Αξιολόγηση και σύγκριση χειρομορφων επιλογέων, ιοντικών υγρών και εύτηκτων διαλυτών για τον διαχωρισμό εναντιομερων ψυχοδραστικών ενώσεων στην ηλεκτροφόρηση τριχοειδούς

Abstract

Τα τελευταία χρόνια, η παραγωγή των νέων ψυχοδραστικών ενώσεων (New Psychoactive Substances, NPSs) αυξάνεται με μεγάλη ταχύτητα λόγω της περιορισμένης ικανότητας ανίχνευσης και παρακολούθησης αυτών των ενώσεων, οδηγώντας έτσι σε παγκόσμιο πρόβλημα. Επιπρόσθετα, λόγω της ύπαρξης ενός στερεογονικού κέντρου στη δομή πολλών NPS, απαντώνται σε δύο εναντιομερείς μορφές με δυνητικά διαφορετική φαρμακολογική δράση. Συγκεκριμένα, μόνο ένας μικρός αριθμός δημοσιεύσεων ασχολείται με τις εναντιοεκλεκτικές επιδράσεις των NPS, αφού η σύνθεσή τους πραγματοποιείται σε μυστικά και παράνομα εργαστήρια. Έτσι, δεδομένης της αυξημένης ανάγκης για μελέτη της φαρμακολογικής δράσης των καθαρών εναντιομερών, καθίσταται αναγκαία η ανάπτυξη ενόργανων αναλυτικών μεθόδων για χειρόμορφο διαχωρισμό. Σε πρώτο στάδιο, υπό τις συνθήκες αυτές, έλαβε χώρα μελέτη διαφόρων ηλεκτροφορητικών παραμέτρων, μεταξύ άλλων, το είδος και η συγκέντρωση του χειρόμορφου επιλογέα (Chiral Selector, CS), η συγκέντρωση και το pH του ηλεκτρολύτη υποβάθρου (Background Electrolyte, BGE), καθώς και η εφαρμοζόμενη τάση και προσδιορίστηκαν οι βέλτιστες συνθήκες για τον χειρόμορφο διαχωρισμό δέκα εναντιομερών ψυχοδραστικών ενώσεων. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η επίδραση των ιοντικών υγρών που έχουν ως βάση τους εστέρες αμινοξέων (Amino Acid Based Ionic Liquids, AAILs) καθώς και εύτηκτων διαλυτών (Deep Eutectic Solvents, DESs) ως πρόσθετα στον ηλεκτρολύτη υποβάθρου ο οποίος περιείχε CS [κυκλοδεξτρίνες (Cyclodextrins, CDs), κυκλοφρουκτάνες (Cyclofructans, CFs)], με σκοπό την πιθανή βελτίωση του χειρόμορφου διαχωρισμού τριών αναλόγων αμφεταμίνης, τα οποία δεν είχαν διαχωριστεί σε προγενέστερο στάδιο με κανένα υπό μελέτη CS. Με εφαρμογή της προτεινόμενης ηλεκτροφορητικής μεθόδου, κατέστη δυνατός ο πλήρης χειρόμορφος διαχωρισμός των υπό μελέτη αμφεταμινών. Επιπρόσθετα, εξάχθηκαν σημαντικά συμπεράσματα για την πιθανή δράση των DESs (συνεργειακή/ανταγωνιστική) στα δυαδικά συστήματα CD/DES και CF/DES. Ακολούθως, σε επόμενο στάδιο έλαβε χώρα βελτιστοποίηση μίας στερεοεκλεκτικής μεθόδου, για τον εναντιομερή διαχωρισμό φθοριωμένων αναλόγων αμφεταμίνης και καθινόνης με χρήση ενός δυαδικού συστήματος το οποίο αποτελείτο από CM-β-CD και ChCl-EG, μέσω της μεθοδολογίας επιφανειών απόκρισης (Response Surface Methodology, RSΜ). Η μέθοδος η οποία αναπτύχθηκε, αποδείχθηκε καταλληλότερη για την επίτευξη πλήρους διαχωρισμού φθοριωμένων αναλόγων αμφεταμίνης και καθινόνης, τονίζοντας τη σημαντικότητα των DESs ως πρόσθετα στην ηλεκτροφόρηση τριχοειδούς (Capillary Electrophoresis, CE). Επιπλέον, η ικανοποιητική ακρίβεια που επέδειξε, υποδηλώνει και την επιτυχή της εφαρμογή στον εναντιομερή διαχωρισμό των NPSs, τα οποία διαφέρουν ελάχιστα στη δομή τους. Στο τελικό στάδιο της εν λόγω διατριβής, επιτεύχθηκε με επιτυχία η παρασκευή, για πρώτη φορά, ενός υπερμοριακού εύτηκτου διαλύτη (Supramolecular Deep Eutectic Solvent, SUPRADES), ονόματι S-β-CD-CA, το οποίο αποτελείτο από θειϊκή β-κυκλοδεξτρίνη (Sulfated-β-CD, S-β-CD) και κιτρικό οξύ (Citric Acid, CA) ως δέκτη και δότη δεσμού υδρογόνου, αντίστοιχα. Ακολούθως, το προαναφερθέν SUPRADES, αξιολογήθηκε ως προς την ικανότητα χειρόμορφης αναγνώρισής του, τόσο για ψυχοδραστικές (αμφεταμίνες, καθινόνες) όσο και για κλινικές ενώσεις. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν τη βιωσιμότητα του S-β-CD-CA ως μοναδικός CS, ο οποίος έχει τη δυνατότητα να αυξήσει σημαντικά το εύρος των εφαρμογών για τα SUPRADESs στην CE.

Τhe rapid appearance of New Psychoactive Substances (NPS), and mainly synthetic analogs of cathinone and amphetamines, in global drug market, raised the concern of worldwide public health. As many pharmaceutical compounds, illicit drugs, including NPS, are chiral and the pharmacological and neurotoxic potential of the pure enantiomers could differ. Therefore, analytical methods, capable of differentiating enantiomers, are of great importance. Under this framework, a simple and easy-to-prepare electrophoretic method was developed for the enantioseparation of amphetamine and cathinone derivatives. Different types of β-cyclodextrin and cyclofructan-based chiral selectors (CSs), both native and derivatized, were utilized, and the most effective ones, in terms of resolution and analysis time, were identified. In addition, several electrophoretic parameters, such as background electrolyte (BGE) concentration and pH, and CS concentration, were examined to optimize the separation conditions. Subsequently, the effect of the combined use of amino acid-based ionic liquids (AAILs) and deep eutectic solvents (DESs) with either cyclodextrin- (CD) or cyclofructan- (CF) based CSs for the chiral separation of amphetamine derivatives, which had not been separated previously with any under-study CS, was investigated. By applying the proposed electrophoretic method, it became possible to achieve baseline enantiomeric separation of amphetamine analogs. In addition, important conclusions were drawn regarding the possible action of DES (synergistic/antagonistic) in combination with CDs and CFs. Then, a comprehensive study was performed to determine an optimum enantioseparation method for fluorine-substituted amphetamine and cathinone derivatives using a binary system consisting of carboxymethyl-β-CD (CM-β-CD) and a DES, namely choline chloride-ethylene glycol (ChCl-EG). Under this framework, the optimization and modeling of the separation conditions in a binary system were performed with the objective of maximizing resolution and minimizing analysis time. This was achieved through the application of response surface methodology (RSM). The developed electrophoretic method resulted in a baseline separation of both fluorine-substituted amphetamine and cathinone derivatives. Overall, the results demonstrated the synergistic effect of the CM-β-CD/DES dual system and highlighted the significance of DESs as additives in capillary electrophoresis (CE). Finally, a novel supramolecular deep eutectic solvent consisting of sulfated-β-CD and citric acid (S-β-CD-CA) was reported for the first time. This innovative system was evaluated as a sole chiral selector in capillary electrophoresis for the enantioseparation of six fluorine-substituted amphetamine analogs, yielding remarkable outcomes. The results demonstrated a baseline enantioseparation of all investigated NPS analogs, and the clinical compound, namely nefopam. This outcome highlights the viability of S-β-CD-CA as a sole chiral selector, which has the potential to significantly broaden the range of applications for SUPRADESs in CE.