Evaluating pediatric and adult simulated fluids solubility: Abraham solvation parameters and multivariate analysis

Purpose To understand drug solubilization as a function of age and identify drugs at risk of altered drug solubility in pediatric patients. To assess the discrimination ability of the Abraham solvation parameters and age-related changes in simulated media composition to predict in vitro drug solubility differences between pediatric and adult gastrointestinal conditions by multivariate data analysis. Methods Differences between drug solubility in pediatric and adult biorelevant media were expressed as a % pediatric-to-adult ratio [Sp/Sa (%)]. Solubility ratios of fourteen poorly water-soluble drugs (2 amphoteric; 4 weak acids; 4 weak bases; 4 neutral compounds) were used in the analysis. Partial Least Squares Regression was based on Abraham solvation parameters and age-related changes in simulated gastrointestinal fluids, as well as their interactions, to predict the pediatric-to-adult solubility ratio. Results The use of Abraham solvation parameters was useful as a theory-informed set of molecular predictors of drug solubility changes between pediatric and adult simulated gastrointestinal fluids. Our findings suggest that the molecular solvation environment in the fasted gastric state was similar in the pediatric age-groups studied, which led to fewer differences in the pediatric-to-adult solubility ratio. In the intestinal fasted and fed state, there was a high relative contribution of the physiologically relevant surfactants to the alteration of drug solubility in the pediatric simulated conditions compared to the adult ones, which confirms the importance of an age-appropriate composition in biorelevant media. Conclusion Statistical models based on Abraham solvation parameters were applied mostly to better understand drug solubility differences in adult and pediatric biorelevant media.

Solubility, Solution Thermodynamics, and Preferential Solvation of Amygdalin in Ethanol + Water Solvent Mixtures

The equilibrium solubility of amygdalin in [ethanol (1) + water (2)] mixtures at 293.15 K to 328.15 K was reported. The thermodynamic properties (standard enthalpy ΔsolnH°, standard entropy ΔsolnS°, and standard Gibbs energy of solution ΔsolnG°) were computed using the generated solubility data via van’t Hoff and Gibbs equations. The dissolution process of amygdalin is endothermic and the driving mechanism in all mixtures is entropy. Maximal solubility was achieved in 0.4 mole fraction of ethanol at 328.15 K and the minimal one in neat ethanol at 293.15 K. Van’t Hoff, Jouyban–Acree–van’t Hoff, and Buchowski–Ksiazczak models were used to simulate the obtained solubility data. The calculated solubilities deviate reasonably from experimental data. Preferential solvation parameters of amygdalin in mixture solvents were analyzed using the inverse Kirkwood–Buff integrals (IKBI) method. Amygdalin is preferentially solvated by water in ethanol-rich mixtures, whereas in water-rich mixtures, there is no clear evidence that determines which of water or ethanol solvents would be most likely to solvate the molecule.

Solvatochromism in some cosolvent mixtures of sulfolane and aliphatic alcohols: a tool to predict preferential solvation

The phenomenon of solvatochromism for three indicator solutes, namely para-nitroaniline, N,N-dimethyl-p-nitroaniline, and the betaine dye 4-(2,4,6-triphenylpyridinium-1-yl)-2,6-diphenylphenolate, was studied at 303.15 ± 0.1 K by means of UV–vis absorption measurements. The spectral shifts of these dyes in different mole fractions (0.0–1.0) of binary mixtures of sulfolane with eight alcohols (methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, iso-butanol, tert-butanol) were analyzed to investigate preferential solvation of them in terms of both the solute–solvent and the solvent–solvent interactions. A modified theoretical model (solvent exchange model) was successfully employed to calculate preferential solvation parameters and to obtain information into the contribution of intermolecular interactions to the local and bulk mole fraction distribution of solvation species. It was found that the solvation shell of the dyes is mainly affected by the solvent–solvent interactions, and in all binary mixtures, the studied solvation behavior was non-ideal.

Ανάπτυξη νέας, πράσινης μεθόδου καθαρισμού των ρητινωδών επιστρώσεων βυζαντινών εικόνων

Στη συντήρηση έργων ζωγραφικής, το στάδιο του χημικού καθαρισμού του οξειδωμένου βερνικιού είναι πολύ σημαντικό και από τον βαθμό της επιτυχίας του κρίνεται όχι μόνο η αισθητική παρουσίαση του έργου, αλλά και η καλή κατάσταση διατήρησης της ζωγραφικής στο μέλλον. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή παρουσιάζονται αρχικά οι παράγοντες φθοράς και ο μηχανισμός γήρανσης των φυσικών ρητινών που έχουν χρησιμοποιηθεί ως βερνίκια των Βυζαντινών εικόνων. Πριν από τις επεμβάσεις συντήρησης, απαιτείται ο προσδιορισμός της παθολογίας των εικόνων και η ταυτοποίηση των συστατικών των στρωμάτων τους, κάτι που συμβάλλει στην κατάρτιση της μεθοδολογίας συντήρησης. Ερευνήθηκε η διαστρωμάτωση των εικόνων, που αποτελούν αντικείμενα μελέτης της διατριβής και έγινε ταυτοποίηση των υλικών τους.Στο πλαίσιο της προληπτικής συντήρησης, για την ασφάλεια των οργανικών χρωστικών κατά τον καθαρισμό του βερνικιού, απαιτείται να γίνεται πρώτα υπολογισμός των παραμέτρων διαλυτότητας. Για το σκοπό αυτό μελετήθηκε πειραματικά η διαλυτότητα οργανικών χρωστικών και έγιναν υπολογισμοί των Μερικών Παραμέτρων Διαλυτότητας (Partial Solvation Parameters - PSP).Προκειμένου να προταθεί αποτελεσματική μέθοδος καθαρισμού του βερνικιού μελετήθηκε η χρήση του PVA-b, αυτούσιου, χωρίς τη φόρτωσή του με διαλύτες, σε εύρος θερμοκρασιών από 20-60oC. Αξιοποιήθηκε το νερό του συστήματος ως διαλύτης. Η εφαρμογή του μελετήθηκε σε φρέσκα και γηρασμένα δοκίμια καθώς και σε εικόνες. Στη συνέχεια, αυτή η εφαρμογή αξιολογήθηκε. Η έρευνα εστίασε στην ασφαλή και αποτελεσματική αφαίρεση του βερνικιού, στον έλεγχο του καθαρισμού και στην παρακολούθησή του σε πραγματικό χρόνο, στην αφαίρεση χρωστικής καθώς και στο υπόλειμμα του PVA-b. Έγινε χαρακτηρισμός των επιφανειών εφαρμογής του PVA-b στα διάφορα στάδια της κατεργασίας και μελετήθηκαν η οξύτητα, η υδροφοβικότητα και η τραχύτητα.Αναπτύχθηκε μέθοδος καθαρισμού ενός βήματος κατά την οποία το PVA-b εφαρμόζεται και στη συνέχεια αφαιρείται με απλό τράβηγμα με λαβίδα (peel off) και δυο βημάτων κατά τη οποία ακολουθείται η διαδικασία που προαναφέρθηκε και επιπλέον χρησιμοποιείται μπατονέτα βαμβακιού για την αφαίρεση διογκωμένου βερνικιού και τυχόν υπολείμματος. Επίσης, προτάθηκαν άλλες χρήσεις του PVA-b ως δειγματολήπτης βερνικιού και ως δειγματοφορέας. Προτάθηκε επίσης ο μηχανισμός δράσης του καθαρισμού με PVA-b.Συμπερασματικά, αναφέρεται ότι ο καθαρισμός οξειδωμένων βερνικιών με PVA-b είναι μια απλή, καινοτόμα, πράσινη μέθοδος καθαρισμού, εύκολη στην εφαρμογή της, φιλική στο περιβάλλον και στον συντηρητή.

Prediction of Biopharmaceutical Drug Disposition Classification System (BDDCS) by Structural Parameters

Modeling of physicochemical and pharmacokinetic properties is important for the prediction and mechanism characterization in drug discovery and development. Biopharmaceutics Drug Disposition Classification System (BDDCS) is a four-class system based on solubility and metabolism. This system is employed to delineate the role of transporters in pharmacokinetics and their interaction with metabolizing enzymes. It further anticipates drug disposition and potential drug-drug interactions in the liver and intestine. According to BDDCS, drugs are classified into four groups in terms of the extent of metabolism and solubility (high and low). In this study, structural parameters of drugs were used to develop classification-based models for the prediction of BDDCS class. Reported BDDCS data of drugs were collected from the literature, and structural descriptors (Abraham solvation parameters and octanol–water partition coefficient (log P)) were calculated by ACD/Labs software. Data were divided into training and test sets. Classification-based models were then used to predict the class of each drug in BDDCS system using structural parameters and the validity of the established models was evaluated by an external test set. The results of this study showed that log P and Abraham solvation parameters are able to predict the class of solubility and metabolism in BDDCS system with good accuracy. Based on the developed methods for prediction solubility and metabolism class, BDDCS could be predicted in the correct with an acceptable accuracy. Structural properties of drugs, i.e. logP and Abraham solvation parameters (polarizability, hydrogen bonding acidity and basicity), are capable of estimating the class of solubility and metabolism with an acceptable accuracy.