Rozpuszczalność wyraża się jako zdolność stałej, ciekłej lub gazowej substancji do rozpuszczenia się w rozpuszczalniku i powstania homogenicznego roztworu. Jest określana jako ilość związku zdolna do rozpuszczenia w danej ilości rozpuszczalnika (np. w mililitrze), w określonych warunkach temperatury i ciśnienia (najczęściej warunki normalne RT).
Zakresy rozpuszczalności i przebieg procesu rozpuszczania
Stężenie roztworu jest wyrażane w %, g/ml lub mol/l. Zakresy rozpuszczalności stosowane w farmakopeach przedstawiono w tabeli 1. Z kolei proces rozpuszczania substancji w rozpuszczalniku przedstawiono na rycinie 1.
| Określenie | Ilość części rozpuszczalnika potrzebna do rozpuszczenia 1 części substancji | Zakres rozpuszczalności [mg/ml] |
| Bardzo łatwo rozpuszczalny | <1 | >1000 |
| Łatwo rozpuszczalny | 1-10 | 100-1000 |
| Rozpuszczalny | 10-30 | 33-100 |
| Dość trudno rozpuszczalny | 30-100 | 10-33 |
| Trudno rozpuszczalny | 100-1000 | 1-10 |
| Bardzo trudno rozpuszczalny | 1000-10 000 | 0,1-10 |
| Praktycznie nierozpuszczalny | ≥10 000 | <1 |
Ryc. 1. Proces rozpuszczania substancji [wg Williams i wsp., 2013, modyfikacja własna]
Rozpuszczanie substancji jest inicjowane przez zrywanie wiązań w cząsteczce, co uwalnia ją ze stanu stałego. Jest to najczęściej proces trudniejszy dla elektrolitów niż nieelektrolitów, oraz dla substancji w formie krystalicznej, w przeciwieństwie do formy amorficznej (ma wyższy poziom energii i niższą stabilność termodynamiczną). Ważnym parametrem w przypadku rozpuszczania jest punkt topnienia substancji. Jest on związany ze ścisłym upakowaniem cząsteczek i jest miarą oddziaływań międzycząsteczkowych. Na jego podstawie można określić, z jakimi siłami oddziaływań międzycząsteczkowych należy się zmierzyć, aby zapoczątkować proces rozpuszczenia.
Drugi etap rozpuszczania substancji związany jest ze zmianą ułożenia cząsteczek rozpuszczalnika. Jest on często pomijany w obliczeniach, ponieważ wymaga znacznie mniej energii w porównaniu z pierwszym etapem. Hydrofilowe substancje z łatwością rozpuszczają się w wodzie. Dzieje się tak, ponieważ jest to dla nich korzystne energetycznie. Z kolei substancje hydrofobowe zachowują się odwrotnie. Można to tłumaczyć ich słabym powinowactwem do wody oraz silnymi wiązaniami międzycząsteczkowymi. Ważny jest za to ostatni etap, czyli umieszczenie cząsteczki związku w cząsteczkach rozpuszczalnika. Reasumując, rozpuszczalność w wodzie jest niższa w przypadku gdy rozpuszczona substancja ma wysoki punkt topnienia (etap 1, ryc. 1) oraz gdy ma niskie powinowactwo do wody (etap 3, ryc. 1) [Williams i wsp., 2013].
Czytaj także: Nazwy, skróty i synonimy w recepturze aptecznej.
Jak można poprawić rozpuszczalność substancji?
Dzięki rozwojowi nowych technologii, często spotykanym procesem jest tworzenie nowych formulacji istniejących już leków. Wykorzystuje się nowe technologie poprawy rozpuszczalności, które nie były jeszcze dostępne w chwili rejestracji tych substancji [Fahr i Liu, 2014].
W celu poprawy rozpuszczalności stosuje się metody chemiczne lub fizyczne. Pośród metod fizycznych wyróżnia się m. in. zmniejszenie wielkości cząsteczek poprzez ich mikronizację [Bansal i wsp., 2011], oraz przygotowanie nanozawiesin [Kocbek i wsp. 2006].
Zdecydowanie więcej jest metod chemicznych. Są to m.in.: zmiana formy polimorficznej [Sharma, 2012], kompleksowania [Sanghvi i Yalkowsky, 2007], dodatek surfaktantu [Loftsson i Brewster, 1996], zmiana pH [Sharma, 2012], dobranie odpowiedniej formy soli [Serajuddin, 2007], użycie współrozpuszczalników czy przygotowanie stałych rozproszeń substancji [Singh i wsp., 2012]. Tabela 2 przedstawia możliwości łączenia wyżej wymienionych metod poprawy rozpuszczalności [Williams i wsp., 2013].
Czytaj także: Związki srebra w lecznictwie – właściwości, zastosowanie i trudności recepturowe.
