UNIVERZA V LJUBLJANI FAKULTETA ZA FARMACIJO GREGA KAVČIČ DIPLOMSKA NALOGA UNIVERZITETNI ŠTUDIJ FARMACIJE

Transcription

1 UNIVERZA V LJUBLJANI FAKULTETA ZA FARMACIJO GREGA KAVČIČ DIPLOMSKA NALOGA UNIVERZITETNI ŠTUDIJ FARMACIJE Ljubljana, 2014

2 GREGA KAVČIČ RAZVOJ PLAŠČNIH TABLET V VODI TEŽKO TOPNE ZDRAVILNE UČINKOVINE Z OBLOGO, KI POČI DEVELOPMENT OF RUPTURABLE PRESS-COATED TABLETS CONTAINING A POORLY WATER-SOLUBLE DRUG Ljubljana, 2014

3 Diplomsko nalogo sem opravljal na Fakulteti za farmacijo, na katedri za farmacevtsko tehnologijo pod mentorstvom prof. dr. Odona Planinška, mag. farm. ZAHVALA Iskreno se zahvaljujem mentorju prof. dr. Odonu Planinšku, mag. farm. za pomoč, nasvete, potrpežljivost in dosegljivost pri nastajanju diplomske naloge. Največja zahvala gre Ani in moji družini, ki so me tekom študija podpirali in mi stali ob strani. IZJAVA Izjavljam, da sem diplomsko delo samostojno izdelal pod vodstvom mentorja prof. dr. Odona Planinška, mag. farm. Grega Kavčič Predsednik diplomske komisije: prof. dr. Stanislav Gobec, mag. farm. Član diplomske komisije: doc. dr. Robert Roškar, mag. farm. I

4 KAZALO KAZALO... II POVZETEK... IV ABSTRACT... V SEZNAM OKRAJŠAV... VI 1 UVOD CIRKADIANI RITEM IN KRONOTERAPIJA VRSTE FARMACEVTSKIH OBLIK GLEDE NA ČAS SPROŠČANJA UČINKOVINE PULZIRAJOČI DOSTAVNI SISTEMI Sistemi z oblogo, ki erodira ali nabreka Sistemi s spremenjeno permeabilnostjo obloge Sistemi v obliki kapsul Sistemi, ki počijo VRSTE OBLAGANJA POMOŽNE SNOVI IN IZDELAVA PDDS DEJAVNIKI, KI VPLIVAJO NA SPROŠČANJE UČINKOVINE PROBLEM TOPNOSTI IN HITROSTI RAZTAPLJANJA UČINKOVIN V PDDS NAMEN DELA MATERIALI IN APARATURE MATERIALI APARATURE EKSPERIMENTALNO DELO IZDELAVA UMERITVENE PREMICE IZDELAVA TD Vsebnost učinkovine v TD Raztapljanje kristalne oblike učinkovine in sproščanje učinkovine iz TD IZDELAVA JEDRNIH TABLET II

5 Enakomernost mase jedrnih tablet Trdnost jedrnih tablet Sproščanje učinkovine iz jedrne tablete IZDELAVA PLAŠČNIH TABLET Določanje zakasnitvenega časa in sproščanje učinkovine iz plaščnih tablet Vpliv EC na sproščanje učinkovine Položaj jedrne tablete v plaščni tableti Poroznost obloge plaščnih tablet REZULTATI IN RAZPRAVA IZDELAVA TD Vsebnost učinkovine v TD Raztapljanje kristalne oblike učinkovine in sproščanje učinkovine iz TD IZDELAVA JEDNIH TABLET Enakomernost mase jedrnih tablet Trdnost jedrnih tablet Sproščanje učinkovine iz jedrne tablete IZDELAVA PLAŠČNIH TABLET Določanje zakasnitvenega časa in sproščanje učinkovine iz plaščnih tablet Vpliv velikosti delcev EC na zakasnitveni čas sproščanja učinkovine iz plaščnih tablet Vpliv sile stiskanja plaščnih tablet na zakasnitveni čas sproščanja učinkovine iz plaščnih tablet Vpliv EC na sproščanje učinkovine Položaj jedrne tablete v plaščni tableti Poroznost obloge plaščnih tablet SKLEP LITERATURA III

6 POVZETEK Mnoge človekove biološke funkcije sledijo 24-urnemu ciklu, ki se imenuje cirkadiani ritem, zato se v zadnjem obdobju vse bolj razvija poseben način zdravljenja, imenovan kronoterapija. Kronoterapevtski dostavni sistemi sproščajo učinkovino v ritmu, ki se pri določeni bolezni ujema z biološkimi potrebami. Vendar pa pri učinkovinah (predvsem novejših) velikokrat naletimo na problem slabe topnosti, ki ga pogosto rešujemo formulacijsko, in sicer z izdelavo trdnih disperzij. Namen našega dela je bila izdelava plaščne tablete z netopno oblogo iz etilceluloze, ki po določenem zakasnitvenem času poči in sprosti terapevtski odmerek učinkovine. Kot modelno učinkovino smo uporabili karvedilol, ki je v vodi praktično netopen. Izdelali smo trdno disperzijo te učinkovine s poroznim silicijevim dioksidom (Syloid 244 FP EU), uporabili pa smo metodo odparevanja topila. Iz trdne disperzije in drugih pomožnih snovi smo nato izdelali jedrne tablete, le-te pa smo z metodo oblaganja s stiskanjem obložili z etilcelulozo. Skozi ta, v vodi netopen polimer, voda počasi pronica in ko doseže jedro, se poveča notranji tlak, zaradi česar obloga poči in s tem omogoči sprostitev učinkovine. Profil raztapljanja kristalne oblike učinkovine smo primerjali s profilom raztapljanja učinkovine, ki smo jo vgradili v trdno disperzijo. Uporabili smo fosfatni pufer s ph vrednostjo 6,8, s čimer smo simulirali pogoje v tankem črevesju, kjer naj bi se učinkovina tudi sprostila iz plaščne tablete. Ugotovili smo, da se učinkovini, ki je vgrajena v trdno disperzijo, pri teh pogojih poveča hitrost raztapljanja. Z napravo z vesli (napravo 2 po Ph. Eur. 7 th Ed.) smo plaščnim tabletam določili profil sproščanja učinkovine, še prej pa smo opazovali, kdaj je tableta počila (določili smo zakasnitveni čas). Preizkusili smo, kako na zakasnitveni čas vpliva različna sila stiskanja obloge ter različna velikost delcev etilceluloze v oblogi. Preverili smo tudi, kako natančno smo centrirali jedrno tableto znotraj obloge (izmerili smo debeline obloge na vseh straneh jedrne tablete) ter morebiten vpliv etilceluloze na sproščanje učinkovine. Ugotovili smo, da se je z večanjem velikosti delcev v oblogi zakasnitveni čas skrajšal, medtem ko se je z večanjem sile stiskanja povečal. Pri največji sili stiskanja se je zakasnitveni čas nekoliko skrajšal, večina teh tablet pa je zaradi velike elastičnosti etilceluloze počila, še preden smo jih dodali v medij. Jedrno tableto smo znotraj obloge pozicionirali relativno dobro, za najtanjšo plast pa se je izkazal spodnji del obloge. Prisotnost etilceluloze v formulaciji je, glede na kristalno obliko učinkovine, nekoliko upočasnilo raztapljanje učinkovine. IV

7 ABSTRACT Many human biological functions follow a 24-hour cycle, called circadian rhythm. In recent years a special type of treatment called chronotherapy is being developed. Chronotherapeutic delivery systems release the drug at a rhythm to match the biological requirement for a given disease with the biological needs. However, drugs (especially new drugs) are often poorly soluble, which we often solve with a formulation, such as making a solid dispersion. The aim of our work was to prepare press-coated tablets with insoluble coating ethylcellulose, which would burst after a certain lag time, thus releasing the dose of the drug. Carvedilol was used as a model drug, which is practically insoluble in water. We prepared a solid dispersion of the drug and porous silicon dioxide (Syloid 244 FP EU) with the method of evaporation of the solvent. The solid dispersion and other excipients were then used to prepare core tablets, which were later press-coated with ethylcellulose. Through this water-insoluble polymer water penetrates slowly. When water reaches the core the internal pressure increases, which breaks the coating and enables the drug release. The dissolution profile of the crystalline form of the drug was compared with the dissolution profile of the drug loaded into the solid dispersion. Phosphate buffer with a ph value of 6.8 was used a dissolution medium, which simulated the conditions in the small intestine, where the active ingredient is to be released from the press-coated tablet. Drug loaded in a solid dispersion increased the dissolution rate under these conditions. We assessed when the press-coated tablet ruptures (we determined lag times). The release profile from the press-coated tablet was determined with Paddle apparatus (Apparatus 2 according to Ph. Eur. 7 th Ed.). We tested how different compression forces and different particle sizes of ethylcellulose in the coating affect the lag time. We also checked how accurately we centered the core tablet inside the coating (by measuring the coating thickness around core tablet) and the possible effect of ethylcellulose on the release profile. We have found that the lag time shortened with increasing particle size in the coating and prolonged with the increasing compression force. At the maximum compression force the lag time was slightly shorter. Due to high elasticity of ethylcellulose most of the tablets ruptured before we added them into the medium. Core tablets were positioned relatively well. The lower part of the coating turned out to be the thinnest part. The presence of ethylcellulose in the formulation (compared to the crystal form of the drug) slightly slowed down the dissolution of the drug. V

8 SEZNAM OKRAJŠAV EC etil celuloza GIT gastrointestinalni trakt OSDRC enostopenjsko suho oblaganje tablet (angl. One-Step Dry-Coating) PDDS pulzirajoči dostavni sistem (angl. Pulsatile Drug Delivery System) SDL laktoza, posušeno z razprševanjem (angl. Spray Dried Lactose) TD trdna disperzija THF tetrahidrofuran VI

9 1 UVOD Peroralno zaužitje je zaradi svoje enostavne aplikacije in fleksibilnosti pri načrtovanju farmacevtske oblike že dolgo najbolj priročen in najpogosteje uporabljen način jemanja zdravil. Veliko zdravil je potrebno jemati v pravi količini, v pravem trenutku in časovnem razmiku (1), za ohranjanje učinkovite koncentracije učinkovine v plazmi pa jih je potrebno jemati pogosto. Zaradi pogostega odmerjanja in s tem povezane slabe kompliance s strani bolnikov ter predvsem zaradi pojava neželenih učinkov, se mnoge tradicionalne farmacevtske oblike nadomeščajo z drugo generacijo, ki zagotavlja prirejeno sproščanje zdravilne učinkovine. Telo lahko zaradi dolgotrajne izpostavljenosti razvije toleranco na učinkovino, kar jasno kaže na to, da ni vedno zaželeno vzdrževanje njene konstantne koncentracije v krvi skozi daljše obdobje (2). Poleg tega imajo mnoge novejše učinkovine nizko biološko uporabnost zaradi njihove slabe topnosti v vodi in predsistemskega metabolizma, kar prinaša dodatne težave pri razvoju novih farmacevtskih izdelkov. Hitrost raztapljanja namreč lahko omejuje hitrost absorpcije učinkovine (3). 1.1 CIRKADIANI RITEM IN KRONOTERAPIJA Mnoge človekove biološke funkcije lahko predstavimo na shemi 24-urnega cikla, ki se imenuje cirkadiani ritem. Običajno je cirkadiani ritem sinhroniziran z interno biološko uro, ki je povezana s ciklom spanja in budnosti. Cirkadiani ritem lahko zamakne cikel spanja in budnosti, sproščanje hormonov, telesno temperaturo, metabolizem in druge pomembne telesne funkcije, ki so pomembne za različne fiziološke, biokemijske in vedenjske procese, vpliva pa tudi na absorpcijo, porazdelitev, metabolizem in eliminacijo učinkovin, kar vodi do sprememb v biološki uporabnosti učinkovine in odziva tarčne celice na učinkovino (2). Številne bolezni (na primer artritis, astma, alergije, želodčne razjede, dislipidemije in rakasta obolenja) izražajo predvidljiva cirkadiana nihanja. Razlike v jakosti izražanja simptomov številnih bolezni v 24-urnem obdobju so namreč dobro znane: do poslabšanja astmatičnih napadov pride po polnoči oziroma v zgodnjih jutranjih urah; tudi simptomi bolezni srca in ožilja, kot so angina pektoris, hipertenzija, miokardni infarkt in možganska kap so bolj pogosti v zgodnjih jutranjih urah (slika 1). Zdravilo, ki je aplicirano ob ustreznem času v skladu s cirkadianim ritmom, se bo odražalo v bolj ugodnem izidu zdravljenja (2). 1

10 Slika 1: Cirkadiani ritem nekaterih bolezni. Na sliki so prikazana časovna obdobja, ko so simptomi določene bolezni najbolj izraženi (2). Z namenom, da bi dosegli učinkovit odmerek učinkovine ob optimalnem času (ne da bi le vzdrževali konstantno koncentracijo), raziskovalci razvijajo nove dostavne sisteme, imenovane kronoterapevtski dostavni sistemi. Ti sproščajo učinkovino v ritmu, ki se pri določeni bolezni ujema z biološkimi potrebami, kar izboljša učinkovitost in zmanjša pogostnost neželenih učinkov zdravila (2). 1.2 VRSTE FARMACEVTSKIH OBLIK GLEDE NA ČAS SPROŠČANJA UČINKOVINE Zdravilna učinkovina se iz konvencionalnih trdnih peroralnih farmacevtskih oblik (oblik s takojšnjim sproščanjem) sprosti v kratkem časovnem obdobju, začetek učinka pa je uravnavan s hitrostjo absorpcije. Z zagotavljanjem večje koncentracije učinkovine na mestu absorpcije se poveča hitrost absorpcije, kar vodi v povišanje plazemske koncentracije, za kar pa je pri uporabi konvencionalnih farmacevtskih oblik potrebno pogosto jemanje zdravila. To lahko vodi do slabe kompliance, poveča pa se tudi pojav neželenih učinkov zaradi koncentracije učinkovine v plazmi, ki presega največjo varno koncentracijo. Te težave je mogoče učinkovito rešiti z uporabo sistemov z nadzorovanim sproščanjem - formulacije, v katerih je sproščanje učinkovine in s tem absorpcija v krvni 2

11 obtok nadzorovano s samo farmacevtsko obliko. Uporaba takšnih sistemov izboljša predvidljivost in ponovljivost sproščanja ter, zaradi boljšega nadzora koncentracij učinkovine v plazmi, sistemi z nadzorovanim sproščanjem pogosto zahtevajo manjši odmerek učinkovine. S poznavanjem fizikalno-kemijskih lastnosti učinkovine in ostalih sestavin formulacije je lahko sistem z nadzorovanim sproščanjem oblikovan tako, da se drastično zmanjša pogostnost odmerjanja in se kljub temu koncentracija zdravilne učinkovine ohrani znotraj terapevtskega okna za daljše obdobje, s čimer se zmanjša tudi pojav neželenih učinkov (4). Zaradi učinkovitosti, enostavnosti izdelave, nizke cene in dolgotrajnega sproščanja učinkovine je najpogostejši sistem z nadzorovanim sproščanjem ogrodni (v obliki tablet, pelet ali granul), kjer je zdravilna učinkovina enakomerno dispergirana ali raztopljena v polimeru. Na začetku je sproščanje zaradi njenega raztapljanja s površine ogrodja pogosto zelo hitro, kar ima lahko negativne posledice (na primer toksičnost zaradi povečanja plazemske koncentracije učinkovine). Temu sledi hiter upad hitrosti sproščanja, nato hidratacija in posledično nabrekanje in/ali erozije polimera. S časom se povečuje difuzijska pot, zaradi česar je sproščanje proti koncu vse počasneje (1). 1.3 PULZIRAJOČI DOSTAVNI SISTEMI V preteklosti so razvili farmacevtske oblike, ki sproščajo učinkovino neprekinjeno dalj časa. Te t.i. farmacevtske oblike s podaljšanim oziroma zadržanim sproščanjem (krivulji c in d na sliki 2) ponujajo številne prednosti, kot so skoraj konstantna koncentracija učinkovine na mestu delovanja (posledično manjša nihanja v koncentracijah), zmanjšana pogostnost aplikacije in večja komplianca. V zadnjih letih pa se vedno več pozornosti posveča pulzirajočim dostavnim sistemom (2). Pulzirajoči dostavni sistemi (angl. Pulsatile Drug Delivery Systems - PDDS) zagotavljajo hitro sproščanje učinkovin na mestu delovanja po vnaprej določenem časovnem obdobju oziroma zakasnitvenemu času (angl.»lag time«) (5). Idealni PDDS odpravljajo težave, povezane z razgradnjo učinkovine v želodcu in učinkom prvega prehoda, omogočajo hkratno aplikacijo dveh različnih učinkovin in omogočajo sproščanje na različnih mestih v prebavilih ob enem ali več vnaprej določenih časovnih intervalih (2). PDDS so primerni tudi kadar zdravilna učinkovina ni primerna za formulacije s podaljšanim sproščanjem (na primer zaradi učinka prvega prehoda ali razvoja tolerance) (6). 3

12 Slika 2: Različni profili sproščanja učinkovine: a običajno sproščanje brez zakasnitvenega časa, b upočasnjeno sproščanje brez zakasnitvenega časa, c zadržano sproščanje brez zakasnitvenega časa, d zadržano sproščanje z zakasnitvenim časom, e pulzno sproščanje z zakasnitvenim časom (2). Pri idealnem PDDS se učinkovina hitro in popolnoma sprosti po določenem zakasnitvenem času (krivulja e na sliki 2), lahko tudi v obliki več pulzov. Alternativni izrazi za opis pulznega sproščanja so zapoznelo ali sigmoidno sproščanje. PDDS so uporabni tako za kronofarmakološke potrebe kot za ciljano zdravljenje na določenem mestu v prebavnem traktu (GIT) (na primer v debelem črevesu) (2, 7). PDDS so lahko mestno specifični in/ali časovno odvisni sistemi. Sproščanje učinkovin iz mestno specifičnih sistemov je odvisno od okolja v GIT (ph, prisotnost encimov), medtem ko so časovno odvisni sistemi neodvisni od biološkega okolja (sproščanje nadzoruje sam sistem). Časovno odvisni PDDS vsebujejo jedro, ki služi kot rezervoar. Le-to je obloženo z oblogo, ki omogoča prirejeno sproščanje in ki ščiti jedro pred okoljem v GIT. Obloga lahko erodira oziroma se raztopi (razpade), prelomi oziroma poči ali pa spremeni svojo prepustnost (7). Ena izmed delitev pulzirajočih dostavnih sistemov je na (7): - sisteme z oblogo, ki erodira ali nabreka; - sisteme s spremenjeno permeabilnostjo obloge; - sisteme v obliki kapsul; - sisteme, ki počijo. 4

13 Sistemi z oblogo, ki erodira ali nabreka Največ PDDS je v obliki rezervoarjev, obloženih s plastjo, ki predstavlja bariero. Obloga lahko erodira (slika 3 zgoraj) ali pa najprej nabreka (slika 3 spodaj). V obeh primerih se učinkovina začne sproščati, ko medij doseže jedro (1). Zakasnitveni čas lahko nadziramo z debelino obloge ali s spreminjanjem razmerja vodotopnih in nevodotopnih polimerov v oblogi. Medij pronica skozi oblogo in povzroči razpad jedrne tablete, pri čemer se zakasnitveni čas krajša z naraščanjem deleža vodotopnih polimerov (7). Slika 3: Shematični prikaz sistema z oblogo, ki erodira (zgoraj) in z oblogo, ki nabreka (spodaj) (1) Slika 4: Shematični prikaz sistema z oblogo, kjer obloga najprej nabrekne in zatem erodira (7) Ena izmed oblik z erozijo nadzorovanega sproščanja učinkovine je sestavljena iz jedra, ki je vgrajeno v predhodno izdelan votel valj. Valj deluje kot bariera med jedrom in medijem ter tako omogoča sproščanje po zakasnitvenem času. Tableto so pripravili tako, da so v valj 5

14 ročno zvrtali luknjo, vanj vstavili jedro z učinkovino ter na koncu zgornjo in spodnjo stran tablete prekrili z neprepustno oblogo (slika 5) (7). Slika 5: PDDS z jedrom z učinkovino, vgrajenim v predhodno izdelan votel valj (7) Razvili so tudi dvopulzno tableto (slika 6), ki je s treh strani obložena z nepermeabilno oblogo, pod katero so trije sloji: prvi sloj vsebuje učinkovino in ob stiku z medijem deluje kot plast s takojšnjim sproščanjem (prvi pulz). Drugi pulz se nahaja pod gelirajočo bariero, ki ob stiku z medijem po določenem zakasnitvenem času razpade. Glavna pomanjkljivost takih dostavnih sistemov je zapleten postopek izdelave, vključno s postopkom nanašanja nepermeabilne obloge, saj je pri nanašanju potrebno paziti, da je ne nanesemo na stran, s katere poteka sproščanje (7). 6

15 Slika 6: Dvopulzna tableta, sestavljena iz prvega (a) in drugega (c) pulza, med katerima je bariera (b), ki omogoča zakasnitev drugega pulza. Tableta je s treh strani obložena z nepermeabilno oblogo (d) (7) Sistemi s spremenjeno permeabilnostjo obloge Na permeabilnost in privzem vode nekaterih polimerov (na primer Eudragit RS ali RL) lahko vplivamo z dodatkom različnih protiionov v medij za sproščanje. Ob vdoru medija v oblogo prottioni reagirajo z molekulami v oblogi in s tem spremenijo permeabilnost, kar posledično omogoči difuzijo učinkovine skozi oblogo. Ugotovili so, da se učinkovine sproščajo hitreje ob prisotnosti jantarne, ocetne, glutarne, vinske, jabolčne ali citronske kisline, kar je bilo pojasnjeno z večjo hidratacijo obloge in s tem povečano permeabilnostjo (7, 8) Sistemi v obliki kapsul Razvili so več enoodmernih PDDS v obliki kapsul. Večina je sestavljenih iz netopne ovojnice (kapsule), ki ima v notranjosti učinkovino in čep, ki preprečuje njeno takojšnje sproščanje (slika 7). Čep se iz kapsule lahko odstrani zaradi razpada, erozije (slika 7 spodaj), povečanega osmotskega tlaka ali zaradi povečanega volumna čepa kot posledica nabrekanja (slika 8 in slika 7 zgoraj). Celotna kapsula je lahko prevlečena z gastrorezistentno oblogo, kar omogoča pričetek razpada čepa šele v črevesju (slika 8) (7). 7

16 Slika 7: PDDS v obliki kapsul, ki je sestavljen iz netopne kapsule in čepa, ki nabreka (A) ali čepa, ki erodira (B) (7) Slika 8: PDDS v obliki kapsul Pulsincap (7) Sistemi, ki počijo Naslednji tip PDDS vsebuje oblogo, ki poči. Učinkovina se iz jedra sprosti, ko zaradi povečanja tlaka znotraj sistema, obloga poči. Tlak, potreben za razpad polimerne obloge nastane zaradi nastajanja plina (nastanek ogljikovega dioksida ob stiku natrijevega hidrogenkarbonata in citronske kisline z vodo), večanja notranjega osmotskega tlaka, pomožne snovi, ki nabreka ali dodanih superrazgrajeval (7). Obloga je največkrat izdelana iz nevodotopnega polimera (na primer etilceluloza (EC)), v katero se lahko vgradijo različne vodotopne pomožne snovi (na primer laktoza, hidroksipropilmetilceluloza), ki z večjim deležem skrajšajo čas do poka tablete (9). 8

17 1.4 VRSTE OBLAGANJA Obstajajo tri glavne tehnike nanašanja oblog na trdne farmacevtske oblike: - sladkorno oblaganje; - filmsko oblaganje; - oblaganje s stiskanjem. Prvi dve spadata med oblaganja s tekočimi disperzijami (raztopino ali suspenzijo), pri čemer se v farmacevtski industriji najpogosteje uporabljajo vodne ali organske disperzije. Vendar pa so te tehnike zamudne, vprašljiva je stabilnost učinkovin, občutljivih na toploto in vodo, problematično pa je tudi onesnaževanje okolja zaradi uporabe organskih topil. Zato se kot alternativa uporabljajo metode brez topil, kot je na primer oblaganje s stiskanjem (2). Oblaganje s stiskanjem (angl. press coating) ali suho oblaganje je postopek izdelave obloženih (t.i. plaščnih) tablet, kjer uporaba topil ni potrebna, čas izdelave je sorazmerno kratek, povečanje mase jedrne tablete pa je večje kot pri metodah oblaganja na osnovi topil. Ta tehnika ponuja prednosti, kot so zaščita učinkovin občutljivih na vlago, svetlobo in kisik, nizke stroške opreme, nizke stroške dela in potrebe po energiji, s samim postopkom lahko v tableto vgradimo dve med seboj nekompatibilni učinkovini ali dve učinkovini, ki delujeta v različnem delu prebavnega trakta (2, 9). Plaščna tableta je sestavljena iz notranje (jedrne) tablete in zunanje obloge (plašča). Izbira snovi za oblogo pomembno vpliva na mehansko trdnost, lastnosti sproščanja in stabilnost tablete. Jedrna tableta je izdelana iz same učinkovine, zmesi učinkovine in pomožnih snovi, zrnc ali mikrosfer, pri čemer lahko hitro razpade ali pa ima prirejeno sproščanje. S stiskanjem jo prevlečemo s trdno bariero, ki je najpogosteje izdelana iz polimera in polnila, lahko pa vsebuje tudi začetni odmerek učinkovine. Plašč je ključnega pomena pri zagotavljanju, da bo učinkovina v prebavnem traktu dosegla tarčno mesto. Z vključevanjem različnih polimerov ali drugih snovi v formulacijo plašča ali s povečanjem debeline plašča so na voljo različni načini zadržanja sproščanja učinkovine. Plašč je izdelan iz nabrekljive, erodirajoče, permeabilne obloge ali obloge, ki poči. S kombinacijo hidrofilnih in hidrofobnih polimerov lahko moduliramo hitrost vdora vode ter s tem tudi hitrost sproščanja učinkovine. Raziskovalci so, na primer, k oblogi iz EC dodali laktozo, posušeno z razprševanjem (angl. spray dried lactose - SDL), s čimer so spremenili mehanizem razpada in povečali hitrost vdiranja vode (slika 9) (2, 9). 9

18 Slika 9: Razpad plaščne tablete z oblogo, ki poči (zgoraj) in z oblogo, ki razpade (spodaj) (9) Postopek izdelave plaščnih tablet se največkrat začne s stiskanjem jedrne tablete. Nato v matrico tabletirke z večjim pečatom nasipamo polovico mase, ki bo tvorila oblogo. Nanj položimo jedrno tableto, nasipamo drugo polovico mase za oblogo ter ponovno stisnemo. Postopek stiskanja je preprost v laboratorijskem merilu, za obsežno proizvodnjo pa je potrebna posebna oprema (3). Največja težava pri izdelavi plaščnih tablete je centriranje jedrne tablete v oblogo. Necentrirana jedrna tableta lahko spremeni časovni zamik in profil sproščanja, kar vodi do sprememb v biološki uporabnosti učinkovine, slaba pa je tudi ponovljivost sproščanja. Za reševanje težav s centriranjem jedrne tablete so razvili enostopenjsko suho oblaganje tablet (angl. one-step dry-coating - OSDRC). Rotacijska tabletirka za OSDRC metodo ima spremenljive dvojne pečate, ki izdelajo plaščno tableto v enem samem procesu (slika 10). Pečati so sestavljeni iz notranjega in zunanjega pečata. Notranji pečat določa velikost jedrne tablete, zunanji pa velikost plaščne tablete. Pri tej metodi predhodna izdelava jedrnih tablet ni potrebna. Proizvodni proces vključuje tri stiskanja: najprej z notranjim pečatom stisnemo spodnji del obloge (korak 3). Nato nanj stisnemo maso, ki bo tvorila jedrno tableto (korak 6). Pri zadnjem stiskanju se notranji in zunanji pečat uravnata ter stisneta preostali del obloge (korak 11) (2). 10

19 Slika 10: Shematski prikaz postopka izdelave plaščne tablete (2) 1.5 POMOŽNE SNOVI IN IZDELAVA PDDS Vse farmacevtske oblike morajo izpolnjevati naslednje zahteve, ki omogočajo učinkovitost, varnost in kakovost končnega izdelka (10): 1. Vsebujejo natančen odmerek učinkovine. 2. Biti morajo primerne za uporabo oziroma aplikacijo. 3. Zagotavljajo učinkovino v obliki, primerni za absorpcijo ali jo na drug način dostavijo do tarče. 4. Ohranjajo kakovost skozi rok uporabe. 5. Biti morajo izdelane po postopku, ki ne ogroža delovanja učinkovine in ki je ponovljiv ter ekonomičen. 11

20 Vendar pa ima zelo malo učinkovin lastnosti, ki omogočajo vključevanje v dostavne sisteme, ki izpolnjujejo vsa ta merila. Zato je uporaba pomožnih snovi nujno potrebna. Lete med drugim omogočajo lažjo izdelavo farmacevtskih oblik, razpad po zaužitju ter prikrivanje neprijetnega vonja in okusa, povečajo absorpcijo ter mikrobiološko stabilnost in omogočajo prirejeno sproščanje. Za slednje so v največ primerih odgovorni polimeri (10). Pri izdelavi plaščnih tablet največkrat uporabljamo (same ali v kombinacijah) naslednje polimere (6, 11): derivate celuloze: o etilceluloza (EC) o hidroksipropilmetilceluloza (HPMC) o hidroksipropilceluloza (HPC) o hidroksietilceluloza (HEC) o hidroksipropilmetilceluloza acetat sukcinat (HPMCAS) o kalcijeva ali natrijeva karboksimetilceluloza (CMC) polisaharide: o guar gumi o natrijev alginat o pektin o karagenani o amiloza druge: o polietilen oksid (PEO) o polivinil alkohol (PVA) o kopolimeri metakrilata (Eudragit -i) Glede na funkcijo polimera v oblogi lahko obloge razvrstimo v več skupin (1, 2, 12): - v vodi netopne/obloge, ki počijo (topilo prepuščajo zelo počasi: EC); - erodirajoče (HPMC z nizko molekulsko maso, HPC, PEO, Eudragit RL100); - gelirajoče ali nabrekajoče (HPMC z visoko molekulsko maso, gumiji); - topne v odvisnosti od ph (HPMCAS, Eudragit S100); - mikrobiološko (bakterijsko/encimsko) razgradljive (amiloza, pektin, guar gumi). Za prilagajanje zakasnitvenega časa se v oblogi poleg polimerov lahko uporabljajo tudi druge pomožne snovi (1, 5, 9): 12

21 - hidrofobne snovi za podaljšanje zakasnitvenega časa (na primer Mg in Ca-stearat); - hidrofilne snovi v hidrofobni oblogi delujejo kot tvorilci por in s tem skrajšajo zakasnitveni čas (na primer laktoza, HPMC); - različna masna razmerja hidrofilnih in hidrofobnih polimerov omogočajo spreminjanje zakasnitvenih časov. Sestava jedrnih tablet je lahko enaka kot pri običajnih tabletah, torej največkrat poleg učinkovine med drugim vsebujejo polnila, veziva, razgrajevala, drsila in antiadhezive (10, 13). 1.6 DEJAVNIKI, KI VPLIVAJO NA SPROŠČANJE UČINKOVINE Profil sproščanja učinkovine iz plaščnih tablet je sestavljen iz zakasnitvenega časa, po katerem obloga razpade ali se prelomi na dva dela. Sledi sprostitev učinkovine, sproščanje pa poteka po naslednjih treh korakih (5): 1) prodiranje medija v tableto, 2) nabrekanje oziroma erozija obloge ali večanje notranjega tlaka, 3) popoln razpad obloge zaradi nabrekanja oziroma erozije ali razpad obloge na dve polovici zaradi povečanega notranjega tlaka. V pulznem sistemu želimo, da se učinkovina sprosti na določenem mestu ali po določen času, zato mora obloga plaščne tablete, preden razpade, kljub pogojem v prebavnem traktu (nizek ph, prebavni encimi) ostati intaktna. S svojo sestavo mora torej omogočati prirejeno sproščanje (hitrost in zakasnitev), na kar pa vplivajo različni dejavniki (2, 5, 6, 9): - Debelina obloge: obloga preko hitrosti nabrekanja, erozije, razpada ali raztapljanja nadzoruje sproščanje. Večje količine obloge zaradi daljše poti topila do jedra podaljšajo zakasnitveni čas. - Poroznost obloge: večja poroznost obloge omogoča hitrejše prodiranje topila. Dodatno lahko k poroznosti pripomorejo hidrofilne pomožnih snovi, vključene v netopno oblogo, ki delujejo kot tvorilci por. Zakasnitveni čas se skrajša z večanjem deleža vodotopnih pomožnih snovi. - Vrsta uporabljenih snovi za izdelavo jedrnih tablet in obloge: z večanjem viskoznosti raztopine polimera se zakasnitveni čas podaljša in upočasni sproščanje. - Pomožne snovi, vključene v jedrno tableto: različna masna razmerja hidrofobnih in hidrofilnih polimerov vplivajo na zakasnitveni čas. 13

22 - Velikost delcev: manjši kot so delci, manjša je poroznost tablete. - Sila stiskanja: z večanjem sile stiskanja se zakasnitveni čas podaljša. - Položaj jedrne tablete. 1.7 PROBLEM TOPNOSTI IN HITROSTI RAZTAPLJANJA UČINKOVIN V PDDS Raziskovalci so pri svojem delu kot modelne učinkovine za izdelavo PDDS večinoma uporabljali relativno dobro vodotopne učinkovine ali učinkovine, ki se v vodi vsaj deloma raztapljajo (Preglednica I) (9, 14 23). Preglednica I: Topnost učinkovin, uporabljenih v različnih raziskavah PDDS Učinkovina Topnost učinkovine v vodi* klorfeniramin maleat zelo lahko topna salbutamol sulfat lahko topna ranitidin HCl lahko topna buflomedil HCl lahko topna propranolol HCl topna natrijev diklofenakat zmerno topna paracetamol zmerno topna teofilin težko topna doksazosin mesilat težko topna zelo težko topna, a topna v mesalazin klorovodikovi kislini karvedilol skoraj netopna * topnosti so podane glede na Ph. Eur. 7 th Ed. (24) Problem nastane pri zelo težko topnih in skoraj netopnih učinkovinah, saj je raztopljena učinkovina predpogoj za absorpcijo iz prebavnega trakta. Poleg tega se mnoge učinkovine zalo počasi raztapljajo. Vendar pa raziskovalci pri svojem delu niso naleteli na problem nepopolnega raztapljanja, saj pri svojih poskusih niso dosegli nasičenih raztopin (volumen topila je bil pri poskusih dovolj velik) ali pa so uporabili subterapevtske odmerke (9, 14 23). Eden od načinov za izboljšanje hitrosti raztapljanja je povečanje specifične površine (zmanjšanje velikosti delcev) z mikronizacijo. Druge možnosti so tvorba kompleksov s 14

23 ciklodekstrini, izdelava samoemulgirajočih ali samomikroemulgirajočih dostavnih sistemov. Pomanjkljivost teh metod je kompleksnost njihovih izdelav in uporaba dragih pomožnih snovi. Za povečanje hitrosti raztapljanja je možna tudi izdelava amorfne oblike učinkovine, ki ima glede na kristalno obliko običajno večjo hitrost raztapljanja, vendar se zaradi svoje higroskopnosti in težnje po kristalizaciji redko uporablja v farmacevtskih pripravkih. Lahko pa v ta namen pripravimo trdno disperzijo (TD). TD je disperzija ene ali več aktivnih komponent v inertnem nosilcu oziroma ogrodju, ki je v trdnem agregatnem stanju (3). Z namenom povečanja hitrosti raztapljanja TD najpogosteje izdelamo z metodo taljenja ali odparevanja topila. Pri prvi metodi zmes učinkovine in nosilca segrevamo do temperature taljenja. Nato talino ob intenzivnem mešanju ohladimo na ledeni kopeli, pri čemer se učinkovina ujame med molekule nosilca. Pri metodi odparevanja topila pa zmesi učinkovine in nosilca dodamo topilo, v katerem sta topna oba ali le učinkovina. V primeru uporabe netopne porozne pomožne snovi se raztopljena učinkovina naloži v pore nosilca, topilo pa odpari pri znižanem tlaku in povišani temperaturi (10). Ti metodi sta primerni za majhne serije, vendar precej težavni v industrijskem merilu (26). Kot nosilec se pogosto uporablja silicijev dioksid, ki ima zaradi svoje porozne strukture in velike specifične površine visoko zmogljivost adsorpcije organskih spojin (3). Razlogi za izboljšano topnost oziroma raztapljanje učinkovine iz TD so v zmanjšanju velikosti delcev učinkovine (saj učinkovino nalagamo na nosilec v obliki zelo majhnih delcev), pretvorbi kristalne oblike v amorfno, zmanjšanju aglomeracije ter izboljšanju močljivosti učinkovine (26). 15

24 2 NAMEN DELA Namen diplomskega dela je izdelava plaščne tablete, ki bo vsebovala jedro z učinkovino, in oblogo, ki bo počila po zakasnitvenem času približno 4-6 ur. To bi pomenilo, da bolnik tableto lahko vzame zvečer pred spanjem in se učinkovina sprosti v zgodnjih jutranjih urah, ko bolnik še spi. Jedrna tableta bo sestavljena iz trdne disperzije (TD), v katero bomo vgradili učinkovino, ter iz drugih pomožnih snovi. Z vključitvijo učinkovine v porozni nosilec bomo povečali njeno specifično površino in zmanjšali velikost delcev, kar bo omogočilo večjo hitrost raztapljanja. Obloga bo izdelana iz nevodotopnega polimera etilceluloze (EC), ki bo omogočala zakasnjeno sproščanje modelne učinkovine karvedilol iz jedrne tablete. TD modelne učinkovine bom izdelali z metodo odparevanja topila, s čimer bomo izboljšali hitrost raztapljanja učinkovine, kar bomo potrdili v fosfatnem pufru s ph vrednostjo 6,8. Kot nosilec bomo uporabili porozni amorfni silicijev dioksid (Syloid 244 FP EU). Iz izdelane TD in pomožnih snovi bomo izdelali tablete z odmerkom učinkovine 25 mg. Preizkušali bomo lastnosti samih tablet (masa, trdnost, dimenzije) ter sproščanje učinkovine iz jedrnih tablet. Tablete bomo obložili s stiskanjem z EC ter tako izdelali plaščne tablete. Preizkušali bomo lastnosti plaščnih tablet, zanimal pa nas bo predvsem zakasnitveni čas sproščanja učinkovine ter profil sproščanja učinkovine iz tablet. Preučevali bomo vpliv različnih velikosti delcev polimera v oblogi in različne sile stiskanja pri oblaganju na zakasnitveni čas. Preverili bomo tudi vpliv EC na hitrost raztapljanja učinkovine ter kako uspešno smo centrirali jedrno tableto znotraj obloge. Profile sproščanja učinkovine bomo preučevali v pufru s ph vrednostjo 6,8, s čimer bomo simulirali pogoje v tankem črevesju, kjer naj bi se tableta nahajala ob začetku sproščanja učinkovine. 16

25 3 MATERIALI IN APARATURE 3.1 MATERIALI Modelna učinkovina: karvedilol (Krka, d.d., Novo mesto, Slovenija) Karvedilol (slika 11) je neselektivni zaviralec receptorjev beta z vazodilatacijskim učinkom, ima pa tudi antioksidativne in antiproliferativne lastnosti. Učinkovina je racemat; enantiomer S ( ) zavira adrenergične receptorje alfa 1 in beta, enantiomer R (+) pa zavira le receptorje alfa 1. S kardioneselektivnim zaviranjem adrenergičnih receptorjev beta znižuje arterijski krvni tlak ter zmanjšuje srčno frekvenco in minutni volumen srca. Z zaviranjem adrenergičnih receptorjev alfa 1 pa povzroča periferno vazodilatacijo in zmanjša sistemski žilni upor, kar razbremeni srčno mišico in preprečuje nastanek angine pektoris. Pri bolnikih s srčnim popuščanjem poveča iztisni delež levega prekata. Učinek na krvni tlak in srčni utrip je najbolj izrazit 1 uro do 2 uri po zaužitju. Najpogosteje se uporablja za zdravljenje esencialne hipertenzije (samostojno ali v kombinacijah z drugimi antihipertenzivnimi zdravili), kronične stabilne angine pektoris, kroničnega srčnega popuščanja in po miokardnem infarktu. Običajni odmerki karvedilola pri esencialni hipertenziji so 12,5 mg dvakrat na dan do največ 25 mg dvakrat na dan (30). Slika 11: Strukturna formula karvedilola (31) Porozni nosilec za pripravo TD: - Syloid 244 FP EU, porozni silicijev dioksid (Grace GmbH, Nemčija) Syloid 244 FP EU (v nadaljevanju Syloid) je sintetični amorfni silicijev dioksid v obliki praška. Delci so porozni, veliki med 2,5 in 3,7 µm in imajo zelo veliko specifično površino (300 m 2 /g), zato lahko absorbirajo do 300 g tekočine na 100 g Syloida. Uporablja se lahko kot drsilo, sušilno sredstvo, zgoščevalo, razgrajevalo ali kot nosilec učinkovine (27, 28). 17

26 Topilo za izdelavo TD: - tetrahidrofuran (Carlo Erba Reagenti SpA, Italija) Pomožne snovi za izdelavo jedrnih tablet: - natrijev hidrogenkarbonat, NaHCO 3 (Merck, Nemčija) - citronska kislina (Merck, Nemčija) - Prosolv ODT, zmes mikrokristalne celuloze, koloidnega silicijevega dioksida, manitola, fruktoze in krospovidona, (JRS Pharma GmbH & Co. KG, Nemčija) - Vivasol, natrijeva kroskarmeloza (JRS Pharma GmbH & Co. KG, Nemčija) - magnezijev stearat, Mg(C 18 H 35 O 2 ) 2 (Lex d.o.o., Slovenija) Polimer za oblaganja jedrnih tablet: - etilceluloza (City Chemical LLC, ZDA) Kemikalije in reagenti za pripravo medijev za raztapljanje in sproščanje: - natrijev hidroksid, NaOH (Merck, Nemčija) - natrijev dihidrogenfosfat dihidrat, NaH 2 PO 4 x 2 H 2 O (Merck, Nemčija) - koncentrirana klorovodikova kislina (37 % HCl) (Panreac Quimica, Španija) - prečiščena voda Priprava medija za preskus raztapljanja (ph = 6,8) V 1000 ml bučko smo zatehtali 6,8 g NaH 2 PO 4 x 2 H 2 O ter dodali približno 900 ml prečiščene vode. Nato smo ob merjenju ph vrednosti dodajali raztopino NaOH (0,9 g trdnega NaOH na 100 ml prečiščene vode), dokler nismo dosegli ph vrednosti 6, APARATURE tehtnica Sartorius, Nemčija tehtnica Mettler Toledo AG245, Švica grelnik Julabo ED, Nemčija ultrazvočna kadička Sonis 4, Iskra, Slovenija sita Retsch AC200 Basic, Nemčija magnetno mešalo Thermo Variomag Telesystem, ZDA rotavapor BUCHI R-114, Švica 18

27 ph Meter, Mettler Toledo MA235, Švica UV spektrofotometer Hewlett Packard, HP 8453, UV-Visible spectroscopy system, Nemčija fotoaparat Pentax K200, Japonska osebni računalnik Hewlett Packard Vectra XA (povezan z UV spektrofotometrom), ZDA instrumentirana tabletirka na ekscenter Kilian SP 300, Nemčija naprava za merjenje trdnosti Vanderkamp VK 200, ZDA naprava za testiranje sproščanja učinkovine VanKel VK7000 z vzorčevalnikom VanKel VK8000, ZDA helijev piknometer Micromeritics AccuPyc 1330, ZDA 19

28 4 EKSPERIMENTALNO DELO 4.1 IZDELAVA UMERITVENE PREMICE Natančno smo zatehtali približno 10 mg učinkovine, jo raztopili v 20 ml metanola ter do oznake 100 ml bučko dopolnili s fosfatnim pufrom (ph = 6,8). Bučko smo za 20 minut postavili v ultrazvočno kadičko, da se je raztopila vsa učinkovina. Iz te raztopine smo pripravili redčitve 1/10, 2/10, 3/10, 5/10, 7/10 in 8/10 ter jim spektrofotometrično izmerili absorbance pri valovni dolžini 332 nm. Nato smo postopek ponovili, le da smo natančno zatehtali približno 13 mg učinkovine. Iz dobljenih rezultatov smo narisali diagram odvisnosti absorbance od koncentracije učinkovine. Umeritveni premici iz obeh nateht sta se morali skladati, Pearson-ov koeficient pa je moral biti pri obeh premicah čim bližje vrednosti 1. Vse nadaljnje meritve absorbance smo izvajali pri istih parametrih, torej pri valovni dolžini 332 nm, s kiveto iz kvarčnega stekla in s potjo žarka 1,0 cm. S pomočjo umeritvene premice smo dobljene absorbance preračunali v koncentracije učinkovine. 4.2 IZDELAVA TD TD smo pripravili po metodi odparevanja topila pri znižanem tlaku in povišani temperaturi. Uporabili smo modelno učinkovino in Syloid kot porozni nosilec. Modelna učinkovina se v vodi zelo težko raztaplja, zato smo kot topilo uporabili tetrahidrofuran (THF). Učinkovina se je med odparevanjem topila oborila v poroznem nosilcu (ki se v THF ne raztaplja), pri čemer je nastala amorfna oblika, povečala pa se je tudi specifična površina, kar posledično izboljša raztapljanje. V bučko smo v približno 50 ml THF dodali 1 g učinkovine in 1 g Syloida (masno razmerje učinkovina : Syloid je bilo 1:1) ter mešali na magnetnem mešalu 1 uro. Nato smo z napravo BUCHI Rotavapor R-114 pričeli z odparevanjem topila pri 50 obratih/minuto in temperaturi vodne kopeli 50 C. Začetni tlak je bil 300 mbar, katerega smo postopno zniževali do 20 mbar Vsebnost učinkovine v TD Natančno smo zatehtali določeno maso TD, jo raztopili v 100 ml 0,1 M HCl in mešali z magnetnim mešalom 2 uri. Nato smo raztopino prefiltrirali skozi filter Sartorius RC 0,45 µm ter izmerili absorbanco. 20

29 Raztapljanje kristalne oblike učinkovine in sproščanje učinkovine iz TD Učinkovina je v vodi težko topna in se v njej počasi raztaplja (32). Za povečanje njene učinkovitosti je pomembna predvsem hitrost raztapljanja, ki smo jo povečevali z izdelavo TD. Natančno smo zatehtali približno 5 mg učinkovine oziroma 10 mg TD in ju prenesli v erlenmajerici z 250 ml fosfatnega pufra (ph = 6,8). Med konstantnim mešanjem smo ob časih 1, 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90 in 120 minut iz vsake erlenmajerice odvzeli po 5 ml vzorca, ga prefiltrirali skozi filter Sartorius RC 0,45 µm ter z UV spektrofotometrom izmerili absorbanco. Po 5 ml fosfatnega pufra smo vsakič vrnili v erlenmajerico, kar smo tudi upoštevali pri izračunu. Meritve smo izvedli v dveh paralelah. 4.3 IZDELAVA JEDRNIH TABLET Izdelano TD smo uporabili za pripravo zmesi za tabletiranje, pri čemer smo želeli, da ena tableta vsebuje 25 mg odmerek učinkovine. V preglednici II je predstavljena sestava ene jedrne tablete ter vloga posameznih sestavin. Tistim jedrnim tabletam, ki smo jih uporabili za oceno zakasnitvenega časa sproščanja učinkovine iz plaščnih tablet, smo dodali barvilo metiloranž. Predvidevali smo, da se bo ob poku obloge medij obarval, kar bi pomenilo začetek sproščanja učinkovine. Preglednica II: Sestava jedrne tablete Sestavina Količina Vloga sestavine TD od tega: - modelna učinkovina - Syloid 50 % ½ od 50 % ½ od 50 % disperzija učinkovine na trdnem nosilcu učinkovina, odgovorna za delovanje zdravila trdni nosilec učinkovine Prosolv ODT 44 % polnilo, vezivo natrijeva kroskarmeloza 2,5 % nabrekajoči polimer citronska kislina 1 % v kombinaciji z vodo tvorita plin, natrijev hidrogenkarbonat 1 % ki ustvarja tlak v tableti magnezijev stearat 0,5 % antiadheziv metiloranž 1 % barvilo (le pri določanju zakasnitvenega časa) Jedrne tablete smo izdelali z instrumentirano tabletirko na ekscenter Kilian SP 300. Uporabili smo 6 mm konkavne pečate. Da smo dosegli maso tablete 100 mg, smo zgornji pečat na tabletirki nastavili na 92, spodnjega pa na

30 Enakomernost mase jedrnih tablet Poskus enakomernosti mase jedrnih tablet smo izvedli po postopku Ph. Eur. 7 th Ed. (24). Naključno smo izbrali 20 tablet, jih stehtali ter izračunali povprečno maso in odstopanja od povprečja. Pogoj za ustreznost poskusa je, da lahko največ dve tableti odstopata od povprečne mase za 10 %, nobena pa ne sme odstopati za več kot 20 % Trdnost jedrnih tablet Trdnost tablet smo merili z napravo za merjenje trdnosti Vardenkamp VK 200. Naprava ob stiskanju tablete izmeri silo (podano v Newtonih), ki je potrebna, da tableta poči ali se deformira. Trdnost smo izmerili tako jedrnim tabletam kot tudi vsaki seriji plaščnih tablet, pri čemer smo vsakič testirali pet tablet. Rezultate smo podali kot maksimalna, minimalni in povprečna trdnost ter standardna in relativna deviacija Sproščanje učinkovine iz jedrne tablete Za ta poskus smo uporabili 500 ml erlenmajerico, katero smo postavili na vodno kopel s temperaturo 37 C ter ves čas poskusa mešali z magnetnim mešalom. Kot vzorec smo uporabili jedrno tableto z odmerkom učinkovine 25 mg. Poskus smo izvedli v dveh paralelah. Vzorce smo odvzeli in določili koncentracijo učinkovine na enak način in ob enakih časih kot pri poskusu raztapljanja kristalne oblike učinkovine in sproščanju učinkovine iz TD. Da pa bi preverili, ali na sproščanje in raztapljanje učinkovine vplivajo uporabljene pomožne snovi, smo preverili tudi njeno sproščanje iz jedrne tablete, ki je namesto TD vsebovala fizikalno zmes učinkovine in Syloida. 4.4 IZDELAVA PLAŠČNIH TABLET Želeli smo izdelati plaščne tablete z maso 500 mg (400 mg obloga mg jedrna tableta) in premerom 10 mm. Ker nismo imeli na voljo drage in sofisticirane opreme za izdelavo tovrstnih tablet, smo uporabili običajno tabletirko na ekscenter, le da smo nekoliko priredili postopek izdelave. Pazili smo na centriranost jedrne tablete, kar je največji problem pri izdelavi plaščnih tablet, saj necentrirana jedrna tableta lahko povzroči variiranje zakasnitvenega časa. Vse serije plaščnih tablet smo izdelali po enakem postopku. Najprej smo EC presejali skozi sita in za posamezno serijo uporabili izbrano frakcijo. Zatehtali smo polovico mase EC 22

31 (200 mg), jo natresli v matrično vdolbino in stisnili. Tako smo oblikovali spodnji del obloge, ki smo ga nato iz matrične vdolbine dvignili le toliko, da smo nanj čim bolj na sredino postavili jedrno tableto. Spodnji pečat smo nato znižali, potisnili spodnji del obloge z jedrno tableto nazaj v matrično vdolbino ter natresli preostanek EC. Sledil je še drugi stisk (s silo stiskanja, ki je bila pri določeni seriji različna) in tako smo dobili plaščno tableto, ki je vsebovala vnaprej izdelano jedrno tableto z učinkovino ter oblogo iz EC. Pripravili smo 5 različnih serij tablet (preglednica III), ki so se razlikovale le v velikosti delcev EC v oblogi in sili stiskanja, saj smo želeli preučiti vpliv teh dveh parametrov na zakasnitveni čas sproščanja učinkovine. Preglednica III: Lastnosti izdelanih plaščnih tablet in nastavitve pečatov tabletirke pri njihovi izdelavi Nastavitve pečatov na tabletirki Serija Velikost delcev EC [µm] Sila stiskanja [kn] Zg. pečat Sp. pečat (prvi stisk) Sp. pečat (drugi stisk) , , > 400 2, , , Določanje zakasnitvenega časa in sproščanje učinkovine iz plaščnih tablet Plaščnim tabletam posameznih serij, v katere smo vgradili jedrno tableto z dodanim metiloranžem, smo najprej določili okvirni zakasnitveni čas. Tableto smo dali v čašo s 50 ml fosfatnega pufra ter jo s fotoaparatom Pentax K200 slikali vsakih 5 minut. Zakasnitveni čas smo želeli določili kot oranžnordeče obarvanje medija za raztapljanja. Profil sproščanja učinkovine iz plaščne tablete smo določali z napravo 2 po Ph. Eur. 7 th Ed. (naprava z vesli VanKel VK7000) z vzorčevalnikom VanKel VK8000, ki omogoča avtomatski odvzem desetih vzorcev ob vnaprej določenih časih. Vzorčili smo skozi daljše časovno obdobje (4 do 6 ur). Okoli časa, ki smo ga določili kot okvirni zakasnitveni čas, je bil odvzem vzorcev pogostejši. Odvzeti volumen je bil 8 ml, volumen medija za raztapljanje pa 1000 ml, pri temperaturi 37 C in hitrosti mešal 100 obratov na minuto. 23

32 Hkrati smo analizirali 3 paralele posameznih serij tablet, koncentracijo sproščene učinkovine pa smo določili spektrofotometrično Vpliv EC na sproščanje učinkovine Ker sta tako učinkovina kot EC v vodi zelo slabo topni (praktično netopni), smo želeli preveriti, ali ima prisotnost EC vpliv na hitrost in na količino sproščene učinkovine iz plaščne tablete. V čašo z 250 ml fosfatnega pufra (ph = 6,8) smo dali 5 mg učinkovine in 80 mg EC (v enakem razmerju kot v plaščni tableti) ter ves čas mešali z magnetnim mešalom. Vzorčili smo ob časih 1, 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90 in 120 minut. Vsakič smo odvzeli po 8 ml vzorca, ga prefiltrirali in z UV spektrofotometrom izmerili absorbanco Položaj jedrne tablete v plaščni tableti Centriranost jedrne tablete znotraj obloge je ključnega pomena za doseganje ponovljivih zakasnitvenih časov. V kolikor je jedrna tableta nekoliko zamaknjena, se na tisti strani zmanjša debelina obloge, kar pomeni njen predčasen razpad. Položaj jedrne tablete smo preverili tako, da smo tablete prerezali na pol, jih slikali s fotoaparatom ter z računalniškim programom izmerili debeline na vseh straneh tablete Poroznost obloge plaščnih tablet Poroznost je razmerje med volumnom zraka in celotnim volumnom trdne snovi. Pove nam odstotek praznih prostorov (zraka) v preiskovani snovi v našem primeru v tabletah (33). Izdelali smo pet serij tablet le iz EC, pri čemer so bile sile stiskanja in velikosti delcev enake kot pri zgornjih serijah od 1 do 5. Pravo gostoto (ρ prava ) smo izmerili s helijevim piknometrom Micromeritics AccuPyc 1330, navidezno (ρ navidezn a ) pa smo izračunali iz kvocienta mase in izmerjenega volumna tablete s pomočjo mikromerila. Poroznost (ε) smo nato izračunali po naslednji enačbi: ε =1 ρ navidezna ρ prava S tem poskusom smo želeli potrditi hipotezo, da je zakasnitveni čas odvisen od poroznosti obloge in da smo le-to zmanjšali s povečanjem sile stiskanja in zmanjšanjem velikosti delcev. 24

33 5 REZULTATI IN RAZPRAVA 5.1 IZDELAVA TD Po enournem mešanju disperzije učinkovine in Syloida v THF na magnetnem mešalu je sledilo približno 20 minutno odparevanje topila. Končno točko odparevanja smo določili, ko je bila TD na videz suha (tvorili so se trdni kosmiči). TD smo nato sušili dodatnih 24 h, da je izhlapel preostanek THF. Sledila je analiza izdelane TD in njena uporaba za izdelavo tablet Vsebnost učinkovine v TD Izvedli smo tri poskuse in v povprečju je TD vsebovala 23,5 mg učinkovine oziroma 94 % odmerka učinkovine, kar je v okviru eksperimentalne napake, saj je masa izdelanega vzorca relativno majhna (nekaj gramov). Učinkovina in porozni nosilec sta bila torej blizu načrtovanega masnega razmerja 1: Raztapljanje kristalne oblike učinkovine in sproščanje učinkovine iz TD Vzorce smo prefiltrirali ter z UV spektrofotometrom izmerili absorbanco. Koncentracijo posameznih vzorcev smo določili preko umeritvene premice in dobili profila sproščanja, ki sta prikazana na sliki

34 Slika 12: Profil sproščanja 5 mg čiste učinkovine in učinkovine iz 10 mg TD v 250 ml fosfatnem pufru (ph = 6,8) Potrdili smo relativno počasno raztapljanje same učinkovine, ki smo ga z vgradnjo v porozni nosilec bistveno povečali. Rezultat kaže, da lahko iz trdne disperzije pričakujemo pulzno sproščanje učinkovine, medtem ko profil raztapljanja kristalne oblike bolj spominja na 0. red raztapljanja (oblika premice). 5.2 IZDELAVA JEDNIH TABLET Izdelali smo 100 mg bikonveksne jedrne tablete s premerom 6,0 mm in debelino 3,7 mm, ki so vsebovale 25 mg odmerek učinkovine Enakomernost mase jedrnih tablet Za poskus smo naključno izbrali 20 jedrnih tablet in jih stehtali. Izračunali smo povprečje in odklone od povprečja: Povprečje: 100,5 mg SD: 3,1 mg RSD: 3,0 % 26

35 Poskus je bil glede na Ph. Eur. 7 th povprečja čez dovoljeno mejo. Ed. uspešen, saj nobena tableta ni odstopala od Trdnost jedrnih tablet Poskus trdnosti jedrnih tablet smo izvedli z napravo za merjenje trdnosti Vardenkamp VK 200. Naključno smo izbrali 7 tablet in jim izmerili trdnost, rezultate pa smo podali kot maksimalna, minimalni in povprečna trdnost ter standardna in relativna deviacija (preglednica IV). Preglednica IV: Trdnost jedrnih tablet Trdnost [N] SD RSD Maksimalna Minimalna Povprečje [N] [%] 66,2 61,7 63,4 1,4 2,3 Trdnosti in mase jedrnih tablet variirajo v ozkem območju, zaradi česar lahko predvidevamo, da bo vpliv različne trdnosti jedrne tablet na sproščanje učinkovine zanemarljiv. Prav tako lahko potrdimo, da smo dosegli dobro ponovljivost njihove izdelave, kljub polavtomatskemu stikanju majhne serije tablet Sproščanje učinkovine iz jedrne tablete Vzorce, odvzete pri poskusu sproščanja učinkovine iz jedrne tablete, smo prefiltrirali in izmerili absorbanco z UV spektrofotometrom. Na sliki 13 sta vidna dva različna profila sproščanja, saj smo uporabili dve različni jedrni tableti: ena je imela učinkovino vgrajeno v TD, druga pa je namesto TD vsebovala fizikalno zmes učinkovine in Syloida (količine drugih pomožnih snovi so ostale nespremenjene). 27

36 Slika 13: Profil sproščanja 25 mg učinkovine iz jedrne tablete s TD in z učinkovino kot fizikalno zmesjo v 500 ml fosfatnega pufra (ph = 6,8) Ugotovili smo, da se učinkovina iz jedrne tablete, ki ni vgrajena v TD, sprošča počasneje. Uporabljene pomožne snovi ne pripomorejo bistveno k večji hitrosti raztapljanja učinkovine, s čimer smo še dodatno potrdili smiselnost izdelave TD. 5.3 IZDELAVA PLAŠČNIH TABLET Z metodo oblaganja s stiskanjem smo z instrumentirano tabletirko na ekscenter izdelali obloženo oziroma plaščno tableto. Na sliki 14 je vidna jedrna tableta, vgrajena v oblogo. 28

37 Slika 14: Plaščna tableta z vgrajeno jedrno tableto Izdelali smo tri serije plaščnih tablet z različnimi velikostmi delcev EC pri enaki sili stiskanja (serije 1, 2, 3) ter tri serije z enako velikostjo delcev EC, a pri različnih silah stiskanja (serije 2, 4, 5). Plaščnim tabletam smo izmerili trdnosti, ki so predstavljene v preglednici V. Preglednica V: Trdnosti plaščnih tablet Trdnost [N] SD RSD Serija Maksimalna Minimalna Povprečje [N] [%] 1 (velikost EC: 63 µm µm; sila stiskanja: 2,0 kn) 140,3 125,9 132,2 7,4 5,6 2 (velikost EC: 180 µm µm; sila stiskanja: 2,0 kn) 129,3 111,8 121,2 6,7 5,6 3 (velikost EC: > 400 µm; sila stiskanja: 2,0 kn) 146,1 131,6 137,6 7,6 5,5 4 (velikost EC: 180 µm µm; sila stiskanja: 3,5 kn) 173,0 156,2 164,2 6,5 4,0 5 (velikost EC: 180 µm µm; sila stiskanja: 5,0 kn) 248,2 233,6 239,5 7,1 3, Določanje zakasnitvenega časa in sproščanje učinkovine iz plaščnih tablet Zakasnitveni čas smo najprej ocenili s pomočjo fotoaparata. Predvidevali smo, da bo barvilo iz jedrne tablete obarvalo medij za raztapljanje takoj, ko bo obloga počila in bi to 29

38 bil pokazatelj zakasnitvenega časa (kot alternativa učinkovine). A smo ugotovili, da je tableta najprej počila, medij pa se je obarval šele, ko je tableta razpadla na dva dela. Čas od pojava prve razpoke do razpolovitve tablete je v povprečju vseh tablet znašal 1 h 24 minut, zato smo pri teh eksperimentih kot zakasnitveni čas podali čas prve optične zaznave razpoke v tableti. V preglednici VI so podani povprečni časi treh tablet, potrebni za začetek pokanja obloge pri posamezni seriji. Preglednica VI: Povprečne ocene zakasnitvenih časov, določenih s fotoaparatom na osnovi poka obloge Serija Ocena zakasnitvenega časa 1 3 h 41 min 2 2 h 36 min 3 1 h 38 min 4 3 h 40 min 5 2 h 48 min Primer tablete med ocenjevanjem zakasnitvenega časa s fotoaparatom je prikazan na sliki 15. Slika 15: Tableta med ocenjevanjem zakasnitvenega časa s fotoaparatom ob pojavu prve razpoke (levo) in ob popolni razpolovitvi tablete (desno) Vpliv velikosti delcev EC na zakasnitveni čas sproščanja učinkovine iz plaščnih tablet Primerjava serij 1, 2 in 3 (razlikujejo se le v velikosti delcev EC) omogoča primerjavo vpliva velikosti delcev EC v oblogi na zakasnitveni čas sproščanja učinkovine. Izmerjeni 30

39 profili sproščanja so podani na sliki 16. Zakasnitveni časi, ki jih lahko razberemo s teh profilov, se dokaj dobro ujemajo s časi, ki smo jih določili s fotoaparatom. S fotoaparatom smo določili nekoliko daljše zakasnitvene čase, najverjetneje, ker je bila razpoka premajhna, da bi jo opazili na sliki ali pa se je razpoka pojavila na nasprotni strani tablete. Prav tako lahko vidimo, da se pri manjši velikosti delcev (serija 1) zakasnitveni čas podaljša, kar se ujema s hipotezo raziskovalcev (4, 10, 34). Pri stiskanju večjih delcev med njimi namreč nastanejo večje pore kot pri stiskanju manjših delcev, kar pomeni hitrejši vdor topila in tudi vdor večje količine topila. To ima za posledico krajši zakasnitveni čas. Slika 16: Profili sproščanja učinkovin iz plaščnih tablet, izdelanih z različnimi velikostmi delcev EC Opazimo tudi, da je profil sproščanja po obliki podoben kot pri poskusu sproščanja učinkovine iz jedrne tablete, le da je nekoliko počasnejše. Vzrok za to bi lahko pripisali temu, da obloga najprej rahlo poči, zaradi česar pride v stik z jedrom le majhna količina topila in učinkovina difundira samo skozi razpoko v oblogi. Na sliki 17 je prikazana plaščna tableta pred in po poskusu sproščanja učinkovine, kjer je lepo vidno, kje je bila vgrajena jedrna tableta in da se obloga med poskusom ni spremenila. 31

40 Slika 17: Plaščna tableta pred (levo) in po sprostitvi odmerka učinkovine (desno) Vpliv sile stiskanja plaščnih tablet na zakasnitveni čas sproščanja učinkovine iz plaščnih tablet Pri tem poskusu nas je zanimalo, kako sila stiskanja pri izdelavi plaščnih tablet vpliva na zakasnitveni čas, kar smo ugotavljali na serijah 2, 4 in 5, ki smo jih izdelali pri različnih silah stiskanja, velikost delcev pa je ostala enaka. Profili sproščanja učinkovine iz plaščnih tablet so prikazani na sliki 18. Slika 18: Profili sproščanja učinkovin iz plaščnih tablet, izdelanih pri različnih silah stiskanja Rezultati kažejo, da se je pri seriji 4, pri kateri smo uporabili nekoliko večjo silo stiskanja, zakasnitveni čas podaljšal za približno 1 uro, kar je v skladu s pričakovanji in z literaturnim opisom drugih raziskovalcev (11). Z večanjem sile stiskanja se namreč zmanjša poroznost tablete, s tem pa se upočasni vdiranje vode v tableto. Vendar pa se je pri 32

41 seriji 5, pri kateri smo uporabili največjo silo stiskanja, zakasnitveni čas skrajšal, kar je v nasprotju s pričakovanji. Podobno smo ugotovili tudi pri poskusu s fotoaparatom, kjer zakasnitveni čas pri nobeni tableti iz te serije ni bil daljši od treh ur in tudi ponovljivost je bila zelo slaba. Vzrok je najverjetneje v mehanskih lastnostih EC. Pri višjih silah stiskanja se zaradi elastičnosti polimera ne tvorijo nove povezave med delci EC, zato obloga hitreje poči. Počile so tudi nekatere tablete, še preden smo jih dali v medij za raztapljanje. Zakasnitveni čas sproščanja učinkovine smo želeli podaljšati nad 4 h, vendar nam kljub spreminjanju parametrov izdelave tega ni uspelo doseči. Možna rešitev za doseganje daljšega zakasnitvenega časa pri silah stiskanja, manjših od 5,0 kn, bi bila povečanje mase obloge, pri tem pa bi morali znižati spodnji pečat in/ali dvigniti zgornjega. Ker pa bi pri tem verjetno obloga ob straneh postala najtanjša (v primerjavi z oblogo na zgornji in spodnji strani), bi morali uporabiti večje pečate ali pa bi izdelali jedrne tablete z manjšim premerom. Lahko pa bi k EC dodali pomožno snov, ki bi povečala stabilnost obloge pri višjih silah stiskanja, vendar pa bi le-ta morala biti hidrofobna (enako kot EC), saj hidrofilne pomožne snovi delujejo kot tvorilci por, ki skrajšajo zakasnitveni čas Vpliv EC na sproščanje učinkovine Iz meritev smo narisali diagram odvisnosti odstotka sproščene učinkovine od časa ter ga primerjali s profilom raztapljanja kristalne oblike učinkovine. Rezultati so predstavljeni na sliki 19. Slika 19: Profil raztapljanja 5 mg učinkovine z in brez EC (masa EC = 80 mg) v 250 ml fosfatnega pufra (ph = 6,8) 33

42 Ugotovili smo, da prisotnost EC nekoliko upočasni hitrost raztapljanja učinkovine, kar bi lahko bil dodaten vzrok za počasnejše sproščanje učinkovine iz plaščne tablete kot iz same jedrne tablete. Vzrok za to je najverjetneje v interakcijah med učinkovino in EC, saj se zaradi svoje hidrofobnosti privlačita. Učinkovina ima tako manjšo specifično površino (manjšo površino za stik s topilom) in slabše močenje, kar posledično pomeni počasnejše raztapljanje Položaj jedrne tablete v plaščni tableti Tri plaščne tablete iz serije 2 smo prerezali na pol, jih slikali s fotoaparatom ter izmerili oddaljenosti jedrne tablete od vseh robov plaščne tablete. Rezultati so prikazani v preglednici VII. Preglednica VII: Povprečne debeline obloge okoli jedrne tablete Zgornji del obloge Spodnji del obloge Levi del obloge Desni del obloge Povprečje [µm] SD [µm] RSD [%] 3,7 8,0 1,4 2,1 Odmik od sredine [µm] Odmik od sredine [%] 2,0* 1,7** * glede na celotno debelino tablete ** glede na celoten premer tablete Rezultati so pokazali, da smo jedrno tableto relativno dobro centrirali znotraj obloge, oblika jedrne tablete pa se pri stiskanju obloge ni spremenila (obdržala je bikonveksno obliko). Najtanjši del obloge je predstavljal spodnji del, kjer je bilo tudi največ variiranj. Glede na meritve bi lahko sklepali, da medij skozi spodnji del najhitreje doseže jedro, vendar pa tega z gotovostjo ne moremo potrditi, saj so raziskovalci ugotovili, da topilo na zgornji in spodnji strani prehaja skozi oblogo počasneje (34). Glede na deformiranje delcev lahko rečemo, da so pore ob straneh bolje povezane, zaradi česa topilo tam lažje pronica kot z zgornje in spodnje strani (slika 20). Prav tako je obloga počila vedno ob straneh, k bolj tesnimi stikom med delci pa je dodatno doprineslo tudi dvakratno stiskanje obloge. 34

43 Slika 20: Delci so na zgornji in spodnji strani stisnjeni tesneje skupaj, posledično tableta vedno razpade ob straneh, kjer je večja poroznost. Če bi želeli, da topilo ob straneh doseže jedrno tableto še hitreje, bi to dosegli na sledeče načine: - Zmanjšali bi trdnost plaščne tablete. To bi lahko storili preko zmanjšanja mase obloge ali z dvigom zgornjega pečata. - Povečali bi premer jedrnih tablet. - Zmanjšali bi premer plaščnih tablet Poroznost obloge plaščnih tablet Za določanje poroznosti smo uporabili po tri tablete, izdelane samo iz EC, iz vsake serije, rezultati pa so predstavljeni v preglednici VIII. Preglednica VIII: Poroznosti oblog iz EC Serija Poroznost 1 0, , , , ,170 Meritve kažejo, da z večanjem sile stiskanja res zmanjšamo poroznost, kar je bil v našem primeru najverjetneje vzrok za povečanje zakasnitvenega časa in tudi potrjuje ugotovitve drugih raziskav (34). 35