Investigation on iguratimode: studies in solid state and in solution

Abstract

A descoberta e desenvolvimento de fármacos é um processo complexo, demorado e exigente. Apesar dos avanços tecnológicos na indústria farmacêutica ao longo dos anos, muitas doenças ainda não têm cura, e muitas outras carecem de tratamento adequado. Assim, novos medicamentos são constantemente exigidos pelos sistemas de saúde para responder a necessidades médicas emergentes.A artrite reumatoide é uma doença autoimune e inflamatória que leva à perda progressiva da função motora. Os fármacos antirreumáticos modificadores de doença são frequentemente utilizados como tratamento primário. Contudo, a variabilidade de resposta entre pacientes ao tratamento com estes medicamentos exige que sejam continuamente encontradas novas alternativas, tanto para a monoterapia como para a terapia combinatória.O iguratimode (IGU) é um anti-inflamatório não esteroide sistémico, pertencente à classe dos fármacos antirreumáticos modificadores de doença, utilizado para o tratamento da artrite reumatoide. Este composto demonstrou resultados positivos quando administrado sozinho, e também em combinação com metotrexato. A falta de informação sobre o IGU na literatura faz deste composto um alvo de estudo interessante.No presente trabalho, a caracterização e investigação do estado sólido do IGU foi conduzida com recurso a técnicas calorimétricas e espectroscópicas. A formação de solvatos foi observada com acetonitrilo, metanol e dimetilformamida, mas não com acetona, etanol, acetato de etilo, ou dimetilsulfóxido. A estrutura do solvato com dimetilformamida foi resolvida com SCXRD. Foi também encontrada uma nova forma polimórfica do IGU, por cristalização em dimetilsulfóxido. Foram estudadas formulações sólidas alternativas, para o melhoramento das propriedades físico-químicas, em particular cocristais, amorfos, e coamorfos, com seis outros compostos: leflunomida, sulfassalazina, nicotinamida, ácido fólico, metoclopramida e omeprazol. Foi obtido um cocristal com leflunomida numa proporção 2:1 molar (IGU:LEF) com moagem assistida por solvente. Além disso, também foram obtidos coamorfos de IGU com leflunomida (1:1), sulfassalazina (1:1), nicotinamida (1:1 e 1:2), e ácido fólico (1:1), com neat grinding.O IGU foi caracterizado em solução, e o seu coeficiente de absorção molar (εIGU (347 nm) = 1.44 x 104 M-1cm-1), pKa (pKa = 6.3), e o rendimento quântico de fluorescência (ΦF = 0.0007 para a espécie neutra, e ΦF = 0.0779 para a espécie desprotonada) foram determinados experimentalmente. Além disso, a interação com lípido foi investigada com POPC e DDAB, utilizando um modelo de partição. O IGU mostrou uma boa partição para POPC (KL = 4.60 x 101 [7, 106]), e ainda melhor partição para POPC:DDAB (9:1) (KL = 1.46 x 102 [107, 193]). Foi também estudada a permeação com vesículas unilamelares grandes de POPC. Foi demonstrado que a dessorção e a permeação do IGU através da bicamada lipídica ocorreu numa escala temporal comparável à da eluição a partir das colunas cromatográficas, tornando grande parte dos resultados obtidos nesta experiência inconclusivos.

Drug discovery and development is a complex, time-consuming, and resource demanding process. Despite technological advances in the pharmaceutical industry over the years, many diseases still don’t have a cure, and many others lack proper treatment. Thus, new drugs are continually required by the healthcare systems to address unmet medical needs.Rheumatoid arthritis is an autoimmune and inflammatory disease which leads to progressive loss of motor function. Disease-modifying antirheumatic drugs are often used as the first-line treatment. However, patient variability in response to treatment with these drugs continuously demands that new alternatives for both monotherapy and combinatory therapy are found.Iguratimod (IGU) is a synthetic non-steroidal anti-inflammatory disease modifying anti-rheumatic drug used for the treatment of rheumatoid arthritis. It has shown positive results both when administered alone, and in combination with methotrexate. The scarcity of information about IGU in literature makes this compound a very interesting subject of study.In the present work, solid-state characterization and investigation of IGU was conducted with calorimetric and spectroscopic techniques. Solvate formation was observed with acetonitrile, methanol and dimethylformamide, but not with acetone, ethanol, ethyl acetate, and dimethyl sulfoxide. The structure of the solvate with dimethylformamide was solved with SCXRD. A new polymorphic form of IGU was also found, by crystallization in dimethyl sulfoxide. Alternative solid formulations for enhancement of physicochemical properties were studied, specifically cocrystals, amorphous, and coamorphous, with six other compounds: leflunomide, sulfasalazine, nicotinamide, folic acid, metoclopramide and omeprazole. A cocrystal with leflunomide was obtained in a 2:1 molar ratio (IGU:LEF) with liquid assisted grinding. Additionally, coamorphous of IGU with leflunomide (1:1), sulfasalazine (1:1), nicotinamide (1:1 and 1:2), and folic acid (1:1) were also obtained, with neat grinding.IGU was characterized in solution, and its molar absorption coefficient (εIGU (347 nm) = 1.44 x 104 M-1cm-1), pKa (pKa = 6.3), and fluorescence quantum yield (ΦF = 0.0007 for the neutral specie, and ΦF = 0.0779 for the deprotonated specie) were experimentally determined. Furthermore, lipid interaction was investigated with POPC and DDAB, using a partition model. IGU showed good partitioning to POPC (KL = 4.60 x 101 [7, 106]), and even better partitioning to POPC:DDAB (9:1) (KL = 1.46 x 102 [107, 193]). Permeation with POPC large unilamellar vesicles was also studied. IGU desorption from and permeation through the lipid bilayer was showed to occur in a time scale comparable to that of elution from the chromatographic columns, rendering most of the results obtained in this experiment inconclusive.