Eutectic mixtures in the design of drugs

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Drug development is a stage of modern drug design aimed at improving the biopharmaceutical characteristics of drugs, such as solubility, chemical stability, bioavailability, and pharmacological activity. The synthesis of solid dispersed systems of the eutectic type is one of the alternative options for the creation of new medicines based on known active pharmaceutical substances with improved and predictable properties. Eutectic mixtures consist of two or more components, and are characterized by certain compositions and a low melting point. The features of the microstructure of eutectic affect its physico-chemical properties, which determines the potential use of these systems in the pharmaceutical industry. The article provides an overview of scientific research aimed at studying eutectic compositions and analyzing their characteristics: solubility and dissolution rate, therapeutic efficacy and technological properties.

About the authors

Anna N. Seryakova

Samara State Medical University

Author for correspondence.
Email: a.n.seryakova@samsmu.ru
ORCID iD: 0009-0009-3058-0046

senior lecturer of the Department of Chemistry of the Institute of Pharmacy

Russian Federation, Samara

Aleksandr Voronin

Samara State Medical University

Email: a.v.voronin@samsmu.ru

Dr. Sci. (Pharmacy), Professor, Director of the Institute of Pharmacy

Russian Federation, Samara

References

  1. Zefirova ON, Zefirov NS. Medical Chemistry. II. Methodological foundations of the creation of medicines. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 2. Chemistry. 2000;41(2):103-108. (In Russ.). [Зефирова О.Н., Зефиров Н.С. Медицинская химия (Medicinal Chemistry). II. Методологические основы создания лекарственных препаратов. Вecтник Московского университета. Серия 2. Химия. 2000;41(2):103-108].
  2. Buckley MM, Benfield P. Eutectic lidocaine/prilocaine cream. A review of the topical anaesthetic/analgesic efficacy of a eutectic mixture of local anaesthetics (EMLA). Drugs. 1993;46(1):126-51. doi: 10.2165/00003495-199346010-00008
  3. Sawyer J, Febbraro S, Masud. S, et al. Heated lidocaine/tetracaine patch (SyneraTM, RapydanTM) compared with lidocaine/prilocaine cream (EMLA®) for topical anaesthesia before vascular access. Br J Anaesth. 2009;102(2):210-15. doi: 10.1093/bja/aen364
  4. Cherukuvada S, Nangia A, Eutectics as improved pharmaceutical materials: Design, properties and characterization. Chem Commun. 2014;50:906-23. doi: 10.1039/c3cc47521b
  5. Sekiguchi K, Obi N. Studies on absorption of eutectic mixtures: a comparison of the behavior of eutectic mixture of sulfathiazole and that of ordinary sulfathiazole in man. Chem Pharm Bull. 1961;9:866-872. doi: 10.1248/cpb.9.866
  6. Bi M, Hwang SJ, Morris KR. Mechanism of eutectic formation upon compaction and its effects on tablet properties. Thermochim Acta. 2003;404(1-2):213-226. doi: 10.1016/S0040-6031(03)00185-0
  7. Amidon GL, Lennerlas H, Shah VP, et al. A Theoretical Basis for a Biopharmaceutic Drug Classification: The Correlation of In Vitro Drug Product Dissolution and In Vivo Bioavailability. Pharm Res. 1995;12(3):413-420. doi: 10.1023/A:1016212804288
  8. Sekiguchi K, Obi N, Ueda Y. Studies on Absorption of Eutectic Mixture. II. Absorption of fused Conglomerates of Chloramphenicol and Urea in Rabbits. Chem Pharm Bull. 1995;12(2):134-144. doi: 10.1248/cpb.12.134
  9. Goldberg AH, Gibaldi M, Kanig JL. Increasing dissolution rates and gastrointestinal absorption of drugs via solid solutions and eutectic mixtures. I. Theoretical considerations and discussion of the literature. J Pharm Sci. 1965;54(8):1145-1148. doi: 10.1002/jps.2600540810
  10. Chiou WL, Niazi S. Pharmaceutical applications of solid dispersion systems: dissolution of griseofulvin-succinic acid eutectic mixture. J Pharm Sci. 1976;65(8):1212-1214. doi: 10.1002/jps.2600650820
  11. Law D, Wang W, Schmitt EA, et al. Properties of rapidly dissolving eutectic mixtures of poly(ethylene glycol) and fenofibrate: the eutectic microstructure. J Pharm Sci. 2003;92(3):505-15. doi: 10.1002/jps.10324
  12. Abdelkader H, Abdallah OY, Salem H, et al. Eutectic, monotectic and immiscibility systems of nimesulide with water-soluble carriers: phase equilibria, solid-state characterisation and in-vivo/pharmacodynamic evaluation. J Pharm Pharmacol. 2014;66(10):1439-1450. doi: 10.1111/jphp.12277
  13. Dugar RP, Gajera BY, Dave RH. Fusion Method for Solubility and Dissolution Rate Enhancement of Ibuprofen Using Block Copolymer Poloxamer 407. AAPS PharmSciTech. 2016;17(6):1428-1440. doi: 10.1208/s12249-016-0482-6
  14. Sherikar A, Siddique MUM, More M, et al. Preparation and Evaluation of Silymarin-Loaded Solid Eutectic for Enhanced Anti-Inflammatory, Hepatoprotective Effect: In Vitro-In Vivo Prospect. Oxid Med Cell Longev. 2021;10;2021:1818538. doi: 10.1155/2021/1818538
  15. Tkachenko ML, Zhnyakina LE, Kosmynin AS. Peculiarities of dissolution kinetics in the paracetamol – Aminocaproic acid system. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2002;36(11):634-636. doi: 10.1023/A:1022633819427
  16. Araya-Sibaja AM, Vega-Baudrit JR, Guillen-Giron T, et al. Drug Solubility Enhancement through the Preparation of Multicomponent Organic Materials: Eutectics of Lovastatin with Carboxylic Acids. Pharmaceutics. 2019;11(3):112. doi: 10.3390/pharmaceutics11030112
  17. Li W, Shi P, Jia L, et al. Eutectics and Salt of Dapsone With Hydroxybenzoic Acids: Binary Phase Diagrams, Characterization and Evaluation. J Pharm Sci. 2020;109(7):2224-2236. doi: 10.1016/j.xphs.2020.04.003
  18. Patel RD, Raval MK, Sheth NR. Formation of Diacerein - fumaric acid eutectic as a multi-component system for the functionality enhancement. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2020;58:101562. doi: 10.1016/j.jddst.2020.101562
  19. Patel RD, Raval MK, Pethani TM, et al. Influence of eutectic mixture as a multi-component system in the improvement of physicomechanical and pharmacokinetic properties of diacerein. Advanced Powder Technology. 2020;31(4):1441-1456. doi: 10.1016/j.apt.2020.01.021
  20. Das M, Panigrahy S, Dash R, et al. Development of eutectics of pioglitazone with citric acid and its effect on crystallite properties and dissolution. Acta Chim Slov. 2024;71(3):482-491. doi: 10.17344/acsi
  21. Jin S, Jang J, Lee S, et al. Binary Mixtures of Some Active Pharmaceutical Ingredients with Fatty Alcohols-The Criteria of Successful Eutectic Formation and Dissolution Improvement. Pharmaceutics. 2020;12(11):1098. doi: 10.3390/pharmaceutics12111098
  22. Palanisamy V, Sanphui P, Palanisamy K, et al. Design of Ascorbic Acid Eutectic Mixtures With Sugars to Inhibit Oxidative Degradation. Front Chem. 2022;10:754269. doi: 10.3389/fchem.2022.754269
  23. Zhnyakina LE, Tkachenko ML, Pervushkin SV, et al. The influence of physicochemical interactions on the solubility of salicylamide from solid hydrophilic dispersions with trisamine. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2004;38(12):677-679. doi: 10.1007/s11094-005-0059-2
  24. Tkachenko МL, Zhnyakina LYe, Moshchensky YuV, et al. Investigation of the solid dispersions of caffeine with trisamine as a hydrophylic carrier. Problems of biological, medical and pharmaceutical chemistry. 2005;3:17-21. (In Russ.). [Ткаченко M.Л., Жнякина Л.Е., Мощенский Ю.В., и др. Исследование твердых дисперсий кофеина с трисамином в качестве гидрофильного носителя. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2005;3:17-21].
  25. Varma MM, Pandi JK. Dissolution, solubility, XRD, and DSC studies on flurbiprofen-nicotinamide solid dispersions. Drug Dev Ind Pharm. 2005;31(4-5):417-423. doi: 10.1080/03639040500214613
  26. Goud NR, Suresh K, Sanphui P, et al. Fast dissolving eutectic compositions of curcumin. Int J Pharm. 2012;439(1-2):63-72. doi: 10.1016/j.ijpharm.2012.09.045
  27. Chadha R, Sharma M, Haneef J. Multicomponent solid forms of felodipine: preparation, characterisation, physicochemical and in-vivo studies. J Pharm Pharmacol. 2017;69(3):254-264. doi: 10.1111/jphp.12685
  28. Haneef J, Chadha R. Antioxidant-Based Eutectics of Irbesartan: Viable Multicomponent Forms for the Management of Hypertension. AAPS PharmSciTech. 2018;19(3):1191-1204. doi: 10.1208/s12249-017-0930-y
  29. Bazzo GC, Mostafa D, França MT, et al. How tenofovir disoproxil fumarate can impact on solubility and dissolution rate of efavirenz? Int J Pharm. 2019;570:118597. doi: 10.1016/j.ijpharm.2019.118597
  30. Hyun SM, Lee BJ, Abuzar SM, et al. Preparation, characterization, and evaluation of celecoxib eutectic mixtures with adipic acid/saccharin for improvement of wettability and dissolution rate. Int J Pharm. 2019;554:61-71. doi: 10.1016/j.ijpharm.2018.10.044
  31. Górniak A, Karolewicz B, Żurawska-Płaksej E, et al. Thermal, spectroscopic, and dissolution studies of the simvastatin – acetylsalicylic acid mixtures. J Therm Anal Calorim. 2013;111(3):2125-2132. doi: 10.1007/s10973-012-2641-7
  32. Figueirêdo CBM, Nadvorny D, de Medeiros Vieira ACQ, et al. Enhancement of dissolution rate through eutectic mixture and solid solution of posaconazole and benznidazole. Int J Pharm. 2017;525(1):32-42. doi: 10.1016/j.ijpharm.2017.04.021
  33. Dutt B, Narwal S, Kumar A, et al. Formulation of Eutectic Mixture of Curcumin with Salicylic Acid for Improving its Dissolution Profile. Research J Pharm and Tech. 2021;14(4) doi: 10.52711/0974-360X.2021.00331
  34. Abdelkader H, Abdallah OY, Salem HS. Comparison of the effect of tromethamine and polyvinylpyrrolidone on dissolution properties and analgesic effect of nimesulide. AAPS PharmSciTech. 2007;8(3): E110-E117. doi: 10.1208/pt0803065
  35. Seryakova AN, Tkachenko ML, Zhnyakina LE, et al. The phase diagram of the binary medicinal condensed system “ibuprofen – ketoprofen”. Problems of biological, medical and pharmaceutical chemistry. 2018;21(10):37-40. [Серякова А.Н., Ткаченко М.Л., Жнякина Л.Е., и др. Фазовая диаграмма бинарной лекарственной конденсированной системы «ибупрофен – кетопрофен». Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2018;21(10):37-40]. doi: 10.29296/25877313-2018-10-06
  36. Seryakova AN, Tkachenko ML, Moschenskyi YuV. The phase diagram of the binary medicinal condensed system “ketoprofen – phenylbutazone”; anti-inflammatory activity of the binary eutectic system. Problems of biological, medical and pharmaceutical chemistry. 2019;22(12):23-28. [Серякова А.Н., Ткаченко М.Л., Мощенский Ю.В. Фазовая диаграмма бинарной лекарственной конденсированной системы «кетопрофен – фенилбутазон»; противовоспалительная активность двойной эвтектики. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2019;22(12):23-28]. doi: 10.29296/25877313-2019-12-03
  37. Tkachenko ML, Loseva MA, Zhnyakina LE, et al. Phase diagrams of the binary drug system “diclofenac – mexidol”: anti-inflammatory activity of the double eutectic. Problems of biological, medical and pharmaceutical chemistry. 2021;24(2):35-41. [Ткаченко М.Л., Лосева М.А., Жнякина Л.Е., и др. Фазовые диаграммы бинарной лекарственной системы «диклофенак – мексидол»: противовоспалительная активность двойной эвтектики. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2021;24(2):35-41]. doi: 10.29296/25877313-2021-02-06
  38. Alshaikh RA, Essa EA, El Maghraby GM. Eutexia for enhanced dissolution rate and anti-inflammatory activity of nonsteroidal anti-inflammatory agents: Caffeine as a melting point modulator. Int J Pharm. 2019;563:395-405. doi: 10.1016/j.ijpharm.2019.04.024
  39. Thipparaboina R, Thumuri D, Chavan R, et al. Fast dissolving drug-drug eutectics with improved compressibility and synergistic effects. Eur J Pharm Sci. 2017;104:82-89. doi: 10.1016/j.ejps.2017.03.042
  40. Haneef J, Chadha R. Drug-Drug Multicomponent Solid Forms: Cocrystal, Coamorphous and Eutectic of Three Poorly Soluble Antihypertensive Drugs Using Mechanochemical Approach. AAPS PharmSciTech. 2017;18(6):2279-2290. doi: 10.1208/s12249-016-0701-1
  41. Arafa MF, Alshaikh RA, Abdelquader MM, et al. Co-processing of Atorvastatin and Ezetimibe for Enhanced Dissolution Rate: In Vitro and In Vivo Correlation. AAPS PharmSciTech. 2021;22(2):59. doi: 10.1208/s12249-021-01925-y
  42. D’vries R, Renza-Diaz V, González M, et al. Mechanochemical Treatment of Quercetin and Curcumin to Obtain Eutectic Mixtures with High Antioxidant Activity. CrystEngComm. 2021;23. doi: 10.1039/D1CE00697E
  43. Chadha K, Karan M, Chadha R, et al. Is Failure of Cocrystallization Actually a Failure? Eutectic Formation in Cocrystal Screening of Hesperetin. J Pharm Sci. 2017;106(8):2026-2036. doi: 10.1016/j.xphs.2017.04.038
  44. Seryakova AN, Tkachenko ML, Lyamin AV, et al. The differential scanning calorimetry of binary systems with participation of some antifungal substances; аntifungal activity of eutectic structures. Problems of biological, medical and pharmaceutical chemistry. 2020:23(5):15-22. [Серякова А.Н., Ткаченко М.Л., Лямин А.В., и др. Дифференциальная сканирующая калориметрия бинарных систем с участием некоторых противогрибковых веществ; противогрибковая активность эвтектических составов. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2020:23(5):15-22]. doi: 10.29296/25877313-2020-05-03
  45. Tkachenko ML, Lyamin AV, Zhnyakina LE, et al. Differential scanning calorimetry study of binary antimicrobial systems with trimethoprim: activity of eutectics. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2020;54(1):86-89. doi: 10.1007/s11094-020-02161-7
  46. Abioye A, Sanyaolu A, Dudzinska P, et al Chitosan-induced Synergy for Extended Antimicrobial Potency and Enhanced In Vitro Drug Release of Free Base Ciprofloxacin Nanoplexes. Pharm Nanotechnol. 2020;8(1):33-53. doi: 10.2174/2211738507666191021102256
  47. Jain H, Khomane KS, Bansal AK. Implication of microstructure on the mechanical behaviour of an aspirin – paracetamol eutectic mixture. CrystEngComm. 2014;16(36):8471-8478. doi: 10.1039/c4ce00878b
  48. Tkachenko ML, Zhnyakina LYe, Moshchenky YuV, et al. Thermal investigations and some technological properties of the triple drug system “caffeine – paracetamol – urea”. Pharmacy. 2008;2:29-32. (In Russ.). [Ткаченко М.Л., Жнякина Л.Е., Мощенский Ю.В., и др. Исследования тройной лекарственной системы «кофеин – парацетамол – мочевина». Фармация. 2008;2:29-32].
  49. Tkachenko ML, Seryakova AN, Lyamin AV, et al. Phase equilibrium in the caffeine – paracetamol – piracetam triple condensed system. Study of some pharmaco-technological parameters of the eutectic composition. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2022;55(11):1250-1253. doi: 10.1007/s11094-022-02566-6

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Seryakova A., Voronin A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».