Nonsteroidal anti-inflammatory drug complexation with cyclodextrin by mechano-chemistry

Thumbnail Image

Files

master_Katajainen_Jessika_2025.pdf (1.6 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Chemical Engineering | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2025-04-26

Department

Major/Subject

Biosystems and Biomaterials Engineering

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Life Science Technologies

Language

en

Pages

61

Series

Abstract

Nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are widely used for treating pain and inflammation but often suffer from poor water solubility and cause gastrointestinal side effects. This thesis investigates the potential of mechanochemistry as a green and solvent-free method for preparing complexes between nonsteroidal anti-inflammatory drugs and cyclodextrins (CDs), intending to improve the solubility of NSAIDs. Two guest NSAIDs—Flufenamic acid (FA) and Meloxicam (MX)—were selected to evaluate their complexation behavior with three host cyclodextrins—β-Cyclodextrin, Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin and Triacetyl-β-Cyclodextrin—through grinding. The resulting products were characterized using differential scanning calorimetry (DSC), powder X-ray diffraction (PXRD), and dissolution study. The results confirmed the successful complex formation of FA with all three CDs and MX with HP-β-CD and TA-β-CD, indicated by the disappearance or shifting of characteristic melting peaks in DSC, and reduced crystallinity in PXRD. In contrast, Meloxicam exhibited limited interaction with β-CD. A dissolution study was conducted to compare the solubility and dissolution behavior of FA and its complexes obtained by grinding. Although preliminary, the results suggest a relative enhancement in the solubility of FA-CD complexes compared to pure FA, while dissolution kinetics were seemingly unaffected by the complexation. Overall, these results highlight the potential of mechanochemistry as a sustainable and straightforward approach to forming NSAID-CD complexes that can affect the physicochemical properties of selected NSAIDs. The study provides insights into host-guest interactions and supports further exploration of mechanochemical methods in the pharmaceutical industry. In addition, the thesis highlights the analytical challenges of characterizing the inclusion complexes in a solid state.

Tulehduskipulääkkeitä (NSAID-lääkkeitä) käytetään laajasti kivun ja tulehduksen hoitoon, mutta ne ovat niukasti vesiliukoisia ja aiheuttavat haittavaikutuksia ruoan-sulatuskanavassa. Tässä diplomityössä tutkitaan mekanokemian mahdollisuuksia vihreänä ja liuotinvapaana menetelmänä muodostaa komplekseja NSAID-lääkkeiden ja syklodekstriinien (CD) välillä, tavoitteena parantaa tulehduskipulääkkeiden liukoisuutta. Kompleksointitutkimuksiin valittiin kaksi NSAID-lääkettä—flufenaamihappo (FA) ja meloksikaami (MX)—sekä kolme isäntäsyklodekstriiniä: β-syklodekstriini, hydroksipropyyli-β-syklodekstriini ja triasetyyli-β-syklodekstriini. Kompleksit valmistettiin jauhamalla, ja niitä karakterisoitiin differentiaalisella pyyhkäisykalorimetrialla (DSC), jauheröntgendiffraktiolla (PXRD) sekä liukenemiskokeella. Tulokset osoittivat onnistuneen kompleksin muodostumisen FA:n ja kaikkien kolmen CD:n sekä MX:n ja HP-β-CD:n ja TA-β-CD:n välillä. Tämä näkyi sulamispiikin häviämisenä tai siirtymisenä DSC:ssä ja kiteisyyden vähenemisenä PXRD:ssä. Sen sijaan meloksikaami ei kompleksoitunut β-CD:n kanssa. Liukenemiskoe tehtiin, jotta voitiin vertailla FA:n ja jauhamalla valmistettujen kompleksien liukoisuutta ja liukenemiskäyttäytymistä. Vaikka tulokset ovat alustavia, ne viittaavat siihen, että FA-CD-kompleksien suhteellinen liukoisuus parani verrattuna puhtaaseen FA:han. Kompleksointi ei kuitenkaan näyttänyt vaikuttavan liukenemiskinetiikkaan. Kaiken kaikkiaan tulokset osoittavat, että mekanokemia on lupaava, kestävä ja tehokas menetelmä NSAID-CD-kompleksien valmistukseen ja voi vaikuttaa valittujen lääkeaineiden fysikokemiallisiin ominaisuuksiin. Lisäksi diplomityö tuo esiin kiinteässä olomuodossa olevien kompleksien karakterisoinnin analyyttiset haasteet ja kannustaa jatkamaan tutkimusta mekanokemian hyödyntämisestä lääketeollisuudessa.

Description

Supervisor

Kaabel, Sandra

Thesis advisor

Nikonovich, Tatsiana

Keywords

nonsteroidal anti-inflammatory drugs, host-guest complexation, cyclodextrins, solid-state analytical methods, mechanochemistry, grinding

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202505193841

Collections

[dipl] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM