Pharmazeutische Nanosuspensionen mit verbesserter Bioverfügbarkeit

Durch Beschallung hergestellte Nanosuspensionen weisen eine deutlich verbesserte pharmakologische Bioverfügbarkeit auf. Besonders Wirkstoffmoleküle mit geringer Wasserlöslichkeit, die ihre Bioverfügbarkeit und ihren Wirkungseintritt verringert, profitieren von der Verkleinerung auf Nanogröße mittels Ultraschall. Die Ultraschallbehandlung wird eingesetzt, um Wirkstoffpartikel und Kristalle auf Nanometergröße zu verkleinern und stabile Nanosuspensionen mit höherer Bioverfügbarkeit und Wirksamkeit des Wirkstoffs herzustellen.

Verbesserte Bioverfügbarkeit von Wirkstoffen durch Beschallung

Schwer lösliche pharmazeutische Moleküle haben eine sehr geringe Bioverfügbarkeit und daher insbesondere bei oraler Verabreichung eine geringe Wirksamkeit. Werden solche Wirkstoffe mit geringer Wasserlöslichkeit auf Nanogröße verkleinert und zu Nanosuspensionen formuliert, kann die Bioverfügbarkeit erheblich gesteigert werden. Beispielsweise lösten sich bei Azithromycin-Nanosuspensionen innerhalb von 5 Stunden mehr als 65% des Wirkstoffs, verglichen mit lediglich 20% bei mikronisiertem Azithromycin.
Die Ultraschallbehandlung ist eine hocheffiziente Methode, um die Partikelgröße zu reduzieren, Nanokristalle auszufällen und pharmazeutische Wirkstoffe zu Nanosuspensionen zu dispergieren. Solche Nanosuspensionen bestehen ausschließlich aus dem reinen pharmazeutischen Wirkstoff.
Darüber hinaus lassen sich auf Nanogröße verkleinerte Wirkstoffmoleküle und Nanosuspensionen einfach in verschiedene Darreichungsformen wie Tabletten, Kapseln und orodispersible Tabletten einarbeiten.

Herstellung von Meloxicam-Nanokristallen mittels Ultraschall

Meloxicam, ein häufig verschriebenes nichtsteroidales Antiphlogistikum (NSAID), weist nur eine geringe Wasserlöslichkeit auf, die seine Bioverfügbarkeit und seinen Wirkungseintritt verringert. Die Ultraschallbehandlung wird eingesetzt, um Meloxicam-Kristalle auf Mikro- und Nanogröße zu verkleinern und stabile Nanosuspensionen mit höherer Bioverfügbarkeit und Wirksamkeit des Wirkstoffs herzustellen.

Mikroskopische Aufnahmen einer Meloxicam-Suspension:
Links: unbehandelte Meloxicam-Suspension
Rechts: Meloxicam-Nanosuspension, hergestellt durch Ultraschallbehandlung mit dem UP100H für 45 Minuten bei 100% Amplitude und Zykluseinstellung 1.

Iurian et al. (2015) untersuchten die Auswirkungen der Beschallung auf Meloxicam-Kristalle und deren Bioverfügbarkeit. Sie zeigten, dass die Ultraschallamplitude der wichtigste Einflussfaktor bei der Herstellung von Meloxicam-Nanokristallen ist.
Amplitude und Zeit erwiesen sich als die wichtigsten Variablen. Eine höhere Amplitude und eine längere Beschallungsdauer führten aufgrund der Kavitation zu einer deutlichen Größenreduktion und höheren Homogenität, während die verwendete Zykluseinstellung weniger wichtig war. Die Kristallgröße beeinflusste die Auflösung stark; nach der Gefriertrocknung der Nanosuspensionen wurde ein starker Zusammenhang zwischen kleinen Kristallen und schneller Auflösung festgestellt. Die optimale Formulierung wurde durch kontinuierliche Beschallung bei 100% Amplitude für 45 Minuten erzielt. Diese Bedingungen führten zu Kristallen mit einer Größe von 600 nm, einem Polydispersitätsindex von 0,521 und einer schnellen Auflösung des Wirkstoffs. Die morphologische Analyse zeigte kleine, rundliche Kristalle mit enger Größenverteilung.

Höhere Amplituden führen zur effektivsten Herstellung von Meloxicam-Nanokristallen.

Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren für Nanosuspensionen

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Sonofragmentierung von Acetylsalicylsäurekristallen (Aspirin)
[study and pictures: ©Zeiger and Suslick, 2011]