίσκονται στο εσωτερικό της κυκλοδεξτρίνης δεν μπορούν να σχηματίσουν τον ίδιο αριθμό δεσμών υδρογόνου με τα μόρια που περιβάλλουν τη κυκλοδεξτρίνη, με αποτέλεσμα τα πρώτα να έχουν υψηλότερη ενέργεια και να καλούνται μόρια ύδατος πλούσια σε ενθαλπία. Η απελευθέρωση των μορίων αυτών από την κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης προκειμένου να αυξήσουν τον αριθμό των δεσμών υδρογόνου με τα μόρια του περιβάλλοντος διαλύτη και η παράλληλη αντικατάστασή τους από τα εγκλωβιζόμενα μόρια, που είναι λιγότερο πολικά από το νερό, θεωρείται μία από τις κινητήριες δυνάμεις του σχηματισμού συμπλόκων έγκλεισης και συνοδεύεται από αρνητική μεταβολή της ενθαλπίας του συστήματος [Liu and Guo (2002)] ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΦΟΡΤΙΣΗΣ-ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ (Charge-transfer interaction) Η σημασία της αλληλεπίδρασης φόρτισης-μεταφοράς στο σχηματισμό συμπλόκων έγκλεισης ανακαλύφθηκε πρόσφατα στη προσπάθεια των μελετητών να δώσουν απάντηση σε μια σειρά από ερωτήματα, που έρχονταν στην επιφάνεια λαμβάνοντας υπόψην μόνο τις παραπάνω κινητήριες δυνάμεις, όπως αυτά που προέκυπταν κατά την συμπλοκοποίηση της β-κυκλοδεξτρίνης με το βενζοϊκό οξύ και το νιτροβενζένιο. Θεωρητικά, με βάση τις φυσικοχημικές ιδιότητες των δύο φαρμάκων και δεχόμενοι μόνο τις παραπάνω δυνάμεις, το σύμπλοκο α-cd: νιτροβενζένιο έπρεπε να είναι πιο σταθερό σε σχέση με το σύμπλοκο α-cd: βενζοϊκό οξύ. Παρόλα αυτά, πειραματικά προσδιορίσθηκε το αντίθετο. Κατά το σχηματισμό των συμπλόκων έγκλεισης, η αλληλεπίδραση φόρτωσης-μεταφοράς προέρχεται από τη συμπλοκή των συμπληρωμένων τροχιακών ΗΟΜΟ (Highest Occupied Molecular Orbital) - του ενός συστατικού και των άδειων τροχιακών LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) του άλλου. Ουσιαστικά, έχουμε ένα σύμπλοκο ηλεκτρονίου δότη-ηλεκτρονίου δέκτη που χαρακτηρίζεται από ηλεκτρονιακές μεταπτώσεις σε μια διεγερμένη κατάσταση. Στην 40

41 κατάσταση αυτή έχουμε μερική μεταφορά (transfer) ηλεκτρονιακής φόρτισης (charge) από το δότη στο δέκτη. Στην περίπτωση της α-κυκλοδεξτρίνης, βρέθηκε ότι στις ενώσεις έγκλεισης η α-cd είναι πάντα αρνητικά φορτισμένη, με αποτέλεσμα οι αλληλεπιδράσεις φόρτισης-μεταφοράς να συμμετέχουν στη συμπλοκοποίηση. Η α-κυκλοδεξτρίνη είναι ένα οξύ κατά Lewis που δέχεται ηλεκτρόνια, ενώ ο υποκαταστάτης δρά ως βάση κατά Lewis προσφέροντας ηλεκτρόνια. Έτσι, η ενέργεια της φόρτισηςμεταφοράς εξαρτάται από την αλληλεπίδραση του HOMO του υποκαταστάτη και του LUMO της κυκλοδεξτρίνης. Όσο μεγαλύτερο είναι το ΗΟΜΟ του υποκαταστάτη τόσο μεγαλύτερη είναι και η ενέργεια της αλληλεπίδρασης. Επομένως, το ελαφρά υψηλότερο ΗΟΜΟ του βενζοϊκού οξέος δικαιολογεί τη μεγαλύτερη σταθερότητα του συμπλόκου α-cd: βενζοϊκό οξύ σε σχέση με το σύμπλοκο α-cd:νιτροβενζένιο. Τέλος, πρέπει να σημειωθεί ότι η σύγκριση της αλληλεπίδρασης φόρτισηςμεταφοράς είναι χρήσιμη μόνο όταν τα μόρια των υποκαταστατών είναι ισοηλεκτρονιακά. Σε αντίθετη περίπτωση άλλες δυνάμεις, όπως οι δυνάμεις διπόλου - διπόλου και άλλα στερικά φαινόμενα καθορίζουν τη σταθερότητα του συμπλόκου [Liu και συνεργάτες (2000)]. 4.4 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ Ο προσδιορισμός της σταθεράς σχηματισμού συμπλόκων διαφόρων μορίων με τις κυκλοδεξτρίνες σε διάφορες θερμοκρασίες είναι ιδιαίτερης σημασίας για την κατανόηση και την εκτίμηση των δυνάμεων που εμπλέκονται στο σχηματισμό των συμπλόκων έγκλεισης. Οι θερμοδυναμικές ποσότητες που λαμβάνονται για την συμπλοκοποίηση είναι αποτέλεσμα των σταθμισμένων συνεισφορών των διαφόρων αλληλεπιδράσεων-δυνάμεων. Επιπρόσθετα, η σταθερά συμπλοκοποίησης είναι ένα μέτρο για την σταθερότητα του σχηματιζόμενου συμπλόκου και επομένως συνδέει την μεταβολή της ενθαλπίας και την μεταβολή της εντροπίας με τη μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας του συστήματος. Επομένως, μια επισταμένη μελέτη της συμπεριφοράς των συμπλόκων έγκλεισης θα πρέπει να περιλαμβάνει τον προσδιορισμό της μεταβολής της ενθαλπίας και τη μεταβολή της εντροπίας της αντίδρασης επιπρόσθετα στον υπολογισμό της σταθεράς συμπλοκοποίησης [Rekharsky & Inoue (1998), Connors (1997), Omari και συνεργάτες (2006)], Lofsson (1998)] ΕΝΘΑΛΠΙΑ Με βάση την αρχή διατήρησης της ενέργειας έχουμε ότι σε μία χημική αντίδραση: ΔΕ = q + w (37) 41

42 όπου ΔΕ είναι η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του συστήματος, q είναι η θερμότητα που εκλύεται ή απορρόφάται από το σύστημα και w είναι το παραγόμενο έργο. (Να σημειωθεί ότι το πρόσημο των ποσών q και w είναι θετικό, όταν αυτά προσφέρονται στο σύστημα από το περιβάλλον και αρνητικό, όταν αυτά παράγονται από το σύστημα και προσφέρονται προς το περιβάλλον.) Συνήθως οι χημικές αντιδράσεις γίνονται υπό σταθερή πίεση, όπου το παραγόμενο κατά την εκτόνωση έργο w ισούται με PΔV, οπότε η εξίσωση γίνεται: ΔΕ = q PΔV ή qq pp = ΔΕ + PΔV (38) όπου qq pp η θερμότητα που απορροφάται ή εκλύεται από το σύστημα υπό σταθερή πίεση. Σαν ενθαλπία H ορίζεται η θερμοδυναμική συνάρτηση H = E + PV (39) Από τις σχέσεις (38) και (39) συνεπάγεται ότι: ΔΗ =qq pp (40) Δηλαδή, η μεταβολή της ενθαλπίας ισούται αριθμητικά με τη θερμότητα που απορροφάται ή εκλύεται κατά μία χημική αντίδραση, όταν αυτή γίνεται υπό σταθερή πίεση. Σε μια χημική αντίδραση και κατ επέκταση κατά το σχηματισμό συμπλόκων η διαφορά ενθαλπίας είναι ίση με την συνολική ενθαλπία προϊόντων μείον τη συνολική ενθαλπία αντιδρώντων. ΔΔΗΗ αααααααααα = ΔΔΔΔ ππππππϊόνννννννν ΔΔΔΔ ααααααααααααώνννννννν (41) Αντιδράσεις που απελευθερώνουν θερμότητα ονομάζονται εξώθερμες αντιδράσεις, ενώ αντιδράσεις που απορροφούν θερμότητα ονομάζονται ενδόθερμες αντιδράσεις. Για τις εξώθερμες αντιδράσεις η ενθαλπία των προϊόντων είναι χαμηλότερη από την ενθαλπία των αντιδρώντων, δηλαδή ισχύει ΔΔΔΔ ππππππϊόνννννννν < ΔΔΔΔ ααααααααααααώνννννννν και συνεπώς ΔΔΔΔ ααααααίδδδδδδδδδδδδ < 0 (αρνητικό πρόσημο). Αντίστοιχα για τις ενδόθερμες αντιδράσεις ισχύει ΔΔΔΔ ππππππϊόνννννννν > ΔΔΔΔ ααααααααααααώνννννννν και επομένως ΔΔΔΔ ααααααίδδδδδδδδδδδδ > 0 (θετικό πρόσημο). Επειδή η μεταβολή της ενθαλπίας ΔΗ σε μια χημική αντίδραση εξαρτάται από τις συνθήκες, υπό τις οποίες λαμβάνονται τα αντιδρώντα και τα προϊόντα, θα πρέπει να ορισθεί κάποια κατάσταση αναφοράς των διαφόρων ουσιών ώστε να είναι δυνατή η σύγκριση των λαμβανόμενων τιμών. Σαν τέτοια έχει ορισθεί η πρότυπη κατάσταση, η οποία είναι: για κάθε αέριο πίεση 1 atm και ιδανική συμπεριφορά, για υγρό ή στερεό το καθαρό υγρό ή στερεό υπό πίεση 1 atm και για διάλυμα η συγκέντρωση 1Μ. Σαν θερμοκρασία αναφοράς επιλέγεται συνήθως η 42

43 θερμοκρασία των 25 0 CC. Όταν τόσο τα αντιδρώντα, όσο και τα προϊόντα λαμβάνονται στη πρότυπη κατάσταση, η αντίστοιχη μεταβολή της ενθαλπίας ονομάζεται πρότυπη ενθαλπία και συμβολίζεται ΔΔΔΔ 0. Αντίστοιχα η εξίσωση (41) θα γίνει: 0 ΔΗ αντιδ 0 = ΔΗ προϊόντων 0 ΔΗ αντιδρώντων 42) ΕΝΤΡΟΠΙΑ Εντροπία ονομάζεται η θερμοδυναμική ιδιότητα που σχετίζεται με το βαθμό αταξίας σε ένα σύστημα. Όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός αταξίας σένα σύστημα, τόσο μεγαλύτερη η εντροπία του συστήματος. Η μεταβολή της εντροπίας σε ένα σύστημα είναι ευθέως ανάλογη προς το ποσό της θερμότητας q που απορροφάται και αντιστρόφως ανάλογη προς τη θερμοκρασία Τ. ΔS = q αντ Τ Η εξίσωση ισχύει μόνο για αντιστρεπτές μεταβολές, γι αυτό qq = qq αααααα. Από την εξίσωση συνεπάγεται ότι η εντροπία έχει μονάδες J/K. Σε μια χημική αντίδραση ή συμπλοκοποίηση η μεταβολή της εντροπίας υπολογίζεται βάση του γενικού τύπου: ΔS = ΔS προϊόντων ΔS αντιδρώντων (44) ενώ αντίστοιχα η μεταβολή της πρότυπης απόλυτης εντροπίας ΔΔSS 0 υπολογίζεται από τη σχέση: (45) ΔS 0 0 = ΔS προϊόντων 0 ΔS αντιδρώντων Η μελέτη της εντροπίας ενός συστήματος δημιουργήθηκε από την ανάγκη εισαγωγής νέων θερμοδυναμικών συναρτήσεων για την ερμηνεία του αυθορμήτου μίας αντίδρασης. Παρόλα αυτά η μεταβολή της εντροπίας ενός συστήματος δεν μπορεί να αποτελεί από μόνη της κριτήριο για αυθόρμητη μεταβολή και αυτό γιατί πρέπει πάντοτε να λαμβάνονται υπόψιν τρεις μεταβολές εντροπίας: η μεταβολή εντροπίας του ίδιου του συστήματος ΔΔSS σσσσσσσσ, η μεταβολή εντροπίας του περιβάλλοντος ΔΔSS ππππππ και η συνολική μεταβολή εντροπίας ΔΔSS οοοο η οποία ονομάζεται μεταβολή εντροπίας του σύμπαντος ΔΔSS σσσσσσσσ. Έτσι, προκύπτει η σχέση: (43) ΔS ολ = ΔS συµπ = ΔS συστ + ΔS περ (46) Η σχέση οδηγεί στο βασικό κριτήριο για αυθόρμητες μεταβολές που είναι: ΔS ολ = ΔS συµπ = ΔS συστ + ΔS περ > 0 δηλαδή όλες οι αυθόρμητες μεταβολές ή φυσικές μεταβολές οδηγούν σε αύξηση της εντροπίας του σύμπαντος. Η πρόταση αυτή αποτελεί μία από τις πολλές μορφές διατύπωσης του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής. Σύμφωνα με τη σχέση, αν 43

44 μία μεταβολή οδηγεί σε θετικό ΔΔSS οοοο, τότε η μεταβολή είναι ασφαλώς αυθόρμητη, ενώ αν οδηγεί σε αρνητικό ΔΔSS οοοο η μεταβολή είναι ασφαλώς μη αυθόρμητη ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ GIBBS Σε μία χημική αντίδραση που γίνεται υπό σταθερή πίεση και σταθερή θερμοκρασία, η μεταβολή της εντροπίας του περιβάλλοντος ΔΔSS ππππππ δίνεται από τη σχέση: ΔΔSS ππππππ = ΔΔΔΔ (47) ΤΤ όπου ΔΗ η μεταβολή της ενθαλπίας Αν τώρα συνδυάσουμε τις σχέσεις (46) και (47) προκύπτει ότι: ΤΤΤΤSS οοοο = ΤΤΤΤSS σσσσσσσσ ΔΔΔΔ ΤΤΤΤSS οοοο = ΔΔΔΔ ΤΤΤΤSS σσσσσσσσ (48) Την εξίσωση (48) μπορούμε να τη χρησιμοποιήσουμε για να δείξουμε πως μία συνάρτηση που ονομάζεται ελεύθερη ενέργεια Gibbs καθορίζει το αυθόρμητο μιας αντίδρασης. Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs G - ονομάσθηκε έτσι προς τιμήν του Willard Gibbs ο οποίος ανέπτυξε την εφαρμογή θερμοδυναμικών εννοιών στη Χημείαορίζεται από την εξίσωση: G = H TS (49) Για μια αντίδραση που γίνεται σε σταθερή θερμοκρασία και πίεση: ΔG = ΔΗ ΤΔS (50) (48), (40) ΔG = - T ΔSS οοοο (51) Επειδή το ΔS μετρείται σε J/K, ο όρος ΤΔS και κατά συνέπεια το ΔG εκφράζεται σε J. Από την εξίσωση (51) συνεπάγεται ότι όταν το ΔSS οοοο είναι θετικό (όπως συμβαίνει στις αυθόρμητες μεταβολές), το ΔG θα είναι αρνητικό και αντίστροφα. Καταλήγουμε έτσι σε ένα τελικό κριτήριο για αυθόρμητες αντιδράσεις που βασίζεται αποκλειστικά και μόνο σε ιδιότητες του συστήματος. Δηλαδή, για μια αντίδραση που λαμβάνει χώρα σε σταθερή θερμοκρασία και πίεση: α) ΔG < 0, η αντίδραση είναι αυθόρμητη β) ΔG > 0, η αντίδραση δεν είναι αυθόρμητη και γ) ΔG = 0, το σύστημα βρίσκεται σε ισορροπία Οι παράγοντες που ευνοούν το ΔG να πάρει αρνητική τιμή είναι ΔΗ < 0 και ΔS > 0. Προφανώς, αν οι δύο αυτές ανισότητες ισχύουν ταυτόχρονα έχουμε την πιο ευνοϊκή περίπτωση για αρνητική τιμή του ΔG. Αλλά και μια μεγάλη αρνητική τιμή του ΔΗ, σε περίπτωση μη ευνοϊκής τιμής ΤΔS ή μια μεγάλη τιμή ΤΔS, σε περίπτωση μη ευνοϊκής τιμής ΔΗ, μπορούν να οδηγήσουν σε ΔG < 0. 44

45 Η πρότυπη ελεύθερη ενέργεια ΔΔGG 0 μιας αντίδρασης υπολογίζεται από τον γενικό τύπο (ανάλογο αυτού για τον υπολογισμό του ΔΔΔΔ 0 ): 0 ΔΔGG 0 = ΔΔGG ππππππϊόνννννννν ΔΔGG ααααααααααααώνννννννν Επειδή για ένα σύστημα που βρίσκεται σε ισορροπία ΔG = 0, οι μεταβολές της ελεύθερης ενέργειας Gibbs μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον υπολογισμό της σταθεράς ισορροπίας μιας χημικής αντίδρασης και επομένως της σταθεράς συμπλοκοποίησης. Η ελεύθερη ενέργεια G μιας ουσίας που βρίσκεται σε κατάσταση διαφορετική από την πρότυπη αποδεικνύεται ότι συνδέεται με την πρότυπη της ελεύθερη ενέργεια GG 0 μέσω της σχέσης: G = GG 0 + RT ln a (53) όπου R η παγκόσμια σταθερά των αερίων, Τ η απόλυτη θερμοκρασία και lnα ο φυσικός λογάριθμος της ενεργότητας της ουσίας. Έστω ότι ο σχηματισμός του συμπλόκου έγκλεισης περιγράφεται από την εξίσωση: ms + nl SS mm LL nn η μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας ΔG εξάγεται από την εξίσωση (53) και δίνεται από την σχέση: ΔΔΔΔ = ΔΔGG 0 + RRRRRRRR[ aa SS mmllnn (aa SS ) mm (aa LL ) 0 (52) nn] (54) Επειδή όμως ΔG = 0 και το κλασμα με τις ενεργότητες είναι η σταθερά ισορροπίας Κ η σχέση (54) γίνεται: ΔΔGG 0 = RT ln K ή ΔΔGG 0 = 2,303RT log K (55) ΣΤΑΘΕΡΑ ΣΥΜΠΛΟΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Η σχέση που συνδέει τη σταθερά συμπλοκοποίησης, τη μεταβολή της ενθαλπίας και τη θερμοκρασία είναι η εξίσωση van t Hoff : ΔΔGG 0 αααααα RR llllll = ΔΔΔΔ 0 αααααα RR 1 TT + ΔΔSS0 RR όπου η γραφική παράσταση του lnk ως της 1/T δίνει ευθεία γραμμή με κλίση ίση με και τεταγμένη επί την αρχή ίση με ΔΔSS0. Έτσι, μπορούν εύκολα να υπολογιστούν οι μεταβολές της εντροπίας και της ενθαλπίας. Όταν η σταθερά συμπλοκοίησης είναι γνωστή σε δύο θερμοκρασίες μπορεί να χρησιμοποιηθεί η εξίσωση: RR (56) llll KK 2 KK 1 = ΔΔHH0 RR ( 1 TT 1 1 TT 2 ) (57) Ενώ το ΔΗ και το ΔG δεν μεταβάλονται σημαντικά όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, δεν συμβαίνει το ίδιο με τον όρο ΤΔS, ο οποίος σε υψηλές θερμοκρασίες γίνεται καθοριστικός παράγοντας της τιμής του ΔG. Στον Πίνακα 5 παρουσιάζονται 45

46 συνοπτικά με ποιο τρόπο τα πρόσημα των ΔΗ και ΔS για μια δεδομένη αντίδραση καθορίζουν το αυθόρμητο μιας αντίδρασης σε συνδυασμό με τη θερμοκρασία. Πίνακας 5: Η σχέση ανάμεσα στο πρόσημο της μεταβολής της εντροπίας και της ενθαλπίας και στο αυθόρμητο μίας αντίδρασης. ΔΗ ΔS ΔG ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ Αυθόρμητη σε όλες τις θερμοκρασίες Μη αυθόρμητη σε όλες τις θερμοκρασίες Αυθόρμητη σε χαμηλές θερμοκρασίες + Μη αυθόρμητη σε υψηλές θερμοκρασίες Μη αυθόρμητη σε χαμηλές θερμοκρασίες - Αυθόρμητη σε υψηλές θερμοκρασίες Οι μεταβολές της εντροπίας, ΔS, και της ενθαλπίας, ΔH, μάς δίνουν πληροφορίες για το είδος των αλληλεπιδράσεων που συμμετέχουν στο σχηματισμό του συμπλόκου έγκλεισης. Ο σχηματισμός συμπλόκου έγκλεισης στις περισσότερες περιπτώσεις συνοδεύεται από σχετικά μεγάλη μεταβολή της ενθαλπίας, ΔΗ, ενώ η μεταβολή της εντροπίας, ΔS, μπορεί να είναι είτε θετική είτε αρνητική. Επίσης, ο σχηματισμός του συμπλόκου έγκλεισης είναι σε μεγάλο βαθμό ανεξάρτητος των ιδιοτήτων του μορίου-ξενιστή (στην περίπτωση αυτή των βιοδραστικών ενώσεων). Οι υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις συνοδεύονται από σχετικά μικρή θετική τιμή της ενθαλπίας, ΔΗ και μεγάλη θετική τιμή της εντροπίας, ΔS, γι αυτό και οι κλασικές υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις που ευνοούνται από την μεταβολή της εντροπίας θεωρούμε ότι δεν λαμβάνουν μέρος στην συμπλοκοποίηση διότι αυτή ευνοείται κύρια από την μεταβολή της ενθαλπίας. Επιπλέον, σειρά μορίων-ξενιστή παρουσιάζουν την τάση για γραμμική σχέση ανάμεσα στην μεταβολή της εντροπίας και στην μεταβολή της ενθαλπίας όπου η αύξηση της ενθαλπίας συνδέεται με λιγότερο αρνητικές τιμές της εντροπίας. Αυτό το φαινόμενο, ονομάζεται αντιστάθμιση και συχνά συνδέεται με το νερό και ενεργεί ως κινητήρια δύναμη στον σχηματισμό συμπλόκου έγκλεισης. Η σημαντικότερη κινητήρια δύναμη για τον σχηματισμό των συμπλόκων έγκλεισης μπορεί να θεωρηθεί η απελευθέρωση των μορίων νερού υψηλής ενθαλπίας που βρίσκονται στην υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης. Τα μόρια του νερού που βρίσκονται στην υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης δεν μπορούν να σχηματίσουν το σύνολο των δεσμών υδρογόνου που έχουν την 46

47 δυνατότητα να σχηματίσουν γιαυτό θεωρούνται υψηλής ενθαλπίας. Η ενέργεια του συστήματος μειώνεται όταν αυτά τα μόρια του νερού αντικαθίστανται στην υδρόφοβη κοιλότητα από το μόριο που εισέρχεται και το οποίο είναι λιγότερο πολικό σε σύγκριση με το νερό. Άλλοι μηχανισμοί οι οποίοι συμμετέχουν στον σχηματισμό των συμπλόκων έγκλεισης έχουν ταυτοποιηθεί στην περίπτωση της α- CD. Συγκεκριμένα, η μείωση των τάσεων του δακτυλίου περιλαμβάνεται σε αυτή την κατηγορία. Ενυδατωμένα μόρια της α-cd συνδέονται με εσωτερικούς δεσμούς υδρογόνου με τα μόρια νερού στην υδρόφοβη κοιλότητα προκαλώντας διαταραχές στην κυκλική δομή της κυκλοδεξτρίνης. Η απομάκρυνση των μορίων νερού της υδρόφοβης κοιλότητας οδηγεί στην καταστροφή των δεσμών υδρογόνου με αποτέλεσμα να μειώνονται σημαντικά οι τάσεις στον δακτύλιο και κατά συνέπεια η ενθαλπία. Επιπλέον οι μη-κλασσικές υδρόφοβες επιδράσεις μπορούν να ληφθούν υπόψη προκειμένου να εξηγηθεί ο σχηματισμός συγπλόκων έγκλεισης. Αυτές οι επιδράσεις αποτελούν την συνισταμένη των επιμέρους αλληλεπιδράσεων που είναι α) οι κλασσικές υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις (χαρακτηρίζονται από την μεγάλη θετική τιμή της μεταβολής της ενθαλπίας, ΔΗ) και β) τις αλληλεπιδράσεις Van der Waals (χαρακτηρίζονται από την αρνητική τιμή της μεταβολής της ενθαλπίας, ΔΗ, και την αρνητική τιμή της μεταβολής της εντροπίας, ΔS) που ενεργούν από κοινού στο σύστημα. Όπως αναφέρεται στη βιβλιογραφία [Julian C., (2008)], η διαφοροποίηση των μεταβολών ΔΗ και ΔS ερευνήθηκε με την βοήθεια adamantanecarboxylates ως μόρια-ξενιστές. Στην περίπτωση της α-cd, τα πειραματικά δεδομένα έδειξαν μικρές μεταβολές στις τιμές των ΔΗ και ΔS με μικρές αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στα μόρια-ξενιστές και την μικρή κοιλότητα. Στην περίπτωση της β-cd, τα μόρια-ξενιστές εισέρχονται βαθιά στην υδρόφοβη κοιλότητα σχηματίζοντας σταθερά σύμπλοκα, οπότε παρατηρήθηκε μεγάλη αρνητική τιμή για την μεταβολή της ενθαλπίας, ΔΗ, και σχεδόν μηδενική τιμή για την μεταβολή της εντροπίας, ΔS. Τέλος, στην περίπτωση της γ-cd, η συμπλοκοποίηση των μορίων-ξενιστών έδειξε σχεδόν μηδενικές τιμές για την μεταβολή της ενθαλπίας, ΔΗ, και μεγάλες θετικές τιμές για την μεταβολή της εντροπίας, ΔS, που αποτελεί απόδειξη για την δράση κλασσικών υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων. Το μέγεθος της κοιλότητας της γ-cd είναι αρκετά μεγάλο προκειμένου να έχουν σημαντική συνεισφορά οι αλληλεπιδράσεις Van der Waals. Τα παραπάνω δείχνουν ότι δεν είναι σχετικά απλή διαδικασία ο προσδιορισμός των επιμέρους δυνάμεων που συνιστούν την κινητήρια δύναμη για τον σχηματισμό συμπλόκων έγκλεισης. Παρότι η απελευθέρωση-απομάκρυνση των μορίων νερού υψηλής ενθαλπίας που βρίσκονται στην υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης έχει σημαντική συνεισφορά στην κινητήρια δύναμη για τον σχηματισμό των συμπλόκων και άλλες δυνάμεις μπορούν να συνεισφέρουν, όπως : Α) αλληλεπιδράσεις Van der Waals, 47

48 Β) Δεσμοί υδρογόνου, Γ) υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις, Δ) μείωση των τάσεων στην κυκλική δομή της κυκλοδεξτρίνης και Ε) μεταβολές στις αλληλεπιδράσεις διαλύτη-κυκλοδεξτρίνης. 48

49 5. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΜΕ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ Για την παρασκευή των συμπλόκων κυκλοδεξτρινών με βιοδραστικές ενώσεις χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι, οι βασικότερες των οποίων είναι: λυοφιλοποίηση (freeze drying) συγκαταβύθιση (coprecipitation) λειοτρίβηση (paste method) ξήρανση εκνεφωμένου διαλύματος (spray drying). Η παρουσία του νερού είναι σημαντική για το σχηματισμό του συμπλόκου αφενός γιατί είναι η κινητήρια δύναμη της υδρόφοβης αλληλεπίδρασης μεταξύ του υποκαταστάτη και της υδρόφοβης εσωτερικής κοιλότητας της κυκλοδεξτρίνης και αφετέρου γιατί αποτελεί μέσο διάλυσης τόσο για το εγκλωβιζόμενο μόριο όσο και για την κυκλοδεξτρίνη. Σε μερικές περιπτώσεις, το νερό είναι απαραίτητο για να διατηρηθεί η ακεραιότητα του συμπλόκου καθώς μπορεί να δημιουργήσει μία γέφυρα μεταξύ των υδροξυλομάδων γειτονικών μορίων κυκλοδεξτρίνης με αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός είδους κλωβού που θα βοηθήσει στον εγκλωβισμό της βιοδραστικής ένωσης στο σύμπλοκο. Η επιλογή της κατάλληλης κάθε φορά μεθόδου για την παρασκευή των συμπλόκων έγκλεισης πρέπει να στηρίζεται σε δύο βασικές παραμέτρους: 1. στη βιοδραστική ένωση που θέλουμε να δεσμευθεί στην κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης και 2. στο διαθέσιμο εργαστηριακό εξοπλισμό Παράγοντες όπως η θερμοκρασία, η ποσότητα του ύδατος, ο χρόνος ανάμιξης και οι συνθήκες ξήρανσης πρέπει να βελτιστοποιούνται σε σχέση με το διαθέσιμο εξοπλισμό, τη βιοδραστική ουσία και τη κυκλοδεξτρίνη [Hedges (1998)] ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΗΣ ΣΥΓΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗΣ ( COPRECIPITATION) Η μέθοδος της συγκαταβύθισης είναι η περισσότερο χρησιμοποιούμενη εργαστηριακή μέθοδος για την παρασκευή συμπλόκων έγκλεισης των κυκλοδεξτρινών με βιοδραστικές ενώσεις. Η βιοδραστική ένωση διαλύεται σε κατάλληλο οργανικό διαλύτη (διαιθυλαιθέρα, χλωροφόρμιο, μεθανόλη κ.α.) και προστίθεται υπό ανάμιξη σε υδατικό διάλυμα κυκλοδεξτρίνης. Με την ψύξη του διαλύματος έχουμε τον σχηματισμό κρυστάλλων των συμπλόκων έγκλεισης. Οι σχηματιζόμενοι κρύσταλλοι εκπλένονται με διαιθυλαιθέρα ή κάποιον άλλον οργανικό διαλύτη και στη συνέχεια ξηραίνονται στους 50 C και κονιοποιούνται σε λεπτόκοκκο διαμερισμένο στερεό. Στην περίπτωση της β-κυκλοδεξτρίνης λόγω της μειωμένης υδατοδιαλυτότητάς της, το διάλυμα θερμαίνεται στους 60 C για να διαλυθεί η κυκλοδεξτρίνη πριν την προσθήκη της βιοδραστικής ουσίας. Στη συνέχεια, το 49

50 διάλυμα ψύχεται σε θερμοκρασία δωματίου καθώς προστίθεται ο υποκαταστάτης υπό ανάμιξη και το σύμπλοκο έγκλεισης καταβυθίζεται [Loftsson (1999)]. Η μέθοδος της συγκαταβύθισης είναι κυρίως εργαστηριακή μέθοδος. Τα μεγάλα πλεονεκτήματα της μεθόδου είναι τα εξής: 1. Η εφαρμογή της είναι απλή και ο εξοπλισμός που απαιτείται χαμηλού κόστους, 2. Ο σχηματισμός του συμπλόκου γίνεται εύκολα αντιληπτός λόγω της καταβύθισής του. Το μεγάλο μειονέκτημα της μεθόδου είναι οι μεγάλες ποσότητες νερού που απαιτούνται με αποτέλεσμα να μην εφαρμόζεται η μέθοδος στη βιομηχανικής κλίμακας παραγωγή των συμπλόκων [Hedges (1998)]. 5.2 ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΗΣ ΠΑΣΤΑΣ Ή ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΗΣ ΛΕΙΟΤΡΙΒΗΣΗΣ Κατά την παρασκευή συμπλόκων έγκλεισης με τη μέθοδο της λειοτρίβησης η βιοδραστική ένωση προστίθεται σταδιακά σε ένα υδατικό εναιώρημα % (κ.β.) της κυκλοδεξτρίνης και ακολουθεί λειοτρίβηση για καθορισμένο χρονικό διάστημα σε ιγδίο, μέχρι το σχηματισμό μιας πάστας η οποία αφήνεται να ξηρανθεί πλήρως. Το πλεονέκτημα της μεθόδου είναι η διαλυτοποίηση βιοδραστικών μορίων σε χαμηλή υδατοδιαλυτότητα καθώς γίνεται αργή διαλυτοποίηση της ένωσης με το σχηματισμό των συμπλόκων έγκλεισης. Η μέθοδος της πάστας χρησιμοποιείται για τη παραγωγή συμπλόκων έγκλεισης των κυκλοδεξτρινών σε βιομηχανική κλίμακα, σε αντίθεση με τη μέθοδο της συγκαταβύθισης. Ο χρόνος της ανάμιξης εξαρτάται από τον υποκαταστάτη, τη ποσότητα του νερού και το μύλο που χρησιμοποιείται και προσδιορίζεται πειραματικά συγκρίνοντας τις ιδιότητες του συμπλόκου που παράγεται με τις ιδιότητες του συμπλόκου που παράγεται με τη μέθοδο της συγκαταβύθισης [Hedges (1998)]. 5.3 ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΗΣ ΛΥΟΦΙΛΟΠΟΙΗΣΗΣ (FREEZE DRYING) Λυοφιλοποίηση είναι η μέθοδος ξήρανσης κατά την οποία η υγρασία που περιέχεται σε ένα υλικό μετατρέπεται σε πάγο (στερεό) ο οποίος στη συνέχεια απομακρύνεται με εξάχνωση. Το υλικό πρώτα καταψύχεται για να μετατραπεί το νερό σε πάγο και στη συνέχεια υποβάλλεται σε υψηλό κενό για να εξαχνωθεί ο πάγος. Η μέθοδος στηρίζεται στο φαινόμενο της εξάχνωσης κατά το οποίο το νερό περνά από την στερεά κατάσταση (πάγος) απ ευθείας στην αέριο (υδρατμός) παρακάμπτοντας την υγρή κατάσταση (Διάγραμμα φάσεων του νερού). Κατά τη παρασκευή συμπλόκων έγκλεισης με τη μέθοδο της λυοφιλοποίησης προστίθεται κατάλληλη ποσότητα βιοδραστικής ένωσης σε υδατικό διάλυμα κυκλοδεξτρίνης και αφήνεται υπό ανάδευση σε θερμοκρασία 50

51 δωματίου έως ότου ολοκληρωθεί η συμπλοκοποίηση και αποκατασταθεί ισορροπία μεταξύ της αδιάλυτης και της διαλυτοποιημένης βιοδραστικής ένωσης (συμπλοκοποιημένης και μη-συμπλοκοποιημένης). Στη συνέχεια, το παραγόμενο διάλυμα λυοφιλοποιείται και σε ορισμένες περιπτώσεις το στερεό υπόλειμμα εκπλένεται με διαιθυλαιθέρα και ξηραίνεται υπό κενό. 5.4 ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΗΣ ΞΗΡΑΝΣΗΣ ΤΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ Κατά τη διαδικασία της ξήρανσης των συμπλόκων έγκλεισης είναι επιθυμητή η όσο το δυνατόν γρηγορότερη απομάκρυνση του νερού ιδιαίτερα. Η παρουσία ακόμα και μιας πολύ μικρής ποσότητας νερού έχει σαν αποτέλεσμα την αποκατάσταση ισορροπίας μεταξύ της αδιάλυτης και της διαλυτοποιημένης βιοδραστικής ένωσης και την διάσπαση μικρής ποσότητας του συμπλόκου οδηγώντας σε απελευθέρωση του υποκαταστάτη. Στη περίπτωση θερμοανθεκτικών βιοδραστικών ενώσεων η απώλεια του υποκαταστάτη με την εξάτμιση του νερού θα είναι μεγάλη και επομένως η ποσότητα του νερού το οποίο ευνοεί τη διαλυτοποίηση της βιοδραστικής ένωσης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη. Η ξήρανση των συμπλόκων γίνεται σε ξηραντήρες δίσκων, κινούμενου στρώματος, ρευστοποιηθέντος στρώματος και ψεκασμού. Οι ιδιότητες του υποκαταστάτη και του συμπλόκου που σχηματίζεται επηρεάζουν την επιλογή του ξηραντήρα. Έτσι, όταν η βιοδραστική ένωση είναι θερμοανθεκτική χρησιμοποιείται ξηραντήρας ψεκασμού (spray dryer) όπου το διάλυμα ψεκάζεται αφού θερμανθεί. Με το ψεκασμό το διάλυμα διασπείρεται σε μικροσταγόνες οι οποίες αποβάλλουν τον διαλύτη σε επαφή με το θερμό ρεύμα αέρα και το υπολλειπόμενο στερεό μετατρέπεται σε μικρά τεμαχίδια. Τα μεγαλύτερα από αυτά πέφτουν στο πυθμένα του θαλάμου ξήρανσης, ενώ τα μικρότερα παρασύρονται από το ρεύμα αέρα και συλλέγονται σε ξεχωριστό δοχείο [Hedges (1998)] ΜΕΘΟΔΟΣ ΞΗΡΟΥ ΜΙΓΜΑΤΟΣ Η μέθοδος του ξηρού μίγματος εφαρμόζεται όταν η βιοδραστική ένωση είναι ευαίσθητη στην υδρόλυση και επομένως πρέπει να απουσιάζει το νερό κατά τη διαδικασία παρασκευής του συμπλόκου έγκλεισης. Έτσι, η βιοδραστική ένωση και η κυκλοδεξτρίνη προστίθενται σε δονούμενο μύλο υπό θέρμανση και αφήνονται για ανάμιξη. Το μεγάλο μειονέκτημα της μεθόδου είναι ότι ο χρόνος ανάμιξης μπορεί να διαρκέσει από λεπτά έως ώρες [Hedges (1998)]. 51

52 6. ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΕΓΚΛΕΙΣΗΣ 6.1. ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΩΝ-Χ Οι ακτίνες-χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος που παράγεται μετά από την επιβράδυνση ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας ή κατά τις ηλεκτρονιακές μεταπτώσεις στις εσωτερικές στοιβάδες των ατόμων. Η περιοχή μηκών κύματος των ακτίνων-χ είναι 10-5 έως 100 Å, αν και η συνήθης φασματομετρία ακτίνων Χ περιορίζεται στην περιοχή 0,1 έως 25 Å (1 Å = 0,1 nm = m). Η περίθλαση των ακτίνων-χ είναι μία από τις βασικότερες μεθόδους προσδιορισμού των συμπλόκων έγκλεισης των κυκλοδεξτρινών με ενώσεις που βρίσκονται σε λεπτά διαμερισμένη κόνι και μικροκρυσταλλική κατάσταση. Οι κρύσταλλοι αποτελούνται από τρισδιάστατες δομές με χαρακτηριστικές περιοδικότητες, που καλούνται περίοδοι ταυτότητας, κατά μήκος κάθε κρυσταλλογραφικού άξονα. Το συνεχές φάσμα από μια πηγή ηλεκτρονιακής δέσμης παράγεται από συγκρούσεις μεταξύ των ηλεκτρονίων της δέσμης και των τρισδιάστατων δομών των κρυστάλλων. Σε κάθε σύγκρουση ηλεκτρονίου, τούτο επιβραδύνεται και παράγεται ένα φωτόνιο με ενέργεια ακτίνων-χ. Η ενέργεια του φωτονίου είναι ίση με τη διαφορά της κινητικής ενέργειας του ηλεκτρονίου πριν και μετά τη πρόσκρουση στο στόχο. Όπως και στους άλλους τύπους ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, η αλληλεπίδραση μεταξύ του ηλεκτρονικού διανύσματος της ακτινοβολίας και των ηλεκτρονίων της ύλης, μέσω της οποίας διέρχεται, προκαλεί σκέδαση. Όταν οι ακτίνες-χ σκεδάζονται στο οργανωμένο περιβάλλον του κρυστάλλου, συμβαίνει συμβολή (ενισχυτική ή καταστρεπτική) των σκεδαζόμενων ακτίνων, επειδή οι αποστάσεις μεταξύ των κέντρων σκέδασης είναι του ίδιου μεγέθους με το μήκος κύματος της ακτινοβολίας. Αποτέλεσμα αυτού του τύπου σκέδασης είναι η περίθλαση της ακτινοβολίας. Ο William L. Bragg έδειξε ότι οι ακτίνες-x συμπεριφέρονται σαν δημιουργοί της απεικόνισης της κρυσταλλικής δομής, όταν αυτές περιθλώνται σε έναν κρύσταλλο. Όταν μία δέσμη ακτίνων-χ προσκρούει στην επιφάνεια ενός κρυστάλλου με κάποια γωνία θ, ένα τμήμα της σκεδάζεται από το επιφανειακό στρώμα των ατόμων. Το μη σκεδαζόμενο τμήμα της δέσμης εισέρχεται στο δεύτερο στρώμα των ατόμων όπου και πάλι ένα τμήμα σκεδάζεται και το υπόλοιπο εισέρχεται στο τρίτο στρώμα (Σχήμα 17). Το αθροιστικό αποτέλεσμα της σκέδασης αυτής από τα χωροθετημένα κέντρα του κρυστάλλου είναι η περίθλαση της δέσμης, όπως περίπου συμβαίνει κατά την πρόσπτωση ορατής ακτινοβολίας σε ένα περιθλαστικό φράγμα. Οι προϋποθέσεις για περίθλαση των ακτίνων Χ είναι: 52

53 1. Οι αποστάσεις μεταξύ των στρωμάτων των ατόμων πρέπει να είναι περίπου ίδιες με το μήκος κύματος της ακτινοβολίας. 2. Τα κέντρα σκέδασης πρέπει να κατανέμονται στο χώρο με υψηλή κανονικότητα. Σχήμα 17: Περίθλαση των ακτίνων-χ από έναν κρύσταλλο. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 18 η στενή δέσμη της ακτινοβολίας προσπίπει στην επιφάνεια του κρυστάλλου με γωνία θ. Η σκέδαση είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης της ακτινοβολίας με τα άτομα στα σημεία Ο, P και R. Εάν ισχύει ότι: AP + PC = nλ (58) όπου n είναι ένας ακέραιος, η σκεδαζόμενη ακτινοβολία θα βρίσκεται σε φάση στα σημεία ΟCD και ο κρύσταλλος θα φαίνεται ότι ανακλά την ακτινοβολία-χ. Ισχύει όμως η σχέση : AP = PC = d sinθ (59) όπου d είναι η απόσταση μεταξύ των επιπέδων (στρωμάτων) του κρυστάλλου. Έτσι, η συνθήκη για ενισχυτική συμβολή της δέσμης για τη γωνία θ δίνεται από τη σχέση: nλ = 2dsinθ (60) Η εξίσωση (60) είναι γνωστή ως εξίσωση του Bragg. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι ακτίνες Χ εμφανίζονται σαν να ανακλώνται από τον κρύσταλλο, μόνο όταν η γωνία πρόσπτωσης ικανοποιεί τη σχέση: sinθ = nλ/2d (61) Σε κάθε άλλη γωνία η συμβολή είναι καταστρεπτική. 53

54 Σχήμα 18: Σχηματική απεικόνιση της περίθλασης των ακτίνων Χ από ένα κρύσταλλο. Ακτινοβολώντας ένα απλό κρύσταλλο με μονοχρωματική ακτινοβολία, οι ακτίνες-χ δεν παράγουν περιθλώμενες ακτίνες και έτσι δεν θα υπάρχουν πληροφορίες για τη κρυσταλλική δομή του κρυστάλλου. Αυτό μπορεί να ξεπεραστεί μεταβάλλοντας συνεχώς το μήκος κύματος ή τη γωνία θ ώστε να ικανοποιήσουν το νόμο του Bragg. Πρακτικά αυτό γίνεται : 1. Μεταβάλλοντας το μήκος κύματος των ακτίνων Χ 2. Περιστρέφοντας το κρύσταλλο 3. Χρησιμοποιώντας κόνη ή πολυκρυσταλλικό δείγμα. Ένα περιθλασόμετρο ακτίνων-χ αποτελείται από τα παρακάτω: 1. Πηγή ακτίνων-χ 2. Φίλτρα ακτίνων-χ 3. Μονοχρωμάτορας Στην περίθλαση των ακτίνων-χ πρέπει να παραχθεί δέσμη ακτίνων-χ με περιορισμένο εύρος περιοχής τιμών μήκους κύματος. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται φίλτρα και μονοχρωμάτορες. Ο μονοχρωμάτορας αποτελείται από ένα ζεύγος κατευθυντήρων δέσμης και ένα στοιχείο διασποράς. Το στοιχείο αυτό είναι ένας μονοκρύσταλλος προσαρμοσμένος σε ένα γωνιόμετρο ή μια περιστροφική τράπεζα, που επιτρέπει τη μεταβολή και την ακριβή μέτρηση ή ρύθμιση της γωνίας θ, μεταξύ της μετωπικής επιφάνειας του κρυστάλλου και της εισερχόμενης δέσμης. Από την εξίσωση (61), είναι προφανές ότι για δεδομένη γωνία, περιθλώνται μόνο μερικά μήκη κύματος (λ, λ/2, λ/3,..λ/n, όπου λ = 2dsinθ) ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΤΟΥ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ Για αναλυτικές μελέτες περίθλασης, το κρυσταλλικό δείγμα λειοτριβείται μέχρις ότου μετατραπεί σε λεπτή διαμερισμένη κόνι. Στην κατάσταση αυτή οι 54

55 απειράριθμοι μικροκρυσταλλίτες προσανατολίζονται προς κάθε δυνατή κατεύθυνση. Έτσι, όταν μια δέσμη ακτίνων-χ διέλθει μέσω του υλικού, αναμένεται ότι ένας σημαντικός αριθμός σωματιδίων θα είναι προσανατολισμένα έτσι, ώστε να ικανοποιούν τη συνθήκη Bragg, για ανάκλαση από κάθε δυνατή απόσταση μεταξύ των κρυσταλλικών επιπέδων (στρωμάτων). Τα δείγματα τοποθετούνται σε λεπτότοιχους τριχοειδείς σωληνίσκους από ύαλο ή οξική κυτταρίνη (σελλοφάνη). Εναλλακτικά, το δείγμα μπορεί να αναμιχθεί με κατάλληλο μη κρυσταλλικό συνδετικό υλικό και να αποκτήσει το κατάλληλο σχήμα με χύτευση ΕΡΜΗΝΕΙΑ Η ταυτοποίηση μιας ουσίας από το φάσμα περίθλασης σκόνης βασίζεται στον προσδιορισμό της θέσης της γραμμής (σε μονάδες θ ή 2θ) και της έντασής της. Η γωνία περίθλασης 2θ προσδιορίζεται από την απόσταση μεταξύ καθορισμένων σειρών επιπέδων. Η απόσταση d υπολογίζεται μέσω της εξίσωσης Bragg από το γνωστό μήκος κύματος της πηγής και τη μετρούμενη γωνία. Οι εντάσεις των γραμμών εξαρτώνται από τον αριθμό και το είδος των ατομικών ανακλαστικών κέντρων σε κάθε σειρά επιπέδων του κρυσταλλικού πλέγματος. Σχήμα 19: Πρότυπο της περίθλασης ακτίνων Χ. Μετρώντας την απόσταση r υπολογίζουμε την θβ και με βάση των νόμο του Bragg υπολογίζουμε το d. Η εφαρμογή της περίθλασης των ακτίνων Χ στο προσδιορισμό των συμπλόκων έγκλεισης των κυκλοδεξτρινών με βιοδραστικές ουσίες στηρίζεται στην αντιπαράθεση του φάσματος περίθλασης του συμπλόκου με αυτά των συστατικών του (Σχήμα 19). Η πιθανή εξαφάνιση ή τροποποίηση των χαρακτηριστικών κορυφών των συστατικών του συμπλόκου στο φάσμα περίθλασης του συμπλόκου που υποθέτουμε ότι δημιουργείται ή/και η εμφάνιση νέων κορυφών ως αποτέλεσμα της συμπλοκοποίησης αποτελούν σαφείς ενδείξεις για το σχηματισμό του συμπλόκου έγκλεισης. Στη περίπτωση που το εγκλωβιζόμενο στη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης μόριο δεν είναι υπό μορφή κόνεως ή μικροκρυσταλλικής κατάστασης αλλά σε υγρή κατάσταση, αρκεί το φάσμα του πιθανολογούμενου συμπλόκου να είναι 55

56 διαφορετικό από αυτό της μη συμπλοκοποιημένης κυκλοδεξτρίνης για να διαπιστωθεί η δημιουργία ενός νέου κρυσταλλικού πλέγματος. Η παραπάνω μέθοδος είναι πολύ χρήσιμη για την ανάλυση μεγάλου αριθμού συμπλόκων καθώς και για τον προσδιορισμό της κρυσταλλικής και μοριακής δομής συμπλόκων με κυκλοδεξτρίνες [ Bruni et al (1999), Morin N. et al (2000), Bayomi et al (2002), Erden and Celebi, (1988), Zornoza et al (1998), Ahmed et al (1998), Mura et al (2002), Sicard-Roselli et al (2001)]. 6.2 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ Η θερμική ανάλυση περιλαμβάνει μια ομάδα τεχνικών με τις οποίες μετρείται κάποια φυσική ιδιότητα μιας ένωσης ή των προϊόντων αντίδρασής της ως συνάρτηση της θερμοκρασίας, όταν η τελευταία μεταβάλλεται κατά ένα προγραμματισμένο τρόπο. Οι θερμικές μέθοδοι διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τις μετρούμενες παραμέτρους και τον τρόπο προγραμματισμού της θερμοκρασίας. Η εφαρμογή των θερμικών μεθόδων για την ανάλυση συμπλόκων κυκλοδεξτρινών έχει δύο περιορισμούς: α. Η εγκλωβιζόμενη στο εσωτερικό της κυκλοδεξτρίνης βιοδραστική ένωση πρέπει να έχει σημείο τήξεως μικρότερο από την θερμοκρασία της θερμικής αποικοδόμησης των κυκλοδεξτρινών β. Όταν η βιοδραστική ένωση είναι πτητική το σημείο τήξεώς της πρέπει να κυμαίνεται στα όρια C ΘΕΡΜΟΣΤΑΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ Σε μια θερμοσταθμική ανάλυση (thermogravimetry, TG) καταγράφεται συνεχώς η μάζα του δείγματος σε μια ελεγχόμενη ατμόσφαιρα, ως συνάρτηση της θερμοκρασίας ή του χρόνου, καθώς η θερμοκρασία του δείγματος αυξάνει (συνήθως γραμμικά με το χρόνο). Το διάγραμμα της μάζας ή του ποσοστού της μάζας ως συνάρτηση του χρόνου ονομάζεται θερμογράφημα (thermogram) ή καμπύλη θερμικής διάσπασης (thermal decomposition curve) ΔΙΑΦΟΡΙΚΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Στη διαφορική θερμική ανάλυση (differential thermal analysis, DTA) μετρείται η διαφορά στη θερμοκρασία μεταξύ μιας ένωσης και ενός υλικού αναφοράς ως συνάρτηση της θερμοκρασίας, όταν η ουσία και το υλικό αναφοράς υπόκειται σε προγραμματισμένη μεταβολή θερμοκρασίας. Συνήθως, το πρόγραμμα αυτό περιλαμβάνει θέρμανση του δείγματος και του υλικού αναφοράς έτσι ώστε η θερμοκρασία του δείγματος T S να αυξάνει γραμμικά με τον χρόνο. Στη συνέχεια καταγράφεται η διαφορά Τ μεταξύ της θερμοκρασίας του δείγματος και του υλικού 56

57 αναφοράς Τ r (Τ = T r T S ) και σχεδιάζεται η γραφική παράσταση ως προς τη θερμοκρασία του δείγματος, ώστε να προκύψει ένα διαφορικό θερμογράφημα, όπως αυτό του γραφήματος: Σχήμα 20: Σχηματικό διάγραμμα διαφορικού θερμογραφήματος που δείχνει τους τύπους των μεταβολών που υφίστανται τα πολυμερικά υλικά ΔΙΑΦΟΡΙΚΗ ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΣΑΡΩΣΗΣ Η διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (differential scanning calorimetry) είναι μια θερμική τεχνική, στην οποία μετρείται η διαφορά ροής θερμότητας προς μία ένωση-δείγμα και προς μία ένωση αναφοράς, ως συνάρτηση της θερμοκρασίας του δείγματος, όταν οι δύο ενώσεις υπόκεινται σε ένα ελεγχόμενο πρόγραμμα θερμοκρασίας. Σήμερα, η διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης είναι η ευρύτερα χρησιμοποιούμενη θερμική τεχνική για την ανάλυση συμπλόκων κυκλοδεξτρίνης και στηρίζεται στην απεικόνιση της διαφορετικής συμπεριφοράς ενός συμπλόκου έγκλεισης σε σχέση με ένα φυσικό μίγμα των συστατικών του [Veiga et al (1996), Lin et al (1991), Lu et al (1999), Amdidouche et al (1989), Mura et al (2002)]. Η βασική διαφορά μεταξύ της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης και της διαφορικής θερμικής ανάλυσης είναι, ότι η πρώτη αποτελεί μια θερμιδομετρική μέθοδο, στην οποία μετρούνται διαφορές στην ενέργεια. Αντίθετα, στη διαφορική θερμική ανάλυση καταγράφονται διαφορές στη θερμοκρασία. Ο προγραμματισμός για τις μεταβολές της θερμοκρασίας για τις δύο μεθόδους είναι ο ίδιος. 57

58 Σχήμα 21: Σήμα διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης που δείχνει τη θερμική μετάπτωση του τετραφθαλικού πολυαιθυλενίου. Στο παραπάνω σχήμα, παρουσιάζεται ένα εξιδανικευμένο θερμογράφημα στο οποίο εμφανίζονται ένα ελάχιστο και ένα μέγιστο σαν κορυφές. Το μέγιστο είναι αποτέλεσμα εξώθερμων διεργασιών στις οποίες παράγεται θερμότητα από το δείγμα, οπότε αυξάνεται η θερμοκρασία του. Το ελάχιστο, το οποίο ονομάζεται τήξη, είναι αποτέλεσμα ενδόθερμης διεργασίας, κατά την οποία απορροφάται θερμότητα από το δείγμα. Οι κορυφές στη διαφορική θερμική ανάλυση οφείλονται τόσο σε φυσικές μεταβολές όσο και σε χημικές αντιδράσεις, που προκαλούν οι μεταβολές της θερμοκρασίας του δείγματος. Φυσικές ενδόθερμες διεργασίες είναι η τήξη, η εξάτμιση, η εξάχνωση, η απορρόφηση, η εκρόφηση, η αποσύνθεση, η αναγωγή, η αποδιαλύτωση και η υαλώδης μετάπτωση. Εξώθερμες διεργασίες είναι συνήθως η προσρόφηση και η κρυστάλλωση. Οι χημικές αντιδράσεις μπορούν επίσης να είναι ενδόθερμες ή εξώθερμες. Ενδόθερμες αντιδράσεις είναι η αφυδάτωση, η αναγωγή σε ατμόσφαιρα αερίου και η διάσπαση. Εξώθερμες αντιδράσεις είναι η οξείδωση παρουσία αέρα ή οξυγόνου, ο πολυμερισμός και οι καταλυτικές αντιδράσεις. Στη καμπύλη DSC του παραπάνω σχήματος δεν εμφανίζεται κορυφή οξείδωσης σε αντίθεση με την καμπύλη DTA γιατί το πείραμα πραγματοποιήθηκε σε ατμόσφαιρα αζώτου. Έτσι, η εμφάνιση της ισχυρής ενδόθερμης κορυφής που αντιστοιχεί στο σημείο τήξεως της βιοδραστικής ουσίας στο θερμογράφημα ενός φυσικού μίγματος κυκλοδεξτρίνης και βιοδραστικής ουσίας και η παράλληλη εξαφάνισή της στο 58

59 θερμογράφημα του συμπλόκου αποτελεί σαφή ένδειξη για το σχηματισμό του συμπλόκου έγκλεισης. Σχήμα 22: Η εμφάνιση της ενδόθερμης κορυφής που αντιστοιχεί στο σημείο τήξης της χοληστερόλης (148 C) (γ) και της ενδόθερμης κορυφής που αντιστοιχεί στην αφυδάτωση της Me-β-κυκλοδεξτρίνης (α) (μεταξύ 50 και 120 C) στο θερμογράφημα του φυσικού μίγματος Me-β-CD και βιοδραστικής ένωσης και η παράλληλη εξαφάνισή τους από το θερμογράφημα του συμπλόκου που παρασκευάστηκε με τη μέθοδο της λυοφιλοποίησης αποτελούν σαφή ένδειξη για το σχηματισμό του συμπλόκου έγκλεισης. Σχήμα 23: Σχηματική παράσταση των κύριων θερμοχωρητικών μεταβολών που μπορούν να λάβουν χώρα κατά τη διάρκεια ενός πειράματος DSC. 59

60 Για όλα τα πειράματα της DSC είναι σημαντικό να αναφέρονται επακριβώς η θερμοκρασία έναρξης του φαινομένου (Τ onset ), η προέκταση (extrapolation) του Τ onset (Τ exp ), η θερμοκρασία λήξης του φαινομένου (Τ offset ) και ο ρυθμός σάρωσης (scanning rate). Σημείο τήξης: Τα κρυσταλλικά υλικά υφίστανται μία πρώτης τάξης μετάπτωση τήξης από την οργανωμένη στερεά κατάσταση στην ανοργάνωτη υγρή κατάσταση. Το DSC παρέχει ακριβείς θερμοκρασίες τήξης, πράγμα το οποίο αδυνατεί να κάνει ορισμένες φορές η παραδοσιακή μέθοδος προσδιορισμού του σημείου τήξης. Η τήξη είναι μία ενδόθερμη μετάβαση κατά την οποία το δείγμα προσλαμβάνει μια ποσότητα ενέργειας. Για μικρά ή 100 % κρυσταλλικά μόρια η κορυφή είναι ιδιαίτερα οξεία και η θερμοκρασία τήξης είναι η θερμοκρασία στη κορυφή (Τm). Η επιφάνεια κάτω από τη καμπύλη αντιπροσωπεύει το σύνολο της θερμότητας που απορροφάται κατά τη διαδικασία της τήξης. Κρυστάλλωση: Στην ανάπτυξη των φαρμακευτικών μορφών ένα ποσοστό των κρυσταλλικών μορίων μπορεί να μετατραπεί σε άμορφο. Αυτό μπορεί να έχει σημαντική επίδραση στο τελικό σκεύασμα, κυρίως σε σχέση με τη φυσική και χημική σταθερότητά του. Με τη διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης η κρυστάλλωση φαίνεται σαν μία εξώθερμη μετάβαση και τα δείγματα που κρυσταλλώνουν κατά τη θέρμανση περιέχουν απαραίτητα κάποιο άμορφο ποσοστό και η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη κρυστάλλωση σχετίζεται με την ενέργεια σχηματισμού του κρυσταλλικού πλέγματος του μορίου. Με το τρόπο αυτό το DSC μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ποσοτικοποίηση της κρυσταλλικότητας στερεών συμπλόκων κυκλοδεξτρινών με βιοδραστικές ουσίες που έχουν παρασκευαστεί με τη μέθοδο της λυοφιλοποίησης. Υαλώδης μετάπτωση: Πολλά βιοδραστικά μόρια μπορούν να γίνουν άμορφα εξαιτίας διαφόρων παραγόντων όπως η λυοφιλοποίηση και η απότομη ψύξη πάνω από το σημείο τήξης. Τα άμορφα υλικά χαρακτηρίζονται από τη θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης. Η θερμοκρασία αυτή είναι σημαντική για το καθορισμό της τάσης των άμορφων ουσιών να κρυσταλλώνουν σε ορισμένες θερμοκρασίες. Ο καθορισμός της θερμοκρασίας υαλώδους μετάπτωσης (Τg) είναι επίσης σημαντικός στην ανάπτυξη των λυοφιλοποιημένων σκευασμάτων και στο καθορισμό της φυσικής και χημικής σταθερότητας σκευασμάτων που περιέχουν άμορφα δραστικά συστατικά. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για λήψη δεδομένων στη διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης είναι δύο ειδών. Στην DSC αντιστάθμισης ισχύος (power compensated DSC) το δείγμα και το υλικό αναφοράς θερμαίνονται με ξεχωριστές πηγές θέρμανσης, ώστε οι θερμοκρασίες τους να διατηρούνται ίδιες, ενώ συγχρόνως αυξάνουν ή μειώνονται γραμμικά. Στην DSC ροής θερμότητας (heat flux) μετρείται η διαφορά των ροών θερμότητας προς το δείγμα και προς την ουσία αναφοράς, καθώς αυξάνει ή μειώνεται γραμμικά η θερμοκρασία του δείγματος. 60

61 Από τα θερμογραφήματα των στερεών κυκλοδεξτρινών προέκυψαν τα εξής συμπεράσματα: Α. Στις φυσικές κυκλοδεξτρίνες τα περισσότερα μόρια ύδατος απελευθερώνονται σε θερμοκρασίες μικρότερες των 100 C. Εξαίρεση αποτελούν οι α- και γ- κυκλοδεξτρίνες στις οποίες βρέθηκαν ισχυρά συνδεδεμένα μόρια ύδατος που απελευθερώνονται σε θερμοκρασία μεγαλύτερη των 100 C. Β. Όσο αυξάνεται η συμμετρία του δακτυλίου της κυκλοδεξτρίνης τόσο αυξάνεται και η θερμοκρασία που απαιτείται για την αποικοδόμησή του. Έτσι, στη περίπτωση της β-cd η θερμοκρασία αποικοδόμησης είναι πολύ μικρότερη σε σχέση με τις υπόλοιπες φυσικές κυκλοδεξτρίνες λόγω του λιγότερο συμμετρικού δακτυλίου της. Γ. Η θερμική αποικοδόμηση των τροποποιημένων κυκλοδεξτρινών εμφανίζεται με μεγαλύτερες θερμοκρασίες λόγω του σαφώς μικρότερου περιεχομένου ύδατος. 6.3 ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy ) Η φασματοσκοπία Μαγνητικού Πυρηνικού Συντονισμού βασίζεται στη μέτρηση της απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στην περιοχή των ραδιοσυχνοτήτων, από περίπου 4 έως 900 MHz. Σε αντίθεση με την απορρόφηση υπεριώδους, ορατής και υπέρυθρης ακτινοβολίας στη διαδικασία της απορρόφησης μετέχουν οι πυρήνες των ατόμων και όχι τα ηλεκτρόνια και για τη δημιουργία των πυρηνικών ενεργειακών καταστάσεων, που απαιτούνται για να υπάρξει απορρόφηση, είναι απαραίτητη η τοποθέτηση του αναλυτή εντός ισχυρού μαγνητικού πεδίου. Οι πρώτοι που εφάρμοσαν τη τεχνική αυτή για τη μελέτη των συμπλόκων έγκλεισης των κυκλοδεξτρινών ήταν οι Thakkar και Demarco και έκτοτε η ΝΜR χρησιμοποιείται ευρύτατα τόσο για την ανάλυση και το χαρακτηρισμό όσο και για το προσδιορισμό της σταθεράς συμπλοκοποίησης ενός βιοδραστικού μορίου με τις κυκλοδεξτρίνες [Ventura και συνεργάτες (2005), Omari και συνεργάτες (2006), Αrancibia και συνεργάτες (2000), Loukas (1997), Puglisi και συνεργάτες (1996)]. Η τεχνική βασίζεται στο γεγονός ότι όταν ένα μόριο μιας βιοδραστικής ουσίας εγκλωβίζεται στο εσωτερικό της κοιλότητας της κυκλοδεξτρίνης, τα άτομα υδρογόνου που βρίσκονται στο εσωτερικό της κοιλότητας, δηλαδή τα C 3 -H και C 5 -H, θωρακίζονται σημαντικά από το εγκλωβιζόμενο μόριο και εμφανίζουν φάσματα με μετατόπιση των κορυφών προς υψηλότερα επίπεδα (upfield shift), ενώ αντίθετα τα άτομα υδρογόνου που βρίσκονται στην εξωτερική επιφάνεια (C 2 -H, C 4 -H και C 6 -H) παραμένουν ανεπηρέαστα ή εμφανίζουν πολύ μικρή μετατόπιση προς υψηλότερα επίπεδα. Τα άτομα υδρογόνου του μορίου της βιοδραστικής ουσίας παρουσίαζουν αντίστοιχα μια μετατόπιση σε χαμηλότερα επίπεδα. (downfield shift) [Schneider και συνεργάτες (1998), Connors (1997), Ficarra et al, (2002)]. 61

62 Στο σχήμα 24 απεικονίζονται τα 1 Η-ΝΜR φάσματα της HP-β-CD σε d 6-DMSO και με εσωτερικό πρότυπο TMS. Ένταση TMS Χημική Μετατόπιση / ppm Σχήμα Η-ΝΜR φάσματα της HP-β-CD σε d6-dmso και με εσωτερικό πρότυπο TMS (Trimethylsilane) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΤΟΥ ΣΥΜΠΛΟΚΟΥ Το πρώτο βήμα στην ανάλυση είναι να προσδιοριστεί ο σχηματισμός ή μη του συμπλόκου έγκλεισης. Για το σκοπό αυτό συγκρίνουμε το 1 Η-ΝΜR της υπό μελέτη βιοδραστικής ένωσης απουσία και παρουσία κυκλοδεξτρίνης σε διαφορετικές συγκεντρώσεις της. Συγκρίνοντας τα δύο φάσματα παρατηρούνται σημαντικές χημικές μετατοπίσεις δ των πρωτονίων της β-κυκλοδεξτρίνης. Οι πιο σημαντικές μεταβολές παρατηρούνται στα πρωτόνια H-3 και H-5 γεγονός που αποδεικνύει τη θωράκιση των πρωτονίων αυτών από το εγκλωβιζόμενο μόριο. Επίσης, το γεγονός οτι Δδ(Η-3) > Δδ(Η-6) υποδηλώνει ότι η θωράκιση γίνεται προς αυτή την κατεύθυνση, δηλαδή από το Η-3 προς το Η-5. Τα αποτελέσματα αυτά υποδεικνύουν μία λίγο ή πολύ ολοκληρωτική δέσμευση του μορίου της βιοδραστικής ένωσης στη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης μέσα από το μεγάλο άνοιγμα του κώνου. Τέλος, η μετατόπιση των κορυφών των εξωτερικών πρωτονίων Η-1, Η-2 και Η-4 προς υψηλότερα επίπεδα υποδηλώνει και μια αλληλεπίδραση του μορίου με την εξωτερική επιφάνεια της κυκλοδεξτρίνης μέσω του τμήματος της βιοδραστικής ένωσης που βρίσκεται στο χείλος του κόλουρου κώνου. 62

63 Risp/MeβCD 1:9 1:6 Ένταση 1:3 H21 H22 H24 Risperidone 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 Χημική Μετατόπιση / ppm Σχήμα 25: Φάσματα NMR μιγμάτων ρισπεριδόνης και Methyl-β-Cyclodextrin σε διαφορετικές μοριακές αναλογίες. Το δεύτερο βήμα είναι η επιβεβαίωση του σχηματισμού του συμπλόκου. Για το σκοπό αυτό μελετάται η χημική μετατόπιση των πρωτονίων της βιοδραστικής ένωσης. Η μετατόπιση των κορυφών των πρωτονίων σε υψηλότερα, από τα αρχικά, επίπεδα πιστοποιεί την αλληλεπίδραση υποστρώματος υποκαταστάτη. 6.4 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ ΣΑΡΩΣΗΣ (Scanning Electron Microscopy) Τα τελευταία χρόνια η ανάπτυξη της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης μάς δίνει χρήσιμες πληροφορίες για τα σύμπλοκα έγκλεισης των κυκλοδεξτρινών. Η μέθοδος στηρίζεται στη χρήση των ιδιοτήτων των ηλεκτρονίων καθώς αυτά οπισθοσκεδάζονται από ένα σώμα ή διέρχονται μέσα από αυτό [Marques και συνεργάτες (2002), Orienti και συνεργάτες (1999), Jansen και συνεργάτες (1990)]. Η υπεροχή του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σε σχέση με το οπτικό στηρίζεται στο ότι η ελάχιστη λεπτομέρεια που μπορεί να διακριθεί με ένα οπτικό μικροσκόπιο είναι περίπου 200 nm, όριο το οποίο θέτει η κυματική φύση του ορατού φωτός και το ελάχιστο μήκος κύματός του. Αντιθέτως, ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο εκμεταλλεύεται την κυματική φύση των ηλεκτρονίων σε μήκη κύματος πολύ μικρότερα, με αποτέλεσμα η μέγιστη ανάλυση να είναι της τάξης των 0,1 nm. 63

64 Σχήμα 26: Σύγκριση της διακριτικής ικανότητας των οπτικών και ηλεκτρονικών μικροσκοπίων. Σε ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης, καθώς το δείγμα σαρώνεται, το παραγόμενο σήμα μετατρέπεται σε εικόνα με τη βοήθεια οθόνης καθοδικού σωλήνα καθώς αυτή σαρώνεται με τον ίδιο ρυθμό με το δείγμα. Η μεγέθυνση ορίζεται ως το εμβαδό της οθόνης προς το εμβαδό της περιοχής όπου σαρώνεται. Ένα τυπικό SEM αποτελείται από τα εξής: Α) πυροβόλο ηλεκτρονίων, που παράγει μια έντονη δέσμη ηλεκτρονίων η οποία εστιάζεται πάνω σε ένα μικρό σημείο στο εξεταζόμενο δείγμαστόχο. Β) σύστημα ανίχνευσης ηλεκτρονίων καθώς και μια μονάδα απεικόνισης και Γ) σύστημα κενού. Καθώς η εξερχόμενη από το πολυβόλο δέσμη δεν είναι παράλληλη, ένα μαγνητικό πεδίο αναλαμβάνει να εστιάσει τη δέσμη ακριβώς πάνω στο τελικό διάφραγμα. Το μαγνητικό πεδίο χαρακτηρίζεται από κυλινδρική συμμετρία και δημιουργείται από δύο κατάλληλα διατεταγμένα ζεύγη μαγνητικών πόλων, τα οποία αναγκάζουν τα ηλεκτρόνια να διαγράψουν μία ελικοειδή τροχιά. Η μονάδα ανίχνευσης καταγράφει τον αριθμό των ηλεκτρονίων τα οποία προσπίπτουν σε αυτή και έχει τέτοια θέση ώστε μόνο ηλεκτρόνια από το δείγμα να ανιχνεύονται. Η σάρωση του δείγματος και η σάρωση της οθόνης γίνονται συγχρονισμένα καθώς χρησιμοποιούν το ίδιο σήμα, σήμα το οποίο παράγεται από κοινή πηγή, τη γεννήτρια σάρωσης (scan generator). Δύο ζεύγη πλακών δημιουργούν δύο μεταβαλλόμενα κάθετα μεταξύ τους και παράλληλα στην επιφάνεια ηλεκτρικά πεδία, με τρόπο που ορίζει η γεννήτρια σάρωσης. Κατ αυτό το τρόπο επιτυγχάνεται η εστίαση της δέσμης σε κάθε σημείο του δείγματος. Επειδή όμως λαμβάνει χώρα ένα πλήθος διαφορετικής φύσης αλληλεπιδράσεων, καθώς η δέσμη προσπίπτει στο δείγμα, παράγονται δευτερεύοντα ηλεκτρόνια που είναι λίγα σε αριθμό και επομένως χρειάζεται ενίσχυση του ανάλογου σήματος. Επιπλέον, επειδή οι διευθύνσεις όπου παράγονται είναι τυχαίες πρέπει με κάποιο τρόπο να συλλεχθούν. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιείται μία πλάκα υψηλού θετικού δυναμικού όπου έλκει τα δευτερεύοντα ηλεκτρόνια. Κατά την πρόσπτωσή τους σε αυτή παράγονται φωτόνια. Τα φωτόνια αυτά προσπίπτουν στην πλάκα Ε και παράγονται ηλεκτρόνια. Με διαδοχικά τέτοια βήματα επιτυγχάνεται ενίσχυση του σήματος. Λιγότερα είναι τα οπισθοσκευαζόμενα ηλεκτρόνια τα οποία έχουν ενέργεια ίση με αυτή της αρχικής δέσμης. Σε αντίθεση με τα δευτερεύοντα μπορούν να 64

65 δώσουν πληροφορίες για τη δομή της επιφάνειας καθώς περιέχουν την πληροφορία της διεύθυνσης απ όπου προήλθαν και δεν υπάρχει ανάγκη για ενίσχυση του ήδη ισχυρού σήματος. Οι ακτίνες-χ τέλος, έχοντας ενέργειες χαρακτηριστικές των ατομικών ειδών ανιχνεύονται δίνοντας πληροφορίες για τη χημική σύσταση του δείγματος. Σχήμα 27: Συλλογή και ενίσχυση δευτερευόντων ηλεκτρονίων. Η εφαρμογή της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης στον προσδιορισμό των συμπλόκων έγκλεισης των κυκλοδεξτρινών που βρίσκονται σε στερεή κατάσταση στηρίζεται στην αντιπαράθεση των κρυστάλλων της βιοδραστικής ουσίας και της κυκλοδεξτρίνης με τους κρυστάλλους του πιθανολογούμενου συμπλόκου. Η τυχόν διαφοροποίηση της δομής των κρυστάλλων του συμπλόκου από αυτή των συστατικών του, αποτελεί σαφή ένδειξη για το σχηματισμό του συμπλόκου έγκλεισης. 65

66 7. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΣΤΗ ΧΟΡΗΓΗΣΗ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ 7.1 ΑΥΞΗΣΗ ΤΗΣ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑΣ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ Μία από τις βασικότερες εφαρμογές των κυκλοδεξτρινών στη Φαρμακευτική είναι η χρήση τους για την αύξηση της υδατοδιαλυτότητας διαφόρων βιοδραστικών μορίων σχηματίζοντας ενώσεις έγκλεισης. Η αύξηση της υδατοδιαλυτότητας των βιοδραστικών ενώσεων εκφράζεται με το συντελεστή διαλυτοποίησης που ισούται με το λόγο της διαλυτότητας της βιοδραστικής ένωσης παρουσία συγκεκριμένης συγκέντρωσης κυκλοδεξτρίνης προς τη διαλυτότητα της βιοδραστικής ένωσης απουσία κυκλοδεξτρίνης. Ανάμεσα στις εμπορικά διαθέσιμες κυκλοδεξτρίνες οι μεθυλιωμένες κυκλοδεξτρίνες με χαμηλή μοριακή υποκατάσταση φαίνεται να είναι οι καλύτεροι διαλυτοποιητές. Επίσης, η SBE-β-CD φαίνεται να είναι ένας άριστος διαλυτοποιητής για πολλές βιοδραστικές ενώσεις και είναι περισσότερο αποτελεσματική από τη β-cd όχι όμως και από την DM-β-CD. Πίνακας 6: Παραδείγματα βιοδραστικών ενώσεων των οποίων η διαλυτότητα αυξάνει μετά τη συμπλοκοποίηση τους με κυκλοδεξτρίνες. β-cd α-cd γ-cd ΗP-β-CD DM-β-CD SBE-β-CD RM-β-CD CD Τυχαία μεθυλιωμένη άμορφη β-cd ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΗ ΕΝΩΣΗ Λοραζεπάμη, Ιτρακοναζόλη, Ιβουπροφένη, Πιροξικάμη, Γκριζεοφουλβίνη, Πραζικουαντέλη Πραζικουαντέλη Πραζικουαντέλη, Ομεπραζόλη, Διγοξίνη Καρβαμαζεπίνη, Φαινυτοϊνη, Ιτρακοναζόλη, Γκριζεοφουλβίνη, ETH-615 Ναπροξένη Δεναζόλη, Σπιρονολακτόνη ETH-615 Ναπροξένη Η προσθήκη πολυμερών σε διαλύματα κυκλοδεξτρινών μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ικανότητα διαλυτοποίησης των βιοδραστικών μορίων. Έτσι, η προσθήκη διαφόρων ρεολογικών παραγόντων, με βασικότερο τα υδατοδιαλυτά παράγωγα της κυτταρίνης, έχει σαν αποτέλεσμα τον σχηματισμό συμπλόκων με τις κυκλοδεξτρίνες και τη μεταβολή των φυσικοχημικών τους ιδιοτήτων. Σε υδατικά διαλύματα υδατοδιαλυτών πολυμερών παρουσιάζεται αύξηση της ικανότητας διαλυτοποίησης των κυκλοδεξτρινών σε διάφορες υδρόφοβες βιοδραστικές ενώσεις αυξάνοντας την φαινόμενη σταθερά συμπλοκοποίησης των συμπλόκων 66

67 βιοδραστικών ενώσεων-κυκλοδεξτρίνης [Challa et al (2005), Loftsson and Brewster (1996)]. 7.2 ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ Οι κυκλοδεξτρίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αυξήσουν τη σταθερότητα βιοδραστικών μορίων. Όταν ένα μόριο υποκαταστάτης δεσμευθεί στο εσωτερικό της κοιλότητας της κυκλοδεξτρίνης παρεμποδίζει την είσοδο άλλων μορίων την ίδια στιγμή, παρά το γεγονός ότι το τέλος της κοιλότητας είναι ανοιχτό. Αυτό οφείλεται σε φαινόμενα στερεοχημικής (steric) παρεμπόδισης που εμποδίζουν την προσέγγιση των μορίων στο τμήμα του μορίου που «εκτείθεται». Με αυτό το τρόπο εμποδίζεται η αντίδραση και η αλληλεπίδραση του μορίου με τα άλλα μόρια με αποτέλεσμα τη σταθεροποίησή του. Η πενικιλλίνη G σταθεροποιείται σε υδατικό διάλυμα που περιέχει chloroacetate buffer παρουσία της ΗP-β-CD. Η τιμή της αποικοδόμησης είναι περίπου 9 φορές μικρότερη για το σύμπλοκο σε σχέση με τη τιμή της αποικοδόμησης για την ελεύθερη βιοδραστική ένωση. Η ενέργεια ενεργοποίησης για την αντίδραση αποικοδόμησης είναι η ίδια και στις δύο περιπτώσεις όμως η εντροπία της ενεργοποίησης είναι μειωμένη γεγονός που υποδηλώνει ότι η στερεοχημική παρεμπόδιση έκανε την προσέγγιση του καταλυτικού πρωτονίου πιο δύσκολη. Η ερυθροποιητίνη είναι μία γλυκοπρωτεϊνική ορμόνη που προκαλεί αύξηση της μάζας των ερυθροκυττάρων. Συμπλοκοποιημένη με τη HP-β-CD, η δραστικότητά της παραμένει στο 100% μετά τη πάροδο 10 ημερών, ενώ η δραστικότητά της απουσία CD είναι στο 50%. Μετά τη πάροδο 20 ημερών τα ποσοστά ήταν 62% και 24% αντίστοιχα. Η βιοδιαθεσιμότητα ήταν η ίδια τόσο για την ελεύθερη όσο και για τη συμπλοκοποιημένη ορμόνη. Οι κυκλοδεξτρίνες μπορούν να βελτιώσουν τη σταθερότητα διαφόρων ασταθών βιοδραστικών ενώσεων απέναντι στην υδρόλυση, την αφυδάτωση, την οξείδωση και την φωτοαποικοδόμηση. Αυτό επιτυγχάνεται είτε απομονώνοντας την βιοδραστική ένωση από ένα πιθανό δραστικό περιβάλλον είτε εμποδίζοντας την αποικοδόμησή της μετά την απορρόφησή της. Σε μοριακό επίπεδο, οι κυκλοδεξτρίνες φαίνεται να εγκλωβίζουν τα ασταθή μόρια με τη συμπλοκοποίηση και να προστατεύουν έτσι τις βιοδραστικές ουσίες από τις διάφορες διαδικασίες αποικοδόμησης. Η SBE-β-CD παρουσιάζει τη μεγαλύτερη ικανότητα αύξησης της σταθερότητας βιοδραστικών μορίων σε σχέση με τις υπόλοιπες κυκλοδεξτρίνες. Η ικανότητα σταθεροποίησης των κυκλοδεξτρινών εξαρτάται κυρίως από τη φύση τους και την επίδραση των δραστικών ομάδων αυτών στην σταθερότητα της βιοδραστικής ένωσης και στη φύση της κυκλοδεξτρίνης. Τόσο η καταλυτική ικανότητα της νιτρομάδας όσο και η ικανότητα σταθεροποίησης των κυανιούχων ομάδων στη φωτοαποικοδόμηση των 1,4 διυδρο-πυριμιδικών αναλόγων μειώνεται 67

68 μετά από συμπλοκοποίηση με κυκλοδεξτρίνες. Επίσης, οι κυκλοδεξτρίνες αυξάνουν την σταθερότητα της τριμεπραζίνης και της προμεθαζίνης στο φως. Πίνακας 7: Επίδραση των κυκλοδεξτρινών στη σταθερότητα των βιοδραστικών ενώσεων. Επίδραση Βιοδραστική ένωση Κυκλοδεξτρίνη της φωτοσταθερότητας της θερμικής σταθερότητας σε υγρή κατάσταση της σταθερότητας απέναντι στον ενδομοριακό σχηματισμό δακτυλίων σε υγρή κατάσταση της σταθερότητας στην όξινη υδρόλυση και φωτοαποικοδόμηση της σταθερότητας απέναντι στην υδρόλυση Προμεθαζίνη DY-9760e Δικλοφενάκη Κουιναρίλη Δοξορουβικίνη Διγοξίνη Πακλιταξέλη Γανκικλοβίρη ΗP-β-CD, DM-β-CD SBE-β-CD β-cd β-cd, ΗP-β-CD ΗP-β-CD, HP-γ-CD γ-cd γ-cd, HP-γ-CD, HP-β-CD ΗP-β-CD Εφόσον η υδρόλυση των βιοδραστικών μορίων που έχουν «ενκαψακιωθεί» στις κυκλοδεξτρίνες είναι σαφώς μειωμένη σε σχέση με την υδρόλυση των ελεύθερων βιοδραστικών μορίων η σταθερότητα του συμπλόκου βιοδραστικής ένωσης/κυκλοδεξτρίνης (π.χ. η τιμή της σταθεράς συμπλοκοποίησης) παίζει σημαντικό ρόλο στο προσδιορισμό της έκτασης της προστασίας. Για παράδειγμα, μικρές συγκεντρώσεις της HP-β-CD (1% ή λιγότερο) προστατεύουν τη ταξόλη σε πολύ μικρότερο βαθμό απ ότι υψηλότερες συγκεντρώσεις της κυκλοδεξτρίνης. Σε διαλύματα κυκλοδεξτρίνης ο ρυθμός αποικοδόμησης για μία χημικά ασταθή βιοδραστική ένωση που σχηματίζει ένα σύμπλοκο 1:1 θα είναι ο σταθμικός μέσος του ρυθμού αποικοδόμησης της ελεύθερης και της συμπλοκοποιημένης βιοδραστικής ένωσης. Σε αντιδράσεις πρώτης ή ψευδοπρώτης τάξεως η ικανότητα σταθεροποίησης εξαρτάται από τρεις παράγοντες: 1. την συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης 2. την σταθερά συμπλοκοποίησης του συμπλόκου 3. την σταθερά αποικοδόμησης της βιοδραστικής ένωσης μέσα στη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης (Κ c ) Οι τρεις αυτοί παράγοντες μπορούν να προσδιορισθούν με βάση την παρακάτω εξίσωση: 68

69 Κ obs = (k o + k c K C [CD] / (1 + K C [CD] (62) όπου k 0 είναι η σταθερά αποικοδόμησης της βιοδραστικής ένωσης απουσία κυκλοδεξτρίνης, Κ obs είναι η σταθερά αποικοδόμησης της βιοδραστικής ένωσης παρουσία κυκλοδεξτρίνης, k c είναι η σταθερά αποικοδόμησης της βιοδραστικής ένωσης που έχει συμπλοκοποιηθεί με τη κυκλοδεξτρίνη, Κ c είναι η σταθερά σχηματισμού του συμπλόκου και [CD] είναι η συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης. Σχήμα 28: Απλό πρότυπο που απεικονίζει την επίδραση της σταθεράς συμπλοκοποίησης στην χημική αποικοδόμηση των βιοδραστικών ενώσεων. Σε άλλες μελέτες πάντως οι τιμές των σταθερών k c και K C προσδιορίζονται από τη γραμμική προσαρμογή της εξίσωσης: 1/(Κ 0 Κ obs ) = 1/ (K o K c ) + 1/K 1:1 (K o K c ) 1/[CD]. Παρόλα αυτά, επειδή η μη γραμμική μέθοδος είναι λιγότερο ευαίσθητη στα πειραματικά λάθη σε σχέση με τη γραμμική, δίνει πιο ακριβή αποτελέσματα: KK oooooo = kk 0 1 [DD CCCC] DD tt = KK CC[CCCC] 1 + KK CC [CCCC] KK CC[CCCC] 1 + KK CC [CCCC] + kk CC KK CC[CCCC] 1 + KK CC [CCCC] = kk 0 + kk cc KK CC [CCCC] 1 + KK CC [CCCC] Τόσο η Kc όσο και η kc μπορούν να υπολογιστούν από τη μη γραμμική προσαρμογή των δεδομένων [Challa et al (2005), Loftsson and Brewster (1996), Loftsson (1998)]. 7.3 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΤΗ ΒΙΟΔΙΑΘΕΣΙΜΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ Οι κυκλοδεξτρίνες αυξάνουν τη βιοδιαθεσιμότητα δυσδιάλυτων βιοδραστικών ενώσεων αυξάνοντας τη διαλυτότητα ή/και τη διαπερατότητα των βιοδραστικών ενώσεων από τις βιολογικές μεμβράνες. Οι κυκλοδεξτρίνες είναι 69

70 σχετικά μεγάλα μόρια οι περισσότερες έχουν μοριακό βάρος μεταξύ 1000 και 1600 και κάτω από φυσιολογικές συνθήκες διαπερνούν πολύ δύσκολα τις βιολογικές μεμβράνες. Παρόλα αυτά, οι κυκλοδεξτρίνες αυξάνουν τη διαπερατότητα δυσδιάλυτων, υδρόφοβων βιοδραστικών ενώσεων κάνοντας την βιοδραστική ένωση διαθέσιμη στην επιφάνεια των διαφόρων βιολογικών φραγμών όπως το δέρμα, η βλεννώδης μεμβράνη, ο κερατοειδής χιτώνας, απ όπου εισέρχεται μέσα στη μεμβράνη χωρίς να διασπάσει τα λιπιδικά στρώματα αυτής. Σε αυτές τις περιπτώσεις είναι σημαντικό να χρησιμοποιούμε καθορισμένη ποσότητα κυκλοδεξτρίνης αρκετή για να διαλυθεί η βιοδραστική ένωση σε υδατικό διάλυμα και όχι περίσσεια γιατί μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της βιοδιαθεσιμότητας. Σε μικρές συγκεντρώσεις RM-β-CD, όπου η υδροκορτιζόνη είναι σε εναιώρηση, η αύξηση της συγκέντρωσης της κυκλοδεξτρίνης είχε σαν αποτέλεσμα την αύξηση της ροής της βιοδραστικής ένωσης. Αντίθετα, σε υψηλές συγκεντρώσεις κυκλοδεξτρίνης, όπου η βιοδραστική ένωση ήταν σε διάλυση, η αύξηση της συγκέντρωσης είχε σαν αποτέλεσμα τη μείωση της ροής της [Loftsson και συνεργάτες (1997)]. Σχήμα 29: Πρότυπο για την αύξηση της βιοδιαθεσιμότητας από τις κυκλοδεξτρίνες. Έχει βρεθεί ότι η προσθήκη πολυμερών μπορεί να αυξήσει ακόμα περισσότερο τη διαπερατότητα των βιοδραστικών μορίων σε υδατικά διαλύματα κυκλοδεξτρίνης. Για παράδειγμα, η καρβόξυμέθυλο- κυτταρίνη (CMC) αυξάνει τη βιοδιαθεσιμότητα της τρικλοσάνης σε οδοντόπαστες που περιέχουν β- κυκλοδεξτρίνη, σχηματίζοντας ένα σύμπλοκο βιοδραστικής ένωσης/κυκλοδεξτρίνης/cmc με βελτιωμένες ιδιότητες. Στην περίπτωση των υδατοδιαλυτών βιοδραστικών ενώσεων, οι κυκλοδεξτρίνες αυξάνουν τη διαπερατότητα τους με άμεση δράση στις βλεννώδεις μεμβράνες και αύξηση της απορρόφησης ή/και τη βιοδιαθεσιμότητάς τους. Η διαλυτοποίηση συγκεκριμένων μεμβρανικών λιπιδίων των ανθρώπινων ερυθροκυττάρων μέσω της συμπλοκοποίησής τους με κυκλοδεξτρίνες και η ικανότητά τους να διαταράσουν την ακεραιότητα της μεμβράνης φαίνεται να παίζουν σημαντικό ρόλο στην απορρόφηση και τοξικότητα των βιοδραστικών 70

71 ενώσεων. Πιστεύεται οτι οι κυκλοδεξτρίνες, λόγω της ικανότητάς τους να απομακρύνουν τη χοληστερόλη, μπορούν να αυξήσουν τη ρευστότητα των μεμβρανών και να επηρεάσουν την αναδίπλωσή τους με αποτέλεσμα τη λύση του κυττάρου. Από την άλλη μεριά, η απομάκρυνση των φωσφολιπιδίων από τις κυκλοδεξτρίνες, ιδιαίτερα της φωσφατιδυλοχολίνης και της σφιγγομυελίνης, από την εξωτερική επιφάνεια της μεβρανικής διπλοστιβάδας προκαλεί ανισορροπία της μεβράνης. Με τον ίδιο μηχανισμό οι κυκλοδεξτρίνες προκαλούν λύση φυσιολογικών μεμβρανών που περιέχουν λεκιθίνη και χοληστερόλη. Η αύξηση της σταθερότητας ασταθών βιοδραστικών ενώσεων από τις κυκλοδεξτρίνες, η ικανότητά τους να μειώνουν τον ερεθισμό που προκαλούν οι βιοδραστικές ενώσεις και η αύξηση του χρόνου παραμονής τους στο στάδιο της απορρόφησης στην ρινική, οπτική, ορθική και διαδερμική χορήγηση είναι μερικοί ακόμα παράγοντες που συνεισφέρουν στην αύξηση της βιοδιαθεσιμότητας των βιοδραστικών ενώσεων από τις κυκλοδεξτρίνες. Για παράδειγμα, η α-κυκλοδεξτρίνη αυξάνει τη βιοδιαθεσιμότητα της μορφίνης μετά από ορθική χορήγηση, παρεμποδίζοντας την μετακίνηση της βιοδραστικής ένωσης σε περιοχές που θα υφίστατο μεταβολισμό πρώτης διόδου [Challa et al (2005), Loftsson and Brewster (1996), Loftsson (1998), Loftsson et al (2002)]. Σχήμα 30: Η αύξηση της βιοδιαθεσιμότητας (αύξηση της AUC) μιας βιοδραστικής ένωσης μετά από συμπλοκοποίηση με κυκλοδεξτρίνες. 7.4 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΤΗΝ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΤΩΝ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ Οι κυκλοδεξτρίνες χρησιμοποιούνται για να μειώσουν την τοπική ερεθιστική δράση ορισμένων βιοδραστικών ενώσεων. Η αυξημένη αποτελεσματικότητα των 71

72 βιοδραστικών ενώσεων που οφείλεται στην αύξηση της διαλυτότητάς τους μετά τη συμπλοκοποίηση με τις κυκλοδεξτρίνες, οδηγεί στη μείωση της ερεθιστικότητάς του κάνοντάς το θεραπευτικά αποτελεσματικό σε χαμηλότερες δόσεις. Για παράδειγμα, η β-κυκλοδεξτρίνη αυξάνει την αντιιϊκή δράση της ακυκλοβίρης στον ανθρώπινο αδενομεγαλοϊό και η επακόλουθη αύξηση της δράσης της βιοδραστικής ένωσης μειώνει την ερεθιστικότητά του [Nicolazzi et al (2002)]. Επίσης, η συμπλοκοποίηση της φαινυτοΐνης με τη HP-β-CD είχε σαν αποτέλεσμα σημαντική μείωση του ερεθισμού των ιστών σε επίμυες σε σχέση με τον ερεθισμό που προκαλεί η ενέσιμη χορήγηση της βιοδραστικής ένωσης. Σε μοριακό επίπεδο, η ενκαψακίωση της βιοδραστικής ένωσης στο μόριο της κυκλοδεξτρίνης εμποδίζει την απευθείας επαφή του με τις βιολογικές μεμβράνες και έτσι μειώνει τις παρενέργειές του και το τοπικό ερεθισμό των ιστών χωρίς σημαντική μείωση των θεραπευτικών του ιδιοτήτων. Τέλος, η συμπλοκοποίηση των βιοδραστικών ενώσεων που προορίζονται για οπτική χρήση, με τις κυκλοδεξτρίνες, μειώνει τον ερεθισμό που προκαλούν οι ενώσεις αυτές στον κερατοειδή χιτώνα περιορίζοντας τη συγκέντρωση της ελεύθερης βιοδραστικής ένωσης σε μη ερεθιστικά επίπεδα [Challa et al (2005), Loftsson and Brewster (1996), Loftsson (1998)]. 7.5 ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΠΤΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Η συμπλοκοποίηση των κυκλοδεξτρινών με πτητικές βιοδραστικές ενώσεις μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μειωθούν ή να εξαλειφθούν τελείως οι απώλειες από την εξάτμισή τους. Για παράδειγμα, η μενθόλη μπορεί να συμπλοκοποιηθεί με τη β-κυκλοδεξτρίνη για το σχηματισμό ενός άοσμου συμπλόκου. Στους 100 C, η ποσότητα της μενθόλης στο σύμπλοκο είναι πολύ κοντά στη θεωρητική συγκέντρωση αυτής, ενώ η ελεύθερη μενθόλη στις ίδιες συνθήκες θέρμανσης θα είχε εξατμιστεί τελείως. Η μέθοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί επίσης σε αιθέρια έλαια και σε βελτιωτικά γεύσης φυτικής προέλευσης [Hegdes (1998)]. 7.6 ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΤΩΝ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ Η εφαρμογή των κυκλοδεξτρινών για τη κατεύθυνση των χημικών αντιδράσεων βασίζεται στο γεγονός ότι όταν ένας υποκαταστάτης συμπλοκοποιείται με μία κυκλοδεξτρίνη, ένα τμήμα του μορίου βρίσκεται στο εσωτερικό της κοιλότητας και δεν μπορεί να αλληλεπιδράσει με άλλα μόρια - σε αντίθεση με το υπόλοιπο τμήμα του μορίου που προεξέχει από την κοιλότητα και μπορεί να αλληλεπιδράσει. Οι υδροξυλομάδες ή άλλες ομάδες που έχουν υποκαταστήσει τις υδροξυλομάδες που βρίσκονται στο εξωτερικό της κοιλότητας εμποδίζουν ορισμένες αντιδράσεις να συμβούν εύκολα λόγω φαινομένων στερεοχημικής παρεμπόδισης. Η αλληλεπίδραση όμως των πλευρικών ομάδων του υποκαταστάτη με τις ομάδες αυτές επηρεάζει την δραστικότητα του μορίου και 72

73 ανάλογα με τις πλευρικές ομάδες μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη κατάλυση χημικών αντιδράσεων προς μία ορισμένη κατεύθυνση [Hedges (1998)]. 7.7 ΚΑΛΥΨΗ ΤΗΣ ΔΥΣΑΡΕΣΤΗΣ ΓΕΥΣΗΣ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΜΟΡΙΩΝ (TASTE MASKING) Οι κυκλοδεξτρίνες χρησιμοποιούνται για την κάλυψη της τυχόν δυσάρεστης γεύσης των βιοδραστικών μορίων - ή ορισμένων λειτουργικών ομάδων των μορίων αυτών - που χρησιμοποιούνται σε φαρμακομορφές που χορηγούνται από το στόμα. Η δυσάρεστη αυτή γεύση, που καθιστά ανεπιθύμητη τη λήψη των σκευασμάτων αυτών από τους ασθενείς, μπορεί να μειωθεί ή ακόμα και να εξαλειφθεί τελείως μετά τη συμπλοκοποίηση με τις κυκλοδεξτρίνες καθώς η δέσμευση των βιοδραστικών ενώσεων στη υδρόφοβη κοιλότητα των κυκλοδεξτρινών εμποδίζει τη δέσμευσή τους από τους γευστικούς κάλυκες [Hedges (1998), Nagai & Ueda (1996)]. 7.8 ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ ΑΣΥΜΒΑΤΟΤΗΤΑΣ Κατά τη παρασκευή των διαφόρων φαρμακομορφών μπορεί να εμφανιστούν προβλήματα ασυμβατότητας τόσο μεταξύ των βιοδραστικά ενεργών ουσιών όσο και μεταξύ των εκδόχων της φαρμακομορφής. Η συμπλοκοποίηση των ενώσεων, που εμφανίζουν πρόβλημα ασυμβατότητας, στο εσωτερικό της κοιλότητας των κυκλοδεξτρινών προστατεύει τις ενώσεις αυτές, επιτρέπει την ανάμιξη και τη μορφοποίησή τους στο τελικό προϊόν και σταθεροποιεί τη φαρμακομορφή, εμποδίζοντας την αλληλεπίδρασή τους με τα υπόλοιπα συστατικά αυτής [Hedges (1998)]. 7.9 ΧΟΡΗΓΗΣΗ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΑΠΟ ΤΟΥ ΣΤΟΜΑΤΟΣ Η εφαρμογή των κυκλοδεξτρινών στην χορήγηση βιοδραστικών ενώσεων per os περιλαμβάνει τη βελτίωση της βιοδιαθεσιμότητας των ενώσεων αυτών, αύξηση του ρυθμού και της έκτασης της διαλυτότητας ή/και της σταθερότητάς τους στη θέση απορρόφησης (γαστρεντερικό σύστημα), μείωση του ερεθισμού που προκαλεί η βιοδραστική ένωση και κάλυψη της δυσάρεστης γεύσης. Επίσης, οι κυκλοδεξτρίνες αυξάνουν την διαπερατότητα της βιοδραστικής ένωσης από τους βλεννογόνους λόγω αύξησης της διαθεσιμότητας της ελεύθερης βιοδραστικής ουσίας στην επιφάνεια απορρόφησης. Η επιλογή της κυκλοδεξτρίνης για την συμπλοκοποίηση σε per os χορήγηση σχετίζεται άμεσα με την ασφάλεια, το κόστος και την αποτελεσματικότητα της συμπλοκοποίησης. Οι HP-β-CDs φαίνεται να έχουν τα πιο ασφαλή χαρακτηριστικά όμως ακόμα δεν υπάρχουν δεδομένα για την ασφάλεια των μεθυλιωμένων κυκλοδεξτρινών. Παρόλα αυτά όλες οι κυκλοδεξτρίνες μπορούν να θεωρηθούν πρακτικά μη τοξικές για per os χορήγηση λόγω της ελλιπούς απορρόφησής τους από το γαστροοισοφαγικό σωλήνα και επομένως η ασφάλειά τους σχετίζεται με τη δόση της βιοδραστικής ένωσης που χρησιμοποιείται στο σύμπλοκο και την LD 50 της κυκλοδεξτρίνης. 73

74 Πίνακας 8: Εφαρμογή των κυκλοδεξτρινών στην per os χορήγηση βιοδραστικών ενώσεων. ΕΠΙΔΡΑΣΗ CD ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΗ ΕΝΩΣΗ της βιοδιαθεσιμότητας μέσω αύξησης της διαλυτότητας της διάρκειας της θεραπευτικής δράσης της διαπερατότητας από τις βιολογικές μεμβράνες της σταθερότητας του φ. στο Γ.Ε.Σ. β-cd HP-β-CD SBE7-β-CD M-β-CD Μe-β-CD β-cd HP-β-CD HP-β-CD γ-cd Κετοπροφαίνη, Γκριζεοφουλβίνη Φαινυτοϊνη, Κετοπροφαίνη, Αλβενδαζόλη Σπιρονολακτόνη Αλβενδαζόλη Φαινυτοϊνη Τερφεναδίνη, Τολβουταμίδη Τολβουταμίδη Φλουταμίδη Διγοξίνη Η απορρόφηση της βιοδραστικής ένωσης από τα δισκία άμεσης αποδέσμευσης στο γαστρεντερικό σύστημα περιλαμβάνει μία σειρά από στάδια όπως η διαλυτοποίηση της βιοδραστικής ένωσης στα γαστροοισοφαγικά υγρά, η διείσδυση στα επιθηλιακά κύτταρα του εντερικού βλεννογόνου και η διαπέραση των βιολογικών μεμβρανών από τα μόρια της βιοδραστικής ένωσης είτε με μηχανισμό παθητικής διάχυσης είτε με ενεργητική μεταφορά [Challa et al (2005), Loftsson and Brewster (1996), Mosher and Thompson (2002), Rajewski R. and Stella V. (1996)]. Οι βιοδραστικές ενώσεις μπορούν να χωριστούν σε τρείς κατηγορίες ανάλογα με την υδατοδιαλυτότητά τους και την ικανότητά τους να διαπερνούν τις βιολογικές μεμβράνες [Loftsson (2005)]. Μια βιοδραστική ένωση θεωρείται ότι έχει μεγάλη διαλυτότητα όταν η υψηλότερη δόση της διαλύεται σε ποσότητα νερού μικρότερη από 250 ml σε μία περιοχή ph και έχει μεγάλη διαπερατότητα όταν το ποσοστό της ένωσης που απορροφάται είναι μεγαλύτερο του 90% της χορηγηθείσας δόσης (σε διάλυμα). Στην κατηγορία I ανήκουν οι βιοδραστικές ενώσεις που διαλύονται εύκολα στο νερό και η βιοδιαθεσιμότητά τους είναι μεγαλύτερη από 90%. Οι ενώσεις αυτές παρουσιάζουν ικανοποιητική λιποφιλικότητα και έτσι διεισδύουν εύκολα και διαπερνούν το βλεννογόνο του ΓΕΣ. Οι υδρόφιλες κυκλοδεξτρίνες, επομένως, δεν αυξάνουν την βιοδιαθεσιμότητα αυτών των βιοδραστικών ενώσεων. Παρόλα αυτά, οι κυκλοδεξτρίνες μπορούν να 74

75 χρησιμοποιηθούν για να μειώσουν το τοπικό ερεθισμό που προκαλεί η βιοδραστική ένωση ή να αυξήσουν το ρυθμό διαλυτοποίησής της. Σχήμα 31: Η επίδραση της συμπλοκοποίησης με κυκλοδεξτρίνες στη βιοδιαθεσιμότητα μιας βιοδραστικής ένωσης μετά από μη παρεντερική χορήγηση. Οι βιοδραστικές ενώσεις της κατηγορίας II έχουν μικρή υδατοδιαλυτότητα με αποτέλεσμα την περιορισμένη απορρόφησή τους. Παρόλα αυτά, όταν διαλυθούν διαπερνούν εύκολα τις βιολογικές μεμβράνες με αποτέλεσμα να έχουν βιοδιαθεσιμότητα μεγαλύτερη του 90%. Έτσι, τα υδατοδιαλυτά σύμπλοκα των βιοδραστικών αυτών ενώσεων με τις κυκλοδεξτρίνες θα βελτιώσουν τη διείσδυσή τους στον εντερικό βλεννογόνο και θα βελτιώσουν τη βιοδιαθεσιμότητά τους. Οι βιοδραστικές ενώσεις της κατηγορίας III είναι υδατοδιαλυτές αλλά δεν διαπερνούν εύκολα τις βιολογικές μεμβράνες (π.χ. λόγω του μεγέθους τους). Επομένως, ο σχηματισμός ενός υδρόφιλου συμπλόκου βιοδραστικής ένωσηςκυκλοδεξτρίνης δεν θα αυξήσει τη βιοδιαθεσιμότητά τους αλλά θα βελτιώσει την ικανότητά τους να διεισδύουν στον εντερικό βλεννογόνο από τα γαστρενερικά υγρά. Τέλος, οι βιοδραστικές ενώσεις της κατηγορίας IV δεν είναι υδατοδιαλυτές και δεν διαπερνούν εύκολα τις βιολογικές μεμβράνες με αποτέλεσμα οι κυκλοδεξτρίνες να μην μπορούν να αυξήσουν τη βιοδιαθεσιμότητά τους. Οι κυκλοδεξτρίνες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να μειώσουν την ρινική τοξικότητα άλλων enhancers χωρίς να επηρεάζουν την απορρόφησή τους [Merkus et al (1999), Challa (2005), Rajewski R. and Stella V. (1996)]. 75

76 Β. ΓΛΙΜΕΠΙΡΙΔΗ Η γλιμεπιρίδη (glimepiride) είναι μια από του στόματος, με μεγάλη διάρκεια δράσης υπογλυκαιμική ουσία που ανήκει στην ομάδα των σουλφονυλουριών. Χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις μη ινσουλινοεξαρτώμενου σακχαρώδη διαβήτη τύπου ΙΙ. Οι ανεπιθύμητες ενέργειες από τη λήψη της Glimepiride περιλαμβάνουν διαταραχές του γαστρεντερικού σωλήνα, περιστασιακές αλλεργικές αντιδράσεις και πιο σπάνια διαταραχές στην παραγωγή αίματος και συγκεκριμένα θρομβοπενία, λευκοπενία και αιμολυτική αναιμία. Τις πρώτες εβδομάδες θεραπείας ο κίνδυνος υπογλυκαιμίας μπορεί να είναι αυξημένος. Η κατανάλωση αλκοόλ και η έκθεση στο ηλιακό φως πρέπει να είναι περιορισμένη, διότι μπορούν να επιδεινώσουν τις ανεπιθύμητες ενέργειες. Η Glimepiride δρα κυρίως με διέγερση της απελευθέρωσης ινσουλίνης από τα β-κύτταρα του παγκρέατος και επάγοντας αυξημένη δραστικότητα των ενδοκυτταρικών υποδοχέων ινσουλίνης. Η Glimepiride απορροφάται πλήρως από το γαστρεντερικό σύστημα, χωρίς παρεμβολές από τα γεύματα και δεσμεύεται στις πρωτεΐνες του πλάσματος κατά 99,5%. Η απέκκριση στα ούρα είναι 65% ενώ η υπόλοιπη απεκκρίνεται στα κόπρανα. Το χημικό όνομα της Glimepiride είναι 1-[[4-[2-(3-ethyl-4methyl-2-oxo-3- pyrroline-1-carboxamide) ethyl] phenyl]sulfonyl]-3-(trans-4-methyl-cycloheyil) urea. Είναι άσπρη προς υποκίτρινη κρυσταλλική άοσμη κόνις. Ο χημικός της τύπος είναι CC 24 HH 34 NN 4 OO 5 SS και έχει μοριακό βάρος 490,62 g/mol. Η Glimepiride είναι πρακτικά αδιάλυτη στο νερό και έχει ταξινομηθεί ως δραστική ένωση κατηγορίας ΙΙ από το Biopharmaceuticals Classification System (BCS). Υπάρχουν δύο πολυμορφικές φάσεις της Glimepiride εκ των οποίων η φάση ΙΙ έχει 3,5 φορές μεγαλύτερη διαλυτότητα από τη φάση Ι. Το pka της Glimepiride είναι ίσο με 6,2 ενώ ο συντελεστής κατανομής ταξινομεί την ένωση στις λιπόφιλες. Συγκεκριμένα ο λογάριθμος του πειραματικού συντελεστή κατανομής είναι ίσος με 3,5, ενώ ο αντίστοιχος συντελεστής που υπολογίζεται θεωρητικά είναι ίσος με 3,12 (ChemAxon). Το σημείο τήξεως της Glimepiride είναι στους 207 C. Σχήμα 32: Χημική δομή της Glimepiride. 76

77 ΣΚΟΠΟΣ Η εφαρμογή των κυκλοδεξτρινών στη βιομηχανική φαρμακευτική έχει παρουσιάσει σημαντικά άλματα προόδου τα τελευταία χρόνια και αυτό οφείλεται στη χαρακτηριστική δομή τους, καθώς στην υδρόφοβη εσωτερική κοιλότητα των κυκλοδεξτρινών μπορούν να δεσμευθούν δυσδιάλυτες βιοδραστικές ενώσεις σχηματίζοντας σύμπλοκα έγκλεισης. Μέσω της συμπλοκοποίησης επιτυγχάνεται αύξηση της διαλυτότητας, βελτίωση της σταθερότητας και της βιοδιαθεσιμότητας των βιοδραστικών ενώσεων καθώς και μείωση των παρενεργειών τους. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η επίδραση των κυκλοδεξτρινών στην υδατοδιαλυτότητα δυσδιάλυτων βιοδραστικών ενώσεων και συγκεκριμένα της Glimepiride μιας αντιδιαβητικής βιοδραστικής ένωσης που χρησιμοποιείται στην αντιμετώπιση του σακχαρώδη διαβήτη τύπου ΙΙ. Η Glimepiride παρουσιάζει προβλήματα υδατοδιαλυτότητας. Για το σκοπό αυτό μελετήθηκε ο σχηματισμός συμπλόκων έγκλεισης της Glimepiride με κυκλοδεξτρίνες τόσο σε στερεή κατάσταση όσο και σε υδατικά διαλύματα με διαφορετικούς τρόπους παρασκευής και στοιχειομετρικές αναλογίες και στη συνέχεια μελετήθηκαν και χαρακτηρίστηκαν τα σύμπλοκα αυτά. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να μελετηθεί και να επιτευχθεί πιθανή βελτίωση των ιδιοτήτων της Glimepiride μέσω της συμπλοκοποίησης με τις εξεταζόμενες κυκλοδεξτρίνες καθώς και να εντοπισθούν οι παράγοντες που ευνοούν το σχηματισμό των συμπλόκων. 77

78 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 78

79 1.1. ΥΛΙΚΑ, ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΥΛΙΚΑ/ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΑ Όλα τα αντιδραστήρια χρησιμοποιήθηκαν όπως ελήφθησαν χωρίς περαιτέρω επεξεργασία και ήταν αναλυτικού βαθμού καθαρότητας και σε όλες τις περιπτώσεις για την παρασκευή διαλυμάτων χρησιμοποιήθηκε διπλά απεσταγμένο νερό. Η στερεή γλιμεπιρίδη παραχωρήθηκε από την εταιρία Specifar Pharmaceuticals και χαρακτηρίσθηκε με τις τεχνικές περίθλασης ακτίνων-χ και διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης. Οι φυσικές και τροποποιημένες κυκλοδεξτρίνες που μελετήθηκαν καθώς και η προέλευσης τους παρουσιάζονται στον Πίνακα 9. Πίνακας 9: Οι φυσικές και τροποποιημένες κυκλοδεξτρίνες που χρησιμοποιήθηκαν και η εταιρία προέλευσής τους. ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΗ ΣΥΝΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ β-κυκλοδεξτρίνη β-cd Serva γ-κυκλοδεξτρίνη γ-cd TCI-Europe Υδρόξυπροπυλο-βκυκλοδεξτρίνη Υδρόξυπροπυλο-γκυκλοδεξτρίνη Μέθυλο-βκυκλοδεξτρίνη HP-β-CD HP-γ-CD Crysmeb Aldrich Aldrich Roquette ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΕΣ Κατά την εκτέλεση του πειραματικού μέρους χρησιμοποιήθηκαν τα ακόλουθα όργανα και συσκευές: Φαρμακευτικός ζυγός ακριβείας : Μettler AE 166 Θερμοστατούμενο υδατόλουτρο με δυνατότητα ανακίνησης δειγμάτων (Memmert) Συσκευή περιστροφικής ανάδευσης: vortex Labinco L 46 Πεχάμετρο : phmeter (Metrohm ph691) Φασματοφωτόμετρο υπεριώδους-ορατού (UV-VIS) : SHIMADZU UV-1205 Θερμιδόμετρο διαφορικής σάρωσης : Q100 της ΤΑ Instruments εξοπλισμένο με σύστημα ψύξης με υγρό άζωτο από την Rheometrics Scietific Ltd Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) : Zeiss Supra 35VP 79

80 Φασματοφωτόμετρο NMR (Brüker NMR 400 MHz DPX Avance), Θερμοστατούμενος αεροθάλαμος ανάδευσης, ιδιοκατασκευή (Σχ.) Μαγνητικός αναδευτήρας : Hot plate stirrer SB Stuart, Ξηραντήρας : Memmert, Συσκευή λυοφιλοποίησης (Labconco Freeze dryer 4,5 λίτρων) με αντλία κενού Edwards 5 δύο σταδίων, Λουτρό υπερήχων (Tuttnauer) και Συσκευές περίθλασης ακτίνων-χ (Siemens D5000 και Bruker D8 Advance) ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ Α) Το πρότυπο διάλυμα γλιμεπιρίδης με συγκέντρωση 50 ppm που χρησιμοποιήθηκε στον ποσοτικό προσδιορισμό της γλιμεπιρίδης στα πειράματα διαλυτότητας παρασκευάσθηκε ως εξής : σε ογκομετρική φιάλη των 250 ml μεταφέρθηκαν επακριβώς ζυγισθέντα 12,5mg Glimepiride και 30 ml NaOH 0,1Ν και προστέθηκε απεσταγμένο νερό μέχρι τη χαραγή. Ακολούθως το διάλυμα αναδεύθηκε για 12h προκειμένου να διαλυθεί πλήρως το στερεό. Το διάλυμα αποθηκεύθηκε σε σκιερό μέρος σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και διατηρείτο περίπου 1 μήνα. Ακολούθως παρασκευαζόταν νέο πρότυπο διάλυμα γλιμεπιρίδης. Β) Τα υδατικά διαλύματα ΗCl (1N, 0.1N) και NaOH (1N, 0.1N) που χρησιμοποιήθηκαν για την ρύθμιση του ph των διαλυμάτων παρασκευάσθηκαν από την αραίωση αντίστοιχων πυκνών-προτύπων διαλυμάτων (Titrisol) σε ογκομετρική φιάλη των 1000 ml με αραίωση με απεσταγμένο νερό. Γ) Διάλυμα PBS (Phosphate Buffered Saline). Για την παρασκευή 1000ml διαλύματος PBS ζυγίσθηκαν 8g NaCl, 0.2g KCl, 1.43g Na 2 HPO 4 και 0.27g KH 2 PO 4. Όλα τα στερεά μεταφέρθηκαν σε ογκομετρική φιάλη των 1000ml. Η διάλυση των αντιδραστηρίων και η αραίωση μέχρι τελικού όγκου έγινε με διπλά απεσταγμένο νερό. Το διάλυμα PBS χρησιμοποιήθηκε για την παρασκευή των διαλυμάτων κυκλοδεξτρίνης καθώς και των διαλυμάτων για τον προσδιορισμό της διαλυτότητας απουσία και παρουσία κυκλοδεξτρινών (ισόθερμοι διαλυτότητας). Το διάλυμα φυλασσόταν σε θερμοκρασία 4 C. Δ) Για την ρύθμιση του ph-meter χρησιμοποιήθηκαν πρότυπα ρυθμιστικά διαλύματα (NIST) με ph = (διάλυμα όξινων φθαλικών) και ph = (διάλυμα βορικών) στους 25 C. Τα πρότυπα ρυθμιστικά διαλύματα παρασκευάσθηκαν με διάλυση ορισμένης ποσότητας των αντίστοιχων στερεών σε ογκομετρική φιάλη των 1000ml. Συγκεκριμένα, για το ρυθμιστικό διάλυμα όξινων φθαλικών (ph = 4.008) ζυγίσθηκαν g όξινου φθαλικού καλίου (KHC8O4H4) και για το πρότυπο διάλυμα βορικών ζυγίσθηκαν 3.80 g βόρακα (Na2B4O7.10H2O). Το όξινο φθαλικό κάλιο πρέπει να τοποθετείται σε ξηραντήριο στους 110 C για 24h πριν χρησιμοποιηθεί, ενώ ο βόρακας χρησιμοποιείται ως έχει και σε καμία 80

81 περίπτωση δεν τοποθετείται σε ξηραντήριο. Το πρότυπα ρυθμιστικά διαλύματα αποθηκεύθηκαν σε θερμοκρασία 4 C ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ GLIMEPIRIDE ΜΕ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΕΣ Παρασκευάσθηκαν στερεά μίγματα με ισομοριακές αναλογίες Glimepiride και κυκλοδεξτρίνης. Μετά από κάθε μέθοδο παρασκευής, το στερεό που λαμβανόταν, υφίστατο ξηρή λειοτρίβηση προκειμένου να επιτευχθεί μείωση μεγέθους και περισσότερο ομοιόμορφη κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων ώστε να τοποθετείται με ευκολία στους κατάλληλους υποδοχείς για περαιτέρω ανάλυση. Όλα τα στερεά μίγματα μετά την παρασκευή τους φυλάχθηκαν σε ξηραντήρα προστατευμένα από το φως σε αδιαφανείς περιέκτες. Η παρασκευή των στερεών μιγμάτων με διάφορες τεχνικές είχε ως σκοπό τον προσδιορισμό της συγκεκριμένης τεχνικής/-ών με τις οποίες σχηματίζεται σύμπλοκο έγκλεισης ανάμεσα στη Glimepiride και τις κυκλοδεξτρίνες που μελετήθηκαν στην παρούσα εργασία. Α. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΜΕΙΓΜΑΤΩΝ (PHYSICAL MIXTURES) Έγινε σταδιακή ανάμιξη επακριβώς ζυγισθέντων ισομοριακών ποσοτήτων κυκλοδεξτρίνης (0.5mmol) και Glimepiride (0.5mmol (205mg)) μέσα σε αχάτινο ιγδίο υπό συνεχή ξηρή λειοτρίβηση του μίγματος. Αφού παρασκευάσθηκαν ομογενή φυσικά μίγματα, ακολούθως αυτά φυλάχθηκαν προστατευμένα από το φώς σε ξηραντήρα. B. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΛΕΙΟΤΡΙΒΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ (KNEADING OR PASTE METHOD) Ορισμένη ποσότητα κυκλοδεξτρίνης (0.5mmol) τοποθετήθηκε σε ιγδίο πορσελάνης, ακολούθως προστέθηκε μικρή ποσότητα υδατικού διαλύματος αιθυλικής αλκοόλης (αναλογία όγκων 1:1) και το περίπου υδαρές στερεό λειοτριβήθηκε έως ότου εξατμίσθηκε ο διαλύτης. Ακολούθως προστέθηκε μικρή ποσότητα Glimepiride, μερικές σταγόνες του παραπάνω διαλύματος και έγινε νέα λειοτρίβηση έως ότου εξατμίσθηκε ο διαλύτης. Η διαδικασία αυτή επαναλήφθηκε μέχρι να προστεθεί όλη η ποσότητα της Glimepiride (συνολικά 0.5mmol που αντιστοιχούν σε 205mg). Ακολούθησε νέα προσθήκη διαλύτη και νέα λειοτρίβηση μέχρι να δημιουργηθεί λευκή παχύρρευστη μάζα. Η διαδικασία αυτή επαναλήφθηκε τρεις φορές για ολόκληρη την ποσότητα του μίγματος. Ακολούθησε ξηρή λειοτρίβηση προκειμένου να διασπασθούν μικρά συσσωματώματα που σχηματίσθηκαν κατά την υγρή λειοτρίβηση. Τα παρασκευάσματα τοποθετήθηκαν για ξήρανση σε φούρνο 81

82 στους 50 C για 24 ώρες και στη συνέχεια φυλάχθηκαν προστατευμένα από το φώς σε ξηραντήρα. Γ. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΛΥΟΦΙΛΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ (FREEZED DRYING) Σε υδατικό διάλυμα της κυκλοδεξτρίνης όγκου 5ml και συγκέντρωσης 100mM προστέθηκε ποσότητα στερεής Glimepiride ώστε τελικά να υπάρχει στερεή αδιάλυτη γλιμεπιρίδη. Το παραχθέν εναιώρημα τοποθετήθηκε για 5 λεπτά σε λουτρό υπερήχων και αφέθηκε υπό συνεχή ανάδευση σε θερμοκρασία δωματίου, προστατευμένο από το φως, για 48 ώρες. Ακολούθως, η στερεή Glimepiride που δεν διαλύθηκε απομακρύνθηκε με διήθηση διαμέσου ηθμού μεμβράνης (διάμετρος πόρων : 20nm). Το διήθημα λυοφιλοποιήθηκε μέχρι την πλήρη απομάκρυνση του ύδατος και την παραγωγή λευκού στερεού υπολείμματος το οποίο είχε την μορφολογία μικρού πάχους πλατιών κρυστάλλων. Στη συνέχεια, λειοτριβήθηκε μέχρι την παραγωγή λεπτόκοκκης κόνεως και φυλάχθηκε προστατευμένο από το φώς σε ξηραντήρα. Δ. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΤΗΣ ΣΥΓΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗΣ (CO- PRECIPITATION OR CO-EVAPORATION ) Ίσοι όγκοι ισομοριακών διαλυμάτων Glimepiride και κυκλοδεξτρίνης σε μεθανόλη (50ml διαλύματος με συγκέντρωση 10mM το καθένα) αναμίχθηκαν σε σφαιρική φιάλη και αναδεύθηκαν για 48 ώρες σε θερμοκρασία δωματίου. Ακολούθως το διάλυμα τοποθετήθηκε σε περιστρεφόμενο εξατμιστήρα (rotary evaporator). Εφαρμόσθηκε κενό και το διάλυμα θερμάνθηκε σε θερμοκρασία 40 C μέχρι την πλήρη εξάτμιση του διαλύτη. Στη συνέχεια το στερεό τοποθετήθηκε σε ξηραντήρα μέχρι την επίτευξη σταθερού βάρους. Ακολούθως το στερεό απομακρύνθηκε από την υάλινη σφαιρική φιάλη, και λειοτριβήθηκε (ξηρή λειοτρίβηση) σε αχάτινο ιγδίο μέχρι να δημιουργηθεί λεπτόκοκκη με περίπου ομοιόμορφο μέγεθος σωματιδίων. Η ξηρή λειοτρίβηση ήταν απαραίτητη διότι το στερεό που ελήφθη από την εξάτμιση του διαλύτη αποτελείτο από διαφορετικού μεγέθους σωματίδια και υπήρχε μεγάλη δυσκολία στο χειρισμό του κατά την τοποθέτηση του στους κατάλληλους υποδοχείς των συσκευών για τον χαρακτηρισμό του. Με αυτή την τεχνική εκτός από διαλύτη μεθανόλη, παρασκευάσθηκαν και ορισμένα μίγματα στα οποία χρησιμοποιήθηκε ως διαλύτης απόλυτη αιθανόλη. Η τεχνική της συγκαταβύθισης δεν χρησιμοποιήθηκε για την παρασκευή στερεών της Glimepiride με την β-cd, διότι η β-cd όπως και οι υπόλοιπες φυσικές κυκλοδεξτρίνες δεν διαλύονται σε καθαρές αλκοόλες όπως η απόλυτη αιθανόλη και μεθανόλη. Η χρήσης της απόλυτης μεθανόλης και αιθανόλης είναι αναγκαία αφού διαλύεται σε ιακανοποιητικό βαθμό η Glimepiride καθώς και οι τροποποιημένες κυκλοδεξτρίνες. Προκειμένου να διαλυτοποιηθεί η β-cd, χρησιμοποιήθηκαν μίγματα μεθανόλης-νερού και αιθανόλης-νερού 1:1 και 1:3 αλλά 82

83 δεν διαλύθηκε πλήρως η Glimepiride σε αυτούς τους διαλύτες, οπότε και δεν παρασκευάσθηκαν τα αντίστοιχα στερεά με την μέθοδο της συγκαταβύθισης ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΜΕ GLIMEPIRIDE Α Χαρακτηρισμός των ιδιοτήτων των στερεών συμπλόκων Για τον χαρακτηρισμό των στερεών μιγμάτων της Glimepiride με τις κυκλοδεξτρίνες χρησιμοποιήθηκαν οι παρακάτω τεχνικές ανάλυσης: Α.1 Διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC) Χρησιμοποιήθηκε το διαφορικής σάρωσης θερμιδόμετρο Q100 της εταιρίας TA Instruments, εξοπλισμένο με σύστημα ψύξης ελεγχόμενο με παροχή υγρού αζώτου. Τα δείγματα ζυγίστηκαν με ακρίβεια (4-8mg) και τοποθετήθηκαν σε κατάλληλους αλουμινένιους περιέκτες όπου και κλείσθηκαν ερμητικά με την βοήθεια κατάλληλης συσκευής. Ο ρυθμός θέρμανσης των δειγμάτων ήταν 10 C ανά λεπτό και η περιοχή των θερμοκρασιών που μελετήθηκε ήταν από 20 έως 250 C με παροχή αερίου αζώτου 25 ml/min για την δημιουργία αδρανούς ατμόσφαιρας στο κελίο μέτρησης. Εκτός από τα θερμογραφήματα των μιγμάτων που παρασκευάσθηκαν με τις παραπάνω τεχνικές ελήφθησαν και τα θερμογραφήματα των καθαρών συστατικών που χρησιμοποιήθηκαν δηλαδή της γλιμεπιρίδης και των κυκλοδεξτρινών που αναφέρονται στον Πίνακα 9. Η μέγιστη θερμοκρασία σάρωσης καθορίσθηκε στους 250 C διότι το σημείο τήξεως της καθαρής γλιμεπιρίδης είναι στους 207 C, ενώ σε θερμοκρασία πάνω από τους 250 C, το σύνολο των κυκλοδεξτρινών τήκεται με ταυτόχρονη διάσπαση των. Επίσης, πρέπει να σημειωθεί ότι η Methyl-β-Cyclodextrin έχει σημαντικά χαμηλότερο σημείο, σε σύγκριση με τις υπόλοιπες κυκλοδεξτρίνες διότι τήκεται με ταυτόχρονη διάσπαση στους 180 C. Α.2 Περίθλαση ακτίνων-χ (ΧRD) Τα φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ (ΧRD) ελήφθησαν στις συσκευές περίθλασης ακτίνων-χ α) Siemens D5000 και β) Bruker D8 Advance με τον ανιχνευτή LynxEye κάτω από τις ακόλουθες συνθήκες: φίλτρο Ni, δυναμικό 40 kv, ένταση ρεύματος 30 ma, σταθερά χρόνου 2sec. Τα φάσματα ελήφθησαν στην περιοχή γωνιών 2Θ από 5 έως 50, το βήμα ήταν 0.02 και η ταχύτητα σάρωσης ήταν 1 /λεπτό. Εκτός από τα φάσματα των μιγμάτων που παρασκευάσθηκαν με τις παραπάνω τεχνικές ελήφθησαν και τα φάσματα XRD των καθαρών συστατικών : Glimepiride και των κυκλοδεξτρινών που αναφέρονται στον Πίνακα 9. Για τα μίγματα που παρασκευάσθηκαν σε μικρές ποσότητες χρησιμοποιήθηκε ειδικός υποδοχέας με μηδενικό σήμα υποβάθρου (zero background holder) έτσι ώστε να μην εμφανίζονται πρόσθετες κορυφές που οφείλονται στο υλικό κατασκευής του 83

84 υποδοχέα. Το πρόβλημα αυτό δεν εμφανίζεται στις περιπτώσεις όπου η ποσότητα του δείγματος είναι μεγάλη και το εμβαδό της διαθέσιμης επιφάνειας του δείγματος είναι αρκετά μεγαλύτερη από το εμβαδό της προσπίτουσας στο δείγμα ακτινοβολίας-x. Α.3 Ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) Για τη μορφολογική μελέτη των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκε το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης FEI Quanta FEG250. Οι ηλεκτρονικές μικροφωτογραφίες ελήφθησαν σε δυναμικό 2.00kV και spot size 2.0. Τα δείγματα τοποθετήθηκαν σε ειδικές κυλινδρικές θήκες από αλουμίνιο με κολλητική ταινία διπλής όψης και τα δοκίμια επικαλύφθησαν με ένα αγώγιμο στρώμα χρυσού υπό κενό. Επιπλέον, εξετάσθηκαν προς σύγκριση οι μορφολογίες της καθαρής Glimepiride και των κυκλοδεξτρινών. Α.4. Φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (ΝΜR) Με την τεχνική αυτή μελετήθηκε η αλληλεπίδραση της γλιμεπιρίδης με κυκλοδεξτρίνες σε διάλυμα. Συγκεκριμένα παρασκευάσθηκαν σειρές διαλυμάτων της Glimepiride α) με HP-β-CD σε d6-dmso και β) με HP-β-CD και CRYSMEB σε D2O. Όλα τα φάσματα 1 H-NMR ελήφθησαν με το φασματοφωτόμετρο Brüker NMR 400 MHz DPX Avance. Τα φάσματα των καθαρών συστατικών (γλιμεπιρίδη, Hydroxy-β-cyclodextrin καθώς και των μιγμάτων γλιμεπιρίδης/hydroxy-β-cyclodextrin ελήφθησαν σε δευτεριωμένο οργανικό διαλύτη d6-dmso με εσωτερικό πρότυπο αναφοράς TMS (trimethylsilane). Το εσωτερικό πρότυπο αναφοράς είναι απαραίτητο για τον επακριβή προσδιορισμό των χημικών μετατοπίσεων των κορυφών της γλιμεπιρίδης και των κυκλοδεξτρινών. Παρασκευάσθηκαν μίγματα Glimepiride/HP-β-CD με αναλογίες 1:1, 1:2, 1:4, 1:6 και 1:10. Η συγκέντρωση της Glimepiride σε όλα τα μίγματα ήταν ίση με 5mM, ενώ η συγκέντρωση της HP-β-CD ήταν από 5 έως και 50mM. Η Glimepiride διαλύεται σχετικά εύκολα σε d6-dmso, ενώ έχει περιορισμένη διαλυτότητα σε D2O. Αντίθετα, οι κυκλοδεξτρίνες διαλύονται εύκολα και στο d6- DMSO καθώς και στο D2O. Το εσωτερικό πρότυπο αναφοράς είναι απαραίτητο για τον επακριβή προσδιορισμό των χημικών μετατοπίσεων των κορυφών της γλιμεπιρίδης και των κυκλοδεξτρινών. Η παρουσία του d6-dmso δρα ανταγωνιστικά στον σχηματισμό συμπλόκου βιοδραστικών ενώσεων με κυκλοδεξτρίνες με συνέπεια να μειώνονται σε σημαντικό βαθμό οι χημικές μετατοπίσεις. Έτσι, μελετήθηκε η συμπλοκοποίηση της Glimepiride με κυκλοδεξτρίνες σε D2O. Λόγω της περιορισμένης διαλυτότητας της Glimepiride σε D2O, χρησιμοποιήθηκε NaOD προκειμένου να αυξηθεί η διαλυτότητα της στην υδατική φάση. Έτσι παρασκευάσθηκαν διαλύματα με αναλογία Glimepiride/κυκλοδεξτρίνη ίση με 2:1, 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:6 και 1:10. Η συγκέντρωση 84

85 της Glimepiride σε όλα τα διαλύματά της ήταν ίση με 0.50mM, ενώ η συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης (HP-β-CD και CRYSMEB) ήταν από 0.25 έως και 5.00 mμ. Επίσης, στις ίδιες συνθήκες του διαλύματος (παρουσία NaOD) ελήφθησαν τα φάσματα για τις κυκλοδεξτρίνες HP-β-CD και CRYSMEB καθώς και για την Glimepiride. Στα διαλύματα αυτά χρησιμοποιήθηκε εσωτερικό πρότυπο DSS (4,4-dimethyl-4- silapentane-1-sulfonic acid) για τον επακριβή προσδιορισμό των χημικών μετατοπίσεων των κορυφών της γλιμεπιρίδης και των κυκλοδεξτρινών. Με την τεχνική αυτή, γίνεται προσπάθεια να προσδιορισθεί ποιο τμήμα του μορίου της γλιμεπιρίδης εισέρχεται στην υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης. Δυστυχώς, η πλειονότητα των μορίων που συμπλοκοποιούνται με τις κυκλοδεξτρίνες έχουν μεγάλο μέγεθος και δεν μπορούν να εισέλθουν ολόκληρα στην υδρόφοβη κοιλότητα των κυκλοδεξτρινών. Από την άλλη πλευρά, είναι δυνατόν η μερική είσοδος των στην υδρόφοβη κοιλότητα των κυκλοδεξτρινών να οδηγήσει στον σχηματισμό ευδιάλυτου συμπλόκου και να αυξήσει έτσι την διαλυτότητα της δυσδιάλυτης βιοδραστικής ένωσης. Αυτό συμβαίνει και στη γλιμεπιρίδη στην οποία λόγω δομής και μεγέθους δεν εισέρχεται ολόκληρο το μόριό της στην κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης αλλά τμήμα αυτού. Για την είσοδο του μορίου της Glimepiride στην υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης υπάρχουν δύο προτεινόμενες διαμορφώσεις, οι οποίες και περιγράφονται παρακάτω στα αποτελέσματα, οπότε με την χρήση της τεχνικής 1 H-NMR και μέσω των χημικών μετατοπίσεων των αντίστοιχων πρωτονίων γίνεται προσπάθεια να προσδιορισθεί ποια από τις δύο αυτές διαμορφώσεις είναι η κυρίαρχη κατά τον σχηματισμό του συμπλόκου της γλιμεπιρίδης με τις κυκλοδεξτρίνες ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑΣ ΤΗΣ ΓΛΙΜΕΠΙΡΙΔΗΣ ΣΕ ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΗΣ Για τον προσδιορισμό της επίδρασης των κυκλοδεξτρινών στην υδατοδιαλυτότητα της γλιμεπιρίδης χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος των Higuchi και Connors (Higuchi, 1965), σύμφωνα με την οποία περίσσεια στερεής Glimepiride προστίθεται σε υδατικά διαλύματα κυκλοδεξτρίνης με συγκεντρώσεις από 0 έως 25mM, εκτός από την β-κυκλοδεξτρίνη όπου η περιοχή συγκεντρώσεων των διαλυμάτων της ήταν από 0 έως 12mM εξαιτίας της μικρής διαλυτότητας της σε υδατικά διαλύματα. Σε όλες τις περιπτώσεις τα διαλύματα τοποθετήθηκαν σε αεροστεγώς κλεισμένα υάλινα φιαλίδια με βιδωτό πώμα και τα οποία ακολούθως ανακινήθηκαν τουλάχιστον τρεις φορές έντονα με την βοήθεια συσκευής Vortex. Για την παρασκευή των διαλυμάτων κυκλοδεξτρίνης χρησιμοποιήθηκε μητρικό διάλυμα κυκλοδεξτρίνης σε PBS, οι αραιώσεις έγιναν με διάλυμα PBS, ενώ πριν την προσθήκη της στερεής γλιμεπιρίδης το ph του διαλύματος ρυθμίσθηκε στο 7.0. Ακολούθησε η προσθήκη της στερεής Glimepiride, η ανακίνησή τους με την 85

86 συσκευή Vortex και κατόπιν τοποθετήθηκαν στον θερμοστατούμενο θάλαμο που απεικονίζεται στην Εικόνα 1, όπου αφέθηκαν για 3 ημέρες υπό συνεχή ανάδευση. Τα αιωρήματα Glimepiride/κυκλοδεξτρίνης ήταν προστατευμένα σε όλη την διάρκεια της διαδικασίας από το φως. Όλα τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν εις διπλούν σε τρεις διαφορετικές θερμοκρασίες 25, 30 και 35 C για κάθε κυκλοδεξτρίνη. Εικόνα 1: Φωτογραφία του θερμοστατούμενου αεροθάλαμου ανάδευσης που χρησιμοποιήθηκε για τα πειράματα διαλυτότητας (ιδιοκατασκευή). Πίνακας 10: Παρασκευή των δύο σειρών διαλυμάτων για τις μελέτες διαλυτότητας. α/α VCD/ml VPBS/ml

87 Μετά το πέρας του χρόνου ανάδευσης τα εναιωρήματα διηθήθηκαν διαμέσου ηθμών διαμέτρου οπών 0.22 μm (Minisart NY15, Sartorius) που ήταν προσαρμοσμένοι σε σύστημα διήθησης (syringe filter) απομακρύνοντας με αυτόν τον τρόπο την ποσότητα της Glimepiride που δεν διαλυτοποιήθηκε. Η διήθηση έγινε μέσα σε υδατόλουτρο ώστε να διατηρείται σταθερή η θερμοκρασία που είχαν τα διαλύματα κατά την ανάδευση. Ακολούθως, σε 3ml του διηθήματος προστίθεται 1ml NaOH 0,1Ν και προσδιορίζεται φασματοφωτομετρικά η συγκέντρωσή του σε Glimepiride με την βοήθεια κατάλληλης πρότυπης καμπύλης σε μήκος κύματος 226,5 nm (μέγιστη απορρόφηση Glimepiride σε PBS). Στα πειράματα που έγιναν παρουσία κυκλοδεξτρινών, η απορρόφησή τους στο μήκος κύματος που έγιναν οι αναλύσεις ήταν αμελητέα για όλες τις κυκλοδεξτρίνες και σε όλες τις συγκεντρώσεις των διαλυμάτων τους με αποτέλεσμα να μην είναι απαραίτητη διόρθωση. Αν η απορρόφηση του διαλύματος είναι πέραν της γραμμικής περιοχής αραιώνουμε το διάλυμα. Σε όλες τις αραιώσεις που έγιναν στον φασματοφωτομετρικό προσδιορισμό της γλιμεπιρίδης χρησιμοποιήθηκε διάλυμα PBS με ph = ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ΣΥΜΠΛΟΚΟΠΟΙΗΣΗΣ Βασικός στόχος των διαγραμμάτων φάσεως είναι ο προσδιορισμός της στοιχειομετρίας και ο υπολογισμός των σταθερών συμπλοκοποίησης των σχηματιζόμενων συμπλόκων Glimepiride-κυκλοδεξτρίνης. Αν η στοιχειομετρία του συμπλόκου είναι 1:1 τότε ισχύει ότι: [SS] TT = KK 1:1SS 0 [LL] 1+ KK 1:1 SS TT + SS 0 (63) 0 όπου ST είναι η ολική συγκέντρωση της Glimepiride στο διάλυμα ορισμένης συγκέντρωσης κυκλοδεξτρίνης (προσδιορίζεται πειραματικά), S0 είναι η διαλυτότητα της Glimepiride απουσία κυκλοδεξτρίνης στο διάλυμα PBS με ph = 7 και [L]T είναι η συνολική συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης. Η σχέση (63) είναι μια γραμμική συνάρτηση της ολικής διαλυτότητας του μορίου-ξενιστή [S]Τ έναντι της ολικής συγκέντρωσης του μορίου-υποδοχέα [L]T, επομένως η Κ1:1 υπολογίζεται από την κλίση της ευθείας και η S0 από το σημείο τομής της με τον y-άξονα (τεταγμένη επί την αρχή), σύμφωνα με τον τύπο (Higuchi, 1965): KK 1:1 = κκκκίσσσσ SS 0 (1 κκκκίσσσσ) (64) Με την παραπάνω μέθοδο, υπολογίστηκε η σταθερά συμπλοκοποίησης για τα σχηματιζόμενα σύμπλοκα της Glimepiride με τις κυκλοδεξτρίνες που μελετήθηκαν στην παρούσα εργασία (β-cd, HP-β-CD, Crysmeb και HP-γ-CD). 87

88 1.3.5 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ Οι θερμοδυναμικές παράμετροι που εμπλέκονται στον σχηματισμό των συμπλόκων και υπολογίστηκαν στην παρούσα διπλωματική εργασία είναι α) η μεταβολή της ενθαλπίας (ΔΗ), β) η μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας (ΔG) και γ) η μεταβολή της εντροπίας (ΔS). Όλα τα παραπάνω μεγέθη αναφέρονται ως φαινόμενα μεγέθη διότι δεν έχουν προσδιορισθεί σε μηδενική ιοντική ισχύ (πρότυπη κατάσταση). Συγκεκριμένα, η ιοντική ισχύς δεν είναι μηδενική αλλά περίπου ίση με 0.15Μ εξαιτίας του PBS που χρησιμοποιήθηκε. Για τον υπολογισμό της μεταβολής της ελεύθερης ενέργειας, ΔG, χρησιμοποιήθηκε η σχέση: ΔG = - RTlnKc (65) όπου ΚC είναι η σταθερά συμπλοκοποίησης, Τ είναι η απόλυτη θερμοκρασία και R είναι η παγκόσμια σταθερά των αερίων. Με βάση τις τιμές για την ΚC στην περιοχή θερμοκρασιών που μελετήθηκε η συμπλοκοποίηση η μεταβολή της ενθαλπίας ΔΗ υπολογίστηκε από την παρακάτω τροποποιημένη εξίσωση Van t Hoff: llllllkk cc = ΔΔΔΔ 1 + CC (66) 2.3RR TT με την υπόθεση ότι η ΔΗ είναι σταθερή σε στενή περιοχή θερμοκρασιών ( C). Η γραφική παράσταση της παραπάνω εξίσωσης είναι ευθεία και από την κλίση της υπολογίστηκε η ΔΗ. Η μεταβολή της εντροπίας, ΔS, υπολογίστηκε από την σχέση: ΔG = ΔΗ Τ * ΔS (67) όπου οι τιμές των ΔΗ και είναι ήδη γνωστές και Τ είναι η θερμοκρασία στην οποία έχει υπολογιστεί η ΔG. 88

89 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 89

90 2.1. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ Παρασκευάστηκαν στερεά μίγματα γλιμεπιρίδης με τις κυκλοδεξτρίνες Crysmeb, HP-β-CD, HP-γ-CD, SBE-β-CD, β-cd και γ-cd με τις μεθόδους της υγρής λειοτρίβησης, της συγκαταβύθισης και της λυοφιλοποίησης και μαζί με τα φυσικά τους μίγματα μελετήθηκαν προκειμένου να προσδιορισθεί η τεχνική ή οι τεχνικές που οδηγούν στον σχηματισμό συμπλόκων έγκλεισης ανάμεσα στην Glimepiride και τις παραπάνω κυκλοδεξτρίνες ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ Για το χαρακτηρισμό των στερεών συμπλόκων της Glimepiride με τις κυκλοδεξτρίνες Crysmeb, HP-β-CD, HP-γ-CD, SBE-β-CD, β-cd και γ-cd χρησιμοποιήθηκαν οι τεχνικές : Α) της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (DSC), Β) της περίθλασης των ακτίνων-χ (XRD), Γ) της φασματοσκοπίας πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR) και Δ) της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM) και τα αποτελέσματα των αναλύσεων παρουσιάζονται αναλυτικά παρακάτω Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης (DSC) Τα θερμογραφήματα της Glimepiride και των κυκλοδεξτρινών που μελετήθηκαν στην παρούσα εργασία καθώς των μιγμάτων που παρασκευάσθηκαν με τις τεχνικές που περιγράφονται στο πειραματικό μέρος παρουσιάζονται στα Σχήμα 33 έως 35. Μολονότι η Glimepiride εμφανίζεται τουλάχιστον σε δύο διαφορετικές κρυσταλλικές μορφές (πολυμορφισμός) ως Form-I και Form-II όπως αναφέρεται στην βιβλιογραφία [Bonfilio et al, 2012] δεν υπάρχει κάποια πληροφορία για τυχόν διαφορετικά σημεία τήξεως αυτών των πολυμορφικών φάσεων. Το σημείο τήξης και για τις δύο μορφές της Glimepiride είναι στους 207 C όπως απεικονίζεται στο Σχήμα 33. Μόνο στο θερμογράφημα της Form-II αναφέρεται μια μικρή ενδόθερμη κορυφή στους 140 C η οποία αντιστοιχεί στην μετατροπή της Form-II σε Form-I (solid-solid transition). Όπως προέκυψε από τα φάσματα XRD η Glimepiride που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα ήταν Glimepiride Form-I. Στο θερμογράφημα της Glimepiride που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία δεν εμφανίζεται η 90

91 ενδόθερμη κορυφή στους 140 C, που αντιστοιχεί στην μετατροπή της Glimepiride Form-II σε Form-I και απεικονίζεται στο Σχήμα 33. Οι κυκλοδεξτρίνες εμφανίζουν μία ευρεία ενδόθερμη κορυφή γύρω από τους 100 C η οποία αντιστοιχεί στην απομάκρυνση μορίων νερού από τις κοιλότητές τους. Σχήμα 33: Θερμογραφήματα των μορφών (Form-I και Form-II) της Γλιμεπιρίδης (Bonfilio et al, 2012). Στο Σχήμα 34 απεικονίζονται τα θερμογραφήματα της καθαρής γλιμεπιρίδης, της Crysmeb και των μιγμάτων τους που παρασκευάσθηκαν με απλή ανάμιξη (φυσικό μίγμα), με την μέθοδο της υγρής λειοτρίβησης (πάστας), με συγκαταβύθιση 91

92 των συστατικών και με λυοφιλοποίηση. Στο γράφημα αυτό, παρατηρούμε ότι στα μίγματα που παρασκευάσθηκαν με απλή ανάμιξη, με την μέθοδο της υγρής λειοτρίβησης και με συγκαταβύθιση διακρίνεται η ενδόθερμη κορυφή της Glimepiride στους 207 C, που αντιστοιχεί στο σημείο τήξεως της καθαρής Glimepiride και αποτελεί ένδειξη για τον μη-σχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στην Crysmeb και στην Gimepiride. Αντίθετα, στο μίγμα που παρασκευάσθηκε με την μέθοδο της λυοφιπολοίησης δεν διακρίνεται η ενδόθερμη κορυφή που αντιστοιχεί στο σημείο τήξεως της Glimepiride και αποτελεί ένδειξη για τον σχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στην Crysmeb και στην Glimepiride. Πρέπει να σημειωθεί ότι σε όλα τα μίγματα η γραμμομοριακή αναλογία Crysmeb και Glimepiride εκτός από το λυοφιλοποιημένο μίγμα ήταν 1:1 ( 29% κ.β. Glimepiride). Στο λυοφιλοποιημένο μίγμα η περιεκτικότητα σε Glimepiride ήταν περίπου 3-4%. (f) (e) Heat Flow / W.g -1 (d) (c) (b) (a) Temperature / 0 C Σχήμα 34: Θερμογραφήματα για την γλιμεπιρίδη (a), Crysmeb (b), φυσικό μίγμα (c), λειοτριβημένο μίγμα (d), μίγμα από συγκαταβύθιση (e) και λυοφιλοποιημένο μίγμα (f). Στο Σχήμα 35, απεικονίζονται τα θερμογραφήματα της καθαρής Glimepiride με την κυκλοδεξτρίνη Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin και των μιγμάτων τους που παρασκευάσθηκαν με απλή ανάμιξη, με την μέθοδο της υγρής λειοτρίβησης, με την μέθοδο της συγκαταβύθισης των συστατικών και με λυοφιλοποίηση. Στο γράφημα αυτό, όπως και στα προηγούμενα, σύμπλοκο έγκλεισης ανάμεσα στην Glimepiride 92

93 και και στην HP-β-CD παρασκευάσθηκε μόνο με την μέθοδο της λυοφιλοποίησης. Στο στερεό που παρασκευάσθηκε με την μέθοδο της λυοφιλοποίησης δεν διακρίνεται η ενδόθερμη κορυφή που αντιστοιχεί στο σημείο τήξεως της Glimepiride. Όπως προαναφέρθηκε, η απουσία της ενδόθερμης κορυφής που αντιστοιχεί στο σημείο τήξεως της Glimepiride αποτελεί ένδειξη για τον σχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στην HP-β-CD και στην Glimepiride. Σε όλα τα στερεά που παρασκευάσθηκαν με τις τρεις άλλες μεθόδους παρατηρήθηκε η ενδόθερμη κορυφή που αντιστοιχεί στο σημείο τήξεως της Glimepiride, ένδειξη για τον μησχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στην Glimepiride και την κυκλοδεξτρίνη HPβ-CD. Σε όλα τα μίγματα εκτός από το λυοφιλοποιημένο μίγμα η γραμμομοριακή αναλογία HP-β-CD και Glimepiride ήταν 1:1 ( 25% κ.β. Glimepiride). Στο λυοφιλοποιημένο μίγμα η περιεκτικότητα σε Glimepiride ήταν περίπου 3-4%. (f) (e) Heat Flow (W/g) (d) (c) (b) (a) Temperature / o C Σχήμα 35: Θερμογραφήματα για την γλιμεπιρίδη (a), HP-β-CD (b), φυσικό μίγμα (c), λειοτριβημένο μίγμα (d), μίγμα συγκαταβύθισης (e) και λυοφιλοποιημένο μίγμα (f). Ανάλογη εικόνα παρατηρήθηκε και στα στερεά μίγματα της Glimepiride με τις τροποποιημένες κυκλοδεξτρίνες HP-γ-CD και SBE-β-CD και τις φυσικές κυκλοδεξτρίνες β-cd και γ-cd. Από την ανάλυση των θερμογραφημάτων διαπιστώθηκε ότι σύμπλοκα έγκλεισης ανάμεσα στην Glimepiride και όλες τις παραπάνω κυκλοδεξτρίνες παρασκευάσθηκαν μόνο με την μέθοδο της λυοφιλιποίησης. Σε όλα τα στερεά που παρασκευάσθηκαν με τις τρεις άλλες 93

94 μεθόδους για τις κυκλοδεξτρίνες HP-γ-CD και SBE-β-CD παρατηρήθηκε η ενδόθερμη κορυφή που αντιστοιχεί στο σημείο τήξεως της Glimepiride, ένδειξη για τον μησχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στην Glimepiride και αυτές τις κυκλοδεξτρίνες. Στην περίπτωση των φυσικών κυκλοδεξτρινών (β-cd και γ-cd) δεν παρασκευάσθηκε στερεό με την μέθοδο της συγκαταβύθισης αφού οι φυσικές κυκλοδεξτρίνες διαλύονται ελάχιστα σε απόλυτες αλκοόλες, ενώ σε υδατικά μίγματα τους η διαλυτότητα της Glimepiride είναι περιορισμένη. Σε όλα τα στερεά που παρασκευάσθηκαν με τις άλλες δύο μεθόδους για τις φυσικές κυκλοδεξτρίνες παρατηρήθηκε η ενδόθερμη κορυφή που αντιστοιχεί στο σημείο τήξεως της Glimepiride, ένδειξη για τον μη-σχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στην Glimepiride και αυτές τις κυκλοδεξτρίνες. Επίσης πρέπει να σημειωθεί η απουσία, σε στερεά που παρασκευάσθηκαν με τις μεθόδους της συγκαταβύθισης και της λυοφιλοποίησης, της ασθενούς ενδόθερμης κορυφής στους 140 C, η οποία σύμφωνα με την βιβλιογραφία αντιστοιχεί στην μετατροπή της Glimepiride Form-II σε Glimepiride Form-I. Η απουσία αυτής της ενδόθερμης κορυφής δείχνει ότι στις συνθήκες που χρησιμοποιήθηκαν για την παρασκευή των μιγμάτων αυτών δεν σχηματίσθηκε η πολυμορφική Form-II της Glimepiride Περίθλαση των ακτίνων-χ (XRD) Τα φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ της Glimepiride και των κυκλοδεξτρινών που μελετήθηκαν στην παρούσα εργασία καθώς και των μιγμάτων που παρασκευάσθηκαν με τις τεχνικές που περιγράφονται στο πειραματικό μέρος παρουσιάζονται στα Σχήματα 38 έως 41. Πρέπει να σημειωθεί ότι από τις κυκλοδεξτρίνες μόνο οι φυσικές κυκλοδεξτρίνες (α-, β- και γ-) είναι κρυσταλλικές, ενώ οι τροποποιημένες κυκλοδεξτρίνες είναι στο σύνολο τους άμορφες. Επίσης η Glimepiride εμφανίζεται τουλάχιστον σε δύο διαφορετικές κρυσταλλικές μορφές (πολυμορφισμός) ως Form-I και Form-II όπως αναφέρεται στην βιβλιογραφία [Bonfilio et al, 2012]. Η κρυσταλλική μορφή της Glimepiride που χρησιμοποιήθηκε για όλα τα πειράματα της παρούσης εργασίας ήταν η Form-I, της οποίας το αντίστοιχο φάσμα περίθλασης ακτίνων-χ απεικονίζεται στο Σχήμα

95 Intensity Θ Σχήμα 36: Φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ για την Glimepiride. Η ταυτοποίηση της μορφής της Glimepiride που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα έγινε με την σύγκριση του φάσματος XRD που απεικονίζεται στο Σχήμα 36 με τα φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ των δύο μορφών της Glimepiride, που ελήφθησαν από την βιβλιογραφία [Bonfilio et al, 2012]. Παρατηρούμε ότι το φάσμα περίθλασης ακτίνων-χ της Glimepiride στο Σχήμα 36 ταυτίζεται με το αντίστοιχο φάσμα της μορφής Ι που απεικονίζεται στο Σχήμα 37. Όπως φαίνεται στο γράφημα αυτό υπάρχουν σημαντικές διαφορές στα φάσματα των δύο μορφών της Glimepiride. Συγκεκριμένα, στην Glimepiride Form-I διακρίνεται τρεις ισχυρές κορυφές σε 2θ = 13.36, και αντίστοιχα καθώς και τέσσερεις κορυφές μέτριας έντασης σε 2θ = 16.60, 19.09, και αντίστοιχα, καθώς και μία σχετικά ασθενή κορυφή σε 2Θ = 6.38 η οποία δεν παρατηρείται στην μορφή Form- II. Στην πολυμορφική μορφή Form-II, Παρατηρείται μία ισχυρή κορυφή περίπου σε 2Θ = 16 καθώς και δύο ακόμη χαρακτηριστικές κορυφές περίπου σε 2Θ = 10.5 και 12.0 αντίστοιχα. Επίσης, δύο μικρότερης έντασης κορυφές παρατηρούνται περίπου σε 2Θ = 21.5 και 25.0 αντίστοιχα. 95

96 Σχήμα 37: Φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ για τις δύο γνωστές πολυμορφικές φάσεις της Glimepiride (Form I, Form II) (Bonfilio et al, 2012). Στο Σχήμα 38 απεικονίζονται τα φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ της καθαρής Glimepiride (καμπύλη a), της Crysmeb (καμπύλη b) και των μιγμάτων τους που παρασκευάσθηκαν με απλή ανάμιξη, με την μέθοδο της πάστας, με συγκαταβύθιση των συστατικών και με λυοφιλοποίηση (καμπύλες c-f). Στο γράφημα αυτό, παρατηρούμε ότι στα μίγματα που παρασκευάσθηκαν με απλή ανάμιξη (καμπύλη c) και με την μέθοδο της πάστας (καμπύλη d) διακρίνονται οι κύριες 96

97 κορυφές της Glimepiride που αποτελεί ένδειξη για τον μη-σχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στην Crysmeb και στην Glimepiride. Επίσης στα φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ αυτών των μειγμάτων δεν διακρίνονται οι μικρότερες κορυφές λόγω αραίωσης με την κυκλοδεξτρίνη. Στο μίγμα που παρασκευάσθηκε με την μέθοδο της συγκαταβύθισης (καμπύλη e) οι εντάσεις των κύριων κορυφών της Glimepiride είναι πολύ μικρότερες σε σύγκριση με τα προηγούμενα μίγματα παρότι έχουν την ίδια σύσταση. Κατά συνέπεια η μέθοδος της συγκαταβύθισης οδηγεί στο μερικό σχηματισμό συμπλόκου Glimepiride με την Crysmeb. Ταυτόχρονα στο τελικό προϊόν υπάρχει και ποσότητα μη-συμπλοκοποιημένης Glimepiride με την Crysmeb. Αντίθετα, στο μίγμα που παρασκευάσθηκε με την μέθοδο της λυοφιλοποίησης (καμπύλη f) δεν διακρίνονται οι κύριες κορυφές και αποτελεί ένδειξη για τον σχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στην Crysmeb και στην Glimepiride. Πρέπει να σημειωθεί ότι σε όλα τα μίγματα εκτός από το λυοφιλοποιημένο μίγμα η γραμμομοριακή αναλογία Crysmeb και Glimepiride ήταν 1:1 ( 29% κ.β.). Στο λυοφιλοποιημένο μίγμα η περιεκτικότητα σε Glimepiride ήταν περίπου 3-4%. (f) (e) Intensity (d) (c) (b) (a) Θ Σχήμα 38: Φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ για την Glimepiride (a), CRYSMEB (b), φυσικό μίγμα (c), λειοτριβημένο μίγμα (d), μίγμα από συγκαταβύθιση (e) και λυοφιλοποιημένο μίγμα (f). Στο Σχήμα 39 απεικονίζονται τα φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ της καθαρής Glimepiride (καμπύλη a), της Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin (καμπύλη b) και των μιγμάτων τους (καμπύλες c-f) που παρασκευάσθηκαν με απλή ανάμιξη, με 97

98 την μέθοδο της πάστας, με συγκαταβύθιση των συστατικών και με λυοφιλοποίηση. Στο γράφημα αυτό, όπως και στο προηγούμενο, παρατηρούμε ότι στα μίγματα που παρασκευάσθηκαν με απλή ανάμιξη (καμπύλη c) και με την μέθοδο της πάστας (καμπύλη d) διακρίνονται οι κύριες κορυφές της Glimepiride που αποτελεί ένδειξη για τον μη-σχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στην Hydroxypropyl -β- Cyclodextrin και στην Glimepiride. Στο μίγμα που παρασκευάσθηκε με την μέθοδο της συγκαταβύθισης (καμπύλη e) παρουσιάζεται ανάλογη εικόνα όπως στην περίπτωση της Crysmeb. Το τελικό προϊόν αποτελεί μίγμα συμπλόκου Glimepiride με την HP-β-CD και Glimepiride που δεν έχει σχηματίσει σύμπλοκο έγκλεισης με την HP-β-CD. Αντίθετα, στο μίγμα που παρασκευάσθηκε με την μέθοδο της λυοφιλοποίησης (καμπύλη f) δεν διακρίνεται οι κύριες κορυφές και αποτελεί ένδειξη για τον σχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στην Crysmeb και στην Glimepiride. Πρέπει να σημειωθεί ότι σε όλα τα μίγματα εκτός από το λυοφιλοποιημένο μίγμα η γραμμομοριακή αναλογία HP-β-CD και Glimepiride ήταν 1:1 ( 25% κ.β.). Στο λυοφιλοποιημένο μίγμα η περιεκτικότητα σε Glimepiride ήταν περίπου 3-4% (f) (e) Intensity (d) (c) (b) Θ (a) Σχήμα 39: Φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ για την Glimepiride (a), HP-β-CD (b), φυσικό μίγμα (c), λειοτριβημένο μίγμα (d), μίγμα από συγκαταβύθιση (e) και λυοφιλοποιημένο μίγμα (f). Προκειμένου να διερευνηθεί περαιτέρω ο σχηματισμός συμπλόκου έγκλεισης Crysmeb με την Glimepiride με την μέθοδο της συγκαταβύθισης 98

99 παρασκευάσθηκαν στερεά με μεγαλύτερη αναλογία σε κυκλοδεξτρίνη. Συγκεκριμένα, αρχικά παρασκευάσθηκε μίγμα με αναλογία Glimepiride Crysmeb ίση με 1:2 οπότε η περιεκτικότητα του σε Glimepiride ήταν ίση με 20% (αντί του 29% στο μίγμα 1:1). Στο Σχήμα 40, απεικονίζονται τα φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ για την Glimepiride (καμπύλη a), την Crysmeb (καμπύλη b) και τα μίγματα τους με στοιχειομετρία 1:1 και 1:2 που παρασκευάσθηκαν με την μέθοδο της συγκαταβύθισης. Στο φάσμα του μίγματος με στοιχειομετρία 1:2, εμφανίζονται οι σημαντικότερες κορυφές της Glimepiride και αποτελεί ένδειξη για τον μησχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στην Crysmeb και στην Glimepiride σε ποσοστό 100%. Ορισμένη ποσότητα της Glimepiride παραμένει μησυμπλοκοποιημένη παρότι η ποσότητα της κυκλοδεξτρίνης είναι διπλάσια σε σύγκριση με το μίγμα 1:1. Ακολούθως παρασκευάσθηκε μίγμα Glimepiride με Crysmeb με περιεκτικότητα 5% σε Glimepiride με φυσική ανάμιξη καθώς και στερεό με την μέθοδο της συγκαταβύθισης (εξάτμιση του διαλύτη σε περιστρεφόμενο εξατμιστήρα) από διάλυμα μίγματος Crysmeb και Glimepiride με περιεκτικότητα 5%. Επιλέχθηκε ποσοστό Glimepiride ίσο με 5% διότι είναι το ποσοστό που προσδιορίσθηκε στο στερεό που παρασκευάσθηκε με την μέθοδο της λυοφιλοποίησης. Το φυσικό μίγμα παρασκευάσθηκε προκειμένου να ελεχθεί η δυνατότητα ανίχνευσης της Glimepiride σε ποσοστό 5% και να πιστοποιηθεί ο σχηματισμός του συμπλόκου έγκλεισης σε περίπτωση απουσίας των στα παρασκευασθέντα στερεά. Ελήφθησαν τα φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ των δύο στερεών τα οποία και απεικονίζονται στο Σχήμα 41 μαζί με τα φάσματα των επιμέρους καθαρών συστατικών. 99

100 (d) (c) Intensity (b) (a) Θ Σχήμα 40: Φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ για την Glimepiride (a), Crysmeb (b), στερεό με την μέθοδο της συγκαταβύθισης και στοιχειομετρική αναλογία 1:1 (c) και στερεό με την μέθοδο της συγκαταβύθισης και στοιχειομετρική αναλογία 1:2. Στο φάσμα περίθλασης ακτίνων-χ που ελήφθη για το φυσικό μίγμα (καμπύλη c) παρατηρούνται οι σημαντικότερες κορυφές της Glimepiride (πρόκειται για αναλογική υπέρθεση των φασμάτων των καθαρών συστατικών), ενώ αντίθετα καμμία κορυφή της Glimepiride δεν παρατηρείται στο φάσμα του στερεού που παρασκευάσθηκε με την μέθοδο της συγκαταβύθισης (καμπύλη d). Η απουσία κορυφών της Glimepiride σε αυτό το στερεό αποτελεί απόδειξη για τον σχηματισμό ένωσης έγκλεισης της Crysmeb με την Glimepiride. Σημειώνεται ότι η περιεκτικότητα της Glimepiride στο στερεό είναι ίση περίπου με 5% με την περιεκτικότητα στο στερεό που παρασκευάσθηκε με την μέθοδο της λυοφιλοποίησης. Αυτό δείχνει ότι η απόδοση σχηματισμού συμπλόκου έγκλεισης με την μέθοδο της συγκαταβύθισης έχει μικρότερη απόδοση σε σύγκριση με άλλες βιοδραστικές ενώσεις. Επίσης, εξηγεί την ύπαρξη των σημαντικότερων κορυφών της Glimepiride στα στερεά που παρασκευάσθηκαν με την μέθοδο της συγκαταβύθισης και γραμμομοριακή αναλογία κυκλοδεξτρίνης Glimepiride 1:1 και 1:2. 100

101 (d) (c) Intensity (b) (a) Θ Σχήμα 41: Φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ για την Glimepiride (a), Crysmeb (b), φυσικό μίγμα με ποσοστό 5% σε Glimepiride (c) και στερεό από συγκαταβύθιση μίγματος Crysmeb Glimepiride (5%). Ανάλογη εικόνα παρατηρήθηκε και στα στερεά μίγματα της Glimepiride με τις τροποποιημένες κυκλοδεξτρίνες HP-γ-CD και SBE-β-CD και τις φυσικές κυκλοδεξτρίνες β-cd και γ-cd. Σε όλα τα στερεά η στοιχειομετρική αναλογία Glimepiride και της αντίστοιχης κυκλοδεξτρίνης ήταν ίση με 1:1 εκτός από τα στερεά που παρασκευάσθηκαν με την μέθοδο της λυοφιλοποίησης στα οποία η περιεκτικότητα σε Glimepiride ήταν από 3 έως 6% ανάλογα με την κυκλοδεξτρίνη. Από την ανάλυση των φασμάτων περίθλασης ακτίνων-χ διαπιστώθηκε ότι σύμπλοκα έγκλεισης ανάμεσα στην Glimepiride και στις παραπάνω κυκλοδεξτρίνες παρασκευάσθηκαν μόνο με την μέθοδο της λυοφιλoποίησης. Σε όλα τα στερεά που παρασκευάσθηκαν με τις τρεις άλλες μεθόδους για τις τροποποιημένες κυκλοδεξτρίνες HP-γ-CD και SBE-β-CD παρατηρήθηκαν στα φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ οι χαρακτηριστικές κορυφές της Glimepiride, ένδειξη για τον μησχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στην Glimepiride και αυτές τις κυκλοδεξτρίνες σε ποσοστό 100%. Στην περίπτωση των φυσικών κυκλοδεξτρινών (β- CD και γ-cd) δεν παρασκευάσθηκε στερεό με την μέθοδο της συγκαταβύθισης αφού οι φυσικές κυκλοδεξτρίνες διαλύονται ελάχιστα σε απόλυτες αλκοόλες, ενώ σε υδατικά μίγματά τους η διαλυτότητα της Glimepiride είναι περιορισμένη. Στα φάσματα περίθλασης ακτίνων-χ για όλα τα στερεά που παρασκευάσθηκαν με τις 101

102 άλλες δύο μεθόδους για τις φυσικές κυκλοδεξτρίνες παρατηρήθηκαν οι χαρακτηριστικές κορυφές της Glimepiride, ένδειξη για τον μη-σχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στην Glimepiride και τις φυσικές β- και γ- κυκλοδεξτρίνες Φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR) Με την τεχνική NMR προσπαθούμε να εντοπίσουμε την γεωμετρία του σχηματιζόμενου συμπλόκου έγκλεισης και συγκεκριμένα ποια πλευρά του μορίου της Glimepiride εισέρχεται στην υδρόφοβη κοιλότητα των κυκλοδεξτρινών. Είναι γνωστό ότι το μόριο της Glimepiride δεν μπορεί να εισέλθει ολόκληρο στην κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης λόγω του μεγέθους του. Για να προσδιορίσουμε το τμήμα του μορίου της Glimepiride που εισέρχεται στην κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης πρέπει να συγκρίνουμε τις τιμές των χημικών μετατοπίσεων των πρωτονίων της Glimepiride παρουσία και απουσία κυκλοδεξτρίνης. Το μόριο της Glimepiride και η αντίστοιχη αρίθμηση των πρωτονίων της απεικονίζονται στο Σχήμα 42 καθώς επίσης και το φάσμα 1 H-NMR της Glimepiride που ελήφθη σε διάλυμα της σε d6-dmso. Στο Σχήμα 42, εμφανίζονται και οι κορυφές του διαλύτη d6-dmso, του εσωτερικού προτύπου TMS (tetramethylsilane) καθώς και του νερού το οποίο είναι εγκλωβισμένο στην υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης και απελευθερώνεται κατά την διάλυση της στο d6-dmso. Η χημική μετατόπιση των πρωτονίων του TMS είναι ίση με το μηδέν και οι χημικές μετατοπίσεις των πρωτονίων των μελετώμενων μορίων λαμβάνονται ως προς αυτό. Στον Πίνακα 11, παρουσιάζονται οι τιμές της χημικής μετατόπισης για όλα τα πρωτόνια της Glimepiride που αναφέρονται στην βιβλιογραφία καθώς και η πολλαπλότητα των αντίστοιχων κορυφών. Τα πρωτόνια των αμινομάδων δίνουν χημικές μετατοπίσεις στα 8,37 ppm (θέση 5), 10,38 ppm (θέση 10) και 6,36 ppm (θέση 11) και οι αντίστοιχες μετατοπίσεις των θα χρησιμοποιηθούν κύρια για τον εντοπισμό της γεωμετρίας του συμπλόκου έγκλεισης. Τα πρωτόνια στις θέσεις 8a και 8b του αρωματικού δακτυλίου δίνουν ίδιες χημικές μετατοπίσεις και εμφανίζουν διπλές κορυφές και το ίδιο συμβαίνει και για τα πρωτόνια 9a και 9b. Πίνακας 11: Τιμές χημικής μετατόπισης και πολλαπλότητα κορυφών στο φάσμα 1 H-NMR της Glimepiride σε d6-dmso. 102

103 Θέση Πρωτονίου Χημική Μετατόπιση / ppm Πολλαπλότητα 1 0,97 t 2 2,17 m 3 2,01 s 4 4,16 s 5 8,37 t 6 3,49 q 7 2,89 t 8 7,46 d 9 7,81 d 10 10,38 s 11 6,36 d 12 3,17 m 13 1,69 m 14 1,10 m 15 1,24 m 16 1,60 m 17 0,89 m 18 0,82 d Η Glimepiride έχει μικρή διαλυτότητα στο νερό και στο δευτεριωμένο νερό (D2O) με αποτέλεσμα να μην δίνει ικανοποιητικό σήμα ακόμη και παρουσία κυκλοδεξτρίνης. Έτσι τα φάσματα της καθαρής Glimepiride και CRYSMEB καθώς και των μιγμάτων τους παρασκευάσθηκαν σε DMSO-d6. Στο δευτεριωμένο DMSO και οι δύο ενώσεις διαλύονται πλήρως. Εντούτοις, το δευτεριωμένο DMSO εισέρχεται στην υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης δρώντας ανταγωνιστικά στον σχηματισμό συμπλόκων των κυκλοδεξτρινών με διάφορες ενώσεις. Προκειμένου να ξεπερασθεί η ανταγωνιστική επίδραση του DMSO στον σχηματισμό συμπλόκου Glimepiride και κυκλοδεξτρίνης πρέπει η συγκέντρωση της κυκλοδεξτρίνης να είναι μεγαλύτερη της Glimepiride. Παρασκευάσθηκαν διαλύματα που περιείχαν Glimepiride και CRYSMEB σε αναλογίες 1:1, 1:3, 1:6 και 1:9. 103

104 Υπάρχουν δύο δυνατές διαμορφώσεις του συμπλόκου Glimepiride και της Me-β-CD: Α) στην πρώτη διαμόρφωση εισέρχεται το αριστερό μέρος του μορίου της Glimepiride με αποτέλεσμα να αλληλεπιδρούν τα πρωτόνια στις θέσεις 1 έως και 6 και κατά συνέπεια να αναμένονται μεταβολές στις χημικές μετατοπίσεις των πρωτονίων αυτών και ειδικότερα στο πρωτόνιο που βρίσκεται στην θέση 5 (ομάδα NH-). Β) στην δεύτερη διαμόρφωση, εισέρχεται το δεξιό μέρος του μορίου της Glimepiride με αποτέλεσμα να αλληλεπιδρούν τα πρωτόνια στις θέσεις 10 έως και 18 και κατά συνέπεια να αναμένονται μεταβολές στις χημικές μετατοπίσεις των πρωτονίων αυτών. Και στις δύο περιπτώσεις τα πρωτόνια αυτά αλληλεπιδρούν με τα πρωτόνια Η3 και Η5 τα οποία βρίσκονται στην εσωτερική υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης. Στο μόριο της γλιμεπιρίδης που απεικονίζεται στο Σχήμα 42 υπάρχουν τρεις χαρακτηριστικές ομάδες. Συγκεκριμένα, στο αριστερό άκρο υπάρχει ομάδα αιθυλιωμένης πυρόλης (πρωτόνια 1 και 2), στο μέσον του μορίου φαινυλική ομάδα και στο δεξιό άκρο υπάρχει ομάδα κυκλοεξανίου στο άκρο της οποία βρίσκεται μεθυλομάδα (πρωτόνια Η18). 104

105 Σχήμα 42: Φάσμα NMR και μοριακός τύπος της καθαρής Glimepiride με αρίθμηση των πρωτονίων. Στα φάσματα των διαλυμάτων Glimepiride με τις κυκλοδεξτρίνες CRYSMEB και HP-β-CD σε DMSO-d6 παρατηρήθηκαν τα ακόλουθα σε σχέση με τις τιμές των χημικών μετατοπίσεων : Α) οι σημαντικότερες μεταβολές των τιμών των χημικών μετατοπίσεων παρατηρήθηκαν για το πρωτόνιο Η11 και τα πρωτόνια του αλειφατικού δακτυλίου (Η12 έως και Η18) του μορίου της Glimepirde. Παρατηρήθηκε ότι οι μεταβολές εξαρτώνται από την συγκέντρωση των κυκλοδεξτρινών CRYSMEB και HP-β-CD, και σε συνδυασμό με τις αντίστοιχες μεταβολές που παρατηρήθηκαν στις χημικές μετατοπίσεις των πρωτονίων Η3 και Η5 που βρίσκονται στην εσωτερική κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης, είναι φανερό ότι το μόριο της Glimepiride εισέρχεται στην υδρόφοβη κοιλότητα των κυκλοδεξτρινών με την ομάδα του κυκλοεξανίου (αλειφατικός δακτύλιος) σχηματίζοντας ένωση έγκλεισης. 105

106 Β) οι τιμές των χημικών μετατοπίσεων για τα πρωτόνια του βενζολικού δακτυλίου (8a, 8b, 9a και 9b) παρέμειναν σχεδόν σταθερές και ανεξάρτητες της συγκέντρωσης των κυκλοδεξτρινών CRYSMEB και HP-β-CD. Το ίδιο παρατηρήθηκε και για τα πρωτόνια στις θέσεις H1 έως και H5 που υπάρχουν στην ομάδα της αιθυλοπυρρόλης στο αριστερό άκρο της γλιμεπιρίδης όπως απεικονίζεται στο Σχήμα 42. Αυτό αποτελεί ένδειξη ότι τα παραπάνω πρωτόνια δεν αλληλεπιδρούν στο διάλυμα με τα μόρια της κυκλοδεξτρίνης, κατά συνέπεια το τμήμα αυτό της γλιμεπιρίδης βρίσκεται εκτός της κοιλότητας της κυκλοδεξτρίνης στην υδατική φάση. Γ) οι μεταβολές των χημικών μετατοπίσεων ήταν ισχυρότερες στα διαλύματα της Glimepiride/κυκλοδεξτρινών σε DMSO-d6 σε σύγκριση με τις αντίστοιχες μεταβολές που καταγράφηκαν στα διαλύματα τους σε D2O/NaOD. Αυτό οφείλεται στον ιονισμό του μορίου της Glimepiride στο αλκαλικό περιβάλλον που δημιουργεί το δευτεριωμένο υδροξείδιο του νατρίου. Στην περίπτωση των διαλυμάτων σε DMSOd6 η Glimepiride παραμένει στην μοριακή μορφή της και εισέρχεται χωρίς φορτίο στην υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης. Η προσθήκη του δευτεριωμένου υδροξειδίου του νατρίου έγινε προκειμένου να διαλυτοποιηθεί σημαντική ποσότητα Glimepiride ώστε να λαμβάνεται επαρκές σήμα για τα αντίστοιχα πρωτόνια. Η ιονισμένη μορφή της Glimepirde και γενικότερα υδρόφοβων ενώσεων παρουσιάζει μικρότερη τάση για είσοδο στην υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης με αποτέλεσμα την μείωση των αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στα πρωτόνια της Glimepiride και στα πρωτόνια Η3 και Η5 της υδρόφοβης κοιλότητας της κυκλοδεξτρίνης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μείωση των μεταβολών των χημικών μετατοπίσεων που παρατηρούνται σε αυτές τις συνθήκες. Λόγω του ιονισμού δεν είναι δυνατόν να προσδιορισθεί με την βοήθεια της τεχνικής της τιτλοδότησης NMR της σταθεράς σχηματισμού συμπλόκου καθώς κυρίαρχη μορφή της ένωσης είναι η ιονισμένη μορφή της και όχι η μη-ιονισμένη μορφή που έχει και μεγαλύτερο ενδιαφέρον. 106

107 Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM) Επίσης τα στερεά μίγματα που παρασκευάσθηκαν με τις προαναφερθείσες τεχνικές μελετήθηκαν με την βοήθεια της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης. Οι φωτογραφίες των στερεών μειγμάτων της Glimepiride με την Crysmeb και των καθαρών συστατικών τους (Glimepiride και Crysmeb) που ελήφθησαν με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης παρουσιάζονται στα Σχήματα 43 και 44. Η μεγέθυνση κάθε εικόνας αναφέρεται στην αντίστοιχη παρένθεση. Από τις εικόνες των καθαρών συστατικών που ελήφθησαν παρατηρούμε την μορφολογία των κρυστάλλων της Glimepride καθώς και την μορφολογία των σφαιρικών σχηματισμών της Crysmeb. Στην εικόνα του φυσικού μίγματος παρατηρούμε τους κρυστάλλους της Glimepiride καθώς και την χαρακτηριστική μορφολογία της Crysmeb. Αυτό αποτελεί απόδειξη για τον μη σχηματισμό ένωσης έγκλεισης ανάμεσα στα δύο συστατικά κατά την απλή ανάμιξη τους. Στην εικόνα του λειοτριβημένου μίγματος παρατηρούμε τους κρυστάλλους της Glimepiride ενώ απουσιάζει η χαρακτηριστική μορφολογία της Crysmeb. Η απουσία της χαρακτηριστικής μορφολογίας των επιμέρους καθαρών συστατικών οφείλεται στην χρήση του διαλύτη (υδατικού διαλύματος αιθανόλης 50%) που προκάλεσε μερική διαλυτοποίηση της glimepiride αλλά σχεδόν πλήρη διαλυτοποίηση της Crysmeb. Σε συνδυασμό με τις προηγούμενες τεχνικές η μορφολογία αυτή δεν αντιστοιχεί σε ένωση έγκλεισης ανάμεσα στην Glimepiride και την Crysmeb. Επίσης στα μίγματα που παρασκευάσθηκαν με τις τεχνικές της συγκαταβύθισης και της λυοφιλοποίησης παρατηρούμε μία τελείως διαφορετική μορφολογία που δεν μοιάζει με την μορφολογία κανενός από τα δύο επιμέρους συστατικά. Εντούτοις, μόνο στην περίπτωση των μιγμάτων που παρασκευάσθηκαν α) με την μέθοδο της συγκαταβύθισης και β) την μέθοδο της λυοφιλοποίησης σχηματίζεται ένωση έγκλεισης ανάμεσα στην Glimepiride και την Crysmeb με βάση τις τεχνικές DSC και XRD. Συμπερασματικά, η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης δεν μπορεί να δώσει ασφαλή συμπεράσματα από μόνη της για τον σχηματισμό ή όχι ένωσης έγκλεισης 107

108 ανάμεσα στην γλιμεπιρίδη και τις κυκλοδεξτρίνες αλλά σε συνδυασμό με άλλες αναλυτικές τεχνικές όπως DSC και XRD στην παρούσα περίπτωση. Σχήμα 43: Εικόνες της Glimepiride (x12322) και της Crysmeb (x2825) που ελήφθησαν με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης. A B Γ Δ Σχήμα 44: Εικόνες των στερεών μιγμάτων της Glimepiride και της Crysmeb που ελήφθησαν με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης. Α : Φυσικό μίγμα (x2178), Β: 108

ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΣΤΗΝ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΤΗΣ CARVEDILOL ΖΩΓΡΑΦΟΣ ΣΩΤΗΡΙΟΣ

ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΣΤΗΝ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΤΗΣ CARVEDILOL ΖΩΓΡΑΦΟΣ ΣΩΤΗΡΙΟΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΟΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΣΤΗΝ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΤΗΣ CARVEDILOL ΖΩΓΡΑΦΟΣ ΣΩΤΗΡΙΟΣ ΧΗΜΙΚΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Για την

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΣΤΗΝ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΡΙΣΠΕΡΙΔΟΝΗΣ ΕΛΕΖΟΓΛΟΥ ΘΡΑΣΥΒΟΥΛΟΣ

ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΣΤΗΝ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΡΙΣΠΕΡΙΔΟΝΗΣ ΕΛΕΖΟΓΛΟΥ ΘΡΑΣΥΒΟΥΛΟΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΣΤΗΝ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΡΙΣΠΕΡΙΔΟΝΗΣ ΕΛΕΖΟΓΛΟΥ ΘΡΑΣΥΒΟΥΛΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Για την απόκτηση

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΧΡΟΝΑΣ Γ. ΛΕΩΝΙΔΑΣ ΦΑΡΜΑΚΟΠΟΙΟΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΧΡΟΝΑΣ Γ. ΛΕΩΝΙΔΑΣ ΦΑΡΜΑΚΟΠΟΙΟΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΧΡΟΝΑΣ Γ. ΛΕΩΝΙΔΑΣ ΦΑΡΜΑΚΟΠΟΙΟΣ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΚΥΚΛΟΔΕΞΤΡΙΝΩΝ ΣΤΗΝ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΙΤΡΑΚΟΝΑΖΟΛΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ

Διαβάστε περισσότερα

Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ Τομέας Φαρμακευτικής Χημείας. Ιωάννης Ντότσικας. Επικ.

Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ Τομέας Φαρμακευτικής Χημείας. Ιωάννης Ντότσικας. Επικ. Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ Τομέας Φαρμακευτικής Χημείας Ιωάννης Ντότσικας Επικ. Καθηγητής 1 Οι κυκλοδεξτρίνες (Cyclodextrins, CDs) είναι κυκλικοί ολιγοσακχαρίτες

Διαβάστε περισσότερα

Ι. Ντότσικας, Επ. Καθηγητής Φαρμακευτικής ΕΚΠΑ. Οι κυκλοδεξτρίνες (cyclodextrins, CDs)

Ι. Ντότσικας, Επ. Καθηγητής Φαρμακευτικής ΕΚΠΑ. Οι κυκλοδεξτρίνες (cyclodextrins, CDs) Οι κυκλοδεξτρίνες (cyclodextrins, CDs) Οι κυκλοδεξτρίνες είναι μία οικογένεια κυκλικών ολιγοσακχαριτών αποτελούμενες από μονομερή σακχάρων (α-d-γλυκοπυρανόζη) συνδεδεμένων μεταξύ τους με α - [1,4] γλυκοσιδικούς

Διαβάστε περισσότερα

Μικροενθυλάκωση βιοδραστικών ουσιών. Ειρήνη Στρατή

Μικροενθυλάκωση βιοδραστικών ουσιών. Ειρήνη Στρατή Μικροενθυλάκωση βιοδραστικών ουσιών Ειρήνη Στρατή Μικροενθυλάκωση (microencapsulation) Τεχνική κατά την οποία μια ουσία ή μίγμα ουσιών, περιβάλλεται από ένα άλλο υλικό, το οποίο ονομάζεται μέσο εγκλεισμού,

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνικές παρασκευής ζεόλιθου ZSM-5 από τέφρα φλοιού ρυζιού με χρήση φούρνου μικροκυμάτων και τεχνικής sol-gel

Τεχνικές παρασκευής ζεόλιθου ZSM-5 από τέφρα φλοιού ρυζιού με χρήση φούρνου μικροκυμάτων και τεχνικής sol-gel Τεχνικές παρασκευής ζεόλιθου ZSM-5 από τέφρα φλοιού ρυζιού με χρήση φούρνου μικροκυμάτων και τεχνικής sol-gel Δέσποινα Στεφοπούλου Επιβλέπων: Κωνσταντίνος Κορδάτος Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρασκευάστηκαν

Διαβάστε περισσότερα

Ευρύκλεια Καραγιαννίδου, Έλλη Βασταρδή, Θεοχάρης Κόφτης. 5 th Πανελλήνιο Συνέδριο Θερμικής Ανάλυσης & Θερμιδομετρίας Mαϊου 2012, Θεσσαλονίκη

Ευρύκλεια Καραγιαννίδου, Έλλη Βασταρδή, Θεοχάρης Κόφτης. 5 th Πανελλήνιο Συνέδριο Θερμικής Ανάλυσης & Θερμιδομετρίας Mαϊου 2012, Θεσσαλονίκη ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΔΡΑΣΤΙΚΗΣ ΟΥΣΙΑΣ ΦΑΡΜΑΚΩΝ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΦΟΡΙΚΗΣ ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑΣ ΣΑΡΩΣΗΣ, ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΣΤΑΘΜΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΠΟΛΩΤΙΚΗΣ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑΣ ΘΕΡΜΑΙΝΟΜΕΝΗΣ ΤΡΑΠΕΖΑΣ Ευρύκλεια Καραγιαννίδου,

Διαβάστε περισσότερα

Εύη Καραγιαννίδου Χημικός Α.Π.Θ. ΟΙ ΕΠΟΞΕΙΔΙΚΕΣ ΚΟΛΛΕΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΡΓΩΝ ΤΕΧΝΗΣ ΑΠΟ ΓΥΑΛΙ ή ΚΕΡΑΜΙΚΟ

Εύη Καραγιαννίδου Χημικός Α.Π.Θ. ΟΙ ΕΠΟΞΕΙΔΙΚΕΣ ΚΟΛΛΕΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΡΓΩΝ ΤΕΧΝΗΣ ΑΠΟ ΓΥΑΛΙ ή ΚΕΡΑΜΙΚΟ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ Εύη Καραγιαννίδου Χημικός Α.Π.Θ. ΟΙ ΕΠΟΞΕΙΔΙΚΕΣ ΚΟΛΛΕΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΡΓΩΝ ΤΕΧΝΗΣ ΑΠΟ ΓΥΑΛΙ ή ΚΕΡΑΜΙΚΟ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΗΣ

Διαβάστε περισσότερα

5.3 Υπολογισμοί ισορροπίας φάσεων υγρού-υγρού

5.3 Υπολογισμοί ισορροπίας φάσεων υγρού-υγρού 5.3 Υπολογισμοί ισορροπίας φάσεων υγρού-υγρού Η αρχική εξίσωση που χρησιμοποιείται για τους υπολογισμούς της ΙΦΥΥ είναι η ικανοποίηση της βασικής θερμοδυναμικής απαίτησης της ισότητας των τάσεων διαφυγής

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ. Οι φυσικές καταστάσεις της ύλης είναι η στερεή, η υγρή και η αέρια.

ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ. Οι φυσικές καταστάσεις της ύλης είναι η στερεή, η υγρή και η αέρια. ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Οι φυσικές καταστάσεις της ύλης είναι η στερεή, η υγρή και η αέρια. Οι μεταξύ τους μεταβολές εξαρτώνται από τη θερμοκρασία και την πίεση και είναι οι παρακάτω: ΣΗΜΕΙΟ ΤΗΞΗΣ ΚΑΙ ΣΗΜΕΙΟ

Διαβάστε περισσότερα

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2018 Β ΦΑΣΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2018 Β ΦΑΣΗ ΧΗΜΕΙΑ ΤΑΞΗ: Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ: ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ Ημερομηνία: Τετάρτη 11 Απριλίου 2018 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΘΕΜΑ Α ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Α1. Η σωστή τετράδα κβαντικών αριθμών για το μονήρες

Διαβάστε περισσότερα

Ανάλυση Τροφίμων. Ενότητα 4: Θερμοχημεία Χημική Ενέργεια Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ακαδημαϊκό Έτος

Ανάλυση Τροφίμων. Ενότητα 4: Θερμοχημεία Χημική Ενέργεια Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ακαδημαϊκό Έτος Ανάλυση Τροφίμων Ενότητα 4: Θερμοχημεία Χημική Ενέργεια Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ Ακαδημαϊκό Έτος 2018-2019 Δημήτρης Π. Μακρής PhD DIC Αναπληρωτής Καθηγητής Εσωτερική Ενέργεια & Καταστατικές

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 6 η : Θερμοχημεία Χημική ενέργεια. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 6 η : Θερμοχημεία Χημική ενέργεια. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 6 η : Θερμοχημεία Χημική ενέργεια Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Εσωτερική Ενέργεια & Καταστατικές Συναρτήσεις 2 1 ος Νόμος

Διαβάστε περισσότερα

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΕΩΣ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΟΥΣΙΑΣ ΑΠΟ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΕΩΣ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΟΥΣΙΑΣ ΑΠΟ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΕΩΣ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΟΥΣΙΑΣ ΑΠΟ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ Έννοιες που πρέπει να γνωρίζετε Ισορροπία φάσεων, εξίσωση Clauiu-Clapeyron Θέμα ασκήσεως Προσρόφηση ουσίας από αραιά διαλύματα. Προσδιορισμός ισόθερμων

Διαβάστε περισσότερα

Γενική Χημεία. Νίκος Ξεκουκουλωτάκης Επίκουρος Καθηγητής

Γενική Χημεία. Νίκος Ξεκουκουλωτάκης Επίκουρος Καθηγητής Γενική Χημεία Νίκος Ξεκουκουλωτάκης Επίκουρος Καθηγητής Πολυτεχνείο Κρήτης Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος Γραφείο Κ2.125, τηλ.: 28210-37772 e-mail:nikosxek@gmail.com Περιεχόμενα Διαλύματα Γραμμομοριακή

Διαβάστε περισσότερα

Σχήμα 1: Εφαρμογές υπερδιακλαδισμένων πολυμερών.

Σχήμα 1: Εφαρμογές υπερδιακλαδισμένων πολυμερών. Τίτλος διατριβής : «Θερμοδυναμική μελέτη διαλυμάτων υπερδιακλαδισμένων πολυμερών» Υποψήφιος Διδάκτορας : Δρίτσας Γεώργιος Περίληψη Διατριβής Τα μακρομόρια δενδριτικής μορφής όπως τα υπερδιακλαδισμένα πολυμερή

Διαβάστε περισσότερα

Ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται ως το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα 12 6 C.

Ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται ως το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα 12 6 C. 4.1 Βασικές έννοιες Ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται ως το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα 12 6 C. Σχετική ατομική μάζα ή ατομικό βάρος λέγεται ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη

Διαβάστε περισσότερα

Παρασκευαστικό διαχωρισμό πολλών ουσιών με κατανομή μεταξύ των δύο διαλυτών.

Παρασκευαστικό διαχωρισμό πολλών ουσιών με κατανομή μεταξύ των δύο διαλυτών. 1. ΕΚΧΥΛΙΣΗ Η εκχύλιση είναι μία από τις πιο συνηθισμένες τεχνικές διαχωρισμού και βασίζεται στην ισορροπία κατανομής μιας ουσίας μεταξύ δύο φάσεων, που αναμιγνύονται ελάχιστα μεταξύ τους. Η ευρύτητα στη

Διαβάστε περισσότερα

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας,

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας, Στοιχεία Χημικής Θερμοδυναμικής Κλάδοι της Θερμοδυναμικής Θερμοδυναμική: Ο κλάδος της επιστήμης που μελετά τις μετατροπές ενέργειας. Στην πραγματικότητα μετρά μεταβολές ενέργειας. Μελετά τη σχέση μεταξύ

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΛΕΤΗ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΕΡΕΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΓΙΑ ΦΩΤΟΝΙΟΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ

ΜΕΛΕΤΗ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΕΡΕΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΓΙΑ ΦΩΤΟΝΙΟΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ Σχολή Μηχανικής και Τεχνολογίας Πτυχιακή εργασία ΜΕΛΕΤΗ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΕΡΕΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΓΙΑ ΦΩΤΟΝΙΟΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ Βασιλική Ζήνωνος Λεμεσός, Μάϊος 2017 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

Διαβάστε περισσότερα

Μηχανική και Ανάπτυξη Διεργασιών 7ο Εξάμηνο, Σχολή Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ ΥΓΡΗ ΕΚΧΥΛΙΣΗ

Μηχανική και Ανάπτυξη Διεργασιών 7ο Εξάμηνο, Σχολή Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ ΥΓΡΗ ΕΚΧΥΛΙΣΗ Μηχανική και Ανάπτυξη Διεργασιών 7ο Εξάμηνο, Σχολή Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ ΥΓΡΗ ΕΚΧΥΛΙΣΗ Η υγρή εκχύλιση βρίσκει εφαρμογή όταν. Η σχετική πτητικότητα των συστατικών του αρχικού διαλύματος είναι κοντά στη

Διαβάστε περισσότερα

ΧΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ

ΧΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ ΓΕΛ 14 / 04 / 2019 ΧΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΜΑ Α A1. Σε μία οξειδοαναγωγική αντίδραση το H 2 S μετατρέπεται σε H 2 SO 4. Η μεταβολή του αριθμού οξείδωσης του ατόμου το θείου είναι ίση με: α. 2 β. 4 γ.

Διαβάστε περισσότερα

panagiotisathanasopoulos.gr

panagiotisathanasopoulos.gr Χημική Ισορροπία 61 Παναγιώτης Αθανασόπουλος Χημικός, Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πατρών Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών 62 Τι ονομάζεται κλειστό χημικό σύστημα; Παναγιώτης Αθανασόπουλος Κλειστό ονομάζεται το

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Δ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Δ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Δ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΘΕΜΑ Α ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 14 ΙΟΥΝΙΟΥ 2019 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΕΞΙ (6) Για τις προτάσεις

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών Διαγράμματα Φάσεων Callister Κεφάλαιο 11, Ashby Οδηγός μάθησης Ενότητα 2

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών Διαγράμματα Φάσεων Callister Κεφάλαιο 11, Ashby Οδηγός μάθησης Ενότητα 2 Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών Διαγράμματα Φάσεων Callister Κεφάλαιο 11, Ashby Οδηγός μάθησης Ενότητα 2 Έννοιες που θα συζητηθούν Ορισμός Φάσης Ορολογία που συνοδεύει τα διαγράμματα και τους μετασχηματισμούς

Διαβάστε περισσότερα

ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΎΛΗΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΝΟΤΗΤEΣ

ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΎΛΗΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΝΟΤΗΤEΣ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ 2016-2017 ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΎΛΗΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΝΟΤΗΤEΣ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΤΟΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ Δομικά σωματίδια (άτομα-μόρια-ιόντα) Δομή του ατόμου Ατομικός και μαζικός αριθμός Ισότοπα Ηλεκτρονική

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ Α Για τις προτάσεις A1 έως και Α5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της πρότασης και, δίπλα, το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή επιλογή.

ΘΕΜΑ Α Για τις προτάσεις A1 έως και Α5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της πρότασης και, δίπλα, το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή επιλογή. ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΕΚΝΩΝ ΕΛΛΗΝΩΝ ΤΟΥ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ ΚΑΙ ΤΕΚΝΩΝ ΕΛΛΗΝΩΝ ΥΠΑΛΛΗΛΩΝ ΠΟΥ ΥΠΗΡΕΤΟΥΝ ΣΤΟ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 9 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2016 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ

Διαβάστε περισσότερα

Χαρακτηρισμός των στερεών ιζημάτων ανάκτησης φωσφόρου Μελέτη βιοδιαθεσιμότητας του παραγόμενου προϊόντος

Χαρακτηρισμός των στερεών ιζημάτων ανάκτησης φωσφόρου Μελέτη βιοδιαθεσιμότητας του παραγόμενου προϊόντος ΠΡΑΞΗ ΕΘΝΙΚΗΣ ΕΜΒΕΛΕΙΑΣ «Πρόγραμμα Ανάπτυξης Βιομηχανικής Έρευνας και Τεχνολογίας (ΠΑΒΕΤ) 2013» Δευτέρα 25 Μαΐου, 2015 Ημερίδα - Κ.Ε.Δ.Ε.Α. Θεσσαλονίκη Χαρακτηρισμός των στερεών ιζημάτων ανάκτησης φωσφόρου

Διαβάστε περισσότερα

Στοιχειμετρικοί υπολογισμοί σε διαλύματα

Στοιχειμετρικοί υπολογισμοί σε διαλύματα Στοιχειμετρικοί υπολογισμοί σε διαλύματα 23-1. Τι εκφράζουν οι συντελεστές μιας χημικής αντίδρασης; Οι συντελεστές σε μία χημική εξίσωση καθορίζουν την αναλογία mol των αντιδρώντων και προϊόντων στην αντίδραση.

Διαβάστε περισσότερα

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΛΙΠΙΔΙΩΝ ΣΕ ΥΔΑΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΛΙΠΙΔΙΩΝ ΣΕ ΥΔΑΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΛΙΠΙΔΙΩΝ ΣΕ ΥΔΑΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΜΟΝΤΕΛΑ ΜΕΜΒΡΑΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 1. Μονοστιβάδες 2. Διπλοστιβάδες 3. Λιποσώματα 1.1 ΜΟΝΟΣΤΙΒΑΔΕΣ Σχηματίζονται από μη-πολικά μόρια στη μεσόφαση αέρα/νερού Συσκευή

Διαβάστε περισσότερα

H αρχή της διατήρησης της ύλης και η στοιχειομετρία των ενώσεων. Εισαγωγική Χημεία

H αρχή της διατήρησης της ύλης και η στοιχειομετρία των ενώσεων. Εισαγωγική Χημεία H αρχή της διατήρησης της ύλης και η στοιχειομετρία των ενώσεων Εισαγωγική Χημεία Priestley:Παρασκευή Οξυγόνου, 1774 Εισαγωγική Χημεία Antoine Lavoisier: 1743-1794 Διατύπωσε τον νόμο διατήρησης της μάζας

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΜΠΛΟΚΑ CU KAI FE ΜΕ ΤΗΝ ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΑ ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΟΥΣΙΑ (EPS) ΤΟΥ PHAEOBACTER GALLAECIENSIS

ΣΥΜΠΛΟΚΑ CU KAI FE ΜΕ ΤΗΝ ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΑ ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΟΥΣΙΑ (EPS) ΤΟΥ PHAEOBACTER GALLAECIENSIS Σχολή Γεωτεχνικών Επιστημών και Διαχείρισης Περιβάλλοντος Πτυχιακή εργασία ΣΥΜΠΛΟΚΑ CU KAI FE ΜΕ ΤΗΝ ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΑ ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΟΥΣΙΑ (EPS) ΤΟΥ PHAEOBACTER GALLAECIENSIS Κυριάκος Δημητρίου Λεμεσός, Μάιος 2017

Διαβάστε περισσότερα

ΧΗΜΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ I (Ar, Mr, mol, N A, V m, νόμοι αερίων)

ΧΗΜΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ I (Ar, Mr, mol, N A, V m, νόμοι αερίων) ΧΗΜΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ I (Ar, Mr, mol, N A, V m, νόμοι αερίων) 1. Να εξηγήσετε ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές. i. H σχετική ατομική μάζα μετριέται σε γραμμάρια. ii. H σχετική ατομική μάζα είναι

Διαβάστε περισσότερα

ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ http://edu.klimaka.gr ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ

ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ http://edu.klimaka.gr ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 6 ΙΟΥΛΙΟΥ 2010 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5) ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις

Διαβάστε περισσότερα

Ημερομηνία: Σάββατο 5 Ιανουαρίου 2019 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες

Ημερομηνία: Σάββατο 5 Ιανουαρίου 2019 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΤΑΞΗ: ΜΑΘΗΜΑ: Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΧΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Ημερομηνία: Σάββατο 5 Ιανουαρίου 2019 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Στις ημιτελείς προτάσεις Α1 Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΡΙΑΝΝΑ Γ. ΧΑΤΖΗΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ ΓΕΩΠΟΝΟΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΟΣ

ΜΑΡΙΑΝΝΑ Γ. ΧΑΤΖΗΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ ΓΕΩΠΟΝΟΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΟΣ Γ Ε Ω Π Ο Ν Ι Κ Ο Π Α Ν Ε Π Ι Σ Τ Η Μ Ι Ο Α Θ Η Ν Ω Ν ΓΕΝΙΚΟ ΤΜΗΜΑ, ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΚΛΑΔΟΣ ΙΙΙ: ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΝΘΕΣΗ ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΩΝ ΑΝΘΡΑΚΑ ΜΕΣΩ ΘΕΡΜΟΛΥΣΗΣ ΟΡΓΑΜΟΜΕΤΑΛΛΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ ΣΕ ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ

ΣΥΝΘΕΣΗ ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΩΝ ΑΝΘΡΑΚΑ ΜΕΣΩ ΘΕΡΜΟΛΥΣΗΣ ΟΡΓΑΜΟΜΕΤΑΛΛΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ ΣΕ ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΣΥΝΘΕΣΗ ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΩΝ ΑΝΘΡΑΚΑ ΜΕΣΩ ΘΕΡΜΟΛΥΣΗΣ ΟΡΓΑΜΟΜΕΤΑΛΛΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ ΣΕ ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Α.Μ. Νέτσου 1, Ε. Χουντουλέση 1, Μ.Περράκη 2, Α.Ντζιούνη 1, Κ. Κορδάτος 1 1 Σχολή Χημικών Μηχανικών, ΕΜΠ 2 Σχολή

Διαβάστε περισσότερα

Γ.Κονδύλη 1 & Όθωνος-Μ αρούσι Τ ηλ. Κέντρο: , /

Γ.Κονδύλη 1 & Όθωνος-Μ αρούσι Τ ηλ. Κέντρο: ,  / Γ.Κονδύλη 1 & Όθωνος-Μ αρούσι Τ ηλ. Κέντρο:210-61.24.000, http:/ / www.akadimos.gr ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ 2016 ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Επιμέλεια θεμάτων: Βελαώρας Βασίλειος, Χημικός ΘΕΜΑ Α Για

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ. Άσκηση 2 η : Φασματοφωτομετρία. ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Γενικό Τμήμα Εργαστήριο Χημείας

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ. Άσκηση 2 η : Φασματοφωτομετρία. ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Γενικό Τμήμα Εργαστήριο Χημείας Άσκηση 2 η : ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Εκχύλιση - Διήθηση Διαχωρισμός-Απομόνωση 2. Ποσοτικός Προσδιορισμός 3. Ποτενσιομετρία 4. Χρωματογραφία Ηλεκτροχημεία Διαχωρισμός-Απομόνωση 5. Ταυτοποίηση Σακχάρων Χαρακτηριστικές

Διαβάστε περισσότερα

Διαλύματα - Περιεκτικότητες διαλυμάτων Γενικά για διαλύματα

Διαλύματα - Περιεκτικότητες διαλυμάτων Γενικά για διαλύματα Διαλύματα - Περιεκτικότητες διαλυμάτων Γενικά για διαλύματα Μάθημα 6 6.1. SOS: Τι ονομάζεται διάλυμα, Διάλυμα είναι ένα ομογενές μίγμα δύο ή περισσοτέρων καθαρών ουσιών. Παράδειγμα: Ο ατμοσφαιρικός αέρας

Διαβάστε περισσότερα

Μοριακή αναγνώριση (Αναγνώριση, Πληροφορία, Συμπληρωματικότητα)

Μοριακή αναγνώριση (Αναγνώριση, Πληροφορία, Συμπληρωματικότητα) Μοριακή αναγνώριση (Αναγνώριση, Πληροφορία, Συμπληρωματικότητα) Η μοριακή αναγνώριση προσδιορίζεται από την ενέργεια και την πληροφορία που εμπλέκονται στην επιλογή και στην πρόσδεση υποστρωμάτων (σ) σε

Διαβάστε περισσότερα

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας, μηχανικού έργου και ιδιοτήτων των διαφόρων θερμοδυναμικών

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας, μηχανικού έργου και ιδιοτήτων των διαφόρων θερμοδυναμικών Στοιχεία Χημικής Θερμοδυναμικής Κλάδοι της Θερμοδυναμικής Θερμοδυναμική: Ο κλάδος της επιστήμης που μελετά τις μετατροπές ενέργειας. Στην πραγματικότητα μετρά μεταβολές ενέργειας. Μελετά τη σχέση μεταξύ

Διαβάστε περισσότερα

Προτεινόμενα θέματα για τις εξετάσεις 2011

Προτεινόμενα θέματα για τις εξετάσεις 2011 Προτεινόμενα θέματα για τις εξετάσεις 2011 Τάξη: Γ Γενικού Λυκείου Μάθημα: Χημεία Θετικής Κατεύθυνσης ΘΕΜΑ 1ο Για τις ερωτήσεις 1.1 1.4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το

Διαβάστε περισσότερα

Περίληψη Κεφαλαίου 2

Περίληψη Κεφαλαίου 2 Περίληψη Κεφαλαίου 2 Οργανικά µόρια: πολικούς οµοιοπολικούς δεσµούς λόγω ασύµµετρης κατανοµής e - (διαφορετική ηλεκτροαρνητικότητας ατόµων) Κάποιες ενώσεις υποδηλώνονται µε δοµές συντονισµού οι οποίες

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστηριακή άσκηση 1: ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΔΙΑΛΥΣΗΣ

Εργαστηριακή άσκηση 1: ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΔΙΑΛΥΣΗΣ ΧΗΜΕΙΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΤΟΧΟΙ Εργαστηριακή άσκηση 1: ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΔΙΑΛΥΣΗΣ Στο τέλος του πειράματος αυτού θα πρέπει να μπορείς : 1. Να αναγνωρίζεις ότι το φαινόμενο της διάλυσης είναι

Διαβάστε περισσότερα

σύμφωνα με τη θεωρία της μεταβατικής κατάστασης. Ισχύει ότι: Α. E 1 ΔH = E 3 Σελίδα 1 από 7 g g g Δ g

σύμφωνα με τη θεωρία της μεταβατικής κατάστασης. Ισχύει ότι: Α. E 1 ΔH = E 3 Σελίδα 1 από 7 g g g Δ g ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 4 ΜΑΙΟΥ 2017 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΕΠΤΑ (7) ΘΕΜΑ Α Στις ερωτήσεις Α.1. έως Α.4. να γράψετε στο τετράδιο

Διαβάστε περισσότερα

ΧΗΜΕΙΑ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

ΧΗΜΕΙΑ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Κανάρη 36, Δάφνη Τηλ. 210 9713934 & 210 9769376 ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΧΗΜΕΙΑ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΘΕΜΑ Α. Σε καθεμιά από τις παρακάτω ερωτήσεις να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Α.1. Στη χημική αντίδραση:

Διαβάστε περισσότερα

Προχωρηµένη Ανόργανη Χηµεία - Εργαστηριακές Ασκήσεις

Προχωρηµένη Ανόργανη Χηµεία - Εργαστηριακές Ασκήσεις Γ. Κακάλη, Αν. Καθ. Ε.Μ.Π. Α. Γάκη, Χηµ. Μηχ. ΕΜΠ Προχωρηµένη Ανόργανη Χηµεία - Εργαστηριακές Ασκήσεις ΑΣΚΗΣΗ 6 Παρασκευή ασβεσταργιλικών ενώσεων µε τη µέθοδο πολυµερισµού αρχικών διαλυµάτων και τη χρήση

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΙΙ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΧΗΜΕΙΑΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΙΙ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΧΗΜΕΙΑΣ 1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΙΙ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΧΗΜΕΙΑΣ Ιωάννης Πούλιος ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 54124 ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ ΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΠΑΠΑΒΑΣΙΛΕΙΟΥ

ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ ΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΠΑΠΑΒΑΣΙΛΕΙΟΥ ~ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ ΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΠΑΠΑΒΑΣΙΛΕΙΟΥ ~ ΠΕΡΙΛΗΨΗ H παρούσα Διδακτορική Διατριβή περιλαμβάνει συστηματική μελέτη για την ανάπτυξη τριοδικού καταλυτικού μετατροπέα (TWC) που να επιδεικνύει

Διαβάστε περισσότερα

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 15: Διαλύματα

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 15: Διαλύματα Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Χημεία Ενότητα 15: Διαλύματα Αν. Καθηγητής Γεώργιος Μαρνέλλος e-mail: gmarnellos@uowm.gr Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες

Διαβάστε περισσότερα

Ιωάννης Πούλιος, Καθηγητής Εργ. Φυσικοχημείας Α.Π.Θ. Τηλ

Ιωάννης Πούλιος, Καθηγητής Εργ. Φυσικοχημείας Α.Π.Θ. Τηλ Φυσικοχημεία II, Διαλύματα Ιωάννης Πούλιος, Καθηγητής Εργ. Φυσικοχημείας Α.Π.Θ. Τηλ. 2310-997785 poulios@chem.auth.gr photocatalysisgroup.web.auth.gr ΚΡΑΜΑΤΑ Χρώμα κραμάτων αποτελούμενα από Χρυσό (Au),

Διαβάστε περισσότερα

Associate. Prof. M. Krokida School of Chemical Engineering National Technical University of Athens. ΕΚΧΥΛΙΣΗ ΥΓΡΟΥ ΥΓΡΟΥ Liquid Liquid Extraction

Associate. Prof. M. Krokida School of Chemical Engineering National Technical University of Athens. ΕΚΧΥΛΙΣΗ ΥΓΡΟΥ ΥΓΡΟΥ Liquid Liquid Extraction Associate. Prof. M. Krokida School of Chemical Engineering National Technical University of Athens ΕΚΧΥΛΙΣΗ ΥΓΡΟΥ ΥΓΡΟΥ Liquid Liquid Extraction ΕΚΧΥΛΙΣΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΓΙΑ ΜΕΡΙΚΩΣ ΑΝΑΜΙΞΙΜΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Περιοχές

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΣΤΑΘΕΡΑ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΣΤΑΘΕΡΑ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑΣ Γραφείο 211 Επίκουρος Καθηγητής: Δ. Τσιπλακίδης Τηλ.: 2310 997766 e mail: dtsiplak@chem.auth.gr url:

Διαβάστε περισσότερα

Παράγοντες που εξηγούν τη διαλυτότητα. Είδη διαλυμάτων

Παράγοντες που εξηγούν τη διαλυτότητα. Είδη διαλυμάτων Παράγοντες που εξηγούν τη διαλυτότητα 1. Η φυσική τάση των ουσιών να αναμιγνύονται μεταξύ τους. 2. Οι σχετικές ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των χημικών οντοτήτων του διαλύματος Είδη διαλυμάτων Στα διαλύματα

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 11 η : Χημική ισορροπία. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 11 η : Χημική ισορροπία. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 11 η : Χημική ισορροπία Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Η Κατάσταση Ισορροπίας 2 Πολλές αντιδράσεις δεν πραγματοποιούνται

Διαβάστε περισσότερα

Εντροπία Ελεύθερη Ενέργεια

Εντροπία Ελεύθερη Ενέργεια Μάθημα Εντροπία Ελεύθερη Ενέργεια Εξαγωγική Μεταλλουργία Καθ. Ι. Πασπαλιάρης Εργαστήριο Μεταλλουργίας ΕΜΠ Αυθόρμητες χημικές αντιδράσεις Ηαντίδρασηοξείδωσηςενόςμετάλλουμπορείναγραφτείστη γενική της μορφή

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. Πτυχιακή εργασία

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. Πτυχιακή εργασία ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Πτυχιακή εργασία ΜΕΛΕΤΗ ΑΝΤΙΜΙΚΡΟΒΙΑΚΩΝ ΙΔΟΤΗΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΛΩΝ: ΔΡΑΣΗ ΕΝΑΝΤΙ Listeria monocytogenes ΚΑΙ Pseudomonas

Διαβάστε περισσότερα

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014 ÊÏÑÕÖÁÉÏ ÅÕÏÓÌÏÓ

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014 ÊÏÑÕÖÁÉÏ ÅÕÏÓÌÏÓ ΤΑΞΗ: ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ: ΜΑΘΗΜΑ: ΘΕΜΑ Α Β ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ Ηµεροµηνία: Τετάρτη 3 Απριλίου 014 ιάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Για τις ερωτήσεις Α1 έως και Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό

Διαβάστε περισσότερα

ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑ 4-ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ

ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑ 4-ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑ 4-ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ 1. Κατά την τέλεια καύση 1g ακετυλενίου (C 2 H 2 ) εκλύεται θερμότητα 50KJ. Να γράψετε την θερμοχημική εξίσωση για την καύση του ακετυλενίου. 2. Σε

Διαβάστε περισσότερα

ΑΜΥΛΟ Ζελατινοποίηση αμύλου. Άσκηση 4 η Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων

ΑΜΥΛΟ Ζελατινοποίηση αμύλου. Άσκηση 4 η Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων ΑΜΥΛΟ Ζελατινοποίηση αμύλου Άσκηση 4 η Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων Θεωρητικό μέρος Υδατάνθρακες Άμυλο Ζελατινοποίηση αμύλου Υδατάνθρακες Αποτελούνται από: Άνθρακα (C) Οξυγόνο (O) Υδρογόνο

Διαβάστε περισσότερα

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις Φυσικοχημεία Εργαστηριακές Ασκήσεις Άσκηση 3: Προσδιορισμός συντελεστή ενεργότητας μέσω μετρήσεων διαλυτότητας Αθανάσιος Τσεκούρας Τμήμα Χημείας 1. Θεωρία... 3. Μετρήσεις... 4 3. Επεξεργασία Μετρήσεων...

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο. 11 Μαΐου 2006

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο. 11 Μαΐου 2006 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο 11 Μαΐου 2006 Κλάδοι της Θερμοδυναμικής Χημική Θερμοδυναμική: Μελετά τις μετατροπές ενέργειας που συνοδεύουν φυσικά ή χημικά φαινόμενα Θερμοχημεία: Κλάδος της Χημικής

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ - ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ - ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ - ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΘΕΜΑ 1ο Για τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α3 να μεταφέρετε στο φύλλο απαντήσεων τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα μόνο το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Διαβάστε περισσότερα

ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΜΕΓΑΛΩΝ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΩΝ ΦΩΣΦΟΡΟΥ ΑΠΟ ΑΠΟΒΛΗΤΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΔΙΑΠΥΡΩΜΕΝΑ ΤΣΟΦΛΙΑ ΑΥΓΩΝ ΚΑΙ Η ΣΥΝΘΕΣΗ BRUSHITE ΩΣ ΤΕΛΙΚΟ ΠΡΟΪΟΝ

ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΜΕΓΑΛΩΝ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΩΝ ΦΩΣΦΟΡΟΥ ΑΠΟ ΑΠΟΒΛΗΤΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΔΙΑΠΥΡΩΜΕΝΑ ΤΣΟΦΛΙΑ ΑΥΓΩΝ ΚΑΙ Η ΣΥΝΘΕΣΗ BRUSHITE ΩΣ ΤΕΛΙΚΟ ΠΡΟΪΟΝ Σχολή Γεωτεχνικών Επιστημών και Διαχείρισης Περιβάλλοντος Πτυχιακή εργασία ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΜΕΓΑΛΩΝ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΩΝ ΦΩΣΦΟΡΟΥ ΑΠΟ ΑΠΟΒΛΗΤΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΔΙΑΠΥΡΩΜΕΝΑ ΤΣΟΦΛΙΑ ΑΥΓΩΝ ΚΑΙ Η ΣΥΝΘΕΣΗ BRUSHITE ΩΣ ΤΕΛΙΚΟ

Διαβάστε περισσότερα

Πτυχιακή διατριβή. Η επίδραση της τασιενεργής ουσίας Ακεταλδεΰδης στη δημιουργία πυρήνων συμπύκνωσης νεφών (CCN) στην ατμόσφαιρα

Πτυχιακή διατριβή. Η επίδραση της τασιενεργής ουσίας Ακεταλδεΰδης στη δημιουργία πυρήνων συμπύκνωσης νεφών (CCN) στην ατμόσφαιρα ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Πτυχιακή διατριβή Η επίδραση της τασιενεργής ουσίας Ακεταλδεΰδης στη δημιουργία πυρήνων συμπύκνωσης νεφών (CCN)

Διαβάστε περισσότερα

ÁÎÉÁ ÅÊÐÁÉÄÅÕÔÉÊÏÓ ÏÌÉËÏÓ

ÁÎÉÁ ÅÊÐÁÉÄÅÕÔÉÊÏÓ ÏÌÉËÏÓ ΘΕΜΑ Α ΧΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ (ΝΕΟ ΣΥΣΤΗΜΑ) 14 ΙΟΥΝΙΟΥ 2017 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Για τις προτάσεις Α1 έως και Α5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της πρότασης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή

Διαβάστε περισσότερα

Τ, Κ Η 2 Ο(g) CΟ(g) CO 2 (g) Λύση Για τη συγκεκριμένη αντίδραση στους 1300 Κ έχουμε:

Τ, Κ Η 2 Ο(g) CΟ(g) CO 2 (g) Λύση Για τη συγκεκριμένη αντίδραση στους 1300 Κ έχουμε: ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΛΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ 5-6 (Α. Χημική Θερμοδυναμική) η Άσκηση Η αντίδραση CO(g) + H O(g) CO (g) + H (g) γίνεται σε θερμοκρασία 3 Κ. Να υπολογιστεί το κλάσμα των ατμών του

Διαβάστε περισσότερα

1o ΘΕΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΧΗΜΕΙΑ B ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

1o ΘΕΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΧΗΜΕΙΑ B ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ 1o ΘΕΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΧΗΜΕΙΑ B ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α1 έως και Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη

Διαβάστε περισσότερα

ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΙΙ. Μ. Κροκίδα

ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΙΙ. Μ. Κροκίδα ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΙΙ Μ. Κροκίδα ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓ. ΣΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Διαφορική (batch) Rectifying column Stripping column

Διαβάστε περισσότερα

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ Μ.Ε ΠΡΟΟΔΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜ/ΝΙΑ: 08-11-2015 ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 3 ώρες

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ Μ.Ε ΠΡΟΟΔΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜ/ΝΙΑ: 08-11-2015 ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 3 ώρες ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ Μ.Ε ΠΡΟΟΔΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜ/ΝΙΑ: 08--05 ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 3 ώρες ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α. Α.5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα

Διαβάστε περισσότερα

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις Άσκηση 10: Φαινόμενα προσροφήσεως Προσρόφηση ουσίας από διαλύματα Βασιλική Χαβρεδάκη Τμήμα Χημείας 1. Θεωρία... 3 2. Μετρήσεις... 5 3. Επεξεργασία Μετρήσεων... 6 Σελίδα

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΝΟΣΗΛΕΥΤΙΚΗΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΝΟΣΗΛΕΥΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΝΟΣΗΛΕΥΤΙΚΗΣ Επιβλέπων Καθηγητής: Δρ. Νίκος Μίτλεττον Η ΣΧΕΣΗ ΤΟΥ ΜΗΤΡΙΚΟΥ ΘΗΛΑΣΜΟΥ ΜΕ ΤΗΝ ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΣΑΚΧΑΡΩΔΗ ΔΙΑΒΗΤΗ ΤΥΠΟΥ 2 ΣΤΗΝ ΠΑΙΔΙΚΗ ΗΛΙΚΙΑ Ονοματεπώνυμο: Ιωσηφίνα

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Β ΤΑΞΗ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Β ΤΑΞΗ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 25 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ: ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6) ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1.1-1.4, να γράψετε στο

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑΣ Γραφείο 211 Επίκουρος Καθηγητής: Δ. Τσιπλακίδης Τηλ.: 2310 997766 e mail: dtsiplak@chem.auth.gr url:

Διαβάστε περισσότερα

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΧΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΧΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Επιμέλεια: Νίκος Δάκος ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΧΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α1 έω ς και Α5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα

Διαβάστε περισσότερα

13. ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΕΣ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ

13. ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΕΣ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ 13. ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΕΣ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Η σταθερά γινομένου διαλυτότητας Διαλυτότητα και επίδραση κοινού ιόντος Υπολογισμοί καθίζησης Επίδραση του ph στη διαλυτότητα Σχηματισμός συμπλόκων

Διαβάστε περισσότερα

Μονάδες 5 ΘΕΜΑ Β Β1. Το παρακάτω διάγραμμα αναπαριστά ένα μέρος του περιοδικού πίνακα, στο οποίο αναφέρονται μερικά στοιχεία με τα σύμβολά τους.

Μονάδες 5 ΘΕΜΑ Β Β1. Το παρακάτω διάγραμμα αναπαριστά ένα μέρος του περιοδικού πίνακα, στο οποίο αναφέρονται μερικά στοιχεία με τα σύμβολά τους. Α Π Α Ν Τ Η Σ Ε Ι Σ Θ Ε Μ Α Τ Ω Ν Π Α Ν Ε Λ Λ Α Δ Ι Κ Ω Ν Ε Ξ Ε Τ Α Σ Ε Ω Ν 0 1 7 Χ Η Μ Ε Ι Α Π Ρ Ο Σ Α Ν Α Τ Ο Λ Ι Σ Μ Ο Υ Γ Λ Υ Κ Ε Ι Ο Υ 1 4. 0 6. 0 1 7 ΘΕΜΑ Α Για τις προτάσεις Α1 έως και Α5 να γράψετε

Διαβάστε περισσότερα

Α-1 Το στοιχείο Χ διαθέτει ιόν με φορτίο -2 έχει 10 ηλεκτρόνια και 16 νετρόνια να βρεθεί ο ατομικός αριθμός και ο μαζικός αριθμός του στοιχείου Χ.

Α-1 Το στοιχείο Χ διαθέτει ιόν με φορτίο -2 έχει 10 ηλεκτρόνια και 16 νετρόνια να βρεθεί ο ατομικός αριθμός και ο μαζικός αριθμός του στοιχείου Χ. . Ατομικός Μαζικός αριθμός και υποατομικά σωματίδια Α-1 Το στοιχείο Χ διαθέτει ιόν με φορτίο -2 έχει 10 ηλεκτρόνια και 16 νετρόνια να βρεθεί ο ατομικός αριθμός και ο μαζικός αριθμός του στοιχείου Χ. Α-2

Διαβάστε περισσότερα

ΚΑΥΣΗ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΟΜΕΤΡΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ

ΚΑΥΣΗ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΟΜΕΤΡΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΚΑΥΣΗ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΟΜΕΤΡΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ Καύση λέγεται η εξώθερμη αντίδραση μιας ουσίας με το οξυγόνο (είτε με καθαρό οξυγόνο είτε με το οξυγόνο του ατμοσφαιρικού αέρα), που συνοδεύεται από εκπομπή φωτός

Διαβάστε περισσότερα

Φυσικό αέριο. Ορισμός: Το φυσικό αέριο είναι μίγμα αέριων υδρογονανθράκων με κύριο συστατικό το μεθάνιο, CH 4 (μέχρι και 90%).

Φυσικό αέριο. Ορισμός: Το φυσικό αέριο είναι μίγμα αέριων υδρογονανθράκων με κύριο συστατικό το μεθάνιο, CH 4 (μέχρι και 90%). Φυσικό αέριο Ορισμός: Το φυσικό αέριο είναι μίγμα αέριων υδρογονανθράκων με κύριο συστατικό το μεθάνιο, CH 4 (μέχρι και 90%). Το φυσικό αέριο χρησιμοποιείται ως καύσιμο και παρουσιάζει δύο βασικά πλεονεκτήματα

Διαβάστε περισσότερα

TERMS USED IN STANDARDIZAfiON OF CHEMICAL FOOD ANALYSIS SUMMARY

TERMS USED IN STANDARDIZAfiON OF CHEMICAL FOOD ANALYSIS SUMMARY ΑΠΟΔΟΣΗ ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΩΝ ΟΡΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΤΥΠΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΟΡΟΛΟΓΙΑΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Τεχνική Επιτροπή ΕΛΟΤ 85 "Τρόφιμα", Κ. Τζιά, I. Σαριδάκης ΠΕΡΙΛΗΨΗ Το αντικείμενο της εργασίας είναι η απόδοση των

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 8 η : Υγρά, Στερεά & Αλλαγή Φάσεων. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 8 η : Υγρά, Στερεά & Αλλαγή Φάσεων. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 8 η : Υγρά, Στερεά & Αλλαγή Φάσεων Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Πολικοί Ομοιοπολικοί Δεσμοί & Διπολικές Ροπές 2 Όπως έχει

Διαβάστε περισσότερα

ΓΙΝΟΜΕΝΟ ΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑΣ (1) ΕΡΗ ΜΠΙΖΑΝΗ 4 ΟΣ ΟΡΟΦΟΣ, ΓΡΑΦΕΙΟ

ΓΙΝΟΜΕΝΟ ΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑΣ (1) ΕΡΗ ΜΠΙΖΑΝΗ 4 ΟΣ ΟΡΟΦΟΣ, ΓΡΑΦΕΙΟ ΓΙΝΟΜΕΝΟ ΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑΣ (1) ΕΡΗ ΜΠΙΖΑΝΗ 4 ΟΣ ΟΡΟΦΟΣ, ΓΡΑΦΕΙΟ 2 eribizani@chem.uoa.gr 2107274573 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ (1) Αφορά ετερογενείς ισορροπίες µεταξύ δυσδιάλυτων ηλεκτρολυτών και των ιόντων τους σε κορεσµένα

Διαβάστε περισσότερα

Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών

Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών Ή εξάτμιση, η τήξη και η μετατροπή του γραφίτη σε διαμάντι αποτελούν συνηθισμένα παραδείγματα αλλαγών φάσης χωρίς μεταβολή της χημικής σύστασης. Ορισμός φάσης: Μια

Διαβάστε περισσότερα

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 3 ΙΟΥΝΙΟΥ 2006 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6)

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 3 ΙΟΥΝΙΟΥ 2006 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6) ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 3 ΙΟΥΝΙΟΥ 2006 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6) ΘΕΜΑ 1ο Για τις ερωτήσεις 1.1-1.4

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΔΑΚΤΕΑ ΥΛΗ ΧΗΜΕΙΑΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 2015-16

ΔΙΔΑΚΤΕΑ ΥΛΗ ΧΗΜΕΙΑΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 2015-16 ΔΙΔΑΚΤΕΑ ΥΛΗ ΧΗΜΕΙΑΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 205-6 ΔΕΙΚΤΕΣ ΕΠΙΤΥΧΙΑΣ Οι μαθητές και οι μαθήτριες θα πρέπει να είναι σε θέση: ΔΕΙΚΤΕΣ ΕΠΑΡΚΕΙΑΣ Διδ. περ. Σύνολο διδ.περ.. Η συμβολή της Χημείας στην εξέλιξη του πολιτισμού

Διαβάστε περισσότερα

Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ Τομέας Φαρμακευτικής Χημείας. Ιωάννης Ντότσικας. Επ. Καθηγητής

Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ Τομέας Φαρμακευτικής Χημείας. Ιωάννης Ντότσικας. Επ. Καθηγητής Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ Τομέας Φαρμακευτικής Χημείας Ιωάννης Ντότσικας Επ. Καθηγητής 1 Ως σταθερότητα ορίζεται η δυνατότητα του φαρμακευτικού προϊόντος να παραμένει

Διαβάστε περισσότερα

ΚΟΡΕΣΜΕΝΕΣ ΜΟΝΟΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΚΟΟΛΕΣ

ΚΟΡΕΣΜΕΝΕΣ ΜΟΝΟΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΚΟΟΛΕΣ ΚΟΡΕΣΜΕΝΕΣ ΜΟΝΟΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΚΟΟΛΕΣ Πρόκειται για αλκοόλες που διαθέτουν µόνο ένα υδροξύλιο και η ανθρακική τους αλυσίδα είναι κορεσµένη (µόνο απλοί δεσµοί). Ο γενικός τους τύπος είναι C ν ν+1 H ή R-H (όπου

Διαβάστε περισσότερα

Βιολογικές Μεμβράνες και Μεταγωγή Σήματος

Βιολογικές Μεμβράνες και Μεταγωγή Σήματος ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Βιολογικές Μεμβράνες και Μεταγωγή Σήματος Πολυμορφισμός Διδάσκουσα: Καθ. Μαρία - Ελένη Ε. Λέκκα Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε

Διαβάστε περισσότερα

Όνομα :... Ημερομηνία:... /... /...

Όνομα :... Ημερομηνία:... /... /... Όνομα :... Ημερομηνία:... /... /... Επαναληπτικό Διαγώνισμα Χημείας Γ Λυκείου Ομάδας Προσανατολισμού Θετικών Σπουδών (1 ο + 2 ο + 3 ο + 4 ο + 5 ο ΚΕΦ.) Διάρκεια 180 min ΘΕΜΑ Α Στις ερωτήσεις Α1 εως Α4

Διαβάστε περισσότερα

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 12 η : Υδατική ισορροπία Οξέα & βάσεις. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 12 η : Υδατική ισορροπία Οξέα & βάσεις. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 12 η : Υδατική ισορροπία Οξέα & βάσεις Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Οι Έννοιες Οξύ Βάση: Η Θεωρία Brønsted - Lowry 2 Σύμφωνα

Διαβάστε περισσότερα

1. ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ. 19. Βλέπε θεωρία σελ. 9 και 10.

1. ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ. 19. Βλέπε θεωρία σελ. 9 και 10. 19. Βλέπε θεωρία σελ. 9 και 10. 7 1. ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ 20. Βλέπε θεωρία α) σελ. 8, β) σελ. 8, γ) σελ. 9. 21. α) ζυγού, β) I. προχοΐδας Π. ογκομετρικού κυλίνδρου. 22. Με το ζυγό υπολογίζουμε τη μάζα. O όγκος

Διαβάστε περισσότερα

Θερμόχήμεία Κεφάλαιό 2 ό

Θερμόχήμεία Κεφάλαιό 2 ό Θερμόχήμεία Κεφάλαιό 2 ό Επιμέλεια: Χημικός Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πατρών 11 12 Τι είναι η χημική ενέργεια των χημικών ουσιών; Που οφείλεται; Μπορεί να αποδοθεί στο περιβάλλον; Πότε μεταβάλλεται η χημική

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 9 η : Διαλύματα & οι ιδιότητές τους. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 9 η : Διαλύματα & οι ιδιότητές τους. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 9 η : Διαλύματα & οι ιδιότητές τους Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Διαλύματα 2 Τα ομοιογενή μίγματα μπορούν να ταξινομηθούν

Διαβάστε περισσότερα

Mέρος Α : Δομή ατόμων και χημικός δεσμός

Mέρος Α : Δομή ατόμων και χημικός δεσμός Mέρος Α : Δομή ατόμων και χημικός δεσμός Άσκηση 1 (10 μονάδες) Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή των παρακάτω ατόμων ή ιόντων: 1. Cu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 9 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s

Διαβάστε περισσότερα

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1 ΘΕΜΑ 1 Ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ A ΛΥΚΕΙΟΥ ΧΗΜΕΙΑ Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1) Το άτοµο του καλίου (Κ) έχει µαζικό

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΦΥΕ22 (ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ) 2 ο Μέρος: ΑΣΚΗΣΕΙΣ (75 %) Διάρκεια: 3 ώρες και 45 λεπτά ( ) Α. Χημική Θερμοδυναμική

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΦΥΕ22 (ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ) 2 ο Μέρος: ΑΣΚΗΣΕΙΣ (75 %) Διάρκεια: 3 ώρες και 45 λεπτά ( ) Α. Χημική Θερμοδυναμική ΘΕΜΑ 1 ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΦΥΕ22 (ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ) 2 ο Μέρος: ΑΣΚΗΣΕΙΣ (75 %) Διάρκεια: 3 ώρες και 45 λεπτά (15.15 19.00) Α. Χημική Θερμοδυναμική Υπολογίστε την πρότυπη ελεύθερη ενέργεια Gibbs και τη σταθερά

Διαβάστε περισσότερα

Γκύζη 14-Αθήνα Τηλ :

Γκύζη 14-Αθήνα Τηλ : ΘΕΜΑ Α ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 22 ΜΑΪΟΥ 2015 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) Στις προτάσεις Α1

Διαβάστε περισσότερα