Φαρμακοχημική και φαρμακοτεχνική μελέτη ενώσεων με πιθανή αντιφλεγμονώδη δράση
Creators: name: Κούφαλης, Νικόλαος Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Φαρμακοτεχνική μορφή
Διοξίμες
Αντιφλεγμονώδης δράση
Pharmacotechnical forrm
Dioximes
Anti-inflammatory activity

description: Οι ινδανδιόνες ανήκουν στις αρωματικές δικυκλικές β-δικετόνες και χρησιμοποιούνται ευρέως ως υποστρώματα στην οργανική σύνθεση. Οι υποκατεστημένες 2-αρυλιδενο-1-ινδανδιόνες (ενώσεις 1-12) έχουν αντιοξειδωτική και αντιφλεγμονώδη δράση με δυνατότητα αναστολής της λιποξυγονάσης, του ενζύμου που εμπλέκεται στην εκδήλωση της φλεγμονής. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας επιχειρήθηκε η χημική μετατροπή ορισμένων 2-αρυλιδενο-1-ινδανδιονών στις αντίστοιχες διοξίμες τους (ενώσεις 1α -12α). Η μετατροπή είχε στόχο α) την αύξηση της διαλυτότητας στο εντερικό υγρό pH = 6.8 και β) την ενίσχυση της αντιφλεγμονώδους δράσης τους. Οι διοξίμες σχεδιάστηκαν έτσι ώστε να μπορούν να δράσουν ως διπλοί αναστολείς λιποξυγονάσης (LOX) και κυκλοξυγονάσης-2 (COX-2). Πραγματοποιήθηκε in silico μελέτη της φαρμακο-ομοιότητας των διοξιμών (ενώσεις 1α-12α) σύμφωνα με τους κανόνες Lipinski και Veber, οι φαρμακοκινητικές τους ιδιότητες, η αλληλεπίδραση με τα ένζυμα του κυτοχρώματος P-450 και η τοξικότητα. Με τη βοήθεια ποσοτικών μοντέλων πραγματοποιήθηκε in silico πρόβλεψη της αντιφλεγμονώδους δράσης και της ικανότητας αναστολής των ενζύμων της φλεγμονής (COX-2, LOX). Προβλέφθηκε ότι όλα τα μόρια διοξίμης έχουν αυξημένη ικανότητα αναστολής των δύο ενζύμων σε σχέση με τις αρχικές 2-αρυλιδενο-1-ινδανδιόνες. Επιλέχθηκε να συντεθούν οι διοξίμες 1α και 2α με τη χρήση συσκευής μικροκυμάτων. Η ταυτοποίηση των νέων ενώσεων πραγματοποιήθηκε με το συνδυασμό των δεδομένων από τη φασματοσκοπική εξέταση των φασμάτων του υπερύθρου IR, 1H NMR,13C NMR και MS. Πραγματοποιήθηκε ο φυσικοχημικός έλεγχος με τις μεθόδους θερμικής ανάλυσης των νεοσυντιθέμενων μορίων διοξίμης (1α, 2α), καθώς και των μορίων ινδανδιόνης (1, 2, 3, 4) οι οποίες δεν είχαν προηγουμένως χαρακτηριστεί φυσικοχημικά. Οι ενώσεις εξετάστηκαν με τις μεθόδους της Οπτικής Θερμομικροσκοπίας (Optical Thermomicroscopy), της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (DSC: Differential Scanning Calorimetry) και της Θερμοσταθμικής ανάλυσης (TGA: Thermogravimetric Analysis). Μελετήθηκε η κρυσταλλικότητα και οι πιθανοί πολυμορφισμοί των ενώσεων και πραγματοποιήθηκε η καταγραφή και η μέτρηση των μεταβάσεων φάσης. Εξετάστηκε η καθαρότητα των δραστικών και η πιθανή παρουσία προσμίξεων (π.χ διαλύτες ανακρυστάλλωσης). Οι αρυλίδενο-ινδανδιόνες και οι διοξίμες 1, 2, 3, 1α και 2α εμφανίζουν κρυσταλλικό πολυμορφισμό. Παρασκευάστηκαν δισκία άμεσης αποδέσμευσης για τις ενώσεις 1, 2, 1α και 2α. Πραγματοποιήθηκε μελέτη του ρυθμού διάλυσης (Dissolution test) των δραστικών ενώσεων σε προσομοιωμένο εντερικό υγρό pH = 6.8 σύμφωνα με την οδηγία USP26. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι υποκατεστημένες ινδανδιόνες 1 και 2 ήταν αδιάλυτες. Οι ενώσεις 1α και 2α διαλύθηκαν πλήρως. Επιβεβαιώθηκε η αύξηση της διαλυτότητας. Oι νεοσυντιθέμενες ενώσεις 1α και 2α μελετήθηκαν σε in vitro βιολογικές δοκιμασίες προκειμένου να προσδιοριστεί η ικανότητα αναστολής των ενζύμων LOX και COX. Χρησιμοποιήθηκε η λιποξυγονάση SLOX-1 φυτικής προέλευσης και η κυκλοξυγονάση COX-2 ζωϊκής προέλευσης και καταγράφηκαν τα αποτελέσματα αναστολής για δείγματα των καθαρών ενώσεων. Για την ένωση 1α υπολογίστηκε για την αναστολή της SLOX-1 τιμή IC50 = 0,78 μΜ. Για την ένωση 2α υπολογίστηκε για την αναστολή της COX-2 τιμή IC50 = 77,5 μΜ. Οι ενώσεις 1α και 2α έχουν ικανότητα διπλού αναστολέα LOX/COX. Η ένωση 1α αναστέλλει σε μεγαλύτερο βαθμό την SLOX-1 σε σύγκριση με την ένωση 1 (αύξηση της αντιφλεγμονώδους δράσης). Επιπλέον εξετάστηκε η αναστολή της SLOX-1 από τα δείγματα των δισκίων που ανακτώνται από τη δοκιμασία του ρυθμού διάλυσης προκειμένου να καταγραφεί η βιολογική δράση των ενώσεων, όταν αυτές βρίσκονται υπό διάλυση στις συνθήκες του εντερικού υγρού. Στα δείγματα των διοξιμών 1α και 2α καταγράφηκαν χαμηλά ποσοστά στην αναστολή του ενζύμου.
description: Indandiones are classified as aromatic bicyclic β-diketones and are widely used as substrates in organic synthesis. Substituted 2-arylidene-1-indanediones (compounds 1-12) present antioxidant and anti-inflammatory activity with the ability to inhibit lipoxygenase, the enzyme involved in the onset of inflammation. In the present work, we tried to modified chemically some 2-arylidene-1-indanediones to their respective dioximes (compounds 1α-12α). The conversion aimed at a) increasing their solubility in intestinal fluid pH = 6.8 and b) enhancing their anti-inflammatory activity. Dioximes were designed to be able to act as dual inhibitors of lipoxygenase (LOX) and cyclooxygenase-2 (COX-2). An in silico study of the druglikeness of dioximes (compounds 1α-12α) according to Lipinski and Veber rules, their pharmacokinetic properties, interaction with cytochrome P-450 enzymes and toxicity was carried out. Using quantitative models, in silico prediction was performed considering the anti-inflammatory activity and the inhibition ability of inflammatory enzymes (COX-2, LOX). It was predicted that all dioxime molecules have an increased capacity to inhibit both enzymes compared to the original 2-arylidene-1-indanediones. Dioximes 1α and 2α were chosen to be synthesized using a microwave device. The identification of the new compounds was carried out by combining the data from the spectroscopic examination of IR, 1H NMR,13C NMR and LC-MS spectra. The physicochemical screening was carried out by the thermal analysis methods of the newly synthesized dioxime molecules (1α, 2α), as well as indandione molecules (1, 2, 3, 4) which were not previously characterized physicochemically. The compounds were examined by Optical Thermomicroscopy, Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA). The crystallization and possible polymorphisms of the compounds were studied and the phase transitions were recorded and measured. The purity of the active substances and the possible presence of impurities (e.g. recrystallisation solvents) were examined. Arylidene-indanediones and dioximes 1, 2, 3, 1α and 2α showed crystal polymorphism. Immediate release tablets were prepared for compounds 1, 2, 1α and 2α. A dissolution test of the active compounds in a simulated intestinal fluid pH = 6.8 was performed according to USP26. The results showed that substituted indandiones 1 and 2 were insoluble. Compounds 1α and 2α were completely dissolved. The increase in solubility was confirmed. The newly synthesised compounds 1α and 2α were studied in in vitro biological assays to determine the ability to inhibit SLOX and COX-2 enzymes. Soybean lipoxygenase SLOX-1 and cyclooxygenase COX-2 of animal origin were used and the inhibition results were recorded for samples of the pure compounds. For compound 1α, an IC50 value = 0.78 μM was taken for the inhibition of SLOX-1; for compound 2α, an IC50 value = 77.5 μM was estimated for the inhibition of COX-2. Compounds 1α and 2α have dual LOX/COX inhibitory capacity. Compound 1α inhibits SLOX-1 to a greater extent compared to compound 1. In addition, the inhibition of SLOX-1 by the samples of tablets recovered from the dissolution rate assay was evaluated in order the biological activity of the compounds to be recorded when they are under dissolution in intestinal fluid conditions.