Ultraschall-Formulierte Famotidin-Solid-Lipid-Nanopartikel

Famotidin ist ein gängiges pharmazeutisches Molekül, das vor allem in Medikamenten gegen Sodbrennen zum Einsatz kommt. Um die schlechte Löslichkeit und die daraus resultierende schlechte Bioverfügbarkeit zu überwinden, kann Famotidin mittels Ultraschall-gestützter Verkapselungstechnik in Solid-Lipid-Nanopartikel formuliert werden.

Mit Ultraschall hergestellte Famotidin-beladene Solid-Lipid-Nanopartikel

Die Beschallung mit Hochleistungs-Ultraschall ist bei der Herstellung von Arzneimitteln, Impfstoffen und Nahrungsergänzungsmitteln eine weit verbreitete Produktionsmethode. Eine wichtige Anwendung ist die Formulierung, Verkapselung bzw. der Einschluß bioaktiver Moleküle (d.h. Wirkstoffsubstanz) in nanostrukturierten funktionellen Wirkstoffabgabesystemen wie Solid-Lipid-Nanopartikeln, Liposomen, Niosomen, Einschlusskomplexen oder polymeren Nanopartikeln.

Famotidin

Famotidin ist ein H2-Rezeptorblocker und der Wirkstoff des weit verbreiteten rezeptfreien Medikaments Pepcid, welches gegen Sodbrennen eingesetzt wird. Die orale Absorption ist schnell genug, aber Famotidin kann durch Magensäure abgebaut werden, wodurch die Dosis nach ca. 50 Minuten um bis zu 35,8% reduziert wird. Dieses Medikament unterliegt zudem dem First-Pass-Effekt, wodurch die Bioverfügbarkeit auf 40-50% reduziert. Der First-Pass-Effekt beschreibt die Umwandlung eines Arzneistoffes während dessen erster Passage durch die Leber. Durch die dabei stattfindende biochemische Metabolisierung entsteht ein unwirksames Metabolit.
Seit Ende April 2020 wird Famotidin auch als potenzielles Medikament zur Behandlung von Patienten untersucht, die an der durch SARS-CoV-2 (Coronavirus) verursachten COVID-19-Krankheit leiden. In einer klinischen Studie erhalten Patienten mit schwerer Coronavirus-Erkrankung COVID-19 Famotidin intravenös.
Gängige famotidinhaltige Medikamente sind unter verschiedenen Markennamen wie Pepcid AC, Acid Controller, Pepcid, Acid Reducer (Famotidin), Heartburn Prevention und Heartburn Relief (Famotidin) bekannt.

Ultraschall-gestützte Herstellung von Solid-Lipid-Nanopartikeln

Die Ultraschall-gestützte Herstellung von Famotidin-beladenen Solid-Lipid-Nanopartikeln (SLNs) ist eine einfache und wirksame Technik zur Formulierung einer hochwertigen Verabreichungsform für Arzneimittel in Nanogröße mit deutlich erhöhter Bioverfügbarkeit.
Zai et al. (2019) stellten Solid-Lipid-Nanopartikel (SLNs) mittels ultraschall-gestützter Heißemulgierungstechnik her. Glycerylmonostearat und Span 20 (3:1 w/w)-Mischung wurden bei ca. 60°C geschmolzen und Famotidin (2 mg/mL des Gesamtvolumens) hinzugefügt. Wasser, das Poloxamer (4mg/mL) enthielt, wurde ebenfalls auf ca. 60°C erhitzt und in die geschmolzene Lipidmischung überführt. Die Lipid- und die wässrige Phase wurden mit einem Hochscher-Homogenisator bei 5.000 U/min für 5 min gemischt und dann mit einem Ultraschallgerät mit Sonotrode für 5 min beschallt.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Famotidin-beladenen Solid-Lipid-Nanopartikel eine durchschnittliche Partikelgröße von 151,90 ± 26,05 nm und eine relativ kleine Größenverteilung (0,35 ± 0,04) aufwiesen. Die Famotidin-beladenen Solid-Lipid-Nanopartikel hatten eine hohe Einschlusseffizienz von 82,30 ± 4,39 % und eine erhöhte Bioverfügbarkeit.

TEM-Bild von mittels Ultraschall hergestellten Solid-Lipid-Nanopartikeln, die mit Famotidin beladen sind (Maßstab 100 nm)
Quelle: Zai et al. 2019

Hochleistungs-Ultraschallgeräte für Pharmazeutische Formulierungen

Hielscher Ultrasonics verfügt über langjährige Erfahrung in der Konstruktion, Herstellung, dem Vertrieb und Service von Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren für die Pharma- und Lebensmittelindustrie.
Die Herstellung von hochwertigen Solid-lipid-Nanopartikeln, nanostrukturierten Lipidträgern, Liposomen, Niosomen und Cyclodextrin-Einschlusskomplexen sind Prozesse, welche mittels Hielscher-Ultraschallsystemen mit hoher Zuverlässigkeit und überlegener Qualität ausgeführt werden. Hielscher Ultraschallgeräte ermöglichen eine präzise Steuerung aller Prozessparameter, wie Amplitude, Temperatur, Druck und Beschallungsenergie. Die intelligente Software protokolliert automatisch alle Beschallungsparameter (Zeit, Datum, Amplitude, Nettoenergie, Gesamtenergie, Temperatur, Druck) auf der integrierten SD-Karte.
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme: