Основні терміни біофармації

 

 

Поверхнево-активні речовини, солюбілізатори

До поверхнево-активних речовин відносяться різні за хімічною природою й бу­довою речовини, здатні в незначних концентраціях сильно знижувати поверхневий натяг розчинника. Молекули ПАР зазвичай складаються з двох частин, протилежних за своєю природою й особливостями. На одному кінці молекули знаходиться гід­рофільна (полярна) група, яка є джерелом сильних молекулярних взаємодій, що й сприяє розчиненню ПАР у воді. Друга частина молекули – гідрофобна – являє собою довгий вуглеводневий ланцюг, що характеризує поверхневу активність даної речови­ни. Остання тим вища, чим довший вуглеводневий ланцюг і чим менша гідрофільна (полярна) група.

Залежно від особливостей хімічної будови й здатності до іонізації всі ПАР мож­на поділити на чотири основні групи: аніонактивні, катіонактивні, неіоногенні й ам­фотерні (рис. 10.6).

Аніонактивні ПАР завдяки високій змочувальній та емульгуючій здатності вико­ристовуються для одержання стійких лікарських систем з неполярними або аніонни­ми лікарськими речовинами. Зокрема, емульсії, отримані на основі аніон-активних емульгаторів, майже завжди стійкі у слаболужному або нейтральному середовищі, нестабільні в кислому середовищі і в присутності електролітів.

 

Катіонактивні ПАР мають високу бактерицидну активність, їх дія практично не залежить від мікробної контамінації й проявляється в широкому діапазоні рН середо­вища. Саме цією властивістю катіонних ПАР обумовлене їх застосування в клінічній хірургії як дезінфектантів і стерилізуючих агентів. Із цієї групи сполук практичне за­стосування у фармації знаходять бензалконій хлорид, цетилпіридиній хлорид, етоній.

Неіоногенні ПАР порівняно з іншими ПАР найбільш індиферентні стосовно ор­ганізму. До цього класу ПАР відносять вищі жирні спирти й кислоти, складні ефіри гліколів і жирних кислот, спени (ефіри вищих жирних кислот і сорбіту). Найчастіше неіоногенні емульгатори використовуються у вигляді поліоксіетиленгліколевих ефірів вищих жирних спиртів, кислот і спенів. У цю ж групу входять жироцукри, які залежно від будови молекул можуть виконувати роль емульгаторів в/о і о/в. Найбільше засто­сування у фармації знайшли такі неіоногенні емульгатори: твін-80, препарат ОС-20, пентол, емульгатор Т-2, МГД, спирти синтетичні жирні первинні фракції С₁₆-С_2].

Амфотерні ПАР можна поділити на дві основні групи: білки (желатин, желато- за, казеїн, казеїнат натрію) і ліпіди (лецитин, бетаїн, кефалін, стерини). Однак через легке ураження мікроорганізмами дана група емульгаторів має досить обмежене за­стосування.

Крім використання в якості емульгаторів і стабілізаторів, ПАР застосовуються і як солюбілізатори, що збільшують розчинність важкорозчинних або практично не­розчинних речовин, утворюючи стабільні, термодинамічно стійкі водні системи.

Молекули ПАР у водних розчинах можуть накопичуватися на поверхні. При цьому вуглеводневий кінець даної молекули, завдяки тепловому руху, розштовхує молекули води й потрапляє у водну фазу. Але оскільки взаємне притягання молекул між собою значно сильніше, ніж притягання їх до вуглеводневого ланцюга, останні з’єднуються, тим самим виштовхуючи назовні (на поверхню) вуглеводневий ланцюг, що з’явився між ними (рис. 10.7).

 

Таким чином, у міру збільшення кількості молекул ПАР на поверхні буде змен­шуватися поверхневий натяг доти, доки вся поверхня не буде повністю покрита мо­лекулами ПАР.

Концентрація, після якої не відбувається подальша зміна поверхневого натягу, називається критичною концентрацією міцелоутворення (ККМ). При концентрації розчину ПАР вище ККМ їх надлишок утворює міцели, які являють собою нову коло­їдну фазу. Міцели виникають внаслідок зчеплення вандерваальсовими силами вуг­леводневих ланцюгів, які утворюють неполярне ядро з гідрофільною оболонкою з полярних груп (рис. 10.8).

 

У неводних розчинах розташування міцел “протилежне” розташуванню їх у воді: вуглеводневі ланцюги спрямовані назовні, до поверхні поділу “міцела – вода”, а полярні групи знаходяться всередині або в ядрі міцели. Отже, внутрішню частину міцели можна розглядати як своєрідну полярну мікрофазу. Такі системи здатні солю- білізувати полярні сполуки. Таким чином, крім прямої, відомі випадки й зворотної солюбілізації, що використовується у фармацевтичній практиці для створення ліків пролонгованої дії (наприклад, олійний розчин ціанокобаламіну).

Неіоногенні ПАР, маючи ряд переваг у порівнянні з іншими групами емульгато­рів (стійкість у жорсткій воді, відносно низька токсичність, вибіркова емульгуюча й змочувальна здатність); найчастіше застосовуються у фармацевтичній практиці як солюбілізатори.

Солюбілізатори дають можливість готувати лікарські препарати з новими висо­коефективними антибіотиками, цитостатиками, гормонами, практично нерозчинни­ми у воді.

Отже, використовуючи неіоногенні ПАР як солюбілізатори, можна розробити оптимальні склади різноманітних лікарських препаратів у вигляді стійких дисперс­них систем, у яких важкорозчинні лікарські речовини можуть бути солюбілізовані. А це дозволить у значній мірі збільшити біологічну доступність багатьох лікарських препаратів, розширити їх асортимент і при необхідності замінити спиртові, олійні розчини діючих речовин водними, що значно зменшить число негативних впливів на організм хворого.

10.6. Консерванти (протимікробні стабілізатори)

Консерванти – допоміжні речовини, які застосовуються для запобігання контамінації й розмноження мікроорганізмів у ліках.

Застосування консервантів вимагає особливої обережності й підвищеної уваги, тому що вони можуть мати алергійну, канцерогенну, ембріотропну і мутагенну дію. З огляду на ці особливості консервантів, а також їх велику хімічну активність, у даний час консерванти застосовують тільки в тому випадку, коли фізичними методами й спеціальними технологічними прийомами неможливо запобігти можливій мікробній контамінації ліків.

До консервантів, що вводять до складу лікарських препаратів, висуваються на­ступні вимоги: вони повинні бути без запаху, смаку, кольору; рівномірно розподі­лятися в лікарській системі; зберігати хімічну стійкість і антимікробну активність у середовищах з різними рН і при різній температурі; володіти при низьких концен­траціях швидкою антимікробною дією на широкий спектр мікроорганізмів або бути особливо ефективними стосовно окремих видів; не повинні сприяти утворенню стій­ких форм мікроорганізмів, не виявляти токсичну, алергізуючу й подразливу дію на організм людини; діяти протягом усього строку зберігання й застосування ліків.

Консервування не виключає строгого дотримання санітарних правил виробни­чого процесу, які повинні сприяти максимальному зниженню мікробної контамінації лікарських препаратів. Використання консервантів дає можливість зберегти стериль- ність лікарських препаратів або ж граничнодопустиме число непатогенних мікро­організмів у нестерильних лікарських препаратах. При цьому необхідно пам’ятати, що їх інгібуюча дія на мікроорганізми залежить від багатьох причин: від складу й властивостей лікарського препарату і його компонентів, способів приготування, па­кування, зберігання та ін.

На ефективність дії консервантів впливає температура, рН середовища, у якому вони перебувають, фазовий стан системи лікарського препарату. Так, відомо, що в гетерогенній системі “тверде тіло – рідина” зміна антимікробного ефекту консерван­ту зі збільшенням його концентрації несуттєва. Інша ж ситуація складається в рідкій системі, наприклад, “олія – вода”, в якій консервант у силу різної розчинності може нерівномірно розподілятися між фазами, внаслідок чого одна з них майже повністю втрачає консервант і в ній можливий розвиток мікроорганізмів. У зв’язку з цим при використанні консервантів повинні обов’язково враховуватися їх гідрофільність і лі- пофільність, а також значення коефіцієнта їх міжфазового розподілу.

При визначенні концентрації консерванта необхідно враховувати втрату його ак­тивності в часі, що може відбуватися за рахунок його адсорбції елементами тари як у процесі приготування, так і при зберіганні. Багато неіоногенних ПАР, будучи присут­німи у лікарському препараті, можуть утворювати комплекси з консервантами, знижу­ючи при цьому їх вільну концентрацію й відповідно зменшуючи антимікробну дію.

Ефективним вважається консервант, що забезпечує загибель 99 % бактерій за З тижні і при якому не збільшується кількість грибів протягом 6 тижнів.

У якості консервантів (протимікробних стабілізаторів) для парентеральних, офтальмологічних, дерматологічних, пероральних та інших ліків можуть використову­ватися допоміжні речовини, характеристика й властивості яких наведені у додатку 12.

Відповідно до існуючої хімічної номенклатури консерванти можна поділити на такі групи: альдегіди, гуанідину похідні, кислоти неорганічні та їх солі, кислоти орга­нічні та їх похідні, ртуті органічні сполуки, спирти ароматичні й аліфатичні, фенол і його похідні, четвертинні й амонієві основи та їх солі, ефіри п-оксибензойної кислоти.

Іноді при консервуванні ліків застосовують суміш консервантів. Однак при цьому необхідно враховувати наступне: при сполученні консервантів, що діють на різні мі­кроорганізми, досягається розширення антимікробного спектра дії, що, у свою чергу, дозволяє знизити концентрацію інгредієнтів; при використанні суміші консервантів забезпечується можливість інтенсивного впливу на певні види мікроорганізмів, які є стійкими до окремих консервантів.

Найчастіше суміші консервантів рекомендують для консервування офтальмоло­гічних препаратів у зв’язку з високою стійкістю найнебезпечнішого для цієї лікар­ської форми мікроорганізму Рхеисіотопа.ч аеги^іпохае. Прикладом поєднаного засто­сування консервантів є сполучення четвертинних амонієвих сполук із хлоргексиди- ном, ніпагіну з ніпазолом, хлорбутанолу з парабенами та ін.

Актуальним є пошук нових ефективних консервантів, які б добре розчинялися у воді, маючи при цьому високу антибактеріальну активність. Такими речовинами є іоногенні ПАР, з яких найбільш перспективні солі четвертинних амонієвих і піри- динієвих сполук, етоній і ін. Вони володіють високою бактерицидною і фунгіцид- ною активністю, ефективні у відношенні найпростіших, вірусів. Однак необхідно пам’ятати, що ця група сполук має й ряд недоліків, які утруднюють їх застосування у фармації (хімічна несумісність із різними групами речовин, висока токсичність і подразлива дія на тканини).

Основні консерванти, що використовуються у даний час для зниження мікробної контамінації при виробництві різних ліків, представлені в додатку 12.

Коригувальні речовини

Дуже часто запах і смак ліків бувають настільки неприємними, що викликають непереносимість у хворих, перешкоджаючи їх вживанню. Тому при виготовленні та­ких ліків дуже часто використовують різні ароматизатори або смакові добавки, тобто коригенти запаху й смаку. Це стосується головним чином ліків, які застосовуються в педіатричній практиці (краплі, мазі, полоскання, сублінгвальні й защічні таблетки) та ліків для верхніх дихальних шляхів.

До коригентів відносяться допоміжні речовини, використання яких дозволяє ви­правляти смак і запах різних ліків. До них, крім загальних вимог, висуваються ще й додаткові: насамперед вони повинні бути якщо не корисними, то, принаймні, індифе­рентними для організму; повинні надавати лікам приємний смак, колір, запах, добре змішуватися з ними, не знижувати їх активність і стабільність.

У фармацевтичній промисловості звичайно використовують ті ж коригенти за­паху й смаку, що й у харчовій. Це можуть бути ефірні олії, ароматні води, ваніль, цукор і сиропи на його основі, а також ряд синтетичних підсолоджуючих речовин і ароматизаторів. Слід зазначити, що коригування органолептичних властивостей лі­карських препаратів повинне здійснюватися тільки в тих випадках, коли запах і смак неприємні і перешкоджають їх прийманню. Не рекомендується зайве коригування смаку й запаху ліків.

При підборі коригувальних речовин варто враховувати основні положення те­орії смаку. Якщо не враховувати складні комбінації смакових і нюхових відчуттів, то прийнято розрізняти чотири основних смаки: кислий, солоний, гіркий, солодкий. Фізичне відчуття кислого й солоного смаку можна пояснити взаємодією іонів зі сма­ковими рецепторами. Хлорид, бромід, йодид натрію, хлориди калію й амонію мають солоний смак, що обумовлений взаємодією катіона й аніона повністю дисоційованої солі з рецепторами (чисто солоний смак має тільки хлорид натрію). Бромід калію і йодид амонію мають гірко-солоний смак, а солі більш важких металів І групи мають переважно гіркий смак.

Відчуття гіркого й солодкого не пов’язані з певними хімічними властивостями речовин. Солодкі сполуки мають найрізноманітнішу структуру. Це можуть бути полі- оксипохідні (моно- і дисахариди), деякі амінокислоти, іміди, похідні сечовини й ін. Для всіх цих сполук загальним є присутність у молекулах солодких речовин протона зі слабокислотною функцією (протон спиртової оксигрупи, імідогрупи, амідної гру­пи) і протоноакцепторного центра (атом кисню спиртової оксигрупи, карбонільної, сульфо- або нітрогрупи й електронегативний атом хлору).

Адаптація (зниження смакової чутливості) до солодких і солоних речовин від­бувається у людини швидше, ніж до гіркого й кислого, причому гіркі речовини ви­кликають негативні реакції, а солодкі – позитивні. Тому останні найбільшою мірою пригнічують неприємні смакові відчуття, що і є метою застосування коригентів сма­ку при виробництві ліків.

Необхідно відзначити, що всі підсолоджуючі речовини розрізняються за харак­тером смаку, інтенсивністю солодкості. За стандарт солодкості прийнята сахароза, а ступінь солодкості підсолоджуючої речовини визначають, порівнюючи її розчин з розчином сахарози.

Всі застосовувані у фармацевтичній промисловості підсолоджуючі речовини можна поділити на дві групи: природного походження й синтетичні.

Основною підсолоджуючою речовиною природного походження є цукор (вико­ристовуються також сахароза, глюкоза, фруктоза, лактоза та ін.). Ці речовини мають свої переваги й недоліки. Фруктоза й багатоатомні спирти (ксиліт, маніт, сорбіт) по­вільно всмоктуються із ШКТ, незначно впливаючи на вміст цукру в крові. Завдяки солодкому смаку, здатності утворювати в’язкі розчини вони використовуються у ви­робництві мікстур, крапель, сиропів. Однак низький ступінь солодкості (близька до сахарози), технологічні труднощі при виробництві фруктози, а також побічна про­носна дія багатоатомних спиртів перешкоджають їх широкому використанню.

Іншою нетоксичною речовиною, що підсолоджує і має цукроподібний смак, але зі зниженим ступенем солодкості, є декстрат – продукт полімеризації глюкози, що використовується як сиропоутворююча речовина. Хворими він переноситься набага­то краще, ніж сорбіт.

Відомою солодкою речовиною є гліциризин, який одержують із екстракту кореня солодки. Звичайно застосовується разом із сахарозою. Гліциризин або його амонійна сіль (гліцирам) найсолодші з природних підсолоджуючих речовин. їх недоліком є те, що довго зберігається лакричний післясмак. Крім того, необхідно пам’ятати, що гліцирам – фізіологічно активна речовина, а це обмежує його використання як підсо­лоджуючого агента.

Як замінник цукру у фармацевтичній промисловості широко використовується сахарин у чистому вигляді й у вигляді натрієвої солі. Сахарин стабільний у межах рН 2-7. Його недоліком є присмак металу й гіркий післясмак.

Як підсолоджувані застосовуються також похідні циклогексану – цикломати й дипептиди – похідні а-аспарагінової кислоти. Найбільш широко використовується аспартам, зокрема, у дієтичному харчуванні й фармацевтичній промисловості.

У ряді країн як підсолоджувані застосовуються дульцин (п-фенетолсечовина) і гліцин. Гліцин має м’який приємний солодкий смак з прохолоджувальним ефектом, підсилює відчуття солодкості інших підсолоджувачів (в 1,5 рази солодший від са­харози), здатний маскувати гіркоту або солоність, може реагувати з відновленими цукрами.

Однак майже всі застосовувані підсолоджувані в різному ступені мають недо­ліки: низький ступінь солодкості (гліцин), не є нешкідливими (сахарин, цикломати, дульцин), не повністю вивчені. Тому частіше використовують суміші підсолоджую­чих речовин. Необхідно також пам’ятати, що при змішуванні підсолоджувачів може спостерігатися адитивність: солодкість буде менша чи більша від очікуваної, що до­зволяє значно зменшити вміст підсолоджувачів у препараті.

Світове виробництво коригентів неухильно зростає. На думку багатьох учених, найближчим часом прагнення до природних коригентів буде знижуватися, прогнозу­ється створення нових синтетичних речовин, що імітують природні. Вони за смаком і запахом ідентичні природним, однак більш доступні, дешеві й можуть бути стан­дартизовані.

Коригенти смаку й запаху, що використовуються у фармацевтичній промисло­вості і включені у фармакопеї ряду провідних країн, представлені у додатку 13.

Застосовувані у даний час коригенти запаху (КЗ) прийнято класифікувати таким чином:

•                природні КЗ, отримані шляхом фізичних перетворень сировини рослинного й тва­ринного походження (ефірні олії, концентрати фруктових соків);

•                КЗ, ідентичні природним, виділені з рослинної або тваринної сировини хімічним шляхом або синтезовані, але повністю відповідають речовинам, наявним у при­родних продуктах (цитраль, синтетичний ментол, ванілін);

•                синтетичні КЗ, не ідентичні природним (етилванілін).

Синтетичні КЗ, що зазвичай імітують природні запахи, в більшості випадків явля­ють собою комплекси з 50-60 сполук. Багато сполук у чистому вигляді мають запах, що різко відрізняється від того, котрий виходить при підмішуванні до них інших пахучих речовин. Сумарний запах ліків може бути обумовлений синергізмом або антагонізмом між запахами всіх інгредієнтів, що входять до його складу. При виборі КЗ необхідно враховувати наступні фактори: можливість фізичної взаємодії між КЗ і лікарською ре­човиною, що може призвести до зміни кольору або запаху готового препарату; хімічна взаємодія, що може значно вплинути на інтенсивність, характер і стабільність запаху; вплив на запах зовнішніх факторів (температури, матеріалу упаковки та ін.).

Залежно від способу застосування ліків рекомендують використовувати КЗ, що мають різний характер запаху. КЗ із квітковим, пряним запахом не застосовуються при виробництві пероральних препаратів, але можуть бути використані для препара­тів зовнішнього застосування. Рідкі лікарські форми часто містять значну кількість КЗ, які вводяться з метою сполучити відтінки запаху або внести відтінок свіжості.

Широко використовуються КЗ при приготуванні ліків для лікування верхніх ди­хальних шляхів. У мазі для носа часто вводять олії м’яти, рожевої герані, хвойну, розмаринову. Мазі, що містять антибіотики, зазвичай не ароматизуються.

При приготуванні крапель для носа на олійній основі для пом’якшення непри­ємного органолептичного ефекту до лікарського препарату додають ефірні олії з пев­ною антисептичною дією: кропову, лавандову, лісової сосни, бергамотову, апельси­нову, м’ятну, ганусову, геранієву.

У краплі для носа на водній основі рекомендують додавати ароматизовану воду: трояндову, хвойну, розмаринову або розчинні ефірні олії.

Ліки для слизової оболонки горла й ротової порожнини на водній основі зазви­чай ароматизують, використовуючи екстракти цитрусових, спиртові настойки лимо­на, ефірні олії (м’ятну, гвоздичну, апельсинову) або соки – вишневий, малиновий.

В аерозольні препарати для лікування верхніх дихальних шляхів ароматизовані добавки не вводяться, тому що, потрапляючи в легеневі альвеоли, вони можуть стати подразниками й навіть викликати алергію.

При приготуванні твердих лікарських форм (таблетки, жувальні Гумки) грану­льований продукт або покривають ароматизуючим розчином (використовуючи м’ят­ну або трояндову воду, спиртові розчини ефірних олій), або додають у суміш порош­коподібні ароматизуючі речовини, наприклад, ванілін.

В останні роки у ряді зарубіжних країн пропонуються до випробування нові ко­ригенти запаху, переважно синтетичні, які через свою дешевизну поступово витісня­ють натуральні.

Барвники

Барвники – кольорові допоміжні речовини, що мають дрібнодисперсний стан і здатні рівномірно розподілятися по всій поверхні ліків, рівномірно їх забарвлюючи.

Оскільки багато ліків, різноманітних по фармакологічній направленості дії, мо­жуть бути приготовлені в однаковій лікарській формі й відповідно будуть дуже схожі, то для запобігання ймовірних помилок при їх застосуванні деяким з них за рахунок додавання відповідних допоміжних речовин – барвників (коригентів кольору) нада­ється різний колір. Крім цього, при забарвленні фармацевтичної продукції вирішу­ються й інші завдання: маскування неприємного кольору деяких препаратів; захист світлочутливих препаратів від шкідливої руйнівної дії світла, що сприяє збільшенню терміну їх придатності.

Забарвленню піддаються розчини для внутрішнього застосування (сиропи, мік­стури, еліксири), желатинові капсули, драже, таблетки. Сильнодіючі ліки й дезінфі- куючі розчини також нерідко піддаються попереджувальному забарвленню.

Барвники, використовувані у фармацевтичному виробництві, повинні бути не­шкідливими в застосовуваних дозах, біологічно неактивними, у тому числі неканце- рогенними, не взаємодіяти з лікарськими речовинами, не мати неприємного смаку, запаху; розчинятися у воді, жирах або рівномірно в них розподілятися, витримувати температуру стерилізації (120 °С), володіти високою світловитривалістю і барвною здатністю.

Барвники, застосовувані для забарвлення фармацевтичних препаратів, можна розділити на три групи: мінеральні, природні й синтетичні.

До мінеральних барвників (пігментів) відносяться карбонат кальцію, двоокис титану, гідроксид заліза, оксид заліза, вугілля медичне, алюміній, срібло. Для них характерна нерозчинність і можливість використання у вигляді тонко диспергованих порошків.

У фармацевтичній практиці вони в основному застосовуються у складі захисних покриттів (цукрових і плівкових) ліків із твердим дисперсійним середовищем, а та­кож для надання забарвлення й непрозорості твердим і м’яким желатиновим капсу­лам. Однак необхідно пам’ятати, що ці добавки у свою чергу сприяють збільшенню крихкості покриттів.

Природні (натуральні) барвники одержують із різних частин рослин. їх колір обумовлений наявністю в їх складі антоціанів, каротиноїдів, флавоноїдів, хлорофілів та інших сполук.

Основними недоліками барвників природного походження є їх мала стійкість до світла, окислювачів, відновлювачів, до зміни рН середовища, температурних впливів; мінливість складу, який може мінятися залежно від кліматичних умов, місця зростан­ня рослин і часу збору. Крім того, для барвників даної групи характерно те, що вони менш стабільні за всіма показниками в порівнянні з тими, що містяться в рослинах. А це, у свою чергу, можна пояснити тим, що в процесі їх виділення, як правило, руй­нуються нативні комплекси барвників з білками, вуглеводами, мукополісахаридами й іншими високомолекулярними природними сполуками.

Найбільш перспективними з даної групи барвників є каротиноїди й хлорофіли. Каротиноїди випускаються як жиророзчинні, так і водорозчинні. Використовуються для забарвлення у жовтий, оранжевий, темно-червоний кольори таблеток із цукро­вим покриттям, та м’яких желатинових капсул.

Найбільше у фармацевтичній практиці використовуються синтетичні барвники: азобарвники, трифенілметанові, індигоїдні, ксантенові, хінолінові (додаток 14). Важ­ливою характеристикою барвників для практичного застосування є їх барвна здат­ність, а також стійкість до світла, окислювачів, відновлювачів, зміни рН.

В останні роки створені кольорові речовини нового типу, в яких хромофори хі­мічно пов’язані з різними мінеральними й органічними полімерними сполуками. Прикладом таких барвників є руберозум, церульозум і флаварозум, дозволені до за­стосування у фармацевтичному виробництві. Загальний перелік допоміжних речо­вин та барвників, які дозволені для застосування у виробництві ліків, затверджений наказом МОЗ України від 15 січня 2003 року № 8.

 

In vivo

 

In vivo — у перекладі з латині: у живому (чи на живому) — означає, що подія відбувається всередині організму. У науці in vivo означає експерименти, що проводяться на живих тканинах і цілих організмах чи всередині них. Прикладами експериментів in vivo можуть бути експерименти на лабораторних тваринах чи клінічні випробовування.

 

Дослідження in vivo

Такі типи досліджень значно наближають експериментатора до предмету дослідження. Моделі in vivo дозволяють набагато краще прослідкувати за загальним ефектом експерименту, аніж подібні експерименти in vitro.

Якщо метою є розробка ліків, чи збір інформації про біологічні системи, природа і якості хімічних засобів не можуть бути визначені незалежно від систем, на яких проводяться тестування. Компоненти, що приєднуються до ізольованих рекомбінантних білків — це одне; хімічні сполуки, що впливають на живу клітину — це друге. А фармакологічні препарати, до яких організм може бути не сприятливим чи, навпаки, формувати на них відповідь у різних своїх системах — це третє. Якби властивості фармакологічних препаратів in vitro і in vivo були однаковими, то розробка ліків була б не складнішою, аніж просте виробництво цих препаратів (Christopher Lipinksi (Кристофер Ліпінські) та Andrew Hopkins (Ендрю Хопкінс)).

У минулому Гвінейська свинка була одним із найпоширеніших об’єктів для in vivo досліджень. Проте зараз у біологічних експериментах ці тварини здебільшого витіснені меншими, дешевшими та здатними до швидкого розмноження щурами й мишами.

 

In vitro

In vitro (у перекладі з латинської мови – “у склі”) це техніка виконання експерименту у пробірці, або, більш загально, у контрольованому середовищі поза живим організмом. Добре відомим прикладом є запліднення у пробірці (запліднення In vitro). Велика кількість експериментів у клітинній біології відбувається поза організмом та поза клітинами. Таким чином, ні умови експерименту, ні результати не відбивають усього того, що відбувається у живих клітинах чи усередині організму.

In vitro дослідження

Цей тип досліджень допомагає описати ефекти, що не можуть бути постійними усередині організму. Такі експерименти дають можливість сфокусуватися на окремих органах, тканинах, клітинах, клітинних компонентах, білках, а також інших біомолекулах. Але умови експериментів зазвичай досить однотипні, із незначними відхиленнями. Це досить прості експерименти. Вони дають якесь уявлення про те, що відбувається у живих об’єктах, але самостійно малоінформативні. In vitro експерименти можуть бути добрим доповненням до In vivo чи In situ експериментів.

Велика кількість In vitro методів (які значно дешевші, ніж In vivo) сприяла тому, що у клітинній біології досить значна частина інформації, особливо на перших етапах досліджень, збирається саме за їхньою допомогою.

 

Основні показники біологічної доступності ліків

При вивченні біодоступності лікарських препаратів найбільш важливими є наступні параметри:

максимум (пік) концентрації лікарської речовини в крові;

час досягнення максимальної концентрації;

площа під кривою зміни концентрації лікарської речовини в плазмі або сироватці крові в часі.

Основні параметри фармакокінетики, які використовуються при вивченні біодоступності лікарських препаратів представлені на малюнку 3.1.

Мал. 3.1. Основні параметри фармакокінетики, які використовуються при вивченні біодоступності лікарських препаратів.

1 – максимальна концентрація (К), 2 – пік, 3 – час досягнення максимальної концентрації, 4 – площа під кривою «концентрація – час».

Практичне значення показника піку концентрації добре ілюструє мал. 3.2, на якому дві криві змальовують кінетику концентрації в крові однієї і тієї ж речовини, що міститься в різних лікарських формах (А і Б). Горизонтальною лінією відмічена мінімальна ефективна концентрація (МЕК), при якій дана речовина надає терапевтичну дію (4 мкг/мл). При цьому видно, що в лікарській формі Б лікарська речовина хоча і повністю всмоктується, але терапевтичної дії не надає, оскільки не досягає МЕК.

Мал. 3.2. Динаміка концентрації (К) лікарської речовини після вживання його в двох лікарських формах.

МЕК – мінімальна ефективна концентрація.

1 – лікарська форма А, 2 – лікарська форма Б; Р – пік концентрації лікарської речовини.

 

На мал. 3.3 представлена кінетика лікарської речовини, МЕК, що має, 4 мкг/мл і мінімальну токсичну концентрацію (МТК) 8 мкг/мл при вживанні в двох лікарських формах А і Б. При використанні лікарської форми А концентрація речовини перевищує МТК і, отже, надає токсичну дію. При вживанні лікарської форми Б лікарська речовина міститься в крові в терапевтичній концентрації, але, не досягаючи токсичної концентрації, не надає ушкоджувальної дії на організм.

Другим важливим параметром є час досягнення максимальної концентрації речовини в біологічній рідині Р, оскільки відображає швидкість всмоктування речовини і швидкість настання терапевтичного ефекту. З мал. 3.3 витікає, що Р при використанні лікарської форми А досягається через 1 ч, а в лікарській формі Б – через 4 ч. Передбачимо, що в даному випадку лікарська речовина є снодійним засобом. Воно досягає мінімальної терапевтичної концентрації і надає снодійний ефект в першому випадку через 30 мін, а в другому випадку – лише через 2 ч. З іншого боку, дія снодійної речовини в першому випадку (при використанні лікарської форми А) продовжується 5, 5 ч, в другому випадку (при використанні лікарської форми В) – триває 8 ч.

Таким чином, з врахуванням особливостей фармакокінетики одного і того ж снодійного засобу в різних лікарських формах розрізняються показання до їх застосування. Лікарську форму А доцільно застосовувати в разі порушення засипання, тоді як лікарську форму Б – в разі порушення тривалості сну.

Третім, найбільш важливим параметром біодоступності є площею під кривою «концентрація – час» (AUC), яка відображає кількість лікарської речовини, що поступила в кров після однократного введення препарату.

Мал. 3.3. Визначення мінімальної токсичної концентрації (МТК) і мінімальної ефективної концентрації (МЕК) лікарської речовини по динаміці його концентрації в крові при вживанні його в двох лікарських формах (А і Б).

АuСА=34, 4 (мкг/мл), АuСБ=34, 2 (мкг/мл). ч.

1 – лікарська форма А, 2 – лікарська форма Б; Р – пік концентрації лікарської речовини.

На малюнку 3.3 представлені криві, що характеризують показники біодоступності двох різних лікарських форм однієї і тієї ж речовини. Дані криві мають різну форму, різні списи і неоднаковий час досягнення МЕК. В той же час, площі під цими кривими однакові (AUC для лікарської форми А рівна 34, 4 мкг/мл•ч, для Б – 34, 2 мкг/мл•ч), отже обоє лікарської форми забезпечують вступ в кров однакової кількості лікарської речовини. Проте вони відрізняються по мірі абсорбції і швидкості досягнення МЕК лікарської речовини, що робить великий вплив як на кількісні, так і на якісні параметри їх терапевтичної дії, а це означає, що їх не можна віднести до біоеквівалентних лікарських препаратів. Цю якісну характеристику слід враховувати при призначенні і використанні ліків аналогічного складу і дії, але вироблених різними фармацевтичними фірмами.

На малюнку 3.4 представлені криві, що відображають кінетику однієї і тієї ж речовини при використанні його в трьох різних лікарських формах, – А. Б і Ст

Мал. 3.4. Відносна біодоступність лікарської речовини при вживанні його в трьох лікарських формах

1 – лікарська форма А; 2 – Б; 3 – В;

АuСА=39, 9 (мкг/мл), АuСБ=14, 0 (мкг/мл). ч.

 

Площа під кривою, що характеризує лікарську форму А, більше, ніж під кривою Б і значно більше, чим під кривою В. Із цього витікає, що лікарська форма А забезпечує всмоктування в кров лікарської речовини набагато краще, ніж лікарські форми Б ‘ Ю Ч И.

Таким чином, для порівняння різних генеричних препаратів, лікарських форм, рішення питання про заміну препарату на аналог необхідно враховувати параметри біодоступності. Відмінності в мірі абсорбції і швидкості досягнення максимальної концентрації лікарської речовини можуть зробити істотний вплив не лише на кількісні параметри терапевтичної дії препарату, але і на його якісну характеристику.

 

ТЕСТ “РОЗЧИНЕННЯ” ДЛЯ ТВЕРДИХ ДОЗОВАНИХ ФОРМ

ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

Даний тест використовується для визначення ступеня розчинення діючих речовин твердих дозованих форм (наприклад, таблетки, капсули і супозиторії).

Для проведення тесту можливе використання приладу з лопаттю-мішалкою, кошиком або, в спеціальних ви­падках, із проточною кюветою, якщо немає інших за­значень в окремій статті. У кожному конкретному ви­падку застосування тесту “Розчинення” має бути за­значене таке:

1.                використовуваний прилад; у тих випадках, коли застосовується прилад із проточною кюветою, має бути зазначений також тип проточної кювети (див. Рис. 2.9.3.-4/5/6);

2.                склад, об’єм і температура середовища розчи­нення;

3.                швидкість обертання або швидкість протікання середовища розчинення;

4.                час, метод і об’єм випробовуваного розчину, що відбирається, або умови для неперервного контро­лю;

5.                метод аналізу;

6.                кількість або кількості діючих речовин, які мають розчинитися протягом зазначеного часу.

Обладнання. Вибір використовуваного приладу зале­жить від фізико-хімічних характеристик дозованої форми. Усі частини приладу, що можуть вступати в контакт із препаратом або середовищем розчинення, мають бути хімічно інертними, не адсорбувати, не ре­агувати або якимось іншим чином спотворювати ре­зультати тесту. Усі металеві частини приладу, які мо­жуть вступати в контакт із препаратом або середови­щем розчинення, мають бути виготовлені з відповід­ної нержавіючої сталі або вкриті відповідним матері­алом для того, щоб ці частини не взаємодіяли чи яки­мось іншим чином не спотворювали результати тесту. Прилад має бути сконструйований так, щоб звести до мінімуму будь-які коливання і вібрацію, зумовлені проточною системою або елементом, що плавно обер­тається.

Бажано використовувати прилад, який дозволяє спо­стерігати за випробовуваним препаратом і мішалкою під час проведення тесту “Розчинення”.

Прилад із лопаттю. Прилад (див. Рис. 2.9.3.-1) вклю­чає:

циліндричну посудину з боросилікатного скла або іншого підхожого прозорого матеріалу з напівсферичним дном і номінальним об’ємом 1000 мл; кришку, яка уповільнює випаровування; у кришці має бути центральний отвір для осі мішалки й інші отвори для термометра та пристроїв, які викорис­товують для вибирання рідини;

мішалку, що складається з вертикального вала, на кінець якого прикріплена лопать у формі частини круга, відрізаного двома паралельними хордами; лопать має проходити крізь діаметр вала таким чи­ном, щоб нижня частина лопаті знаходилася врівень з нижньою частиною вала; вал має розта­шовуватися так, щоб його вісь була на відстані не більше 2 мм від осі посудини, а нижня частина ло­паті була на висоті (25±2) мм від внутрішньої по­верхні дна посудини; верхня частина вала має приєднуватися до мотора, спорядженого регуля­тором швидкості; мішалка має обертатися плавно, без помітних коливань;

водяну баню, що підтримує постійну температуру середовища розчинення (37.0±0.5) °С.

частина з отвором діаметром 2 мм має бути прива­реною до вала і спорядженою трьома

Прилад із кошиком. Прилад (див. Рис. 2.9.3.-2) включає:

посудину, ідентичну описаній вище посудині для приладу з лопаттю; мішалку, що складається з вертикального вала, до нижньої частини якого прикріплений циліндрич­ний кошик, що складається з двох частин: верхня пружними затискачами або іншим підхожим пристосуван­ням, що дозволяє видаляти нижню частину коши­ка для введення випробовуваного препарату і міцно утримувати нижню частину концентрично з віссю посудини під час обертання; нижня частина кошика являє собою зварену у вигляді циліндра оболонку з вузьким обідком листового металу зверху і знизу; якщо немає інших зазначень в ок­ремій статті, сітка складається з дроту діаметром 0.254 мм і Г квадратними отворами зі стороною 0.381 ммі; кошик із золотим покриттям завтов­шки 2.5 мкм можна використовувати для прове­дення випробувань у розведеному кислотному середовищі; дно кошика має бути на висоті (25±2) мм від внутрішньої поверхні дна посудини; верхня частина вала має приєднуватися до мотора, спорядженого регулятором швидкості; мішалка має обертатися плавно, без помітних коливань; — водяну баню, що підтримує постійну температуру середовища розчинення (37.0±0.5) °С.

Проточний прилад. Прилад (див. Рис. 2.9.3.-3) включає:

резервуар для середовища розчинення; насос, який прокачує середовище розчинення вгору через проточну кювету; проточну кювету (див. Рис. 2.9.3.-4/5/6) з прозорого матеріалу, установлену вертикально, із фільтруючою системою, що запобігає втраті часток, які не розчинилися.

Проточна кювета, показана на Рис. 2.9.3.-6, спеціаль­но призначена для ліпофільних твердих дозованих форм, таких як супозиторії та м’які капсули.

Вона складається з трьох прозорих частин, які вставляють­ся одна в одну. Нижня частина (7) зроблена з двох спо­лучених камер, приєднаних до пристрою переповнен­ня.

Середовище розчинення проходить камерою А і під­німається вгору. Рух потоку в камері В спрямований вниз, потім до маленької капілярної трубки, що веде вгору до фільтруючого пристрою. Середня частина (2) кювети має порожнину, призначену для збирання ліпофільних допоміжних речовин, які спливають у се­редовищі розчинення. Металева решітка служить гру­бим фільтром. У верхній частині (3) є місце, куди поміщається фільтр із паперу, скловолокна або целю­лози;

— водяну баню, що підтримує постійну температуру середовища розчинення (37.0±0.5) °С.

Середовище розчинення. Якщо середовищем розчинення є буферний розчин, його рН установлюється з точністю до ±0.05 від зазначеного значення. Перед проведенням

випробування із середовища розчинення виводяться розчинені гази, бо вони можуть викликати утворення бульбашок, які істотно впливають на результати.

МЕТОДИКА

Прилади з лопаттю і кошиком

Поміщають зазначений об’єм середовища розчинення у посудину, збирають прилад, нагрівають середовище роз­чинення до (37.0 ± 0.5) °С і видаляють термометр.

Поміщають одну одиницю випробовуваного препара­ту в прилад. Для приладу з лопаттю: перед початком обертання лопаті поміщають препарат на дно посуди­ни; тверді дозовані форми, що при цьому можуть спливати, поміщають на дно посудини горизонтально за допомогою підхожого пристрою, наприклад, дроту або скляної спіралі.

Для приладу з кошиком: препарат поміщають у сухий кошик, який опускають у відповідне положення перед початком обертання.

Слід ужити заходів для недопущення наявності буль­башок повітря на поверхні препарату. Обертання ло­паті або кошика із зазначеною швидкістю (±4 %) по­чинають негайно.

Проточний прилад

Для кювет, поданих на Рис. 2.9.3.-4/5. Щоб захистити вхід до камери, призначений для рідини, на дно кону­са поміщають одну кульку діаметром (5±0.5) мм, а далі — скляні кульки необхідного розміру, краще діаметром (1±0.1) мм. За допомогою спеціального три­мача поміщають одну одиницю випробовуваного пре- парату до кювети на/або всередині одержаного шару скляних кульок. Збирають фільтруючу голівку.

Нагрівають середовище розчинення до температури (37.0±0.5) °С. Використовуючи насос, пропускають із зазначеною швидкістю (±5 %) середовище розчинен­ня крізь дно кювети для одержання відповідного непе­рервного потоку через відкритий або закритий ланцюг.

Для кювети, поданої на Рис. 2.9.3.-6. Поміщають одну одиницю випробовуваного препарату в камеру А. Кю­вету закривають підготованим фільтруючим при­строєм. На початку випробування в камері А видаля­ють повітря через маленькій отвір, з’єднаний із фільтруючим пристроєм. Нагрівають середовище роз­чинення до відповідної температури, беручи до уваги температуру плавлення препарату. Використовуючи підхожий насос, пропускають із зазначеною швид­кістю (±5 %) нагріте середовище розчинення крізь дно кювети, одержуючи неперервний потік через відкритий або закритий ланцюг. Камера В заповню­ється середовищем розчинення, коли середовище розчинення почне переливатися через край, повітря почне виходити через капіляр.

Препарат розподіляється у середовищі розчинення відповідно до своїх фізико-хімічних властивостей. В обґрунтованих і дозволених випадках випробуванню можуть піддаватися значущі частини супозиторіїв ве­ликого розміру.

ВІДБІР ПРОБ І ОЦІНКА РЕЗУЛЬТАТІВ

У разі використання приладу з лопаттю або кошиком за означений час або із зазначеними інтервалами, або неперервно здійснюють відбір зазначеного об’єму чи об’ємів з ділянки посередині між поверхнею середо­вища розчинення і верхньою частиною кошика або лопаті на відстані не ближче 10 мм від стінки посуди­ни. У разі використання приладу із проточною кюве­тою відбір проб завжди проводять біля вихідного отво­ру кювети, незалежно від того, відкритий ланцюг чи закритий.

Слід компенсувати відібраний об’єм рідини додаванням такого самого об’єму середовища розчинення або відпо­відними змінами у розрахунках, виключаючи ті випад­ки, коли використовуються неперервні виміри при про­веденні випробувань із лопаттю або кошиком (відібрана рідина при цьому повертається назад до посудини), або коли відбирається лише одна порція рідини.

Відібрану рідину фільтрують, використовуючи інерт­ний фільтр із відповідним розміром пор, який не ви­кликає значної адсорбції діючої речовини з розчину і не містить таких речовин, які екстрагуються середови­щем розчинення і могли б впливати на результати за­значеного аналітичного методу. Аналіз фільтрату про­водять методом, зазначеним в окремій статті.

Кількість діючої речовини, що розчинилася протягом зазначеного часу, виражається у відсотках від вмісту, зазначеного у розділі “Склад”.

ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

Якщо немає інших зазначень в окремій статті, прове­дення тесту “Розчинення” не є обов’язковим для жу­вальних таблеток, полівітамінних препаратів та в інших випадках, для яких обґрунтовано не інформативність даного тесту.

Під ступенем розчинення твердої дозованої форми розуміють кількість діючої речовини, у відсотках, від вмісту, зазначеного в розділі “Склад”, яка в умовах, описаних в окремій статті, має перейти у розчин.

Як середовище розчинення можуть використовувати­ся вода Р, 0.1 М розчин кислоти хлористоводневої, фос­фатні буферні розчини з рН від 6.8 до 7.6 та інші водні розчинники. Неводні розчинники у середовищах роз­чинення використовують у виняткових випадках, і їх застосування вимагає додаткового обґрунтування.

Звичайними середовищами розчинення є вода Р або 0.1 М розчин кислоти хлористоводневої. Для кишково-розчинних твердих дозованих форм і форм із заданим ступенем вивільнення умови проведення тесту “Роз­чинення” зазначають в окремій статті.

Перед проведенням випробування із середовища розчи­нення видаляють розчинені гази, наприклад, фільтруванням під вакуумом або обробкою ультразвуком.

Звичайний об’єм середовища розчинення — 900-1000 мл, температура середовища розчинення — (37.0+0.5) °С.

Під час використання приладу з лопаттю або з коши­ком швидкість обертання становить звичайно 50 об/хв для лопаті і 100 об/хв — для кошика.

Звичайно у прилади для проведення тесту “Розчинен­ня” поміщають одну одиницю випробовуваного пре­парату, однак можливе вміщення і кількох одиниць одночасно. У цьому випадку при проведенні оцінки результатів дана сукупність одиниць розглядається як одна одиниця випробовуваного препарату з відповід­ними змінами у розрахунках.

Обладнання. Вибір використовуваного приладу зале­жить від фізико-хімічних характеристик твердої дозо­ваної форми. Найбільш поширеними є прилади з ко­шиком і лопаттю. Проточний прилад звичайно доцільно застосовувати в тому випадку, коли діючі ре­човини досліджуваного препарату погано розчинні у воді й водних середовищах розчинення.

Бажано застосовувати прилад із зазначеними техніч­ними параметрами, однак, якщо необхідно, в них мо­жуть бути внесені обґрунтовані зміни.

ВІДБІР ПРОБ І ОЦІНКА РЕЗУЛЬТАТІВ

Якщо регламентується ступінь розчинення лише за один проміжок часу, тест може бути проведений і за коротший час. Якщо ж регламентується ступінь роз­чинення за два або більше проміжків часу, відбір проб має здійснюватися без припинення роботи приладу за суворо обумовлений час з точністю (±2 %).

Проводять паралельно дослідження розчинення для шести одиниць випробовуваного препарату. Якщо не­має інших зазначень в окремій статті, для кожної оди­ниці випробовуваного препарату за 45 хв у розчин має перейти не менше 75 % і не більше 115 % діючої речо­вини від її вмісту, зазначеного в розділі “Склад”. Якщо одна з одиниць випробовуваного препарату не відповідає цій вимозі, проводять дослідження розчи­нення ще шести одиниць випробовуваного препарату. Усі додаткові шість одиниць випробовуваного препа­рату мають відповідати вищезазначеній вимозі.

У разі використання в тесті “Розчинення” сукупності одиниць, яка вважається однією одиницею випробо­вуваного препарату, проводять паралельно досліджен­ня розчинення для шести таких одиниць. Одержані результати перераховують на одну одиницю дозовано­го лікарського засобу. Якщо немає інших зазначень в окремій статті, для кожної одиниці випробовуваного препарату за 45 хв. до розчину має перейти не менше 75 % і не більше 115 % діючої речовини від її вмісту, зазначеного у розділі “Склад”. Додаткові випробуван­ня в даному випадку не проводять.

У разі застосування тесту “Розчинення” для твердих дозованих форм із кількома діючими речовинами можлива регламентація ступеня розчинення лише однієї з діючих речовин, ця регламентація відповідає вищезазначеним вимогам, і за умови, що решта дію­чих речовин має більш високий ступінь розчинення.