Pregled mikroemulzijskih sistemov za peroralno uporabo Pregled mikroemulzijskih sistemov za peroralno uporabo Microemulsion systems for oral drug delivery -an overview Branka Rozman, Marija Bogataj Povzetek: Mikroemulzije so bistre, termodinamsko stabilne disperzije vodne in oljne faze, stabilizirane z medfaznim filmom povrøinsko aktivnih snovi. Predstavljajo potencialni terapevtski sistem za peroralno dostavo uœinkovin, saj lahko vanje zaradi njihove specifiœne zgradbe vgradimo tako vodotopne kot tudi lipofilne in amfifilne uœinkovine z namenom poveœanja topnosti uœinkovine, poveœanja hitrosti in obsega absorpcije uœinkovine, doseganja prirejenega sproøœanja, øœitenja labilne uœinkovine, zmanjøanja inter- in intrasubjektne variabilnosti bioloøke uporabnosti ter zakrivanja neprijetnega okusa ali vonja. Kljub øtevilnim potencialom je dejanska uporaba mikroemulzij, namenjenih peroralni aplikaciji, majhna. Glavni omejitveni dejavnik za uporabo mikroemulzij v terapevtske namene predstavlja velik deleæ emulgatorjev, ki so potencialno toksiœne snovi. Kljuœne besede: mikroemulzije, peroralna uporaba, slabo vodotopne uœinkovine, uœinkovine s slabo permeabilnostjo, prirejeno sproøœanje, peptidi Abstract: Microemulsions are clear, thermodynamically stable dispersions of water and oil, stabilized by an interfacial film of surfactant molecules. These systems have due to their specific structure considerable potential to act as drug delivery vehicles for oral application by incorporating lipophilic, water-soluble or amfifilic drugs. It was shown that they are able to increase drug solubility, increase rate and extent of absorption, modify drug release, protect labile drug, reduce variability of bioavailability and mask unpleasant taste or odour. Nevertheless, the use of microemulsions in therapy is still limited, the main reason being the high content of emulsifiers, which are potentially toxic substances. Key words: Microemulsion, Oral Drug Delivery, Poorly watersoluble Drugs, Drugs with low Permeability, Modified Release, Peptides. 1. Uvod Mikroemulzije so bistre, termodinamsko stabilne disperzije vodne in oljne faze, stabilizirane z medfaznim filmom molekul povrøinsko aktivnih snovi (emulgatorjev). Bistrost mikroemulzij je posledica majhne velikosti kapljic notranje faze, ki je pod 140 nm. Medfazni film lahko sestavljajo zgolj molekule emulgatorja, vendar pa je pogosto sestavljen iz dveh razliœnih povrøinsko aktivnih snovi (PAS) -emulgatorja in koemulgatorja. Zaradi sinergistiœnega delovanja zmesi emulgatorja in koemulgatorja je medfazna napetost med oljno in vodno fazo izredno nizka. Po zakonih termodinamike mora biti namreœ za nastanek termodinamsko stabilne mikroemulzije prosta energija nastanka sistema negativna. Poenostavljeno lahko prosto energijo nastanka mikroemulzije opiøemo z enaœbo 1 DGf = g DA - TDS /enaœba 1/ DGf.... prosta energija nastanka (sprememba proste energije sistema pri nastanku mikroemulzije) g........medfazna napetost med dvema nemeøajoœima se tekoœinama DA .... sprememba povrøine T........temperatura DS .... sprememba entropije sistema pri nastanku mikroemulzije Medfazna povrøina se ob nastanku mikroemulzije moœno poveœa, saj nastane veœje øtevilo zelo majhnih kapljic, vendar istoœasno iz istega razloga moœno poraste tudi entropija sistema. Ker je medfazna napetost zelo nizka, prevlada entropijski œlen nad œlenom povrøinske energije. Poslediœno je celokupna prosta energija nastanka mikroemulzije negativna in tako je izpolnjen pogoj za nastanek stabilnega sistema (1, 2). Veœina avtorjev uvrøœa med mikroemulzije tudi samomikro-emulgirajoœe dostavne sisteme (SMEDDS), ki so sestavljeni iz zmesi oljne faze in emulgatorjev. SMEDDS se v telesu dispergirajo v vodi in imajo in vivo podobne lastnosti kot O/V mikroemulzije (1, 2). Mikroemulzije so potencialni terapevtski sistemi za peroralno, dermalno, rektalno in intravensko dostavo zdravilnih uœinkovin. Bolniki jih kot sisteme za peroralno dostavo uœinkovin dobro sprejemajo, saj so tekoœe, tako da jih enostavno jemljejo tudi otroci in odrasli, ki imajo teæave s poæiranjem trdnih farmacevtskih oblik in so istoœasno dobro stabilne (1). Po peroralni aplikaciji mikroemulzije tipa O/V je le-ta najprej podvræena redœenju s prebavnimi sokovi. Nastanejo agregati majhnih kapljic, ki pa so øe vedno manjøi od kapljic klasiœne emulzije. Pankreasne in œrevesne lipaze lahko deloma razgradijo oljno fazo in sprostijo se mono- in digliceridi, ki skupaj z æolœnimi solmi delujejo kot asist. Branka Rozman, mag. farm. prof. dr. Marija Bogataj, mag. farm., Fakulteta za farmacijo, Aøkerœeva 7, 1000 Ljubljana farm vestn 2006; 57 189 Pregledni znanstveni œlanki - Review scientific articles emulgatorji in tvorijo meøane micele, v katere se vgradi prosta uœinkovina, ki se je ob redœenju mikroemulzije sprostila iz notranje faze. Meøani miceli penetrirajo skupaj s kapljicami mikroemulzije do vodnega sloja na povrøini œrevesne sluznice. Vzpostavi se ravnoteæje med prosto uœinkovino in tisto, ujeto v majhne kapljice. Nekateri raziskovalci menijo, da se lahko koloidni delci lipofilne narave nepoøkodovani absorbirajo po poti za lipide, vendar je zaenkrat potrjen prehod preko intestinalnih celic le za monomerne lipidne molekule (1,3). Pri mikroemulzijah tipa V/O in vivo prihaja zaradi redœenja pripravka z vodno fazo do precejønjega poveœanja deleæa notranje faze, kapljice zaœnejo rasti in fazi se verjetno loœita (kar pomeni razpad mikroemulzije) ali pa nastane mikroemulzija tipa O/V (1,3). 2.Sestava mikroemulzij za peroralno uporabo Vodno fazo mikroemulzij predstavljajo voda, raztopine NaCl, pufri ali zmesi vode s propilenglikoli in polietilenglikoli (1,3). Kot oljno fazo mikroemulzij uporabljajo rastlinska, sintetiœna olja, trigliceride in estre maøœobnih kislin. V tabeli øt.1 so naøtete pomoæne snovi, ki jih pogosto uporabljamo kot oljno fazo mikroemulzij. V prvem stolpcu so navedena tudi njihova zaøœitena imena, ki jih zaradi nepraktiœnosti kemijskih imen uporabljamo tako v praksi kot v literaturi (1,3). Tabela 1. Nekatere oljne faze mikroemulzij za peroralno uporabo (1). Table 1. Some common lipid excipients used to formulate micro-emulsions for oral drug delivery (1). Zaøœiteno ime Kemijska sestava Akomed R zmes trigliceridov palmitinske, oleinske, linolenske kisline ricinusovega olja Labrafac CC zmes trigliceridov koruznega olja Captex 355 rafinirano olje bombaæevœevega semena Captex 200 C8/C10 diestri propilenglikola Captex 355, Miglyol 812 C8/C10 trigliceridi kokosovega olja / izopropilmiristat Labrafi M 1944 CSD poliglikolizirani gliceridi (preteæno oleinske kisline) iz olja mareliœnih koøœic Labrafi M 2125 CS poliglikolizirani gliceridi (preteæno linolne kisline) koruznega olja Myvacet acetilirani monoglicerid Miglyol 810 sojino olje - trigliceridi preteæno oleinske (25%) in linolenske (54%) kisline Mikroemulzije vsebujejo precejøen deleæ emulgatorjev in koemulgatorjev, kar predstavlja glavni omejitveni dejavnik za njihovo uporabo v terapevtske namene. (Ko)emulgatorji so namreœ potencialno toksiœne snovi, saj ruøijo strukturo plazemske membrane in tako poveœujejo permeabilnost celic. Omenjene lastnosti emulgatorjev sicer lahko pri nizkih koncentracijah le-teh izkoriøœamo za poveœanje prehoda polarnih zdravilnih uœinkovin skozi membrane enterocitov, pri visokih koncentracijah PAS pa lahko pride do tako velikih poøkodb membrane, da skoznjo neovirano prehajajo makromolekule, kar sproæi apoptozo celice (4,5). Vsi emulgatorji so torej zaradi poveœanja permeabilnosti celiœne membrane citotoksiœni, stopnja toksiœnosti posameznega emulgatorja pa je odvisna predvsem od njegove kemijske strukture in in vivo koncentracije. Nekateri tako le zaœasno motijo celiœni metabolizem, medtem ko drugi povzroœijo celiœno smrt. Toksiœnost emulgatorjev mikroemulzij, namenjenih peroralni uporabi, je omejena predvsem na poøkodbe sluznice prebavnega trakta. Gastrointestinalni epitelij se po enkratni poøkodbi, kot posledici prisotnosti PAS, hitro obnovi. Precej veœji problem od akutne toksiœnosti predstavlja kroniœna toksiœnost. Podatkov o njej praktiœno nimamo, dobili bi jih lahko le z in vivo øtudijami toksiœnosti izbranega emulgatorja pri kroniœni peroraln uporabi na ustreznih æivalih (4,5). Med farmacevtsko sprejemljivimi emulgatorji so najpogosteje omenjeni fosfolipidi, zlasti lecitin in lizolecitin, analog lecitina, ki ima z mesta 2 na glicerolu odstranjeno acilno skupino. Lecitin je preveœ lipofilen, da bi ga lahko uporabljali brez koemulgatorja, saj sam v vod tvori lamelarne tekoœe kristale (3,4,6,7). V zadnjem œasu uporabljajo vse pogosteje neionske emulgatorje. V primerjavi z ionskimi so neobœutljivi na spremembe pH in ionske moœi prebavnih sokov, so pa bolj obœutljivi na spremembe temperature. Slednja lahko spremeni mikrostrukturo sistema, npr. poveœanje temperature lahko povzroœi prehod O/V mikroemulzije v V/O mikroemulzijo. Kljub temu, da poznamo kar nekaj farmacevtsko sprejemljivih neionskih emulgatorjev, ostaja odprto vpraøanje toksiœnosti dolgotrajnega uæivanja. Tweeni (polioksietilen sorbitan n-acilni estri) so za peroralno uporabo sprejemljivi emulgatorji Uporabljamo zlasti Tween 80 in Tween 20. Uveljavljajo se tudi Brij (polioksietilen n-alkil etri, drugo pogosto uporabljeno ime je Cremophor) in polietoksilirano ricinusovo olje (HCO - hardened castor oil), saj nekateri tvorijo mikroemulzije brez dodatka koemulgatorja. Moæna je tudi uporaba srednjedolgih gliceridov, pridobljenih iz kokosovega olja, ki so znani kot varni emulgatorji. V tankem œrevesju jih lipaze razgradijo do monogliceridov in prostih maøœobnih kislin, ki se absorbirajo (3,4,6). Tabela 2 podaja pregled pogosto uporabljenih povrøinsko aktivnih snovi in njihov najveœji dovoljeni dnevni vnos v telo, œe je le-ta omejen Podobno kot so se pri oljnih fazah uveljavila zaøœitena imena, pri emulgatorjih pogosto navajamo namesto celotnega kemijskega imena zgolj okrajøano ime (1). farm vestn 2006; 57 Pregled mikroemulzijskih sistemov za peroralno uporabo Tabela 2. Pogosti emulgatorji mikroemulzij in njihov zakonski poloæaj v ZDA (1). Table 2. Emulsifiers and their legal status in USA (1). Kemijsko ime Okrajøava Dovoljen dnevni vnos (ADI - accepted daily intake) v mg/kg telesne teæe lecitin / Ni omejeno zmes mono- in digliceridov MG Ni omejeno estri ocetne kisline z monodigliceridi ACETEM Ni omejeno estri mleœne kisline z monodigliceridi LACTEM Ni omejeno estri citronske kisline z monodigliceridi CITREM Ni omejeno soli (Na, K) maøœobnih kislin / Ni omejeno estri maøœobnih kislin s poliglicerolom PGE 0-25 estri maøœobnih kislin s polipropilenglikolom PGMS 0-25 natrijev stearoillaktat SSL 0-20 kalcijev stearoillaktat CSL 0-20 estri maøœobnih kislin s sukrozami / 0-10 sorbitan monostearat SMS 0-25 sorbitan tristearat STS 0-15 polisorbat - 60 PS 60 0-25 polisorbat - 65 PS 65 0-25 polisorbat - 80 PS 80 0-25 Kot koemulgatorje praviloma uporabljamo srednje dolge alkohole (molekule vsebujejo 8 - 12 C atomov), œeprav so z vidika toksiœnosti problematiœni. Omenjeni alkoholi so v primerjavi z emulgatorji tudi bolje topni v vodi, zato prihaja ob redœenju mikroemulzije z vodnim medijem do znatnega porazdeljevanja v vodo, poslediœno se zmanjøa koncentracija koemulgatorja na stiku faz in mikroemulzija postane nestabilna. Zaradi slabih strani srednjedolgih alkoholov so kot koemulgatorje poskusili uporabiti kratkoveriæne amine in alkanojske kisline, vendar so naleteli na enake ovire (4,6). V nekaterih primerih kot koemulgatorje uporabljajo tudi anionske povrøinsko aktivne snovi, zlasti natrijev lavrilsulfat (SDS) in dioktil natrijev sulfosukcinat (DOSS) (4). Uveljavljajo se tudi derivati glikola glicerola, etilen- in propilenglikola (3). Nekatere predstavnike slednjih predstavljamo s kemijskim in zaøœitenim imenom v tabeli 3 (7). 3. Pregled moænosti uporabe mikroemulzij za peroralno aplikacijo Zaradi specifiœne zgradbe mikroemulzij lahko vanje vgradimo tako vodotopne kot tudi lipofilne in amfifilne zdravilne uœinkovine z namenom (1,6): • poveœanja topnosti uœinkovine, • poveœanja bioloøke uporabnosti, Tabela 3. Nekateri koemulgatorji (7). Table 3. Some coemulsifiers (7). Zaøœiteno ime Kemijsko ime DUB DSG Kessco GDS glicerildistearat Kessco GMO gliceriloleat DUB GMS, Kessco GMS 63F glicerilstearat Kessco GMS zmes glicerilstearata in polietilenglikol-100-stearata Kessco EGDS glikoldistearat Kessco EGMS glikolstearat Kessco DGDS polietilenglikol-2-distearat Kessco DGMS polietilenglikol-2-stearat Kessco DGS S.E. polietilenglikol-40-stearat DUB SPEG 40 zmes polietilenglikol-2-stearata in stearinske kisline DUB 1632 zmes polietilenglikol-6-stearata, glikolstearata in polietilenglikol-32-stearata DUB SPG propilenglikolstearat farm vestn 2006; 57 191 Pregledni znanstveni œlanki - Review scientific articles • doseganja kontroliranega sproøœanja, • øœitenja labilne uœinkovine, • zmanjøanja inter- in intrasubjektne variabilnosti bioloøke uporabnosti • zakrivanja neprijetnega okusa ali vonja. Kljub øtevilnim moænostim je dejanska uporaba mikroemulzij namenjenih peroralni aplikaciji, majhna. Na træiøœu je trenutno na voljo le en pripravek, in sicer samomikroemulgirajoœi sistem, v katerega je vgrajen imunosupresiv ciklosporin. Izdelane so bile øtevilne predkliniœne øtudije z mikroemulzijami zelo razliœne sestave in z zelo raznolikimi zdravilnimi uœinkovinami in z obetajoœimi rezultati, vendar je pot od uspeønih predkliniœnih øtudij do prihoda farmacevtske oblike na trg tudi pri mikroemulzijah dolga. Mikroemulzije kot dostavni sistemi za slabo topne zdravilne uœinkovine Z vgradnjo v vodi zelo slabo topne uœinkovine v oljno fazo mikroemulzije lahko moœno pospeøimo hitrost sproøœanja uœinkovine v bioloøkem sistemu. Œe namreœ majhne kapljice oljne raztopine uœinkovine dispergiramo v vodnem mediju, se zaradi velike stiœne povrøine med oljno in vodno fazo poveœa prehajanje uœinkovine v hidrofilno fazo. Ker se uœinkovina v telesu iz hidrofilne faze neprestano odstranjuje, je ves œas vzpostavljen koncentracijski gradient med oljno in vodno fazo. In vivo se poveœana koliœina lipofilne uœinkovine v vodi praviloma odraæa kot poveœanje bioloøke uporabnosti zdravilne uœinkovine (4,5). V veœini primerov velja, da se struktura O/V mikroemulzij, v katere obiœajno vgrajujemo slabo topne uœinkovine, po zauæitju in redœenju z bioloøko vodno fazo, ohrani. Pri redœenju se sicer del emulgatorja prerazporedi s stiœne povrøine v vodni medij, vendar so kritiœne micelarne koncentracije emulgatorjev (CMC) tako nizke, da tudi po redœenju praviloma ne pride do razpada mikroemulzije. CMC neionogenih emulgatorjev so obiœajno niæje od CMC ionogenih emulgatorjev, zato so mikroemulzije, sestavljene iz slednjih in vivo praviloma manj stabilne (3,6). Glede na fizikalno - kemijske lastnosti uœinkovine moramo izbrati ustrezno oljno fazo. Veœina v vodi slabo topnih uœinkovin se dobro raztaplja v zmeseh trigliceridov nasiœenih maøœobnih kislin s srednje dolgo verigo (3,6). Øtevilni raziskovalci so poskuøali izboljøati bioloøko uporabnost zelo slabo topnih uœinkovin z njihovo vgradnjo v mikroemulzije. Tako so npr. dokazali, da se in vitro hitrost in obseg sproøœanja indometacina po vgradnji v razliœne mikroemulzije moœno poveœata (8). Skupina raziskovalcev z Japonske je z vgradnjo osmih slabo topnih uœinkovin (ibuprofen, ketoprofen, tamoxifen, testosteron, tolbutamid, kloramfenikol, disopiramid) v mikroemulzije tipa O/V poveœala njihovo topnost od 60 do 20000-krat. Ko so kasneje preverili bioloøko uporabnost ibuprofena, solubiliziranega v mikroemulziji, so ugotovili, da se je njegova uporabnost v primerjavi z vodno suspenzijo pri podganah 9-krat poveœala (9). Z vgradnjo simvastatina v SMEDDS se je njegova bioloøka uporabnost pri pseh za 1,5-krat izboljøala v primerjavi z simvastatinom, vgrajenim v tableto (10). Bifenil dimetil dikarboksilat (BDD) uporabljamo za zdravljenje jetrnih bolezni. V vodi je slabo topen. Ko so ga vgradili v SMEDDS, sestavljen iz Tweena 60, triacetina in meøanega triglicerida kaprinske in kaprilne kisline, se je koliœina sproøœene uœinkovine v primerjavi z v vod suspendirano uœinkovino moœno poveœala. Z in vivo øtudijo so æelel potrditi domnevo, da poveœano sproøœanje BDD iz SMEDDS pomen boljøo absorpcijo iz prebavnega trakta po peroralni aplikaciji Podganam so aplicirali BDD, enkrat vgrajenega v SMEDDS in drugiœ suspendiranega v vodnem mediju. Povrøina pod krivuljo plazemske koncentracije v 24 urah je bila pri mikroemulgirajoœem sistemu 5-krat viøja v primerjavi s suspenzijo BDD, torej bi bilo BDD, namenjenega peroralni uporabi, s tega vidika smiselno vgraditi v SMEDDS (11). Pri vgradnji nitrendipina v mikroemulzijske sisteme z razliœnimi emulgatorji, ki so kot oljno fazo vsebovali zmes glicerilmonokaprilata in propilenglikoldikaprilata, je skupina japonskih znanstvenikov (12) priøla do presenetljive ugotovitve, da se uœinkovina iz mikroemulzije z Brijem, ki je imela najmanjøe kapljice (in poslediœno najveœjo stiœno povrøino olje/voda) in pri kateri bi torej priœakovali najveœjo absorpcijo, sploh ni absorbirala. Uœinkovina naj bi se po predvidevanjih avtorjev iz omenjenih sistemov sproøœala predvsem ob razgradnji notranje, oljne faze z endogenimi encimi. Avtorji so na osnovi kemijske strukture emulgatorja sklepali, da je emulgatorski film Brija (slika 1b), ki je zgrajen izkljuœno iz nerazvejanih molekul, v primerjavi s filmom Tweena (slika 1a) zelo kompakten, zato je bi onemogoœen dostop esteraz do notranje faze in poslediœno se uœinkovina iz mikroemulzije ni sproøœala. Pomemben zakljuœek øtudije je, da je prevelika in vivo stabilnost emulgatorskega filma lahko vzrok za zmanjøano absorpcijo uœinkovine. Slika 1. Verjetna struktura kapljic mikroemulzij, v katerih je emulgatorski film zgrajen iz Tweena (a) in Brija (b) (12). Figure 1. Supposed structures of (a) Tween and (b) Brij microemulsion droplets (12). Na osnovi opisanih øtudij lahko zakljuœimo, da so mikroemulzije lahko zelo uœinkovit dostavni sistem za slabo topne uœinkovine. S spreminjanjem njihove sestave lahko vplivamo na njihovo obnaøanje in vitro in in vivo. Za vsako posamezno uœinkovino pa je potrebno eksperimentalno ugotoviti optimalno sestavo mikroemulzijskega sistema za dosego æeljenega uœinka. farm vestn 2006; 57 Pregled mikroemulzijskih sistemov za peroralno uporabo Mikroemulzije kot dostavni sistemi za dobro topne zdravilne uœinkovine s slabo permeabilnostjo Slaba permeabilnost zdravilnih uœinkovin je pogosto posledica hidrofilnega znaœaja molekule. Zaradi nizkega porazdelitvenega koeficienta olje/voda molekula slabo prehaja lipofilno membrano enterocita, zato je prehod uœinkovine skozi sluznico veœinoma omejen na prehod skozi paracelularni prostor (4). Hidrofilne uœinkovine vgradimo v mikroemulzije tipa V/O. Prisotnost emulgatorja in pogosto koemulgatorja, ki sta povrøinsko aktivni snovi obiœajno pomeni poveœanje permeabilnosti celiœnih membran in s tem absorpcije slabo permeabilne uœinkovine (6,7). Permeabilnost trospijevega klorida in gentamicina skozi steno izoliranega podganjega œrevesa se po vgradnji v mikroemulzijski sistem, sestavljen iz etilnega etra dietilenglikola (oljna faza), fizioloøke raztopine (vodna faza) in neionogenega emulgatorja Tweena v primerjavi z vodno raztopino ni poveœala. Nasprotno pa se je permeabilnost gentamicina v mikroemulziji z enako oljno in vodno fazo, ki je kot emulgator vsebovala Labrasol (zmes mono-, di-, trigliceridov in mono- in diestrov polietlienglikolov z molekulsko maso med 200 in 400 z oktanojsko in dekanojsko maøœobno kislino) moœno poveœala in se pribliæala permeabilnosti gentamicina, apliciranega skupaj z verapamilom, ki je znan inhibitor P-glikoproteina. Rezultati in vivo øtudije na podganah so dobro korelirali s podatki o permeabilnosti gentamicina skozi steno izoliranega podganjega œrevesja. Gentamicin v mikroemulziji s Tweenom se praktiœno ni absorbiral, bioloøka uporabnost gentamicina, vgrajenega v mikroemulzijo z Labrasolom pa je bila celo veœja od bioloøke uporabnosti raztopine gentamicina, aplicirane skupaj z verapamilom. Poveœana bioloøka uporabnost gentamicina je tako po mnenju avtorjev raziskave posledica moœno poveœane absorpcije uœinkovine zaradi inhibicije P-glikoproteina z Labrasolom in poveœane permeabilnosti membrane enterocitov zaradi prisotnosti PAS (13,14). Prehod manitola, vgrajenega v SMEDDS, ki je kot emulgator vseboval Labrasol, preko Caco-2 celic, se je v primerjavi z raztopino signifikantno poveœal (15) Bioloøka uporabnost kalceina, vodotopne molekule, ki je pri fizioloøkem pH negativno nabita, se je po vgradnji v mikroemulzijo moœno poveœala, avtorji øtudije pa so poveœano absorpcijo pripisali izkljuœno poveœanju permeabilnosti celiœnih membran zarad prisotnosti emulgatorjev (16). Mikroemulzije s prirejenim sproøœanjem Upoœasnjeno sproøœanje uœinkovine iz mikroemulzije lahko doseæemo na veœ naœinov. Najenostavneje je uœinkovino vgraditi v tako notranjo fazo, iz katere uœinkovina poœasi difundira. Drug pogost pristop k upoœasnitvi sproøœanja uœinkovine predstavlja izdelava mikroemulzijskih gelov, ki jih lahko izdelamo na dva osnovna naœina: a) z izbiro ustrezne sestave mikroemuzije, ki sponatno gelira: Podlogar in sodelavci so dokazali, da tvorijo mikroemulzije, sestavljene iz Tweena (15 m/m%), Imwitorja (15 m/m%) izopropilmiristata in vode, ki vsebujejo veœ kot 46% vodne faze, øibek gel. Hidrofilni deli neionogenih emulgatorjev so namreœ moœno omoœeni, zato se lahko med kapljicami vzpostavijo vodikove vezi, posledica øtevilnih interakcij med kapljicami pa je nastanek gela (17). b) z zgoøœevanjem tekoœe mikroemulzije z razliœnimi zgoøœevali. Slika 2 prikazuje zgradbo mikroemulzijskega gela z æelatino. (1,3,4). Slika 2. Predlagana zgradba mikroemulzijskega gela, predpostavljena na osnovi ozkokotnega nevtronskega sipanja (4). Figure 2. Proposed microemulsion-based gel structure based on small angle nevtron scattering (4). Paklitaksel je slabo vodotopna alkaloidna uœinkovina z dokazanim protitumornim delovanjem. Skupina korejskih znanstvenikov (18) ga je æelela vgraditi v stabilno farmacevtsko obliko, ki bi omogoœala peroralno aplikacijo in podaljøano sproøœanje. Paklitaksel so vgradili v samomikroemulgirajoœ sistem, sestavljen iz tetraglikola, Cremophora in Labrafila, ki so mu v nekaterih primerih dodali øe PLGA (poli(D,L-laktid-ko-glikolid)) z razliœnimi molekulskimi masami. PLGA je biorazgradljiv polimer, ki je v oljni fazi tvoril ogrodje in omogoœal kontrolirano sproøœanje uœinkovine iz mikroemulzije. Z dodatkom PLGA v mikroemulzijo se je sproøœanje upoœasnilo, z veœanjem molekulske mase polimera pa se je hitrost sproøœanja uœinkovine øe zmanjøevala. Iz pripravka, ki je vseboval PLGA z najviøjo molekulsko maso, se je v 24 urah sprostil najmanjøi deleæ uœinkovine. Heksarelin (modelno lipofilno zdravilno uœinkovino) so vgradili v SMEDDS, sestavljen iz monoestrov glicerola s srednje dolgimi maøœobnimi kislinami in fosfatidilholina. SMEDDS je ob dodatku vode tvoril gel. Uœinkovina se je iz nastalega gela v primerjavi z absorpcijo iz oljne raztopine bolje absorbirala, manjøa je bila tudi variabilnost bioloøke uporabnosti (19). V literaturi kot moænost nadaljnjega razvoja mikroemulzij navajajo tudi sisteme, pri katerih prihaja zaradi spremembe v mikrookolju (npr. temperature, pH, ionske moœi) do spremembe mikrostrukture farm vestn 2006; 57 Pregledni znanstveni œlanki - Review scientific articles mikroemulzije. Primer je v kombinacijo izopropilmiristata in lecitina vgrajen fenoprofen. Ob stiku z bioloøko vodno fazo so se tvorili tekoœi kristali, iz katerih se je nesteroidni antirevmatik kontrolirano sproøœal (1). Uporaba mikroemulzij za peroralno dostavo peptidov Z razvojem biotehnologije postajajo peptidne zdravilne uœinkovine œedalje pomembnejøe v terapiji. Peroralno dostavljanje peptidov je moœno omejeno zaradi slabe absorpcije, nestabilnosti in podvræenosti encimski razgradnji v prebavnem traktu. Øtevilni raziskovalci poroœajo o in vitro izboljøanju permeabilnosti peptidov po vgradnji v mikroemulzije, objavljeni so tudi obetajoœi rezultati øtudij bioloøke uporabnosti peptidov po peroralni aplikaciji na æivalih. V terapiji se zaenkrat uporablja samo ena mikroemulzija za peroralno uporabo s proteinom, in sicer s ciklosporinom (15,16). Iz literature je razvidno, da strokovnjaki poskuøajo peptide pogosto vgraditi v samomikroemulgirajoœe sisteme, ki v telesu najprej tvorijo mikroemulzijo V/O. Dokler je le-ta obstojna, nudi uœinkovini, vgrajeni v vodno fazo, zaøœito pred endogenimi encimi. In vivo prihaja ob nadaljnjem redœenju s fizioloøko fazo do obrnitve faz, pri œemer se v vodne kapljice vgrajen peptid verjetno sprosti. O toœni naravi koloidnega sistema po zauæitju vemo zelo malo, prav tako je v veœini primerov nepoznano toœno mesto absorpcije (1,9,18,20). Zaradi zelo nizke vodotopnosti so ciklosporin, imunosupresiv peptidne narave, v terapiji prvotno uporabljali raztopljenega v koruznem olju. Z vgradnjo v SMEDDS se je njegova bioloøka uporabnost pri ljudeh poveœala, inter- in intrasubjektna variabilnost pa signifikantno zmanjøala, zato so oljno raztopino praktiœno prenehali uporabljati (6). S primerjavo bioloøke uporabnosti ciklosporina v mikroemulzijah z razliœnimi oljnimi fazami so ugotovili, da se s krajøanjem verig trigliceridov absorpcija ciklosporina zmanjøuje in da so trigliceridi primernejøi vehikel kot mono- ali digliceridi, saj je topnost ciklosporina najmanjøa v trigliceridih, zato je v tem primeru porazdeljevanje uœinkovine v vodo najveœje in poslediœno je tudi bioloøka uporabnost najveœja (21,22). Nasprotno pa je Ritschel ugotovil, da oljna faza, ki jo pankreasne lipaze lahko razgradijo, pripomore k laæjemu sproøœanju ciklosporina in tako k njegovi veœji absorpciji (20). SK&F 106760, peptid, ki je pri fizioloøkih pogojih v zwitterionski obliki in je dobro vodotopen, vendar slabo permeabilen, se po intraduodenalni aplikaciji iz vodne raztopine praktiœno ne absorbira. Verjetno se je njegova bioloøka uporabnost pri podganah z vgradnjo v mikroemulzije tipa V/O poveœala predvsem na raœun izboljøane absorpcije zaradi prisotnih PAS, saj je molekula v lumnu prebavne cevi sicer stabilna (23). V mikroemulzijske sisteme, sestavljene iz Captexa 355, Capmula MCM, Tweena 80 in vode, so vgrajevali tudi peptide s protibakterijskim delovanjem. Vodna raztopina GMDP, sinteznega N-acetilglukozaminskega analoga muramil dipeptida ima po peroralnem dajanju zelo nizko bioloøko uporabnost, ki je posledica njegove razgradnje v lumnu prebavnega trakta in slabe permeabilnosti. Z vgradnjo molekule v V/O mikroemulzijo se je njegova bioloøka uporabnost pri podganah zviøala za 10-krat (24). Bioloøka uporabnost inzulina pri psih se je v primerjavi z intraduodenalno aplicirano raztopino po vgradnji v mikroemulzijo za peroralno uporabo poveœala za veœ kot 5-krat (23). V objavljeni literaturi zadnjih dveh let (25-29) je mogoœe zaslediti øe øtevilne øtudije mikroemulzij z vgrajenimi proteini, od fizikalno-kemijskega vrednotenja nastalih sistemov in ugotavljanja njihove stabilnosti do kliniœnih øtudij. Nesporno velja, da so rezultati nekaterih øtudij zelo obetavni, nenazadnje je eden od pripravkov dejansko æe na træiøœu. Vendar pa ob enem ugotavljamo, da si nekateri rezultati nasprotujejo, saj æe malenkostne spremembe sestave sistema moœno vplivajo na obnaøanje pripravka in vivo. Mehanizme absorpcije peptidov, vgrajene v mikroemulzije, øele zaœenjamo razumevati in potrebne bodo øe øtevilne raziskave preden bomo znali zadovoljivo razloæiti rezultate veœine øtudij 4. Zakljuœek Pregled objavljene literature o uporabi mikroemulzij za peroralno dostavo zdravilnih uœinkovin je pokazal, da lahko v mikroemulzijski sistem vgradimo uœinkovine z namenom poveœanja bioloøke uporabnosti zdravilne uœinkovine, doseganja podaljøanega sproøœanja, zaøœite nestabilne uœinkovine, zmanjøanja variabilnosti obsega absorpcije med in pri posameznikih. V prid njihovi uporab govorita dobra stabilnost in enostavna priprava, glavna slabost pa je uporaba velikih koliœin œloveku potencialno økodljivih povrøinsko aktivnih snovi. Problem mikroemulzij je tudi teæavnost napovedovanja obnaøanja sistema in vivo, na katerega vplivajo øtevilni dejavniki Øtevilne raziskave, zlasti na predkliniœnem nivoju, kaæejo, da se stroka zaveda tako zahtevnosti izdelave mikroemulzije z æeljenimi lastnostmi kot tudi njihove potencialne uporabe kot sistemov za dostavo uœinkovin. Kljub temu pa bo potrebno øe veliko raziskovalnega dela, od osnovnih raziskav fizikalno-kemijskih lastnosti nastalih sistemov, do preiskovanja njihove usode in vivo in spremljanja dolgoroœne uporabe, da bodo lahko bolj zaæivele v sodobni terapiji 5. Literatura 1. Bagwe RP, Kanicky JR, Palla et al. Improved drug delivery using microemulsions: Rationale, recent progress, and new horizons. Crit Rev Ther Drug 2001; 18(1): 77-140. 2. Podlogar F, Gaøperlin M. Izbor metod za doloœevanje fizikalnih lastnosti koloidnih sistemov. Farm Vestn 2003; 54: 47-56. 3. Tenjarla S. Microemulsions: An overview and Pharmaceutical Applications. Crit Rev Therapeutic Drug Carrier Systems 1999; 16(5): 461-521 4. Swenson ES, Curatolo WJ. (C) Means to enhance permeation. (2) Intestinal permeability enhancement for proteins, peptides and other polar drugs: mechanisms and potentional toxicity. Adv Drug Del Rev 1992; 8:39-92. 5. Swenson ES, Milisen WB, Curatolo W. Intestinal Permeability Enhancement: efficacy, Acute local Toxicity, and Reversibility. Pharm Res 1994; 11(8): 1132-1142. 6. Lawrence MJ, Rees GD.Microemulsion based media as novel drug delivery systems. Adv Drug Del Rev 2000; 45: 89-121 7. http://www.ctc.ca/Pharm_Lists.asp 8. Trotta M. Influence of phase transformation on indomethacin release from microemulsions. J Control Release 1999; 60: 399-405. 9. Araya H, Tomita M, Hayashi M. The novel formulation design of O/W microemulsion for improving the gastrointestinal absorption of poorly water soluble compounds. Int J Pharm 2005; 305: 61-74. farm vestn 2006; 57 Pregled mikroemulzijskih sistemov za peroralno uporabo 10. Kang KB, Lee JS; Chon SK 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. 20. 11. Kim CK, Cho YJ, Gao ZG. Preparation and evaluation of biphenyl dimethyl dicarboxylate microemulsion for oral delivery. J Control Release 2001; 70: 21 149-155. 12. Kawakami K, Yoshikawa T, Hayashi T at al. Microemulsion formulation for 22. enhanced absorption of poorly soluble drugs II. In vivo study. J Control Release 2002; 81: 75-82. 23. 13. Langguth P, Kubis A, Krumbiegel G et al. Intestinal absorption of quaternary trospium chloride: permeability-lowering factors and 24. bioavailabilities for oral dosage forms. Eur J Pharm Biopharm 1997; 43: 265-272. 14. Hu Z, Tawa R, Konishi T et al. A novel emulsifier, Labrasol, enhances gastrointestinal absorption of gentamicin. Life sciences 2001; 69: 2899- 25. 2910. 15. Sha X, Yan G, Wu Y et al. Effect of self-emulsifying drug delivery systems containing Labrasol on tioght junctions in Caco-2 cells. Eur J Pharm Sci 2005; 24:477-486. 26. 16. Constantinides PP, Scalart JP, Lancaster C et al. Formulation and Intestinal Absorption Enhancement Evaluation of Water-in-Oil Microemulsion Incorporating Medium-Chain Glycerides. Pharm Res 1994; 11(10): 1385- 27. 1390. 17. Podlogar F, Gaøperlin M, Tomøiœ M et al. Structural characterization of water-Tween 40-Imwitor 308- Isopropyl myristate microemulsions using different experimental methods. Int J Pharm 2004; 276:115-128. 28. 18. Kang BK, Chon Sk, Kim Sh et al. Controlled release of paclitaxel from microemulsion containing PLGA and evaluation of anti-tumor activity in vitro and in vivo. Int J Pharm 2004; 286:147-156. 29. 19. Fagerholm U, Sroka Markovic J, Wijk A et al. The effect of a drug delivery system consisting of soybean phosphatidil choline and medium-chain monoacylglycerol on the intestinal permeability of hexarelin in the rat. J Pharm Pharmacol 1998; 50: 467-473. Ritschel WA. Microemulsions for Improved Peptide Absorption from the Gastrointestinal Tract. Meth Find Exp Clin Pharmacol 1991; 13(3): 205-220. Sarciaux JM, Acar L, Sado PA. Using microemulsion formulations for oral drug delivery of therapeutic peptides. Int J Pharm 1995; 120: 127-136. Penaud JF, Decroix MO, Arnaud P et al. In vitro study of cyclosporin absorption: vehicles and intestinal immaturity. Int J Pharm 1996; 142: 1-8. Constantinides PP. Lipid Microemulsions for Oral Drug Delivery. Pharm Res 1995; 12 (11): 1563-1572. Lyons KC, Charman WN, Miller R et al. Factors limiting oral bioavailability og N-acetylglucosaminyl-N-acetylmuramyl dipeptide (GMDP) and enhancement of absorption in rats by delivery in a water-in-oil microemulsion. Int J Pharm 2000; 199: 17-28. Ke WT, Lin SY, Ho HO et al. Physical characterizations of microemulsion systems using tocopheryl polyethylene glycol 1000 succinate (TPGS) as a surfactant for the oral delivery of protein drugs. J Control Release 2005; 102: 489-507. Kim SK, Lee EH, Vaishali B et al. Tricaprylin microemulsion for oral delivery of low molecular weight heparin conjugates. J Control Release 2005; 105: 32-42. Cilek A, Celebi N, Tirnaksiz F et al. A lecithin-based microemulsion of rh- insulin with aprotinin for oral administration: Investigation of hypoglycemic effect in non-diabetic and STZ-induced diabetic rats. Int J Pharm 2005; 298: 176-185. Zheng JY, Fulu M. Decrease of genital organ weights and palsma testosterone levels in rats following oral administration of leuprolide microemulsion. Int J Pharm 2006; 307: 209-215. Lilly LB, Grant D. Optimization of Cyclosporine for Liver Transplatation. Transplant Proc 2005; 36: 267S-270S. RAZPIS ZA PODELITEV DRUØTVENIH PRIZNANJ V LETU 2007 Slovensko farmacevtsko druøtvo objavlja razpis za podelitev druøtvenih priznanj v letu 2007. Predloge pripravite skladno s Pravilnikom o podeljevanju druøtevnih priznanj in jih poøljite najkasnje do 31. januarja 2007 na naslov: Slovensko farmacevtsko druøtvo Odbor za podeljevanje druøtvenih priznanj Dunajska 184 A 1000 Ljubljana farm vestn 2006; 57 195