Выбор оптимальных носителей для приготовления твердых дисперсий. Обоснование и разработка состава и технологии твердых лекарственных форм с применением твердых дисперсий. Механизмы изменения растворимости и скорости высвобождения лекарственных веществ.
При низкой оригинальности работы "Повышение биодоступности лекарственных форм с применением твердых дисперсий", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора фармацевтических наукРабота выполнена в ГОУ ВПО Московская медицинская академия имени И.М. Сеченова. Научные консультанты: доктор фармацевтических наук, доктор медицинских наук, профессор Хабриев Рамил Усманович доктор фармацевтических наук, доктор педагогических наук, профессор Попков Владимир Андреевич Официальные оппоненты: доктор фармацевтических наук, профессор Оборотова Наталья Александровна доктор фармацевтических наук Гузев Константин Сергеевич доктор фармацевтических наук, профессор Берлянд Александр Семенович Защита состоится «_____» _________ 2010 г. в _____ часов на заседании Диссертационного Совета Д. 208.040.09 при ГОУ ВПО Московская медицинская академия им.Биофармацевтические исследования в современной технологии лекарственных форм (ЛФ) служат научной основой поиска, создания, исследования и изготовления высокоэффективных лекарственных препаратов (ЛП). Влияние комплекса факторов на фармакологическую активность ЛП устанавливают, изучая биологическую доступность (БД) содержащихся в них лекарственных веществ (ЛВ). Применение ТД в медицине перспективно для оптимизации высвобождения ЛВ из ЛФ; повышения БД, и усиления фармакологической активности ЛВ за счет увеличения его растворимости и скорости высвобождения из ЛФ; замедления скорости высвобождения ЛВ из ЛФ - создания ЛП пролонгированного действия; создания ЛФ с контролируемым (предсказуемым) высвобождением ЛВ; направленного транспорта ЛВ в орган-мишень; устранения нежелательных побочных реакций на организм за счет снижения дозировки ЛП; устранения неприятного запаха, вкуса и т.д. В настоящее время, как в отечественной, так и в зарубежной литературе, отсутствует какая-либо база нормативной документации, касающаяся определения самого понятия «твердые дисперсии», их получения, стандартизации качества и применения в медицине и фармации. С учетом действующей НД, современной технологии ЛФ и факторов, влияющих на терапевтическую активность ЛП, теоретически обосновать и экспериментально разработать состав и технологию твердых ЛФ с применение ТД в качестве эквивалента субстанции ЛВ с улучшенными биофармацевтическими характеристиками, а также разработать НД на ТД.
Список литературы
По теме диссертации опубликованы 26 работ, включая один патент. В том числе, 10 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора фармацевтических наук.
Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с комплексной научной темой ГОУ ВПО ММА им. И.М. Сеченова «Разработка современных технологий подготовки специалистов с высшим медицинским и фармацевтическим образованием на основе достижений медико-биологических исследований» (номер Государственной регистрации 01.2.00606352).
Основные положения, выносимые на защиту: 1. Результаты сравнительного изучения характера высвобождения и растворимости малорастворимых в воде ЛВ из ТД с ПЭГ, ПВП и ?-ЦД.
2. Результаты изучения возможных механизмов изменения растворимости и скорости растворения ЛВ из ТД.
3. Результаты сравнительного изучения ЛВ и их ТД методами рентгенофазового анализа, ИК-спектроскопии, микрокристаллоскопического и термического анализов.
4. Результаты сравнительного анализа влияния микронизации и перекристаллизации ЛВ, получения физических смесей и ТД с полимерами на характер высвобождения и растворимость малорастворимых в воде ЛВ.
5. Результаты изучение влияния ТД на антимикробное действие исследуемых ЛВ-антибиотиков.
6. Результаты исследования высвобождения ЛВ из модельных таблеток и капсул и экспериментальное обоснование технологии твердых ЛФ с применением ТД.
Объем и структура диссертации
Диссертационная работа изложена на 370 страницах компьютерного текста. Состоит из оглавления, введения, обзора литературы (1 глава), экспериментальной части, включающей главы 2 - 5, общих выводов, библиографии, списка используемых сокращений и приложений. В работе имеются: 66 рисунков, 14 таблиц, 71 фотография. Список цитированной литературы включает 282 источника, из них 78 иностранных.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, охарактеризованы научная новизна и практическая значимость работы.
В первой главе речь идет о биофармации как о теоретической основе технологии ЛФ. Раскрываются факторы, влияющие на БД лекарственных веществ из ЛФ. Рассматривается влияние дисперсности на растворимость ЛВ и биофармацевтические характеристики ЛФ. Обсуждается использование полимеров для увеличения БД лекарственных веществ. Раскрывается определение и особенности понятия «твердые дисперсии». Проводится классификация ТД. Описываются способы приготовления систем ЛВ - носитель. Проводится обзор применения ТД в фармацевтической технологии как одного из перспективных направлений улучшения биофармацевтических характеристик ЛП в настоящее время. Описываются методы исследования ТД. Рассматриваются основы стандартизации и оценки качества ТД. Приводится обзор применения изучаемых ЛВ и полимеров - носителей ТД.
Во второй главе описаны материалы и методы исследований.
В третьей главе изучено влияние получения ТД с ПЭГ, ПВП и ?-ЦД на растворимость и характер растворения изучаемых ЛВ.
В четвертой главе изучаются возможные причины и механизмы изменения растворимости и скорости высвобождения ЛВ из ТД. В сравнительном аспекте приводятся результаты ИК-спектроскопии, рентгеноструктурного, микрокристаллоскопического и термического анализов. Проводится сравнительный анализ влияния микронизации, перекристаллизации ЛВ, получения смесей и ТД на характер высвобождения и растворимость малорастворимых в воде ЛВ.
Пятая глава посвящена оценке возможности применения ТД в технологии ЛФ. Изучается влияние ТД на антимикробное действие используемых в работе ЛВ-антибиотиков. Разрабатывается технология изготовления модельных ЛФ с ТД. Описывается технология получения гранулятов и порошков для изготовления модельных таблеток и капсул. Оценивается качество разработанных составов гранул. Проводятся исследования кинетики высвобождения ЛВ из модельных ЛФ, полученных на основе гранулятов и порошков, содержащих ТД. Приводится экспериментальное обоснование и технологические схемы производства твердых ЛФ с применением ТД.
Материалы и методы исследования
На основании проведенных исследований, анализа литературы и экспериментальных данных из нескольких сотен ЛВ для изучения были отобраны и использовались в работе следующие ЛВ разных серий заводов-изготовителей: эритромицин (НД 42-14114-06), левомицетин (ФС 42-0250-07, НД 42-4888-06), синтомицин (НД 42-9952-05), амоксициллина тригидрат (НД 42-13766-05), ампициллина тригидрат (НД 42-13899-05, НД 42-12530-05), протионамид (НД 42-10166-99), рифампицин (НД 42-13307-04), нозепам (ФСП 42-0034-5349-04), бензонал (НД 42-13458-05, НД 42-12765-05). Выбранные объекты соответствуют таким требованиям, как наличие для данного ЛВ лекарственной формы таблетки и/или капсулы, малая растворимость в воде, наличие аминной или амидной группы в молекуле ЛВ.
В качестве носителя для получения ТД использовали ПЭГ с молекулярной массой 1500 и ПВП с молекулярной массой 10000 и ?-ЦД.
Образцы ТД с ПЭГ и ПВП готовили методом «удаления растворителя». При приготовлении ТД с ПЭГ и ПВП использовали: для рифампицина - хлороформ; для амоксициллина - метанол; для эритромицина, синтомицина, левомицетина (только ТД с ПВП), бензонала - этанол; для нозепама и протионамида - смесь растворителей этанол : ацетонитрил 1:1 (по объему). Рассчитанные количества ЛВ и полимера растворяли в общем растворителе, затем растворитель выпаривали под вакуумом при температуре не более 40±2°C. ТД левомицетина с ПЭГ готовили методом сплавления в термостате компонентов ТД при температуре не более 90 ОС с последующим охлаждением до комнатной температуры. ТД всех изучаемых ЛВ с ?-ЦД и ТД ампициллина с ПЭГ и ПВП готовили совместным измельчением компонентов в аналитической мельнице. ТД левомицетина с ?-ЦД также изготавливались методом «замешивания». Рассчитанные количества компонентов вносили в ступку с этанолом. Смесь растирали пестиком до полного удаления растворителя. Смеси ЛВ и полимеров готовили совместным измельчением компонентов в аптечной ступке. Микронизацию исследуемых образцов проводили в аналитической мельнице(Analytical mill) IKA A 11basic при скорости помола 25000 оборотов в минуту. Время измельчения образцов - 1 минута.
Полученные ТД и смеси с полимерами представляют собой порошки или вязкие, липкие массы мягкой, воскообразной консистенции. Основная проблема эксперимента заключалась в невозможности использования теста «растворение» согласно ОФС 42-0003-04. В связи с этим была разработана модифицированная методика. Предварительные испытания показали, что результаты теста на растворение, выполненного по методике на приборе "Вращающаяся корзинка", аналогичны результатам, полученным по модифицированной методике. Согласно разработанной модифицированной методике изучение растворимости и скорости растворения ЛВ и их ТД проводили при помощи магнитной мешалки. Навески образцов для изучения растворения брали с таким расчетом, чтобы образовался насыщенный раствор ЛВ. Температура опыта 37±1 ОС. Образцы растворяли в 150 мл воды очищенной при перемешивании (скорость оборотов мешалки 200 об/мин). Для исследования кинетики растворения ЛВ через интервалы времени (5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60 мин) отбирали по 5 мл раствора. После отбора пробы проводилось восполнение среды водой очищенной до 150 мл. В случае необходимости пробу фильтровали.
Для левомицетина, синтомицина, рифампицина, амоксициллина тригидрата, ампициллина тригидрата, нозепама, бензонала, протионамида, их ТД и смесей с изучаемыми полимерами концентрацию ЛВ определяли методами УФ-спектрофотометрии. Концентрацию эритромицина определяли методом ВЭЖХ (в растворах субстанции, ТД: с ПЭГ и с ?-ЦД) и УФ-спектрофотометрии с предварительным кислотным гидролизом (в растворах субстанции и ТД с ПВП).
Для УФ-спектроскопии использовали спектрофотометр UNICO, модель 2800 (USA) и кварцевые кюветы с толщиной поглощающего слоя 10,0 мм.
Хроматографические исследования проводили в условиях обращеннофазовой ВЭЖХ. В работе использовали градиентный ВЭЖХ хроматограф DISCHOFF Швейцария. Колонка PRONTOSIL AQ-120 (250 мм ? 4 мм, С18, 5 мкм). Температура колонки 40?С (термостат VARIOTERM). Скорость потока 1 мл/мин. Объем пробы 20 мкл (инжектор RHEODYNE). Детектирование - при длине волны 215 нм. Управление прибором и расчет хроматографических параметров осуществлялись с использованием программы «Мультихром» (версия 2.1 для Windows Ampersend Ltd.).
Рентгенофазовый анализ проводили на аппарате ДРОН-4 (Россия).
ИК-спектры поглощения получали на однолучевом интерференционном (с обратным преобразователем Фурье) ИК-спектрофотометре «Инфралюм ФТ-02» (Россия).
Микрокристаллоскопические исследования проводили на аппаратно-диагностическом комплексе «Диаморф» (Россия).
Термический анализ проводили на приборе “DERIVATOGRAPH-C” (МОМ, Венгрия).
Микробиологические исследования проводили в асептических условиях методом диффузии в агар на плотной питательной среде (мясопептонный агар), применяя в качестве тест-культур: Escherichia coli АТСС 25922, Staphylococcus aureus Wood 46, Pseudomonas aeruginosa АТСС 9027, Bacillus subtilis АТСС 6633, Enterococe faecalis 489 штамм, полученые из ГИСК им. Л.А. Тарасевича (Москва).
Фармацевтическую доступность заводских и модельных твердых ЛФ определяли на основании теста «Растворение» в соответствии с ОФС 42-0003-04 и требований частных НД.
1. Влияние ТД с ПЭГ на характер высвобождения и растворимость изучаемых ЛВ
На основании полученных результатов установлено, что изготовление ТД с ПЭГ увеличивает растворимость и скорость растворения ЛВ в воде. Наибольшее повышение растворимости наблюдается для ТД бензонала (в 3,50 раза), рифампицина (в 2,49 раза), ампициллина тригидрата (в 1,73 раза) и для синтомицина (в 1,47 раза) (рис. 1 - 4). Повышение растворимости определялось как отношение концентрации насыщенного раствора ТД к концентрации насыщенного раствора субстанции ЛВ через 60 минут. Более значительное влияние получение ТД с ПЭГ оказывает на повышение скорости растворения ЛВ в воде. Изучаемые ЛВ из ТД с ПЭГ растворяются в среднем в 4,00 раза быстрее.
Для ТД бензонала, рифампицина, синтомицина, эритромицина, и левомицетина установлено образование пересыщенных растворов с последующей кристаллизацией ЛВ через 5 - 15 минут от начала растворения (рис. 1, 2, 4, 5). Из ТД с ПЭГ (за указанный временной интервал) растворяется: бензонала, рифампицина, синтомицина, эритромицина, и левомицетина больше в 9,87, 3,84, 3,37, 1,68 и 2,22 раз, соответственно (в сравнении с ЛВ-субстанцией). В связи с повышением скорости растворения на кривых ТД в первые 10 - 15 мин наблюдается скачкообразный подъем концентрации ЛВ. Дальнейшее понижение концентрации и выход ее значения на «плато», очевидно, связаны с кристаллизацией ЛВ, визуально наблюдаемой как помутнение растворов и выпадение мелкокристаллического осадка.
Рис. 1. Изменение концентрации растворов бензонала и его ТД во времени.
Рис. 2. Изменение концентрации растворов рифампицина и его ТД во времени.
При растворении ТД ампициллина тригидрата (рис. 3) и протионамида эффект пересыщения раствора не наблюдался. Концентрация растворов ТД данных ЛВ быстро (за 5 - 10 мин) повышалась до максимальных значений и оставалась постоянной до конца эксперимента. Таким образом, количество растворенного ампициллина тригидрата в первые 5 мин повышалось в 7,39 раза, а протионамида - в 2,50 раза. Получение твердых дисперсий с ПЭГ нозепама (рис. 6) и амоксициллина тригидрата не приводило к значительному увеличению скорости растворения ЛВ.
Рис. 3. Изменение концентрации растворов ампициллина тригидрата и его ТД во времени.
2. Влияние ТД с ПВП на характер высвобождения и растворимость малорастворимых в воде ЛВ
Получение ТД с ПВП в большинстве случаев оказывает большее влияние на растворимость и скорость растворения ЛВ, чем ТД с ПЭГ и ?-ЦД.
Практически для всех изучаемых ЛВ повышение растворимости из ТД с ПВП превышает таковое для ТД с ПЭГ и ?-ЦД.
Растворимость изучаемых ЛВ из ТД с ПВП возросла в среднем в 2,50 - 3,00 раза. Наибольшее повышение растворимости наблюдается для твердых дисперсий бензонала (в 5,46 раза), рифампицина (в 2,68 раза), левомицетина (в 3,54 раза) и протионамида (в 2,56 раза) (рис. 1, 2, 7). Для синтомицина, эритромицина и нозепама, растворимость из ТД увеличилась в примерно 2,00 раза (рис. 4 - 6).
Рис. 4. Изменение концентрации растворов синтомицина и его ТД во времени.
Рис. 5. Изменение концентрации растворов эритромицина и его ТД во времени.
Растворимость из ТД амоксициллина тригидрата увеличилась в 1,63 раза, а ампициллина тригидрата - практически не изменилась (рис. 3).
Рис. 6. Изменение концентрации растворов нозепама и его ТД во времени.
Значительное влияние получение ТД с ПВП оказывает и на повышение скорости растворения изучаемых ЛВ в воде. Растворение изучаемых ЛВ из ТД с ПВП ускоряется среднем в 4,00 раза. Для ТД с ПВП ряда ЛВ, как и в случае с ПЭГ, наблюдается эффект пересыщения растворов. При растворении ТД с ПВП почти во всех случаях наблюдается очень резкий подъем концентрации ЛВ в растворе. Образование пересыщенных растворов установлено для твердых дисперсий синтомицина, эритромицина, нозепама, протионамида, амоксициллина тригидрата (для последнего - незначительно) (рис. 4 - 6).
Рис. 7. Изменение концентрации растворов левомицетина и его ТД во времени.
Из ТД с ПВП на начальных этапах растворения растворяется больше, чем из ЛВ-субстанции: синтомицина в 2,69 раза (15 мин), эритромицина в 4,65 раза (20 мин), нозепама в 4,71 раза (5 мин), протионамида в 4,00 раза (10 мин), амоксициллина в 1,66 раза (5 мин). При этом растворы ТД вышеописанных ЛВ в течении первых 5 - 10 минут оставались практически прозрачными (у субстанций в течение всего времени эксперимента - мутные с кристаллическим осадком).
В большинстве случаев ТД с ПВП, в отличие от ТД с ПЭГ, отсутствует дальнейшее резкое снижение концентрации ЛВ после достижения пика пересыщения. В растворах ТД с ПВП наблюдается эффект стабилизации ранее достигнутого высокого уровня концентрации ЛВ. Например, концентрация раствора ТД эритромицина с ПВП резко возрастает на протяжении первых 20 мин и достигает наивысшего значения (в ~5 раз выше, чем у раствора субстанции). При этом уже в первые 5 - 15 мин концентрация в 3,30 - 3,50 раз выше, чем у раствора субстанции в то же время. После 30 мин концентрация эритромицина в растворе снижается. При этом, несмотря на общее снижение, уровень концентрации ЛВ в растворе ТД с ПВП в 1,77 раза превышает таковой для ЛВ-субстанции (рис. 5).
Насыщение растворов ТД бензонала происходит постепенно, и максимальная концентрация устанавливается только к 50 - 60 мин. При этом к 20 мин в раствор переходит уже в 5,46 раз больше ЛВ, чем при растворении субстанции (рис. 1).
В случае ТД рифампицина и ТД ампициллина тригидрата насыщение происходит довольно быстро - за 5 - 10 мин от начала растворения: далее уровень концентрации ЛВ в растворе практически не изменялся (рис. 2, 3). Таким образом, количество растворенного рифампицина из ТД повышается в 5,29 раза, а ампициллина тригидрата - в 3,43 раза.
3. Влияние ТД с ?-ЦД на характер высвобождения и растворимость изучаемых ЛВ
В сравнении с ПВП и ПЭГ получение ТД с ?-ЦД (в большинстве случаев) оказывает менее выраженное влияние на растворимость и скорость растворения изучаемых ЛВ. Растворимость изучаемых ЛВ из ТД с ?-ЦД возросла в среднем в 1,70 раза. Наибольшее повышение растворимости наблюдается для ТД: бензонала (в 3,57 раза), рифампицина (в 2,11 раза) и нозепама (в 1,90 раза) (рис. 1, 2, 6). Способ получения ТД с ?-ЦД практически не влияет на увеличение растворимости и скорости растворения левомицетина (рис. 7), растворимость которого из ТД повышается примерно одинаково в 1,45 и 1,57 раза (для ТД, полученных методами «измельчения» и «замешивания», соответственно). Растворимость ампициллина тригидрата, эритромицина и протионамида из ТД с ?-ЦД увеличивается не более, чем в 1,35 раза (рис. 3, 5). Получение ТД с ?-ЦД практически не влияет на растворимость амоксициллина тригидрата. Более значительное влияние получение ТД с ?-ЦД оказывает на повышение скорости растворения ЛВ в воде. В среднем скорость растворения изучаемых ЛВ из ТД с ?-ЦД возрастает в 2,80 раза.
В большинстве случаев ход кривой растворения ТД с ?-ЦД аналогичен ходу кривой растворения субстанции ЛВ. Отличие состоит в том, что кривые растворения ТД проходят в зоне более высоких концентраций. Иначе происходит растворение ампициллина тригидрата из ТД. В отличие от остальных изучаемых ЛВ, кривая растворения ТД данного ЛВ не повторяет ход кривой растворения ЛВ-субстанции (рис. 3). При растворении ТД ампициллина тригидрата наблюдается резкое повышение концентрации ЛВ уже в первые 5 мин, в результате чего в раствор переходит в 7,05 раз больше ЛВ. Растворение ТД остальных изучаемых ЛВ протекает без эффекта пересыщения. При этом значительно возрастает масса ЛВ, растворенного в первые 5 - 10 мин, в случае ТД: бензонала (более чем в 5,43 раза), рифампицина (более чем в 3,38 раза), протионамида и нозепама (более чем в 2,00 раза) (рис. 1, 2, 6). Получение ТД с ?-ЦД амоксициллина тригидрата и синтомицина не приводило к существенному увеличению скорости растворения ЛВ.
4. Изучение возможных механизмов изменения растворимости и скорости растворения ЛВ из ТД
Одной из основных задач исследования было выявление механизмов, лежащих в основе изменения растворимости и скорости растворения ЛВ из ТД. Концентрация ЛВ в растворе ТД находится под влиянием различных факторов: природа ЛВ и полимера; состояние, в котором ЛВ пребывает в ТД (твердый раствор, аморфная форма, кристаллическая структура); влияние полимера (изменение кристаллической структуры ЛВ, солюбилизация, образование комплексов с ЛВ, получение коллоидных растворов при растворении ТД и т.д.); влияние растворителя в процессе приготовления ТД (получение растворов компонентов ТД, улучшение контакта молекул ЛВ и полимера, перекристаллизация ЛВ, изменение кристаллической структуры ЛВ).
4.1. Результаты рентгенофазового анализа
Рентгенограммы ТД с ПВП (левомицетина, синтомицина (рис. 8), амоксициллина тригидрата, рифампицина) и ТД с ПЭГ (эритромицина, рифампицина, нозепама) (рис. 8) фиксируют дифракцию рентгеновских лучей на структуре полимера и снижение или полное исчезновение дифракции на кристаллах ЛВ. Рентгенограммы ТД остальных ЛВ с ПВП и ПЭГ содержат пики, свидетельствующие о наличии кристаллических структур. Рентгенограммы ТД всех ЛВ с ?-ЦД представляют собой сумму пиков исходного ЛВ и ?-ЦД (рис. 8).
Рис. 8. Дифрактограммы:
Обобщая вышесказанное, можно сформулировать следующие закономерности.
1. ТД, представляющие собой твердые растворы, растворяются, как правило, без пересыщения, с резким повышением концентрации ЛВ в начале растворения и последующей стабилизацией раствора на достигнутом уровне. Примеры: твердые дисперсии с ПВП рифампицина, синтомицина (рис. 2, 4); твердые дисперсии с ПЭГ рифампицина, эритромицина, нозепама (рис. 2, 5, 6).
2. ТД, содержащие ЛВ в частично или полностью измененном кристаллическом состоянии, растворяются, как правило, с эффектом пересыщения, обуславливая скачек концентрации ЛВ в начале растворения и ее снижение в дальнейшем. Примеры: твердые дисперсии с ПВП протионамида, эритромицина, нозепама (рис. 5, 6); твердые дисперсии с ПЭГ бензонала, синтомицина (рис. 1, 4).
Полимер также оказывает влияние на вид кривых растворения. При этом влияние полимера, независимо от состояния ЛВ в ТД (раствор или кристаллическая структура), сводится к следующему: применение ПВП способствует стабилизации уровня концентрации ЛВ в растворе. Этим объясняется снижение выраженности эффекта пересыщения раствора и его «растянутость» во времени в случае ТД, содержащих ЛВ в измененном кристаллическом состоянии. Например, кривые растворения ТД с ПВП: эритромицина (рис. 5), протионамида. В большинстве случаев ТД с ПВП повышается и скорость растворения, и растворимость ЛВ; применение ПЭГ, наоборот, приводит к пересыщению раствора ТД с последующей рекристаллизацией ЛВ из раствора. Этим объясняется наличие эффекта пересыщения (разной степени выраженности) в случаях ТД, представляющих собой твердые растворы ЛВ в полимере. Например, кривые растворения ТД с ПЭГ: рифампицина, эритромицина (рис. 2, 5). В большинстве случаев в ТД с ПЭГ повышается преимущественно скорость растворения и менее значительно - растворимость.
4.2. Результаты микрокристаллоскопического анализа
Полученные данные согласуются и во многом дополняют результаты рентгенофазового анализа. Микрокристаллическая картина ТД с ПЭГ и с ПВП (фото. 1. г, д) большинства изучаемых ЛВ принципиально отличается от картины измельченных и не измельченных образцов ЛВ (фото. 1. а, б).
а б в г д е
Фото. 1. Результаты микрокристаллоскопического анализа: а - Рифампицин (увеличение?8); б - Микронизированный рифампицин (увеличение?10); в - Рифампицин после удаления хлороформа (увеличение?10); г - ТД (Рифампицин:ПВП) (увеличение?10); д -ТД (Рифампицин:ПЭГ) (увеличение?10); е - ТД (Рифампицин:ЦД) (увеличение?8).
Для ТД с ПВП характерно образование твердых растворов без каких-либо включений (фото. 1. г). В тех случаях, когда кристалличность ЛВ в ТД с ПВП сохраняется, кристаллы ЛВ по внешнему виду близки к кристаллам ЛВ, образовавшимся после удаления растворителя, т.е. влияние полимера на процесс кристаллизации ЛВ при удалении общего растворителя выражено относительно слабо. Исключение составляют ТД эритромицина, где ПВП полностью меняет кристаллическую картину ЛВ. В случае бензонала и протионамида наблюдается частичное изменение кристаллической структуры ЛВ под действием ПВП.
Для ТД с ПЭГ характерно изменение кристаллической структуры ЛВ в ТД во всех случаях. Твердые растворы (по данным рентгенофазового анализа) ЛВ в ПЭГ с точки зрения микрокристаллоскопии представляют собой предположительно комбинированные системы, состоящие из раствора ЛВ в полимере, содержащего аморфную форму ЛВ (фото. 1. д). В случае сохранения кристалличности при образовании ТД с ПЭГ процесс кристаллизации происходит под влиянием полимера; образуются видоизмененные кристаллы ЛВ, нехарактерные как для исходного ЛВ, так и для ЛВ «после удаления растворителя». Картина ТД с ?-ЦД представляет собой сумму микронизированных образцов ЛВ и ?-ЦД. Повышение растворимости и скорости растворения ЛВ в этом случае, вероятно, происходит за счет комплекса факторов: микронизации, солюбилизации и/или комплексообразования в момент растворения ТД с ?-ЦД; микронизация носит не первостепенный характер. Например, растворимость бензонала, рифампицина и нозепама из ТД с ?-ЦД больше, чем для соответствующих микронизированных образцов ЛВ (рис. 1, 2, 4).
4.3. Изучение влияния микронизации
Для выяснения роли микронизации ЛВ был проведен комплекс дополнительных исследований, включающий изучение растворимости микронизированных ЛВ и их микроскопию. При сравнении ЛВ до и после микронизации отмечено снижение среднего размера частиц микронизированных образцов нозепама и синтомицина (в 1,3 - 1,5раза), ампициллина тригидрата и амоксициллина тригидрата (в 2,0 раза), протионамида (в 2,4 раза), бензонала (в 6,4 раза), эритромицина (в 3,6 раза), левомицетина (в 7,1 раза), рифампицина (в 12,0 раз) (фото 1. б). В процессе работы установлено, что снижение размера частиц неодинаково влияет на растворимость и скорость растворения ЛВ. Для микронизированного бензонала наблюдается повышение растворимости в 1,48 раза (рис. 1). Скорость растворения при этом также возрастает. Однако в сравнении с получением ТД бензонала с изучаемыми полимерами влияние микронизации на растворимость и скорость растворения не носит столь выраженный характер. Получение ТД бензонала с ПЭГ, ПВП и ?-ЦД повышает растворимость ЛВ в 3,50, 5,46 и 3,57 раза, соответственно. Измельчение практически не влияет на растворимость и скорость растворения левомицетина, амоксициллина тригидрата и протионамида. В случае микронизированных эритромицина и нозепама (рис. 6) наблюдается даже снижение скорости растворения в 1,25; 1,50 и 1,74 раза, соответственно. В 2 раза снижается растворимость микронизированных образцов рифампицина и синтомицина (рис. 2, 4). Причина снижения, по-видимому, - уплотнение мелкодисперсной массы, образование комочков, содержащих воздух между частицами ЛВ, затрудняющий смачиваемость гидрофобного порошка. При перемешивании среды наблюдается вспенивание, которое также затрудняет растворение измельченных ЛВ.
В случае ТД с ПЭГ и с ПВП снижение размера частиц также не является основной причиной повышения скорости растворения и растворимости ЛВ. Данные ТД чаше всего представляют собой растворы ЛВ в полимере или комбинированные системы, содержащие ЛВ в измененном кристаллическом, аморфном и растворенном состоянии; средние размеры характерных структур и полиморфных модификаций в ТД даже превышают средние размеры частиц соответствующих микронизированных ЛВ. Растворимость и скорость растворения ЛВ из данных ТД, наоборот, могут превышать таковые для субстанции (в том числе микронизированной).
Необходимо подчеркнуть, что в некоторых случаях, увеличение дисперсности может способствовать повышению растворимости ЛВ из ТД. В насыщенных растворах ТД бензонала с ПВП (рис. 1), профильтрованных через фильтр с размером пор 0,45 мкм, наблюдается светящийся конус - явление Тиндаля. Сопоставляя увиденное с результатами изучения растворимости, можно предположить, что при растворении ТД бензонал переходит в раствор преимущественно в молекулярно-дисперсном виде, образуя с ПВП коллоидный раствор.
4.4. Результаты изучения ИК-спектров поглощения
Одной из причин повышения растворимости из ТД может быть образование комплексов ЛВ-полимер (в том числе по типу водородной связи). Молекулы изучаемых ЛВ и полимеров при образовании межмолекулярных водородных связей могут выступать одновременно как донорами, так и акцепторами протона. В ИК-спектре ТД бензонала с ПВП (рис. 9) отмечены трудноподдающиеся интерпретации изменения предположительно в области полос деформационных колебаний Сар-Н монозамещенных аренов (710 - 690 см-1). Отсутствует пик 703 см-1, изменяется контур пиков 687 и 681 см-1, из которых в спектре ТД присутствует только один - около 688 см-1 со сниженной интенсивностью. Указанные отличия, по-видимому, объясняются вовлечением в связь с полимером нескольких групп атомов; как следствие этого происходит перераспределение электронной плотности в ароматическом кольце ЛВ. Полученные данные подтверждают образование комплекса, обусловливающего значительное повышение растворимости ЛВ из ТД. В ИК-спектре ТД эритромицина с ПЭГ наблюдается уменьшение интенсивности и смещение в длинноволновую область полосы поглощения 1714 см-1, отвечающей предположительно поглощению кетогруппы эритромицина (частоты валентных колебаний С=О алифатических кетонов около 1725 - 1705 см-1), с образованием новой полосы при 1735 см-1.
Смещение на 21 см-1 также говорит в пользу образования комплекса ЛВ - ПЭГ при получении ТД. Подобное изменение может быть вызвано взаимодействием кислорода кетогруппы ЛВ с водородом молекулы ПЭГ по типу водородной связи: [>С=О···Н-О-СН2-]. Для ТД синтомицина с ПЭГ наблюдается значительное уширение и смещение в высокочастотную область полосы амидной группы ЛВ при 1684 см-1 (полосы валентных колебаний С=О (I амидная полоса) около 1700 - 1630 см-1) с образованием новой широкой полосы с максимумом при 1698 см-1. Подобное изменение также указывает на возможное взаимодействие амидной группы ЛВ со спиртовым гидроксилом ПЭГ с образованием водородных связей. Смещение при этом взаимодействии составляет 14 см-1. В спектре ТД синтомицина с ПВП также наблюдаются изменения в области поглощения спиртовой группы ЛВ. Смещаются полосы при 1083 и 1068 см-1 (вторичные спирты, валентные С-О колебания, ~ 1100 см-1; в спектре ТД - 1074 и 1048 см-1) и полоса около 1353 см-1 (вторичные спирты, деформационные О-Н колебания, при 1350 - 1260 см-1; в спектре ТД - 1345 см-1). Смещение происходит в низкочастотную область и составляет: 9; 20 и 8 см-1, соответственно. Подобное можно объяснить образованием межмолекулярных водородных связей между ЛВ и ПВП, например, следующим образом: >С-О-Н···О=С<. В отличие от ТД, ИК-спектр смеси синтомицина и ПВП представляет собой сумму спектров ЛВ и полимера. При анализе ИК-спектра ТД рифампицина с ПЭГ также выявлен ряд отличий, свидетельствующих в пользу образования комплекса с полимером предположительно за счет амидной группы ЛВ по типу водородной связи. Заметно уширяется полоса ЛВ около 1655 см-1 (валентные колебания С=О (I амидная полоса), ~ 1700 - 1630 см-1) и происходит смещение полосы при 1562 см-1 (деформационные колебания N-Н (II амидная полоса) 1620 - 1510 см-1) на 23 см-1 в высокочастотную область спектра (в спектре ТД - 1585 см-1). В отличие от ТД, ИК-спектры смесей вышеуказанных ЛВ и полимеров представляют собой сумму спектров ЛВ и полимера и не содержит вышеуказанных изменений. Аналогичное наложение спектров наблюдается для всех ТД с ?-ЦД с выраженным преобладанием полос поглощения полимера и снижением интенсивности полос ЛВ.
4.5. Изучение влияния получения смесей ЛВ и полимеров
В работе показано, что получение ТД имеет принципиальное значение для повышения растворимости и скорости растворения ЛВ. Введение ЛВ в смеси с полимерами не приводит к аналогичному повышению растворимости и скорости растворения ЛВ, как в случае аналогичных по составу ТД. Подобные исследования были проведены на примере протионамида и бензонала. Для протионамида и бензонала были получены и исследованы смеси с ПВП (полимером, оказывающим наибольшее влияние на растворимость и скорость растворения ЛВ из ТД). Получение смесей с ПВП (в отличие от ТД) не приводит к аналогичному повышению растворимости и скорости растворения изучаемых ЛВ (рис. 1). Исследования смесей не выявили отличий, характерных для соответствующих по составу ТД.
4.6. Изучение влияния перекристаллизации ЛВ
Перекристаллизация существенно не изменяет растворимость и скорость растворения изучаемых ЛВ (рис. 2, 4, 6, 7), в связи с чем возможная прекристаллизация ЛВ в процессе удаления растворителя при изготовлении ТД не является основной причиной повышения растворимости и скорости растворения ЛВ.
В общем случае роль растворителя при изготовлении ТД, в первую очередь, сводится к растворению компонентов ТД (ЛВ и полимера). За счет смешивания и образования раствора достигается их максимально возможный контакт друг с другом. Создаются предпосылки для образования молекулярных комплексов ЛВ-полимер. Кроме того при удалении растворителя в результате перекристаллизации возможна частичная аморфизация ЛВ или получение его других полиморфных форм в матрице полимера.
Роль полимера более разнообразна и включает сохранение гомогенной структуры, образующейся при удалении общего растворителя, за счет повышенной вязкости полимер в значительной степени может предотвращать рекристаллизацию ЛВ в процессе получения ТД; изменение кристаллической структуры и/или аморфизацию ЛВ в ТД; образование молекулярных комплексов с ЛВ; солюбилизацию ЛВ при растворении ТД; образование коллоидных растворов ЛВ при растворении ТД.
4.7. Результаты термического анализа
Термический анализ также выявил отличия ТД от ЛВ-субстанций. Для проведения термического анализа были выбраны ЛВ, частично сохраняющие кристаллическую структуру при образовании ТД - бензонал и ЛВ, теряющие кристаллическое строение и образующие твердые растворы в полимере - рифампицин, а также их ТД с ПВП и ПЭГ. Термоаналитические характеристики изучаемых образцов бензонала и его ТД приведены в табл. 1. Из данных дифференциально-сканирующей калориметрии (табл. 1, рис. 10) следует, что бензонал имеет температуру плавления 139,4±1,0°С (кривая 1). На термограммах их ТД как с ПЭГ, так и с ПВП в области 140°С отсутствуют какие-либо эффекты, свидетельствующие о плавлении или деструкции ЛВ. На термограмме ТД с ПЭГ присутствует только один выраженный пик плавления, принадлежащий ПЭГ (49,5 - 53,4°С) (рис. 10, кривая 2).
Таблица 1
Термоаналитические характеристики бензонала и его ТД.
Образец Масса ЛВ в образце (%) Эндотермический эффект (°С) Теплота плавления (Дж/г)
Бензонал 100,0 139,4±1,0 89,5±1,8
ТД (Бензонал:ПЭГ) 16,7 49,5±0,1 31,5±1,0
ТД (Бензонал:ПВП) 16,7 - -
На термограмме ТД с ПВП выраженные пики плавления вообще отсутствуют (рис. 10, кривая 3). Из полученных данных следует, что ТД бензонала при плавлении ведет себя как одно вещество. Подобное можно объяснить растворением мелкодисперсной твердой фазы ЛВ в жидком полимере при нагревании ТД без каких-либо значимых эффектов. В отличие от ТД, на термограммах аналогичных по составу смесей с полимерами около 130°С присутствуют пики, присущие индивидуальному ЛВ. Пик плавления ЛВ в составе смесей сохраняется, так как крупные кристаллы ЛВ, по-видимому, не успевают полностью раствориться в полимере и в итоге плавятся при достижении соответствующей температуры. Кроме того, в смесях ЛВ с ПЭГ наблюдается пик плавления самого ПЭГ (~ 49 - 55°С). Из этого следует, что, в отличие от ТД, смеси ЛВ и полимеров представляют собой гетерогенные системы, состоящие из двух компонентов, каждый из которых плавится самостоятельно. Ситуация во многом повторяется для рифампицина и его ТД. Образцы ТД рифампицина при нагревании ведут себя как одно вещество. На термограммах ТД рифампицина с ПЭГ и с ПВП отсутствует пик плавления индивидуального ЛВ (выше 140°С (~ 180 - 188°С), с разложением). Выраженный пик (53,9°С) на термограмме ТД с ПЭГ соответствует плавлению полимера. Пик (127,4°С) на термограмме ТД с ПВП соответствует, по-видимому, удалению летучих компонентов, содержащихся в ПВП, и/или деструкции ЛВ. Отметим, что на термограмме ТД рифампицина с ПЭГ присутствует очень растянутый и почти не выделяющийся пик в интервале температур от 140°С и выше, который, вероятно, также может быть отнесен к разложению (плавлению) аморфных структур (или продуктов комплексообразования), обнаруженных при микроскопии ТД рифампицина с ПЭГ (фото.1).
5. Оценка возможности применения ТД в технологии ЛФ
5.1. Изучение влияния получения ТД на специфическую активность ЛВ
Для исследования были выбраны эритромицин, рифампицин, их ТД с ПВП. Изучение специфической активности ЛВ в условиях ТД проводили посредством сравнительного анализа антимикробного действия субстанции ЛВ и его ТД. В процессе микробиологических исследований в лунки вносили по 0,1 г ЛВ и ТД. Результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2
Антимикробное действие антибиотиков в виде субстанции и ТД
Тест-микроорганизм Зона задержки роста тест-микоорганизма Хср±?Х (мм), n=5, р=0,95
Эритромицин ТД эритромицин:ПВП 1:2 (по массе) Рифампицин ТД рифампицин:ПВП 1:2 (по массе) ПВП
Сравнение размеров зон угнетения роста тест-микроорганизмов, образующихся при испытании равных по массе навесок ЛВ и его ТД, позволяет утверждать, что антибиотики сохраняют свою специфическую активность в условиях ТД с ПВП. Учитывая тот факт, что ТД содержит 33,33% ЛВ, можно сказать, что получение ТД не только сохраняет, но даже повышает активность антибиотиков. Снижение содержания ЛВ в 3 раза в навеске ТД (по сравнению с навеской субстанции ЛВ) в итоге не приводит к снижению специфической активности ЛВ. Полученные результаты создают предпосылки для снижения дозировки ЛВ при изготовлении ЛФ с применением ТД.
5.2. Исследование высвобождения ЛВ из модельных таблеток и капсул
Одними из перспективных ЛФ для применения ТД являются твердые ЛФ, в частности, таблетки и капсулы. Для оценки возможности применения ТД в технологии твердых ЛФ были выбраны эритромицин, левомицетин и рифампицин. В качестве носителя ТД был выбран ПВП - полимер, оказавший наибольшее влияние на повышение растворимости и скорости растворения изучаемых ЛВ. Составы полученных в работе гранул и порошков приведены в табл. 3.
5.2.1. Получение гранулятов и порошков для изготовления модельных таблеток и капсул
В работе было изучено высвобождение ЛВ из модельных таблеток, изготовленных по различным технологиям: прессованием предварительно полученных гранулятов, содержащих ТД или смесь ЛВ - ПВП, и прямым прессованием ТД или смеси ЛВ - ПВП.
Гранулят с ТД готовили влажным гранулированием смеси лактозы, крахмала-1500 и микрокристаллической целлюлозы в соотношении 6,5:2,5:1,0 (по массе). Гранулирующая жидкость - раствор ЛВ и ПВП в минималь
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
