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Abstracto

Comportamiento termodinámico de la naringenina en un sistema de disolventes mixtos de agua y metanol a temperaturas entre 288,15 y 328,15 K

Noubigh

Naringina (C27H32O14), cuyo nombre químico es 4',5,7-trihidroxiflavanona-7-ramnoglucósido, es un glicósido de flavanona que se encuentra frecuentemente en muchas frutas cítricas, especialmente en el pomelo y el limón, de modo que es responsable del sabor amargo de la fruta. Se ha informado que la naringina puede mostrar efectos biológicos como antioxidantes, antiinflamatorios, anticancerígenos (cáncer de mama), antialérgicos, antidiabéticos, antiangiogénicos y reductores del colesterol. Como flavonoide vegetal, la naringina ha atraído un interés científico y público significativo en los últimos años debido a sus versátiles efectos promotores de la salud. Sin embargo, debido a la muy baja solubilidad de la naringina en agua a temperatura ambiente, su biodisponibilidad es baja y esto dificulta futuros estudios sobre sus aplicaciones farmacológicas.

La medición experimental de la solubilidad de compuestos bioactivos en la solución en función de la composición del disolvente y la temperatura es valiosa particularmente para el diseño de productos farmacéuticos e industriales, y también para obtener información completa sobre las características fisicoquímicas de las disoluciones farmacéuticas. Además, los datos de solubilidad de los solutos en diferentes disolventes son necesarios para determinar los disolventes apropiados para la extracción, separación, producción y purificación de compuestos orgánicos. Existen varios modelos matemáticos y empíricos para correlacionar y predecir la solubilidad de los compuestos farmacológicos en diferentes disolventes y temperaturas. Estos modelos pueden resolver problemas como el alto coste y el largo tiempo en el proceso de determinación de la solubilidad. La dependencia de la solubilidad de la temperatura permite que el análisis termodinámico nos dé información sobre los mecanismos implicados en el proceso de disolución.

Solid-liquid phase equilibrium solubility of naringenin in (water + methanol) binary solvent mixtures was determined by using UV spectrophotometric method from 288.15 K to 328.15 K at atmospheric pressure. The solubility of naringenin increased with increasing temperature in all tested systems. The Apelblat equation, van’t Hoff equation, Jouyban-Acree model and combined Jouyban-Acree models were employed to correlate the solubility data in binary solvent mixtures. The selected thermodynamic models all can give acceptable results. Furthermore, the standard Gibbs free energy, enthalpy and entropy for the dissolution of naringenin and excess enthalpy of solution HE, were calculated, which indicates that the dissolution process of naringenin is an endothermic and entropy favorable process for their trauma needs   and many without any referral to address.

This study describes the thermodynamics of dissolution of flavonoid naringin in different aqueous solutions of dimethyl sulfoxide (DMSO) containing 0–100% (w/w) under atmospheric pressure and over a temperature range of 298.15 to 325.15 K. The temperature dependence of solubility of naringin was analyzed using the modified Apelblat equation model, ideal model, and the λH equation model. In a mean harmonic temperature, the dissolution thermodynamic parameters of naringin containing,   and   were also calculated. Furthermore, the effects of solvent composition on the solubility of this flavonoid were analyzed in terms of Hildebrand's solubility parameter (δH) and Kamlet, Abboud and Taft (KAT) solvatochromic parameters (α, β, and π*). Finally, the preferential solvation parameters of the flavonoid naringin by DMSO (δxDMSO,S) were determined from experimental solubility data using the inverse Kirkwood–Buff integrals (IKBIs). It was found that water preferentially solvates naringin in water-rich mixtures while DMSO forms local solvation shells in compositions from 50% (w/w) or xDMSO = 0.19 up to pure co-solvent. Moreover, the structure of solvation shells of naringin in the under study mixtures was obtained by molecular dynamics (MD) simulations. The computational results showed that in the compositions xDMSO > 0.20, the probability of presence of the DMSO molecules in vicinity of naringin is more than water molecules. These findings are compatible with the available IKBI data.

Además de la solubilidad, el fenómeno de solvatación preferencial en el que el soluto está rodeado preferentemente por el componente de la mezcla de disolventes no se ha estudiado hasta ahora en muchos compuestos farmacéuticos. El fenómeno puede ayudar a comprender las interacciones moleculares involucradas en el proceso de disolución. Por lo tanto, el presente estudio se centra primero en medir la solubilidad en equilibrio del flavonoide antioxidante naringina en sistemas cosolventes acuosos de DMSO (0-100 % en peso) y diferentes temperaturas (298,15 a 325,15 K) utilizando un método de equilibrio de disolución isotérmica. Cabe destacar que el cosolvente DMSO es un importante disolvente aprótico polar con muy baja toxicidad e inmensa importancia biológica. Disuelve compuestos tanto polares como apolares y es miscible en una amplia gama de disolventes orgánicos, así como en agua. En el siguiente paso, se analiza el efecto de la temperatura sobre la solubilidad de la naringina en las mezclas acuosas binarias para evaluar las cantidades termodinámicas involucradas en el proceso de solubilidad. Es importante destacar que el rango de temperatura utilizado en este trabajo cubre diferentes condiciones ambientales, así como la temperatura corporal humana normal. También determinamos la influencia de la composición del co-disolvente en la solubilidad de la naringina por medio de ecuaciones KAT. Finalmente, se aplica el enfoque de las integrales inversas de Kirkwood-Buff (IKBI) para evaluar la solvatación preferencial de la naringina en las mezclas binarias examinadas. Por otro lado, las simulaciones de dinámica molecular (MD) que se basan en una gama de enfoques computacionales complementarios proporcionan una herramienta muy poderosa para investigar el fenómeno de solvatación, especialmente la solvatación preferencial, directamente utilizando la función de distribución radial (RDF) calculada. También caracterizamos la estructura de la capa de solvatación de la molécula de naringina (solvatación preferencial) en las mezclas acuosas de DMSO calculando las RDF. Los resultados de la solvatación preferencial se comparan luego con los datos obtenidos a partir del enfoque de las integrales inversas de Kirkwood-Buff (IKBI).