Fulerenol C60(OH)24 kot potencialna uœinkovina
Samo(mikro)emulgirajoœi sistemi -alter nativen pristop za izboljøanje bioloøke uporabnosti lipofilnih uœinkovin
Self(micro)emulsifying systems - alternative approach for improving bioavailability of lipophilic drugs
Alenka Zvonar, Mirjana Gašperlin, Julijana Kristl
Povzetek: Po novejøih ocenah je skoraj 40 % potencialnih novih uœinkovin izloœenih iz nadaljnjega razvoja zaradi slabih biofarmacevtskih lastnosti. Pri reøevanju tega problema se posluæujemo tudi mikro- in nanotehnologije ter vgradnje teh uœinkovin v lipidne nosilne sisteme z namenom izboljøanja njihove vodotopnosti. V zadnjih letih tudi zaradi enostavne proizvodnje veliko pozornosti posveœamo samo(mikro)emulgirajoœim sistemom (S(M)ES), ki so po definiciji izotropne zmesi lipidov, povrøinsko aktivne snovi (PAS), enega ali veœ hidrofilnih topil ali koemulgatorjev in uœinkovine, ki v stiku z vodnim medijem ob rahlem meøanju hitro in spontano tvorijo (mikro)emulzije tipa O/V. Ker je proces samoemulgiranja specifiœen za toœno doloœene kombinacije in razmerje med lipidom in PAS ter koncentracijo PAS, je mogoœe docela izkoristiti prednosti S(M)ES le ob premiøljenem izboru posameznih sestavin sistema ter poznavanju njihovega vpliva na njegove biofarmacevtske lastnosti. V tem œlanku so predstavljene posamezne sestavine S(M)ES, njegova usoda po peroralnem vnosu ter moæni vplivi dostavnega sistema na absorpcijo vgrajenih uœinkovin.
Kljuœne besede: Samo(mikro)emulgirajoœi sistemi, mikroemulzije, bioloøka uporabnost, lipofilne uœinkovine
Abstract: According to recent estimates, nearly 40 % of new active pharmaceutical substances are rejected from research and development due to poor biopharmaceutical properties. A novel approach to encounter this problem are micro- and nanotechnology, together with incorporation of this substances in lipid based drug delivery systems to improve the solubility of those drugs. Due to ease of production there has been an increased interest in self(micro)emulsifying systems (S(M)ES) in recent years. According to the definition they are isotropic mixtures of oil, a surfactant, and possibly one or more hydrophilic solvents or co-surfactants, which form fine oil-in-water (micro)emulsions spontaneously when exposed to aqueous media under gentle agitation. The self-emulsification process is specific to the oil/surfactant pair, the surfactant concentration and oil/surfactant ratio, thus the advantages of S(M)ES could only be taken entirely if its components are selected thoughtfuly and their influence on biopharmaceutical properties of the system is taken into concern. The present article rewievs the composition of S(M)ES, its behaviour after oral application and the possible influence on the absorption of incorporated drugs.
Key words: Self-(micro)emulsifying systems, microemulsions, bioavailability, lipophilic drugs.
1 Uvod
Razvoj uœinkovitih peroralnih farmacevtskih oblik je kljuœen za træen uspeh novih zdravilnih uœinkovin, saj je predvsem pri kroniœnih obolenjih peroralno zdravljenje øe vedno najbolj priljubljeno. Farmacevtska industrija se v zadnjih letih sooœa z odkritjem novih slabo vodotopnih zdravilnih uœinkovin z dobro permeabilnostjo, ki jih po biofarmacevtskem klasifikacijskem sistemu uvrøœamo med uœinkovine razreda II [1]. Vnos slednjih v obliki klasiœnih trdnih farmacevtskih oblik je pogosto povezan z nizko in/ali visoko variabilno bioloøko uporabnostjo (BU), ki jo reøujejo na razliœne naœine. Topnost uœinkovine v prebavnem traktu lahko poveœamo z njeno kemijsko in fizikalno spremembo ali razvojem ustrezne farmacevtske oblike. Œe
se osredotoœimo na slednjo, je eden izmed pristopov za peroralno uporabo slabo vodotopnih uœinkovin priprava uœinkovine v raztopljeni obliki ter polnjenje v kapsule. S tem se izognemo fazi raztapljanja uœinkovin v prebavnem traktu, ki v veliki meri prispeva k neustrezni BU uœinkovin razreda II. Ob tem se moramo zavedati, da lahko pride po dispergiranju v prebavnem traktu predvsem pri uporabi hidrofilnih topil tudi do obarjanja predhodno raztopljenih uœinkovin. Iskanje vedno boljøih reøitev je vodilo do lipidnih nosilnih sistemov, pri katerih je verjetnost obarjanja manjøa, saj uœinkovine z ustreznim porazdelitvenim koeficientom veœinoma ostanejo raztopljene v lipidnih kapljicah tudi po dispergiranju sistema v vodnem mediju prebavnega trakta [2]. BU nekaterih uœinkovin lahko torej izboljøamo z vgradnjo le-
Alenka Zvonar, mag. farm., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za farmacijo, Aøkerœeva 7, 1000 Ljubljana
prof. dr. Mirjana Gaøperlin, mag. farm., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za farmacijo, Aøkerœeva 7, 1000 Ljubljana
prof. dr. Julijana Kristl, mag. farm., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za farmacijo, Aøkerœeva 7, 1000 Ljubljana
farm vestn 2008; 59 263
FV 5 2008 prelom.xp:FV 2 2007 prelom zadnji.xp 11/18/08 8:15 AM Page 264
-^-
Pregledni znanstveni œlanki - Review Scientific Articles
teh v lipidne nosilne sisteme, med katere uvrøœamo tudi klasiœne makro-, mikro- in nanoemulzije . V prednosti so zlasti slednje, saj so termodinamsko stabilne, izkazujejo dobre solubilizacijske sposobnosti in pospeøujejo absorpcijo øtevilnih uœinkovin [3]. Ker pa vsebujejo vodo, je njihovo polnjenje v æelatinske ali druge hidrofilne kapsule teæavno oz. nemogoœe. Temu problemu se lahko izognemo z brezvodnimi S(M)ES, za katere je znaœilno, da tvorijo (mikro)emulzijo pri fizioloøkih pogojih in situ æe pod vplivom peristaltiœnega gibanja æelodca in œrevesja [4].
2 Samo(mikro)emulgirajoœi sistemi
Zanimanje za lipidne dostavne sisteme se je moœno poveœalo po komercialnem uspehu zdravil Sandimmune NeoralTM®–a (ciklosporin A), Fortovase®-a (sakvinavir), Norvir®-a (ritonavir) in Agenerase®-a (amprenavir). Veliko pozornosti namenjajo S(M)ES, ki so po definiciji izotropne zmesi lipidov, PAS, enega ali veœ hidrofilnih topil ali koemulgatorjev in uœinkovine, ki v stiku z vodnim medijem ob rahlem meøanju hitro in spontano tvorijo (mikro)emulzije tipa O/V [1]. Medtem ko nastanejo iz samoemulgirajoœih sistemov po redœenju emulzije z velikostjo kapljic med 100 in 300 nm, je velikost kapljic mikroemulzij, ki nastanejo iz SMES, manjøa od 100 oz 50 nm, porazdelitev njihove velikosti pa ozka [5]. V S(M)ES vgrajena uœinkovina po vnosu hitro zapusti æelodec in se v obliki drobnih kapljic porazdeli po prebavnem traktu. Uœinkovina je v nastali emulziji raztopljena, zato se izognemo procesu raztapljanja, katerega hitrost je omejujoœi dejavnik za absorpcijo uœinkovin razreda 2 [6]. S(M)ES naj bi imeli kar nekaj prednosti pred lipidnimi raztopinami. Na primeru ciklosporina so ugotovili, da daje sistem s PAS enakomernejøo ter ponovljivejøo BU [7]. Z vgradnjo v S(M)ES so izboljøali BU tudi L-365-260, WIN 54954, Ro 15-0778, ontazolasta, halofantrina, danazola, simvastatina, karvediola, itrakonazola, paklitaksela in silimarina [8-13].
2.1. Sestava S(M)ES
Proces samo(mikro)emulgiranja je specifiœen za toœno doloœene kombinacije in razmerje med lipidi in PAS ter koncentracijo PAS, zato imajo le sistemi s toœno doloœeno vsebnostjo osnovnih sestavin zadovoljiv samo(mikro)emulgirajoœi uœinek [5]. Naœrtovanje mikroemulzij oz. S(M)ES tako zajema izbor ustrezne kombinacije oljne in vodne faze, ki se morata zadovoljivo meøati z zmesjo PAS in pomoæne PAS. Zaradi œim boljøe fizioloøke sprejemljivosti je zaæeljeno, da je koncentracija PAS v sistemu œim niæja. Pri izbiri ustrezne PAS je
zato bistvenega pomembna njena sposobnost, da æe pri œim niæjih koncentracijah ustrezno zniæa medfazno napetost in tako omogoœi nastanek mikroemulzije. Za doloœitev optimalnega razmerje med posameznimi komponentami sistema in sistematiœni øtudij nastalih mikroemulzij je potrebno izdelati fazni diagram, iz katerega je razvidno obmoœje njihovega nastanka. Za izbor optimalnega sistema je prav tako pomembno, da æe v fazi predformulacijskih raziskav pridobimo øirok nabor podatkov o fizikalno-kemijskih in biofarmacevtskih lastnostih uœinkovine. Pri naœrtovanju ustreznega lipidnega dostavnega sistema za izbrano uœinkovino si pomagamo tudi z biofarmacevtskim klasifikacijskim sistemom (preglednica 1) [1, 4].
Slika 1: Shematski prikaz usode S(M)ES po peroralnem vnosu in moæni vplivi sistema na absorpcijo vgrajenih uœinkovin (povzeto po [17]).
Figure 1: Shematic presentation of S(M)ES behavior after oral application and possible influence of the system on the absorption of incorporated drugs (adapted from [17]).
2.1.1 Lipidi
Lipidi predstavljajo eno izmed najpomembnejøih sestavin S(M)ES. Za izdelavo slednjih so primerni razliœno nasiœeni trigliceridi z dolgimi in srednje dolgimi verigami. Zaradi ustreznih sposobnosti raztapljanja in samo(mikro)emulgiranja najpogosteje posegamo po polsinteznih lipidih. Zelo primerni so trigliceridi s srednje dolgimi verigami (sdv-
Preglednica 1: Potencialni mikroemulzijski sistemi za peroralen vnos uœinkovin z ozirom na topnost in permabilnost.
Table 1: Potential microemulsion systems for oral drug delivery based on aqueous solubility and membrane permeability considerations.
Topnost v vodi	Permeabilnost membrane	Primeren mikroemulzijski sistem	Priœakovane prednosti pri dostavi uœinkovin
Visoka	Visoka	V/O	Stabilizacija in zaøœita pred kemijsko in encimsko hidrolizo
Visoka	Nizka	V/O	Stabilizacija in zaøœita pred kemijsko in encimsko hidrolizo, poveœana bioloøka uporabnost
Nizka	Visoka	S(M)ES, O/V	Izboljøana topnost in raztapljanje, poveœana bioloøka uporabnost
Nizka	Nizka	S(M)ES, O/V	Izboljøana topnost in raztapljanje, poveœana bioloøka uporabnost
poveœana hitrost in/ali obseg absorpcije / b increased rate and/or extent of absorption
264 farm vestn 2008; 59
FV 5 2008 prelom.xp:FV 2 2007 prelom zadnji.xp 11/18/08 8:15 AM Page 265
Samo(mikro)emulgirajoci sistemi - alternativen pristop za izboljšanje biološke ...
TG), ki jih pridobivajo iz kokosovega olja. Slednji so s strani FDA sprejeti kot varni in so primerni za pripravo mikroemulzij z razliœno sestavo, zaradi vsebnosti mono-, di- in tri-gliceridov pa izboljøajo tudi absorpcijo vgrajene uœinkovine. Po literaturnih podatkih se sdv-TG pogosteje uporabljajo kot trigliceridi z dolgimi verigami (dv-TG), saj imajo v sploønem boljøo sposobnost raztapljanja in samoemulgiranja, njihova kemijska œistost in odsotnost dvojnih vezi pa omogoœata tudi boljøo kemiœno stabilnost njih samih in tudi vgrajenih uœinkovin [8]. Vendar ne smemo posploøevati, saj na izbor lipida pomembno vpliva tudi æelena pot absorpcije vgrajene uœinkovine (v limfni oz. v portalni krvni obtok), ki je prav tako odvisna od molekulske mase lipida. Kot smo æe omenili, se v novejøih S(M)ES uporabljajo predvsem novi polsintezni derivati sdv-TG, ki jih lahko opiøemo kot amfifilne spojine z lastnostmi PAS. Primer le-teh so poliglikolizirani gliceridi, ki jih pridobivamo z delnim preestenjem (alkoholizo) rastlinskih olj s polietilen glikolom ali zaestrenjem maøœobnih kislin s polietilen glikolom in glicerolom. Na træiøœu jih najdemo pod zaøœitenimi imeni Gelucire®, Labrafil® in drugi. V literaturi pogosto zasledimo tudi dodatek tokoferola, tokotrienolov ter njihovih derivatov [2].
2.1.2.  Povrøinsko aktivne snovi
Za uporabo v mikroemulzijskih sistemih mora izbrana PAS moœno zniæati medfazno napetost, obogoœati gibljivost emulgatorskega filma na medfazni povrøini ter imeti ustrezno HLB vrednost. Za izdelavo S(M)ES priporoœajo predvsem neionske PAS z relativno visokimi HLB vrednostmi. Obiœajno uporabljajo glikolizirane etoksilirane gliceride ter polisorbate (predvsem polioksietilen-(20)-sorbitanmonooleat). Odloœujoœi dejavnik pri izbiri PAS je varnost, zato imajo prednost naravni emulgatorji, katerih sposobnost samoemulgiranja je sicer omejena, a veljajo za varnejøe kot sintezni. Zaradi neodvisnosti od pH vrednosti in ionske moœi ter predvsem zaradi manjøe toksiœnosti so primernejøe neionske PAS, œeprav lahko tudi slednje povzroœijo zmerne reverzibilne spremembe v permeabilnosti œrevesne stene. Za izdelavo uœinkovitih S(M)ES je potrebna optimalna zmes emulgatorjev z nizkimi in visokimi HLB vrednostmi v koncentraciji med 30 in 60 %. Zaradi zmanjøanja draæenje prebavnega trakta pa je pomembno, da izberemo œim niæje øe ustrezne koncentracije. Pri izbiri PAS moramo upoøtevati tudi morebitno toksiœnost razpadnih produktov.
Vsebnost PAS z relativno visoko HLB vrednostjo vpliva na proces samo(mikro)emulgiranja, saj omogoœa hiter nastanek (mikro)emulzije tipa o/v in dobro porazdelitev le-te po prebavnemu traktu. PAS poveœajo tudi topnost hidrofobnih uœinkovin in tako vplivajo na uœinkovitost absorpcije, saj prepreœujejo obarjanje uœinkovine v lumnu GIT ter podaljøajo œas, ko je uœinkovina v raztopljenem stanju [5, 2].
2.1.3.  Sotopila
Z namenom, da bi poveœali topnost uœinkovine in hidrofilnega emulgatorja v lipidni podlagi dodajamo v S(M)ES sotopila. Primerna topila za peroralen vnos so npr. etanol, propilen glikol in polietilen glikol. Ker uporaba slednjih poveœa zahtevnost proizvodnega procesa in zaradi morebitnih teæav povezanih s porazdeljevanjem sotopil iz S(M)ES v ovojnino, razvijajo sisteme brez alkoholov in drugih hlapnih topil. V nekaterih mikroemulzijskih sistemih imajo sotopila tudi vlogo koemulgatorja [5, 3].
2.1.4.  S(M)ES in uœinkovina
Uœinkovitost vgradnje uœinkovin v S(M)ES je obiœajno specifiœna za doloœen sistem in je odvisna od relativne topnosti uœinkovine v
posameznih komponentah sistema ter njene fizikalno-kemijske kompatibilnosti s sistemom. Za laæjo predstavo o tem, v kakønih koliœinah lahko vgrajujemo uœinkovine v omenjene sisteme, naj navedemo primer, da so v formulacijo s S(M)ES vgradili 10 % celecoxiba, medtem ko je bila najveœja doseæena topnost v lipidu le 0,7 % [14]. Prisotna uœinkovina v veœini primerov vpliva na proces samoemulgiranja, saj se spremeni optimalno razmerje med sestavinami S(M)ES. Do spremembe v uœinkovitosti S(M)ES lahko pride zaradi tvorbe kompleksov med molekulami uœinkovine in nekaterimi komponentami sistema ter penetracije uœinkovine v monosloj PAS na medfazi. V razvoju optimalnega S(M)ES je potrebno æe v predformulacijskih raziskavah doloœiti topnost uœinkovin v posameznih komponentah, ter izdelati fazne diagrame za posamezne sisteme. Iz slednjih je moœ odœitati obmoœje nastanka (mikro)emulzije in morebiten vpliv uœinkovine na le-tega [5, 3].
2.2. Mehanizem samo(mikro)emulgiranja
Samo(mikro)emulgiranje je spontan proces, med katerim iz S(M)ES v stiku z vodnim medijem nastane (mikro)emulzija tipa o/v. Natanœen mehanizem samo(mikro)emulgiranja zaenkrat øe ni popolnoma poznan. Predlagana je razlaga, po kateri samo(mikro)emulgiranje poteœe, kadar je sprememba entropije zaradi dispergiranja veœja od energije, ki je potrebna za poveœanje povrøine ob dispergiranju. Prosta energija je v tem primeru negativna oz. zelo nizko pozitivna, zato (mikro)emulzija nastane spontano oz. æe ob rahlem meøanju [2, 5].
V procesu samo(mikro)emulgiranja imata velik pomen zelo nizka medfazna napetost olje/voda in prekinitev medfaze, ki je posledica penetracije vode v oljno fazo oz. sotopila iz S(M)ES v vodno fazo. Po mnenju Wacherly-ja in sodelavcev se po dodatku meøanice olje/neionski emulgator v vodo vzpostavi medfaza med oljem in kontinuirano vodno fazo. V nadaljevanju molekule vode prehajajo skozi medfazo v oljno fazo, kjer jih PAS solublizirajo znotraj micelov. Ko je v bliæini medfaze doseæena maksimalna solubilizacijska kapaciteta, vodi nadaljnje prehajanje vode do nastanka dispergiranih tekoœih kristalov. Postopoma celotno medfazo predstavlja plast tekoœih kristalov, kar olajøa in pospeøi nadaljnje prehajanje vode skozi medfazo. V kombinaciji z rahlim meøanjem slednje vodi do poruøenja medfaze in tvorbe oljnih kapljic, ki jih obdaja plast tekoœih kristalov. Po literaturnih virih naj bi bila zahtevnost emulgiranja povezana ravno z zmoænostjo penetracije vodne faze v razliœne strukture tekoœnih kristalov oz. gele, ki se tvorijo na povrøini kapljic (mikro)emulzije. Le-ti naj bi bili tudi vzrok za veliko fizikalno stabilnost nastale (mikro)emulzije [6, 15, 16].
3 Vpliv S(M)ES na poveœanje peroralne absorpcije
Uœinkovina, vgrajena v S(M)ES, je pri prehodu skozi GIT ves œas raztopljena v drobnih oljnih kapljicah ali pa se nahaja v meøanih micelih. Absorpcija je odvisna od veœ dejavnikov, predvsem od vrste lipidov in razmerja med njimi ter emulgatorjem, koncentracije emulgatorja ter velikosti in naboja kapljic. Usoda S(M)ES po peroralnem vnosu in moæni vplivi sistema na absorpcijo vgrajenih uœinkovin so shematsko prikazani na sliki 1 [2].
3.2. Vpliv lipidov
Vpliv lipidov na BU peroralno vnesenih uœinkovin je posledica veœ zapletenih  mehanizmov,  ki  lahko  spremenijo  biofarmacevtske
farm vestn 2008; 59 265
FV 5 2008 prelom.xp:FV 2 2007 prelom zadnji.xp 11/18/08 8:15 AM Page 266
-^-
Pregledni znanstveni œlanki - Review Scientific Articles
lastnosti uœinkovin, kot so hitrost raztapljanja, topnost v prebavnih sokovih, zaøœita uœinkovin pred kemijsko in encimsko razgradnjo ter tvorba lipoproteinov, ki pospeøujejo limfatiœni transport moœno lipofilnih uœinkovin (slika 2). Profil absorpcije in porazdeljevanje med limfo in krvjo sta odvisna od dolæine verig maøœobnih kislin v trigliceridih, stopnje njihove nasiœenosti ter koliœine vnesenega lipida. Kratko- in srednje dolgo veriæne maøœobne kisline (z manj kot 12 C atomi) se tako preko portalnega krvnega obtoka transportirajo direktno v centralni krvni obtok ter se le v nizkem obsegu vgradijo v hilomikrone. V procesu absorpcije dolgo veriænih MK in monogliceridov pa v intestinalnih celicah najprej poteœe preestrenje do trigliceridov in vgraditev v hilomikrone, ki nato vstopijo v limfni obtok in od tam preko prsne mezgovnice v sistemski krvni obtok. Z izbiro ustrezne lipidne podlage lahko torej vplivamo na obseg absorpcije vgrajene uœinkovine tako v limfni obtok (s stimulacijo nastanka lipoproteinov) kot v portalni krvni obtok; tako soœasno vplivamo tudi na obseg metabolizma prvega prehoda, saj intestinalni limfni obtok obide jetra [18].
Slika 2: Moæni vplivi lipidov in lipidnih podlag na absorpcijo
uœinkovin. Lipidi lahko vplivajo na absorpcijo uœinkovin na tri naœine: (a) poveœajo solubilizacijo uœinkovine v œrevesu z vplivom na sestavo in lastnosti npr. veziklov, meøanih micelov in micelov; (b) interagirajo s prenaøalnimi in metabolnimi procesi na nivoju enterocitov, kar lahko spremeni privzem uœinkovine, efluks ter nastanek in porazdelje-vanje metabolitov znotraj enterocita; (c) spremenijo pot transporta uœinkovine v sistemski krvni obtok (portalna vena/limfni obtok), (povzeto po [18]).
Figure 2: Potential effect of lipids and lipidic excipients on drug absorption. Lipids can affect drug absorption in three ways: (a) by enhancing drug (D) solubilization in the intestinal milieu through alterations to the composition and character of, vesicles, mixed micelles and micelles; (b) by interacting with enterocyte-based transport and metabolic processes, thereby potentially changing drug uptake, efflux, disposition and the formation of metabolites (M) within the enterocyte; (c) by altering the pathway (portal vein versus intestinal lymphatic system) of drug transport to the systemic circulation (adapted from [18]).
O vplivu vrste lipidne podlage na BU uœinkovine odloœa narava le-te [8]. Na primeru halofantrina [19] in danazola [20] so ugotovili, da SMES z dv-TG (dv-SMES) izraziteje izboljøa BU uœinkovine kot SMES s sdv-TG (sdv-SMES). Avtorji so zato sklepali, da je kapaciteta solubilizacije nekaterih lipofilnih uœinkovin v sdv-TG niæja kot v dv-TG Ker pa v omenjenih øtudijah niso primerjali S(M)ES z enakim razmerjem med lipidom, PAS in pomoæno PAS, je direktna primerjava vpraøljiva. V novejøi raziskavi so M. Grove in sodelavci pri prouœevanju vpliva lipidne podlage na BU seokalcitola pri podganah zato primerjali sistema, ki sta se razlikovala le po vrsti lipida, in doloœili pribliæno enako BU tako pri vgradnji uœinkovine v sdv-SMES kot v dv-SMES [8]. Na osnovi omenjenih raziskav lahko sklepamo, da je predvsem od lastnosti uœinkovine odvisno ali bo izboljøanje njene BU veœje v primeru vgradnje v formulacijo s sdv-TG ali dv-TG. Nekega sploønega zakljuœka o odvisnosti BU vgrajenih uœinkovin od vrste ipidne podlage v formulaciji zato ni mogoœe potegniti.
3.3. Vpliv površinsko aktivnih snovi
PAS v S(M)ES lahko izboljøajo BU vgrajenih uœinkovin po veœ mehanizmih: (1) poveœanje topnosti uœinkovin, (2) poveœanje permeabilnosti skozi epitelij prebavnega trakta, (3) vpliv na tesne stike ter (4) inhibicija P-gp in/ali CytP450 [21]. PAS poveœajo permeabilnost uœinkovin z delovanjem na lipidni dvosloj epitelijskih celic, ki skupaj z nemeøajoœim vodnim slojem predstavlja oviro za difuzijo uœinkovin. PAS se porazdelijo v lipidni dvosloj celiœnih membran in poruøijo njegovo urejenost ter tako poveœajo permeabilnost uœinkovin. Z amfifilno naravo PAS sta povezani tudi poveœana topnost in hitrosti raztapljanja vgrajenih uœinkovin. PAS lahko tudi reverzibilno odprejo tesne stike [22, 23]
Slika 3: Vpliv inhibicije P-glikoproteina (P-gp) na absorpcijo
uœinkovin. (a) P-gp œrpa spojine iz celice skozi apikalno membrano v intestinalni lumen in tako zavira absorpcijo substratov P-gp. Pod vplivom P-gp se skozi apikalno membrano eliminirajo tudi njegovi substrati, ki vstopijo v celico skozi bazolateralno membrano (iz plazme). (b) Uœinek inhibicije Pgp na obseg absorpcije substratov P-gp.
Figure 3: Influence of P-glycoprotein (P-gp) inbition on the absorption of drugs. (a) P-gp actively transports its substrates from the cell interior throuht the apical membrane back into the intestinal lumen and limits their absorption. Also substrates entering the cell through the basolateral membrane (from plasma)undergoes P-gp mediated efflux. (b) Increased absorption of P-gp substrates due to P-gp mediated efflux inhibition.
266 farm vestn 2008; 59
FV 5 2008 prelom.xp:FV 2 2007 prelom zadnji.xp 11/18/08 8:15 AM Page 267
Samo(mikro)emulgirajoci sistemi - alternativen pristop za izboljšanje biološke ...
Preglednica 2: Inhibitorji P-gp: lipidi in polimeri Table2: P-gp inhibitors: lipids and polymers
A)  Lipidi / povrøinsko aktivne snovi
Estri glicerola in PEG z oktanojsko (C8) in dekanojsko kislino (C10): Cremophor, Solutol HS-15, Labrasol, Softigen 767, Aconnon E
Estri saharoze: saharoza monolavrat
Polisorbati: Tween 80, Tween 20
Estri s tokoferolom:   -tokoferil-PEG-1000-sukcinat (TPGS)
B)  Polimeri
Blok kopolomeri Pluronic (poloxamer-i): poli-(etilenoksid)/poli-(propilenoksid) blok kopolimeri Amfifilni diblok kopolimeri: Metoksipolietilen glikol-block-polikaprolakton (MePEG-b-PCL)
Z uporabo S(M)ES tako poskuøajo izboljøati zelo slabo BU paklitaksela, enega izmed najmoœnejøih kemoterapevtikov, ki je zelo lipofilen in netopen v veœini farmacevtsko sprejemljivih sestavin, soœasno pa je tudi substrat za P-gp in citokrom P450. Paklitaksel je na træiøœu prisoten le v obliki farmacevtskih oblik za i.v. vnos, zato potekajo obseæne raziskave o moænosti peroralnega vnosa. Spodbudne rezultate so dosegli s soœasnim vnosom S(M)ES z inhibitorji P-gp (TPGS in Cremophor® / a-tokoferol) in ciklosporina, ki je tudi moœan inhibtor Pgp. Œe je bil pri omenjenih raziskavah ugoden rezultat odvisen od soœasnega vnosa ciklosporina, pa slednje ne velja v naslednjem primeru, kjer so podganam soœasno vnesli Cremophor-etanolno raztopino 14C-paklitaksela ter TPGS. Avtorji omenjene raziskave ne vedo, ali je vzrok za izboljøanje BU poveœana topnost uœinkovine ali kak drug mehanizem, zato so potrebne øe nadaljnje raziskave [13, 25, 26].
Z vgradnjo v S(M)ES in poslediœno poveœanjem topnosti so uspeøno poveœali BU Ciklosporina A, ki je na træiøœu prisoten pod zaøœitenim imenom Sandimmun Neoral® [5]. Vendar je priporoœljivo, da smo pri izbiri in uporabi PAS previdni, saj lahko v literaturi zasledimo tudi primere, ko se je BU vgrajene uœinkovine zniæala zaradi prevelika koncentracije PAS [5]. Slednje se je potrdilo tudi v primeru danazola, kjer je poviøanje koncentracije PAS (Cremophor® EL) in sotopila na raœun oljne faze najverjetneje zmanjøalo solubilizacijsko kapaciteto sistema v prebavnem traktu in poslediœno tudi BU danazola. Moæen vzrok za slabo solubilizacijsko kapaciteto Cremophor® EL-a bi lahko bila hidroliza le-tega v prisotnosti pankreatiœne lipaze; slednje je predmet raziskav, ki øe potekajo [24]. Rezultati slednjih bi lahko pomembno doprinesli k poznavanju mehanizma interakcij neionskih PAS s prebavnimi produkti lipidov (meøani miceli) in morebitnega vpliva prebave s pankreatiœno lipazo na njihovo solubilizacijsko kapaciteto, o katerih je zaenkrat znanega øe malo.
3.4 Vpliv PAS na inhibicijo P-glikoproteina
Vzroka za nizko BU peroralno vnesenih slabo topnih uœinkovin sta predvsem slaba vodotopnost ter s P-glikoproteini (P-gp) posredovan efluks uœinkovin [5]. BU uœinkovin, ki so substrati za P-gp, je moæno izboljøati tako, da v formulacijo vkljuœimo tudi inhibitor P-gp oz. le-tega vnesemo soœasno z zdravilom (slika 3). Zaæeleno je, da se kot inhibitorji P-gp uporabljajo farmakoloøko neaktivne spojine; to so lahko pomoæne snovi, ki so sploøno priznane kot varne ter drugi
dodatki (npr. hrana). Nekaj inhibitorjev P-gp je navedenih v preglednici 2 [25].
4 Trdne farmacevtske oblike s S(M)ES
Zaradi tekoœega agregatnega stanja so S(M)ES najveœkrat v obliki tekoœih farmacevtskih oblik (FO) ali pa jih polnijo v æelatinske kapsule. Z vgradnjo S(M)ES v trdno farmacevtsko obliko dobimo sistem, ki zdruæuje prednosti lipidnih dostavnih sistemov in trdnih farmacevtskih oblik, hkrati pa se izognemo nekaterim pomanjkljivostim tekoœih. Ker je polnjenje v mehke æelatinske kapsule povezano z visokim stroøki proizvodnje, iøœejo nove pristope za vnos S(M)ES v obliki trdnih farmacevtskih oblik. S(M)ES so tako æe uspeøno vgradili v pelete, mikrokapsule s takojønjim sproøœanjem ter tablete in pelete z nadzorovanim sproøœanjem [27-30].
5 Sklep
Iz literature je razvidno, da S(M)ES omogoœajo statistiœno zanesljivo izboljøanje BU slabo vodotopnih in/ali permeabilnih uœinkovin, zato se kar samo postavlja vpraøanje, zakaj so kljub oœitnim prednostim in velikemu interesu na træiøœu le 4 izdelki s S(M)ES? Vzroki za neizkoriøœenost potenciala omenjenega tehnoloøkega pristopa niso popolnoma jasni, verjetno pa je slednje odsev pomanjkanja hitrih analiznih metod in omejenega poznavanja parametrov, ki vplivajo na obnaøanje teh formulacij in vivo, ter malo literaturnih podatkov o øtudijah na ljudeh. Na zapostavljenost S(M)ES pomembno vplivata tudi visoka vsebnost PAS v teh sistemih ter dejstvo, da po redœenju z vodo nastanejo stabilne mikroemulzije le pri doloœenem deleæu vode. Prihodnost S(M)ES je zato verjetno odvisna od pravilne izbire varnih pomoænih snovi, ki bi zagotavljale zadostno solubilizacijo uœinkovine æe pri nizki vsebnosti PAS in sotopil in bi hkrati inhibirale P-gp. Izbrane sestavine morajo zagotoviti nastanek koloidne disperzije med redœenjem S(M)ES v lumnu prebavnega trakta in prepreœiti obarjanje vgrajene uœinkovine. In kakøne so posledice, œe se uœinkovina kljub vsemu obori? Po mnenju nekaterih raziskovalcev, ki so prouœevali absorpcijo uœinkovin iz mikroemulzij, je slednja tudi po prekomernem redœenju mikroemulzij boljøa, kot po vnosu trdnih farmacevtskih oblik, saj se vgrajena uœinkovina v teh pogojih obori v obliki zelo drobnih delcev [31]. Ali slednje velja tudi za S(M)ES ostaja zaenkrat øe predmet raziskav. Dejstvo pa je, da so se S(M)ES æe veœkrat izkazali
farm vestn 2008; 59 267
FV 5 2008 prelom.xp:FV 2 2007 prelom zadnji.xp 11/18/08 8:15 AM Page 268
Pregledni znanstveni œlanki - Review Scientific Articles
kot primerni nosilni sistemi za lipofilne uœinkovine in predstavljajo obetajoœo alternativo za peroralen vnos le-teh.
6 Literatura
1.    G.L. Amidon, V.P. Lennernas, A. Shah. Theoretical basis for a biopharmaceutic drug classification: The correlation of in vitro drug product dissolution and in vivo bioavailability. Pharm. Res. 1995; 12: 413-420.
2.    C.W. Pouton. Lipid formulations for oral administration of drugs: non-emulsifying, self-emulsifying and 'self-microemulsifying' drug delivery systems. Eur J Pharm Sci 2000; 11, Suppl. 2: S93-S98.
3.    P. Spiclin, M. Homar, A. Zupancic-Valant, M. Gasperlin. Sodium ascorbyl phosphate in topical microemulsions. Int J. Pharm 2003; 256: 65–73.
4.    P.P. Constantinides. Lipid microemulsions for improving drug dissolution and oral absorption: physical and biopharmaceutical aspects. Pharm Res 1995; 12: 1561-72.
5.    G.R. Neslihan, S. Benita. Self-emulsifying drug delivery systems (SEDDS) for improved oral delivery of lipophilic drugs. Biomedicine & Pharmacotherapy 2004; 58: 173-182.
6.    C.W. Pouton. Formulation of self-emulsifying drug delivery systems. Adv Drug Delivery Rev 1997; 25: 47-58.
7.    E.A. Mueller, J.M. Kovarik, J.B. van Bree et al. Influence of fat-rich meal on the pharmacokinetics of a new oral formulations of cyclosporine in a crossover comparison with the market formulation. Pharm Res 1994; 11: 151-155.
8.    M. Grove, A. Müllertz, J.L. Nielsen et al. Bioavailability of seocalcitol II: development and characterisation of self-microemulsifying drug delivery systems (SMEDDS) for oral administration containing medium and long chain triglycerides. Eur J Pharm Sci 2006; 28: 233-242.
9.    L. Wei, P. Sun, S. Nie et al. Preparation and evaluation of SEDDS and SMEDDS containing carvediol. Drug Dev Ind Pharm 2005; 31: 785, 794.
10.  J.Y. Hong, J.K. Kim, J.S. Park et al. A new self-emulsifying formulation of itraconazole with improved dissolution and oral absorption. J Controlled Release 2006; 110: 332-338.
11.  B.K. Kang, J.S. Lee, S.K. Chon et al. Development of self-microemulsifying drug delivery systems (SMEDDS) for oral bioavailability enhancement of simvastatin in beagle dogs. Int J Pharm 2004; 274: 65-73.
12.  J.S. Woo, T.S. Kim, J.H. Park et al. Formulation and biopharmaceutical evaluation of silymarin using SMEDDS. Arch Pharm Res 2007; 30 (1): 82-89.
13.  S. Yang, R.N. Gursoy, G. Lambert et al. Enhanced oral absorption of paclitaxel in a novel self-microemulsifying drug delivery system with or without concomitant use of P-glycoprotein inhibitors. Pharm Res 2004; 21 (2): 261-270.
14.  N. Subramanian, S. Ray, S.K. Ghosal et al. Formulation design of self-microemulsifying drug delivery systems for improved oral bioavailability of celecoxib. Biol Pharm Bull 2004; 27 (12): 1993— 1999.
15.  M.J. Rang, C.A. Miller. Spontaneous emulsification of oils containing hydrocarbons, non-ionic surfactant, and oleyl alcohol. J Colloids Interface Sci 1999; 209: 179-92.
16.  C. Raffournier, P. Saulnier, F. Boury et al. Oil/water "hand-bag like structures": how interfacial rheology can help to understand their formation? J Drug Del Sci Tech 2005; 15(1): 3-9.
17.  J.S. Garrigue. Les systemes autoemulsionnants pour l`administration orale de principes actifs lipophiles: influence de la formulation sur les aspects biopharmaceutiques. These Faculte de pharamacie de Chatenay-Malabry, de l`Universite de Paris de XI 2002.
18.  C.J.H. Porter, N.L. Trevaskis, W.N. Charman. Lipids and lipid-based formulations: optimizing the oral delivery of lipophilic drugs. Nature reviews/Drug discovery 2007; 6: 231-248.
19.  S.M. Khoo, A.J. Humberstone, C.J. Porter. Formulation design and bioavailability assessment of lipidic self-emulsifying formulations of halofantrine. Int J Pharm 1998; 167: 155-164.
20.  C.J.H. Porter, A.M. Kaukonen, B.J. Boyd et al. Susceptibility to lipase-mediated digestion reduces the oral bioavailability of danazol after administration as a medium-chain lipid-based microemulsion formulation. Pharm Res 2004; 21 (8): 1405-1412.
21.  T.R. Kommuru, B. Gurley, M.A. Khan et al. Self-emulsifying drug delivery systems (SEDDS) of coenzyme Q10: formulation development and bioavailability assessment. Int J Pharm 2001; 212: 233-246.
22.  W. Wu, Y. Wang, L. Que. Enhanced bioavailability of silimarin by self-microemulsifying drug delivery system. Eur J Pharm Biopharm 2006; 63: 288-294.
23.  A. Spernath, A. Aserin. Microemulsions as carriers for drugs and nutraceuticals. Adv Colloid Interface Sci 2006; 128–130: 47–64.
24.  J.F. Cuiné, W.N. Charman, C.W. Pouton. Increasing the proportional content of surfactant (Cremophor ER) relative to lipid in self-emulsifying lipid-based formulations of danazol reduces oral bioavailability in beagle dogs. Pharm Res 2007; 24 (4): 748-757.
25.  P.P. Constantinides, K.M. Wasan. Lipid formulation strategies for enhancing intestinal transport and absorption of P-glycoprotein (P-gp) substrate drugs: in vitro/in vivo case studies. J Pharm Sci 2007; 96 (2): 235-248.
26.  P. Gao, B.D. Rush, W.P. Pfund et al. Development of supersaturable SEDDS (S-SEDDS) formulation of paclitaxel with improved oral bioavailability. J Pharm Sci 2003; 92: 2395-407.
27.  C. Tuleu, M. Newton, J. Rose et al. Comparative bioavailability study in dogs of a self-emulsifying formulation of progesterone presented in a pellet and liquid form compared with an aqueous suspension of progesterone. J Pharm Sci 2004; 93 (6): 1495-1502.
28.  M. Homar, D. Øuligoj, M. Gaøperlin. Preparation of microcapsules with self-microemulsifying core by a vibrating nozzle method. J Microencapsulation 2007; 24 (1): 72 – 81.
29.  S. Nazzal, M.A. Khan. Controlled drug release of a self-emulsifying formulation from a tablet dosage form: stability assessment and optimization of some processing parameters. Int J Pharm 2006; 315: 110-121.
30.  M. Serratoni, M. Newton, A. Booth et al. Controlled drug release from pellets containing water-insoluble drugs dissolved in a self-emulsifying system. Eur J Pharm Biopharm 2007; 65: 94-98.
31.  Rosoff, Specialized Pharmaceutical Emulsions, In: Pharmaceutical Dosage Forms, Disperse Systems, vol. 1, Lieberman et al. eds., Marcel Dekker, Inc., New York, 1988, pp. 245-283, 1988.
268 farm vestn 2008; 59