Prečo lieky v nanoformuláciách?

• Ultrazvukové nanoemulzie vynikajú ako nosiče liečiv vďaka výrazne vyššej solubilizačnej kapacite v porovnaní s jednoduchými micelárnymi roztokmi.
• Ich termodynamická stabilita ponúka výhody oproti nestabilným systémom, ako sú emulzie s kvapkami makroskopickej veľkosti, disperzie a suspenzie.
• Ultrazvukové prístroje Hielscher sa používajú na prípravu nanoemulzií s kvapkami s veľkosťou už od 10nm – v malom meradle aj v priemyselnej výrobe.

Farmaceutické nanoformulácie vyrábané výkonovým ultrazvukom

Keďže farmakologické účinky väčšinou priamo súvisia s plazmatickými hladinami, vstrebávanie a biologická dostupnosť účinných farmaceutických látok sú zásadné. Biologická dostupnosť fytochemických látok, ako sú kanabinoidy (t. j. CBD, THC, CBG a ďalšie) alebo kurkuminoidy, je obmedzená v dôsledku slabej rozpustnosti, slabej permeácie, nízkej systémovej dostupnosti, nestability, rozsiahleho metabolizmu pri prvom prechode pečeňou alebo rozkladu v gastrointestinálnom trakte.
Nanoformulácie, ako sú nanoemulzie, lipozómy, micely, nanokryštály alebo nanočastice s enkapsulovanými látkami, sa používajú vo farmaceutických prípravkoch a výživových doplnkoch na zlepšené a/alebo cielené dodávanie liečiv. Nanoemulzie sú známe ako veľmi dobré nosiče na dosiahnutie vysokej biologickej dostupnosti účinných farmaceutických látok (API) a fytochemických zlúčenín. Okrem toho môžu nanoemulzie chrániť aj API, ktoré môžu byť náchylné na hydrolýzu a oxidáciu. API a fytochemické látky (napr. kanabinoidy, kurkuminoidy) enkapsulované v nanoemulziách typu olej vo vode (O/W) boli testované v rôznych vedeckých štúdiách a sú osvedčenými nosičmi liečiv s vyššou rýchlosťou vstrebávania.

Ultrazvuková nanoemulgácia perorálne podávaných liečiv

Biologická dostupnosť perorálne podávaných flavonoidov, ako aj mnohých ďalších fenolových účinných látok, je výrazne obmedzená rozsiahlou glukuronidáciou pri prvom prechode pečeňou. Na prekonanie obmedzení vyplývajúcich z nízkej biologickej dostupnosti sa pri rôznych liečivách rozsiahlo skúmali nosiče s nanometrovými rozmermi, ako sú nanoemulzie a lipozómy, ktoré preukázali vynikajúce výsledky pri zlepšovaní vstrebávania.
Paklitaxel: Nanoemulzie s enkapsulovaným paklitaxelom (chemoterapeutickým liečivom používaným pri liečbe rakoviny) mali veľkosť kvapiek od ~90,6nm (najmenšia priemerná veľkosť častíc) do 110nm.
„Výsledky farmakokinetických štúdií naznačili, že enkapsulácia paklitaxelu v nanoemulziách významne zvýšila perorálnu biologickú dostupnosť paklitaxelu. Zvýšenú perorálnu biologickú dostupnosť paklitaxelu v nanoemulziách, meranú plochou pod krivkou (AUC), by bolo možné pripísať solubilizácii liečiva v olejových kvapkách a/alebo prítomnosti povrchovo aktívnych látok na rozhraní olej–voda. Zvýšené vstrebávanie paklitaxelu možno pripísať aj ochrane liečiva pred chemickým aj enzymatickým rozkladom. V literatúre bolo opísané zlepšenie perorálnej biologickej dostupnosti rôznych hydrofóbnych liečiv v emulziách typu O/W.“ [Tiwari 2006, 445]

Kurkuminoidy: Lu et al. (2017, p.53) opisujú prípravu ultrazvukom extrahovaných kurkuminoidov, ktoré boli ultrazvukom emulgované do nanoemulzie. Kurkuminoidy boli extrahované v etanole za pôsobenia ultrazvuku. Na nanoemulgáciu vložili 5mL kurkuminoidového extraktu do liekovky a odparili etanol v atmosfére dusíka. Potom pridali 0,75 g lecitínu a 1 mL Tween 80 a homogénne premiešali, po čom pridali 5,3mL deionizovanej vody. Zmes dôkladne premiešali a následne ošetrili ultrazvukom.
Ultrazvukovou nanoemulgáciou vznikla rovnomerná kurkuminoidová nanoemulzia s priemernou veľkosťou častíc 12,1 nanometra a guľovitým tvarom, ktorý bol stanovený pomocou TEM (pozri obrázok nižšie).

Obr.: Distribúcia veľkosti častíc kurkuminoidovej disperzie stanovená pomocou DLS (A) a snímka tejto disperzie z TEM (B) spolu s distribúciou veľkosti častíc získanou priamo zo snímky z TEM (C).
(Obrázok a štúdia: © Lu et al., 2017)

Polyméry, ako je kopolymér kyseliny mliečnej a glykolovej (PLGA) alebo polyetylénglykol, sa často používajú ako hlavná zložka na zlepšenie enkapsulácie a zvýšenie stability aj perorálnej biologickej dostupnosti. Použitie polymérov však súvisí s väčšou veľkosťou častíc (často >100nm). Kurkuminoidová nanoemulzia pripravená Lu a kol. mala podstatne menšiu veľkosť častíc, a to 12–16nm. Zlepšila sa aj skladovateľnosť, pričom naša kurkuminoidová nanoemulzia vykazovala vysokú stabilitu počas 6 mesiacov skladovania pri 4℃ a 25℃, čo po dlhodobom skladovaní potvrdila priemerná veľkosť častíc 12,4 ± 0,5nm pri 4℃ a 16,7 ± 0,6nm pri 25℃.

Vplyv farmaceutických pomocných látok a ultrazvukovej nanoemulgácie

Dong a kol. skúmali 21 farmaceutických pomocných látok a ich účinky na biologickú dostupnosť modelového flavonoidu chryzínu. Päť pomocných látok – konkrétne Brij 35, Brij 58, labrasol, oleát sodný a Tween20 – významne inhibovalo glukuronidáciu chryzínu. Oleát sodný bol najúčinnejším inhibítorom glukuronidácie.

Mebudipín: Khani a kol. (2016) opisujú prípravu nanoemulzie s obsahom mebudipínu, etyloleátu, Tween 80, Span 80, polyetylénglykolu 400, etanolu a deionizovanej vody pomocou sondového ultrazvukového prístroja. Zistili, že veľkosť častíc optimálnej formulácie bola 22,8 ± 4,0 nm, čo viedlo k zvýšeniu relatívnej biologickej dostupnosti mebudipínovej nanoemulzie približne 2,6-násobne. Výsledky experimentov in vivo ukázali, že nanoemulzná formulácia dokázala významne zvýšiť biologickú dostupnosť mebudipínu v porovnaní so suspenziou, olejovým roztokom a micelárnym roztokom.

Ultrazvuková nanoemulzia na podávanie liečiv do oka

Očné nanoemulzie, napr. na oftalmické podávanie liečiv, boli pripravené s cieľom dosiahnuť lepšiu dostupnosť, rýchlejšie prenikanie a vyššiu účinnosť.
Ammar a kol. (2009) pripravili dorzolamídium-chlorid vo forme nanoemulzie (rozsah veľkosti 8,4–12,8nm) s cieľom dosiahnuť vyšší účinok pri liečbe glaukómu, zníženie počtu aplikácií denne a lepšie dodržiavanie liečby pacientmi v porovnaní s bežnými očnými kvapkami. Vyvinuté nanoemulzie vykazovali rýchly nástup účinku liečiva a predĺžený účinok, ako aj zvýšenú biologickú dostupnosť liečiva v porovnaní s bežným prípravkom na trhu.
s vysokou terapeutickou účinnosťou

Morsi a kol. (2014) pripravili nanoemulzie s obsahom acetazolamidu nasledovne: 1% w/w acetazolamidu (ACZ) sa sonikovalo so zmesami povrchovo aktívnej látky / pomocnej povrchovo aktívnej látky / oleja až do úplného rozpustenia liečiva. Potom sa po kvapkách pridávala vodná fáza obsahujúca 3% w/w dimetylsulfoxidu (DMSO), aby sa pripravili nanoemulzie obsahujúce 39% w/w vodnej fázy, zatiaľ čo na prípravu nanoemulzií s obsahom vody 59% sa použila vodná fáza obsahujúca 20% DMSO. DMSO sa pridával s cieľom zabrániť akémukoľvek vyzrážaniu liečiva po pridaní vodnej fázy. Pripravili sa nanoemulzie s priemernou veľkosťou kvapôčok 23,8–90,2nm. Nanoemulzie pripravené s vyšším obsahom vody, 59%, vykazovali najvyššie uvoľňovanie liečiva.
Nanoemulgovaný acetazolamid bol úspešne formulovaný vo forme nanoemulzie, ktorá vykazovala vysokú terapeutickú účinnosť pri liečbe glaukómu spolu s predĺženým účinkom.

Vysokovýkonné ultrazvukové prístroje na nanoemulgáciu a nanoenkapsuláciu

Hielscher Ultrasonics ponúka ultrazvukové systémy od kompaktných laboratórnych homogenizátorov až po priemyselné riešenia na kľúč. Na výrobu nanoemulzií najvyššej farmaceutickej kvality je rozhodujúci spoľahlivý emulgačný proces. Široká ponuka sonotród, prietokových komôr a voliteľnej vložky MultiPhase Cavitator MPC48 od spoločnosti Hielscher umožňuje našim zákazníkom nastaviť optimálne podmienky spracovania na výrobu emulzií s kvapôčkami nanometrových rozmerov so štandardizovanou, spoľahlivou a konzistentnou kvalitou. Ultrazvukové prístroje Hielscher sú vybavené najmodernejším softvérom na obsluhu a riadenie – zaisťujúcim spoľahlivú výrobu štandardizovaných farmaceutických prípravkov a doplnkov farmaceutickej kvality.
Kontaktujte nás ešte dnes a objavte možnosti účinných farmaceutických látok a fytochemických látok spracovaných do nanoformulácií pomocou ultrazvuku!