Dlaczego leki w postaci nanoformulacji?

• Nanoemulsje wytwarzane ultradźwiękowo doskonale sprawdzają się jako nośniki leków dzięki znacznie większej zdolności solubilizacji niż proste roztwory micelarne.
• Ich stabilność termodynamiczna zapewnia przewagę nad niestabilnymi układami, takimi jak emulsje o rozmiarach makroskopowych, dyspersje i zawiesiny.
• Sonikatory Hielscher są wykorzystywane do przygotowywania nanoemulsji o kroplach o wielkości nawet 10nm – zarówno na małą skalę, jak i w produkcji przemysłowej.

Nanoformulacje farmaceutyczne wytwarzane za pomocą ultradźwięków dużej mocy

Ponieważ działanie farmakologiczne jest przeważnie bezpośrednio związane ze stężeniami w osoczu, wchłanianie i biodostępność czynnych składników farmaceutycznych mają kluczowe znaczenie. Biodostępność związków fitochemicznych, takich jak kannabinoidy (tj. CBD, THC, CBG i inne) lub kurkuminoidy, jest ograniczona ze względu na słabą rozpuszczalność, słabe przenikanie, niską dostępność ogólnoustrojową, niestabilność, intensywny metabolizm pierwszego przejścia lub degradację w przewodzie pokarmowym.
Nanoformulacje, takie jak nanoemulsje, liposomy, micele, nanokryształy lub nanocząstki z załadowanymi substancjami, są stosowane w produktach farmaceutycznych i suplementach w celu usprawnienia i/lub ukierunkowania dostarczania leków. Nanoemulsje są znane jako bardzo dobre nośniki umożliwiające osiągnięcie wysokiej biodostępności czynnych składników farmaceutycznych (API) i związków fitochemicznych. Ponadto nanoemulsje mogą również chronić API, które mogą być podatne na hydrolizę i utlenianie. API i związki fitochemiczne (np. kannabinoidy, kurkuminoidy) enkapsulowane w nanoemulsjach O/W zostały przebadane w różnych badaniach naukowych i są dobrze ugruntowanymi nośnikami leków zapewniającymi lepsze wchłanianie.

Ultradźwiękowa nanoemulsyfikacja leków podawanych doustnie

Biodostępność podawanych doustnie flawonoidów, jak również wielu innych fenolowych składników czynnych, jest silnie ograniczona przez intensywną glukuronidację podczas pierwszego przejścia. Aby przezwyciężyć ograniczenia wynikające z niskiej biodostępności, nośniki o rozmiarach nanometrycznych, takie jak nanoemulsje i liposomy, zostały poddane szeroko zakrojonym badaniom w odniesieniu do różnych leków i wykazały znakomite wyniki w poprawie wchłaniania.
Paklitaksel: Nanoemulsje z załadowanym paklitakselem (lekiem chemioterapeutycznym stosowanym w leczeniu nowotworów) miały krople o wielkości od ~90,6nm (najmniejsza średnia wielkość cząstek) do 110nm.
„Wyniki badań farmakokinetycznych wskazały, że enkapsulacja paklitakselu w nanoemulsjach istotnie zwiększyła jego biodostępność po podaniu doustnym. Zwiększoną biodostępność paklitakselu w nanoemulsjach po podaniu doustnym, mierzoną polem pod krzywą (AUC), można by przypisać solubilizacji leku w kroplach oleju i/lub obecności substancji powierzchniowo czynnych na granicy faz olej–woda. Zwiększone wchłanianie paklitakselu można również przypisać ochronie leku przed degradacją zarówno chemiczną, jak i enzymatyczną. W literaturze opisano poprawę biodostępności różnych leków hydrofobowych po podaniu doustnym w emulsjach typu O/W.” [Tiwari 2006, 445]

Kurkuminoidy: Lu i wsp. (2017, s.53) opisują przygotowanie kurkuminoidów wyekstrahowanych ultradźwiękowo, które następnie zemulgowano ultradźwiękowo do postaci nanoemulsji. Kurkuminoidy ekstrahowano w etanolu z zastosowaniem sonikacji. W celu nanoemulsyfikacji umieszczono 5mL ekstraktu kurkuminoidów w fiolce i odparowano etanol w atmosferze azotu. Następnie dodano 0,75 g lecytyny i 1 mL Tween 80 i wymieszano do uzyskania jednorodności, po czym dodano 5,3mL wody dejonizowanej. Mieszaninę dokładnie wymieszano, a następnie poddano sonikacji.
Ultradźwiękowa nanoemulsyfikacja doprowadziła do uzyskania jednorodnej nanoemulsji kurkuminoidów o średniej wielkości cząstek wynoszącej 12,1 nanometra i kulistym kształcie, który określono za pomocą TEM (patrz rysunek poniżej).

Rys.: Rozkład wielkości cząstek wyznaczony metodą DLS (A) i obraz TEM (B) dyspersji kurkuminoidów wraz z rozkładem wielkości cząstek uzyskanym bezpośrednio z obrazu TEM (C).
(Ilustracja i badanie: © Lu i wsp., 2017)

Polimery, takie jak kopolimer kwasu mlekowego i glikolowego (PLGA) lub glikol polietylenowy, są często stosowane jako główny składnik w celu poprawy enkapsulacji oraz zwiększenia zarówno stabilności, jak i biodostępności po podaniu doustnym. Stosowanie polimerów jest jednak skorelowane z większą wielkością cząstek (często >100nm). Nanoemulsja kurkuminoidów przygotowana przez Lu i wsp. miała znacznie mniejszą wielkość cząstek, wynoszącą 12–16nm. Wydłużono również okres przydatności do użycia, przy czym nasza nanoemulsja kurkuminoidów wykazywała wysoką stabilność podczas przechowywania przez 6 miesięcy w temperaturach 4℃ i 25℃, o czym świadczyła średnia wielkość cząstek wynosząca odpowiednio 12,4 ± 0,5nm i 16,7 ± 0,6nm po długotrwałym przechowywaniu.

Wpływ farmaceutycznych substancji pomocniczych i ultradźwiękowej nanoemulsyfikacji

Dong i wsp. zbadali 21 farmaceutycznych substancji pomocniczych oraz ich wpływ na biodostępność chryzyny, będącej modelowym flawonoidem. Pięć substancji pomocniczych – mianowicie Brij 35, Brij 58, labrasol, oleinian sodu i Tween20 – istotnie hamowało glukuronidację chryzyny. Oleinian sodu był najsilniejszym inhibitorem glukuronidacji.

Mebudypina: Khani i wsp. (2016) opisują przygotowanie nanoemulsji z załadowaną mebudypiną, zawierającej oleinian etylu, Tween 80, Span 80, glikol polietylenowy 400, etanol i wodę dejonizowaną, za pomocą sonikatora z sondą. Stwierdzili, że wielkość cząstek w optymalnej formulacji wynosiła 22,8 ± 4,0 nm, co skutkowało około 2,6-krotnym zwiększeniem względnej biodostępności nanoemulsji mebudypiny. Wyniki doświadczeń in vivo wykazały, że formulacja w postaci nanoemulsji była w stanie istotnie zwiększyć biodostępność mebudypiny w porównaniu z zawiesiną, postacią rozpuszczalną w oleju i roztworem micelarnym.

Ultradźwiękowa nanoemulsja do dostarczania leków do oka

Nanoemulsje do stosowania do oka, np. do dostarczania leków okulistycznych, przygotowano w celu uzyskania lepszej dostępności, szybszego przenikania i większej skuteczności.
Ammar i wsp. (2009) opracowali formulację chlorowodorku dorzolamidu w postaci nanoemulsji (zakres wielkości 8,4–12,8nm), aby uzyskać silniejsze działanie w leczeniu jaskry, zmniejszyć liczbę aplikacji w ciągu dnia i poprawić przestrzeganie zaleceń przez pacjentów w porównaniu z konwencjonalnymi kroplami do oczu. Opracowane nanoemulsje wykazały szybki początek działania leku i przedłużony efekt, a także zwiększoną biodostępność leku w porównaniu z konwencjonalnym produktem dostępnym na rynku.
o wysokiej skuteczności terapeutycznej

Morsi i wsp. (2014) przygotowali nanoemulsje z załadowanym acetazolamidem w następujący sposób: 1% w/w acetazolamidu (ACZ) poddano sonikacji z mieszaninami substancji powierzchniowo czynnej / pomocniczej substancji powierzchniowo czynnej / oleju aż do całkowitego rozpuszczenia leku, następnie dodawano kroplami fazę wodną zawierającą 3% w/w dimetylosulfotlenku (DMSO), aby przygotować nanoemulsje zawierające 39% w/w fazy wodnej, natomiast do przygotowania nanoemulsji o zawartości wody 59% zastosowano fazę wodną zawierającą 20% DMSO. DMSO dodano, aby zapobiec jakiemukolwiek wytrącaniu się leku po dodaniu fazy wodnej. Przygotowano nanoemulsje o średniej wielkości kropli wynoszącej 23,8–90,2nm. Nanoemulsje przygotowane z wyższą zawartością wody, wynoszącą 59%, wykazały najwyższe uwalnianie leku.
Acetazolamid poddany nanoemulsyfikacji z powodzeniem przygotowano w postaci nanoemulsji, która wykazała wysoką skuteczność terapeutyczną w leczeniu jaskry wraz z przedłużonym działaniem.

Sonikatory o wysokiej wydajności do nanoemulsyfikacji i nanoenkapsulacji

Hielscher Ultrasonics oferuje systemy ultradźwiękowe, od kompaktowych homogenizatorów laboratoryjnych po przemysłowe rozwiązania pod klucz. Aby wytwarzać nanoemulsje o najwyższej jakości farmaceutycznej, kluczowe znaczenie ma niezawodny proces emulsyfikacji. Szeroki wybór sonotrod, komór przepływowych i opcjonalnej wkładki MultiPhase Cavitator MPC48 firmy Hielscher umożliwia naszym klientom ustalenie optymalnych warunków przetwarzania w celu wytwarzania emulsji o rozmiarach nanometrycznych o znormalizowanej, niezawodnej i stałej jakości. Sonikatory Hielscher są wyposażone w najnowocześniejsze oprogramowanie do obsługi i sterowania – zapewniające niezawodną produkcję standaryzowanych produktów farmaceutycznych i suplementów o jakości farmaceutycznej.
Skontaktuj się z nami już dziś, aby poznać możliwości API i związków fitochemicznych przygotowywanych ultradźwiękowo w postaci nanoformulacji!