Zakaj nanoformulirana zdravila?

• Ultrazvočne nanoemulzije se odlikujejo kot nosilci zdravilnih učinkovin zaradi znatno večje solubilizacijske zmogljivosti v primerjavi s preprostimi micelarnimi raztopinami.
• Njihova termodinamska stabilnost zagotavlja prednosti pred nestabilnimi sistemi, kot so makroemulzije, disperzije in suspenzije.
• Ultrazvočne naprave Hielscher se uporabljajo za pripravo nanoemulzij s kapljicami velikosti do samo 10nm – pri proizvodnji v majhnem obsegu in industrijski proizvodnji.

Farmacevtske nanoformulacije, proizvedene z ultrazvokom visoke moči

Ker so farmakološki učinki večinoma neposredno povezani s koncentracijami v plazmi, sta absorpcija in biološka uporabnost farmacevtskih učinkovin ključnega pomena. Biološka uporabnost fitokemikalij, kot so kanabinoidi (tj. CBD, THC, CBG in drugi) ali kurkuminoidi, je omejena zaradi slabe topnosti, slabega prehajanja skozi biološke pregrade, nizke sistemske razpoložljivosti, nestabilnosti, obsežne presnove prvega prehoda ali razgradnje v prebavilih.
Nanoformulacije, kot so nanoemulzije, liposomi, micele, nanokristali ali nanodelci z vgrajenimi učinkovinami, se uporabljajo v farmacevtskih pripravkih in prehranskih dopolnilih za izboljšano in/ali ciljno dostavo zdravilnih učinkovin. Nanoemulzije so znane kot zelo dobri nosilci za doseganje visoke biološke uporabnosti farmacevtskih učinkovin (API) in fitokemičnih spojin. Poleg tega lahko nanoemulzije zaščitijo tudi API, ki so lahko dovzetne za hidrolizo in oksidacijo. API in fitokemikalije (npr. kanabinoidi, kurkuminoidi), inkapsulirane v nanoemulzijah O/W, so bile preizkušene v različnih znanstvenih raziskavah in so dobro uveljavljene kot nosilci zdravilnih učinkovin z izjemno visokimi stopnjami absorpcije.

Ultrazvočna nanoemulgacija peroralno apliciranih zdravil

Biološka uporabnost peroralno apliciranih flavonoidov in številnih drugih fenolnih učinkovin je močno omejena zaradi obsežne glukuronidacije pri prvem prehodu. Za premagovanje omejitev slabe biološke uporabnosti so bili nosilci nanometrskih velikosti, kot so nanoemulzije in liposomi, obsežno ovrednoteni za različna zdravila in so pokazali odlične rezultate pri izboljšanju absorpcije.
Paklitaksel: Nanoemulzije z vgrajenim paklitakselom (kemoterapevtikom, ki se uporablja za zdravljenje raka) so imele velikost kapljic med ~90,6nm (najmanjša povprečna velikost delcev) in 110nm.
“Rezultati farmakokinetičnih raziskav so pokazali, da je inkapsulacija paklitaksela v nanoemulzije znatno izboljšala njegovo peroralno biološko uporabnost. Izboljšano peroralno biološko uporabnost paklitaksela v nanoemulzijah, izmerjeno s površino pod krivuljo (AUC), bi lahko pripisali solubilizaciji zdravilne učinkovine v oljnih kapljicah in/ali prisotnosti površinsko aktivnih snovi na meji med oljem in vodo. Izboljšano absorpcijo paklitaksela je mogoče pripisati tudi zaščiti zdravilne učinkovine pred kemično in encimsko razgradnjo. V literaturi so poročali o izboljšani peroralni biološki uporabnosti različnih hidrofobnih zdravilnih učinkovin v emulzijah tipa O/W.” [Tiwari 2006, 445]

Kurkuminoidi: Lu et al. (2017, p.53) poročajo o pripravi ultrazvočno ekstrahiranih kurkuminoidov, ki so jih ultrazvočno emulgirali v nanoemulzijo. Kurkuminoide so ekstrahirali s sonikacijo v etanolu. Za nanoemulgacijo so v vialo dodali 5mL ekstrakta kurkuminoidov in etanol odparili v dušikovi atmosferi. Nato so dodali 0,75 g lecitina in 1 mL Tween 80 ter homogeno premešali, zatem pa dodali 5,3mL deionizirane vode. Zmes so temeljito premešali in nato sonicirali.
Z ultrazvočno nanoemulgacijo so dobili enakomerno nanoemulzijo kurkuminoidov s povprečno velikostjo delcev 12,1 nanometra in kroglasto obliko, kar so določili s TEM (glejte spodnjo sliko).

Sl.: Porazdelitev velikosti delcev disperzije kurkuminoidov, izmerjena z DLS (A), in slika TEM (B) skupaj s porazdelitvijo velikosti delcev, pridobljeno neposredno iz slike TEM (C).
(Slika in raziskava: © Lu et al., 2017)

Polimeri, kot sta poli(mlečna-ko-glikolna kislina) (PLGA) ali polietilen glikol, se pogosto uporabljajo kot glavna sestavina za izboljšanje inkapsulacije ter povečanje stabilnosti in peroralne biološke uporabnosti. Vendar je uporaba polimerov povezana z večjo velikostjo delcev (pogosto >100nm). Nanoemulzija kurkuminoidov, ki so jo pripravili Lu et al., je imela bistveno zmanjšano velikost, in sicer 12–16nm. Izboljšan je bil tudi rok uporabnosti, saj je naša nanoemulzija kurkuminoidov med 6 meseci shranjevanja pri 4℃ in 25℃ izkazovala visoko stabilnost, kar sta po dolgotrajnem shranjevanju pokazali povprečni velikosti delcev 12,4 ± 0,5nm oziroma 16,7 ± 0,6nm.

Vpliv farmacevtskih pomožnih snovi in ultrazvočne nanoemulgacije

Dong et al. so raziskali 21 farmacevtskih pomožnih snovi in njihove učinke na biološko uporabnost modelnega flavonoida krizina. Pet pomožnih snovi – in sicer Brij 35, Brij 58, labrasol, natrijev oleat in Tween20 – je znatno zaviralo glukuronidacijo krizina. Natrijev oleat je bil najmočnejši zaviralec glukuronidacije.

Mebudipin: Khani et al. (2016) poročajo o formulaciji nanoemulzije z vgrajenim mebudipinom, ki vsebuje etil oleat, Tween 80, Span 80, polietilen glikol 400, etanol in deionizirano vodo ter je bila pripravljena z ultrazvočno napravo s sondo. Ugotovili so, da je bila velikost delcev pri optimalni formulaciji 22,8 ± 4,0 nm, kar je povzročilo povečanje relativne biološke uporabnosti nanoemulzije mebudipina za približno 2,6-krat. Rezultati poskusov in vivo so pokazali, da je nanoemulzijska formulacija lahko znatno povečala biološko uporabnost mebudipina v primerjavi s suspenzijo, v olju topno obliko in micelarno raztopino.

Ultrazvočna nanoemulzija za dostavo zdravilnih učinkovin v oko

Očesne nanoemulzije, npr. za oftalmično dostavo zdravilnih učinkovin, so bile pripravljene za doseganje boljše razpoložljivosti, hitrejšega prodiranja in večje učinkovitosti.
Ammar et al (2009) so dorzolamidijev klorid formulirali v nanoemulziji (razpon velikosti 8,4–12,8nm), da bi dosegli večji učinek pri zdravljenju glavkoma, zmanjšali število aplikacij na dan in izboljšali sodelovanje bolnikov pri zdravljenju v primerjavi s konvencionalnimi kapljicami za oko. Razvite nanoemulzije so pokazale hiter nastop delovanja zdravilne učinkovine in podaljšan učinek ter izboljšano biološko uporabnost zdravilne učinkovine v primerjavi s konvencionalnim izdelkom na trgu.
z visoko terapevtsko učinkovitostjo

Morsi et al. (2014) so nanoemulzije z vgrajenim acetazolamidom pripravili takole: 1% w/w acetazolamida (ACZ) so sonicirali z mešanicami površinsko aktivne snovi / pomožne površinsko aktivne snovi / olja do popolnega raztapljanja zdravilne učinkovine, nato pa so po kapljicah dodali vodno fazo, ki je vsebovala 3% w/w dimetil sulfoksida (DMSO), da bi pripravili nanoemulzije z 39% w/w vodne faze, medtem ko so za pripravo nanoemulzij z 59% vsebnostjo vode uporabili vodno fazo z 20% DMSO. DMSO so dodali, da bi preprečili kakršno koli obarjanje zdravilne učinkovine po dodatku vodne faze. Pripravili so nanoemulzije s povprečno velikostjo kapljic 23,8–90,2nm. Nanoemulzije, pripravljene z večjo vsebnostjo vode, tj. 59%, so pokazale največje sproščanje zdravilne učinkovine.
Nanoemulgirani acetazolamid je bil uspešno formuliran v obliki nanoemulzije, ki je pokazala visoko terapevtsko učinkovitost pri zdravljenju glavkoma skupaj s podaljšanim učinkom.

Visokozmogljive ultrazvočne naprave za nanoemulgacijo in nanoinkapsulacijo

Hielscher Ultrasonics ponuja ultrazvočne sisteme od kompaktnih laboratorijskih homogenizatorjev do industrijskih rešitev na ključ. Za proizvodnjo nanoemulzij najvišje farmacevtske kakovosti je zanesljiv postopek emulgacije ključnega pomena. Širok izbor sonotrod in pretočnih celic Hielscher ter izbirni vstavek MultiPhase Cavitator MPC48 naši stranki omogočajo vzpostavitev optimalnih pogojev obdelave za proizvodnjo emulzij nanometrskih velikosti s standardizirano, zanesljivo in dosledno kakovostjo. Ultrazvočne naprave Hielscher so opremljene z najsodobnejšo programsko opremo za upravljanje in nadzor – kar zagotavlja zanesljivo proizvodnjo standardiziranih farmacevtskih pripravkov in prehranskih dopolnil farmacevtske kakovosti.
Stopite v stik z nami še danes in odkrijte možnosti ultrazvočno nanoformuliranih API in fitokemikalij!