Tylko nieliczne firmy farmaceutyczne i uniwersytety dysponują półautomatycznym zestawem do badania uwalniania substancji leczniczych metodą przepływową. Zestaw przepływowy z odpowiednimi komorami przepływowymi został zaprojektowany do pokonywania potencjalnych problemów związanych z uwalnianiem substancji aktywnych z różnych postaci leków – umożliwia kompleksowe badanie dostępności farmaceutycznej tabletek, kapsułek twardych, miękkich kapsułek żelatynowych, czopków, globulek, proszków, granulatów, zawiesin, peletek, mikrosfer, kremów, maści, żeli czy takich nośników leków jak liposomy, mikro i nanocząstki lub wyrobów medycznych jak stenty czy implanty itp..
Aparat ten, w odróżnieniu od innych aparatów do badania uwalniania, pozwala na odpowiednie pozycjonowanie formy leku wewnątrz każdej komory przepływowej, a wielokanałowa pompa tłokowa umożliwia indywidualne ustawianie przepływów przez każdy kanał w zakresie 2–35 mL/min. Olbrzymimi zaletami aparatu przepływowego są: możliwość pracy w wielu różnych konfiguracjach (np. w obwodzie otwartym lub zamkniętym), automatyzacja pomiarów w czasie rzeczywistym za pomocą spektrofotometru UV-Vis podłączonego w trybie on-line i/lub automatyczne zbieranie próbek w systemie off-line przez kolektor frakcji. Unikalną cechą zestawu jest możliwość pracy w obwodzie otwartym z wielokrotną zmianą płynów do uwalniania w trakcie analizy (nielimitowana objętość płynu przepływającego przez komorę z postacią leku, zapewniająca warunki sink). Konfiguracja ta umożliwia automatyczną zmianę pH płynu do uwalniania nawet dla tabletek o natychmiastowym uwalnianiu (ulegających rozpadowi) i znajduje zastosowanie w pracach B+R na postaciami leku zawierającymi trudno rozpuszczalne substancje lecznicze.
Badania dostępności farmaceutycznej substancji leczniczej są niezbędne do oceny jakości postaci takich jak kapsułki, tabletki czy transdermalne systemy terapeutyczne. Klasyczny aparat koszyczkowy/łopatkowy jest niezbędny do standardowych badań dostępności farmaceutycznej, równoważności farmaceutycznej i badania efektu dose dumping pod wpływem alkoholu (nagła, niespodziewana interakcja w fazie farmaceutycznej skutkująca natychmiastowym uwolnieniem części lub całości dawki leku z produktu o przedłużonym uwalnianiu). Innowacyjnymi zastosowaniami naszych klasycznych aparatów są:
pHysio-grad® to dynamiczny kontroler do monitorowania i zmiany pH buforów wodorowęglanowych. Z kolei bufor wodorowęglanowy to roztwór buforowy, w którym kwasem (protonodawcą) jest kwas węglowy (H2CO3), a zasadą (protonobiorcą) anion wodorowęglanowy (HCO3–) jest jednym z najważniejszych buforów organizmu człowieka. Wartość pH buforu wodorowęglanowego jest wynikiem złożonej i dynamicznej równowagi między stężeniem jonów wodorowęglanowych, kwasu węglowego, jak i solwatowanej formy rozpuszczonego dwutlenku węgla oraz jego parcjalnego ciśnienia nad roztworem. Złożona równowaga między tymi jonami skutkuje nietrwałością termodynamiczną buforów wodorowęglanowych. Brak termodynamicznej stabilności buforów wodorowęglanowych stwarza wyjątkową okazję do symulacji dynamicznych zmian pH w świetle ludzkiego jelita cienkiego i okrężnicy. W tym celu oba procesy, tj. zakwaszenie jak również alkalizacja układu buforowego, wymagają ciągłej i dynamicznej regulacji. Innowacyjny, dynamiczny kontroler pH (pHysio-grad®) służy do monitorowania i zmiany pH buforów wodorowęglanowych. Jego zastosowanie w połączeniu z aparatem koszyczkowym/łopatkowym i/lub zestawem przepływowym umożliwia ocenę wpływu dynamicznych zmian pH w symulowanych płynach przewodu pokarmowego bez zmiany siły jonowej roztworu na proces uwalniania i rozpuszczania API z doustnych postaci leku, a także na proces rozpuszczania polimerów z otoczek dojelitowych.
Zautomatyzowany zestaw pionowych komór dyfuzyjnych Franza umożliwia badanie uwalniania substancji z preparatów półstałych stosowanych na skórę (kremy/maści/żele). Aparat ten umożliwia prowadzanie badań w kontrolowanych warunkach z możliwością zastosowania tzw. dawki skończonej i nieskończonej. Pozwala również na ocenę przenikania substancji farmaceutycznych jak i kosmetycznych przez skórę zwierzęcą lub ludzką w warunkach ex vivo. Biorąc pod uwagę fakt, że na terenie UE obowiązuje zakaz testowania preparatów kosmetycznych na zwierzętach i wciąż brakuje metod alternatywnych (systemy EpiSkin, EpiDerm, Strat-M są wciąż niedoskonałe i nie są w stanie zastąpić zwierzęcej/ ludzkiej skóry) jednostka posiadająca taki sprzęt jest pożądanym partnerem badawczym dla przemysłu farmaceutycznego/kosmetycznego. Ponadto nasze laboratorium dysponuje dwoma dodatkowymi zautomatyzowanymi zestawami do badania dyfuzji API z postaci półstałych przez membrany syntetyczne, tj.: aparatem przepływowym z adapterami do postaci półstałych oraz aparatem łopatkowym z zestawem komór ekstrakcyjnych (immersion cells). Wszystkie powyższe metody badania uwalniania są rekomendowane przez USP w monografii <1724>.
Aparat z ruchomym cylindrem Agilent Bio-Dis został zaprojektowany tak, aby spełniał aktualne specyfikacje Farmakopei Europejskiej i Amerykańskiej. Jest zwykle używany do testowania postaci leku w środowisku symulowanych zmian pH. Aparat Bio-Dis umożliwia:
Jednym z parametrów opisywanych w karcie charakterystyki substancji leczniczej jest jej rozpuszczalność, która warunkuje przynależność API do odpowiedniej klasy BCS (systemu klasyfikacji biofarmaceutycznej). Badania rozpuszczalności stanowią ważne narzędzie do przewidywania sposobu zachowania się substancji leczniczej w środowisku przewodu pokarmowego oraz do wyboru właściwej postaci leku i najbardziej odpowiedniej technologii wytwarzania.Drugim parametrem charakteryzującym zdolność przechodzenia substancji stałej do roztworu jest szybkość rozpuszczania. W celu określenia szybkości rozpuszczania API farmakopee zalecają wykonanie badań specyficznej (przy użyciu aparatu Wood’a lub aparatu z dyskiem stacjonarnym) oraz pozornej szybkości rozpuszczania (za pomocą aparatu przepływowego z komorami do proszków). Komory do proszków służą także do badania uwalniania API z proszków (w tym inhalacyjnych), granulatów, peletek i minitabletek.
Uzyskanie dyskryminacyjnych warunków badania uwalniania API z tabletek o natychmiastowym i/lub modyfikowanym uwalnianiu może być bardzo trudne. Dotyczy to szczególnie otrzymania takich wartości parametrów dostępności farmaceutycznej, które wykazują korelację z wynikami uwalniania i wchłaniania in vivo. Często zachodzi konieczność rozwiązania problemów technicznych podczas uwalniania, takich jak: flotacja, efekt stożka, problemy z filtracją lub dobór rodzaju i objętości płynu oraz warunków sink do badania uwalniania postaci zawierających trudno rozpuszczalne API. otrzymania takich wartości parametrów dostępności farmaceutycznej, które wykazują korelację z wynikami in vivo GENERICA oferuje możliwość badań uwalniania ze stałych doustnych postaci leku następującymi metodami: koszyczkową, łopatkową i przepływową.
Kapsułki twarde powodują wiele problemów w badaniach dostępności farmaceutycznej, takich jak flotacja, blokowanie oczek siatki koszyczka masą żelatynową, interferencja składników kapsułki czy cross-linking, warunkujący konieczność użycia płynów akceptorowych z enzymami. Kluczowe znaczenie w badaniach uwalniania ma zastosowanie odpowiednich rozwiązań technicznych w celu rozwiązania tych problemów i zapewnienia powtarzalności wyników.
Miękkie kapsułki żelatynowe są skuteczną formą dostarczania leków doustnych, zwłaszcza tych trudno rozpuszczalnych w wodzie. Wynika to z faktu, że ich wypełnienie może zawierać płynne składniki, które pomagają zwiększyć rozpuszczalność lub przepuszczalność leku przez błony biologiczne. Coraz więcej API, ze względu na ich słabą rozpuszczalność, jest formułowanych jako lipofilowe postacie dawkowania. Obecność lipidowych substancji pomocniczych może zwiększyć złożoność odpowiednich metod uwalniania i wymagać dodatkowej uwagi podczas ich opracowywania. Do badania dostępności farmaceutycznej substancji leczniczych z kapsułek żelatynowych miękkich, zawierających API rozpuszczone lub zawieszone w cieczy (a zwłaszcza w olejach), często zaleca się metodę przepływową.
Stosowanych jest kilka metod badania dostępności farmaceutycznej z czopków i globulek. Jeszcze do niedawna żadna z nich nie była rekomendowana jako metoda standardowa. Obecnie Ph. Eur. do badania uwalniania substancji leczniczej ze stałych lipofilowych postaci leku zaleca aparat przepływowy. Z kolei do badania dostępności farmaceutycznej z czopków i globulek na podłożach hydrofilowych stosuje się aparat łopatkowy i koszyczkowy. Badania uwalniania API z czopków doodbytniczych i dopochwowych pozwalają na ocenę jakości wytworzonej postaci leku, powtarzalności procesu produkcyjnego oraz zachodzących zmian w trakcie przechowywania produktu leczniczego, które mogą wpłynąć na dostępność farmaceutyczną leku (w piśmiennictwie opisywano liczne problemy z tym związane, łącznie z całkowitym brakiem uwalniania substancji leczniczej).
Z technologicznego punktu widzenia badanie szybkości uwalniania substancji aktywnej z TTS jest bardzo istotne, ponieważ od niej zależy ilość leku wchłoniętego w określonym przedziale czasowym. Faramkopee zalecają trzy metody badania,tj. z dyskiem nośnym, z komorą ekstrakcyjną i metodę wirującego cylindra. W praktyce, poza wymienionymi, zastosowanie znajdują jeszcze badania metodą przepływową i za pomocą dyfuzyjnych komór Franza. Mimo że wszystkie te metody są dobrze znane to ich opracowanie nie jest takie proste. Wynika to z faktu, że powierzchnia uwalniania systemu pozostaje w bezpośrednim kontakcie z płynem akceptorowym. Może to sprzyjać erozji powierzchniowej lub uwalnianiu do płynu akceptorowego wielkocząsteczkowych substancji pomocniczych (np. polimerów), które powodują interferencje podczas oznaczania ilościowego API.
Badania uwalniania przeprowadzane na półstałych postaciach leku są badaniami dość problematycznymi ze względu na specyficzne właściwości tych formulacji. Półstałe postacie leku mogą być sporządzone na podłożach wodnych, olejowych bądź składających się jednocześnie z dwóch faz: wodnej oraz olejowej. Substancja obecna w podłożu może być w nim rozpuszczona, zawieszona lub zemulgowana. Poza tym wiele czynników wpływa na proces uwalniania API z półstałej postaci leku m.in.: rozpuszczalność i wielkość cząstek substancji leczniczej oraz właściwości podłoża (lepkość, cechy reologiczne, hydrofobowość). Środowisko, w którym przeprowadza się badania uwalniania jest całkiem odmienne od środowiska skóry, dlatego trudno wykazać korelację in vitro in vivo (IVIVC). Odpowiednio zwalidowane badanie uwalniania może być narzędziem kontroli międzyseryjnej preparatu, zastępując nawet niektóre badania innych parametrów, które wpływają na szybkość uwalniania (wielkość cząstek, lepkość, reologia) – stanowiąc ich wypadkową, dlatego badanie dostępności farmaceutycznej API z półstałych postaci leku stanowi coraz szerzej akceptowany parametr do oceny jakości maści, kremów czy żeli.
Badanie uwalniania z zawiesin doustnych czy parenteralnych polega na rozpuszczaniu substancji czynnej zdyspergowanej w ośrodku rozpraszającym. Same zawiesiny wydają się być kłopotliwym przedmiotem badań uwalniania, a na wynik tych badań istotnie wpływają m.in. lepkość i gęstość ośrodka dyspergującego, rozmiary cząstek substancji leczniczej, a także dodatek substancji solubilizujących. Szybkość uwalniania API z zawiesin jest większa niż z tabletek ale mniejsza niż z roztworów. W celu zbadania dostępności farmaceutycznej zawiesin używa się aparatu łopatkowego, rzadziej przepływowego. Zaletą tego ostatniego jest możliwość pracy w wielu konfiguracjach (obwód otwarty i zamknięty) i możliwość stosowania różnych akcesoriów badania uwalniania (np. adapter dializacyjny do testów układów zdyspergowanych, w tym mikroemulsji. liposomów itp.).
Mikro- i nano-cząstki to grupa najnowszych nośników leków, które na ogół stosowane są w zdyspergowanych postaciach dawkowania (układy zawiesinowe). Mikrosfery charakteryzują się budową matrycową i kulistymi cząstkami o średnicach w zakresie mikrometrów (zwykle od 10 μm do 30 μm). Z kolei nanocząstki charakteryzują się wielkością cząstek poniżej 1 μm. Wyróżniamy jeszcze systemy zbiornikowe – mikro- i nano-kapsułki Testy uwalniania in vitro z tych nośników na ogół są bardzo trudne ze względu na brak standardowych metod, długotrwałe uwalnianie API zależne od hydratacji i degradacji/erozji polimeru czy od utrudnionej dyfuzji leku z matrycy, problemy z filtracją wynikające z wielkości i morfologii cząstek, itp..Liposomy są pierwszym przykładem zastosowania nanotechnologii farmaceutycznej w praktyce klinicznej. Te pęcherzyki, zbudowane z podwójnej warstwy fosfolipidów otaczającej mikrokropelkę wody, mają wielkość najczęściej w granicach 50-1000 nm (0,05 – 1 μm). Natomiast emulsje submikronowe to specjalny rodzaj emulsji o wielkości kropli olejowych poniżej 1 μm – w takiej postaci zostały wprowadzone do lecznictwa preparaty z lipofilowymi substancjami leczniczymi. Z kolei w przypadku mikroemulsji średnica cząstek fazy rozproszonej wynosi do 100 nm (0,1 μm). Uwalnianie API z tych nośników metodą przepływową z odpowiednim wkładem dializacyjnym pozwala na monitorowanie krytycznych cech jakościowych długo działających preparatów pozajelitowych na potrzeby rozwoju formulacji i optymalizacji procesu wytwarzania.
Implanty to preparaty stałe, o określonym kształcie i rozmiarach, przeznaczone do umieszczania w tkance podczas zabiegu chirurgicznego. Zawierają substancję leczniczą, która ulega uwalnianiu przez długi czas. Masą implantu i jego rozmiarami, a także rodzajem polimeru (w przypadku implantów biodegradowalnych) można regulować szybkość uwalniania i czas działania leku. Z kolei stenty wieńcowe i obwodowe często powleka się biodegradowalnymi powłokami polimerowymi zawierającymi na ogół silnie działające API o działaniu antyproliferacyjnym, cytostatycznym czy immunosupresyjnym. Czas uwalniania ze stentu wynosi na ogół od 30 do 90 dni. Metoda przepływowa okazała się być odpowiednią metodą do określania przyspieszonej elucji substancji czynnej i charakterystyki uwalniania leku z form implantowalnych, co znalazło odzwierciedlenie w zapisach monografii farmakopealnych. Okazuje się, że profil uwalniania uzyskany in vitro w ciągu 24 godzin może odzwierciedlać 30-dniowy profil uwalniania in vivo, zapewniając metodę uwalniania in vitro, która rejestruje cały profil uwalniania stentu. Specjalna konstrukcja komór przepływowych nadaje się również do badania uwalniania innych wyrobów medycznych, takich jak: powlekane soczewki kontaktowe, protezy naczyniowe, endoprotezy czy cewniki balonowe
Laboratorium GENERICA
Regionalne Centrum Zdrowia Sp. z o.o.
ul. Na Kępie 3
64-360 Zbąszyń
NIP 788 199 54 68
tel. +48 68 38 67 888
mail. b.milanowski@rcz-zbaszyn.pl
