Дослідження впливу пропіленгліколю на властивості розчинів полоксамеру 338

Автор(и)

  • Олексій Миколайович Ляпунов Державна наукова установа «Науково-технологічний комплекс «Інститут монокристалів» Національної академії наук України», Україна https://orcid.org/0000-0001-6103-7489
  • Олена Петрівна Безугла Державна наукова установа «Науково-технологічний комплекс «Інститут монокристалів» Національної академії наук України», Україна
  • Микола Олександрович Ляпунов Державна наукова установа «Науково-технологічний комплекс «Інститут монокристалів» Національної академії наук України», Україна https://orcid.org/0000-0002-5036-8255
  • Олексій Андрійович Лисокобилка Державна наукова установа «Науково-технологічний комплекс «Інститут монокристалів» Національної академії наук України», Україна https://orcid.org/0000-0003-2071-9955

DOI:

https://doi.org/10.15587/2519-4852.2024.313294

Ключові слова:

полоксамер 338 (Р338), пропіленгліколь (ПГ), розчин, гель, в’язкість, міцела, спіновий зонд, спектр ЕПР, параметри спектрів

Анотація

Мета. Дослідження властивостей 20 % розчинів полоксамеру 338 (Р338) у воді та змішаних розчинниках вода – пропіленгліколь (ПГ) при різних температурах методами ротаційної віскозиметрії та спінових зондів.

Матеріали і методи. Об’єкти досліджень – 20 % розчини Р338 у воді та сумішах вода – ПГ. Розчини досліджували методом ротаційної віскозиметрії при 25 °С, 32 °С і 37 °С; визначали тип течії, нижню межу плинності (t0), площу петлі гістерезису (SN), динамічну або уявну в’язкість (η). В розчини вводили спінові зонди на основі жирних кислот, що різняться за молекулярною структурою, розчинністю та локалізацією радикалів. Отримували спектри електронного парамагнітного резонансу (ЕПР), визначали їх тип і параметри.

Результати. Залежно від вмісту ПГ впливає на реологічні властивості 20 % розчину Р338. Його здатність до термоіндукованих золь ↔ гель переходів з утворенням гелів з пластичним типом течії при температурах 32 °С і 37 °С зберігається при вмісті ПГ до 20 %. При 37 °С та вмісті ПГ 30 % утворюється нетиповий тиксотропний гель. Реопараметри гелів, що містять 10-20 % ПГ при 32 °С і 37 °С є більшими порівняно з гелем, що не містить ПГ. Підвищення вмісту ПГ від 0 до 40 % в цілому мало впливає на часи кореляції обертальної дифузії (τ) і параметри впорядкованості (S) спінових зондів. У разі амонійної солі 5‑доксилстеаринової кислоти (5-ДСК NH4 солі) анізотропні спектри ЕПР при концентрації ПГ 40 % трансформуються у триплет, що збігається з втратою здатності 20 % розчинів Р338 до термоіндукованих золь ↔ гель переходів. З підвищенням концентрації ПГ (на відміну від етанолу) сольватації ядер міцел Р338 дисперсійним середовищем не відбувається; трансформація спектра ЕПР 5‑ДСК NH4 солі у триплет, напевно, пов’язана з взаємодією між ПГ та гідрофільною оболонкою міцел шляхом утворення водневих зв’язків.

Висновки. ПГ залежно від вмісту впливає на реологічні властивості 20 % розчину Р338, здатність якого до термоіндукованих золь ↔ гель переходів зберігається при вмісті ПГ до 30 %. Зміни реологічних властивостей 20 % розчину Р338 корелюють зі зміною типів спектрів ЕПР 5-ДСК NH4 солі з анізотропного до триплету. З підвищенням вмісту ПГ сольватації ядер міцел дисперсійним середовищем не відбувається. Зміна структури міцел Р338, напевно, обумовлена взаємодією ПГ с їх гідрофільною оболонкою

Спонсор дослідження

  • National Academy of Sciences of Ukraine within the framework of the project «Study of dispersed systems as bases-vehicles for development of medicinal products» (0124U003095).

Біографії авторів

Олексій Миколайович Ляпунов, Державна наукова установа «Науково-технологічний комплекс «Інститут монокристалів» Національної академії наук України»

Кандидат фармацевтичних наук, науковий співробітник

Лабораторія технології та аналізу лікарських засобів

Інститут хімії функціональних матеріалів

Олена Петрівна Безугла, Державна наукова установа «Науково-технологічний комплекс «Інститут монокристалів» Національної академії наук України»

Кандидат фармацевтичних наук, старший науковий співробітник, завідувач лабораторії

Лабораторія технології та аналізу лікарських засобів

Інститут хімії функціональних матеріалів

Микола Олександрович Ляпунов, Державна наукова установа «Науково-технологічний комплекс «Інститут монокристалів» Національної академії наук України»

Доктор фармацевтичних наук, професор, провідний науковий співробітник

Лабораторія технології та аналізу лікарських засобів

Інститут хімії функціональних матеріалів

Олексій Андрійович Лисокобилка, Державна наукова установа «Науково-технологічний комплекс «Інститут монокристалів» Національної академії наук України»

Молодший науковий співробітник

Лабораторія технології та аналізу лікарських засобів

Інститут хімії функціональних матеріалів

Посилання

  1. The European Pharmacopoeia (2022). European Directorate for the Quality of Medicines & HealthCare of the Council of Europe. Strasbourg: Sedex, 6105.
  2. Sheskey, P. J., Hancock, B. C., Moss, G. P., Goldfarb, D. J. (Eds.) (2020). Handbook of Pharmaceutical Excipients. London: Pharm. Press, 1296.
  3. Bodratti, A., Alexandridis, P. (2018). Formulation of Poloxamers for Drug Delivery. Journal of Functional Biomaterials, 9 (1), 11. https://doi.org/10.3390/jfb9010011
  4. Alexandridis, P., Hatton, T. A. (1994). Poly(ethylene oxide)-poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide) block copolymer surfactants in aqueous solutions and at interfaces: thermodynamics, structure, dynamics, and modeling. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 96 (1-2), 1–46. https://doi.org/10.1016/0927-7757(94)03028-x
  5. Alexandridis, P., Holzwarth, J. F., Hatton, T. A. (1994). Micellization of Poly(ethylene oxide)-Poly(propylene oxide)-Poly(ethylene oxide) Triblock Copolymers in Aqueous Solutions: Thermodynamics of Copolymer Association. Macromolecules, 27 (9), 2414–2425. https://doi.org/10.1021/ma00087a009
  6. Cabana, A., Aı̈t-Kadi, A., Juhász, J. (1997). Study of the Gelation Process of Polyethylene Oxidea–Polypropylene Oxideb–Polyethylene OxideaCopolymer (Poloxamer 407) Aqueous Solutions. Journal of Colloid and Interface Science, 190 (2), 307–312. https://doi.org/10.1006/jcis.1997.4880
  7. Prud’homme, R. K., Wu, G., Schneider, D. K. (1996). Structure and Rheology Studies of Poly(oxyethylene−oxypropylene−oxyethylene) Aqueous Solution. Langmuir, 12 (20), 4651–4659. https://doi.org/10.1021/la951506b
  8. Lyapunov, N., Bezuglaya, E., Liapunov, O., Lysokobylka, O. (2023). Study of aqueous solutions of poloxamers by rotational viscometry and spin probe method. ScienceRise: Pharmaceutical Science, 4 (44), 4–18. https://doi.org/10.15587/2519-4852.2023.285933
  9. Cook, M. T., Brown, M. B. (2018). Polymeric gels for intravaginal drug delivery. Journal of Controlled Release, 270, 145–157. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2017.12.004
  10. Russo, E., Villa, C. (2019). Poloxamer Hydrogels for Biomedical Applications. Pharmaceutics, 11 (12), 671. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics11120671
  11. Zhang, T., Chen, S., Dou, H., Liu, Q., Shu, G., Lin, J. et al. (2021). Novel glucosamine-loaded thermosensitive hydrogels based on poloxamers for osteoarthritis therapy by intra-articular injection. Materials Science and Engineering: C, 118, 111352. https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.111352
  12. Soliman, K. A., Ullah, K., Shah, A., Jones, D. S., Singh, T. R. R. (2019). Poloxamer-based in situ gelling thermoresponsive systems for ocular drug delivery applications. Drug Discovery Today, 24 (8), 1575–1586. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2019.05.036
  13. Ivanova, R., Alexandridis, P., Lindman, B. (2001). Interaction of poloxamer block copolymers with cosolvents and surfactants. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 183–185, 41–53. https://doi.org/10.1016/s0927-7757(01)00538-6
  14. Ivanova, R., Lindman, B., Alexandridis, P. (2002). Effect of Pharmaceutically Acceptable Glycols on the Stability of the Liquid Crystalline Gels Formed by Poloxamer 407 in Water. Journal of Colloid and Interface Science, 252 (1), 226–235. https://doi.org/10.1006/jcis.2002.8417
  15. Liapunov, O., Bezuglaya, E., Liapunova, A., Lysokobylka, O. (2024). Study of the effect of ethanol on the properties of poloxamer 338 solutions by rotational viscometry and spin probe method. ScienceRise: Pharmaceutical Science, 3 (49), 13–26. https://doi.org/10.15587/2519-4852.2024.306365
  16. Bezuglaya, E. P., Lyapunova, A. N., Krasnoperova, A. P. (2013). Water–Hexylene Glycol System as a Potential Medicinal Base. Pharmaceutical Chemistry Journal, 47 (5), 281–286. https://doi.org/10.1007/s11094-013-0943-0
  17. Khattab, I. S., Bandarkar, F., Khoubnasabjafari, M., Jouyban, A. (2017). Density, viscosity, surface tension, and molar volume of propylene glycol + water mixtures from 293 to 323 K and correlations by the Jouyban–Acree model. Arabian Journal of Chemistry, 10, S71–S75. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2012.07.012
  18. Bielawska, M., Chodzińska, A., Jańczuk, B., Zdziennicka, A. (2013). Determination of CTAB CMC in mixed water+short-chain alcohol solvent by surface tension, conductivity, density and viscosity measurements. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 424, 81–88. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2013.02.017
  19. Makarov, D. M., Egorov, G. I., Kolker, A. M. (2016). Temperature and composition dependences of volumetric properties of (water + 1,2-propanediol) binary system. Journal of Molecular Liquids, 222, 656–662. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.07.095
  20. Prajapati, P. M., Pandit, T. R., Vankar, H. P., Rana, V. A. (2021). Physical and acoustical properties of paracetamol in binary mixtures of water + propylene glycol. Materials Today: Proceedings, 47, 632–634. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.11.756
  21. George, J., Sastry, N. V. (2003). Densities, Dynamic Viscosities, Speeds of Sound, and Relative Permittivities for Water + Alkanediols (Propane-1,2- and -1,3-diol and Butane-1,2-, -1,3-, -1,4-, and -2,3-Diol) at Different Temperatures. Journal of Chemical & Engineering Data, 48 (6), 1529–1539. https://doi.org/10.1021/je0340755
  22. Sun, T., Teja, A. S. (2004). Density, Viscosity and Thermal Conductivity of Aqueous Solutions of Propylene Glycol, Dipropylene Glycol, and Tripropylene Glycol between 290 K and 460 K. Journal of Chemical & Engineering Data, 49 (5), 1311–1317. https://doi.org/10.1021/je049960h
  23. Zhou, Y., Hu, K., Shen, J., Wu, X., Cheng, G. (2009). Microstructure variations with concentration of propylene glycol–water solution probed by NMR. Journal of Molecular Structure, 921 (1-3), 150–155. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2008.12.050
  24. Xu, Y., Xing, L., Cao, X., Li, D., Men, Z., Li, Z. et al. (2023). Hydrogen bonding network dynamics of 1,2-propanediol-water binary solutions by Raman spectroscopy and stimulated Raman scattering. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 284, 121825. https://doi.org/10.1016/j.saa.2022.121825
  25. Bezuhlaia, E. P., Melnykova, E. N., Zhemerova, E. H., Liapunov, A. N., Zynchenko, Y. A. (2016). Efficacy of antimicrobial preservation of certain hydrophilic non-aqueous solvents in aqueous solutions and gels. Farmakom, 1, 51–59.
  26. Bendas, B., Schmalfuβ, U., Neubert, R. (1995). Influence of propylene glycol as cosolvent on mechanisms of drug transport from hydrogels. International Journal of Pharmaceutics, 116 (1), 19–30. https://doi.org/10.1016/0378-5173(94)00267-9
  27. Wiegand, T. J. (2024). Propylene glycol. Encyclopedia of Toxicology, 981–986. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-824315-2.01179-9
  28. Bezugla, O. P., Lyapunov, M. O., Zinchenko, I. O., Lisokobilka, O. A., Liapunova, A. M. (2022). Modeling of processes of solvent diffusion from ointment bases using in vitro experiments. Functional materials, 29 (4), 553–558. https://doi.org/10.15407/fm29.04.553
  29. Nemati, A., Rezaei, H., Poturcu, K., Hanaee, J., Jouyban, A., Zhao, H., Rahimpour, E. (2023). Effect of temperature and propylene glycol as a cosolvent on dissolution of clotrimazole. Annales Pharmaceutiques Françaises, 81 (2), 258–266. https://doi.org/10.1016/j.pharma.2022.10.001
  30. García, O. E., Martínez, F., Peña, Á., Jouyban, A., Acree, W. E. (2024). Solubility of atenolol in aqueous propylene glycol mixtures revisited: IKBI preferential solvation analysis. Physics and Chemistry of Liquids, 62 (5), 527–535. https://doi.org/10.1080/00319104.2024.2329917
  31. Zeng, A.-G., Pang, X.-L., Wu, N., Wang, D., Nan, G.-J., Yang, G.-D., Bian, X.-L. (2014). Solubility of daidzein in propylene glycol plus water cosolvent mixtures. Fluid Phase Equilibria, 366, 127–133. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2013.12.024
  32. Fathi-Azarjbayjani, A., Mabhoot, A., Martínez, F., Jouyban, A. (2016). Modeling, solubility, and thermodynamic aspects of sodium phenytoin in propylene glycol–water mixtures. Journal of Molecular Liquids, 219, 68–73. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.02.089
  33. Jouyban-Gharamaleki, V., Rahimpour, E., Hemmati, S., Martinez, F., Jouyban, A. (2020). Mesalazine solubility in propylene glycol and water mixtures at various temperatures using a laser monitoring technique. Journal of Molecular Liquids, 299, 112136. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.112136
  34. Muñoz, M. M., Rodríguez, C. J., Delgado, D. R., Peña, M. Á., Jouyban, A., Martínez, F. (2015). Solubility and saturation apparent specific volume of some sodium sulfonamides in propylene glycol + water mixtures at 298.15 K. Journal of Molecular Liquids, 211, 192–196. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2015.07.016
  35. del Mar Muñoz, M., Delgado, D. R., Peña, M. Á., Jouyban, A., Martínez, F. (2015). Solubility and preferential solvation of sulfadiazine, sulfamerazine and sulfamethazine in propylene glycol+water mixtures at 298.15K. Journal of Molecular Liquids, 204, 132–136. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2015.01.047
  36. Assis, G. P., Derenzo, S., Bernardo, A. (2022). Solid-liquid equilibrium of nicotinamide in water-ethanol and water-propylene glycol mixtures. Journal of Molecular Liquids, 345, 117799. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.117799
  37. Assis, G. P., Garcia, R. H. L., Derenzo, S., Bernardo, A. (2021). Solid-liquid equilibrium of paracetamol in water-ethanol and water-propylene glycol mixtures. Journal of Molecular Liquids, 323, 114617. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.114617
  38. Pirhayati, F. H., Shayanfar, A., Rahimpour, E., Barzegar-Jalali, M., Martinez, F., Jouyban, A. (2017). Solubility of sildenafil citrate in propylene glycol + water mixtures at various temperatures. Physics and Chemistry of Liquids, 56 (4), 508–517. https://doi.org/10.1080/00319104.2017.1354376
  39. Alkilani, A., McCrudden, M. T., Donnelly, R. (2015). Transdermal Drug Delivery: Innovative Pharmaceutical Developments Based on Disruption of the Barrier Properties of the Stratum Corneum. Pharmaceutics, 7 (4), 438–470. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics7040438
  40. Berliner, L. (Ed.) (1979). Metod spinovykh metok. Teoriia i primenenie. Moscow: Mir, 635.
  41. Likhtenshtein, G. I. (1974). Metod spinovykh zondov v molekuliarnoi biologii. Moscow: Nauka, 256.
  42. Kuznetcov, A. N. (1976). Metod spinovogo zonda (Osnovy i primenenie). Moscow: Nauka, 210.
  43. Bezuglaya, E., Lyapunov, N., Chebanov, V., Liapunov, O. (2022). Study of the formation of micelles and their structure by the spin probe method. ScienceRise: Pharmaceutical Science, 4 (38), 4–18. https://doi.org/10.15587/2519-4852.2022.263054
  44. Bezuglaya, E., Krasnopyorova, A., Liapunova, A., Zinchenko, I., Lyapunov, N., Sytnik, O. (2023). Influence of physicochemical properties and structure of mixed solvents propylene glycol – macrogol 400 on their in vitro release. ScienceRise: Pharmaceutical Science, 1 (41), 4–13. https://doi.org/10.15587/2519-4852.2023.274468
Дослідження впливу пропіленгліколю на властивості розчинів полоксамеру 338

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-10-31

Як цитувати

Ляпунов, О. М., Безугла, О. П., Ляпунов, М. О., & Лисокобилка, О. А. (2024). Дослідження впливу пропіленгліколю на властивості розчинів полоксамеру 338 . ScienceRise: Pharmaceutical Science, (5 (51), 15–27. https://doi.org/10.15587/2519-4852.2024.313294

Номер

№ 5 (51) (2024)

Розділ

Фармацевтичні науки

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Oleksii Liapunov, Olena Bezugla, Nikolay Lyapunov, Oleksii Lysokobylka

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons CC BY для журналів відкритого доступу.