超臨界二酸化炭素におけるアリピプラゾールの溶解度の実験とモデリング

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13402 (2023) この記事を引用

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超臨界二酸化炭素 (SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\)) における化合物の溶解度は、マイクロ/ナノスケールの医薬品の製造において極めて重要であることが判明しました。 この研究では、アリピプラゾールの溶解度が、SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\) 中でさまざまな温度 (308 ～ 338 K) および圧力 (12 ～ 30 MPa) で測定されました。 さらに、溶解度の実験結果は、修正 Wilson モデルだけでなく、いくつかの半経験的モデル (Chrastil、Bartle ら、Kumar & Johnston、Menden-Santiago & Teja、Sodeifian ら、および Jouyban ら) と相関していました。 。 SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\) 中の薬物のモル分率は、\(1.830\times {10}^{-6}\) から \(1.036\times) の範囲で変化しました。 {10}^{-5}\)。 溶解度は操作圧力と温度に大きく依存しました。 Chrastil (0.994)、Jouyban et al. (0.993) および Sodeifian ら。 (0.992) モデルは、得られた値と最も高い一致性を示しました。 さらに、SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\) におけるアリピプラゾールの溶解度について自己一貫性試験を実行しました。 おおよその全エンタルピー (\({\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{total}}\))、蒸発エンタルピー (\({\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{vap}}) \))、溶解度エンタルピー (\({\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{sol}}\)) も計算されました。

アリピプラゾール（APZ）は第2世代の抗精神病薬であり、定型抗精神病薬として知られています。 この薬は、統合失調症などの幅広い精神障害に効果があります1。 また、双極性障害の治療における気分安定剤としても機能します2、3、4。 APZ は、双極性障害と急性躁病に関連する混合エピソードの治療薬として食品医薬品局 (FDA) によって承認されています。 D2 受容体における機能的選択性が、APZ5、6、7 の抗精神病効果に寄与している可能性があるようです。 典型的な抗精神病薬化合物である APZ は、統合失調症の認知症状および陰性症状の治療に効果がある可能性がある、セロトニンおよび中枢ドーパミン D2 受容体を標的として選択的に結合します 1,7。 以前の研究に基づくと、APZ は炎症性サイトカインを減少させることでミクログリアの活性化を防ぐことができます 8、9、10。 APZ はミクログリアの活動と抗炎症作用に影響を与えるため、うつ病の治療に使用できます。 しかし、アリピプラゾールは水溶解度が低いためバイオアベイラビリティが低いため、APZ ベースの薬剤の開発とうつ病に対するその治療効果が大幅に制限されています 8,11。

水溶性の低い薬剤は、経口での生物学的利用能が低く、吸収速度が制限されることがよくあります。 難水溶性薬物の吸収、溶解性、透過性の改善は主要な研究テーマの 1 つです12。 医薬化合物の溶解速度は、粒子サイズが小さくなることで増加します。 粒子サイズを小さくするには、粉砕、ふるい分け、噴霧乾燥、再結晶化などのいくつかの従来の方法を使用できます。 これらの方法にはそれぞれ独自の欠点があります。 過去 10 年間、超臨界流体 (SCF) 技術が従来の方法に代わる微粒子化プロセスとして採用されてきました。 研究者は、抽出プロセス、溶液強化分散、および溶液/懸濁液の急速膨張法において、超臨界流体を溶媒または逆溶媒として使用してきました13、14、15、16、17、18、19、20、21、22。 SC-CO2 は、中程度の臨界点 (温度として 304.1 K、圧力として 7.38 MPa) に加えて、高純度で非汚染性、非可燃性、非爆発性、および入手しやすさを備えています 15,23,24,25,26。 ナノ粒子の製造プロセスでは、超臨界流体中の薬物の溶解度が超臨界法の実現可能性を決定する主要なパラメーターです。 このパラメータは、溶媒、反溶媒、または反応媒体としての SCF の役割も指定します 27,28。 RESS ベースのプロセスは一般に、SC-CO2 溶解度の高いナノ粒子薬物の調製に使用されますが、対照的に、溶解度の低い薬物の調製には逆溶媒手順が適しています 29、30、31、32。 異なる SC -\({\mathrm{CO}}_{2}\) 溶解度レベルを持つ広範囲の薬物が最近検査されています 25,33,34,35。 さらに、SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\) における薬物の溶解度を測定するためのさまざまなアプローチが開発されています。その中には、重量分析 36,37,38,39、分光分析 40,41,42、クロマトグラフィー 43、 44、その他46の方法が挙げられる。 モデリング手法は、SC-\({\mathrm{CO}}_{2}\) における医薬品の溶解度を調査するのにも役立ちます。時間とコストを大幅に削減でき、複雑な装置も必要ありません 13。