ЖУРНАЛ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2014, том 88, № 5, с. 882-886
БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ =
УДК 544.03 + 544.77.051.7
ЗАВИСИМОСТЬ РАСТВОРИМОСТИ ПРИРОДНЫХ ФЛАВОНОИДОВ В ВОДЕ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МИРАМИСТИНА, ПОЛИВИНИЛПИРРОЛИДОНА И СЫВОРОТОЧНОГО АЛЬБУМИНА ЧЕЛОВЕКА © 2014 г. Н. А. Липковская, В. Н. Барвинченко, Т. В. Федянина
Национальная академия наук Украины, Институт химии поверхности, Киев E-mail tfedyanina@gmail.com Поступила в редакцию 17.06.2013 г.
Найдено, что растворимость природных флавоноидов кверцетина и рутина увеличивается на 1—2 порядка в организованных средах катионного ПАВ мирамистина и биополимеров: поливинилпир-ролидона и сывороточного альбумина человека, причем степень ее увеличения более значительна для гидрофобного кверцетина по сравнению с гидрофильным рутином. Показано, что растворимость также зависит от структуры и самоорганизации молекул в организованных средах и места локализации в них флавоноидов, а рассчитанные величины констант связывания увеличиваются в ряду поливинилпирролидон < мирамистин < сывороточный альбумин человека.
Ключевые слова: рутин, кверцетин, мирамистин, поливинипирролидон, сывороточный альбумин человека, организованные среды, растворимость.
Б01: 10.7868/80044453714050185
Флавоноиды (Фл) относятся к обширной группе природных полифенольных соединений и обладают широким спектром фармакологического действия [1, 2]. Определенные трудности при создании высокоэффективных лекарственных препаратов на их основе вызывает крайне низкая растворимость многих природных флавоноидов в водных средах и жидкостях организма, в то время как именно растворимость является одной из основных биофармацевтических характеристик, во многом определяющей биоэквивавлентность препарата и возможность создания лекарственной формы с эффективной дозой лекарственного средства, скоростью и полнотой всасывания [3].
Для повышения растворимости лекарственных веществ в фармацевтике разработаны и используются различные методы: солюбилизация, получение твердых дисперсных систем с растворимыми и нерастворимыми матрицами, включение в липосомы, нанокапсулы и другие [3]. Ранее нами было установлено [4—6], что растворимость флавоноидов кверцетина (Кв) и рутина (Рт) существенно возрастает в водных растворах Р-цик-лодекстрина, биополимеров (БПМ) поливини-пирролидона (ПВП) и сывороточного альбумина человека (САЧ) за счет образования супрамолеку-лярных комплексов, причем в этих организованных средах изменяются также спектральные и протолитические свойства флавоноидов. Другим типом организованных сред являются самоорга-
низующиеся супрамолекулярные мицеллярные системы на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ), в которых растворимость гидрофобных веществ может значительно возрастать за счет солюбилизации [7, 8]. Общее отличие организованных сред от гомогенных растворов состоит в том, что определяющую роль в них играет локальный эффект [9], связанный с растворением гидрофильных и гидрофобных молекул в полости молекулы-рецептора или объеме мицеллярной фазы.
С терапевтической точки зрения одним из наиболее эффективных ПАВ в настоящее время является бензилдиметил[3-(миростоиламино) пропил]аммония хлорид, известный под коммерческим названием "Мирамистин" (МР), который применяется в качестве антисептического средства широкого спектра действия с выраженной противомикробной, противогрибковой и противовирусной активностью [10].
Цель настоящей работы — изучение влияния мирамистина на растворимость флавоноидов, а также определение их констант связывания с ми-рамистином, поливинилпирролидоном и сывороточным альбумином, что позволит объективно оценивать солюбилизирующие свойства данных организованных сред при разработке и использовании лекарственных препаратов на основе таких систем в медицинской практике.
6у
У
4 2 \ \ \ N V\ \ N \Д \ N \
1 ^¡^
— 1 ---------
300
350
400
X, нм
Рис. 1. Спектры поглощения кверцетина (1—3) и рутина (4—6) при их растворении в воде (1, 4) и водных растворах, содержащих разные концентрации мира-мистина; сМР (10-3 М): 4.48 (2, 5), 11.2 (3, 6), I = 0.5 (1), 0.1 см (2-6).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В работе использовали катионное ПАВ мира-мистин производства "Инфамед", кверцетин и рутин фирмы Sichuan Xieli Pharmaceutical Co. Ltd., Корея
CH
I
O
4 )bCH2-N+-(CH2)3-NH-C-(CH2)12-CH3 ]Cl-CH3
(мирамистин) Электронные спектры поглощения растворов измеряли на спектрофотометре Specord M-40 (Carl Zeiss Jena, Германия). С целью устранения влияния фона на аналитический сигнал, полученный при измерении спектров поглощения исследуемых растворов, использовали метод гетерохроматической экстраполяции при двух длинах волн [11].
При исследовании растворимости флавонои-дов в организованных средах готовили серию водных растворов с концентрацией ПВП или САЧ в пределах (0—6) х 10-4 М или мирамистина в пределах (0—1.2) х 10-2 М, добавляли избыток сухого кверцетина или рутина, перемешивали на аппарате для встряхивания до достижения равновесия (24 ч), центрифугировали в течение 10 мин при 2000 об./мин и измеряли спектры поглощения и рН полученных растворов. Температура во всех экспериментах была постоянной и составляла 293 К. Для расчета растворимости кверцетина и рутина в водном растворе и в организованных средах на основании их светопоглощения были использованы соответствующие молярные коэффициенты поглощения флавоноидов, величины которых были предварительно определены для
каждой концентрации солюбилизатора с учетом найденного значения рН равновесного раствора.
Увеличение растворимости флавоноидов в растворах мирамистина по сравнению с водным раствором было использовано для определения их термодинамических констант связывания (Ксв) с мицеллами ПАВ, которые рассчитывали на основе метода, описанного в работе [12], по линейному уравнению:
ВД - 1 = Ксв (Смр - ККМ), (1)
где и ^ — растворимость флавоноида в воде и организованной среде, соответственно, сМР — общая концентрация мирамистина, ККМ — критическая концентрация мицеллообразования мира-мистина. Константу связывания супрамолеку-лярного комплекса Фл — МР определяли как тангенс угла наклона прямой, построенной в координатах — 1) — (сМР — ККМ). Поскольку в отличие от ПАВ, образование организованных сред биополимерами не связано с их концентрацией (т.е. ККМ = 0), уравнение (1) принимает вид:
ВДв — 1 = КсвСБПМ (2)
и, соответственно, константу связывания супра-молекулярных комплексов Фл — БПМ определяли как тангенс угла наклона прямой, построенной в координатах: (S/Sв — 1) — сБПМ.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
На рис. 1 приведены спектры равновесных растворов кверцетина и рутина после растворения в воде и растворах мирамистина разной концентрации. Из их сопоставления видно, что в растворе с увеличением концентрации мирамистина интенсивность светопоглощения растворов, характерного для флавоноидов, существенно возрастает в результате их растворения, а батохром-ный сдвиг полос поглощения кверцетина и рутина в растворах ПАВ по сравнению с водой свидетельствует о супрамолекулярных взаимодействиях в этих организованных средах.
Найдено, что резкое увеличение растворимости флавоноидов наблюдается при сМР >1 х 10—3 М (рис. 2, кривые 1, 2), а сам процесс растворения кверцетина и рутина сопровождается уменьшением рН раствора от рН 7 (сМР = 0) до рН 5 (рис. 2 кривые 3, 4), которое учитывалось нами при спектрофотометрическом определении их концентрации в равновесных растворах. Обе концентрационные зависимости (растворимость и рН) имеют перегиб при сМР = 1 х 10—3 М, которая соответствует величине ККМ данного ПАВ.
Увеличение растворимости кверцетина и рутина в растворах мирамистина по сравнению с водой было использовано для определения их термодинамических констант связывания с мицеллами ПАВ. Экспериментально было найдено, что
1
3
зависимость (S/SB — 1) от (сМР — ККМ) в случае обоих флавоноидов линейна и описывается уравнениями, приведенными в табл. 1.
Найденные значения констант связывания флавоноидов с мирамистином в логарифмической форме приведены в табл. 2.
Из сопоставления констант видно, что растворимость кверцетина в растворах мирамистина по сравнению с водой резко увеличивается. Меньший рост растворимости рутина в этих условиях, по-видимому, объясняется наличием в его молекуле крупного гидрофильного заместителя — ру-тинозы. В качестве общепринятого параметра, характеризующего лиофильные свойств веществ, используют величину коэффициента их распределения в системе вода-я-октанол (lgP) [13]. Приведенные в литературе [14] значения lgP
кверцетина (lg P = 1.480) и рутина (lg P = —2.020) свидетельствуют о том, что кверцетин относится к умеренно гидрофобным соединениям (1 < lg P < 3), а рутин — к гидрофильным ( lg P < 1).
Следует отметить, что найденная константа для системы Кв—МР сопоставима с величиной константы связывания кверцетина с мицеллами другого катионного ПАВ — цетилтриметиламмо-
ний бромида (Ксв = 24615 л/моль, lg Ксв = 4.39) [15], но существенно превышает константы связывания кверцетина с неионным ПАВ — Тритоном Х-100 (Ксв = 1540 л/моль, lg Ксв = 3.19) [16] и анионным — додецилсульфатом натрия (Ксв = = 1279 л/моль, lg Ксв = 3.11) [15]. Это объясняется тем, что связывание кверцетина с нейтральными и отрицательно заряженными мицеллами ПАВ происходит преимущественно за счет гидрофобных взаимодействий, а с положительно заряженными мицеллами катионных ПАВ — существенную роль играет значительно более сильное элек-
S х 10-4, M, pH
12 2 У
8 é л 1 о^
4 «--s
0 4ГГГПССГ 1 1
0 4 8 сбмпа х 103, M
Рис. 2. Зависимости растворимости (1, 2) и рН равновесного раствора (3, 4) кверцетина (1, 3) и рутина (2, 4) от концентрации мирамистина в растворе.
тростатическое притяжение, особенно в области рН диссоциации гидроксильных групп.
Большая величина константы связывания кверцетина по сравнению с рутином объясняется его большей гидрофобностью, поскольку известно [13], что в рядах структурно однотипных соединений именно с этим параметром коррелирует константа связывания. Аналогичные закономерности обнаружены нами при изучении растворимости флавоноидов в организованных с
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.