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Venuti V, Crupi V, Fazio B, Majolino D, Acri G, Testagrossa B, Stancanelli R, De Gaetano F, Gagliardi A, Paolino D, Floresta G, Pistarà V, Rescifina A, Ventura CA. Physicochemical Characterization and Antioxidant Activity Evaluation of Idebenone/Hydroxypropyl- β-Cyclodextrin Inclusion Complex †. Biomolecules 2019; 9:biom9100531. [PMID: 31557949 PMCID: PMC6843366 DOI: 10.3390/biom9100531] [Citation(s) in RCA: 46] [Impact Index Per Article: 9.2] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 07/26/2019] [Revised: 09/21/2019] [Accepted: 09/22/2019] [Indexed: 12/23/2022] Open
Abstract
Idebenone (IDE) is an antioxidant drug active at the level of the central nervous system (CNS), whose poor water solubility limits its clinical application. An IDE/2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (IDE/HP-β-CD) inclusion complex was investigated by combining experimental methods and theoretical approaches. Furthermore, biological in vitro/ex vivo assays were performed. Phase solubility studies showed an AL type diagram, suggesting the presence of a 1:1 complex with high solubility. Scanning electron microscopy (SEM) allowed us to detect the morphological changes upon complexation. The intermolecular interactions stabilizing the inclusion complex were experimentally characterized by exploring the complementarity of Fourier-transform infrared spectroscopy in attenuated total reflectance geometry (FTIR-ATR) with mid-infrared light, Fourier-transform near-infrared (FT-NIR) spectroscopy, and Raman spectroscopy. From the temperature evolution of the O–H stretching band of the complex, the average enthalpy ΔHHB of the hydrogen bond scheme upon inclusion was obtained. Two-dimensional (2D) rotating frame Overhauser effect spectroscopy (ROESY) analysis and computational studies involving molecular modeling and molecular dynamics (MD) simulation demonstrated the inclusion of the quinone ring of IDE inside the CD ring. In vitro/ex vivo studies evidenced that complexation produces a protective effect of IDE against the H2O2-induced damage on human glioblastoma astrocytoma (U373) cells and increases IDE permeation through the excised bovine nasal mucosa.
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Affiliation(s)
- Valentina Venuti
- Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D'Alcontres, 31-98166 Messina, Italy.
| | - Vincenza Crupi
- Dipartimento di Scienze Chimiche, Biologiche, Farmaceutiche e Ambientali, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D'Alcontrés, 31-98166 Messina, Italy.
| | - Barbara Fazio
- CNR-IPCF Istituto per i Processi Chimico Fisici, V.le F. Stagno d'Alcontres, 37-98158 Faro Superiore, Messina, Italy.
| | - Domenico Majolino
- Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D'Alcontres, 31-98166 Messina, Italy.
| | - Giuseppe Acri
- Dipartimento di Scienze Biomediche, Odontoiatriche, e delle Immagini Morfologiche e Funzionali, Università degli Studi di Messina, c/o A.O.U. Policlinico "G. Martino" Via Consolare Valeria, 1-98125 Messina, Italy.
| | - Barbara Testagrossa
- Dipartimento di Scienze Biomediche, Odontoiatriche, e delle Immagini Morfologiche e Funzionali, Università degli Studi di Messina, c/o A.O.U. Policlinico "G. Martino" Via Consolare Valeria, 1-98125 Messina, Italy.
| | - Rosanna Stancanelli
- Dipartimento di Scienze Chimiche, Biologiche, Farmaceutiche e Ambientali, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D'Alcontrés, 31-98166 Messina, Italy.
| | - Federica De Gaetano
- Dipartimento di Scienze Chimiche, Biologiche, Farmaceutiche e Ambientali, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D'Alcontrés, 31-98166 Messina, Italy.
| | - Agnese Gagliardi
- Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale, Università degli Studi di Catanzaro "Magna Græcia", Campus Universitario "S. Venuta", Viale S. Venuta-88100 Germaneto, Catanzaro, Italy.
| | - Donatella Paolino
- Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale, Università degli Studi di Catanzaro "Magna Græcia", Campus Universitario "S. Venuta", Viale S. Venuta-88100 Germaneto, Catanzaro, Italy.
| | - Giuseppe Floresta
- Dipartimento di Scienze del Farmaco, Università degli Studi di Catania, V.le A. Doria, 6-95125 Catania, Italy.
| | - Venerando Pistarà
- Dipartimento di Scienze del Farmaco, Università degli Studi di Catania, V.le A. Doria, 6-95125 Catania, Italy.
| | - Antonio Rescifina
- Dipartimento di Scienze del Farmaco, Università degli Studi di Catania, V.le A. Doria, 6-95125 Catania, Italy.
| | - Cinzia A Ventura
- Dipartimento di Scienze Chimiche, Biologiche, Farmaceutiche e Ambientali, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D'Alcontrés, 31-98166 Messina, Italy.
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Venuti V, Stancanelli R, Acri G, Crupi V, Paladini G, Testagrossa B, Tommasini S, Ventura CA, Majolino D. “Host-guest” interactions in Captisol®/Coumestrol inclusion complex: UV–vis, FTIR-ATR and Raman studies. J Mol Struct 2017. [DOI: 10.1016/j.molstruc.2017.06.054] [Citation(s) in RCA: 8] [Impact Index Per Article: 1.1] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 10/19/2022]
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