Bioavailability and cytotoxicity of dihydroquercetin – L-lysine compositions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Introduction. Dihydroquercetin (DHQ) is a natural flavanonol with a high safety profile and various biological effects. Among these, anti-inflammatory and wound-healing properties stand out. However, one of the challenges in developing drugs based on DHQ is its limited solubility in water at room temperature, which affects its bioavailability. This makes it difficult for DHQ to be used in medicine.

Objective: to investigate the biopharmaceutical properties and cytotoxicity of DHQ compositions in combination with L-lysine.

Material and methods. To obtain DHQ compositions with L-lysine, the following steps were taken: first, the material was ground, then lyophilized or dried in an aqueous solution at 65°C. The solubility of the resulting product was assessed in accordance with the GPA.1.2.1.0005 of the Russian Federation State Pharmacopoeia XV and the EAEU Pharmacopoeia. A method for quantitative analysis of flavonoids in a mechanical mixture was developed based on UV-spectrophotometry. The bioavailability of the compound was assessed by its diffusion into agar, and its cytotoxic properties were tested on CaCo-2, 3T3, HUVEC, and HEK293 cell lines in experimental conditions using CCK-8.

Results. A mechanical mixture with significantly improved solubility compared to the original flavonoid was produced using the grinding method. The resulting compositions, in the form of lyophilizates and films, have similar solubility, classified as "very easily soluble" according to Russian Federation State Pharmacopoeia XV. A significant increase in bioavailability was observed as a result of these compositions. A method for quantifying flavonoids using UV-spectrophotometry was developed. When studying the cytotoxic properties of these objects, it was found that lyophilization reduced cytotoxicity, with IC50 values of 0.025, 0.068, 0.145 and 0.288 mg/ml for 3T3, HEK293, CaCo-2, and HUVEC cells, respectively.

Conclusion. The obtained modifications may be interesting from the point of view of increasing the bioavailability and solubility of natural flavonoids. This solves one of the main problems in the development of drug products based on these compounds.

About the authors

Artem Aleksandrovich Svotin

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Author for correspondence.
Email: svotin_a_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0009-0001-5360-8816

Assistant Professor, Department of Chemistry of Nelyubin Institute of pharmacy

Russian Federation, Trubetskaya str., 8/2, Mosсow, 119048

Maria Dmitrievna Korochkina

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: korochkina_m_d@student.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-2790-9041

Student, Nelyubin Institute of pharmacy

Russian Federation, Trubetskaya str., 8/2, Mosсow, 119048

Diana Romanovna Kolesnikova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: kolesnikova_d_r@student.sechenov.ru
ORCID iD: 0009-0002-4447-7225

Postgraduate Student, Department of pharmaceutical technology of Nelyubin Institute of pharmacy

Russian Federation, Trubetskaya str., 8/2, Mosсow, 119048

Elizaveta Andreevna Krivosheeva

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: krivosheeva_e_a@student.sechenov.ru
ORCID iD: 0009-0001-6639-9400

Student, Nelyubin Institute of pharmacy

Russian Federation, Trubetskaya str., 8/2, Mosсow, 119048

Roman Petrovich Terekhov

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: terekhov_r_p@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0001-9206-8632

Candidate of Pharmaceutical Sciences, Associate Professor, Department of Chemistry of Nelyubin Institute of pharmacy

Russian Federation, Trubetskaya str., 8/2, Mosсow, 119048

Irina Anatolyevna Selivanova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: selivanova_i_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-2244-445X

Doctor of Pharmaceutical Sciences, Professor, Professor, Department of Chemistry of Nelyubin Institute of pharmacy

Russian Federation, Trubetskaya str., 8/2, Mosсow, 119048

References

  1. Orlova S.V., Tatarinov V.V., Nikitina E.A., Sheremeta A.V., Ivlev V.A., Vasil’ev V.G., Paliy K.V. et al. Bioavailability and Safety of Dihydroquercetin (Review). Pharm Chem J. 2022; 55: 1133–7. doi: 10.1007/s11094-022-02548-8
  2. Rogovskii V.S., Matyushin A.I., Koroteev A.M., Koroteev M.P., Pozdeev A.O., Knyazev V.V., Shimanovskiy N.L. Antioxidant and Anti-Inflammatory Activities of Dihydroquercetin, its Aminomethylated Derivative, and their Inclusion Complexes with Cyclodextrin. Pharm Chem J. 2021; 55: 778–80. doi: 10.1007/s11094-021-02493-y
  3. Zhang J., Zheng Y., Hong B., Ma L., Zhao Y., Zhang S., Sun S. et al. Dihydroquercetin composite nanofibrous membrane prevents uva radiation-mediated inflammation, apoptosis and oxidative stress by modulating mapks/nrf2 signaling in human epidermal keratinocytes. Biomed Pharmacother. 2022; 155: 113727. doi: 10.1016/j.biopha.2022.113727
  4. Zhang J., Chen K., Ding C., Sun S., Zheng Y., Ding Q., Hong B. et al. Fabrication of chitosan/PVP/dihydroquercetin nanocomposite film for in vitro and in vivo evaluation of wound healing. Int J. Biol. Macromol. 2022; 206: 591–604. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.02.110
  5. Yanovskaya E.A., Frelikh G.A., Lakeev A.P., Yanovsky V.A. Pharmacokinetics of dihydroquercetin after single and repeated administration to rats. Bull Exp Biol Med. 2024; 176 (6): 743–6. doi: 10.1007/s10517-024-06100-4
  6. Terekhov R.P., Ilyasov I.R., Beloborodov V.L., Zhevlakova A.K., Pankov D.I., Dzuban A.V., Bogdanov A.G. et al. Solubility enhancement of dihydroquercetin via “green” phase modification. IJMS. 2022; 23 (24): 15965. doi: 10.3390/ijms232415965
  7. Chekroud H., Bouhadiba A., Naili N., Benaissa A., Djazi F., Heddam S. Molecular Modeling Study of Interactions in the Supramolecular System Dihydroquercetin–β-Cyclodextrin. Russian Journal of Organic Chemistry. 2025; 61 (1): 162–70. doi: 10.1134/S1070428024603297
  8. Rodrigues M., Baptista B., Lopes J.A., Sarraguça M.C. Pharmaceutical cocrystallization techniques. Advances and challenges. Int. J. Pharm. 2018; 547 (1–2): 404–20. doi: 10.1016/j.ijpharm.2018.06.024
  9. Garbiec E., Rosiak N., Zalewski P., Tajber L., Cielecka-Piontek J. Genistein co-amorphous systems with amino acids: An investigation into enhanced solubility and biological activity. Pharmaceutics. 2023; 15 (12): 2653. doi: 10.3390/pharmaceutics15122653
  10. Zhang C., He Y., Shen Y. L-Lysine protects against sepsis-induced chronic lung injury in male albino rats. Biomed Pharmacother. 2019; 117: 109043. doi: 10.1016/j.biopha.2019.109043
  11. Тихонов А.И., Богуцкая Е.Е., Ярных Т.Г., Котенко А.М. Практикум по биофармации: Учеб. пособие для студентов вузов. Под ред. Тихонова А.И. 2003; 96. [Tihonov A.I., Boguckaja E.E., Jarnyh T.G., Kotenko A.M. Praktikum po biofarmacii: Ucheb. posobie dlja studentov vuzov. Pod red. Tihonova A.I. 2003; 96 (in Russian)]
  12. Kaur H., Kaur G. A critical appraisal of solubility enhancement techniques of polyphenols. J Pharm (Cairo). 2014; 2014 (1): 180845. doi: 10.1155/2014/180845
  13. Fadeev R.S., Kaptsov V.V., Uminsky A.A., Akatov V.S. Cytotoxic effect of dihydroquercetin and its derivatives in liposomal form and in the form of fat nanoscale emulsions. Biochem (Mosc) Suppl Ser A Membr Cell Biol. 2011; 5 (1): 45–50. doi: 10.1134/S1990747811010053
  14. Matsuo M., Sasaki N., Saga K., Kaneko T. Cytotoxicity of flavonoids toward cultured normal human cells. Biol Pharm Bull. 2005; 28 (2): 253–9. doi: 10.1248/bpb.28.253

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

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».