Υγροχρωματογραφική μελέτη φαρμακευτικών ενώσεων παρουσία του τασενεργού SDS - Εφαρμογή στην προσομοίωση βιολογικών διεργασιών

Λιμναίος, Παύλος; Limnaios, Pavlos

dc.contributor.author	Λιμναίος, Παύλος	el
dc.contributor.author	Limnaios, Pavlos	en
dc.date.accessioned	2023-01-09T09:50:36Z
dc.date.available	2023-01-09T09:50:36Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56556
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24254
dc.rights	Default License
dc.subject	Βιομιμητική χρωματογραφία	el
dc.subject	Λιποφιλία	el
dc.subject	Κατακράτηση	el
dc.subject	Πωτεϊνική σύνδεση	el
dc.subject	Όγκος κατανομής	el
dc.subject	Biomimetic chromatography	en
dc.subject	Lipophilicity	en
dc.subject	Retention	en
dc.subject	Protein binding	en
dc.subject	Volume of distribution	en
dc.title	Υγροχρωματογραφική μελέτη φαρμακευτικών ενώσεων παρουσία του τασενεργού SDS - Εφαρμογή στην προσομοίωση βιολογικών διεργασιών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φαρμακευτική Χημεία και Τεχνολογία	el
heal.classification	Ενόργανη Χημική Ανάλυση	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-09-29
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκαν με τη βιομιμητική μέθοδο της μικυλλιακής χρωματογραφίας βιοκατανoμής (BMC) 18 φάρμακα ποικίλης δομής και φαρμακολογικής δράσης. Αρχικά προσδιορίστηκαν οι συντελεστές κατακράτησης τους από χρωματογραφική στήλη αντιστρόφου φάσεως παρουσία του ανιοντικού επιφανειοδραστικού SDS. Ως κινητή φάση χρησιμοποιήθηκε αλατούχο ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών (Phosphate Buffered Saline, PBS) με φυσιολογικό pH= 7.4. Για όξινα ή αμφολυτικά φάρμακα πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις και σε pH= 5.5. Ως στατική φάση χρησιμοποιήθηκε αντιστρόφου φάσεως χρωματογραφική στήλη 18 ατόμων C (C18) στη θερμοκρασία του ανθρώπινου οργανισμού (Τ= 37 ºC). Οι συντελεστές κατακράτησης logkSDS μελετήθηκαν ως προς την συσχέτιση τους με τους συντελεστές κατανομής logP και μερισμού logD που εκφράζουν τη λιποφιλία. Παρατηρήθηκε πως η συσχέτιση και για τους δύο συντελεστές λιποφιλίας ήταν παρόμοια. Ο κύριος μηχανισμός έκλουσης, είναι μηχανισμός κατανομής που επηρεάζεται, ωστόσο, από ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ της ανιοντικής στήλης (SDS) και των θετικών ή αρνητικών ιόντων (φάρμακο). Με την εισαγωγή ως επιπρόσθετων παραμέτρων τα κλάσματα θετικού και αρνητικού φορτίου, F+ και F-, οι εξισώσεις παλινδρόμησης παρουσίασαν βελτιωμένη συσχέτιση (R2logP= 0.510  0.732 και R2logD= 0.508  0.735). Η χρωματογραφία BMC παρουσία SDS παρουσίασε πολύ ικανοποιητικό εύρος τιμών logk (=4.7) και το υψηλότερο συγκριτικά με το εύρος τιμών των άλλων τασενεργών (Brij-35, Tween-20 και CTAB). Οι συντελεστές κατακράτησης logkSDS μελετήθηκαν ως προς την συσχέτιση τους με τους συντελεστές κατακράτησης από στήλες ΙΑΜ, logkIAM που είχαν προσδιοριστεί σε προηγούμενες μελέτες του εργαστηρίου. Ο συντελεστής συσχέτισης ήταν ικανοποιητικός (R2= 0.647) γεγονός που υποδηλώνει ομοιότητες στους 2 μηχανισμούς έκλουσης (υψηλή συγκράτηση από την έλξη των πρωτονιωμένων βάσεων από τις ανιοντικές φωσφορικές ομάδες της στήλης ΙΑΜ). Οι συντελεστές κατακράτησης logkSDS μελετήθηκαν ως προς την συσχέτιση τους, με τους συντελεστές κατακράτησης παρουσία των ουδέτερων τασιενεργών Brij-35 και Tween-20 και του κατιοντικού CTAB. Στην περίπτωση των ουδέτερων τασενεργών, η συσχέτιση logkSDS / logkBrij-35 p 2 και όμοια η logkSDS / logkTween-20 ήταν αρχικά μέτρια (αδυναμία ανάπτυξης ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων) αλλά υψηλή με την εισαγωγή των κλασμάτων F+ και F- (R2Brij-35= 0.552  0.754). Στην περίπτωση του κατιοντικού τασενεργού η συσχέτιση ήταν, αρχικά, μέτρια ενώ με την εισαγωγή των παραμέτρων βελτιώθηκε σημαντικά (R2CTAB= 0.685, ικανοποιητική αλλά χειρότερη των ουδέτερων τασενεργών) ενώ η διασπορά ήταν πολύ μεγάλη. Αυτό οφείλεται στο ότι το CTAB είναι αντίθετα φορτισμένο και συνεπώς έλκει ισχυρά οξέα αντί για βάσεις. Οι συντελεστές κατακράτησης logkSDS συγκρίθηκαν με τα πρωτόκολλα κυτταρικής διαπερατότητας Caco-2 παρατηρώντας πως η τοπολογική πολική επιφάνεια του φαρμακομορίου παίζει σημαντικό ρόλο στη συσχέτιση. Ως επιπρόσθετη παράμετρος η tPSA βελτιώνει την αρχικά χαμηλή συσχέτιση (R2Caco-2= 0.21  0.53) χωρίς παρόλα αυτά να είναι ικανοποιητική τελικά καθώς οι αλληλεπιδράσεις που αναπτύσσονται δεν ευνοούν στην διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών. Ακόμη, συγκριτικά με τις τεχνητές λιπιδικές μεμβράνες PAMPA παρατηρείται μέτρια αλλά ικανοποιητική συσχέτιση με χρήση της παραμέτρου οξύτητας σε δεσμούς υδρογόνου Α. Ακολούθως, οι συντελεστές κατακράτησης logkSDS χρησιμοποιήθηκαν σε συνδυασμό με άλλες φυσικοχημικές ιδιότητες για την ανάπτυξη μοντέλων πρόβλεψης των φαρμακοκινητικών ιδιοτήτων, %PPB και Vd. Ως προς την πρωτεινική σύνδεση το μοντέλο αποκτά την καλύτερη προβλεπτική ικανότητα συγκριτικά με τα υπόλοιπα για την περίπτωση που προστίθεται ως παράμετρος η βασικότητα σε δεσμούς υδρογόνου Β και το μοριακό βάρος MW (επιτυχείς προβλέψεις σε 15 από τα 22 φάρμακα, 68%). Ως προς τον όγκο κατανομής που αποτελεί μια δύσκολα προβλέψιμη φαρμακοκινητική ιδιότητα, διαπιστώθηκε πως εμφανίζει καλή προβλεπτική ικανότητα στην περίπτωση μόνο των βασικών φαρμάκων (ικανοποιητική συσχέτιση με επιτυχία 4 στα 4, φάρμακα που εξετάστηκαν, 100%).	el
heal.abstract	In the present study 18 structurally diverse drugs were investigated and their chromatographic retention factors were determined by biopartioning micellar chromatography (BMC) using sodium dodecyl sulphate (SDS) as surfactant. A phosphate buffered saline (PBS) at physiological pH=7.4 and a reverse-phased column consisting of 18 carbon atoms (C18) at body temperature (= 37 ºC) were used as a mobile and stationary phase, respectively. For acidic and zwitterionic analytes measurements were carried out under pH of 5.5. The determined BMC retention factors logk were correlated with n-octanol-water partition and distribution coefficients, logP and logD, respectively, which express the lipophilicity of the compounds. The inclusion of the positively and negatively charged molecular fractions, F+ and F-, as correction factors in the logk/logP and logk/logD relationship improved the correlation significantly (R2logP= 0.510  0.732 και R2logD= 0.508  0.735). This confirmed the impact that the electrostatic interactions between the negatively charged column (SDS) and the positively or negatively charged drug have on the elution mechanism. Additionally, the retention factors logkSDS covered a wide span, larger in comparison to retention factors obtained BMC methods using different surfactants (Brij-35, Tween-20, CTAB) but smaller than the retention factors of IAM chromatography (data determined from previous laboratory studies). Furthermore, the relationship between the retention factors of the different BMC methods was examined. Correlation results regarding the IAM and SDS stationary phases indicated a similar mechanism of action since both columns, due to their negative charge, attract strongly alkaline drug molecules. Moreover, the correlations of the retention factors logkSDS/logkBrij-35 and logkSDS/logkTween-20 were in agreement, being initially moderate, due to the absence of electrostatic interactions between the neutral surfactants and the analytes. Hence, the inclusion of the F+ and F- molecular fractions as additional parameters significantly improved the correlation (R2Brij-35= 0.552  0.754). Although the correlation with the BMC retention factors using CTAB as surfactant was adequate, it was worse than the logkSDS/logkBrij-35 correlation (R2CTAB= 0.685), since the positively charged stationary phase attracts the opposite charged ions (anions). Similarly, the correlation improved with the addition of the p 5 molecular fractions F+ and F-. Additionally, the retention factors were compared with permeability protocols (Caco-2, PAMPA). The correlation logPappCaco-2 /loksds was very weak, initially, being improved by the inclusion of the topological polar surface area tPSA, indicating its crucial role in cell permeability. However, concerning the parallel artificial membrane permeability assay (PAMPA), correlation was satisfactory solely with the addition of Abraham’s parameter A (hydrogen bonding acidity). Finally, the retention factors were used to construct prediction models for important pharmacokinetic properties such as the plasma protein binding, %PPB and the volume of distribution, Vd. The inclusion of the molecular weight, the B parameter (hydrogen bonding) and the F- molecular fraction (reflecting the preference of HSA to bind negatively charged compounds) in the PPB model proved reliable with a 68% success in 22 tested drugs. Whereas the Vd models were able to predict successfully only the alkaline drugs of the test set (100% success compared to ~50% success of the total test set).	en
heal.advisorName	Τσόπελας, Φώτιος	el
heal.committeeMemberName	Χαμηλάκης, Στυλιανός	el
heal.committeeMemberName	Μαμμά, Διομή	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Ανόργανης και Αναλυτικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	98 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false