Solubilization behavior of diclofenac sodium in polyethylene glycol 400/water mixtures: A solubility and thermodynamic study

Muitos medicamentos são projetados para combater doenças, mas enfrentam um obstáculo físico simples antes de poderem agir: eles precisam se dissolver nos fluidos do corpo. Se um fármaco não consegue se dissolver facilmente, ele não pode ser absorvido na corrente sanguínea, e o paciente recebe pouco ou nenhum benefamento. Este é um desafio comum para um analgésico e anti-inflamatório amplamente utilizado chamado diclofenaco sódico. Embora o fármaco seja eficaz na redução da dor e da febre, ele não se mistura bem com a água, que é o principal líquido em nossos corpos. Para contornar isso, os cientistas frequentemente misturam água com outros líquidos que podem conter o fármaco mais facilmente, uma técnica conhecida como cossolvência. O objetivo é encontrar a mistura perfeita de água e outro líquido que permita a quantidade máxima de medicamento se dissolver, garantindo que o fármaco possa ser entregue de forma eficaz.

Em um estudo recente, pesquisadores buscaram explorar uma mistura específica de líquidos para ver o quão bem ela poderia dissolver o diclofenaco sódico. Eles focaram em combinar água com polietilenoglicol 400, um líquido claro e espesso frequentemente usado em produtos farmacêuticos. A equipe, baseada na Universidade de Ciências Médicas de Tabriz, no Irã, queria entender exatamente quanto do fármaco poderia se dissolver nesta mistura em diferentes temperaturas. Eles também visavam mapear as mudanças de energia que ocorrem quando o fármaco se dissolve, observando se o processo absorve calor ou o libera, e se a desordem das moléculas aumenta ou diminui. Ao medir esses fatores, esperavam criar ferramentas matemáticas confiáveis que pudessem prever como o fármaco se comporta neste ambiente sem a necessidade de realizar novos experimentos a cada vez.

Os pesquisadores começaram preparando pequenos tubos contendo diferentes proporções de água e polietilenoglicol 400. Eles adicionaram mais do fármaco do que seria possível dissolver, criando uma mistura saturada onde partículas sólidas do fármaco repousavam no fundo. Esses tubos foram agitados por três dias em um ambiente com temperatura controlada para garantir que o fármaco e o líquido atingissem um equilíbrio perfeito. A equipe testou as misturas em quatro temperaturas específicas, variando de um frio de 298,2 Kelvin para um mais quente de 313,2 Kelvin. Após a agitação parar, eles separaram o líquido límpido das partículas sólidas e mediram quanto fármaco estava dissolvido usando um instrumento baseado em luz. Eles repetiram esse processo três vezes para cada mistura para garantir que seus números fossem precisos.

Os resultados revelaram um padrão claro. Em água pura, o fármaco teve a maior dificuldade para se dissolver. À medida que os pesquisadores adicionavam mais polietilenoglicol 400, a quantidade de fármaco que poderia se dissolver aumentava constantemente. A maior solubilidade foi encontrada quando a mistura continha 60% de polietilenoglicol 400 em peso. Nesta proporção específica, o líquido continha a maior quantidade de fármaco, e essa capacidade crescia ainda mais conforme a temperatura subia. A equipe observou que o fármaco se dissolvia melhor quando o ambiente líquido podia interagir tanto com as partes que amam a água quanto com as partes que amam o óleo. A mistura de água e polietilenoglicol 400 parecia fornecer o equilíbrio certo para envolver as moléculas do fármaco e mantê-las em solução.

Para dar sentido a essas descobertas, os cientistas testaram vários modelos matemáticos para ver se conseguiam prever os dados de solubidade coletados. Eles usaram equações que relacionam a solubilidade com a temperatura e a composição da mistura líquida. Os modelos tiveram um bom desempenho, com os mais precisos prevendo os resultados experimentais com erros muito pequenos. Um modelo, que combinava temperatura e composição do líquido, provou-se particularmente útil para estimar a solubilidade em toda a gama de condições testadas. Isso significa que, no futuro, os cientistas poderão usar essas equações para estimar quanto fármaco se dissolveria nesta mistura sem ter que medi-lo fisicamente todas as vezes.

O estudo também analisou a termodinâmica, ou a história da energia, por trás do processo de dissolução. Os pesquisadores calcularam as mudanças de energia envolvidas e descobriram que o processo exigia calor, o que significa que era endotérmico. Em termos mais simples, o fármaco absorveu energia de seu entorno para se separar e se misturar com o líquido. Apesar dos valores de ΔG° positivos sugerirem que o processo não é espontâneo na saturação, os valores substanciais de entropia positiva revelaram uma contribuição significativa impulsionada pela entropia. No entanto, os dados mostraram, em última análise, que a dissolução do diclofenaco sódico nessas misturas específicas era primariamente um processo impulsionado pela entalpia. Esse equilíbrio de energia e desordem tornou a dissolução favorável nessas misturas específicas.

Em última análise, este trabalho fornece um mapa detalhado de como o diclofenaco sódico se comporta quando misturado com água e polietilenoglicol 400. Os pesquisadores confirmaram que esta mistura é altamente eficaz para dissolver o fármaco, especialmente em temperaturas mais altas e quando o polietilenoglicol 400 compõe cerca de 60% da mistura. Ao validar os modelos matemáticos contra seus dados experimentais, eles criaram ferramentas que podem ajudar a formular melhores medicamentos. As descobertas sugerem que esta combinação específica de líquidos pode ser uma opção valiosa para melhorar como este analgésico é preparado e entregue, garantindo que mais do fármaco ativo chegue ao corpo onde é necessário.