razvoj, izrada i karakterizacija Čvrstih … disertacije/2014//mladen milovic... · suspenzija,...

Univerzitet u Beogradu

Farmaceutski fakultet

RAZVOJ, IZRADA I KARAKTERIZACIJA ČVRSTIH

SAMODISPERGUJUĆIH FORMULACIJA ZA ORALNU

PRIMENU

Doktorska disertacija

Milovi ć Mladen, dipl.farm.

Beograd, 2015.

University of Belgrade

Faculty of Pharmacy

DEVELOPMENT, PREPARATION AND CHARACTERIZATION

OF SOLID SELFDISPERSING FORMULATIONS FOR ORAL

APPLICATION

Doctoral dissertation

Milovi ć Mladen, dipl.farm.

Belgrade, 2015.

Mentor

........................................

Prof. Dr Svetlana Ibrić,

Farmaceutski fakultet,


Članovi komisije

........................................

Prof. Dr Zorica ðurić.



........................................

Doc. Dr Ljiljana ðekić



........................................

Kandidat: Doc. Dr Dragana Vasiljević

Mladen Milović, dipl.farm . Farmaceutski fakultet,

Farmaceutski fakultet, Univerzitet u Beogradu


........................................

Dr Branka Grujić,

naučni saradnik,

Galenika a.d.

Ova doktorska disertacija je urañena na Katedri za farmaceutski tehnologiju i kozmetologiju Farmaceutskog fakulteta u Beogradu i u Laboratoriji za industrijsku farmaciju, Katedre za farmaceutsku tehnologiju, Farmaceutskog fakulteta, Freie Univeriziteta u Berlinu, Nemačka. Želim posebno da se zahvalim prof. dr Svetlani Ibrić, na nesebičnoj pomoći, ohrabrenjima i savetima koje mi je pružila u svim fazama izrade doktorske disertacije. Zahvaljujem se prof. dr Roland Bodmeier - u na pruženoj prilici da deo eksperimentalnog rada ove disertacije obavim u Laboratoriji za industrijsku farmaciju Katedre za farmaceutsku tehnologiju, Farmaceutskog fakulteta Freie Univeriziteta u Berlinu. Veliku zahvalnost dugujem i dr Andrei Dashevsky, na korisnim savetima i pomoći prilikom realizacije eksperimenata kao i nesebičnom angažovanju prilikom tumačenja rezultata. Zahvaljujem se dr Ljiljani ðekić na pomoći i angažovanju pri reološkom ispitivanju u fazi istraživanja samomikroemulgujućih sistema kao i na kontinuiranoj saradnji i korisnim sugestijama prilikom obrade rezultata. Zahvaljujem se se dr Jeleni ðuriš na angažovanju i nesebičnoj pomoći u fazi istraživanja čvrstih samomikroemulgujućih sistema. Zahvaljujem se prof. dr Zorici ðurić na korisnim sugestijama i pruženoj podršci prilikom izrade doktorske disertacije. Zahvaljujem se dr Dragani Vasiljević na korisnim savetima i nesebičnoj pomoći prilikom izrade doktorske disertacije. Zahvaljujem se i svim kolegama sa Katedre za farmaceutsku tehnologiju i kozmetologiju na kolegijalnoj podršci i razumevanju. Motivaciju i inspiraciju za izradu ove disertacije mi je pružila moja porodica, roditelji i supruga, dajući mi beskrajnu ljubav i podršku na čemu sam im neizmerno zahvalan.

Lista skraćenica

C – cosurfaktant – kosurfaktant

CBZ – carbamazepine - karbamazepin

CFR - Code of Federal Regulations

CIR - The Cosmetics Ingredient Rewiev

DSC – Differential Scanning Calorimetry – diferencijalna skenirajuća kalorimetrija

FT-IR – Fourier Transform Infrared spectroscopy – IR spektroskopija sa Furijevom transformacijom

GRAS – Generally Recognized As Safe

GI – gastro-intestinalno

HLB – hidrofilno-lipofilni balans

Km – surfactant/kosurfaktant odnos

LADMER – liberation, absorption, disribution, metabilism, elimination. responce – oslobañanje, apsorpcija, distribucija, metabolizam, eliminacija, odgovor

O – oil - ulje

PAM – površinski aktivna materija

PCS – Photon Correlation Spectroscopy – Fotonska korelaciona spektroskopija

PEG - polietilenglikol

Ph. Eur. – European Pharmacopeia

Psi – porozni silika materijali

S - surfaktant

SC/O – surfactant-cosurfactant/oil ratio – surfaktant-kosurfaktant/ulje odnos

SEDDS – Self-emulsifying drug delivery system - samoemulgujući sistem

SEPS – Self-emulsifying phospholipid suspension - samoemulgujuća fosfolipidna suspenzija

SSEPS – Solid Self-emulsifying phospholipid suspension – čvrsta samoemulgujuća fosfolipidna suspenzija

SMEDDS – Self-microemulsifying drug delivery system - samomikroemulgujući sistem

SSEDDS – Solid Self-emulsifying drug delivery system - čvrsti samoemulgujući sistem

SSMEDDS – Solid Self-microemulsifying drug delivery system – čvrsti samomikroemulgujući sistem

U – ulje

U/V – ulje-u-vodi

V – voda

V/U – voda-u-ulju

Kratak sadržaj

U radu su formulisane i ispitane i formulisane različiti čvrsti samodispergujući sistemi kao potencijalni nosači za teško rastvorljivu model lekovitu supstancu karbamazepin (CBZ). Ispitivani su: čvrsti samomikroemulgujući sistem (eng. Solid Self-microemulsifying drug delivery system, skr. SSMEDDS), čvrsta samomulgujuća fosfolipidna suspenzija (eng. Solid Self-emulsifying phospholipid suspension, skr. SSEPS) kao i samoemulgujuće pelete. Samomikroemulgujući sistem (eng. Self-microemulsifying drug delivery system - SMEDDS) je fomulisan korišćenjem surfaktanta (Polisorbat 80 (S)), kosurfaktanta (PEG – 40 hidrogenizovano ricinusovo ulje (C)) i uljane faze (trigliceridi srednje dužine lanca (O)). Prilikom izrade SSMEDDS sistema korišćena su četiri različita adsorbensa velike specifične aktivne površine, pri čemu su dva bila tipa magnezijum-aluminometasilikata (Neusilin® UFL2 i Neusilin® FL2) i dva tipa silicijum-dioksida (Sylysia® 320 i Sylysia® 350). Ispitana je mikroemulziona oblast sistema pri odnosu surfaktanta i kosurfaktanta (Km) 1:1 i SMEDDS formulacija sa surfaktant-kosurfaktant/ulje odnosom (eng. surfactant-cosurfactant/oil ratio - SC/O) 8/2 je izabrana za dalja istraživanja. Kapacitet solubilizacije odabrane SMEDDS formulacije za CBZ iznosio je 33771 ± 41 µg/ml. Reološka merenja SMEDDS formulacije sa i bez CBZ, pri sadržaju vode od 10 do 60 % (m/m), su pokazala da nakon razblaženja sa vodom CBZ ima znatan uticaj na reološko ponašanje ispitivanih sistema. Fotonska korelaciona spektroskopija je pokazala sposobnost formulacije da, nakon razblaženja sa vodom, formira kapi čiji prečnik odgovara mikroemulzijama. SSMEDDS formulacije su znatno poboljšale brzinu rastvaranja CBZ, pri čemu je pokazano da vrsta adsorbensa znatno utiče na brzinu rastvaranja. Kod formulacija sa adsorbensom tipa magnezijum-aluminometasilikata brzina rastvaranja CBZ opada sa porastom specifične aktivne površine, usled zadržavanja dela tečne SMEDDS unutar pora sistema i njegovom postepenom izlaganju spoljašnjem medijumu. SSMEDDS formulacije sa adorbensima na bazi silicijum-dioksida nisu pokazale značajnu razliku u odnosu na odgovarajuće fizičke smeše. Prisustvo amorfnog oblika CBZ u fizičkim smešama je razlog primećene velike brzine rastvaranja. Takoñe je formulisana samoemulgujuća fosfolipidna suspenzija (eng. Self-emulsifying phospholipid suspension, skr. SEPS) korišćenjem PEG-8 kaprilno/kaprinski gliceridi (S)/(lecitin/propilen-glikol) (C)/trigliceridi srednje dužine lanca (O) samoemulgujućeg sistema kao disperznog medijuma. Km odnos 3:2 je ispitan i SC/O odnos 8:2 je uzet za dalja istraživanja. Fotonska korelaciona spektroskopija je pokazala sposobnost supernatanta SEPS da nakon razblaženja sa vodom formira kapi prečnika koji odgovara emulzijama. Dijatomitne mikrokapsule, koje predstavljaju fosilizovane skelete fotosintetičlih algi za kompleksnom trodimenzionalnom (3D) strukturom, porozne strukture, koje se sastoje od amorfnog silika materijala i koje se dobijaju prečišćavanjem dijatomejske zemlje, su korišćene kao adsorbensi za SEPS prilikom formulisanja SSEPS. Različiti čvrsti uzorci SSEPS su pripremljeni korišćenjem dve metode: adsorpcija disperzije CBZ u SEDDS na dijatomitne mikrokapsule blagim mešanjem u tarioniku sa pistilom (Metoda A); disperzijom dijatomitnih mikrokapsula u etanolnom rastvoru CBZ i SEDDS, nakon čega je etanol uparen (Metoda B). Brzina rastvaranja CBZ iz izrañenih SSEPS formulacija je bila znatno veća u poreñenju sa čistim CBZ, ali i fizičkom smešom i odgovarajućom čvrstom disperzijom dobijenom uparavanjem etanolnog rastvora CBZ iz disperzije dijatomitnih mikrokapsula. Brzina rastvaranja CBZ iz SSEPS formulacije pripremljene metodom B je veća u poreñenju sa brzinom rastvaranja CBZ iz SSEPS pripremljene metodom A. Razlog za ovo je verovatno parcijalna adsorpcija SSEPS

formulacije pripremljene metodom B unutar pora dijatomitnih mikrokapsula. U toku studija stabilnosti, pod uslovima ubrzane studije, (40°C i 70% RH), u toku 10 nedelja, nisu primećene značajne promene u kristaličnosti CBZ kao ni u njegovoj brzini rastvaranja kod SSEPS formulacija, za razliku od čvrste disperzije, kod koje je uočen značajan porast kristaličnosti. Ovo implicira, da nakon adsorbovanja tečne SEPS, dijatomitne mikrokapsule mogu da održe inicijalne karakteristike. Samoemulgujuće pelete su izrañene oblaganjem šećernih peleta, veličine 710 - 825 µm, tečnom SEPS formulacijom, korišćenjem komore sa fluidizirajućim protokom vazduha, i etanol/voda (odnos 9/1) disperznog medijuma. Optimizovana je količina koloidnog silicijum-dioksida kao sredstva protiv lepljenja kao i hidroksipropilmetilceluloze, kao sredstva za vezivaje. Prilikom karakterizacije samoemulgujućih peleta nañeno je da je CBZ prisutan na površini peleta i to najvećim delom u P – monokliničkom obliku. Brzina rastvaranja CBZ iz samoemulgujućih peleta je znatno veća u odnosu na brzinu rastvaranja čistog CBZ. Veća brzina rastvaranja se može objasniti prisustvom SEDDS koja je bogata surfaktantima kao i velikoj površini lako rastvorljivih šećernih peleta. Dinamički in vitro test lipolize SSMEDDS formulacija je vršen korišćenjem pankreatina svinjskog porekla uz kontinuirano dodavanje jona kalcijuma. Nañeno je da je brzina lipolize značajno veća kod SSMEDDS formulacija sa poroznim adsorbensima na bazi silicijum-dioksida nego kod formulacija sa sa adsorbensima na bazi magnezijum-aluminometasilikatom. Takoñe, brzina lipolize kod SSMEDDS formulacija sa magnezijum-aluminometasilikatom zavisi od specifične aktivne površine adsorbensa, pri čemu veće vrednosti dovode do manje brzine lipolize. Sve formulacije su pokazale mali porast količine CBZ u fazi pelete (1 – 7 %) tokom trajanja testa ukazujući da lipoliza ne utiče značajno na kapacitet solubilizacije formulacija za CBZ. Količina CBZ u fazi pelete takoñe zavisi i od tipa adsorbensa, pri čemu adsorbensi na bazi magnezijum-aluminometasilikata pokazuju niže vrednosti porasta CBZ u fazi pelete. Takoñe, veći SMEDDS/adsorbens odnos dovodi do smanjenja količine CBZ u fazi pelete.

Ključne reči: čvrsti samomikroemulgujući sistem, čvrsta samoemulgujuća fosfolipidna suspenzija, samoemulgujuće pelete, magnezijum-aluminometasilikat, porozni silicijum-dioksid, dijatomitne mikrokapsule, povećanje brzine rastvaranja, dinamička in vitro lipoliza, karbamazepin

Summary

The purpose of this study was to investigate different solid self-dispersing formulations as potential drug delivery system for poorly soluble carbamazepine (CBZ). Solid self-microemulsifying drug delivery system (SSMEDDS), solid self-emulsifying phospholipid suspension (SSEPS) and self-emulsifying pellet formulations were investigated. Self-microemulsifying drug delivery system (SMEDDS) was formulated using the surfactant polyoxyethylene 20 sorbitan monooleate (S), the cosurfactant PEG-40 hydrogenated castor oil (C) and the oil caprylic/capric triglycerides (O). Four different adsorbents with high specific surface area were used: Neusilin® UFL2, Neusilin® FL2 (magnesium aluminometasilicate), Sylysia® 320 and Sylysia® 350 (porous silica). Microemulsion area at the surfactant to co-surfactant ratio (Km) 1:1 was evaluated and for further investigation SMEDDS with SC/O ratio 8:2 was selected. Solubilization capacity of selected SMEDDS for CBZ was 33771 ± 41 µg/ml. Rheological measurements of unloaded and CBZ-loaded SMEDDS system at water content varied from 10 to 60 % (w/w) were conducted. It has been found that CBZ has great influence on rheological behaviour of investigated system upon water dilution. Photon correlation spectroscopy has shown ability of CBZ-loaded SMEDDS system to produce microemulsion droplet size. SSMEDDS improved release rate of CBZ, but type of adsorbent significantly affects release rate of CBZ. For SSMEDDS with different magnesium aluminometasilicate adsorbents, release rate of CBZ decreased with increasing specific surface area due to entrapment of liquid SMEDDS inside the pores and its gradual exposure to dissolution medium. With porous silica adsorbents no difference in release rate was found in comparison to physical mixtures. In physical mixtures presence of amorphous CBZ led to high dissolution rate. Self – emulsifying phospholipid suspension (SEPS) was formulated using caprylocaproyl macrogol-8 glycerides (S)/ (lecithin/ propylene glycol) (Cs)/ caprylic/capric triglyceride (O) self-emulsifying system. Km 3:2 was evaluated and for further investigation SEDDS with SCs/O ratio 8:2 was selected. Photon correlation spectroscopy has shown ability of SEPS supernatant to produce emulsion droplet size Diatoms, which represent fossilized skeletons of photosynthetic algae with complex 3 – dimensional (3D), porous structure consisting of amorphous silica, obtained by purification of diatomaceous earth, was used as solid carrier. Different solid samples of CBZ suspension in SEDDS, called solid self – emulsifying phospholipid suspension (SSEPS), were prepared using two methods: adsorption of CBZ dispersion in SEDDS by gentle mixing with diatoms in mortar with pestle (Method A) or dispersion of diatoms in ethanol solution of CBZ and SEDDS components, followed by ethanol evaporation (Method B). Release rate of CBZ from SSEPS was significantly higher in comparison to pure drug, physical mixture of diatoms and CBZ as well as solid dispersion of pure CBZ and diatoms obtained by ethanol evaporation. The dissolution of CBZ from SSEPS sample prepared using method B was faster than from the sample prepared by the method A. Higher dissolution for sample prepared by the method B can be attributed to the partial adsorption (deeper localization) of liquid material inside the pores of diatoms. Upon storage of the samples under accelerated conditions (40°C and 70% RH) for 10 weeks no significant changes in CBZ crystallinity and dissolution was in case of SSEPS, contrary to solid dispersion with increased crystallinity, indicating that diatoms with adsorbed liquid CBZ – loaded SEPS can maintain initial CBZ characteristics. Self-emulsifying pellets were formulated by layering SEPS formulation on the surface of sugar pellets, 710- 825 µm i size, using fluid-bed coater and ethanol/water 9/1 dispersion medium. Optimized amounts of

colloidal silica (anti-tacky agent) as well as hidroxypropilmethylcellulose (as binder) were used. During characterization of self-emulsifying pellets it was found that CBZ is mostly present in P-monoclinic form. Dissolution of CBZ from self-emulsifying pellets was faster in comparison to pure CBZ. Higher dissolution rate can be attributed to presence of SEDDS system, rich with surfactants, as well as high surface area of water soluble sugar beads. Dynamic in vitro lipolysis of solid self-microemulsifying formulations was conducted using porcine pancreatin as lipase source and continuous addition of calcium ion. It was found that rate of lipolysis depends from type of adsorbent leading that silica based adsorbents generated higher lipolysis rate in comparison to magnesium-aluminometasilicate adsorbents. Also, rate of lipolysis in SSMEDDS formulations with magnesium-aluminometasilicate adsorbents depends from specific surface area where higher values led to slower lipolysis rate. All formulations have show slight increase (1 – 7%) in CBZ content in pellet phase during the lipolysis indicating that there is no significant effect of lipolysis on solubilization capacity of formulations. Amount of CBZ present in pellet phase also depended from type of adsorbent where magnesium-aluminometasilicate adsorbents show slightly lower CBZ amount. Also amount of CBZ in pellet phase depended from SMEDDS/adsorbent ratio where higher ratio led to lower CBZ content in pellet phase.

Keywords: Solid self- microemulsifying drug delivery systems, solid self - emulsifying phospholipid suspension, self-emulsifying pellet, magnesium aluminometasilicate, porous silica, diatom, dissolution rate improvement, dynamic in vitro lipolysis, lecithin carbamazepine.

SADRŽAJ

UVOD .......................................................................................................................................... 1

OPŠTI DEO ............................................................................................................................... 4

1. Lipidne formulacije za oralnu primenu .......................................................... 5

2. Lipidni ekscipijensi ............................................................................................ 12

3. Studije faznog ponašanja ................................................................................. 18

4. Čvrsti samodispergujući sistemi (eng. Solid Self(Micro)Emulsifying Drug

Delivery Systems) – SS(M)EDDS…………..……………………………. 21

5. Savremeni porozni adsorbensi ………………..……………………...………24

6. In vitro model lipolize ………..…………………………………...……...…... 35

7. Fizičko-hemijske osobine, stabilnost, delovanje

i upotreba karbamazepina .............................................................................. 41

8. Tehnike karakterizacije čvrstih samodispergujućih sistema ……………43

CILJEVI ISTRAŽIVANJA ................................................................................................. 45

EKSPERIMENTALNI DEO .............................................................................................. 47

9. FORMULACIJA I KARAKTERIZACIJA ČVRSTOG SAMOMIKRO-

EMULGUJUĆEG SISTEMA .............................................................................. 48

9.1. Materijali i metode .................................................................................... 48

9.1.1. Materijali ...................................................................................... 48

9.1.2. Metode ........................................................................................... 48

9.1.2.1. Ispitivanje rastvorljivosti karbamazepina ............................ 48

9.1.2.2. Priprema SMEDDS - Konstrukcija

pseudoternernog faznog dijagrama .................................... 49

9.1.2.3. Odabir SMEDDS za dalja ispitivanja .................................. 50

9.1.2.4. Reološka karakterizacija SMEDDS formulacije ................. 50

9.1.2.5. Odreñivanje prosečne veličine prečnika kapi primenom

fotonske korelacione spektroskopije ...............………...….. 52

9.1.2.6. Priprema čvrstog SMEDDS sistema (SSMEDDS) ................ 52

9.1.2.7. Karakterizacija SSMEDDS formulacija primenom

diferencijalne skenirajuće kalorimetrije ................................. 53

9.1.2.8. Karakterizacija SSMEDDS formulacija primenom infracrvene

spektroskopije sa Furijeovom transformacijom .......................54

9.1.2.9. In vitro ispitivanje brzine rastvaranja karbamazepina (CBZ)

iz SSMEDDS formulacija......................................................... 54

9.2. Rezultati i diskusija ............................................................................... 55

9.2.1. Fazno ponašanje pseudoternernog sistema i odabir

SMEDDS formulacije ................................................................. 55

9.2.2. Rastvorljivost CBZ ..................................................................... 57

9.2.3. Reološka karakterizacija SMEDDS formulacije ………..…….. 57

9.2.4. Odreñivanje prosečne veličine prečnika kapi primenom

fotonske korelacione spektroskopije …………..........…....….... 63

9.2.5. Karakterizacija SSMEDDS formulacija primenom

diferencijalne skenirajuće kalorimetrije i infracrvene

spektroskopije sa Furijeovom transformacijom ....................…..…. 66

9.2.6. In vitro ispitivanje brzina rastvaranja karbamazepina

iz SSMEDDS formulacija .......................................................... 72

10. FORMULACIJA I KARAKTERIZACIJA ČVRSTE

SAMOEMULGUJUĆE FOSFOLIPIDNE SUSPENZIJE (SSEPS) .......... 76

10.1. Materijali i metode .................................................................................. 76

10.1.1. Materijali .................................................................................... 76

10.1.2. Metode ......................................................................................... 76

10.1.2.1. Priprema tečne samoemulgujuće fosfolipidne

suspenzije (SEPS) ................................................................. 76


fotonske korelacione spektroskopije .................................... 77

10.1.2.3. Optička mikroskopija SEPS formulacije ............................. 77

10.1.2.4. Priprema čvrste SEPS (SSEPS) formulacije ........................ 78

10.1.2.5. Karakterizacija SSEPS formulacija primenom diferencijalne

skenirajuće kalorimetrije ..................................................... 80

10.1.2.6. Karakterizacija SSEPS formulacija primenom difrakcije X

-zraka .................................................................................. 80

10.1.2.7. In vitro ispitivanje brzina rastvaranja CBZ

iz SSEPS formulacija............................................................ 80

10.1.2.8. Skenirajuća elektronska mikroskopija SSEPS ................... 81

10.1.2.9. Ubrzana studija stabilnosti SSEPS formulacija ....................81

10.2. Rezultati i diskusija ….....………………..………………...………..…… 82

10.2.1. Odabir odgovarajuće samoemulgujuće formulacije

kao disperznog medijuma za SEPS............................................. 82

10.2.2. Odreñivanje prosečne veličine prečnika kapi SEPS primenom

fotonske korelacione spektroskopije ..…..............………...….. 85

10.2.3. Odreñivanje veličine čestica karbamazepina u tečnoj SEPS

pomoću optičke mikroskopije …………...……………………..…. 88

10.2.4. Karakterizacija čvrste samoemulgujuće fosfolipidne suspenzije

(SSEPS) primenom diferencijalne skenirajuće kalorimetrije,

difrakcije X-zraka i skenirajuće elektronske mikroskopije ....... 89

10.2.5 In vitro ispitivanje brzine rastvaranja CBZ iz

SSEPS formulacija ....................................................................... 95

10.2.6 – Rezultati ubrzane studije stabilnosti SSEPS formulacija ......... 97

11. FORMULACIJA I KARAKTERIZACIJA SAMOEMULGUJUĆIH PELETA 101

11.1. Materijali i metode ................................................................................ 101

11.1.1. Materijali .................................................................................. 101

11.1.2. Metode ....................................................................................... 101

11.1.2.1. Izrada samoemulgujućih peleta karbamazepina ................... 101

11.1.2.2. Optička mikroskopija samoemulgujućih peleta .................... 104


fotonske korelacione spektroskopije .................................... 104

11.1.2.4. Karakterizacija samoemulgujućih peleta primenom

diferencijalne skenirajuće kalorimetrije ................................ 105

11.1.2.5. Karakterizacija samoemulgujućih peleta primenom difrakcije

X - zraka ............................................................................... 105

11.1.2.6. In vitro ispitivanje brzina rastvaranja CBZ

iz samoemulgujućih peleta ................................................... 105

11.2. Rezultati i diskusija ...................................................................................... 106

11.2.1. Oblaganje samoemulgujućih peleta ........................................... 106

11.2.2. Optička mikroskopija samoemulgujućih peleta ......................... 107

11.2.3. Odreñivanje prosečne veličine prečnika kapi primenom fotonske

korelacione spektroskopije (PCS) .............................................. 109

11.2.4. Karakterizacija samoemulgujućih peleta primenom diferencijalne

skenirajuće kalorimetrije (DSC) i difrakcije X - zraka (XRD) .. 112

11.2.5. In vitro ispitivanje brzine rastvaranja CBZ

iz samoemulgujućih peleta ………......................................…… 115

12. IN VITRO DINAMIČKA LIPOLIZA ČVRSTIH

SAMOMIKROEMULGUJUĆIH SISTEMA (SSMEDDS)

ZA ORALNU PRIMENU ........................................................................................... 117

12.1. Materijali i metode ................................................................................ 117

12.1.1. Materijali .................................................................................. 117

12.1.2. Metode ....................................................................................... 118

12.1.2.1. Dinamički in vitro model lipolize ...................................... 118

12.1.2.2. Stepen lipolize i odreñivanje sadržaja CBZ iz čvrstih

SSMEDDS u toku in vitro dinamičke lipolize .................. 120

12.2. Rezultati i diskusija ………………………………………………….. 121

ZAKLUČAK …….…………………………………………………………………....……. 132

LITERATURA ………………………………..…………………………………....……… 139

BIOGRAFIJA ...................................................................................................................... 156

PRILOZI ................................................................................................................................ 157

Prilog A – Karakteristike surfaktanata koji se kori ste prilikom izrade samodispergujućih

formulacija ............................................................................................................................... 157

1. PEG-8 kaprilno/kaprinski gliceridi ................................ 157

2. PEG – 40 hidrogenizovano ricinusovo ulje ................... 159

3. Polisorbat – 80 ............................................................... 161

Izjava o istovetnosti štampane i elektronske

verzije doktorata ................................................................. 164

Izjava o autorstvu .............................................................. 165

Izjava o korišćenju ............................................................ 166

1

UVOD

Tokom poslednje dve decenije intenzivno se istražuje razvoj lipidnih formulacija sa

lipofilnim lekovitim supstancama, pri čemu su se istraživanja uglavnom fokusirala na

izradu različitih samoemulgujućih (eng. Self-emulsifying drug delivery system - SEDDS) i

samomikroemulgujućih (eng. Self-microemulsifying drug delivery system - SMEDDS)

sistema koji se objedinjeno mogu zvati samodispergujući sistemi (Kuentz, 2012).

Najnovija istraživanja ispituju podobnost samoemulgujuće fosfolipidne suspenzije (eng.

Self-emulsifying phospholipid suspension - SEPS), novog člana grupe samodispergujućih

sistema, kao nosača teško rastvorljivih lekovitih supstanci (Shanmugam i sar., 2011).

Lipidne formulacije za oralnu (peroralnu) primenu se uobičajeno pripremaju kao tečni

preparati. Meñutim, brojne prednosti čvrstih farmaceutskih oblika kao što su niska cena

proizvodnje, lakoća procesne kontrole, dobra reproducibilnost i mnoge druge, dovele su do

usmeravanja razvoja lipidnih formulacija ka čvrstim lipidnim sistemima, posebno čvrstim

samodispergujućim sistemima. Ovi terapijski sistemi potencijalno mogu da poseduju sve

prednosti lipidnih formulacija kao i prednosti savremenih poroznih adsorbenasa, na koje se

lipidne formulacije adsorbuju i koji vrlo često imaju sinergistički efekat na brzinu

rastvaranja lekovite supstance. Takoñe, čvrste lipidne formulacije se odreñenim

farmaceutsko-tehnološkim operacijama lako mogu prevesti u različite farmaceutske oblike

kao što su tablete, kapsule, pelete punjene u tvrde kapsule i drugi (Uchida i sar., 2012;

Kallakunta i sar., 2012).

Razvoj čvrstih samodispergujućih formulacija, u cilju poboljšanja efikasnosti postojećih

lekovitih supstanci, predstavlja jedan od novijih pristupa farmaceutske tehnologije. Oko 70

– 80 % postojećih i oko 40 % novosintetisanih lekovitih supstanci predstavljaju teško

rastvorljiva jedinjenja (Lipinski, 2002; Palmer, 2003). Shodno LADMER sistemu, kako bi

se lekovita supstanca nakon peroralne primene resorbovala, mora se predhodno osloboditi

iz sistema i rastvoriti u GI tečnosti (Ritschel, 1992). Iz tog razloga veliki istraživački

napori se ulažu u cilju poboljšanja brzine i rastvorljivost teško rastvorljivih lekovitih

2

supstanci, prilikom čega čvrsti samodispergujući sistemi predstavljaju perspektivne nosače

pomoću kojih se potencijalno može postići poboljšanje biološke raspoloživosti teško

rastvorljivih jedinjenja (Gursoy i Benita, 2004). Prilikom razvoja novih formulacija, cilj je

da se dobiju sistemi sa optimalnom distribucijom lekovite supstance, dobrim liberacionim

profilom, što dužim rokom trajanja i sa niskim toksičnim potencijalom. Pošto u sastav

čvrstih samodispergujućih sistema ulaze surfaktantna faza (surfaktant i/ili kosurfaktant),

uljana faza, lekovita supstanca koja može biti rastvorena i/ili dispergovana u smeši ove dve

faze i adsorbens, koji obično predstavlja prašak odgovarajućih fizičko-hemijskih

karakteristika, i obzirom da je neophodno koristiti visoke koncentracije PAM, pitanje

biološke prihvatljivosti i ekonomičnosti ovih sistema je od velikog značaja. Iz tog razloga

noviji pristup prilikom razvoja čvrstih samodispergujućih sistema jeste upotreba niskih

koncentracija nejonskih PAM, koje predstavljaju relativno bezbedne tenzide sa malim

iritabilnim potencijalom kao i prirodnih adsorbenasa odgovarajućih fizičko-hemijskih

karakteristika, čija je proizvodnja znatno jeftinija u odnosu na sintetske nosače sličnih

karakteristika (Melo i sar., 1999).

Zbog kompleksnog sastava čvrstih samodispergujućih sistema vrlo je teško predvideti

ponašanje sistema nakon peroralne primene. Različita struktura i sadržaj surfaktanta,

kosurfaktanta i ulja, različiti odnos tečnog samodispergujućeg sistema sa nosačem kao i

fizičko-hemijske osobine samog nosača mogu dovesti do veoma različitih rezultata u

pogledu brzine i obima oslobañanja lekovite supstance. Takoñe usled amfifilne strukture

mnogih aktivnih komponenti, i udeo lekovite supstance može imati znatni efekat na

sopstvenu brzinu rastvaranja kod samodispergujućih formulacija (Pouton, 1997; Tang i

sar., 2008). Iz tog razloga korišćenjem uobičajenog postupka ispitivanja brzine rastvaranja,

često se ne može adekvatno i tačno predvideti ponašanje ispitivanih samodispergujućih

formulacija in vivo. Postoji velika zainteresovanost istraživača za razvoj biorelevantnih

medijuma kao i različitih statičkih ili dinamičkih modela lipolize u cilju preciznijeg

predviñanja ponašanja samodispergujućih formulacija in vivo (Sasseine i sar., 2010;

Wagner i sar., 2012).

3

Brojne studije su potvrdile da čvrste samodispergujuće formulacije mogu znatno da

poboljšaju oslobañanje i rastvaranje teško rastvorljivih lekovitih supstanci nakon peroralne

primene. Meñutim, pošto su razvijene i sintetisane brojne PAM, rastvarači i ulja različitih

osobina, nije moguće davati opšte zaključke u pogledu izbora vrste i koncentracije tenzida

i uljane faze, već je neophodno ispitati svaki sistem ponaosob. Odabir odgovarajućeg

adsorbensa je takoñe od velikog značaja usled uticaja nosača na fizičku stabilnost lekovite

supstance (precipitacija na površini adsorbensa, polimorfni prelaz i drugi vidovi

interakcija), prilikom čega može doći do promene brzine rastvaranja (Nazzal i Khan, 2006;

Kallakunta i sar., 2012). Samim tim brzina rastvaranja lekovite supstance iz čvrstog

samodispergujućeg sistema se može znatno razlikovati u zavisnosti od korišćenih

ekscipijenasa, a može u velikoj meri zavisiti od fizičko-hemijskih karakteristika same

lekovite supstance (Agarwal i sar., 2009).

4

OPŠTI DEO

5

1. Lipidne formulacije za oralnu primenu

Resorpcija lekovite supstance nakon oralne (peroralne) primene zavisi pre svega od

njene rastvorljivosti i permeabilnosti. U cilju postizanja zadovoljavajuće efikasnosti

terapije peroralnom primenom lekovitog oblika, lekovita supstanca mora prvo da se

rastvori u gastrointestinalnim tečnostima i nakon toga da permeira kroz zid intestinuma

(Slika 1.1) (Aulton, 2002).

Slika 1.1 - Shematski prikaz oslobañanja i rastvaranja lekovite supstance iz čvrstog

farmaceutskog oblika za peroralnu primenu neophodnih za resorpciju iz GIT – a u

sistemsku cirkulaciju

Karakteristike lekovitih supstanci koje imaju najveći uticaj na apsorpciiju nakon

peroralne primene (rastvorljivost i permeabilnost) su poslužile za njihovu klasifikaciju

1995. godine uvoñenjem Biofarmaceutskog sistema klasifikacije (BSK)1 u kome su sve

lekovite supstance klasifikovane prema njihovoj rastvorljivosti u vodi i permeabilnosti

kroz intestinalnu membranu (Amidon i sar., 1995; Ritschel, 1992). BSK klasifikacija se

1 Biofarmaceutski Sistem Klasifikacije (BSK) – predstavlja sistem klasifikacije lekovitih supstanci na osnovu

njihove rastvorljivosti i permeabilnosti. Prema FDA smernicama predstavlja validan vodič za predviñanje intestinalne resorpcije lekovite supstance. Osnove ovog sistema klasifikacije je postavio Gordon Amidon za šta je avgusta 2006 godine na FIP – ovom (eng. International Pharmaceutical Federation) kongresu održanom u Salvadoru, Brazil, dobio nagradu za istaknuti naučni rad (eng. Distinguished Science Award).

6

široko koristi prilikom evaluacije razvoja različitih farmaceutskih preparata u

farmaceutskoj industriji kao i razvoja brojnih zahteva regulativnih tela (CDER/FDA, U.S.

Food and Drug Administration, Center for Drug Evaluation and Research: Guidance for

industry: Waiver of in vivo bioavailability and bioequivalence studies for immediate-

release solid oral dosage forms based on a biopharmaceutics classification system, 2000;

EMEA, European Medicines Agency, Committee for Medicinal Products for Human Use

(CHMP): Guideline on the investigation of bioequivalence, 2010). Uzimajući u obzir da

oko 70 – 80 % postojećih lekovitih supstanci predstavlja teško rastvorljiva jedinjenja

(Porter i sar., 2008), sve učestalije se javlja problem nepredvidive, neregularne i nepotpune

resorpcije aktivne komponente čvrstog farmaceutskog oblika. Problem sa biološkom

raspoloživošću se može prevazići poboljšanjem intestinalne permeabilnosti kao i

rastvorljivosti lekovite supstance.

Lekovita supstanca permeira kroz intestinum, trancelularnim putem, ili pak izmeñu

ćelija, paracelularnim putem (Hämäläinen i Frostell-Karlsson, 2004). Permeacija

trancelularnim putem najvećim delom zavisi od lipofilnih karakteristika molekula i upravo

iz tog razloga se tim karakteristikama pridaje veliki značaj prilikom optimizacione faze

razvoja nove lekovite supstance (Kerns i Di, 2003). Najveći deo farmaceutskih

istraživanja, u cilju poboljšanja biološke raspoloživosti, se fokusira na postizanje bolje

rastvorljivosti lekovite supstance i iz tog razloga prve kandidate prilikom odabira lekovite

model supstance predstavljaju jedinjenja iz BSK grupe 2 (niska rastvorljivost; visoka

permeabilnost) (Fahr i Liu, 2007).

Uobičajeni pristupi u cilju poboljšanja brzine rastvaranja teško rastvorljivih supstanci u

vodi su redukcija veličine čestica i formiranje lako rastvorljivih soli. Meñutim, u

odreñenim slučajevima ovi pristupi ne daju zadovoljavajuće rezultate u poboljšanju

bioraspoloživosti. Postoje praktična ograničenja u smanjenju veličine čestica koje se može

postići konvencionalnim metodama. Takoñe za formiranje soli mora postojati jedna slabo

kisela ili slabo bazna farmakofora, što često nije slučaj. Ako se odgovarajuća so i formira

može se pokazati kao neefikasna u poboljšanju bioraspoloživosti zbog pH posredovane

precipitacije u GIT-u nakon inicijalnog rastvaranja. Poboljšanje bioraspoloživosti, u tim

7

slučajevima, može se postići upotrebom lipidnih ekscipijenasa, i formulisanjem lipidnih

formulacija, mada ove formulacije mogu pokazati odreñena ograničenja.

Uprkos svemu upotreba prirodnih i/ili sintetskih lipida radi poboljšanja biološke

raspoloživosti lipofilnih, u vodi teško rastvorljivih lekovitih supstanci, pokazuje porast

poslednjih godina. Smatra se da lipidi poboljšavaju biološku raspoloživost teško

rastvorljivih supstanci tako što se njihovom upotrebom prevazilaze ograničenja, nastala

zbog spore i nekompletne solubilizacije leka u organizmu, na taj način što podstiču

stvaranje micela unutar intestinuma koje sadrže teško rastvorljivu supstancu. Ubrzavanje

stvaranja micela nije toliko posledica direktnog delovanja lipida, koji ulaze u sastav

formulacije, koliko proizvoda njihovog varenja (Pouton, 2000; 2006). Poboljšanju biološke

raspoloživosti doprinosi i to što visoko lipofilne lekovite supstance, koje ulaze u sastav

micela i resorbuju se od strane intestinuma, ulaze u sastav hilomikrona, koji se formiraju u

enterocitima, i tako odlaze u sistem limfnih sudova zaobilazeći portalni krvotok i efekat

prvog prolaza kroz jetru (Porter i Charman, 2001). Takoñe novija istraživanja pokazuju da

odreñeni lipidni ekscipijenci polioksietilovanog tipa poboljšavaju biološku raspoloživost

inhibicijom P glikoproteina, proizvoda MDR1 gena, koji predstavlja glavni proteinski

nosač, odgovoran za efluks ksenobiotika (Hugger i sar., 2002).

Sumarno gledano mehanizmi kojima lipidni ekscipijensi povećavaju resorpciju su:

- Solubilizacija leka u intestinalnoj tečnosti (Slika 1.2 A),

- Izmena transportnih mehanizama u enterocitima (Slika 1.2 B),

- Izmena puta leka u sistemsku cirkulaciju (portalni krvotok vs. limfni sudovi) (Slika 1.2

C).

8

Slika 1.2 - Shematski prikaz osnovnih mehanizama poboljšanja resorpcije lekovite

supstance korišćenjem lipidnih ekscipijenasa (Porter i sar., 2007)

Lipidni sistemi za peroralnu primenu obuhvataju veliki broj različitih tipova

formulacija, od jednostavnih uljanih rastvora pa sve do kompleksnih smeša ulja,

surfaktanta, kosurfaktanta i korastvarača. Novije formulacije iz ove grupe predstavljaju

tipične samodispergujuće sisteme koji se uobičajeno nazivaju samoemulgujući, SEDDS

(eng. Self Emulsifying Drug Delivery Systems) ili samomikroemulgujući, SMEDDS (eng.

Self Micro-Emulsifying Drug Delivery Systems) sistemi (Pouton, 2006). Od skora uveden

je novi tip samodispergujućeg sistema, samoemulgujuće fosfolipidne suspenzije, SEPS

(eng. Self Emulsifying Phospholipid Suspensions) u kome je lekovita supstanca

dispergovana, a ne rastvorena u samodispergujućem matriksu (Shanmugam, 2011). U cilju

boljeg definisanja i eventualne kategorizacije različitih lipidnih formulacija koje su od

značaja za istraživanja na polju savremenih nosača lekovitih supstanci, uveden je sistem

klasifikacije lipidnih formulacija (Tabela 1.1) (Pouton, 2000, 2006).

9

Tabela 1.1 – Sistem klasifikacije lipidnih formulacija (Pouton, 2000; 2006)

Pomoćne materije u formulaciji Sastav formulacije (%, m/m)

Tip

I

Tip

II

Tip IIIA

Tip IIIB

Tip IV

Ulje: trigliceridi ili mešani mono i digliceridi 100 40–80 40–80 < 20 –

Surfaktanti sa HLB* < 12 – 20–60 – – 0–20

Surfaktanti sa HLB* > 12 – – 20–40 20–50 30–80

Hidrofilni korastvarači (npr. PEG, propilenglikol, dietilenglikol-monoetiletar)

– – 0–40 20–50 0–50

* HLB – Hidrofilno-lipofilni balans

Lipidne formulacije tipa I predstavljaju rastvore lekovite supstance u odreñenim uljima,

dok lipidne formulacije tipa II sadrže dodatno i surfaktant niske HLB vrednosti. Meñutim

najviše se istražuju lipidne formulacije tipa III što je dovelo do komercijalizacije nekoliko

proizvoda ovog tipa kao što su: Neoral® (ciklosporin) i Sandoimmune® (ciklosporin)

(Novartis Pharmaceuticals UK Ltd, Frimley, Camberley, Velika Britanija), Gengraf®

(ciklosporin), Kaletra® (lopinavir i ritonavir) i Norvir® (ritonavir) (Abbott Laboratories,

Ilinois, SAD), Rapamune® (sirolimus) (Wyeth-Ayerst, parent Pfizer, Njujork, SAD),

Aptivus® (tipranavir) (Boehringer Ingelheim, Ingelheim, Nemačka) i drugi (Strickley, 2007).

Ipak iz razloga što lipidne formulacije tipa III mogu da sadrže 3-5 različitih ekscipijenasa,

uključujući surfaktante i visoke i niske HLB vrednosti, ove formulacije mogu da poseduju

različite karakteristike. Stoga je ovaj tip lipidnih formulacija dodatno podeljen na tip IIIA i

IIIB, prilikom čega lipidne formulacije tipa IIIA sadrže značajan udeo ulja dok su lipidne

formulacije tipa IIIB predominantno rastvorljive u vodi i sadrže manji udeo uljane faze

(Tabela 1.1). Takoñe lipidne formulacije tipa IIIB pokazuju veću incidencu precipitacije

lekovite supstance nakon dispergovanja u spoljašnjoj fazi u odnosu na lipidne formulacije

tipa IIIA, što ukazuje da ove formulacije imaju značajan uticaj na fizičko stanje lekovite

supstance u intestinumu, što može negativno uticati na brzinu resorpcije. Lipidne

10

formulacije tipa IV, uvedene u system klasifikacije lipidnih formulacija 2006 godine,

sadrže samo surfaktante u svom sastavu i predstavljaju tzv surfaktantne sisteme (Pouton,

2006). Nekoliko proizvoda tipa surfaktnatnog sistema se nalazi već na tržištu: Agenerase®

(Amprenavir) sa D-alfa-tokoferil-PEG-1000-sukcinatom (skr. TPGS) (GlaxoSmithKline,

Brentford, London, Velika Britanija), Ketas® (Ibudilast) sa Cremophor® – om RH 60

(Kyorin Pharmaceutical, Tokio, Japan), Infree® (Indometacin) sa Cremophor® – om RH 60

(Eisai Co, Tokio, Japan), Fenogal® (Fenofibrat) sa Gelucir® - om 44/14 (Genus, London,

UK) i drugi (Strickley, 2007).

Disperzije lipidnih sistema u vodi se mogu klasifikovati u tri velike kategorije (Razdan i

Devarajan, 2003):

- Micelarni rastvor,

- Mikroemulzije,

- Konvencionalne emulzije odnosno makroemulzije.

Samodispergujuće formulacije koje nakon dispergovanja u medijumu formiraju

stabilne, transparentne, homogene, niskoviskozne i termodinamički stabilne koloidne

sisteme, mikroemulzije, veličine prečnika kapi manje od 50 nm su SMEDDS tipa (Gursoy

i Benita, 2004). Meñutim prema radu Schott – a, mikroemulzije poseduju kapi veličine

prečnika od 10 – 100 nm (Schott, 2000). Formulacije SEDDS tipa nakon dispergovanja u

medijumu formiraju belo obojene, termodinamički nestabilne sisteme. Generalno kod ovih

formulacija, nakon dispergovanja, veličina formiranih kapi je veća nego kod formulacija

SMEDDS tipa. Opšte karakteristike SEDDS i SMEDDS sistema predstavljene su u Tabeli

1.2. Micelarni rastvori poseduju micele veličine od 2-5 nm i najčešće se formiraju

dispergovanjem surfaktantnih sistema. Prilikom formulisanja samodispergujućih sistema

veličina prečnika kapi nakon dispergovanja ne treba da bude ograničavajući faktor iz

razloga što mala veličina prečnika kapi ne ukazuje uvek na bržu resorpciju, niti na bolju

solubilizaciju teško rastvorljive lekovite supstance (Schott, 2000).

11

Tabela 1.2 - Opšte karakteristike SEDDS i SMEDDS sistema nakon dispergovanja u spoljašnjoj fazi (Patel i sar., 2007)

SEDDS

SMEDDS

nakon dispergovanja u spoljašnjoj fazi formira emulzije koje se sastoje od kapi jedne faze dispergovane u drugoj

nakon dispergovanja u spoljašnjoj fazi formira mikroemulzioni sistem

nakon dispergovanja u spoljašnjoj fazi veličina kapi je preko 200 nm

nakon dispergovanja u spoljašnjoj fazi veličina kapi je od 10 – 100 nm

nastale emulzije su bele boje zbog toga što je prečnik formiranih kapi veći od talasne dužine svetlosti i poseduju više vrednosti indeksa refrakcije u odnosu na vodu

nastale mikroemulzije su transparentne i prozračne, prečnik kapi je manji od ¼ talasne dužine svetlosti i u odnosu na vodu vrlo malo skreću ravan polarizovane svetlosti (vrednost indeksa refrakcije je jako slična vrednosti indeksa refrakcije vode)

formirane emulzije poseduju kapi kao pojedinačne entitete sve dok se ne desi koalescencija (Ostvaldovo spajanje) sitnijih kapi u unutrašnje faze u krupnije

„kapi“ mikroemulzije u deliću sekunde mogu da se raspadnu na jednom mestu u sistemu i da se formiraju na drugom

formirane emulzije su liofobne formirane mikroemuzije su na granici izmeñu liofobnih i liofilnih koloida

zahtevaju intenzivniju agitaciju za formiranje emulzije

mikroemulzija se formira blagim mešanjem sa spoljašnjom fazom

meñupovršinski napon ~ 10-2 – 10-3 mN/m ~ 1 - 50 mN/m

stabilnost nakon dispergovanja – Termodinamički nestabilni sistemi, faze teže da se razdvoje kako bi se postigao minimum slobodne energije

Termodinamički stabilni sistemi, ukoliko ne dolazi do promene u sastavu, temperaturi ili pritisku potencijalno poseduju neograničeno vreme trajanja

meñupovršina ~ 200 m2/g ~15 m2/g

12

Proces samodispergovanja još uvek nije dovoljno istražen. Smatra se da se proces

samodispergovanja dešava onda kada je promena entropije sistema veća nego energija koja

je neophodna za povećanje površine unutrašnje faze (Reiss, 1975). Slobodna energija

konvencionalne emulzije predstavlja direktnu funkciju energije neophodne za formiranje

nove površine izmeñu uljane i vodene faze. Ove dve faze vremenom teže da se razvoje sa

ciljem smanjenja dodirne površine i posledično slobodne energije sistema. Dodatkom

surfaktanta, koji formira meñupovršinski film, smanjuje se meñupovršinski napon i samim

tim slobodna energija sistema, formiranjem barijere koja sprečava koalescenciju uljanih

kapi u U/V sistemu. Kod SEDDS i SMEDDS sistema emulgovanje se dešava spontano, jer

slobodna energija koja je neophodna da bi se formirala emulzija, odnosno mikroemulzija,

je niska i pozitivna ili čak negativna (Constantinides, 1995). Meñupovršinska struktura ne

sme da pokazuje otpor ka smicanju površine kako bi se formirala emulzija (Dabros i sar.,

1999). Lakoća samoemulgovanja se dovodi u korelaciju sa lakoćom penetracije vode u

fazu tečnih kristala ili gel fazu formiranu na površini uljanih kapi (Rang i Miller, 1999;

Wakerly i sar., 1986). Dodatkom samodispergujuće formulacije spoljašnjoj fazi dolazi do

formiranja meñupovršinskog filma na površini uljanih kapi. Penetracija vode kroz

meñupovršinski film dovodi do solubilizacije vode u uljanoj fazi koja se dešava dok se ne

postigne odreñeni limit. Daljom penetracijom vode kroz meñupovršinski film dolazi do

formiranja dispergovane faze tečnih kristala. Na kraju procesa sve što je u neposrednoj

blizini meñupovršine predstavlja tečni kristal. Udeo faze tečnog kristala zavisi od vrste i

koncentracije surfaktanta. Formiranjem faze tečnih kristala na površini kapi one postaju

otpornije na koalescenciju (Rang i Miller, 1999).

2. Ekscipijensi koji ulaze u sastav lipidnih formulacija

Lipidne formulacije predstavljaju veliki broj različitih sistema u čiji sastav ulaze brojni

ekscipijensi različitih karakteristika: surfaktanti, kosurfaktanti, korastavarači, različita ulja

kao i čvrsti lipidi. Najčešće korišćeni ekscipijensi prilikom formulisanja

samodispergujućih sistema su predstavljeni u Tabeli 2.1.

13

Tabela 2.1 - Najčešće korišćeni ekscipijensi prilikom formulisanja samodispergujućih sistema (Strickley, 2007)

Ekscipijensi nerastvorljivi u vodi

Triacilgliceroli Surfaktanti

Pčelinji vosak

Oleinska kiselina

Masne kiseline soje

d-α-tokoferol (Vitamin E)

mono-di-triacilgliceroli ulja kukuruza

Srednjelančani (C8 – C10) mono-di-acilgliceroli

Estri propilen-glikola i masnih kiselina

Dugolančani triacilgliceroli

Kukuruzno ulje

Maslinovo ulje

kikirikijevo ulje

Susamovo ulje

Repičino ulje

Sojino ulje

Hidrogenizovano sojino ulje

Ostala hidrogenizovana biljna ulja

Srednjelančani triacilgliceroli

trigliceridi srednje dužine lanca dobijeni iz kokosovog ulja ili ulja

palminog semena

Gliceril-monooleat

PEG-35 ricinusovo ulje (Cremophor® EL)

PEG-40 hidrogenizovano ricinusovo ulje (Cremophor®

RH40)

PEG-60 hidrogenizovano ricinusovo ulje (Cremophor®

RH60)

Polisorbat 20 (Tween® 20)

Polisorbat 80 (Tween® 80)

d-α-tokoferil-polietilenglikol-1000 sukcinat (TPGS)

sorbitan-monolaurat (Span 20)

PEG-300 gliceridi oleinske kiseline (Labrafil® M-1944 CS)

PEG-300 gliceridi linoleinske kiseline (Labrafil® M-2125CS)

PEG-8 kaprilno/kaprinski gliceridi (Labrasol®)

PEG-1500 digliceridi laurinske kiseline (Gelucire® 44/14

Na konačan odabir lipidnih ekscipijenasa koji će ući u sastav lipidne formulacije može

uticati više faktora. Osnovni faktor odabira je bezbednost primene ekscipijensa. Surfaktanti

14

nerastvorljivi u vodi teže da penetriraju i fluidiziraju biološke membrane, dok surfaktanti

rastvorljivi u vodi poseduju mogućnost solubilizacije komponenti membrane. Iz tog

razloga svi surfaktanti, nezavisno od tipa, poseduju mogućnost iritacije i posledične niske

tolerancije, pa je od značaja dobro razmotriti ne samo vrstu surfaktanta, već i njegov udeo

u konačnoj formulaciji (Attwood i Florence, 1983). Prilikom formulacije lipidnih sistema

najviše se koriste nejonski surfaktanti tipa polisorbata ili polioksietilovana jestiva ulja koja

imaju bolji bezbedonosni profil u odnosu na jednolančane surfaktante. Takoñe nejonski

surfaktanti tipa estra imaju bolji bezbedonosni profil u odnosu na nejonske surfaktante tipa

etra koji su pritom i nesvarljivi. Na tržištu postoji veliki broj nejonskih surfaktanata

(Strickley, 2007). Većina nejonskih surfaktanata poseduje peroralnu LD502 vrednost od 50

g/kg tako da se 1 g surfaktanta u formulaciji namenjenoj za jednokratnu peroralnu primenu

dobro podnosi (Attwood i Florence, 1983). Za lipidne formulacije namenjene za lečenje

hroničnih poremećaja izbegava se upotreba nejonskih surfaktanata zbog nedostatka

podataka o njihovoj toksičnosti nakon peroralne primene u toku dužeg vremenskog perioda

(Strickley, 2007). Prilikom odabira adekvatnog surfaktanta za samodispergujuću

formulaciju često se koriste ispitane supstance koje su već prisutni u nekom od

komercijalnih proizvoda. Pogodan izvor informacija predstavlja baza podataka US FDA

Center for Drug Evaluation and Research “Inactive Ingredients Database”, koji navodi

masu i koncentraciju komponenata korišćenih u komercijalnim proizvodima.

Drugi važan faktor koji treba razmotriti je kompleksnost hemijskog sastava lipidnih

ekscipijenasa. Ukoliko se prilikom formulisanja lipidnog sistema koriste različita biljna

ulja, moraju se uzeti u obzir eventualne razlike izmeñu lipidnih ekscipijenasa koje postoje

kod različitih proizvodnih serija. Pritom su razlike izraženije ukoliko su biljna ulja

hemijski derivatizovana procesom hidrolize ili esterifikacije. Nejonski surfaktanti, koji su

najčešće estri polietilen-oksida ili poliglicerola sa komponentama različitih biljnih ulja,

predstavljaju smeše različitih hemijskih entiteta u različitim odnosima. Meñutim,

jedinstven hemijski naziv koji im se pridodaje, predstavlja njihov prosečni sastav zbog

2 LD50 (eng. Lethal Dose, 50 %) – Doza ispitivanog jedinjenja dovoljna da izazove smrt kod 50 % ispitivanih

subjekata.

15

čega nejonski surfaktanti koji poseduju isti hemijski naziv mogu posedovati drugačiji

odnos komponenti u svom sastavu, a potencijalno i različite hemijske entitete (Meyer i

sar., 2002). Lipidna formulacija koja poseduje ove ekscipijense mora biti robustna, kako se

eventualne razlike izmeñu proizvodnih serija ne bi drastično odrazile na karakteristike

finalnog proizvoda. Lipidni ekscipijensi moraju biti visoko prečišćeni, sa niskim sadržajem

peroksida, aldehida, metala i drugih nečistoća koje mogu posedovati potencijalni negativni

uticaj na stabilnost lekovite supstance.

Prilikom formulacije samodispergujućeg sistema sa lipolfilnim lekovitim

supstancama, najbitnija komponenta svakako je uljana, ne samo zato što ova komponenta

može da rastvori visoku količinu lipofilne lekovite supstance i ubrza proces dispergovanja,

već što sastav i priroda triacilglicerola uljane faze u velikoj meri utiče na udeo leka koji će

se nakon intestinalne resorpcije naći u sistemskoj cirkulaciji putem limfatičnog sistema

(Gershanik i Benita, 2000; Lindmark i sar., 1995; Charman i sar., 1991; Holm i sar., 2002).

Najčešće se koriste triacilgliceroli dugačke i srednje dužine lanaca. Iako predstavljaju

logičan izbor, jestiva ulja se retko koriste prilikom formulisanja samodispergujućih

sistema, zato što često poseduju nizak stepen solubilizacije lipofilnih lekovitih supstanci.

Meñutim, za razliku od njih, hemijski modifikovana prirodna ulja se široko koriste zbog

boljih samodispergujućih osobina i većeg stepena solubilizacije lipofilnih lekovitih

supstanci (Constantinides, 1995; Kimura i sar., 1994). Polusintetski derivati

srednjelančanih triacilglicerola koji istovremeno poseduju i amfifilne karakteristike se

takoñe sve više koriste prilikom formulisanja samodispergujućih sistema. Nakon

intestinalne resorpcije lipofilne komponente se transportuju do sistemske cirkulacije putem

limfe, kao sastojak lipidnog jezgra formiranih hilomikrona (Pocock i Vost, 1974).

Peroralna primena lipida stimuliše formiranje hilomikrona prilikom čega lipidi sa masnim

kiselinama dugog lanca (C12 i duže) intenzivnije stimulišu formiranje hilomikrona i

posledično limfatični transport lipofilne lekovite supstance (Caliph i sar., 2000). Žučne

soli, monogliceridi, holesterol, lecitin i lizolecitin dodatno potpomažu emulgovanje lipida

u intestinumu formirajući sitne kapi. Proces varenja ovih kapi se dešava pod dejstvom

pankreasne lipaze (Craig, 1993; Charman, 1992) nakon čega ove kapi postepeno prelaze u

16

mešovite micele sa žučnim solima. Nakon penetracije kroz sloj mucina, ove mešovite

micele se resorbuju pinocitozom, difuzijom ili endocitozom (Georgakopoulos i sar., 1992).

Prilikom formulisanja samodispergujućih sistema najčešće se koriste surfaktanti sa

visokom HLB (eng. Hydrophilic−Lipophilic Balance – Hidrofilni-lipofilni balans)

vrednošću. HLB vrednost predstavlja odnos hidrofilnih i hidrofobnih grupa u molekulu

PAM i ne uzima u obzir njegove interakcije sa uljem i vodom (Griffin, 1949). Surfaktanti

sa visokom HLB vrednošću brže formiraju U/V kapi, nakon kontakta sa vodenim

medijumom, i poseduju visoku sposobnost samoemulgovanja, koja se karakteriše brzim

širenjem sistema kroz vodenu fazu. Takoñe, prilikom odabira surfaktanta koji ulazi u

sastav samodispergujuće formulacije potencijalna toksičnost predstavlja bitan faktor.

Prednost imaju surfaktanti prirodnog porekla (Constantinides, 1995; Holm i sar., 2002;

Hauss i sar., 1998), meñutim ova jedinjenja često poseduju nizak stepen solubilizacije

lipofilne lekovite supstance. Kako bi se postigla efikasna resorpcija, neophodno je da se

spreči precipitacija lekovite supstance u GI lumenu održavajući je u solubilizovanom

obliku na mestu resorpcije (Shah i sar., 1994). Vrlo često u sastav samodispergujuće

formulacije, pored surfaktanta, ulazi i tzv kosurfaktant koji takoñe poseduje amfifilne

karakteristike. Kosurfaktant povećava elastičnost meñupovršinskog na granici izmeñu faza

koji formira surfaktant i smanjuje meñupovršinski napon dovodeći do smanjenja prečnika

kapi i povećanja solubilizacije za lekovitu supstancu u odnosu na čist surfaktant (Patel i

sar., 2007; Biradar i sar., 2009; Parmar i sar., 2011) (Slika 2.1). Efekat kosurfaktanta je

najizraženiji kad je odnos surfaktant/kosurfaktant (Km) optimalan.

17

Slika 2.1 - Shematski prikaz efekta kosurfaktanta na elastičnost meñupovršinskog filma

(Patel i sar., 2007)

Više koncentracije surfaktanta u samodispergujućoj formulaciji ne dovode uvek do

smanjenja veličine formiranih kapi, već mogu dovesti čak i do povećanja (Kommuru i sar.,

2001; Craig i sar., 1995). Povećanje veličine kapi se dešava usled povećanja penetracije

vode i posledičnog narušavanja meñupovršinskog filma, što dovodi do izbacivanja uljanih

kapi u spoljašnju vodenu fazu (Pouton, 1997).

Pored kosurfaktanta u sastav samodispergujućih sistema mogu ući i različiti

korastvarači. Prisustvo korastvarača u samodispergujućoj formulaciji omogućava

rastvaranje velikih količina hidrofilnog surfaktanta i/ili lekovite supstance u

odgovarajućem lipidu. Najčešće se koriste organski rastvarači kao što su etanol, propilen-

glikol ili različiti makrogoli (polietileglikoli, skr. PEG) pogodni za peroralnu primenu.

Ipak prilikom formulacije samodispergujućeg sistema koji sadrži odreñeni udeo

korastvarača treba razmotriti činjenicu da alkoholi i drugi isparljivi korastarači mogu da

ispare iz formulacije kroz i/ili u zidove meke ili tvrde želatinske kapsule što može dovesti

do precipitacije lekovite supstance. Iz tog razloga teži se formiranju samodispergujućih

formulacija bez alkohola (eng. Alcohol free) (Constantinides, 1995).

18

3. Studije faznog ponašanja

Opšti zaključak je da izbor surfaktanta, kosurfaktanta, korastvarača i uljane faze koji

ulaze u sastav samodispergujuće formulacije predstavlja izuzetno složen zadatak, budući

da su osobine sastojaka od presudnog značaja za mikrostrukturu i stabilnost formulacije

kao i njen potencijal kao nosača lekovite supstance. Izuzetna složenost fizičko-hemijskih

interakcija otežava eventualno koncipiranje opštih smernica za odabir odgovarajućeg

ekscipijensa. Isti ekscipijensi pomešani u različitim odnosima mogu da pokažu znatno

drugačije fazno ponašanje. Iz tog razloga bitno je da odnos komponenti samodispergujućeg

sistema bude optimalan. Koji tip faznog ponašanja pokazuje ispitivana samodispergujuća

formulacija, prilikom razblaživanja sa spoljašnjom vodenom fazom, utvrñuje se studijama

faznog ponašanja (Alany i sar., 2009). U studijama faznog ponašanja identifikuju se

različite termodinamički ravnotežne faze u funkciji molarnih, zapreminskih ili težinskih

frakcija sastojaka, na odreñenoj temperaturi. Ove studije, iako poseduju empirijski

karakter, su neophodne za sagledavanje i razumevanje značaja i uticaja odreñenog sastojka

formulacije. Temelje opšteg pristupa u proučavanju faznog ponašanja postavili su Shinoda

i saradnici (LJ. ðekić, Doktorska disertacija; Shinoda i Kunieda, 1973).

Usled kompleksnosti sastava fazno ponašanje surfaktant/kosurfaktnat/ulje

samodispergujućih sistema je izuzetno složeno i na njega utiče veliki broj faktora. U toku

istraživanja neophodno je uzeti u obzir da su komercijalno dostupni surfaktanti zapravo

smeše srodnih jedinjenja sa različitom dužinom hidrofobnog lanca i različitim stepenom

polimerizacije u hidrofilnom delu što dodatno doprinosi raznovrsnosti faznog ponašanja

samodispergujućeg sistema, prilikom postepenog razblaženja sa vodom i otežanosti

donošenja konkretnih zaključaka o eventualnom uticaju pojedinog sastojka formulacije.

Fazno ponašanje mešavine dve PAM je znatno kompleksnije u odnosu na fazno ponašanje

pojedinačne PAM, jer se površinska aktivnost smeše tenzida znatno razlikuje u odnosu na

površinsku aktivnost pojedinačnog surfaktanta (Arai i Shinoda, 1967). Ipak

samodispergujuće formulacije u kojima postoje dve različite PAM su česte, pri čemu se

jedna označava kao primarni surfaktant ili surfaktant, a druga sekundarni surfaktant ili

kosurfaktant. Odnos surfaktanta i kosurfaktanta (Km) mora da bude optimalan. Prilikom

19

karakterizacije odreñene samodispergujuće formulacije u prvi plan se stavljaju odnos

surfaktanta i kosurfaktanta, koji zajedno predstavljaju surfaktantnu fazu, i odnos uljane i

surfaktantne faze.

Radi grafičkog predstavljanja faznog ponašanja samodispergujuće formulacije koriste

se različiti tipovi faznog dijagrama: faznog trougla, faznog tetraedra ili fazne prizme, u

čijoj osnovi je Gibbs – ov jednakostraničan trougao. Ipak najšire se koristi dijagram faznog

trougla (Slika 3.1).

Slika 3.1 - Shematski prikaz faznog ponašanja samodispergujućeg sistema korišćenjem

pseudo-faznog trougla

Stranice trougla predstavljaju nezavisno promenljive parametar, najčešće koncentraciju.

Svaka tačka unutar dijagrama predstavlja rezultat rezultujuće termodinamičke ravnotežne

faze na odreñenoj temperaturi. Iako temperatura može imati značajan uticaj na fazno

ponašanje sistema, uobičajeno je da se ona ispituje u uskom opsegu vrednosti ili na

konstantnoj temperaturi koja je relativna za namenjeni način primene sistema. Opseg

koncentracija sastojaka u okviru kojih se formiraju različite termodinamički ravnotežne

faze (oblasti faza) je specifičan za svaki sistem, pa se fazni dijagrami smatraju

„ fingerprint“ – otiskom prsta datog sistema. Ipak ispitivanje faznog ponašanja

kompleksnog samodispergujućeg sistema je jako dugotrajan i naporan posao. Iz tog

razloga se često prilikom ispitivanja faznog ponašanja odreñenog sistema koristi fazni

20

dijagram tipa trougla, u kome su dve komponente, u odreñenom fiksnom odnosu,

predstavljene kao jedna komponenta (tzv pseudo-komponenta). Shodno tome takav fazni

dijagram se naziva pseudo-dijagram (Lj. ðekić, Doktorska disertacija 2011; Kahlweit,

1999; Schelly, 1997). Najčešće je pseudo-komponenta smeša surfaktanta i kosurfaktanta,

mada može biti i smeša ulja i kosurfaktanta (Ekwall-Gillberg-ov pristup). Ovim pristupom

se može povećati broj ispitivanih promenjivih sa tri na šest i više (Friberg i Aikens, 2009).

Konstrukcija faznih dijagrama, odnosno fazno mapiranje, obuhvata eksperimentalno

odreñivanje položaja i veličine oblasti različitih faza u faznom dijagramu (Lj. ðekić,

Doktorska disertacija 2011). Pomenuto fazno mapiranje vrši se titracionom metodom ili

metodom uzorka. Prvi eksperimentalni pristup obuhvata detektovanje transformacija,

odnosno faznih prelaza, jedne faze u drugu tokom sukcesivnog dodavanja malih porcija (5

– 10 % u svakom koraku) jedne komponente ili pseudo-komponente smeši ostalih

sastojaka. Kod drugog eksperimentalnog pristupa priprema se kolekcija uzoraka različitog

sastava (50 – 100 uzoraka po faznom dijagramu) i identifikuje termodinamički ravnotežna

faza u svakom uzorku. Za ovaj pristup potrebne su velike količine ekscipijenasa.

Homogene transparentne termodinamički ravnotežne faze, kao što su micele,

mikroemuzije i tečni kristali, se vizuelno razlikuju od dvofaznih, trofaznih sistema i

emulzija. Uobičajen način diferenciranja mikroemulzione faze od faze tečnih kristala je na

osnovu reoloških karakteristika, pri čemu mikroemuzije pokazuju niži viskozitet u odnosu

na fazu tečnih kristala (Lj. ðekić, Doktorska disertacija 2011; Alany i sar., 2009).

U cilju prevazilaženja manuelne pripreme velikog broja uzoraka, kao i smanjenja

troškova razvoja formulacije pogodnog samodispergujućeg sistema, razvijeni su softverski

pristupi na bazi neuronskih mreža (ðekić i sar., 2008), kao i pristupi na osnovu

eksperimentalnog dizajna i hemometrije (Jeirani i sar., 2012) u cilju tačnog predviñanja

granica fazne oblasti od interesa na osnovu lako dostupnih ulaznih parametara kao što su:

koncentracija surfaktanta, koncentracija ulja, Km vrednost i drugi. Odreñivanje faznih

oblasti je još više otežano kod sistema kod kojih se sporo uspostavlja termodinamička

ravnoteža (npr. nakon nekoliko sati), gde vrlo često dolazi do greške usled zamene

stabilnog stanja sistema sa metastabilnim prelaznim stanjem. Kod ovih sistema pogodnija

21

je metoda pripreme uzoraka u odnosu na titracionu metodu zbog brze i lako ponovljive

pripreme uzorka. Vreme neophodno za uspostavljanje termodinamičke ravnoteže se može

skratiti mešanjem ili primenom ultrazvuka (Kahlweit, 1999).

4. Čvrsti samodispergujući sistemi (eng. Solid Self(Micro)Emulsifying

Drug Delivery Systems – SS(M)EDDS)

Samodispergujuće formulacije se uobičajeno formulišu kao tečni farmaceutki oblici.

Meñutim, tečni farmaceutski oblici poseduju odreñene nedostatke, posebno ukoliko se

koriste tečni lipidni ekscipijensi, kao što su: visoki troškovi prizvodnje, niska stabilnost,

otežan i zahtevan transport i relativno nizak stepen reproducibilnosti i dr. (Tang i sar.,

2008). Takoñe u tečnim lipidnim sistemima može doći do ireverzibilne precipitacije

lekovite supstance (Prajapati i Patel, 2007).

Značajan problem u samodispergujućim formulacijama predstavlja i visok sadržaj

surfaktanata (30 – 60 %), koji može dovesti do GI iritacije prilikom kontinuirane peroralne

primene. Alternativu, u cilju prevazilaženja i/ili smanjenja predhodno pomenutih

nedostataka, predstavljaju čvrsti samodispergujući sistemi. Ovi sistemi se formulišu tako

što se tečni samodispergujući sistem adsorbuje na čvrst nosač ili se prevede u čvrsto stanje

korišćenjem drugih tehnika (Tabela 4.1).

22

Tabela 4.1 - Tehnike prevoñenja tečnih samodispergujućih formulacija u čvrste

(Tang i sar., 2008)

Metode topljenja Metode u kojima se koristi rastvarač

Druge metode

Brzim hlañenjem otopljenog materijala

Sušenje raspršivanjem Istovremeno usitnjavanje

Ekstruzija topljenjem Sušenje smrzavanjem Direktna adsorpcija na čvrste nosače

Granulacija topljenjem Metoda superkritičnih fluida Elektrostatička metoda upredanja

Zamrzavanje/hlañenje raspršivanjem Sušenje raspršivanjem u hladnom vazduhu

Metoda kapanja Oblaganje u komori sa fluidizirajućim vazduhom

Direktno punjenje u kapsule Precipitacija na adsorbensu pomoću evaporacije

Primenom farmaceutsko-tehnoloških operacija ovi sistemi se mogu prevesti u konačan

farmaceutski oblik tipa tableta (Attama i sar., 2003; Nazzal i sar., 2006), peleta (Abdalla i

Mader, 2007; Franceschinis i sar., 2005) i drugih. Samim tim SS(M)EDDS sistemi

objedinjuju prednosti samodispergujućih sistema (povećana rastvorljivost i resorpcija

lekovite supstance) sa prednostima čvrstih farmaceutskih oblika kao što su: niski troškovi

proizvodnje, visoka stabilnost i dobra reproducibilnost, laka procesna kontrola, bolja

komplijansa od strane pacijenta-korisnika i drugi.

Najčešće korišćene tehnike dobijanja SS(M)EDDS sistema su: direktno punjenje u

kapsule, sušenje raspršivanjem, adsorbovanje na čvrste nosače, granulacija topljenjem i

ekstruzija topljenjem (Tang i sar., 2008).

Prednosti punjenja samodispergujućih sistema u kapsule su: lakoća proizvodnje i lako

doziranje jednostavnom promenom volumena punjenja. Punjenje polučvrste

samodispergujuće formulacije u kapsule se vrši u četiri koraka: zagrevanje smeše lipidnih

ekscipijenasa 20°C iznad temperature topljenja, rastvaranje ili suspendovanje lekovite

23

supstance u otopini (npr. mešanjem), punjenje kapsula sa otopinom i naknadno hlañenje na

sobnoj temperaturi. Ukoliko je samodispergujuća formulacija tečna, proces punjenja

kapsula je dvostepen i uključuje punjenje i zaptivanje kapsula bilo dodatnom zaštitom na

spoju dva dela tvrde želatinske kapsule ili mikrosprej zaptivanjem (oblaganje kapsula

zaštitnim omotaček korišćenjem mikrospreja) (Jannin i sar., 2008). Prilikom odabira

lipidnih ekscipijenasa neophodno je uzeti u obzir njihovu kompatibilnost sa omotačem

kapsule. Listu kompatibilnih tečnih i polučvrstih lipidnih ekscipijenasa sa omotačem tvrdih

kapsula navede Cole i saradnici (Cole i sar., 2008).

Sušenje raspršivanjem uključuje: pripremu uzorka mešanjem lipidnih ekscipijenasa,

lekovite supstance i čvrstog nosača, raspršivanje smeše u komori za sušenje, isparavanje

lako isparljivih sastojaka (nrp. orgaanski rastvarač) pod kontrolisanim uslovima

temperature i protoka vazduha. Dobijeni prašak se kasnije može tabletirati ili puniti u

kapsule.

Korišćenjem novijih sintetskih i prirodnih adsorbenasa, sa posebnim fizičko-hemijskim

karakteristikama (specifična površina, porozitet, hemijska obrada površine i druge.) kao

nosača tečne samodispergujuće formulacije otvara se veliki broj mogućnosti poboljšanja i

modifikovanja oslobañanja lekovite supstance i konačnog efekta terapijskog sistema.

Adsorbovanje tečne samodispergujuće formulacije na odreñeni adsorbens predstavlja

jednostavan postupak koji uključuje mešanje ove dve komponente korišćenjem različitih

tehnika mešanja. Prednost ove metode je dobra uniformnost sadržaja i visoki stepen

adsorbovanja, čak i 70 % (m/m) (Ito i sar., 2005).

Granulacija topljenjem predstavlja proces u kome se granulacija odreñenog praška

postiže dodatkom sredstva za vezivanje koje omekšava ili se topi na relativno niskoj

temperaturi. Prednosti ove tehnike su jednostepeni postupak i izbegavanje upotrebe

rastvarača. Glavni parametri koji se kontrolišu su: brzina mešanja, vreme mešanja, veličina

čestica sredstva za vezivanje i viskozitet otopljenog sredstva za vezivanje. Veliki broj

lipidnih ekscipijenasa može da se koristi kao sredsivo za vezivanje prilikom granulacije

topljenjem. Najčešće se koriste lipidi iz grupe Gelucire®, prventveno zbog svoje

24

samodispergujuće sposobnosti (Seo i sar., 2003). Ostali ekscipijensi, koji se koriste kao

sredstva za vezivanje prilikom granulacije topljenjem su lecitin, parcijalni gliceridi,

polisorbati, dok se kao adsorbensi najčešće koriste različiti materijali na bazi silicijum-

dioksida ili magnezijum-aluminometasilikata (Gupta i sar., 2001; 2002).

Ekstruzija topljenjem predstavlja tehniku u kojoj se ne koriste rastvarači, a potencijalno

mogu da se dobiju sistemi sa visokim sadržajem lekovite supstance (do 60 % m/m) (Jannin

i sar., 2008). Ekstruzija predstavlja proces prevoñenje polaznih materijala sa plastičnim

osobinama u proizvod uniformnog oblika i gustine, propuštanjem materijala kroz cev

odreñenog promera pod kontrolisanim uslovima temperature i potisnog pritiska (Verreck i

Brewster, 2004). Ova tehnika se vrlo često kombinuje sa procesom sferonizacije pri kome

se ekstrudovani materijal prevodi u uniformne sferoide (pelete).

5. Savremeni porozni adsorbensi

Upotreba adsorbenasa različitih fizi čko-hemijskih karakteristika u cilju poboljšanja,

kontrolisanja i modifikovanja brzine rastvaranja lekovite supstance je sve šira.

Dugogodišnja istraživanja na polju novih savremenih adsorbenasa, sa prihvatljivim

biološkim, toksikološkim i mehanističkim karakteristikama, dovela su do razvoja velikog

broja prirodnih, ali i sintetskih adsorbenasa sa potencijalnom primenom u farmaceutskoj

praksi. Pomenuti materijali kao što su na primer amorfni silicijum-dioksid, magnezijum-

aluminometasilikat, kalcijum-difosfat i drugi, mogu da se znatno razlikuju izmeñu sebe po

fizičkim karakteristikama. Date karakteristike su: porozna ili neporozna struktura,

specifična površina, veličina, volumen i oblik pora kao i mogućnost funkcionalizacije

površine. Različite karakteristike otvaraju mogućnosti potencijalne kontrole količine

adsorbovane lekovite supstance i brzine oslobañanja, prilikom čega se generalno više

koriste porozni materijali u odnosu na neporozne, zbog šire mogućnosti modifikacije

fizičkih karakteristika poroznih materijala kao potecijalnih adsorbenasa lekovite supstance.

Najčešće se formulišu i ispituju različite čvrste disperzije lekovite supstance i poroznog

adsorbensa ili pak, u novije vreme, čvrste lipidne formulacije, adsorpcijom lipidnog

25

sistema na površinu adsorbensa. Adsorbovani molekuli lekovite supstance mogu

potencijalno da reaguju sa slobodnim grupama na površini adsorbensa čime se može

značajno uticati na stepen i brzinu oslobañanja lekovite supstance (Slika 5.1) (Pan, 2002).

Slika 5.1 - Potencijalne interakcije tipa vodoničnih veza na površini čestica adsorbensa

izmeñu slobodnih SiOH grupa adsorbensa i –OH grupa lekovite supstance (Pan, 2002)

Postoje dva osnovna tipa poroznih nosača: prirodni i sintetski. Prirodni porozni nosači

se dobijaju prečišćavanjem uzoraka iz prirode koji sadrže odreñeni udeo karakterističnog

nosača od standardnih nečistoća kao što su glina, vulkansko staklo, organske materije,

šljunak, voda i druge. Prednosti prirodnih nosača u odnosu na sintetske su jeftina

proizvodnja, koja uključuje samo proces prečišćavanja, i izostanak upotrebe toksičnih

pomoćnih supstanci (nrp. organski rastvarači) (Melo i sar., 1999).

Sintetski porozni materijali se generalno proizvode koristeći dva principa: princip

„odozgo na dole“, prilikom koga se polazni materijal usitnjava u sitnije frakcije pomoću

različitih tehnika, najčešće mlevenjem i princip „odozdo na gore“ koji podrazumeva

grañenje kompleksnih struktura polazeći od molekula (rastvor lekovite supstance)

(Shegokar i Müller, 2010).

Primer proizvodnje poroznih nosača korišćenjem principa „odozgo na dole“ su porozni

silika materijali (Psi) (Anglin i sar., 2008). Ovi materijali se uobičajeno proizvode koristeći

elektrohemijsku anodizaciju. U ovoj metodi ploča od silicijuma predstavlja anodu u

sistemu i uronjena je u rastvor fluorovodonične kiseline (HF) zajedno sa pločom od

platine, koja služi kao katoda. Stvaranje pora se dešava delovanjem struje. Karakteristike

pora u velikoj meri zavise od radnih uslova, kao što su sastav elektrolita i gustina

26

primenjene struje (Salonen i sar., 2000), koji se mogu modifikovati kako bi dobili konačan

proizvod željenih karakteristika. Ostale metode koje se mogu koristiti su fotosinteza, gde

se u proizvodnji Psi koristi vidljiva svetlost zajedno sa rastvorom fluorovodonične kiseline

(Noguchi i Suemune, 1993), metoda čvrstog plamena, gde Psi se proizvodi tako što

silicijum-dioksid (SiO2) reaguje sa magnezijumom (Mg) u komori za sagorevanje nakon

čega se proizvod tretira sa kiselinom (Won i sar., 2009), kao i metoda usitnjavanjem

korišćenjem kugličnog mlina u kombinaciji sa metodom presovanja i sinterovanja

(Jakubowicz i sar., 2007).

Primer proizvodnje poroznih nosača koristeći se principom „odozdo na gore“ su

porozni silika materijali (PSiO2). U zavisnosti od vrste polaznih komponenti kao i

procesnih parametara konačan proizvod može biti ili silika gel, koji poseduje neureñenu

poroznu strukturu, ili materijal sa ureñenim poroznom strukturom (Slika 5.2).

Slika 5.2 - Shematski prikaz neureñenog (A) i ureñenog (B) poroznog sistema (Kresge i

sar., 1992; Lehmann i sar., 2000).

Silika gel se najčešće formira procesom polimerizacije alkoksidnih prekursora kao što

je na primer tetraetoksisilan. U vodenoj sredini alkoksidi podležu hidrolizi koju prati

kondezacija formiranjem -Si-O-Si- veze. Na taj način se formira silika mreža. Proces

sinteze počinje polimerizacijom monomer, čime se formiraju primarne čestice. U skladu sa

principima Ostvaldovog sazrevanja manje čestice se rastvaraju i njihovi molekuli se vezuju

za površinu većih čestica. Posledično ove čestice počinju da rastu i u jednom trenutku

počinju da se vezuju izmeñu sebe formirajući trodimenzionalnu 3D mrežu. Brzina rasta

čestica kao i broj veza koje se formiraju izmeñu čestica zavisi od pH medijuma i molarnog

odnosa korišćenih alkoksida i vode (Hench i West, 1990). Prilikom proizvodnje materijala

27

sa ureñenom poroznom strukturom koristi se drugačija metoda u kojoj senmolekuli SiO2

ureñuju u ureñenu mrežu koja pritom poseduje amorfnu strukturu. Jedan od najviše

ispitivanih ureñenih poroznih materijala kao nosača lekovitih supstanci jeste MCM – 41

(eng. Mobil Composition of Matter) iz grupe M41S materijala (Vallet-Regi i sar., 2004)

(Tabela 5.1). Prilikom proizvodnje MCM – 41, jonski surfaktant alkiltrimetilamonijum se

koristi da omogući sintezu heksagonalne silika mreže, prilikom čega se veličina pora može

modifikovati promenom veličine alkil lanca. Takoñe dodatak amfifilnih blok kopolimera

deluje na smer sinteze utičući na prostornu orijentaciju molekula. SBA – 15 (Tabela 5.1)

predstavlja prvi heksagonalni materijal koji je sintetisan korišćenjem polimera. Veličina

pora se može modifikovati variranjem temperature, količine korastvarača ili pak vremena

sinteze. Maksimalna veličina pore koja se može postići korišćenjem polimera je veća u

odnosu na veličinu pora koja se može postići korišćenjem površinskih aktivnih materija

relativno male veličine molekula (Zhao i sar., 1998).

Tabela 5.1 - Karakteristike sintetskih mezoporoznih adsorbenasa (Taguchi i Schuth, 2005) Mezoporozni adsorbens

Prostorno ureñenje

Dijametar pore (nm)

Struktura

MCM (Mobil Composition of Matter)-41

P6mm 2–5 Heksagonalni 1D kanal

MCM-48 Ia3d 2–5 Bikontinualna 3D SBA (Santa Barbara Adsorbent)-15

P6mm 5–10 Heksagonalni 1D kanal

SBA-16 Im3m min 1–6; max 4–9 Unutrašnje centrirana rešetka

SBA-1 Pm3n 2–4 Kubna 3D SBA-3 P6mm 2–4 2D heksagonalna MSU (Michigan State University)

P6mm 2–5 2D heksagonalna

HMS (Hollow Mesoporous Spheres)

P6mm 2–5 Heksagonalna

Količina i udeo odreñenog tipa pora u česticama adsorbensa, kao i njihov dijametar i

morfologija su odgovorni za njegove jedinstvene karakteristike kao nosača lekovite

28

supstance. Postoji četiri tipa pora. „Otvorena“ pora je u kontaktu sa spoljašnjom površinom

čestice adsorbensa dok „zatvorena“ pora nije. Samim tim „zatvorena“ pora je izolovana i

ne učestvuje u procesu adsorpcije. „Transportna“ pora povezuje spoljašnju površinu čestice

adsorbensa sa poroznim strukturama unutar čestice adsorbensa. Pore koje su u kontaktu sa

„transportnim“ porama, ali se dalje ne povezuju sa poroznim sistemom, se nazivaju „slepe“

pore (Ahuja i Pathak, 2009). Na osnovu veličine pora porozni adsorbensi se mogu podeliti

na mikro-, mezo-, i makroporozne sisteme (Tabela 5.2).

Tabela 5.2 - Podela poroznih adsorbenasa (Ahuja i Pathak, 2009) Naziv sistema Veličina pora (nm) Mikroporozni sistem do 2 Mezoporozni sistem 2 – 50 Makroporozni sistem 50 – 2-3x106

Mikroporozni sistem se dalje može podeliti na ultramikroporozni sistem,

semimikroporozni i supermikroporozni sistem. Ultramikroporozni sistem poseduje

veličinu pora manju od 0,5 nm. Dijametar pore se može uporediti sa dijametrom molekula

leka koji je adsorbovan. Semimikroporozan sistem poseduje veličinu pora od 0,5 do 1,4

nm. Adsorpcija lekovite supstance na i u pore mikroporoznog sistema se dešava relativno

brzo, u prvim minutima procesa adsorpcije. Pri veličini pora od 1,4 do 2 nm, kod

supermikroporoznog sistema, adsorpcija prvog sloja leka dovodi do smanjenja dijametra

pore, prilikom čega se poboljšava njen adsorpcioni potencijal i posledično ubrzava

punjenje pora. Adsorpcija u mezoporoznim sistemima se odvija stvaranjem višeslojnog

filma od adsorbovanog materijala unutar pora sistema (Ahuja i Pathak, 2009). Godine

1990 prvi put su sintetisani ureñeni mezoporozni silikati. Ovi materijali zbog velike

veličine pora, dobro ureñene strukture i velike specifične površine se široko koriste u

procesima separacije, katalitičkim procesima kao i u senzornim ureñajima (Taguchi i

Schuth, 2005). Stabina mezoporozna struktura kao i dobro definisane karakteristike

adsorptivne površine čine mezoporozne silikate idealnim kandidatima za nosače lekovitih

supstanci, proteina i drugih biogenih molekula. Rañena su brojna istraživanja i razvijeni su

29

brojni tipovi mezoporoznih materijala koji se meñusobno razlikuju po poroznoj strukturi,

mogućnosti postizanja modifikovanog oslobañanja lekovite supstance kao i oslobañanja

lekovite supstance dejstvom stimulansa (Tabela 5.1).

Noviji sintetski, amorfni porozni nosači koji strukturno predstavljaju magnezijum-

aluminometasilikat, poznatiji pod komercijalnim nazivom Neusilin®3, kao i silicijum-

dioksid, poznatiji pod komercijalnim nazivom Sylysia®4 od skora predstavljaju predmet

brojnih istraživanja kao potencijalni nosači prilikom formulisanja čvrstih SEDDS i

SMEDDS sistema (Agarwal i sar., 2009; Agarwal i sar., 2013; Beg i sar., 2013; Bhagwat i

D’Souza, 2012; Hentzschel i sar., 2012; Ito i sar., 2006; Kallakunta i sar., 2012; Kanuganti

i sar., 2012; Khansil i Bajpai, 2013; Sander i Holm, 2009). Neusilin® predstavlja

multifunkcionalni ekscipijens koji se može koristiti za poboljšanje tehnoloških

karakteristika tableta, praškova, granula i kapsula. Prilikom adsorpcije lekovite supstance

na različite Neusilin® nosače korišćenjem različitih disperznih medijuma pokazano je

stvaranje vodoničnih veza izmeñu silanolnih grupa nosača i različitih proton-donorskih

grupa lekovite supstance (Pan, 2002). Kada je lekovita supstanca koja se adsorbuje lako

rastvorljiva u disperznom medijumu (rastvaraču), pomoću koga se nanosi na površinu

adsorbensa, rastvorena (molekularno dispergovana) lekovita supstanca će nakon adsorpcije

u značajnoj meri difundovati na površinu Neusilin® nosača prilikom čega će se formirati

veliki broj vodoničnih veza. Ako se lekovita supstanca nanosi na površinu Neusilin®

nosača, korišćenjem disperznog medijuma u kome se lekovita supstanca slabo rastvara,

dispergovana lekovita supstanca ne može lako da difunduje do površine adsorbensa, pri

čemu se stvara znatno manji broj vodoničnih veza. Zbog toga prilikom adsorbovanja

lekovitih supstanci uz pomoć medijuma u kome je supstanca slabo rastvorljiva,

kristalizacija će biti dominantni mehanizam koji dovodi do smanjenja brzine rastvaranja

leka odmah nakon adsorpcije ili tokom čuvanja (Gupta i sar., 2002a). Karakteristike

odreñenih komercijalno dostupnih adsorbenasa iz grupe Neusilin® predstavljene su u

Tabeli 5.3 (Agarwal i sar., 2009; Kumar, 2007).

3http://www.neusilin.com/

4http://www.fuji-silysia.co.jp/english/product/micronized_silica/sylysia.html

30

Tabela 5.3 - Karakteristike najčešće ispitivanih poroznih adsorbenasa iz grupe Neusilin® i Sylysia® Komercijalni naziv

Prosečna veličina čestica

(µm)

Specifična površina (m2/g)

Veličina pore (nm)

Zapremina pore (ml/g)

Neusilin® UFL2 5 310 n.a*. n.a. Neusilin® FL2 5 150 n.a. n.a. Neusilin® US2 80 300 5 – 6 n.a. Sylysia® 350 3.9 300 21 1.6 Sylysia® 470 14.1 300 17 1.25 Sylysia® 440 6.2 300 17 1.25 Sylysia® 740 5.0 700 2.5 0.44 * podaci nisu dostupni u literaturi

Sylysia® nosači predstavljaju amorfni silika prašak visokog stepena čistoće i visokog

poroziteta koji se široko koristi u farmaceutskoj, prehrambenoj kao i kozmetičkoj

industriji. Koristi se kao sredstvo za sušenje, dopunjavanje, sredstvo za klizanje, adsorbens

i kao sredstvo za sprečavanje stvaranja tzv. „kolača“ kod suspenzija. Karakteristike

odreñenih komercijalno dostupnih nosača iz grupe Sylysia® predstavljene su u Tabeli 5.3.

Pokazano je da porozni adsorbensi mogu poslužiti kao nosači brojnih teško rastvorljivih

lekovitih supstanci omogućavajući brzo ili modifikovano oslobañanje. Istraživanja su

vršena sa silika nosačima (Beg i sar., 2013; Ito i sar., 2006; Planinsek i sar., 2011; Sander i

Holm, 2009; Takeuchi i sar., 2005), ureñenim mezoporoznim silikatima (Vallet-Regi i sar.

,2004; Zhao i sar., 1998) kao i poroznim nosačima od magnezijum-aluminometasilikata

(Agarwal i sar., 2009; Agarwal i sar., 2013; Bhagwat i D’Souza, 2012; Gupta i sar., 2003;

Hentzschel i sar., 2012; Kallakunta i sar., 2012; Kanuganti i sar., 2012; Krupa i sar., 2010).

Brzina rastvaranja slabo rastvorljivih lekovitih supstanci adsorbovanih na pomenute

adsorbense je obično veća u odnosu na samu supstancu. Veća specifična površina

adsorbenasa ukazuje na veću kontaktnu površinu izmeñu adsorbovane lekovite supstance i

medijuma u kome se vrši ispitivanje, što bi trebalo da vodi većoj brzini rastvaranja,

meñutim to nije uvek slučaj. Hidrofobne interakcije lekovite supstance sa adsorbensom

kao i postojanje vodoničnih veza obično dovode do prelaza iz kristalnog u amorfni oblik

lekovite supstance koji skoro uvek pokazuje brže rastvaranje u odnosu na kristalni oblik

(Salonen i sar., 2005). Tako

adsorbensa usled malog pros

disperzije unutar pora koja je dostupna za brzo ispiranje medijumom. Me

doñe do hemijske adsorpcije, stvaranjem hemijskih veza izme

adsorbensa, kao i naknadne kristalizacije na površini adsorbensa brzina i stepen rastvaranja

moge biti znatno smanjeni (

Kod adsorbenasa velike

dijametra, postoji verovatno

pore malog dijametra zatvore slojem od adsorbovanog materijala prilikom

specifična površina znatno

supstance i značajnom smanjenju kapaciteta adsorpcije. Primera radi

poroznih silika nosača Sylisyia

1:1 smanjuje sa 300 odnosno 700 m

sar., 2005).

Slika 5.3 - Shematski prikaz lokalizacije indometacina u porama

350 u čvrstim disperzijama nosa

Amorfni porozni magnezijum

nazivom Neusilin® je tako

rastvorljivih lekovitih supstanci. Pokazano je da

izmeñu ibuprofena i Neusilin

u tarioniku sa pistilom prilikom

(Krupa i sar., 2010). Takoñ

, 2005). Takoñe nemogućnost obrazovanja kristalne rešetke unutar pora

adsorbensa usled malog prostora i jakih interakcija dovodi do stvaranja molekularne

disperzije unutar pora koja je dostupna za brzo ispiranje medijumom. Me

e do hemijske adsorpcije, stvaranjem hemijskih veza izmeñu lekovite supstance i


moge biti znatno smanjeni (Gupta i sar., 2002a).

elike specifične površine, koji poseduje veliki broj pora malog

dijametra, postoji verovatnoća da se pri visokom opterećenju sa lekovitom supstancom

pore malog dijametra zatvore slojem od adsorbovanog materijala prilikom

znatno smanjuje, što posledično vodi sporijem osloba

ajnom smanjenju kapaciteta adsorpcije. Primera radi

a Sylisyia® 350 i Sylysia® 740 se pri indometacin/nosa

odnosno 700 m2/g na 99.5 odnosno 7.4 m2/g (Slika

Shematski prikaz lokalizacije indometacina u porama Sylysia

vrstim disperzijama nosač/lekovita supstanca 1/1 (Takeuchi i sar.

Amorfni porozni magnezijum-aluminometasilikat, poznatiji pod komercijalnim

je takoñe korišćen u cilju poboljšanja brzine rastvaranja slabo

rastvorljivih lekovitih supstanci. Pokazano je da se interakcija putem vodoni

Neusilin® - a US2 javlja čak i pri jednostavnom mešanju komponenti

ku sa pistilom prilikom čega ibuprofen prelazi iz kristalnog u amorfni oblik

, 2010). Takoñe je pokazan prelazak u amorfni oblik ketoprofena, naproksena 31

nost obrazovanja kristalne rešetke unutar pora

tora i jakih interakcija dovodi do stvaranja molekularne

disperzije unutar pora koja je dostupna za brzo ispiranje medijumom. Meñutim, ukoliko

u lekovite supstance i


, koji poseduje veliki broj pora malog

enju sa lekovitom supstancom

pore malog dijametra zatvore slojem od adsorbovanog materijala prilikom čega se

no vodi sporijem oslobañanju lekovite

ajnom smanjenju kapaciteta adsorpcije. Primera radi specifična površina

740 se pri indometacin/nosač opterećenju

/g (Slika 5.3) (Takeuchi i

Sylysia® 740 i Sylysia®

i sar., 2005).

minometasilikat, poznatiji pod komercijalnim

en u cilju poboljšanja brzine rastvaranja slabo

interakcija putem vodoničnih veza

ak i pri jednostavnom mešanju komponenti

prelazi iz kristalnog u amorfni oblik

ketoprofena, naproksena

32

i indometacina pomoću vodoničnih veza, pri zajedničkom usitnjavanju lekovite supstance

sa Neusilin® - om US2 pomoću mlina, ali i progesterona kod koga se stvaranje amorfnog

oblika ostvaruje drugim mehanizmom, jer supstanca nema proton-donorsku grupu (Gupta i

sar., 2003). Veličina čestica adsorbensa kao i vrednost specifične površine mogu znatno

uticati na brzinu i stepen rastvaranja lekovite supstance. Agarwal i saradnici su ispitivali

uticaj specifične površine kao i veličine čestica amorfnog magnezijum-aluminometasilikata

na brzinu i stepen rastvaranja grizeofulvina iz čvrstog samoemulgujućeg sistema prilikom

čega su došli do zaključka da interakcija lekovite supstance sa spoljašnjom površinom

adsorbensa dovodi do posledične kristalizacije grizeofulvina i naknadnog smanjenja brzine

rastvaranja, dok u delu formulacije koji je adsorbovan u pore adsorbensa grizeofulvin

ostaje u rastvorenom obliku i odmah je dostupan za rastvaranje u medijumu (Agarwal i

sar., 2009). Na količinu formulacije koja će se naći u porama adsorbensa utiče dijametar i

volumen pora, prilikom čega Neusilin® US2, sa specifičnom površinom 300 m2/g i

veličinom čestica oko 80 µm, nasuprot Neusilin® - u UFL2 iste specifične površine, ali

veličine čestica 5 µm (Tabela 5.3), poseduje znatno uže i duže pore prilikom čega veliki

deo adsorbovane formulacije ostaje na spoljašnjoj površini adsorbensa. Zbog toga prilikom

upotrebe Neusilin® - a US2 kao adsorbensa veći udeo grizeofulvina kristališe, što ima za

posledicu smanjenu brzinu i stepen rastvaranja leka u odnosu na formulaciju sa Neusilin® -

om UFL2 kao adsorbensom (Agarwal i sar., 2009).

Nakon istraživanja Vallet Regi i saradnika, gde je pokazana upotreba sintetskog

mezoporoznog MCM – 41 kao potencijalnog nosača model lekovite supstance, ibuprofena,

razvijen je veliki broj drugih mezoporoznih nosača sa različitom veličinom i strukturom

pora kao i sa različitom funkcionalizacijom površine u cilju postizanja modifikovanog

oslobañanja lekovite supstance (Vallet-Regi i sar., 2004). Istraživanja su pokazala da profil

brzine rastvaranja ibuprofena iz formulacije u kojoj je MCM – 41 korišćen kao nosač

zavisi od metode koja je korišćena za nanošenje lekovite supstance. Ukoliko se brzina

rastvaranja lekovite supstance ispituje pod statičnim uslovima, bez mešanja medijuma,

oslobañanje lekovite supstance ne zavisi od veličine pora nosača. Meñutim ispitivanjem

brzine rastvaranja pod dinamičnim uslovima, korišćenjem medijuma koji predstavlja

simuliranu telesnu tečnost, pokazano je da se brzina rastvaranja ibuprofena smanjuje

33

ukoliko se veličina pora nosača smanjuje od 3,6 do 2,5 nm (Horcajada i sar., 2004). Brzina

rastvaranja odreñene lekovite supstance uvek zavisi od kombinacije karakteristika i nosača

i lekovite supstance (Kinnari i sar., 2011). Oslobañanje molekula različite veličine iz pora

iste veličine odreñenog nosača je takoñe različito. Iz tog razloga su predložene granice

veličine pora za odreñeni molekul nakon koje se daljim povećanjem veličine ne utiče

značajno na brzinu rastvaranja lekovite supstance (Miura i sar., 2011). Pored veličine, i

morfologija pora može takoñe uticati na brzinu rastvaranja lekovite supstance. Pokazano je

da difuzija vankomicina unutar sfernih čestica mezoporoznog silikata SBA-15 je manje

ograničena u odnosu na odgovarajući vlaknast materijal (Cauda i sar., 2008). Razlog je

manji broj otvora na površini vlaknastog adsorbensa u odnosu na sferan. Takoñe je

pokazano da postojanje velikog broja vijugavih pora dovodi do niskog kapaciteta

adsorpcije usled lošeg prolaska lekovite supstance u dublje delove čestice kao i delimičnog

„zarobljavanja“ supstance (Cauda i sar., 2009).

Mogućnost funkcionalizacije površine adsorbensa pomoću različitih funkcionalnih

grupa otvara nova polja njihove potencijalne primene. Sa jedne strane funkcionalizacija

površine može dovesti do smanjenja kapaciteta adsorbensa za lekovitu supstancu, ali sa

druge strane nudi brojne mogućnosti kontrolisanog oslobañanja. Prilikom funkcionalizacije

dolazi do promene niza elektrostatičkih, hidrofobnih/hidrofilnih i brojnih drugih

adhezivnih interakcija lekovite supstance i adsorbensa koje utiču na kapacitet adsorbovanja

i brzinu rastvaranja lekovite supstance iz lek/nosač matriksa.

U novije vreme se sve više razmatra upotreba dijatomitnih mikrolapsula ili

dijatomita kao prirodnih poroznih nosača za različite lekovite supstance (Aw i sar., 2011).

Dijatomiti predstavljaju skelet jednoćelijskih fotosintetičkih algi sa kompleksnom 3D

mikrostrukturom i multifunkcionalnim karakteristikama. Sastoje se od 92 % amorfnog

silicijum-dioksida (SiO2), 1–3 % aluminijum-oksida (Al2O3), 0,5–1 % gvožñe(III)-oksida

(Fe2O3), 0,1–0,3 % magnezijum-oksida (MgO), 0,2–0,5 % kalcijum-oksida (CaO), 0,07–

0,1 % kalijum-oksida (K2O), sa tragovima titan-dioksida (TiO2) i fosfor(V)-oksida (P2O5)

(Yu i sar., 2009). Dobijaju se prečišćavanjem dijatomejske zemlje. Prečišćene dijatomitne

silika mikrokapsule poseduju kombinaciju strukturnih, mehaničkih i hemijskih

karakteristika koje mogu da posluže za prevazilaženje uobičajenih prepreka na koje se

34

nailazi formulisanjem konvecionalnih terapijskih sistema (Aw i sar., 2012). Prečišćavanje

sirovog materijala koji sadrži dijatomitne silika mikrokapsule uključuje sledeće procese:

usitnjavanje kamenja, uklanjanje velikih agregata dijatomita, uklanjanje oksidiranih

nečistoća tretiranjem uzorka kiselinom (1 M sumporna kiselina), razdvajanje čestica po

veličini pomoću filtracione ili sedimentacione metode (Yu i sar., 2010).

Slika 5.4 - Prečišćene dijatomitne silika mikrokapsule (Aw i sar., 2012).

Prirodni dijatomiti poseduju nekoliko prednosti u odnosu na sintetske nosače:

karakterističnu strukturu sa šupljom i velikom sredinom i prisustvo mikro- i

makroporoziteta (Slika 5.4), dobru biokompatibilnost, posedovanje površine koja se lako

može modifikovati, netoksičnost, visoku permeabilnost, nisku gustinu i karakteristike koje

oponašaju prirodne konstituente kostiju kao i medicinskog implanta (Aw i sar., 2012).

Specifična površina prečišćenih dijatomitnih silika mikrokapsula je 30,9 m2/g, volumen

pora 0,052 ml/g dok je prosečan dijametar pore oko 13,6 nm (Aw i sar., 2011).

Noviji adsorbensi prirodnog ili sintetskog porekla treba da pokažu veći kapacitet

adsorbovanja kao i brojne mogućnosti kontrolisanog, usporenog ili signal iniciranog

oslobañanja lekovite supstance u odnosu na konvencionalne adsorbense. Signal za

iniciranje oslobañanja lekovite supstance može biti: promena pH, promena temperatura,

svetlost, hemijski ili magnetni stimulans (Taguchi i Schuth, 2005).

35

6. In vitro model lipolize

Sa razvojem različitih lipidnih formulacija teško rastvorljivih lekovitih supstanci

razvijaju se i metode ispitivanja i karakterizacije ovih sistema. Pošto ove formulacije

sadrže lipide, koji nakon peroralne primene podležu procesu lipolize, u cilju što tačnijeg

predviñanja ponašanja sistema in vivo kao i uticaja procesa lipolize na brzinu oslobañanja i

rastvaranja lekovite supstance iz lipidnog sistema, neophodno je bilo razviti adekvatnu

metodu ispitivanja pomoću koje bi se takva ispitivanja mogla izvšiti. Ispitivanja brzine

rastvaranja lekovite supstance iz lipidnih formulacija korišćenjem tipične aparature sa

lopaticama ili aparature sa korpicama često su davala rezultate koji se nisu mogli dovesti u

korelaciju sa rezulatatima in vivo ispitivanja. Takoñe, korišćenjem konvencionalnih

metoda ispitivanja brzine rastvaranja nije se mogao predvideti uticaj hrane kao i procesa

lipolize na sistem tokom tranzita duž gastrointestinalnog trakta. Kako bi se simulirali

uslovi GIT – a u stanju gladovanja ili u stanju sitosti, razvijeni su brojni kompleksni

medijumi, tzv. biorelevantni medijumi, za ispitivanje brzine rastvaranja (Dressman i sar.,

1998; Dressman i Reppas, 2000; Pederson i sar., 2000). Predloženi biorelevantni medijumi

sadrže surfaktante i puferske komponente koje su normalno prisutne u gastrointestinalnoj

tečnosti. Medijumi sadrže žučne kiseline (glukoholate i tauroholate), masne kiseline i

fosfolipide, obično fosfatidilholin u odgovarajućem odnosu. U cilju tačnijeg predviñanja

uticaja pojedinih komponenti medijuma na brzinu oslobañanja lekovite supstance, prilikom

izrade ovih medijuma moraju se koristiti materijali visokog stepena čistoće. Meñutim,

korišćenjem biorelevantnih medijuma ne može se ispitati uticaj lipolize pojedinih

komponenti lipidnog sistema na sposobnost formulacije da održi lekovitu supstancu u

solubilizovanom obliku tokom tranzita duž gastrointestinalnog trakta i time omogući veći

stepen resorpcije i posledično višu biološku raspoloživost. Prilikom lipolize komponenti

lipidnog sistema (Cuine i sar., 2008; Fernandez i sar., 2009; Larsen i sar., 2008) može doći

do pada solubilizacionog kapaciteta lipidnog sistema za lekovitu supstancu, što može

dovesti do naknadne precipitacije i posledičnog smanjenja biološke raspoloživosti (Sassene

i sar., 2010). Pored lipida koji se koriste prilikom izrade lipidnih formulacija, mnogi

surfaktanti takoñe mogu biti supstrati lipaze, kao što su Labrasol® (Fernandez i sar., 2009),

36

Cremophor® EL (Cuine i sar., 2008) i mnogi drugi. Lipoliza polietilenglikol-estara u

Labrasol® - u se vrši uglavnom pomoću holesterol-esteraze i srodnog proteina 2

pankreasne lipaze (Fernandez i sar., 2007).

Lipoliza predstavlja izuzetno komplikovan proces koji je vrlo teško imitirati. Meñutim,

kako bi se dobile korisne i što tačnije informacije neophodno je da eksperimentalni uslovi

budu što sličniji fiziološkim uslovima. Većina in vitro modela lipolize simulira uslove u

tankom crevu, meñutim u novije vreme uviñen je značaj lipolize katalizovane gastričnom

lipazom, prilikom čega su razvijeni modeli koji obuhvataju lipolizu i u intestinumu i u

želucu (Fernandez i sar., 2009). Prilikom lipolize lipidnih komponenti oslobañaju se masne

kiseline koje dovode do smanjenja pH vrednosti medijuma. Korišćenjem tzv. pH-stat

aparature pH se održava konstantnim, titriranjem medijuma sa rastvorom NaOH. Stepen

lipolize, koji se odreñuje na osnovu količine osloboñenih masnih kiselina, se odreñuje

indirektno preko utroška NaOH (Slika 6.1).

Slika 6.1 - Shematski prikaz aparature za in vitro ispitivanje lipolize (Fatouros i sar.,

2007a)

U cilju tačnijeg simuliranja in vivo uslova lipolize in vitro lipoliza se vrši u medijumu

koji sadrži žučne soli i fosfolipide na temperaturi od 37°C i pri konstantnoj brzini mešanja.

37

Žučne soli i fosfolipidi značajno utiču na aktivnost pankreasne lipaze. Imajući u vidu da

koncentracija ovih supstanci u gastrointestinalnoj tečnosti varira u zavisnosti od stanja

sitosti, kao i da fosfolipidi mogu da potiču iz žučne kese i iz hrane dok žučne soli mogu da

potiču samo iz žučne kese, njihov odnos u medijumu za lipolizu može jako da varira

(Kleberg i sar., 2010). Komercijalno dostupne žučne soli mogu biti svinjskog ili goveñeg

porekla. Iako literatura ne daje tačne informacije o sastavu žučnih soli u žuči različitih

vrsta životinja, smatra se da je sastav žučnih soli svinjskog ili goveñeg porekla sličan

sastavu žučnih soli kod čoveka i samim tim prihvatljiv za upotrebu u in vitro modelu

lipolize (Gillin i sar., 1989). Koncentracije žučnih soli u in vitro modelu lipolize se kreću

od 5 – 20 mM, prilikom čega niski nivoi simuliraju uslove u stanju gladovanja, a visoki u

stanju sitosti. Povećanje koncentracije žučnih soli, pri konstantnoj koncentraciji fosfolipida

dovodi do povećanja stepena lipolize (MacGregor i sar., 1997). Iako se in vivo

koncentracija fosfolipida kreće od 0,1 – 0,6 mM u stanju gladovanja i od 0,1 – 4,8 mM u

stanju sitosti, ispitivani su različiti odnosi žučnih soli i fosfolipida u medijumu za lipolizu,

od 1 – 38,9. Meñutim najviše studija je rañeno sa odnosom žučnih soli i fosfolipida od 2 –

6 (Kleberg i sar., 2010). Fosfolipidi mogu da inhibiraju aktivnost kompleksa pankreasna

lipaza-kolipaza u prisustvu mešovitih micela koje se sastoje od žučnih soli i

fosfatidilholina, dok se inhibicija poništava u prisustvu fosfolipaze A2, koja hidrolizuje

fosfatidilholin u lizofosfatidilholin, koji zajedno sa žučnim solima ne inhibira pomenuti

kompleks (Blackberg i sar., 1979). Visoki nivoi slobodnih masnih kiselina koji se stvaraju

priliikom in vitro lipolize mogu da inhibišu dalji proces lipolize (Borel i sar., 1994).

Samim tim ukljanjanje jonizovanih masnih kiselina titracijom sa NaOH je vrlo značajno za

tačnu procenu stepena lipolize ispitivane lipidne formulacije.

Aktivnost lipaze se može meriti različitim metodama. Najčešća metoda obuhvata

korišćenje tributirina, kao supstrata, prilikom čega se aktivnost lipaze izražava u TBU

jedinicama. Druga metoda je propisana u USP33/NF28 gde se kao supstrat koristi emulzija

maslinovog ulja i arapske gume. Aktivnost se izražava u USP jedinicama prilikom čega

jedna USP jedinica predstavlja aktivnost lipaze koja oslobaña 1 mol masnih kiselina po

minutu iz supstrata.

38

Na osnovu ekperimentalnih uslova razlikuju se tri osnovna modela lipolize: model

istraživačke grupe iz Kopenhagena, Monaša i Jerusalima (Tabela 6.1).

Tabela 6.1 - Eksperimentalni uslovi tri modela lipolize koji su korišćeni u Kopenhagenu, Monašu i Jerusalimu Kopenhagena Monašb Jerusalimc

Izvor lipase Svinjski pankreatin (3x USP)

Svinjski pankreatin (8x USP)

Svinjski pankreatin (8x USP)

Aktivnost lipase 300–800 USP units/ml

1000 tributirin jedinica/ml

1000 tributirin jedinica/ml

Vrsta žučnih soli Ekstrahovane različite vrste žučnih kiselina iz svinjske

žučne kese

Taurodeoksiholna kiselina

Tauroholna kiselina

Koncentracija žučnih soli

5 – 30 mM 5 – 20 mM 5 mM

Vrsta fosfolipida Fosfatidilholin Lecitin (60 % fosfatidilholin)

L - α fosfatidilholin

Odnos žučnih soli i lipida

4 4 4

Način dodavanja Ca2+

Konstantno dodavanje Ca2+ 0,045 – 0,181

mmol/min

Inicijalno dodavanje od 5 mM Ca2+

Inicijalno dodavanje 5 mM Ca2+

Puferski pH pH = 6.5 (2mM tris-maleat)

7,5 (50 mM tris-maleat)

6,8 – 7,4 (50 mM tris-maleat)

Inicijalni volumen medijuma za

digestiju

300 ml 10 – 40 ml 40 ml

aChristensen i sar., 2004; Fatouros i sar., 2007; Larsen i sar., 2008; Zangenberg i sar., 2001a, 2001b. bCuine i sar., 2008; Kaukonen i sar., 2004; Porter i sar., 2004; Sek i sar., 2002. c Dahan and Hoffman, 2006, 2007.

Visoka aktivnost enzima ima relativno mali uticaj na stepen lipolize u poreñenju sa

drugim faktorima kao što su žučne soli i Ca2+ jon (Zangenberg i sar., 2001a). Prisustvo

Ca2+ je neophodno za formiranje kompleksa pankreasna lipaza-kolipaza, koji poseduje

lipoliti čku aktivnost. Kao što je ranije pomenuto slobodne masne kiseline inhibiraju

aktivnost pankreasne lipaze. In vivo masne kiseline se apsorbuju tako da efekat inhibicije

39

izostaje. MacGregor i saradnici su pokazali da upotrebom visokih koncentracija žučnih soli

inhibicija pankreasne lipaze izostaje, kao i da dodatkom Ca2+ upotreba visokih

koncentracija žučnih soli za inhibiciju nije potrebna (MacGregor i sar., 1997). Zangenberg

i saradnici su zaključili da se brzina lipolize može kontrolisati kontinualnim dodavanjem

Ca2+ (Zangenber i sar., 2001a) što je dovelo do razvoja dinamičkog modela lipolize koji se

naziva još i Kopenhagenski model (Tabela 6.1). Ca2+ uklanja slobodne masne kiseline

formiranjem kalcijumovih sapuna i na taj način simulira njihovu in vivo resorpciju.

Monaški i Jerusalimski model lipolize koriste fiksnu količinu Ca2+ koja se dodaje na

početku lipolize, što odgovara statičkom modelu lipolize (Tabela 6.1). Prilikom dodavanja

fiksne količine Ca2+ na početku procesa in vitro lipolize primećena je veoma brza inicijalna

lipoliza, prilikom čega skoro sav materijal podleže procesu lipolize u toku prvih 5 – 10

minuta (Cuine i sar., 2008; Zangenberg i sar., 2001a).

Aktivnost pankreasne lipaze zavisi od pH vrednosti medijuma. Optimalna pH vrednost

medijuma je od 6,5 – 8,0 (Armand i sar., 1992). Da bi se masne kiseline osloboñene

dejstvom pankreasne lipaze titrirale sa NaOH neophodno je da budu jonizovane. Vrednost

pKa masnih kiselina dugog lanca je >8 (Kanicky and Shah, 2002), mada se ona smanjuje u

prisustvu žučnih soli i kalcijuma. Samim tim radna pH vrednost medijuma za lipolizu

predstavlja kompromis koji omogućava adekvatnu aktivnost pankreasne lipaze i jonizaciju

masnih kiselina.

Nakon uzorkovanja medijuma za lipolizu kome je dodata odreñena količina lipidne

formulacije, dodaje se inhibitor lipaze, najčešće metanolni rastvor 4-bromfenilboronske

kiseline (Zangenberg i sar., 2001b). Uzorci se centrifugiraju prilikom čega se formiraju 4

različite faze: uljana faza, inter-faza, vodena faza i faza pelete (Slika 6.2) (Larsen i sar.,

2011; 2010). Uljana faza sadrži ulje koje se normalno odvaja iz emulzija, koje su

termodinamički nestabilan sistem, ili iz mikroemulzija ukoliko je eventualno opao

kapacitet solubilizacije sistema za uljanu fazu tokom lipolize. Inter-faza predstavlja

mikroemulzioni deo. Koliki udeo inter-faze će biti zavisi od vrste lipidnog sistema na

kome se vrši lipoliza, kao i od prirode surfaktanta. Vodena faza sadrži komponente

rastvorene u vodi iz lipidnog sistema dok faza pelete sadrži sadrži kalcijumove sapune

40

masnih kiselina, nastalih tokom lipolize, eventualno precipitovanu lekovitu supstancu kao i

deo formulacije koji se nije rastvorio ukoliko se radi o čvrstim lipidnim sistemima.

Slika 6.2 - Shematski prikaz 4 faze nakon centrifugiranja uzoraka lipolize (Larsen i sar.,

2011).

Nakon centrifugiranja uzoraka lipolize lipidnih formulacije tipa SMEDDS neće se

formirati uljana faza, kao ni inter-faza pod uslovom da kapacitet solubilizacije ispitivane

formulacije ostane nepromenjen tokom lipolize. Inicijalno uljana faza može biti velika, ali

kako lipoliza odmiče postoji verovatnoća da kasnije nestane. Nasuprot uljanoj fazi, faze

pelete, koja sadrži kalcijumove sapune masnih kiselina je na početku lipolize mala, ali se

tokom lipolize postepeno povećava. Vodena faza i inter-faza sadrže različite koloidne faze

(Fatouros i sar., 2007). Ispitivanjem svake od ovih faza i odredjivanjem količine lekovite

supstance prisutne u svakoj od njih, može se utvrditi stepen lipolize lipida iz ispitivane

lipidne formulacije kao i potencijal ispitivane formulacije da održi lekovitu supstancu u

solubilizovanom obliku i nakon peroralne primene duž GIT - a.

7. Fizičko-hemijske osobine, stabilnost, delovanje

karbamazepina

Karbamazepin je široko koriš

prilikom lečenja sekundarnih generalnih toni

trigeminalne neuralgije (Goodman

svrstava u drugu grupu BSK sistema kl

karakterišu loša rastvorljivost i dobra permeabilnost (Amidon

sar., 2004). Ovakve supstance nemaju zadovoljavaju

medijumu, čime bi se omogu

karakteristike karbamazepina date su u Tabeli

Tabela 7.1 - Hemijska struktura i oso Strukturna formula

Molekulska formula Hemijski naziv prema IUPAC5 nomenklaturi CAS6 broj

Mr

Osobine

Karbamazepin pokazuje polimorfizam i pseudoplimorfizam. Postoje najmanje

polimorfna oblika karbamazepina (dva monoklini

oblik i triklini čki ili γ – polimorfni oblik) i jedan dihidrat

5 International Union of Pure and Applied Chemistry

6 Chemicals Apstract Service

hemijske osobine, stabilnost, delovanje

Karbamazepin je široko korišćeni antiepileptik (Macdonald i McLean, 1986)

enja sekundarnih generalnih tonično-kloničkih i parcijalnih napada kao i protiv

trigeminalne neuralgije (Goodman i sar., 2001). Prema svojim osobinama karbamazepin se

svrstava u drugu grupu BSK sistema klasifikacije u koju spadaju

loša rastvorljivost i dobra permeabilnost (Amidon i sar., 1995; Lindenberg

, 2004). Ovakve supstance nemaju zadovoljavajuću rastvorljivost u vodenom

ime bi se omogućila njihova adekvatna resorpcija (Ritschel, 1992).

karakteristike karbamazepina date su u Tabeli 7.1 (Ph. Eur; Ph. Jug. V).

Hemijska struktura i osobine karbamazepina (Ph. Eur; Ph. Jug.

C15H12N2O

nomenklaturi 5H-Dibenzo[b,f]azepine-5-carboxamide 298-46-4 235,3 Beli ili skoro beli kristalni prašak, teško rastvorljiv u vodi, lako rastvorljiv u metilenrastvorljiv u acetonu i etanolu (96 %)

Karbamazepin pokazuje polimorfizam i pseudoplimorfizam. Postoje najmanje

polimorfna oblika karbamazepina (dva monoklinička, jedan trigonalni ili

polimorfni oblik) i jedan dihidrat (McMahon i sar.

International Union of Pure and Applied Chemistry

41

hemijske osobine, stabilnost, delovanje i upotreba

(Macdonald i McLean, 1986). Koristi se

kih i parcijalnih napada kao i protiv

, 2001). Prema svojim osobinama karbamazepin se

u koju spadaju supstance koje

, 1995; Lindenberg i

u rastvorljivost u vodenom

(Ritschel, 1992). Osnovne

.

; Ph. Jug. V)

carboxamide

Beli ili skoro beli kristalni prašak, teško rastvorljiv u vodi, lako rastvorljiv u metilen-hloridu, umereno

etanolu (96 %)

Karbamazepin pokazuje polimorfizam i pseudoplimorfizam. Postoje najmanje četiri

ka, jedan trigonalni ili α - polimorfni

i sar., 1996; Grzesiak

42

i sar., 2003; Harris i sar., 2005). U literaturi su prisutne različite oznake za pojedinačne

polimorfne oblike karbamazepina što vrlo često može dovesti do zabune (Tabela 7.2)

Tabela 7.2 - Anhidrovani oblici karbamazepina (CBZ) Naziv oblika CBZ (M) CBZ (Trg) CBZ (Trc) CBZ (IV) Izvor

Kristalni sistem

p- monokliničan trigonalan trikliničan c-monolkiničan

Ttop (ºC) 175-180 ºC 192-194 ºC 192-195 ºC 188 ºC

Naziv III I Krahn i Mielck, 1987; McMahon i sar., 1996; Behme i sar., 1991; Roberts i Rowe, 1996.

I II III IV Grzesiak i sar., 2003; Kaneniwa i sar., 1987; Matsuda i sar., 1994; Kobayashi i sar., 2000.

β α Lefebvre i sar., 1986

monoklinička trigonalna Lowes i sar., 1987

triklinička Ceoline i sar., 1997

Različiti polimorfni oblici pored različite kristalne strukture poseduju i različite

temperature topljenja, hemijsku reaktivnost i rastvorljivost. Karbamazepin oblik III (p –

monoklinični oblik) je termodinamički stabilan na sobnoj temperaturi (Krahn i Mielck,

1987). Ovaj oblik karbamazepina predstavlja polimorfni oblik karbamazepina koji

poseduje farmakološki efekat, pa se samim tim koristi za izradu komercijalnih preparata

karbamazepina (Sehić i sar., 2010).

Veliki broj ekscipijenasa utiče na polimorfni prelaz karbamazepina u toku izrade

preparata, tako da bi prilikom formulisanja preparata trebalo uzeti u obzir uticaj

ekcipijenasa na polimorfni prelaz karbamazepina bi trebalo uzeti u obzir. Poznato je da

hidroksipropilmetilceluloza (HPMC) inhibira stvaranje dihidratnog oblika karbamazepina

43

(koji ima najmanju rastvorljivost) i na taj način doprinosi boljem profilu oslobañanja

lekovite supstance (Otsuka i sar., 1999). Prisustvo HPMC u formulacijama karbamazepina

sa odloženim oslobañanjem takoñe doprinosi smanjenom stvaranju dihidratnog oblika i

posledično boljem profilu oslobañanja lekovite supstance. Takoñe nañeno je da HPMC

sprečava kristalizaciju trigonalne forme formiranjem vodoničnih veza (Katzhendler i sar.,

1998). Treba obratiti pažnju na sredstva za vezivanje, koja se koriste prilikom izrade

granulata, jer je pokazano da i ona velikim delom utiču na polimorfni prelaz

karbamazepina. Poznato je ukoliko se koristi povidon, karbamazepin ostaje u amorfnom

obliku, dok upotreba polietilen-glikola (PEG 4000 i PEG 6000) dovodi do stvaranja

metastabilne forme I karbamazepina (triklinička forma), u vidu malih kristala

dispergovanih u matriksu. Obe vrste sredstva za vezivanje dovode do povećanja

rastvorljivosti karbamazepina (Nair i sar., 2002). Tehnološki procesi koji se primenjuju u

toku izrade konačnog farmaceutskog oblika mogu da izazovu značajnu polimorfnu

promenu karbamazepina. Poznato je da procesi usitnjavanja i kompresije izazivaju

navedenu polimorfnu tranziciju. Najstabilniji oblik na proces kompresije je dihidratna

forma karbamazepina. Najefikasniju stabilnost pokazuje trigonalna forma, meñutim p –

monoklinička forma ostaje stabilna u normalnim uslovima proizvodnje i čuvanja (Lefebvre

i sar. 1986). Sušenje raspršivanjem, koje se koristi zbog sfernog oblika dobijenih čestica

radi dobijanja lako protočnog praška, takoñe može značajno da utiče na polimorfni prelaz

karbamazepina. Ukoliko polazimo od p – monokliničke forme u najvećoj meri se dobija

trigonalna forma karbamazepina. Promena rastvarača koji se uparava nema značajan uticaj

na polimorni oblik karbamazepina (Gosselin i sar., 2003).

8. Tehnike karakterizacije čvrstih samodispergujućih sistema

Raznovrsnost i dinamički karakter čvrstih samodispergujućih sistema za oralnu primenu

otežavaju istraživanje i ispitivanje ovih sistema. Za potpunu karakterizaciju fizičko-

hemijskih osobina lekovite supstance inkorporirane u odgovarajući lipidni sistem, kao i

fizičko-hemjskih osobina samog nosača, kao i adekvatniju procenu ponašanja ovih sistema

nakon peroralne primene, neophodno je primeniti veliki broj tehnika koje moraju biti

uzajamno komplementarne. U dosadašnjim istraživanjima najuspešnije su se pokazale

44

tehnike koje se zasnivaju na merenju električne provodljivosti, viskoziteta, refleksije

fotona, refleksije x-zraka kao i termalne tehnike. Meñutim, samodispergujuća osobina ovih

sistema, kao i prisustvo ekscipijenasa koji nakon peroralne primene podležu procesu

lipolize, koji može uticati na osobine sistema in vivo, ukazuju da za potpunu

karakterizaciju ovih sistema nije dovoljno utvrditi fizičko stanje lekovite supstance u

konačnom farmaceutskom obliku, već je neophodno dodatno ispitati sistem korišćenjem

tehnika pomoću kojih se mogu simulirati in vivo uslovi nakon peroralne primene. Jedan od

pristupa predstavlja in vitro model lipolize (Christensen i sar., 2004; Fatouros i sar., 2007;

Larsen i sar., 2008; Zangenberg i sar., 2001a, 2001b). Primenom konduktometrijskih i

reoloških merenja, pri postepenom dodavanju spoljašnje faze, obično vode, može se

proceniti intenzitet interakcija izmeñu različitih struktura koje nastaju i steći uvid u prirodu

tih interakcija (Zhao i sar., 2007; Antunes i sar., 2003; Graca i sar., 2009; Rojas i sar.,

2010). Ispitivanje veličine prečnika kapi nakon dispergovanja ispitivanih formulacija vrši

se tehnikama refleksije fotona, obično fotonska korelaciona spektroskopija (eng. Photon

Correlation Spectroscopy, skr. PCS; eng. Dynamic Light Scattering, skr. DLS) ili laserske

difrakcije (eng. Laser Diffraction, skr. LD). Pomoću ovih tehnika lako se utvrñuje veličina

formiranih kapi, nakon dispergovanja samodispergujućeg sistema u spoljašnjoj fazi, kao i

indeks polidisperznosti (eng. Polydispersity index, skr. PdI) (Goddereris i sar., 2006).

Pored njih mogu se koristiti i druge, manje pouzdane tehnike, kao što su optička

mikroskopija i Kulterov brojač čestica. U cilju odreñivanja fizičkog polimorfnog oblika

lekovite supstance, kao i utvrñivanja stabilnosti u odgovarajućem farmaceutskom obliku,

često se koriste tehnike diferencijalne skenirajuće kalorimetrije (eng. Differential Sccaning

Calorimetry, skr. DSC), i tehnika difrakcije x-zraka na uzorcima u obliku praška (eng.

Powdered X-Ray Diffraction, skr. PXRD) kao i infracrvena spektroskopija sa Furijeovom

transformacijom (eng. Fourier Transform Infrared Spectroscopy, skr. FT-IR) (Kim i sar.,

1985; Phadnis i sar., 1997). Često se koriste i metode transmisione elektronske

mikroskopije (eng. Transmission Electron Microscopy, skr. TEM) i skenirajuće

elektronske mikroskopije (eng. Scanning Electron Microscopy, skr. SEM), gde se slika

stvara usled interakcije elektrona sa tankom površinom uzorka.

45

CILJEVI ISTRAŽIVANJA

Ciljevi istraživanja obuhvataju formulaciju i sveobuhvatnu karakterizaciju različitih

čvrstih samodispergujućih sistema.

- Prvi deo istraživanja obuhvata formulisanje, izradu i karakterizaciju čvrstog

samomikroemulgujućeg sistema, korišćenjem karbamazepina kao model teško

rastvorljive lekovite supstance. Karakterizacija samomikroemulgujućeg sistema

obuhvata kreiranje pseudoternernog faznog dijagrama, odreñivanje adekvatnog

odnosa surfaktanta i kosurfaktanta (Km) kao i odnosa surfaktantne i uljane faze,

reološku karakterizaciju, odreñivanje veličine formiranih kapi fotonskom

korelacionom spektroskopijom kao i odreñivanje rastvorljivosti karbamazepina u

samomikroemulgujućem sistemu adekvatnom HPLC metodom. Izrada čvrstih

samomikroemulgujućih sistema je vršena direktnom adsorpcijom na sintetske

porozne nosače. Čvrsti samomikroemulgujući sistemi su okarakterisani

diferencijalnom skenirajućom kalorimetrijom (DSC) i infracrvenom

spektroskopijom sa Furijeovom transformacijom (FT-IR) radi utvrñivanja

polimorfnog oblika karbamazepina i eventualne interakcije karbamazepina i

adsorbensa. Ispitivanja brzine rastvaranja je vršeno iz kapsula punjenih ispitivanim

čvrstim samomikroemulgujućim sistemom.

- Drugi deo istraživanja se odnosi na formulisanje i karakterizaciju čvrste

samoemulgujuće fosfolipidne suspenzije (SSEPS) sa karbamazepinom kao model

supstancom. Ovaj deo istraživanja obuhvata pripremu adekvatne tečne

samoemulgujuće fosfolipidne suspenzije (SEPS) mešanjem surfaktanta

kaprilokaproil-makrogol-8-glicerida, kosurfaktanta lecitina, korastvarača

propilenglikola i ulja triglicerida srednje dužine lanca u odgovarajućem odnosu i

karakterizaciju odabranog sistema korišćenjem fotonske korelacione

spektroskopije. Tečna samoemulgujuća fosfolipidna suspenzija (sadrži oko 40 %

(m/m) karbamazepina) je dodatno okarakterisana optičkom mikroskopijom.

Odgovarajući SSEPS sistemi su pripremljeni korišćenjem prirodnog poroznog

46

nosača, dijatomit mikrokapusle, direktnom adsorpcijom ili evaporacijom

rastvarača. Karakterizacija čvrstih SEPS sistema kao i odgovarajuće čvrste

disperzije je vršena pomoću diferencijalne skenirajuće kalorimetrije (DSC),

difrakcije x-zraka praškova (PXRD) kao i skenirajuće elektronske mikroskopije

(SEM). Ispitivanje brzine rastvaranja karbamazepina iz čvrstih SEPS sistema, kao i

iz odgovarajuće čvrste diperzije, vršeno je iz kapsula predhodno napunjenih

ispitivanom formulacijom. Dodatno je vršen test ubrzanog starenja i uzorci su

naknadno okarakterisani radi utvrñivanja eventualnih promena polimorfnog oblika

karbamazepina.

- Treći deo istraživanja obuhvata procenu mogućnosti formulacije samoemulgujućih

peleta kao i njihovu karakterizaciju. Formulacija i izrada samoemulgujućih peleta

je vršena nanošenjem SEPS formulacije dobijene u drugom delu istraživanja na

neutralne pelete veličine jezgra 710 – 825 µm, u ureñaju sa fluizidirajućim

protokom vazduha uz korišćenje pomoćnih supstanci. Karakterizacija peleta je

vršina korišćenjem optičke mikroskopije, DSC i PXRD tehnike, u cilju tačnijeg

utvrñivanja polimorfnog oblika karbamazepina. Ispitivanja brzine rastvaranja

vršeno je korišćenjem aparature sa lopaticama.

- Četvrti deo istraživanja se odnosi na ispitivanje predhodno izrañenih čvrstih

samodispergujućih formulacija metodom in vitro dinamičke lipolize. Dobijeni

rezultati su uporeñivani sa rezultatima koji su dobijeni konvencionalnim metodama

in vitro ispitivanja brzine rastvaranja karbamazepina. U toku testa in vitro lipolize u

odreñenim vremenskim intervalima uzeti su uzorci i vršeno je odreñivanje

karbamazepina HPLC metodom u cilju utvrñivanja kapaciteta solubilizacije

ispitivanih formulacija za karbamazepin u toku lipolize.

47

EKSPERIMENTALNI DEO

48

9. FORMULACIJA I KARAKTERIZACIJA ČVRSTOG

SAMOMIKROEMULGUJU ĆEG SISTEMA

9.1. Materijali i metode

9.1.1. Materijali

Ekscipijensi koji se koriste za izradu samomikroemulgujućeg sistema: polisorbat 80,

polioksietilen-(20)-sorbitanmonooleat (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Nemačka), je

korišćen kao surfaktant (S); Cremophor® RH 40, PEG-40 hidrogenizovano ricinusovo ulje

(BASF, Nemačka), je korišćen kao kosurfaktant (C); Mygliol® 812, trigliceridi srednje

dužine lanca (Sasol GmbH, Nemačka) je korišćen kao uljana faza (O).

Porozni adsorbensi: magnezijum-aluminometasilikat (Neusilin® UFL2 (NUFL2),

Neusilin® FL2 (NFL2)) (Fuji Chemical Industry, Japan) i porozni silicijum-dioksid

(Sylysia® 320 (SYL320) i Sylysia® 350 (SYL350)) (Fuji Sylysia Chemical Japan).

Ispitivani čvrsti samomikroemulgujući sistemi su punjeni u tvrde kapsule veličine 3

(Capsugel®, Francuska), radi testa ispitivanja brzine rastvaranja. Prilikom ispitivanja

korišćena je dvostruko destilovana voda (V).

Lekovita supstanca: Karbamazepin (CBZ) (Ph. Jug. V)

9.1.2. Metode

9.1.2.1. Ispitivanje rastvorljivosti karbamazepina

Rastvorljivost karbamazepina je odreñena u ulju, surfaktantu, tečnoj SMEDDS

formulaciji (Km1:1, SC/O 8:2) i medijumu za ispitivanje brzine rastvaranja (0.1 M HCl). U

10 ml svakog medijuma pojedinačno dodat je višak karbamazepina, smeša je preneta u

staklene epruvete sa zapušačem i mešana 48 h na sobnoj temperaturi, pri brzini mešanja od

300 o/min korišćenjem mešalice Ika® KS 260 B (Staufen, Nemačka). Nakon toga, 2 ml

svake smeše je centrifugirano 15 min na 4000 o/min korišćenjem centrifuge Tehtnica lc

320, (Zelezniki, Slovenija). Koncentracija karbamazepina je odreñena pomoću HPLC

49

analize. Korišćen je Waters Breeze system sa Waters 1525 binarnom HPLC pumpom,

Waters 2487 UV/VIS detektorom i Breeze softverom za Windows XP. Korišćena je

Terra®RP18 (3,5µm 4,6mm x 20mm IS) kolona pri UV detekciji na talasnoj dužini od 285

nm, radnoj temperaturi od 40°C i brzini protoka mobilne faze 1,2 ml/min. Sastav mobilne

faze je metanol/voda/glacijalna sirćetna kiselina 35/64/1. Rezultati su izraženi kao srednja

vrednost i standardna devijacija (S.D.) tri uzastopna merenja tri posebno pripremljena

uzorka.

9.1.2.2. Priprema SMEDDS - Konstrukcija pseudoternernog faznog dijagrama

Pseudoternerni fazni dijagram je konstruisan nakon titracije homogene smeše ulja,

surfaktanta i kosurfaktanta na sobnoj temperaturi sa vodom (Gattefosse, 1994).

Komponente surfaktantne faze, Polisorbat 80 kao surfaktant (S) i Cremophor® RH 40 kao

kosurfaktant (C), su merene u istu staklenu čašu, S/C odnos (Km) 1:1 i mešane 30 minuta

na magnetnoj mešalici na temperaturi od 40°C kako bi se Cremophor® RH otopio. Odnos

surfaktanta i kosurfaktanta u surfaktantnoj fazi (Km) je odreñen pri pre-screening studijama

na osnovu veličine prečnika kapi SMEDDS/voda, 5/95 sistema, pri čemu je odabran

SMEDDS sistem koji je dao najmanju veličinu prečnika kapi. Smeša je ostavljena preko

noći na sobnoj temperaturi. Nakon toga surfaktanoj fazi je dodato ulje (O) i napravljene su

SC/O smeše u odnosima od 9:1 do1:9 (Tabela 9.1).

Tabela 9.1 – Sastav formulacija za konstrukciju pseudoternernog dijagrama

Naziv formulacije

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9

S/C = 1:1 (g) 1 2 3 4 5 6 7 8 9

O (g) 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Smeše surfaktantne i uljane faze su titrirane sa vodom kap po kap. Tokom dodavanja

vode uzorci su mešani i ostavljeni da dostignu ravnotežno stanje. Uzorci su ispitivani

50

vizuelno radi utvrñivanja transparentnosti sistema. Mikroemulzijama su smatrane samo

jednofazne, transparentne, nisko viskozne smeše.

9.1.2.3. Odabir SMEDDS za dalja ispitivanja

Za dalja ispitivanja sa pseudoternernog dijagrama odabrana je formulacija F8 (Tabela

9.1) - SMEDDS sistem polisorbat 80 (S)/PEG-40 hidrogenizovano ricinusovo ulje

(C)/trigliceridi srednje dužine lanca (O), SC/O 8/2. Odabran je sistem koji prilikom

razblaživanja sa vodom formira mikroemulziju, a pritom sadrži najveći udeo ulja i

najmanji udeo surfaktantne faze. SMEDDS formulacija sa karbamazepinom je

pripremljena rastvaranjem odgovarajuće količine lekovite supstance u ispitivanom sistemu

na 40°C kako bi se PEG-40 hidrogenizovano ricinusovo ulje (C) otopilo. Finalna

koncentracija CBZ u SMEDDS formulaciji je 3.37 % (m/m). SMEDDS formulacije sa i

bez CBZ su pripremljene 48 h pre daljeg ispitivanja i čuvane na sobnoj temperature (oko

25°C). Za vreme čuvanja nije primećena precipitacija CBZ.

9.1.2.4. Reološka karakterizacija SMEDDS formulacije

Ispitivano je reološko ponašanje odabrane SMEDDS formulacije sa i bez lekovite

supstance pri različitim udelima vode (10, 20, 30, 40, 50 i 60 % (m/m)), korišćenjem

Rheolab MC 120 (Paar Physica, Nemačka) rotacionog reometra sa Z3 DIN cilindrom za

ispitivanje tečnih formulacija i MP 50 dodatkom (dijametar dodatka 12 mm, 1º ugao,

ploća/ploča rastojanje 50 µm) za ispitivanje polučvrstih sistema. Udeli vode su odabrani na

osnovu uočenih faznih prelaza sistema prilikom titracije sa vodom. Ispitivano je reološko

ponašanje formiranih faza pri različitim udelima vode kao i uticaj karbamazepina na tačku

prelaza i reološke karakteristike formiranih sistema. Ukupno je pripremljeno 12 različitih

formulacija 24 h pre reološkog merenja (Tabela 9.2).

51

* SMEDDS sadrži rastvoreni CBZ 3,37 % (m/m)

Tabela 9.2 - Sastav uzoraka za reološku karakterizaciju SMEDDS formulacije bez i sa karbamazepinom u % (m/m)

Uzorci bez CBZ Uzorci sa CBZ

A B C D E F A* B* C* D* E* F*

Voda % (m/m) 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0

Mygliol ® 812 % (m/m) 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 17,4 15,5 13,5 11,6 9,7 7,7

Polysorbat 80/ Cremophor® RH 40 % (m/m)

72,0

64,0

56,0

48,0

40,0

32,0

69,6

61,8

54,1

46,4

38,6

30,9

CBZ % (m/m) 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 3,0 2,7 2,4 2,0 1,7 1,3

52

Napon smicanja je meren u opsegu brzina smicanja od 0 do 20 s−1 i 20 do 0 s−1 na 20 ±

1ºC. Pri karakterizaciji uzoraka korišćene su vrednosti dinamičkog viskoziteta η (Pa x s).

Dobijene krive zavisnosti napona smicanja od brzine smicanja su fitovane prema

Njutnovskom, Bingamovom i Ostvaldovom (Power Law) modelu proticanja, korišćenjem

softvera US 200 koji je integralni deo reometra.

9.1.2.5. Odreñivanje prosečne veličine prečnika kapi primenom fotonske korelacione

spektroskopije

Fotonska korelaciona spektroskopija služi za odreñivanje veličine prečnika kapi

unutrašnje faze koje se formiraju prilikom razblaživanja SMEDDS sistema sa i bez CBZ,

vodom (sadržaj vode 95 % (m/m)). Veličina prečnika kapi je odreñena korišćenjem Nano

ZS90 (Malvern Instruments, Velika Britanija) ureñaja sa He-Ne laserom na 633 nm pri

temperaturi od 20 ± 0,2ºC. Merenje je izvršeno pod fiksnim uglom od 90º. Iz raspodele

intenziteta, korišćenjem softvera za statističku analizu podataka, izračunata je prosečna

vrednost prečnika kapi (Z-Ave), kao i indeks polidisperznosti (PdI). Rezultati su

predstavljeni kao srednja vrednost i standardna devijacija tri uzastopna merenja svakog

uzorka.

9.1.2.6. Priprema čvrstih SMEDDS sistema (SSMEDDS)

Odgovarajući SMEDDS/adsorbens odnosi za izradu ispitivanih SSMEDDS sistema

odabrani su na osnovu titracije adsorbensa sa tečnom SMEDDS formulacijom, pri čemu se

tačka na kojoj sistem postaje intenzivno lepljiv i gubi karakteristike praška smatra

krajnjom tačkom titracije. Za adsorbense Neusilin® FL2, Sylysia® 320 i Sylysia® 350

krajnja tačka titracije je iznosila malo više od 1g za 1 g adsorbensa, dok je za adsorbens

Neusilin® UFL2 krajnja tačka titracije bila nešto više od 2 g tečne SMEDDS za 1 g praška.

SSMEDDS formulacije bez CBZ (M) kao i SSMEDDS formulacije sa CBZ (MC)

izrañene su postupkom direktne adsorpcije. Odabrana tečna SMEDDS formulacija bez i sa

CBZ je dodavana kap po kap na 1g svakog adsorbensa ponaosob(Neusilin® UFL2,

Neusilin® FL2, Sylysia® 320 i Sylysia® 350), uz blago mešanje, dok nije postignut odnos

53

SMEDDS/adsorbens 1:1. Takoñe izrañena je i SSMEDDS formulacija sa

SMEDDS/Neusilin® UFL2 odnosom 2:1. Sastav SSMEDDS formulacija sa CBZ prikazan

je u Tabeli 9.3.

Tabela 9.3 – Sastav čvrstih samomikroemulgujućih formulacija (SSMEDDS)

SMEDDS (CBZ 3,37 % (m/m)) Vrsta

adsorbensa

Odnos

adsorbens/SMEDDS

Oznaka

uzorka

polisorbat 80 (S)/PEG – 40

hidrogenizovano ricinusovo ulje

(C)/trigliceridi srednje dužine lanca

(O), SC/O odnos 8/2 sa CBZ

rastvorenim u smeši

Neusilin® UFL2 1/1 MC NUFL2

1/2 MC2 NUFL2

Neusilin® FL2 1/1 MC NFL2

Sylysia® 320 1/1 MC SYL 320


Nakon izrade dobijeni praškovi su ostavljeni 24 h na sobnoj temperaturi (oko 25°C) pre

daljeg ispitivanja. Izrañene su i fizičke smeše CBZ i adsorbenasa jednostavnim mešanjem

karbamazepina i adsorbenasa u tarioniku pomoću pistila. Za ispitivanje brzine rastvaranja

CBZ iz ispitivanih formulacija, dobijeni praškovi su punjeni u kapsule.

9.1.2.7. Karakterizacija SSMEDDS formulacija primenom diferencijalne skenirajuće

kalorimetrije

Diferencijalna skenirajuća kalorimetrija (DSC) je sprovedena korišćenjem Shimadzu

DSC-50 (Shimadzu Korporacija, Japan). Tačno odmerena količina ispitivanog uzorka (2 –

5 mg) je stavljena u perforirani aluminijumski lončić i skenirana u temperaturnom opsegu

od 20 – 220 ºC, pri brzini zagrevanja od 10 ºC/min i brzini protoka azota od 50 ml/min,

54

praćenjem eventualnih termalnih promena u uzorku. Instrument je kalibrisan za

temperaturu i energiju korišćenjem indijumskih standarda.

9.1.2.8. Karakterizacija SSMEDDS formulacija primenom infracrvene

spektroskopije sa Furijevom transformacijom

Spektri infracrvene spektroskopije sa Furijeovom transformacijom (FT-IR) dobijeni su

skeniranjem polaznih materijala i čvrstih formulacija u opsegu talasnog broja 600–4000

cm–1 korišćenjem Shimadzu IR-Prestige-21 FT-IR spektrometra udruženog sa

horizontalnim Golden Gate MKII ATR sistemom sa jednostrukom refleksijom (Specac,

Velika Britanija) i Zn Se sočivom, nakon adekvatne supstrakcije šuma pozadine. Svaki

spektar predstavlja prikaz srednjih vrednosti intenziteta od 32 skeniranja, pri rezoluciji

snimanja od 4 cm-1.

9.1.2.9. In vitro ispitivanje brzine rastvaranja karbamazepina (CBZ) iz SSMEDDS

formulacija

Profili brzine rastvaranja CBZ iz različitih SSMEDDS formulacija kao i fizičkih smeša

i čistog karbamazepina su dobijeni korišćenjem Erweka DT70 (Hausenstamm, Nemačka)

aparata sa rotirajućim korpicama i čašama malog volumena. Kao medijum je korišćena 0,1

M HCl. Uslovi rada su: temperatura medijuma 37 ± 0,5°C, volumen medijuma 300 ml,

brzina okretanja rotirajućeg elementa 100 o/min. Uzorci od 4 ml su uzimani su u tačno

definisanim vremenskim intervalima (5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90 i 120 minuta). Nakon

uzorkovanja ista zapremina svežeg medijuma je vraćena u sistem. Sink uslovi su održavani

svo vreme trajanja ispitivanja. Svi uzorci su filtrirani korišćenjem 0,45 µm MF-Millipore®

membranskog filtera (Millipore Corporation, SAD) pre daljeg analiziranja. Koncentracija

CBZ je odreñena spektrofotometrijski na 285 nm korišćenjem spektrofotometra Evolution

300 (Termo Fisher Scientific, Engleska) spektrofotometra, prilikom čega su za

izračunavanje procenta rastvorenog karbamazepina, u odreñenom vremenskom intervalu,

kao slepa proba uzete u obzir vrednosti apsorbancije odgovarajućeg SSMEDDS sistema

bez CBZ u tačno definisanom intervalu uzorkovanja, kao i količina CBZ koja je uklonjena

iz sistema predhodnim uzorkovanjem. Ispitivanje brzine rastvaranja je vršeno u triplikatu i

55

vrednosti procenta rastvorenog karbamazepina u zavisnosti od vremena su izražene kao

srednja vrednost ± S.D.

9.2. Rezultati i diskusija

9.2.1. Fazno ponašanje pseudoternernog sistema i odabir SMEDDS formulacije

Pseudoternerni fazni dijagram voda/polisorbat 80 (S)/Cremophor® RH 40 (C)

/trigliceridi srednje dužine lanca (O) kvaternarnog sistema pri konstantnoj Km vrednosti je

prikazan na Slici 9.1.

Slika 9.1 - Pseudoternerni fazni dijagram sa mikroemulzionim regionom voda/polisorbat

80/PEG – 40 hidrogenizovano ricinusovo ulje/trigliceridi srednje dužine lanca sistema pri vrednosti

Km 1:1. Prvi simbol duž linije razblaženja (■) označava tačku u kojoj prestaje da postoji V/U

mikroemulzija. Poslednji simbol (■) duž linije razblaženja označava formiranje U/V

mikroemulzije. Nepostojanje linije nakon simbola (■) ukazuje na formiranje mlečno bele emulzije.

Simbol (●), A-F, predstavlja sastav sistema koji su odabrani za reološka merenja.

56

Li i saradnici su pokazali da prilikom formiranja mikroemulzija kombinacija dva nejonska

surfaktanta pri Km odnosu 1:1 može biti značajno efikasnija u odnosu na pojedinačan

nejonski surfaktant (Li i sar., 2005). Ispitivanje faznog ponašanja smeša lipidnih

ekscipijenasa sa SC/O odnosom od 9:1 do 1:9 titriranjem kap po kap sa vodom, može

poslužiti za utvrñivanje koncentracija vode, ulja i surfaktant/kosurfaktant smeše pri kojima

se formira stabilna, transparentna, nisko viskozna mikroemulzija. Za sisteme sa SC/O

odnosom 9:1 i 8:2 nije primećena značajna razlika u faznim promenama. Sa dodatkom

prvih kapi vode ovi sistemi formiraju transparentnu, nisko-viskoznu V/U mikroemuziju,

sve dok sadržaj vode V % (m/m) nije 12,1 odnosno 12,5 za sisteme sa SC/O odnosom 9:1

odnosno 8:2 (Slika 9.1). Daljim dodavanjem vode, viskozitet ovih sistema naglo raste, ali

ostaju transparentni. Ovo može da ukaže da pri ovim SC/O odnosima sadržaj ulja (%

(m/m)) nema značajan uticaj na početak fazne promene sistema. Daljim dodavanjem vode

formira se transparentna, jako viskozna gelska faza. Gelska faza postoji sve dok sadržaj

vode ne bude V % (m/m) 54,41 odnosno 55,32 za sisteme sa SC/O odnosom 9:1 odnosno

8:2 (Slika 9.1) kada ovi sistemi vrlo brzo se transformišu u nisko viskozne, transparentne

U/V mikroemulzije, što je potvrñeno centrifugiranjem uzoraka korišćenjem Tehtnica lc

320, (Zelezniki, Slovenija) centrifuge na 4000 o/min tokom 15 min pri čemu nije došlo do

razdvajanja faza.

Slične rezultate dobili su i Fehér i saradnici ispitivanjem sistema koji sadrži 80 %

Cremophor® RH 40 i 20 % Mygliol® 810 (Fehér i sar., 2008). Ponašanje sistema sa SC/O

odnosom 7:3 odnosno 6:4 prilikom kontinuiranog dodavanja vode je slično, ali glavna

razlika u odnosu na predhodno pomenute sisteme je što se daljim dodavanjem vode gelska

faza prelazi u belu U/V emulziju. Takoñe sistem sa SC/O odnosom 6:4 počinje da formira

belu gelsku fazu pri sadržaju vode od 18,65 % (m/m).

Glavni razlozi za odabir SMEDDS sistema sa SC/O odnosom 8:2 je viši sadržaj uljane i

manji sadržaj surfaktant/kosurfaktant faze radi izbegavanja eventualne iritacije GIT zbog

visoke koncentracije PAM.

57

9.2.2. Rastvorljivost CBZ

Rastvorljivost karbamazepina je predstavljena u Tabeli 9.4.

Tabela 9.4 - Rastvorljivost karbamazepina u odabranim ekscipijensima i

medijumima

Medijum 0.1 M HCl Mygliol® 812 Polisorbat 80 SMEDDS

Rastvorljivost CBZ

(µg/ml) ± S.D

122,23 ± 1,90 2758 ± 21,03 40055 ± 32,11 33771 ± 41,05

Rastvorljivost CBZ je ispitivana u cilju utvrñivanja kapaciteta solubilizacije SMEDDS

sistema, SC/O odnos 8:2, za CBZ. Samo SMEDDS formulacija sa maksimalnom

količinom rastvorenog CBZ je dalje ispitivana. Rastvorljivost karbamazepina je ispitivana i

u tečnim ekscipijensima kako bi se utvrdio njihov kapacitet solubilizacije. Prema

podacima prikazanim u Tabeli 9.4 može se zakljućiti da je rastvorljivost CBZ najveća u

Polisorbatu 80, čak 328 puta veća nego u 0.1 M HCl i 14,52x veća nego u Mygliol® 812

ulju. Sličnu rastvorljivost karbamazepina u 0,1 M HCl su prijavili su i Bhise i Rajkumar,

115 ± 1,7 µg/ml (Bhise and Rajkumar, 2010). Niža rastvorljivost CBZ u Mygliol® 812 ulju

u odnosu na rastvorljivost CBZ u polisorbatu 80 ukazuje da je za visok kapacitet

solubilizacije tečne SMEDDS formulacije za CBZ najverovatnije odgovoran polisorbat 80.

Rastvorljivost CBZ u Cremophor® RH 40 nije ispitana zbog polučvrste konzistencije ovog

lipidnog ekscipijensa.

9.2.3. Reološka karakterizacija SMEDDS formulacije

U cilju definisanja faznih promena odabranog SMEDDS sistema (formulacija F8

Tabela 9.1, SC/O odnos 8:2), koje se dešavaju pri kontinuiranom dodavanju vode, kao i

razumevanja uticaja CBZ na njih, ispitivano je reološko ponašanje šest različitih uzoraka

bez CBZ (M), kao i šest različitih uzoraka sa CBZ (CM). Reološka merenja su vršena na

ispitivanom SMEDDS sistemu bez i sa CBZ, pri čemu su ispitivani uzorci imali različiti

58

udeo vode, V % (m/m), od 10 do 60 % (m/m), sa delom od 10 % (m/m), što čini ukupno

12 različitih formulacija (formulacije A – F i A*- F* prikazane u Tabeli 9.2). Postepeno

dodavanje vode odabranom SMEDDS sistemu dovodi do porasta viskoziteta i formiranja

strukture slične gelu. Sadržaj vode nije dodavan preko 60 % (m/m) zato što sa dodavanjem

vode preko 55 % (m/m) (Slika 9.1) dolazi do naglog pada viskoziteta, narušavanja

predhodno formirane strukture i formiranja nisko viskoznih, transparentnih U/V

mikroemulzija.

Sadržaj dodate vode je računat prema jednačini (Jednačina 9.1):

V % (m/m) = (mv /(mv + mo + ms + mcos+ mcbz)) x 100 (Jednačina 9.1)

gde mv, mo, ms, mcos and mcbz predstavljaju masu vode, surfaktanta, kosurfaktanta i CBZ.

Svi uzorci su ispitivani 24 h nakon pripreme kako bi se struktura stabilizovala. Zbog

formiranja strukture slične gelu, pri sadržaju vode do oko 55 % (m/m), neophodno je

ostaviti uzorke da odstoje kako bi se uspostavile i stabilizovale sve potencijalne

interakcije. Reološko merenje uzoraka pokazalo je da dinamički viskozitet ispitivanih

sistema η (Pa x s) u velikoj meri zavisi od udela vode V% (m/m). Formiranju viskozne

gelske faze prilikom kontinuiranog dodavanja vode u velikoj meri doprinosi Cremophor®

RH 40, što je takoñe pokazano i u Labrasol®/Cremophor®RH 40/ulje/voda sistemima

(Zhang i sar., 2004).

Tip proticanja, kao i vrednosti dinamičkog viskoziteta i koeficijenta korelacije za sisteme

sa i bez CBZ sa 10, 20, 50 and 60 % V (m/m) su prikazani u Tabeli 9.5

59

Tabela 9.5 - Viskozitet i tip proticanja formulacija za reološko karakterizaciju SMEDDS formulacije sa i bez CBZ sa sadržajem vode % V (m/m) = 10, 20, 50 i 60 %

Uzorci bez CBZ Uzorci sa CBZ

M (A) M (B) M (E) M (F) CM (A) CM (B) CM (E) CM (F)

Voda % (m/m)

10,0 20,0 50,0 60,0 10,0 20,0 50,0 60,0

η (Pa*s) 0,697 3,122 2040

pri γ = 2,22s-1

0,361 1,055 3,289 2050

pri γ = 2,22s-1

0,390

R(x,y) 0,998 0,994 0.997 0,997 0,998 0,999 0,994 0,990

Jednačina

τ = ηγ τ = ηγ y = a*xb

a=3732,3

b= 0,224

τ = ηγ τ = ηγ τ = ηγ y = a*xb

a=3862,6

b= 0,208

y = a + b*x

a = 1,5427

b = 0,39024

Tip proticanja Njutnovski Njutnovski Ostvaldov Njutnovski Njutnovski Njutnovski Ostvaldov Bingamov

60

Uzorci A, B i D bez CBZ sa 10, 20 i 60 % V (m/m), kao i uzorci A* i B* sa CBZ sa 10

i 20 % vode V (m/m) (Tabela 9.2) su pokazali tipičan Njutnovski tip proticanja, sa

linearnim odnosom napona smicanja (τ) i brzine smicanja (γ), koji predstavlja najčešći tip

proticanja za mikroemulzije (Kumar i Mittal, 1999; Poul i Moulik, 2000) (Slika 9.2A,

Tabela 9.5).

Slika 9.2A - Zavisnost napona smicanja (τ) od brzine smicanja (γ) za voda(V)/polisorbat

80 (S)/PEG-40 hidrogenizovano ricinusovo ulje (C)/trigliceridi srednjedužine lanca (O)

sisteme , SC/O odnos 8:2, Km 1:1,sa 10, 20 i 60 % V (m/m). M – uzorak bez CBZ; CM -

uzorak sa CBZ.

61

Uzorci A* i B* sa CBZ (Tabela 9.2) sa V % (m/m) = 10 i 20 % pokazuju nešto više

vrednosti dinamičkog viskoziteta u odnosu na uzorke A i B koji su bez CBZ (Slika 9.2A,

Tabela 9.5). Ova pojava se može objasniti time što su molekuli CBZ, koji poseduju malu

hidrofilnu glavu i relativno veliki hidrofobni rep, u polarnom medijumu predominatno

solubilizovani na ulje/voda meñupovršini utičući na geometriju formiranih kapi. Takoñe,

molekuli CBZ verovatno povećavaju intenzitet interakcija meñu kapima što doprinosi

povećanju viskoziteta. Ovaj zaključak podržavaju rezultati ranije studije u kojoj je pokazan

pozitivan uticaj CBZ na viskozitet u [voda/PG]/[R-(+)-limonen/EtOH]/[Tween 60] sistemu

do 15 % (m/m) sadržaja vode (Kogan i sar., 2007).

Ispitivani uzorak F* sa CBZ (Tabela 9.2) koji sadrži 60 % V (m/m), za razliku od

odgovarajućeg uzorka bez CBZ, koji je pokazao Njutnovski tip proticanja, je pokazao

Bingamov tip proticanja (Tabela 9.5). Bingamov tip proticanja karakteriše linearna

zavisnost napona smicanja (τ) od brzine smicanja (γ) nakon inicijalnog praga napona

smicanja (napon popuštanja) (τ0) (Tabela 9.5). Primećena razlika u reološkom ponašanju

uzoraka sa i bez CBZ pri 60 % V (m/m) može se objasniti postojanjem privlačnih

interaktivnih sila izmeñu polioksietilenskih lanaca polisorbata 80, Cremophor® - a RH 40 i

hidrofilne glave molekula CBZ.

Uzorci sa 30 i 40 % V (m/m) su pokazali tiksotropno ponašanje (Slika 9.2B)

62

Slika 9.2B - Zavisnost napona smicanja (τ) od brzine smicanja (γ) za voda(V)/polisorbat

80 (S)/PEG-40 hidrogenizovano ricinusovo ulje (C)/trigliceridi srednje dužine lanca (O)

sisteme , SC/O odnos 8:2, Km 1:1, sa 30, 40 i 50 % V (m/m). M – uzorak bez CBZ; CM -

uzorak sa CBZ.

Uzorci sa i bez CBZ sa 30 i 40 % V (m/m) formiraju viskoznu gelsku fazu koja

pokazuje tiksotropiju (Slika 9.2B). Ipak uzorci sa CBZ pokazuju niže vrednosti

dinamičkog viskoziteta (Tabela 9.5). Najverovatniji razlog nastanka primećene pojave je

da se pri ovim koncentracijama CBZ ponaša kao kosurfaktant i „povlači“ molekule

63

surfaktanta prema meñupovršini, pritom uzorkujući blagi disbalans u gelskoj mreži, što za

posledicu ima manji viskozitet. U poreñenju sa uzorcima sa 30 i 40 % V (m/m), u opsegu

brzina smicanja od 0 – 20 s-1, uzorci bez i sa CBZ sa 50 % V % (m/m) pokazuju oštar pad

viskoziteta i Ostvaldov tip proticanja (Tabela 9.5). Ovo ukazuje da su kapi unutrašnje faze

asimetričnog oblika i da se prilikom izlaganja većem naponu smicanja, ove kapi orijentišu

na način koji dovodi do smanjenja viskoziteta. Predhodno objavljeni rezultati studije

(Zhang i sar., 2004) u kojoj je pokazano formiranje mikroemuzije iz izotropne gelske faze

u sistemu voda/Cremophor® RH 40/Mygliol® 810, pri dodatku vode iznad 50 % (m/m),

pokazuju sličnost sa dobijenim rezultatima.

9.2.4. Odreñivanje prosečne veličine prečnika kapi primenom fotonske korelacione

spektroskopije

Prosečna veličina prečnika kapi odabrane SMEDDS formulacije bez i sa CBZ pri

sadržaju vode od V % (m/m) = 95 % predstavljena je u Tabeli 9.6 i na Slici 9.3A; B. Može

se tvrditi da pri velikim razblaženjima sa vodom ispitivani SMEDDS sistem bez i sa CBZ

može da formira U/V mikroemuzije, jer je veličina prečnika kapi unutrašnje faze manji od

50 nm (Gursoy and Benita, 2004). Ispitivani sistem je pokazao monomodalnu raspodelu

veličine kapi bez obzira da li sadrži CBZ ili ne (Slika 9.3.A; B).

Tabela 9.6 - Prosečna veličina prečnika kapi (Z-Ave) i indeks polidisperznosti (PdI) mikroemulzije bez CBZ (M) i sa CBZ (CM) pri sadržaju vode V % (m/m) = 95 % (Km

1:1; SC/O 8:2)

Z-Ave ± S.D. PdI ± S.D. Pik 1 Pik 2 Pik 1 Pik 2

Z-Ave (nm) Z-Ave (nm) P Int (%) P Int (%)

Mikroemulzija bez CBZ (M)

Mikroemulzija sa CBZ (CM)

19,33 ±0,126

19,87 ±0,755

0,128 ± 0,01

0,203±0,027

19,33

21,25

0

4802

100

97,5

0

2,5

64

A)

B)

Slika 9.3 - Raspodela veličine prečnika kapi7 prema intenzitetu8 kod SMEDDS bez CBZ,

(A), kao i SMEDDS sistema sa CBZ (B), Km 1:1; SCs/O 8:2. Uzorci su mereni pri sadržaju

vode V % (m/m) = 95 %

7 Size (d.nm) 8 Intensity (%)

65

A)

B)

Slika 9.4 - Korelaciona funkcija9 kod SMEDDS sistema bez CBZ, (A), kao i SMEDDS

sistema sa CBZ (B), Km 1:1; SCs/O 8:2. Uzorci su mereni pri sadržaju vode V % (m/m) =

95 %

9 Koeficijent korelacije vs Vreme (µs) – eng. Correlation function vs Time (µs)

66

Viša vrednost indeksa polidisperznosti (PdI) u sistemu sa CBZ u odnosu na

odgovarajući sistem bez CBZ (0.203 ± 0.027 > 0.128 ± 0.01) (Tabela 9.6) se može

objasniti prisustvom molekula CBZ na meñupovršini ulje/voda. Usled male hidrofilne

glave i relativno velikog hidrofobnog repa, molekul CBZ poseduje vrednost kritičnog

parametra pakovanja, CPP> 1 (eng. critical Packing Parameter, CPP). Samim tim, u

nepolarnom medijumu CBZ teži da formira reverzne micele, ali u vodi kao spoljašnjoj fazi,

koja predstavlja jako polarni medijum, CBZ najverovatnije ima negativan uticaj na

termodinamičku stabilnost sistema (Rosen, 2004), povećavajući fluidnost

meñupovršinskog filma, dovodeći do šire distribucije veličina prečnika kapi i posledično

više vrednosti PdI (Tabela 9.6). U prilog ovome idu i uočene deformacije na zavšnom

segmentu bazne linije autokorelacione funkcije (Slika 9.4B) koje ukazuju na prisustvo

krupnijih kapi u ispitivanom sistemu, kao i na dešavanje promena u uzorku u toku samog

merenja. Ovaj zaključak je u dobroj korelaciji sa činjenicom da, nakon 24 h stajanja na

sobnoj temperaturi, sistem sa CBZ, pri V % (m/m) = 95 %, pokazuje znake blage

precipitacije lekovite supstance.

9.2.5. Karakterizacija SSMEDDS formulacija primenom diferencijalne skenirajuće

kalorimetrije i infracrvene spektroskopije sa Furij eovom transformacijom

Pet različitih SSMEDDS formulacija sa CBZ (Tabela 9.3 - SMEDDS/ NUFL2; NFL2;

SYL320 i SYL350, 1/1, i SMEDDS/ NUFL2, 2/1) kao i odgovarajuće fizičke smeše CBZ i

adsorbensa /12,5 % CBZ (m/m) su okarakterisane DSC i FT-IR analizom u cilju

utvrñivanja potencijalne interakcije izmeñu CBZ i adsorbensa (Slika 9.5A; B; Slika 9.6A;

B). U prisustvu lipidnih sistema, kao što su SMEDDS, a u cilju potvrñivanja odreñene

interakcije izmeñu lekovite supstance i adsorbensa, DSC analiza nije pogodna kao jedini

vid karakterizacije. Iz tog razloga, kako bi se pokazala efektivna interakcija, DSC analiza

je kombinovana sa netermalnom analizom, kao što je FT-IR.

67

DSC analiza čistog karbamazepina je potvrdila da je prilikom izrade ispitivanih

formulacija korišćen P-monokliničan (oblik III) karbamazepina (Slika 9.5 A).

Slika 9.5A - DSC krive čistog karbamazepina i fizičkih smeša karbamazepina i četiri

različita adsorbensa, 12,5 % (m/m). CBZ – karbamazepin; NUFL2 - Neusilin® UFL2;

NFL2 - Neusilin® FL2; SYL350 - Sylysia® 350; SYL320 - Sylysia® 320; Radi boljeg

poreñenja, 12,5% intenziteta signala od čistog CBZ je korišćeno prilikom poreñenja sa

intenzitetom signala iz fizičkih smeša

DSC kriva čistog CBZ je pokazala karakterističan pik topljenja na 175,5°C, koji

odgovara tački topljenja P – monokliničkog polimorfnog oblika CBZ, a zatim egzotermni

68

pik rekristalizacije na 181,3°C u CBZ formu I , posle kog je sledio endotermni pik

topljenja CBZ forme I na 192,6°C (Slika 9.5A). Slični rezultati DSC analize za CBZ formu

III su objavljeni ranije (Kobayashi i sar., 2000; Rustichelli i sar., 2000).

Slika 9.5B - DSC krive čistog CBZ i pet MC – SSMEDDS sa CBZ, SC/O 8:2, Km 1:1.

CBZ – karbamazepin; NUFL2 - Neusilin® UFL2; NFL2 - Neusilin® FL2; SYL350 -

Sylysia® 350; SYL320 - Sylysia® 320. MC1 - SMEDDS/Neusilin® UFL2 odnos 1:1; MC2

- SMEDDS/Neusilin® UFL2 odnos 2:1. je korišćeno prilikom poreñenja sa intenzitetom

signala iz SSMEDDS formulacije

69

Prilikom poreñenja intenziteta pikova DSC krive fizičkih smeša i čistog CBZ uzeto je

12,5 % signala čistog CBZ (što odgovara sadržaju CBZ u fizičkim smešama). Razlog za to

je da ukoliko u fizičikim smešama i budu prisutni pikovi karakteristični za CBZ, oni se

mogu uporeñivati sa intenzitetom pikova čistog CBZ, prilikom čega se može zaključiti da

li je ceo ili samo deo CBZ prešao u amorfni oblik. Nepostojanje pika topljenja CBZ u

fizičkim smešama (CBZ/NUFL2; CBZ/NFL2; CBZ/SYL320; CBZ/SYL350) (Slika 9.5A)

ukazuje na transformaciju celokupnog CBZ iz CBZ forme III u amorfni oblik (Nair i sar.,

2002).

Postepeni prelaz lekovite supstance iz kristalnog u amorfni oblik u fizičkim smešama sa

poroznim silika nosačima je i ranije pokazan (Kim i sar., 1985).

Nepostojanje pika topljenja na DSC krivama SSEMEDDS formulacija ukazuje da

nakon adsorbovanja SMEDDS formulacije sa CBZ na adsorbens najverovatnije nije došlo

do rekristalizacije CBZ (Slika 9.5B). Inteitet pikova DSC krive ispitivanih SSMEDDS

formulacija poreñen je sa 1,6885% intenziteta signala iz čistog CBZ (što odgovara sadržaju

CBZ u finalnoj formulaciji SSMEDDS sistema sa adsorbens/SMEDDS odnosom 1/1

(Tabela 9.3). Meñutim, ne može se sa sigurnošću tvrditi da je CBZ prisutan u amorfnom

obliku, jer se CBZ na povišenim temperaturama, koje se postižu u toku izvoñenja DSC

analize, potencijalno može rastvoriti u tečnim sastojcima SMEDDS - a. Iz tog razloga je

DSC analiza kombinovana sa netermalnom analizom kao što je FT-IR.

FT-IR spektri čistog CBZ takoñe odgovaraju literaturnim podacima (Krahn i Mielck,

1987; Lowes i sar., 1987) za CBZ oblik III (Slika 9.6A). Karakteristični pikovi na 3463

cm-1(–NH valenciona vibracija), 1674 cm-1 (–CO–R vibracija), 1605 i 1593 cm-1 (opseg –

C=C– i –C=O vibracije i –NH deformacije) (Slika 9.6A) odgovaraju CBZ fomi III. Takoñe

prilikom poreñenja intenziteta pikova FT-IR spektra čistog CBZ i fizičkih smeša uzeto je

12,5 % intenziteta pikova čistog CBZ (Slika 9.6 A). .

70

Slika 9.6A - FT-IR spektri čistog karbamazepina i fizičkih smeša karbamazepina i četiri

različita adsorbensa, 12.5 % (m/m). CBZ – karbamazepin; NUFL2 - Neusilin® UFL2;

NFL2 - Neusilin® FL2; SYL350 - Sylysia® 350; SYL320 - Sylysia® 320; Radi boljeg

poreñenja, 12,5% intenziteta signala od čistog CBZ je korišćeno prilikom poreñenja sa

intenzitetom signala iz fizičkih smeša.

Deformacija karakterističnog pika u FT-IR spektrima fizičkih smeša za CBZ formu III

na 1605 i 1593 cm-1 (–C=O vibracija i –NH deformacija) (Slika 9.6A) ukazuje da u

formiranju amorfnog oblika CBZ učestvuje vodonična veza izmeñu karbonilne grupe CBZ

i silanolne grupe adsorbensa. Deformacija je slabija u fizičkoj smeši sa NFL2 (Slika 9.6A).

Može se pretpostaviti da usled manje specifične površine NFL2 (150m2/g), u poreñenju sa

71

specifičnom površinom ostala tri adsorbensa (specifična površina NUFL2, SYL320 i

SYL350 je ≈300m2/g) i intenzitet interakcije je manji.

Slika 9.6B - FT-IR spektri čistog CBZ i pet MC – SSMEDDS sa CBZ, SC/O 8:2, Km 1:1.

CBZ – karbamazepin; NUFL2 - Neusilin® UFL2; NFL2 - Neusilin® FL2; SYL350 -

Sylysia® 350; SYL320 - Sylysia® 320. MC1 - SMEDDS/Neusilin® UFL2 odnos 1:1; MC2

- SMEDDS/Neusilin® UFL2 odnos 2:1.

FT-IR spektri SSMEDDS formulacija takoñe nisu pokazali karakteristične pikove za

CBZ, pa se samim tim može zaključiti da je CBZ u ispitivanim SSMEDDS formulacijama

u amorfnom obliku (Slika 9.6B).

72

9.2.6. In vitro ispitivanje brzine rastvaranja karbamazepina iz SSMEDDS

formulacija

Na slikama 9.7A i 9.7 B prikazani su profili brzine oslobañanja CBZ iz fizičkih smeša i

ispitivanih SSMEDDS formulacija.

Slika 9.7A - Profili brzine rastvaranja CBZ iz SSMEDDS formulacija i odgovarajućih

fizičkih smeša sa NUFL2 i NFL2 kao adsorbensima. CBZ – karbamazepin; NUFL2 -

Neusilin® UFL2; NFL2 - Neusilin® FL2; MC – SSMEDDS sa CBZ, SC/O 8:2, Km 1:1; FS

- fizička smeša.

73

Slika 9.7B - Profili brzine rastvaranja CBZ iz SSMEDDS formulacija i odgovarajućih

fizičkih smeša sa SYL320 i SYL350 kao adsorbensima. CBZ – karbamazepin; SYL320 -

Sylysia® 320; SYL350 - Sylysia® 350; MC – SSMEDDS sa CBZ, SC/O 8:2, Km 1:1; MC1

- SMEDDS/Neusilin® UFL2 odnos 1:1; MC2 - SMEDDS/Neusilin® UFL2 odnos 2:1; FS –

fizička smeša

Fizičke smeše CBZ i adsorbenasa NUFL2, NFL2, SYL320 kao i SYL350 su pokazale

brže oslobañanje CBZ u poreñenju sa čistim CBZ (Slika 9.7A; B). Do bržeg oslobañanja

najverovatnije dolazi usled velike specifične površine adsorbenasa (specifična površina

NUFL2, SYL320 i SYL350 je ≈300m2/g i NFL2 150 m2/g) kao i CBZ/adsorbens

interakcije potvrñene DSC i FT-IR analizama koja dovodi do prelaska CBZ u amorfni

oblik. Poznato je da amorfni oblik, u većini slučajeva ima veću brzinu rastvaranja u odnosu

na kristalan oblik (Zerrouck i sar., 2001). Fizička smeša CBZ i NFL2 pokazuje sporije

74

oslobañanje CBZ u poreñenju sa fizičkim smešama CBZ i adsorbenasa NUFL2, SYL320 i

SYL350, 55 % leka se oslobodi u prvih 15 minuta trajanja testa u poreñenju sa ≈95 % kod

ostalih adsorbenasa (Slika 9.7A; B). Ovome najverovatnije doprinosi manja specifična

površina NFL2. Ovi rezultati se mogu dovesti u korelaciju sa deformacijom pika koja je

manjeg stepena u CBZ/NFL2 fizičkoj smeši nego u ostalim fizičkim smešama, što ukazuje

na manji intenzitet CBZ/adsorbens interakcije (Slika 9.6A). SSMEDDS formulacije su

pokazale različitu brzinu oslobañanja CBZ u zavisnosti od vrste korišćenog adsorbensa

(Slika 9.7A; B). Brzina oslobañanja CBZ iz odgovarajućih SSMEDDS formulacija se

takoñe može objasniti pomoću specifične površine adsorbensa. Prilikom adsorbovanja

tečna SMEDDS formulacija može da uñe unutar pora adsorbensa, pri čemu se ograničava

kontakt CBZ sa spoljašnjom površinom adsorbensa, što dovodi do sprečavanja

precipitacije lekovite supstance (Agarwal i sar., 2009). NUFL2 sa velikom specifičnom

površinom (300 m2/g), ali istom veličinom čestica (2 – 8 µm) kao i sastavom (magnezijum-

aluminometasilikat), kao i NFL2 (150 m2/g) poseduje uže i duže pore u koje tečna

SMEDDS formulacija može da uñe nakon adsorbovanja. Postepeno oslobañanje CBZ u

odreñenim vremenskim intervalima je usled ograničenog pristupa medijuma SMEDDS

sistemu koji se nalazi u ovim porama. Takoñe na osnovu ove pretpostavke se može

objasniti i činjenica da je brzina oslobañanja CBZ iz SSMEDDS formulacije, u kojoj je

SMEDDS/NUFL2 odnos 1:1, manja u odnosu na formulaciju u kojoj je SMEDDS/NFL2

odnos 1:1, dok formulacija sa SMEDDS/NUFL2 odnosom 2:1 pokazuje sličnu brzinu

oslobañanja kao formulacija SMEDDS/NFL2 odnos 1:1 (Slika 9.7A). Ovo zapažanje

implicira da je specifična površina u korelaciji sa količinom lekovite supstance koja nije

dostupna za brzo oslobañanje u medijum. Za lekovite supstance koje pokazuju nisku

rastvorljivost u disperznom medijumu (<10%), pomoću koga su adsorbovane na Neusilin®,

kristalizacija će postati dominantan mehanizam koji uzorkuje smanjenje u brzini

oslobañanja, iako su formirane vodonične veze sa Neusilin® - om (Gupta i sar., 2002).

Ipak DSC analiza nije pokazala prisustvo kristala CBZ u SSMEDDS formulacijama

(Slika 9.5B). To može biti i posledica rastvaranja eventualno precipitovanog CBZ u tečnim

komponentama sistema na visokim temperaturama, slično studiji Zerrouk i sar, gde je

75

pokazano rastvaranje CBZ u otopljenom PEG 6000 ekscipijensu pri koncentracijama CBZ

< od 20 % (Zerrouk i sar., 2001). Takoñe odsustvo kristala CBZ podržava pretpostavku da

tečna SMEDDS formulacija biva zarobljena unutar pora adsorbensa na bazi magezijum-

aluminometasilikata. Veća brzina oslobañanja CBZ iz CBZ/NUFL2 fizičke smeše u

poreñenju sa SSMEDDS sistemima sa NUFL2 je usled parcijalnog „zarobljavanja“ tečne

SMEDDS formulacije unutar pora adsorbensa (Slika 9.7A). SSMEDDS formulacije sa

SYL320 i SYL350 kao poroznim silika adsorbensima, su pokazale slično, brzo

oslobañanje CBZ kao i odgovarajuće fizičke smeše, što ukazuje da nije došlo do

precipitacije CBZ na površini adsorbensa i da je CBZ ostao u rastvorenom obliku. Slična

brzina oslobañanja SSMEDDS formulacija, izrañenih sa ova dva adsorbensa može se

objasniti sličnom specifičnom površinom (≈300 m2/g) kao i hemijskim sastavom. Sličnost

u brzini oslobañanja CBZ izmeñu SSMEDDS formulacija i odgovarajućih fizičkih smeša

sa SYL320 i SYL350 adsorbensima (Slika 9.7B) ukazuje da tečna SMEDDS nije

„zarobljena“ unutar pora, najverovatnije usled njihove drugačije prirode i strukture.

76

10. FORMULACIJA I KARAKTERIZACIJA ČVRSTE

SAMOEMULGUJU ĆE FOSFOLIPIDNE SUSPENZIJE (SSEPS)


10.1.1. Materijali

Ekscipijensi koji ulaze u sastav samoemulgujuće fosfolipidne suspenzije: Labrasol®, PEG-

8 kaprilno/kaprinski gliceridi (Gattefosse, Francuska) je korišćen kao surfaktant (S);

Phosal® 50 PG, lecitin/propilen-glikol, (Lipoid, Nemačka) je korišćen kao

kosurfaktant/korastvarač (sadrži 50 % (m/m) lecitina rastvorenog u propilen-glikolu) (C);

Mygliol® 812, trigliceridi srednje dužine lanaca (Sasol, Nemačka) je korišćen kao ulje (O).

Porozni adsorbensi: Dijatomit mikrokapsule, veličine čestica 1 - 2 µm 10 %, 10 µm 60 %,

30 - 50 µm 30 %, dobijene prečišćavanjem i klasifikacijom iz sirovog materijala diatomita

koji potiče od Mount Sylvia, Pty. Ltd, Australija.

Lekovita supstanca: Karbamazepin (CBZ) (BASF AG, Nemačka).

Ispitivani sistemi su punjeni u kapsule veličine 3 (Capsugel®, Francuska), radi testa

ispitivanja brzine rastvaranja. Prilikom ispitivanja korišćena je dvostruko destilovana voda

(V).

10.1.2. Metode

10.1.2.1. Priprema tečne samoemulgujuće fosfolipidne suspenzije (SEPS)

Tečne komponente samoemulgujuće fosfolipidne suspenzije, PEG-8 kaprilno/kaprinski

gliceridi (S)/lecitin/propilen-glikol (C)/trigliceridi srednje dužine lanaca (O) su merene u

odnosu 4.8/1.6/1.6/2 i mešane 1 h na magnetnoj mešalici. Nakon toga smeša je ostavljena

24 h na sobnoj temperaturi kako bi se struktura sistema stabilizovala. Odnos surfaktantne

faze (S+C) i uljane faze (O) je (S+C)/O = 8/2, dok je odnos surfaktanta i kosurfaktanta Km

77

(S/C) = 3/2. Odgovarajući odnos surfaktantne i uljane faze kao i odnos surfaktanta i

kosurfaktanta je optimizovan na osnovu prescreening studija, prilikom čega je odabran

sistem koji sadrži najveći udeo uljane faze i najmanji udeo surfaktantne faze, a nakon

razblaženja sa vodom, kao spoljašnjom fazom, formira emulziju sa najmanjom veličinom

prečnika kapi. Nakon formiranja SEPS – a, u sistem je dodat CBZ do 40 % (m/m) sadržaja.

Tako formulisana SEPS formulacija je mešana 3 minuta na 3200 o/min korišćenjem

mešalice T 18 basic Ultra Turax® (Ika®, Nemačka) mešalice.

10.1.2.2. Odreñivanje prosečne veličine prečnika kapi SEPS primenom fotonske

korelacione spektroskopije

Prosečna veličina prečnika kapi (Z-Ave) i indeks polidisperznosti (PdI) kao mera širina

raspodele veličine su mereni korišćenjem Zetasizer Nano Series (Nano-ZS, Malvern

Instruments, Engleska) ureñaja u opsegu vrednosti od 0,6 nm do 3 µm na temperaturi od

20 ± 0,2°C. Kao uzorci korišćeni su SEPS formulacija bez CBZ, kao i supernatant iz SEPS

formulacije sa CBZ dobijen centrifugiranjem (4000 o/min, 10 min, 22°C; Beckman

Ultracentrifuge L5-50). Pre merenja uzorci su razblaženi 100 x sa dvostruko destilovanom

vodom. Rezultati su dobijeni iz raspodele intenziteta, korišćenjem softvera za statističku

analizu podataka. Rezultati su predstavljeni kao srednja vrednost i standardna devijacija

(S.D.) tri uzastopna merenja svakog uzorka.

10.1.2.3. Optička mikroskopija SEPS formulacije

Mala količina tečne SEPS formulacije je naneta preko staklene pločice i vizuelno

analizirana korišćenjem optičkog mikroskopa Axioscope (Carl Zeiss Jena GmbH, Jena,

Nemačka) sa integrisanom kamerom i integralnim softverom za analizu fotografija. Meren

je Martinov dijametar čestica CBZ. Martinov dijametar predstavlja dimenziju paralelnu

fiksiranom pravcu koja deli česticu na dva dela jednake površine (Snow i sar., 1997). Pošto

78

veličina ovog dijametra varira u zavisnosti od orjentacije čestice, mereni su i radijalni i

aksijalni dijametar korišćenjem integralnog softvera za obradu slika.

10.1.2.4. Priprema čvrste SEPS (SSEPS) formulacije

Sastav pripremljenih formulacija prikazan je u Tabeli 10.1.

Tabela 10.1 – Sastav čvrstih samoemulgujućih fosfolipidnih suspenzija (SSEPS)

SEPS (CBZ 40 % (m/m)) Vrsta adsorbensa

Odnos adsorbens/SEPS

Metoda izrade

Oznaka uzorka

PEG-8 kaprilno/kaprinski gliceridi

(S)/lecitin/propilen-glikol (C)/trigliceridi

srednje dužine lanca (O) u odnosu

4.8/1.6/1.6/2 sa CBZ dispergovanim u

smeši

Dijatomitne mikrokapsule

1/1

Metod A SSEPS1

Metod B SSEPS2

Čvrsta SEPS formulacija (SSEPS) je pripremana na dva načina: direktnom adsorpcijom

tečne SEPS na dijatomitne mikrokapsule u odnosu SEPS/adsorbens 1:1 (Metod A) i

evaporacijom etanola iz etanolnog rastvora SEPS formulacije u kojoj je dispergovana

odreñena količina dijatomitnih mikrokapsula, odnos SEPS/adsorbens je takoñe 1:1 (Metod

B). Finalna koncentracija CBZ u svim uzorcima je 20 % (m/m).

79

Priprema SSEPS1 - Metod A

1 g tečne SEPS (CBZ 40 % (m/m)) formulacije je blago promešan sa 1 g dijatomitnih

mikrokapsula korišćenjem tarionika i pistila pri čemu je SEPS/adsorbens odnos bio 1:1

(m/m) (Slika 10.1).

Slika 10.1 - Shematski prikaz pripreme SSEPS1 formulacije

Priprema SSEPS2 - Metod B

1 g tečne SEPS (CBZ 40 % (m/m)) formulacije je rastvoren u 100 ml 96 % etanola,

nakon čega je u tom rastvoru dispergovano 1 g dijatomitnih mikrokapsula. Etanol je

uparen na 40 °C u toku 24 h i prikupljen je dobijeni prašak.

Pripremljena je i fizička smeša CBZ/dijatomitne mikrokapsule blagim mešanjem tačno

odmerene količine CBZ i dijatomitnih mikrokapsula u tarioniku sa pistilom, pri čemu je

koncentracija CBZ bila 20 % (m/m). Čvsta disperzija CBZ sa dijatomitnim

mikrokapsulama dobijena je rastvaranjem odmerene količine CBZ u 96 % etanolu i

naknadnim dispergovanjem odmerene količine dijatomitnih mikrokapsula. Etanol je

uparen na 40 °C u toku 24 h i dobijeni prašak sa 20 % CBZ (m/m) je prikupljen.

80

10.1.2.5. Karakterizacija SSEPS formulacija primenom diferencijalne skenirajuće

kalorimetrije

DSC analiza ispitivanih uzoraka je vršena korišćenjem DSC 821 (Mettler Toledo AG,

Nemačka) ureñaja. Tačno odmerena količina uzorka (2 – 4 mg) je stavljena u odgovarajući

aluminijumski lončić i zagrevana u temperaturnom opsegu 20 – 250 °C pri brzini

zagrevanja od 10 °C/min. Kao referentni uzorak (slepa proba) korišćen je prazan

aluminijumski lončić. Merenja su vršena u struji azota N2. Postojanje odreñene kristalne

forme CBZ potvrñeno je prisustvom endotermnih i/ili egzotermnih pikova.

10.1.2.6. Karakterizacija SSEPS formulacija primenom difrakcije X -zraka

Merenja difrakcije X – zraka vršena su korišćenjem Philips generator PW 1830 ureñaja

sa bakranom katodom (λ= 0,15418 nm, 40 kV, 20 mA) koja je udružena sa kompijuterski

kontrolisanim interfaced Philips PW 1710 difraktometrom. Difraktovano zračenje je

mereno pomoću Philips PW 1820 (Philips Industrial &Electro-acoustic System Division,

Almelo, Norveška) vertikalnog goniometra. Spektri su dobijeni snimanjem uzoraka na

sobnoj temperaturi pri širini snimanja od 0,02° i uglom snimanja 2θ izmeñu 4° i 40°.

10.1.2.7. In vitro ispitivanje brzina rastvaranja CBZ iz SSEPS formulacija

Profili brzine rastvaranja karbamazepina iz ispitivanih SSEPS formulacija kao i fizičke

smeše i odgovarajuće čvrste disperzije dobijeni su korišćenjem VanKel 700 (Vankel

Industries, SAD) aparata sa ispitivanje brzine rastvaranja sa rotirajućim korpicama. Kao

medijum je korišćen fosfatni pufer pH = 6,8 na 37 ± 0,5°C. Količina rastvorenog CBZ

odreñena je spektrofotometrijski korišćenjem UV-2101 Shimadzu Scientific Instruments

(Columbia, SAD) ureñaja na 287 nm, uz korišćenje odgovarajućeg SSEPS sistema bez

CBZ u tačno definisanom intervalu uzorkovanja kao slepe probe, kao i količine CBZ koja

81

je uklonjena iz sistema predhodnim uzorkovanjem. Ispitivanje brzine rastvaranja je vršeno

u triplikatu i vrednosti procenta rastvorenog karbamazepina u zavisnosti od vremena su

izražene kao srednja vrednost ± S.D.

10.1.2.8. Skenirajuća elektronska mikroskopija SSEPS

Praškasti uzorci su fiksirani na odgovarajućem nosaču za uzorke pomoću trake koja je

lepljiva sa obe strane. Nakon toga uzorci su obloženi ultra tankim slojem zlata (5 nm) u

atmosferi argona korišćenjem SCD 040, Bal-tec GmbH (Witten, Nemačka) ureñaja. Uzorci

su posmatrani korišćenjem SEM elektronskog mikroskopa (S-4000; Hitachi High-

Technologies Europe GmbH , Nemačka).

10.1.2.9. Ubrzana studija stabilnosti SSEPS formulacija

SSEPS formulacije kao i čvrsta disperzija čuvane su pod uslovima ubrzane studije

stabilnosti (40°C i 70 % RH), korišćenjem klima komore tokom 10 nedelja. Nakon toga

uzorci su ponovo okarakterisani DSC i XRD analizama kako bi se uočile eventualne

promene fizičko-hemijskih karakteristika CBZ u uzorcima.

82


10.2.1. Odabir odgovarajuće samoemulgujuće formulacije kao disperznog medijuma

za SEPS

Odabrana samoemulgujuća formulacija (SEDDS) treba da zadovolji sledeće unapred

odabrane kriterijume:

• Prosečna veličina prečnika kapi (Z-Ave) samoemulgujuće formulacije bez CBZ

kao i supernatantna SEPS (samoemulgujuća formulacija + CBZ) nakon 100 x

razblaženja (1/100 (msedds/mukupno)) sa vodom treba da bude <200 nm;

• Indeks polidisperznosti (PdI) treba da bude što niži, što ukazuje na usku raspodelu

veličine prečnika kapi;

• Nakon 100 x razblaženja (1/100 (msedds/mukupno)) sa vodom ispitivani sistem treba

da bude stabilan. Nakon centrfigiranja (3000 o/min u toku 15 minuta) ne sme doći

do faznog razdvajanja;

• Konačna formulacija treba da sadrži veći udeo lecitina, jer on pripada GRAS

sistemu (CFR - Code of Federal Regulations, Part 184 - Direct Food substances

affirmed as Generally Recognized as Safe, Subpart B - Listing of specific

substances Affirmed as GRAS, Section 184.1400) (Elektronska baza podataka vxii),

kao i manji udeo PEG-8 kaprilno/kaprinski glicerida (S) kako bi konačna

formulacija imala što manji potencijal iritacije.

U okviru preliminarnih ispitivanja bilo je neophodno izabrati samoemulgujuću

formulaciju sa odgovarajućim odnosima surfaktant (S)/kosurfaktnat-korastvarač (C), S/C

(Km), kao i (surfaktant (S)/kosurfaktant-korastavarč (C)/ulje (O) odnosom, (S/C)/O. U tu

svrhu S/C odnos je variran od 1:1 preko 3:2 do 2:1. Za svaki S/C odnos pravljene su

samoemulgujuće formulacije sa (S/C)/O odnosom 7:1, 8:2 i 9:1, što ukupno čini 9

formulacija. Sastav samoemulgujućih formulacija je prikazan u Tabeli 10.2.

83

Tabela 10.2 - Sastav SEDDS formulacija prilikom odabira disperznog medijum za SEPS

S/C (Km) (S/C)/O

1:1

7:3 8:2 9:1 3:2

2:1

Samoemulgujući disperzni medijumi sa (S/C)/O odnosom 7/3 su pokazali značajno više

vrednosti prosečne veličine prečnika kapi nakon razblaženja 100 x sa vodom kao i

odvajanje faza nakon centrifugiranja. Nasuprot njima, kod SEDDS disperznih medijuma sa

(S/C)/O odnosom 8/2 i 9/1 nije pokazano odvajanje faza. Kako bi konačan farmaceutski

oblik imao što manji udeo PAM i što veći udeo ulja, SEDDS sistem sa (S/C)/O odnosom

8/2 je odabran za dalja ispitivanja. Adekvatan S/C odnos (Km) odabran je na osnovu

vrednosti prosečne veličine prečnika kapi (Z-Ave) (Tabela 10.3) i indeksa polidisperznosti

(PdI) (Tabela 10.4).

SEDDS disperzni medijum sa Km vrednošću 1:1 nije pokazao stabilnost nakon

centrifugiranja (došlo je do odvajanja faza). Posmatranjem podataka iz Tabele 10.3 za

prosečnu veličinu prečnika kapi, kao i Tabele 10.4 za veličinu indeksa polidisperznosti,

može se zaključiti da SEDDS kao i supernatant SEPS sa Km odnosom 2:1 pokazuju

neznatno manje vrednosti prosečne veličine prečnika kapi (Tabela 10.3), ali više vrednosti

indeksa polidisperznosti u odnosu na SEDDS sa Km odnosom 3:2 (Tabela 10.4).

84

Tabela 10.3 – Prosečna veličina prečnika kapi (Z – Ave) SEPS bez CBZ i supernatanta SEPS sa CBZ

Km Z – Ave [nm]

SEDDS Supernatant SEPS

1:1* 161,8 173,4

3:2 157,4 162,2

2:1 149,2 157,9

*nakon centrifugiranja dolazi do razdvajanja faza

Tabela 10.4 - Indeks polidisperznosti (PdI) SEPS bez CBZ i supernatanta SEPS sa CBZ

Km PdI

SEDDS Supernatant SEPS

1:1 0,111 0,169

3:2 0,088 0,106

2:1 0,093 0,176

Pored toga SEDDS disperzni nosač sa Km odnosom 3:2 poseduje i veći udeo lecitina. U

skladu sa predhodno navedenim kriterijumima SEDDS disperzni medijum sa (S+C)/O

odnosom 8/2 i sa S/C (Km) odnosom 3:2 je uključen u dalja istraživanja.

85


spektroskopije

Rezultati PCS analize SEPS formulacije bez CBZ (SEDDS, SC/O 8:2 i S/C (Km) 3:2)

kao i supernatanta SEPS prikazani su u Tabeli 10.5. Nakon razblaženja 100 x sa vodom

prazna SEPS formulacija kao i supernatant SEPS formulacije sa CBZ formiraju U/V

emulziju u kojoj je prosečna veličina prečnika kapi manja od 200 nm sa monomodalnom

distribucijom veličine. Sadržaj CBZ u supernatantu je odreñen spektrofotometrijski na 287

nm i iznosi 6 % mcbz/mukupna. Nakon razblaženja, supernatant SEPS formulacije sa CBZ

pokazuje neznatno više vrednosti za prosečnu veličinu prečnika kapi (Z-Ave) i indeks

polidisperznosti (PdI) u odnosu na SEPS formulaciju bez CBZ (Tabela 10.5) (Slika 10.2 i

Slika 10.3).

Tabela 10.5 - Prosečna veličina prečnika kapi (Z-Ave) i indeks polidisperznosti (PdI)

samoemulgujućeg disperznog medijuma i supernatanta SEPS sa CBZ nakon

razblaženja (100 x) sa vodom (Km 3:2; SC/O 8:2)

Z-Ave ± S.D. PdI ± S.D. Pik 1

Pik2 Pik 1

Pik2


SEPS bez CBZ

157.40 ± 1.473 0.088 ± 0.024 174.60 ± 3.112 0 100 0

Supernatant SEPS sa CBZ

173.33 ± 1.665 0.177 ± 0.024 204.20 ± 7.654 0 100 0

86

A)

B)

Slika 10.2 - Raspodela veličine prečnika kapi10 prema intenzitetu11 kod SEDDS disperznog

nosača, Km 3:2; SC/O 8:2 (A), kao i supernatanta SEPS (B), nakon razblaženja 100 x sa

vodom.

10 Size (d.nm) 11

Intensity (%)

0

5

10

15

20

0.1 1 10 100 1000 10000

Inte

nsity

(%

)

Size (d.nm)

Size Distribution by Intensity

0

5

10

15

20

0.1 1 10 100 1000 10000

Inte

nsity

(%

)

Size (d.nm)

Size Distribution by Intensity

87

A)

B)

Slika 10.3 - Korelaciona funkcija12 SEDDS disperznog nosača, Km 3:2; SC/O 8:2 (A), kao i

supernatanta SEPS (B), nakon 100 x razblaženja sa vodom

12

Koeficijent korelacije vs Vreme (µs) – eng. Correlation function vs Time (µs)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.1 100 100000 100000000

Cor

rela

tion

Coe

ffici

ent

Time (µs)

Raw Correlation Data

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.1 100 100000 100000000

Cor

rela

tion

Coe

ffici

ent

Time (µs)

Raw Correlation Data

88

Razlog za dobijene rezultate je prisustvo CBZ na ulje/voda meñupovršini. Molekul

CBZ zbog male hidrofilne glave i velikog hidrofobnog repa poseduje vrednost kritičnog

faktora pakovanja, CPP > 1 pa u polarnom medijumu, kao što je voda, dovodi do

smanjenja termodinamičke stabilnosti sistema, tako što čini meñupovršinski film

fluidnijim, što može biti uzrok većih vrednosti veličine prečnika kapi i šire raspodele

veličine (Tabela 10.5) (Israelachvili i sar., 1976). Ipak odsustvo deformacija u završnom

delu bazne linije autokorelacionih funkcija (Slika 10.3), ukazuje da se posledice

termodinamičke nestabilnosti sistema sa CBZ relativno sporo razvijaju, svakako ne u toku

vremena merenja.

10.2.3. Odreñivanje veličine čestica karbamazepina u tečnoj SEPS pomoću optičke

mikroskopije

Nanošenjem SEPS formulacije na staklenu pločicu i posmatranjem formulacije pod

optičkim mikroskopom može se uočiti prisustvo kristala nerastvorenog CBZ. SEPS

formulacija zaista predstavlja suspenziju CBZ u odabranom samoemulgujućem

disperznom medijumu. Veličina čestica CBZ nije ujednačena, meñutim nije uočeno

prisustvo velikih čestica CBZ. Prosečna vrednost Martinovog dijametra, merenog i

aksijalno i radijalno u odnosu na osu čestice kristala CBZ u tečnoj SEPS formulaciji je oko

7.66 µm (Slika 10.4).

Slika 10.4 - Slika SEPS suspenzije CBZ, 40 % (mcbz/mukupna)

89

10.2.4. Karakterizacija čvrste samoemulgujuće fosfolipidne suspenzije (SSEPS)

primenom diferencijalna skenirajuće kalorimetrije, difrakcije X-zraka i skeniraju će

elektronske mikroskopije

Na Slici 10.5 prikazani su rezultati XRD analize čistog CBZ (Slika 10.5A), dijatomitnih

mikrokapsula (Slika 10.5B), SSEPS2 formulacije (Slika 10.5C), SSEPS1 formulacije (Slika

10.5D), čvrste disperzije (Slika 10.5E) i fizičke smeše (Slika 10.5F).

Slika 10.5 - XRD dijagrami: A – čist CBZ (20 % intenziteta signala); B – dijatomitne

mikrokapsule; C – SSEPS2 pripremljen prema metodi B; D – SSEPS1 pripremljen prema

metodi A; E – čvrsta disperzija; F – fizička smeša.

90

XRD analiza čistog CBZ je potvrdila da se CBZ nalazi u formi III (P – monokliničan

polimorfni oblik) (Slika 10.5A). Karakteristični pikovi čistog CBZ su se pojavili na 2θ –

13.02, 15.02, 19.42, 23.82 i 24.62 (Slika 10.5A), koji prema studiji Grzesiak i saradnika

odgovaraju P – monokliničkoj formi (Grzesiak i sar., 2003). XRD analiza čistog

adsorbensa je pokazala da se u sastavu dijatomitnih mikrokapsula dominantno nalazi

amorfni silicijum-dioksid. Manji specifični pikovi (<1%) na 11.62, 19.82 i 22.22

odgovaraju kristalnoj strukturi kvarca, kristobalita i gipsa (Slika 10.5B). Prilikom

poreñenja intenziteta pikova čistog CBZ i ispitivanih SSEPS formulacija kao i fizičke

smeše, uzeto je 20 % inteziteta pikova čistog CBZ (što odgovara sadržaju CBZ u

ispitivanim formulacijama) kako bi moglo da se zaključi da li samo deo ili celokupni CBZ

eventualno podleže polimorfnom prelazu. XRD analiza ispitivanih SSEPS formulacija je

pokazala prisustvo pikova karakterističnih za odreñene polimorfne oblike CBZ (Slika

10.5C; D). SSEPS1 formulacija izrañena prema metodi A pokazuje pikove karakteristične

za P – monokliničan oblik CBZ (Slika 10.5D). Može se zaključiti da nakon adsorpcije

tečne SEPS na dijatomitne mikrokapsule blagim mešanjem u tarioniku sa pistilom ne

dolazi do konverzije polimorfnog oblika celokupnog CBZ. XRD analizom SSEPS2

formulacije izrañene prema metodi B istakli su se nešto drugačiji pikovi, 2θ – 8.62, 13.22,

18.42, 20.22, 25.02 i 26.62 (Slika 10.5C), koji su karakteristični za trigonalni oblik CBZ

(CBZ forma II) (Grzesiak i sar., 2003), što ukazuje da ukoliko se SSEPS formulacija

izrañuje uparavanjem etanola iz etanolnog rastvora komponenti sa dispergovanim

dijatomitim mikrokapsulama na 40 °C (metod B), CBZ najvećim delom prelazi u igličasti

trigonalni oblik (forma II). Prema Evropskoj farmakopeji jedini oblik karbamazepina koji

je pogodan za farmaceutsku uporebu je P – monokliničan oblik, odnosno CBZ forma III,

zbog čega prisustvo trigonalnog oblika u SSEPS2 formulaciji izrañenoj prema metodi B

predstavlja nedostatak ove metode. XRD analiza fizičke smeše CBZ i dijatomitnih

mikrokapsula pokazuje prisustvo pikova karakterističnih za P - monokliničan oblik

karbamazepina (forma III), 2θ – 13.02, 15.02, 19.42, 23.82 i 24.62, meñutim oni su manjeg

intenziteta, što ukazuje da je deo CBZ prešao u amorfan oblik (Slika 10.5F). XRD analiza

91

čvrste disperzije CBZ i dijatomitnih mikrokapsula, korišćenjem etanolnog rastvora CBZ,

ne pokazuje pikove karakteristične za P-monokliničan niti ijedan drugi polimorfni oblik

CBZ, što potvrñuje da je u čvrstoj disperziji CBZ prevashodno u amorfnom obliku (Slika

10.5E).

Rezultati DSC analize prikazani su na Slici 10.6 i to tečne SEPS (Slika 10.6A), SSEPS2

(Slika 10.6B), SSEPS1 (Slika 10.6C) i čistog CBZ (Slika 10.6D).

Slika 10.6 - DSC krive tečne SEPS i različitih uzoraka: A – Tečna SEPS (sadržaj CBZ 40

% (m/m)); B – SSEPS2 (sadržaj CBZ 20 % (m/m)) pripremljen metodom B; C – SSEPS1

(sadržaj CBZ 20 % (m/m)) pripremljen metodom A; D – CBZ (20 % intenziteta signala)

92

DSC analiza čistog CBZ je pokazala odsustvo rekristalizacionog pika P –

monokliničkog oblika u triklinični oblik i karakterističan pik topljenja na 191,2ºC, koji

odgovara piku topljenja trikliničkog oblika (Slika 10.6D). Odsustvo karakterističnog pika

topljenja P – monokliničkog oblika kao i odsustvo rekristalizacionog pika P –

monokliničkog oblika u trikliničan oblik, koji se simultano dešavaju u opsegu temperatura

od 162 – 175 ºC (Grzesiak i sar., 2003), najverovatnije je posledica spore brzine

zagrevanja uzorka. Kao što je već ranije pomenuto, glavni nedostatak DSC analize je taj

što se uzorci izlažu visokim temperaturama, usled kojih može doći do rastvaranja lekovite

supstance u tečnim komponentama ispitivanog sistema kao i do eventualne degradacije

lekovite supstance i/ili ekscipijenasa, što može u velikoj meri uticati na konačne rezultate

ove analize. Iz tog razloga je DSC analiza kombinovana sa netermalnom analizom kao što

je difrakcija X – zraka. DSC analize obe vrste SSEPS formulacije pokazuju odsustvo pika

topljenja CBZ (Slika 10.6B; C). Širok egzotermni pik u temperaturnom opsegu od 110 –

170 °C (Slika 10.6B; C) je najverovatnije posledica nekog vida degradacije, ali da bi se

otkrio tačan uzrok neophodni su dodatni eksperimenti. Pošto je XRD analizom pokazano

da se CBZ u SSEPS formulacijama nalazi u kristalnom obliku, može se zaključiti da u

toku DSC analize dolazi do rastvaranja CBZ u tečnim komponentama SSEPS sistema, što

je potvñeno i DSC analizom tečne SEPS (Slika 10.6A) koja takoñe ne pokazuje pikove

topljenja karakteristične za P - monokliničan karbamazepin. Oštar pad DSC krive tečne

SEPS iznad 230 °C ukazuje da iznad ove temperature počinje degradacija materijala (Slika

10.6A) (Zhou i Labuza, 2011).

Na Slici 10.7 prikazane su DSC krive dijatomitnih mikrokapsula (Slika 10.7A), fizičke

smeše (Slika 10.7B), čvrste disperzije (Slika 10.7C) i čistog CBZ (Slika 10.7D).

Dijatomitne mikrokapsule nisu pokazale pik topljenja (Slika 10.7A), što ukazuje na

njihovu termalnu stabilnost u ispitivanom temperaturnom opsegu. Prilikom uporeñivanja

pikova sa DSC krive čistog CBZ i pikova sa DSC krivi fizičke smeše i čvrste disperzije

korišćeno je 20 % intenziteta pika čistog CBZ, što odgovara sadržaju CBZ u ispitivanim

formulacijama. DSC krive fizičke smeše odgovaraju onima za P – monokliničan i amorfni

oblik CBZ (Grzesiak i sar., 2003). Prilikom ispitivanja amorfnog oblika dolazi do spore

93

kristalizacije amorfnog oblika u trikliničan oblik, koji se vidi kao širok egzotermni pik, i

naknadnog topljenja na temperaturi od 191,2°C (Grzesiak i sar., 2003; Li i sar., 2000).

Odsustvo širokog egzotermnog pika je najverovatnije usled spore brzine zagrevanja.

Slika 10.7 - DSC krive različitih formulacija: A – dijatomitne mikrokapsule; B – fizička

smeša (sadržaj CBZ 20 % (m/m); C – čvrsta disperzija (sadržaj CBZ 20 % (m/m); D –

CBZ 20 % intenziteta signala

94

Skenirajućom elektronskom mikroskopijom je pokazano da se korišćeni nosač sastoji

od dijatomitnih mikrokapsula različitih veličina sa celim i izlomljenim mikrokapsulama

(Slika 10.8A; 10.9A). Dijametar pore iznosi oko 400 nm (Slika 10.9A), slično nalazima

Sinn Aw i saradnika za tzv. Barrett-Joyner-Halenda (BJH) dijametar pora dijatomitnih

mikrokapsula koji iznosi 370.8 nm (Aw i sar., 2011).

SEM analiza SSEPS formulacije pripremljene prema metodi A pokazuje da tečna SEPS

formulacije nije ravnomerno rasporeñena po površini adsorbensa (Slika 10.8B), dok

SSEPS formulacija pripremljena prema metodi B pokazuje uniformnu raspodelu tečne

SEPS na površini dijatomitnih mikrokapsula, pri čemu je tečna SEPS većim delom

prisutna unutar pora adsorbensa (Slika 10.8C; 10.9B). Ipak velika, centralna šupljina nije

kompletmo ispunjena sa tečnom SEPS (Slika 10.9C).

Slika 10.8 - SEM fotografije; A) nemodifikovane dijatomitne mikrokapsule B)

Dijatomitne mikrokapsule iz SSEPS1 pripremljene metodom A C) Dijatomitne

mikrokapsule iz SSEPS2 pripremljene metodom B

95

Slika 10.9 - SEM fotografije visoke rezolucije koje prikazuju poroznu strukturu: A)

nemodifikovane dijatomitne mikrokapsule B) Dijatomitne mikrokapsule iz SSEPS2

pripremljene metodom B C) Dijatomitne mikrokapsule iz SSEPS2 pripremljene metodom

B (velika centralna šupljina)

10.2.5. In vitro ispitivanje brzine rastvaranja CBZ iz SSEPS formulacija

Na Slici 10.10 prikazani su profili brzine rastvaranja CBZ iz ispitivanih formulacija

SSEPS2 (Slika 10.10A), SSEPS1 (Slika 10.10B), čvrsta disperzija iz etanolnog rastvora

(Slika 10.10C), fizička smeša (Slika 10.10D) i čist CBZ (Slika 10.10E).

96

Slika 10.10 – Profili brzine rastvaranja CBZ. A – SSEPS2 pripremljena metodom B; B –

SSEPS1 pripremljena metodom A; C - čvrsta disperzija iz etanolnog rastvora; D – fizička

smeša; E – čist CBZ.

Čvrsta disperzija CBZ i dijatomitnih mikrokapsula, koja je dobijena korišćenjam 96 %

etanola kao rastvarača, kao i fizička smeša, su pokazale veću brzinu rastvaranja u odnosu

na čist CBZ (Slika 10.10C; D). Najverovatniji razlog za to je prisustvo amorfnog CBZ

detektovanog XRD kao i prisustvo adsorbensa velike specifične površine (Slika 10.5E; F).

Poznato je da je amorfni oblik lekovite supstance u najvećem broju slučajeva pokazuje

bolju rastvorljivost u odnosu na kristalni oblik (Leuner i Dressman, 2000). Takoñe nije

97

pokazana značajna razlika u brzini rastvaranja izmeñu čvrste disperzije i odgovarajuće

fizičke smeše (Slika 10.10C; D).

Brzina rastvaranja CBZ iz SSEPS1 formulacije pripremljene metodom A (direktna

adsorpcija) pokazuje veću brzinu rastvaranja u odnosu na čist CBZ, ali i u odnosu na

fizičku smešu i čvrstu disperziju, najverovatnije zbog prisustva SEDDS sistema sa

visokom koncentracijom surfaktanata kao disperznog medijuma. SSEPS formulacija

pripremljena metodom B (evaporacija etanola iz disperzije dijatomitnih mikrokapsula u

etanolnom rastvoru komponenti SEPS tokom 24h na 40°C) je pokazala najveću brzinu

rastvaranja (Slika 10.10A) usled prisustva tečne SEPS unutar pora dijatomitnih

mikrokapsula (Slika 10.9B; C). Prisustvo SEPS formulacije unutar pora dijatomitnih

mikrokapsula smanjuje kontakt CBZ sa površinom adsorbensa, što može znatno da poveća

brzinu rastvaranja. Formulacija unutar pora je dostupna za medijum dok deo formulacije

prisutan na površini potencijalno može da intereaguje sa silika grupama što dovodi do

smanjenja brzine rastvaranja (Agarwal i sar., 2009). Brže rastvaranje CBZ iz SSEPS2

formulacije pripremljene metodom B u odnosu na SSEPS1 formulaciju (pripremljenu

metodom A) može se objasniti prisustvom CBZ u trigonalnom obliku (formi II), koji je

više rastvorljiv u odnosu na P-monoklinički oblik (forma III), (Yoshihashi i sar., 2002).

Meñutim, prisustvo trigonalnog oblika u SSEPS2 formulaciji pripremljenoj metodom B,

iako pokazuje veću brzinu rastvaranja, predstavlja nedostatak ove metode pripreme, jer

jedini polimorfni oblik CBZ koji ima prihvatljivu farmaceutsku primenu je P-

monokliničan oblik (forma III), čime metoda pripreme A dobija na značaju.

10.2.6 – Rezultati ubrzane studije stabilnosti SSEPS formulacija

Na Slici 10.11 prikazani su rezultati XRD analize SSEPS1, SSEPS2 formulacije i čvrste

disperzije nakon čuvanja pod uslovima ubrzane studije stabilnosti. Obe SSEPS formulacije

(pripremljene prema metodi A i metodi B), kao i čvrsta disperzija, čuvane su pod uslovima

ubrzane studije stabilnosti (40°C i 70% RH) u toku 10 nedelja. Nakon toga, kod obe

SSEPS formulacije su primećene male promene u kristaličnosti CBZ. Ovo ukazuje da je

98

PEG-8 kaprilno/kaprinski gliceridi/lecitin/propilen-glikol/ trigliceridi srednje dužine lanca

SEDDS sistem u stanju da, nakon adsorbovanja na dijatomitne mikrokapsule, očuva

polimorfni oblik CBZ stabilnim u uslovima visoke vlažnosti, gde je favorizovano stvaranje

CBZ dihidrata. U čvrstoj disperziji, koja ne sadži predhodno pomenuti SEDDS sistem,

porast kristaličnosti pokazuje da same dijatomitne mikrokapsule, kao adsorbens, nisu u

stanju da očuvaju amorfni oblik CBZ (Slika 10.11E; F).

Slika 10.11 - XRD dijagrami: A – SSEPS1 pripremljena metodom A nakon studija

stabilnosti; B – SSEPS1 pripremljena metodom A; C – SSEPS2 pripremljena metodom B

nakon studija stabilnosti; D – SSEPS2 pripremljena metodom B; E – čvrsta disperzija

nakon studija stabilnosti; F – čvrsta disperzija

99

Slični rezultati u prikazani u studiji Sinn Aw i saradnikasa indometacinom i dijatomitnim

mikrokapsulama s (Aw i sar., 2011).

Na Slici 10.12 prikazani su profili brzine rastvaranja CBZ iz uzoraka nakon zavšetka

studija stabilnosti. Kako bi se pokazala eventualna razlika izmeñu profila brzine

rastvaranja pre i posle studije stabilnosti izračunate su vrednosti faktora razlike (f1) i

faktora sličnosti (f2) faktora iz srednje vrednosti procenta rastvorenog CBZ u

odgovarajućem vremenskom intervalu (FDA, 1995, 1997a, b; Shah i sar., 1999) (Tabela

10.6).

Slika 10.12 – Profili brzine rastvaranja CBZ: A – SSEPS2 pripremljena metodom B nakon

studija stabilnosti; B – SSEPS1 pripremljena metodom A nakon studija stabilnosti; C –

čvrsta disperzija nakon studija stabilnosti; D – čist CBZ.

100

Tabela 10.6 - Vrednosti faktora razlike (f1) i faktora sličnosti (f2) za profile brzine

rastvaranja CBZ iz ispitivanih SSEPS formulacija i čvrste disperzije nakon studija

stabilnosti (Tt – procenat rastvorenog CBZ) u odnosu na odgovarajuće formulacije pre

studija stabilnosti (Rt – procenat rastvorenog CBZ).

Vreme [h] Jednačina SSEPS1

(Metod A)

SSEPS2

(Metod B)

Čvrsta

disperzija

2 f1� �∑ |Rt�� Tt| / ∑ Rt�

� � x 100 7.80 8.22 1.70

2 f2= 50 log{(1 +

� � �Rt

�

� - Tt)2)-0.5 x 100} 56.23 55.40 59.54

Faktor f1 (faktor razlike) proporcionalan je srednjoj razlici izmeñu dva poredbena

profila, dok faktor f2 (faktor sličnosti) je obrnuto proporcionalansrednjem kvadratu razlike

izmeñu dva poredbena profila. Pošto FDA vodiči naglašavaju da ukoliko su vrednosti

faktora f1 u intervalu od 0 – 15 i vrednosti faktora f2 u intervalu od 50 – 100, profili brzine

rastvaranja se mogu smatrati ekvivalentnim, odnosno sličnim.

Izračunate vrednosti ova dva faktora, prikazane u Tabeli 10.6 ukazuju da su profili

brzine rastvaranja CBZ iz ispitivanih SSEPS formulacija pre i posle studije stabilnosti

ekvivalentni, odnosno slični.

101

11. FORMULACIJA I KARAKTERIZACIJA SAMOEMULGUJU ĆIH

PELETA

3.11.1. Materijali i metode

11.1.1. Materijali

Ekscipijensi koji ulaze u sastav samoemulgujućih peleta: Labrasol®, PEG-8

kaprilno/kaprinski gliceridi (Gattefosse, Francuska) je korišćen kao surfaktant (S); Phosal®

50 PG, lecitin/propilen-glikol, (Lipoid, Nemačka) je korišćen kao kosurfaktant/korastvarač

(C); Mygliol® 812, kaprilno/kaprinski triacilgleceroli (Sasol, Nemačka) je korišćen kao ulje

(O).

Ostali ekscipijensi: Aerosil® 200, neporozni koloidni silicijum-dioksid (Evonik Industries

AG, Nemačka) je korišćen kao sredstvo protiv lepljenja (eng. anti-tacky agent), Methocel®

E5, hidroksipropilmetilceluloza, (Orpington, UK) (HPMC) je korišćen kao sredstvo za

vezivanje (eng. binding agent).

Nosač: Suglets® sugar spheres, šećerne pelete NF 710 – 825 µm (NP pharma S.A.,

Francuska).

Lekovita supstanca: Karbamazepin (CBZ) (BASF AG, Nemačka).

Ostali ekscipijensi su korišćeni bez predhodne pripreme. Prilikom ispitivanja korišćena je

isključivo dvostruko destilovana voda (V).

11.1.2. Metode

11.1.2.1. Izrada samoemulgujućih peleta karbamazepina

Pelete, obložene sa samoemulgujućom fosfolipidnom suspenzijom karbamazepina,

pripremljene su korišćenjem ureñaja sa fluidizirajućim protokom vazduha sa Wurster –

ovim insertom (Aeromatic Strea-1, Niro Inc., Aeromatic-Fielder AG, Bubendorf,

102

Švajcarska). Uslovi rada su shematski prikazani na Slici 11.1. Uslovi rada komore sa

fluidizirajućim protokom vazduha su:

- ulazna temperatura 60–65 °C;

- izlazna temperatura 40 °C;

- protok vazduha 60–70 m3/h;

- pritisak atomizirajućeg vazduha 1.2 bar;

- dijametar brizgalice za raspršivanje 1.2 mm.

Slika 11.1 - Shematski prikaz uslova rada na ureñaju sa fluidizirajućim protokom vazduha

prilikom oblaganja šećernih peleta.

103

Uslovi rada su optimizovani, prilikom čega niža temperatura ulaznog vazduha kao i niži

protok imaju za posledicu konačno lepljenja peleta, verovatno zbog spore brzine sušenja.

Sastav rastvora za oblaganje prikazan je u Tabeli 11.1.

Tabela 11.1 - Sastav rastvora za oblaganje 400 g šećernih peleta

Komponenta Količina (g) Uloga

Karbamazepin (CBZ) 50 Aktivna supstanca

Labrasol® (S) 19.2 Surfaktant

Phosal® 50 PG (Cs) 12.8 Kosurfaktant/Kosolvens

Mygliol® 812 (O) 8 Ulje

Methocel® E5 2 Sredstvo za vezivanje

Aerosil® 200 8 Sredstvo protiv lepljenja

Voda/Etanol 9:1 do 800 Disperzioni medijum

Brzina nanošenja rastvora za oblaganje u početku iznosi oko 0.5 ml/min, nakon čega se

u toku narednih 20 minuta postepeno povećava do otprilike 6 ml/min. Fosfolipidna

suspenzija sa CBZ je obložena na 400 g šećernih peleta nanošenjem rastvora tačno

odmerene količine surfaktanta (S), kosurfaktanta/korastvarača (C), ulja (O), HPMC (4 %

(mHPMC/ mcbz x 100) u odnosu na CBZ) kao i karbamazepina (CBZ). Konačan teorijski

sadržaj CBZ u samoemulgujućim peletama iznosio 10 % (mcbz/mukupna). U rastvoru za

raspršivanje je dispergovana odgovarajuća količina Aerosil® - a 200, kako bi se sprečilo

slepljivanje peleta u toku oblaganja. Finalno sušenje peleta vršeno je na 40°C u toku 15

minuta.

Finalna koncentracija CBZ u peletama odreñena je spektrofotometrijski na 287 nm.

Efikasnost oblaganja odreñena je na osnovu sledeće formule (Jednačina 11.1):

E (%) = � �� !�� !�"�� #$% ��

� �&'&�� x 100 (Jed. 11.1)

104

gde je m (cbz) – masa CBZ; M (s) – masa surfaktanta, m (Cs) – masa kosurfaktanta/

korastvarača; m (aerosil) – masa Aerosil® - a 200; m (HPMC) – masa – Methocel® – a E5.

Pripremljena je i odreñena količina praznih samoemulgujućih peleta – bez CBZ.

11.1.2.2. Optička mikroskopija samoemulgujućih peleta

Maloj količini peleta, obloženih samoemulgujućom fosfolipidnom suspenzijom CBZ, je

dodato nekoliko kapi vode neposredno pre merenja, nakon čega su pelete prekrivene

pokrovnim staklom i posmatrane pomoću optičkog mikroskopa Axioscope (Carl Zeiss

Jena GmbH, Jena, Nemačka) sa integrisanom kamerom i integralnim softverom Easy-

Measur (Inteq Informationstechnik GmbH, Berlin, Nemačka) za analizu fotografija.

11.1.2.3. Odreñivanje prosečne veličine prečnika kapi primenom fotonske korelacione

spektroskopije

Prosečna veličina prečnika kapi je odreñena korišćenjem Nano ZS90 (Malvern

Instruments, Velika Britanija) ureñaja sa He-Ne laserom na 633 nm pri temperaturi od 25 ±

0.2ºC. Merenje je izvršeno pod fiksnim uglom od 90º. Iz raspodele intenziteta, korišćenjem

softvera za statističku analizu podataka, izračunata je prosečna vrednost prečnika kapi (Z-

Ave), kao i indeks polidisperznosti (PdI) iz tri uzastopna merenja. Tačno odmerena

količina praznih samoemulgujućih peleta, kao i samoemulgujućih peleta sa CBZ, je

mešana u toku 30 minuta sa odgovarajućom količinom vode, tako da odnos mase lipidnih

materijala (ms + mCs + mo), nanešenih na pelete, i vode iznosi 1/100 ((ms + mCs + mo)

/mvode = 1/100). Uzorak od 4 ml je centrifugiran 1 min na 1000 o/min korišćenjem

Tehtnica lc 320, (Zelezniki, Slovenija) i supernatant je korišćen za analizu.

105

11.1.2.4. Karakterizacija samoemulgujućih peleta primenom diferencijalne

skenirajuće kalorimetrije

DSC analiza praznih samoemulgujućih peleta kao i peleta obloženih samoemulgujućom

fosfolipidnom suspenzijom CBZ vršena je korišćenjem DSC 821 (Mettler Toledo AG,

Nemačka) ureñaja. Tačno odmerena količina uzorka (10 - 12 mg) je zagrevana u

temperaturnom opsegu 20 – 220 °C pri brzini zagrevanja od 10 °C/min. Merenja su vršena

u struji azota N2 korišćenjem praznog aluminijumskog lončića kao referentnog standarda

(slepa proba). Postojanje endotermnih i/ili egzotermnih pikova ukazuje na prisustvo

odreñene kristalne forme CBZ.

11.1.2.5. Karakterizacija samoemulgujućih peleta primenom difrakcije X-zraka

Difrakcija X – zraka uzoraka peleta vršena je korišćenjem ureñaja Bruker D8 Advance

difraktometra opremljenog sa bakarnom katodom (λ= 0.15418 nm, 40 kV, 20 mA).

Merenja su vršena pri širini koraka merenja od 0.02° na 2 θ izmeñu 4° i 40°, na sobnoj

temperaturi. Postojanje karakterističnih pikova ukazuje na prisustvo odreñene kristalne

forme CBZ.

11.1.2.6. In vitro ispitivanje brzina rastvaranja CBZ iz samoemulgujućih peleta

Profil brzine rastvaranja karbamazepina iz ispitivanih samoemulgujućih peleta kao i

čistog CBZ dobijeni su korišćenjem VanKel 700 (Vankel Industries, SAD) aparata sa

ispitivanje brzine rastvaranja sa rotirajućim korpicama. Kao medijum je korišćena 0.1 M

HCl na 37 °C. U odgovarajućim vremenskim intervalima (10, 20, 30 i 45 min) uzorkovano

je 4 ml uzorka i profiltrirano kroz 0.45 µm filtar. Količina rastvorenog CBZ odreñena je

spektrofotometrijski korišćenjem UV-2101 Shimadzu Scientific Instruments (Columbia,

SAD) ureñaja na 287 nm.

106


11.2.1. Oblaganje samoemulgujućih peleta

Prilikom oblaganja peleta korišćenjem komore sa fluidizirajućim protokom vazduha

radni uslovi su od krucijalnog značaja i moraju biti optimizovani. Osnovni radni uslovi

koji se mogu menjati su (Cole, 2002):

- Pritisak atomizirajućeg vazduha,

- Udaljenost prskalice (eng. spray gun) od peleta,

- Dizajn prskalice,

- Dijametar i oblik prskalice,

- Ugao raspršivanja,

- Protok i temperatura vazduha,

- Brzina nanošenja rastvora za oblaganje i drugi.

Neophodno je obezbediti da kapi raspršenog rastvora za oblaganje prilikom kontakta sa

površinom peleta budu parcijalno osušene. Sastav rastvora za oblaganje mora biti takav da

obezbedi da se parcijalno osušene kapi zalepe za površinu peleta na koje se nanose.

Ukoliko je sušenje kapi presporo dolazi do preteranog vlaženja površine peleta (eng.

overwetting), što za posledicu ima lepljenje peleta, a ako je sušenje raspršenih kapi prebrzo

dolazi do sušenja raspršivanjem (eng. spray drying), što za posledicu ima malu efikasnost

oblaganja. Povećavanjem pritiska atomizirajućeg vazduha mogu se dobiti kapi manjeg

dijametra, iz kojih rastvor brže isparava, dok povećanjem temperature ulaznog vazduha

intenzitet i brzina sušenja se povećavaju. Meñutim, nakon inicijalnog nanošenja rastvora za

oblaganje neophodno je da i ostatak disperznog medijuma brzo ispari kako bi se sprečilo

eventualno lepljenje peleta. Protok vazduha takoñe mora biti optimalan da bi se obezbedilo

ravnomerno i efikasno oblaganje i sušenje peleta kao i razdvajanje meñusobno slepljenih

peleta. Optimizacijom ovih uslova može se postići zadovoljavajuća efikasnost i

uniformnost oblaganja. Pozicija prskalice često nije od krucijalnog značaja, mada je

107

najbolje postaviti prskalicu uvek u istu poziciju kako bi se adekvatno reprodukovali

rezultati (Cole, 2002).

Methocel® - a E5 (2 % (m/m) vodeni rastvor na 20°C poseduje viskozitet od 5 mPa)

(Cole, 2002) se vrlo često koristi kao sredsvo za vezivanje u koncentraciji od 2 – 5 %

(m/v) (Rowe i sar., 2006). Meñutim, pošto rastvor za oblaganje, koji se koristi prilikom

izrade samoemulgujućih peleta, sadrži rastvorene lipidne ekscipijense, koji sami po sebi

imaju efekat sredstva za vezivanje, nije bila neophodna visoka koncentracija HPMC – a da

bi se postiglo efikasno vezivanje CBZ na površinu peleta (0.25 % m/v; 4 % u odnosu na

CBZ).

Koloidni silicijum-dioksid se često dodaje kao sredstvo protiv lepljenja prilikom

oblaganja peleta zbog dobrih adsorptivnih karakteristika (Cole, 2002; Rowe i sar., 2006).

Udeo koloidnog silicijum-dioksida je postepeno povećavan, uz istovremeno smanjenje

HPMC – a kako bi se postiglo efikasno oblaganje peleta bez meñusobnog slepljivanja.

Konačna koncentracija koloidnog silicijum-dioksida koji je dispergovan u medijumu za

oblaganje, iznosila je 1 % (m/v) odnosno 16 % u odnosu na CBZ (maerosil/mcbz x 100).

Finalna koncentracija CBZ u peletama iznosila je 9.88 % (mcbz/mukupna x 100).

Efikasnost oblaganja izračunata je korišćenjem jednačine (Jednačina 11.1) i iznosi E = 94

%.

11.2.2. Optička mikroskopija samoemulgujućih peleta

Posmatranjem peleta obloženih samoemulgujućom fosfolipidnom suspenzijom CBZ

pomoću svetlosnog mikroskopa uočene su kristalne formacije CBZ na njihovoj površini

(Slika 11.2), meñutim da bi se tačno utvrdilo u kom polimorfnom obliku je CBZ prisutan,

neophodna su dalja ispitivanja DSC i XRD analizom.

108

Slika 11.2. Slike različitih delova površine samoemulgujuće pelete sa kristalima CBZ

dobijenih optičkom miroskopijom

109


spektroskopije

Prosečna veličina prečnika kapi ispitivanog sistema bez i sa CBZ pri 100x razblaženju

(u odnosu na sadržaj lipidnih ekscipijenasa) sa vodom prikazana je na Tabeli 11.2 i Slici

11.3A; B i Slici 11.4A;B.

A)

B).....

Slika 11.3 - Raspodela veličine prečnika kapi13 prema intenzitetu14 kod samoemulgujućih

peleta bez CBZ, (A), kao i samoemulgujućih peleta sa CBZ (B), Km 3:2; SC/O 8:2. Uzorci

su mereni pri 100 x razblaženju (u odnosu na sadržaj lipidnih ekscipijenasa) sa vodom

13 Size (d.nm)

110

A)

B)

Slika 11.4 - Korelaciona funkcija15 kod samoemulgujućih peleta bez CBZ, (A), kao i

samoemulgujućih peleta sa CBZ (B), Km 3:2; SC/O 8:2. Uzorci su mereni pri 100 x

razblaženju (u odnosu na sadržaj lipidnih ekscipijenasa) sa vodom

14

Intensity (%) 15

Koeficijent korelacije vs Vreme (µs) – eng. Correlation function vs Time (µs)

111

Može se tvrditi da pri velikim razblaženjima sa vodom ispitivane samoemulgujuće

pelete formiraju emulziju sa relativno visokom prosečnom vrednošću veličine prečnika

kapi (Tabela 11.2), ali i dalje u okviru vrednosti koje se prepisuju emulzijama (Gursoy i

Benita, 2004; Pouton i Porter 2008). Visoke vrednosti indeksa polidisperznosti, kao i

pokazane razlike u širini raspodele veličine prečnika kapi u toku uzastopnih merenja

ispitivanog uzorka (Slika 11.3A; B) ukazuju da je, nakon razblaženja, sistem relativno

nestabilan i da se veličina formiranih kapi brzo menja. Ipak odsupanja na početnim

delovima bazne linije autokorelacione funkcije samoemulgujućih peleta bez CBZ ukazuju

da su se u toku intervala merenja formirale kapi šireg intervala veličine prečnika. Nakon

razblaženja formira se termodinamički sistem koji je relativno nestabilan usled čega dolazi

do aktivne konverzije veličine prečnika kapi (Slika 11.4A). Odstupanja u završnom delu

bazne linije autokorelacione funkcije samoemulgujućih peleta sa CBZ takoñe ukazuju na

termodinačku nestabilnost (Slika 11.4B). Postojanje kapi sa relativno višom vrednošću

prosečne veličine prečnika kao i malog udela znatno većih kapi (Tabela 11.2) kao i nešto

višom prosečnom vrednošću indeksa polidisperznosti ukazuju da CBZ dovodi do dalje

destabilizacije sistema.

Tabela 11.2 - Prosečna veličina prečnika kapi (Z-Ave) i indeks polidisperznosti (PdI) pri 100 x razblaženju (u odnosu na sadržaj lipidnih ekscipijenasa) sa vodom

Z-Ave ± S.D. PdI ± S.D. Pik 1 Pik 2 Pik 1 Pik 2


Samoemulgujuće pelete bez CBZ

Samoemulgujuće pelete sa CBZ

305.8 ±0.233

298.9 ±0.685

0.212 ± 0.12

0.205±0.16

384.9

326.2

0

5181

100

98.6

0

1.6

CBZ poseduje parametar kritičnog pakovanja CPP >1 (eng. Critical Packing Parameter)

jer se molekul CBZ sastoji od velikog hidrofobnog dela i malog hidrofilnog dela, zbog

čega teži da formira reverzne micele. U polarnom medijumu u toku solubilizacije, CBZ se

pozicionira blizu površine meñupovršinskog filma uzorkujući destabilizaciju i povećanu

112

interakciju meñu kapima, koja se ogleda kroz formiranje većih kapi unutrašnje faze i šire

raspodele veličine prečnika kapi (Tabela 11.2) (Israelachvili i sar., 1976).Do viših

vrednosti prosečne veličine prečnika kapi i indeksa polidisperznosti praznih

samoemulgujućih peleta kao i samoemulgujućih peleta sa CBZ u odnosu na odgovarajuće

SEPS formulacije sa dijatomitnim mikrokapsulama objašnjenih u drugom delu

istraživanja, najverovatnije dolazi usled prisustva HPMC. Takoñe je poznato da porozni

silicijum-dioksid (npr. dijatomitne mikrokapsule) može imati znatan uticaj na veličinu kapi

samoemulgujućeg sistema (Lim i sar., 2011).

11.2.4. Karakterizacija samoemulgujućih peleta primenom diferencijalne skenirajuće

kalorimetrije i difrakcije X-zraka

Rezultati DSC analize samoemulgujućih peleta (Slika 11.5 A), samoemulgujućih peleta

bez CBZ (Slika 11.5B) i čistog CBZ (Slika 11.5C) prikazani su na Slici 11.5. DSC analiza

samoemulgujućih peleta sa i bez CBZ je pokazala oštar endotermni pik topljenja na

193.2°C, malo iznad endotermnog pika topljenja (≈191.2°C) karakterističnog za sve forme

CBZ (Grzesiak i sar., 2003).

Intenzitet signala pikova samoemulgujućih peleta poreñen je sa 10 % intenziteta signala

CBZ, što odgovara teorijskom sadržaju CBZ u samoemulgujućim peletama. Intenzitet

signala je znatno veći nego što odgovara teorijskom sadržaju CBZ (Slika 11.5 B; C).

Razlog za to je što se prazne šećerne pelete takoñe tope na predhodno pomenutoj

temperaturi (Zhang i sar., 2008) (Slika 11.5A). Endotermni pad oznad 215°C ukazuje na

početak degradacije sistema. Zbog toga je bilo neophodno uraditi XRD analizu ispitivanih

uzoraka.

113

Slika 11.5 - DSC krive samoemulgujućih peleta: A – samoemulgujuće pelete bez CBZ; B –

CBZ forma III, 10 % intenziteta signala; C - samoemulgujuće pelete sa CBZ (sadržaj CBZ

9.88 % (mcbz/mukupno)

Na Slici 11.6 prikazani su XRD dijagrami čistog CBZ (10 % inteziteta signala) (Slika

11.6A), samoemulgujućih peleta sa CBZ (Slika 11.6B) i samoemulgujućih peleta bez CBZ

(Slika 11.6C). XRD dijagram praznih samoemulgujućih peleta pokazuje karakteristične

pikove kristala saharoze (Leinen i Labuza, 2006). Intenzitet signala je opet znatno veći

nego što odgovara teorijskom sadržaju CBZ (Slika 11.6A;C), meñutim izmeñu XRD

dijagrama samoemulgujućih peleta bez CBZ i dijagrama samoemulgujućih peleta sa CBZ

uočene se male razlike (Slika 11.6). Postojanje novih malih pikova, kao i deformacija

postojećih, uzimajući u obzir količinu prisutnog CBZ na vrednostima 2θ u opsegu 2θ = 15

– 19 i 2θ = 26 – 29 ukazuje da je CBZ prisutan u P – monokliničkom polimorfnom obliku

114

(forma III), meñutim tačan udeo CBZ koji je prisutan u ovom kristalnom obliku nije

poznat (Slika 11.6) (Grzesiak i sar., 2003).

Slika 11.6 - XRD dijagrami: A – CBZ forma III, 10 % intenziteta; B – samoemulgujuće

pelete sa CBZ (sadržaj CBZ 9.88 % (mcbz/mukupno); C – samoemulgujuće pelete bez CBZ

115

Velika prednost predhodno opisane metode pripreme samoemulgujućih peleta je što, nakon

pripreme, CBZ ostaje u polimorfnom obliku koji je prihvatljiv za farmaceutsku upotrebu –

P – monokliničkom obliku (Ph. Eur).

11.2.5 - In vitro ispitivanje brzine rastvaranja CBZ iz samoemulgujućih peleta

Profili brzine rastvaranja CBZ iz samoemulgujućih peleta i čistog CBZ u 0.1 M HCl

prikazani su na Slici 11.7. Kao slepa proba za samoemulgujuće pelete sa CBZ korišćeni su

alikvoti uzeti od praznih peleta u odgovarajućem vremenskom intervalu, dok za čist CBZ

je korišćen medijum.

Slika 11.7 - Profile brzine rastvaranja CBZ: A – samoemulgujuće pelete sa CBZ (sadržaj

CBZ 9.88 % (mcbz/mukupno); B – čist CBZ

116

Može se zaključiti da je brzina rastvaranja CBZ iz peleta na koje je obložena

samoemulgujuća fosfolipidna suspenzija CBZ znatno brža u odnosu na čist CBZ. Prisustvo

samoemulgujućeg sistema, bogatog surfaktantima, svakako doprinosi većoj brzini

rastvaranja CBZ, ali značajan doprinos ima i velika površina peleta.

117

12. IN VITRO DINAMI ČKA LIPOLIZA ČVRSTIH

SAMOMIKROEMULGUJU ĆIH SISTEMA (SSMEDDS) ZA ORALNU

PRIMENU


12.1.1. Materijali

Ekscipijensi koji ulaze u sastav medijuma za dinamički in vitro model lipolize -

Pankreatin, ekstrakt svinjskog pankreasa, ≥ 3× USP specifikacija (1 mg pankreatina

poseduje aktivnost lipaze najmanje 2.0 USP jedinice, USP30, NF25) (Sigma Aldrich,

SAD), 4 - Bromfenilboronska kiselina je korišćena kao inhibitor aktivnosti lipaze (Sigma

Aldrich, SAD), Phospholipon® 90 G, 94 – 102 % lecitina (Phospholipid GmbH,

Nemačka), Natrijum-hlorid (Merc), Kalcijum-hlorid (Merc, SAD), Natrijum-tauroholat

hidrat (Sigma Aldrich, SAD), Trizma® maleat (Sigma Aldrich, SAD), Natrijum-hidroksid

(Merc, SAD).

Lekovita supstanca: Karbamazepin (CBZ) (Ph. Jug V).

Ispitivane su polisorbat 80 (S)/PEG – 40 hidrogenizovano ricinusovo ulje

(C)/trigliceridi srednje dužine lanca (O), SC/O 8:2; Km 1:1, SSMEDDS formulacije sa

sledećim nosačima; NUFL2 - Neusilin® UFL2; NFL2 - Neusilin® FL2; SYL350 - Sylysia®

350 i SYL320 - Sylysia® 320 (Tabela 12.1).

Ostali ekscipijensi su korišćeni bez predhodne pripreme. Prilikom ispitivanja korišćena je

isključivo dvostruko destilovana voda (V).

118

Tabela 12.1 – Sastav čvrstih samomikroemulgujućih formulacija (SSMEDDS) za

dinamičku in vitro lipolizu

SMEDDS (CBZ 3,37 % (m/m)) Adsorbens Adsorbens/SMEDDS Oznaka

polisorbat 80-(20)-

sorbitanmonooleat (S)/PEG – 40

hidrogenizovano ricinusovo ulje

(C)/trigliceridi srednje dužine lanca

(O), SC/O odnos 8/2 sa CBZ

rastvorenim u smeši

Neusilin® UFL2 1/1 MC NUFL2

1/2 MC2 NUFL2

Neusilin® FL2 1/1 MC NFL2



12.1.2. Metode

12.1.2.1. Dinamički in vitro model lipolize

Korišćen je modifikovani model iz Kopenhagena (Tabela 6.1). Sastav medijuma za

lipolizu je prikazan u Tabeli 12.2.

Tabela 12.2 - Sastav medijuma za dinamičku in vitro lipolizu (Zangenberg i sar., 2001a; 2001b; Sek i sar., 2002)

Vrsta ekscipijensa Jedinica mere Vrednost

NaCl mM 150

Trizma® maleat mM 2

Lecitin mM 1,25

Ca2+ mmol Ca2+/min 0,181

Na-tauroholat mM 5

Aktivnost lipase USP unit/ml 810

Ukupan volume ml 50

119

Rastvor pankreatina je pripremljen neposredno pre upotrebe kako bi se sačuvala

aktivnost pankreasne lipaze. 6,75 g praška pankreatina je pomešano sa 35 ml pufera Tris-

maleata (2 mM Trizma® maleata, 150 mM NaCl, pH = 6.5) na magnetnoj mešalici u toku

15 min. Nakon toga disperzija pankreatina je centrifugirana 15 min na 4000 o/min

korišćenjem SIGMA 2-6E (SIGMA, Nemačka) centrifuge i odvojen je supernatant. Lecitin

i Na-tauroholat su predhodno rastvoreni u puferu Tris-maleata mešanjem preko noći na

magnetnoj mešalici. Odgovarajuća količina ovog rastvora dodata je sveže pripremljenom

supernatantu pankreatina i rastvor je dopunjen do 50 ml sa puferom Tris-maleata (finalna

koncentracija lecitina je 1.25 mM, Na-tauroholata 5 mM, dok je teorijska aktivnost

pankreasne lipaze iznosila 810 USP unit/ml). Pripremljena je još jedna mera medijuma za

lipolizu čija je pH podešena na pH = 6.5, koja je čuvana na ledu, radi dopune u toku

dinamičke in vitro lipolize, nakon uzorkovanja u odreñenim vremenskim intervalima.

pH medijuma za lipolizu je naknadno podešen na pH = 6.5. Temperatura medijuma je

održavana u opsegu 36 - 38°C uz stalnu temperaturnu kontrolu, kako bi se obezbedila

adekvatna aktivnost pankreasne lipaze. Medijum za lipolizu je kontinuirano mešan bez

promene brzine mešanja u toku rada. Tačno odmerena količina SSMEDDS formulacije

koja sadrži oko 30 mg lipida je direktno stavljena u medijum za lipolizu. Rastvor CaCl2,

koncentracije 1,81mol/l, je kontinuirano dodavan u medijum pomoću Dosimat 776

(Metrohm, Švajcarska) titratora brzinom od 100 µl/min. pH medijuma je održavan

konstantnim u toku 30 minuta na pH = 6.5 titriranjem sa 1 M rastvorom NaOH pomoću

718 STAT Titrino (Metrohm, Švajcarska) titratora. Pre testa za svaku formulaciju je

pripremljen svež medijum. Takoñe je urañena i slepa proba titriranjem praznog, sveže

pripremljenog medijuma, i dobijene vrednosti su uzete u obzir prilikom izračunavanja

količine neutralisanih masnih kiselina osloboñenih dejstvom lipaze. Okvirne vrednosti %

lipolize odreñene su na osnovu teorijskog sadržaja masnih kiselina u kaprilno/kaprinskom

triacilglicerolu, uzimajući u obzir da je molarna masa ulja ≈ 372,54 g/mol16 i da svaki mol

triacilglicerola oslobaña tri masne kiseline prilikom lipolize.

16

http://www.jianghuichem.com/template/ODO.htm, Poslednji pristup 22.09.2013

120

12.1.2.2. Stepen lipolize i odreñivanje sadržaja CBZ iz čvrstih SSMEDDS u toku in

vitro dinamičke lipolize

U odreñenim vremenskim intervalima u toku in vitro dinamičke lipolize (5, 10, 15, 20 i

30 minuta) uzorkovano je 2 ml medijuma u koji je odmah dodato 20 µl 0.5 M rastvora 4-

bromfenilboronske kiseline, koji je takoñe držan na 37°C. Nakon uzorkovanja, radi

održavanja konstantne zapremine i aktivnosti pankreasne lipaze, vraćeno je 2 ml svežeg

medijuma. Uzorci su centrifugirani 30 minuta na 4000 o/min korišćenjem SIGMA 2-6E

(SIGMA, Nemačka) centrifuge. Nakon centrifugiranja uzorci su pokazivali dve faze,

gornju vodenu fazu i donju fazu pelete.

Koncentracija CBZ u obe faze je odreñivana HPLC metodom korišćenjem Agilent 1100

HPLC sistema sa ChemStation integralnim softverom za obradu podataka. Analiza je

vršena pod sledećim uslovima:

- Kolona – Zorbax SB C – 18, 250 x 4.6 mm, veličina čestica 5 µm,

- Temperature kolone – 40°C,

- Protok: 0.5 ml/min,

- Zapremina injektovanja – 20 µl,

- Mobilna faza (MF) – MeOH: H2O = 70 : 30.

Izvršena je kalibracija u 7 tačaka, kako bi se pokrio širok opseg koncentracija CBZ

(0,001689 – 0,08445 mg/ml). Faktor korelacije je iznosio R = 0,99992.

Uzorci vodene faze pre injektovanja su razblaženi sa mobilnom fazom kako bi

koncentracija CBZ bila u opsegu kalibracione krive. Uzorcima faze pelete dodato je 10 ml

etanola i 50 µl 1 M HCl, nakon čega su ostavljeni na ultrasoničnom kupatilu 15 minuta

kako bi se eventualno prisutan CBZ rastvorio. Nakon toga uzorci su razblaženi sa MF kako

bi koncentracija CBZ bila u opsegu kalibracione krive.

121


Na Slici 12.1 prikazana je zavisnost stepena lipolize masnih kiselina (%) odnosno

količine masnih kiselina (µmol) u ispitivanim SSMEDDS formulacijama i vremena

trajanja testa (min) (Slika 12.1).

Slika 12.1 - Krive zavisnosti lipolize masnih kiselina (%) odnosno količine titriranih

masnih kiselina (µmol) od vremena trajanja (min) dinamičke in vitro lipolize

122

Pankreatin, dobijen ekstrakcijom svinjskog pankreasa, ima jako sličan sastav kao

ljudski pankreatin (Lauwers i Scharpé, 1997). Pankreasna lipaza hidrolizuje triacilglicerole

na sn1 i sn3 poziciji oslobañajući dve masne kiseline i 2-monoglicerid. 2-monoglicerid

može sponatno da preñe u 1- ili 3 – monoglicerid koju su supstrati pankreasne lipaze.

Hidrolizu na sn2 poziciji vrši fosfolipaza A2, koja je takoñe prisutna u pankreatinu.

Za punu aktivnost pankreasne lipaze neophodni su jon Ca2+ i ulje/voda meñupovršina.

(Embleton i Pouton, 1997). Prilikom lipolize lipidnih formulacija može da doñe do pada

kapaciteta solubilizacije formulacije za lekovitu supstancu što uzrokuje njenu precipitaciju

(Sassene i sar., 2010).

Posmatrajući krive zavisnosti količine titriranih masnih kiselina odnosno stepena

lipolize (%), od vremena trajanja testa, može se uočiti da se lipoliza intenzivnije dešava u

SSMEDDS formulacijama sa SYL320 i SYL 350 poroznim adsorbensima u odnosu na

SSMEDDS formulacije sa NUFL2 i NFL2 adsorbensima (Slika 12.1). Najverovatnije da

drugačija struktura i hemijski sastav površine adsorbensa na bazi silicijum-dioksida čini

SMEDDS formulaciju dostupnijom pankreasnoj lipazi u odnosu na adsorbense na bazi

magnezijum-aluminometasilikata. Ovo je u skladu sa rezultatima Agarwal – a i saradnika u

kojima je prikazano da adsorbensi na bazi magnezijum-aluminometasilikata imaju

tendenciju da smanje desorpciju lipidnog sistema uzorkujući smanjeni stepen oslobañanja

lekovite supstance (Agarwal i sar., 2009).

Stepen lipolize (% oslobodjenih masnih kiselina istitriranih sa 1M NaOH) je u jakoj

korelaciji sa količinom rastvorenog CBZ (%) osloboñenog prilikom in vitro ispitivanja

brzine rastvaranja CBZ (Slika 12.2).

123

Slika 12.2 – Profili brzine rastvaranja CBZ i profili lipolize lipida iz MC2 NUFL2, MC

NUFL2 i MC NFL2 formulacije

Koeficijenti korelacije izmeñu rastvorenog CBZ (%) iz in vitro ispitivanja brzine

rastvaranja i stepena lipolize (%) iz in vitro dinamičke lipolize za MC2 NUFL2, MC

NUFL2 kao i MC NFL2 SSMEDDS formulacije predstavljeni su u Tabeli 12.3.

Tabela 12.3 – Koeficijent korelacije izmeñu rastvorenog CBZ (%) iz in vitro

ispitivanja brzine rastvaranja i stepena lipolize (%) iz in vitro dinamičke lipolize

Naziv formulacije

Koeficijent korelacije

MC2 NUFL2 0,9935

MC NUFL2 0,8544

MC NFL2 0,9764

MC SYL 320 0,9346

MC SYL 350 0,9424

124

Posmatranjem faktora korelacije može se zaključiti da su rastvoreni CBZ (%) iz in vitro

ispitivanja brzine rastvaranja i stepen lipolize (%) iz in vitro dinamičke lipolize u visokoj

korelaciji (R > 0.9 izuzev kod MC NUFL2 SSMEDDS formulacije). Na osnovu toga može

se zaključiti da su faktori koji odreñuju dostupnost CBZ za rastvaranje kao i faktori koji

odreñuju dostupnost lipida za lipolizu jako slični i da najverovatnije obuhvataju samo

fizičko-hemijske karakteristike površine adsorbensa. Razlog nešto niže vrednosti

koeficijenta korelacije kod MC NUFL2 formulacije (Tabela 12.3) može biti zato što u ovoj

formulaciji odnos specifične površine ( NUFL2 – 300 m2/g) i lipidnog sistema je najveći

(tabela 12.1) pa eventualne interakcije koje se dešavaju na površini adsorbensa su

najizraženije. Isti trend primećen je i kod MC SYL 320 i MC SYL 350 SSMEDDS

formulacija (Slika 12.3; Tabela 12.3).

Slika 12.3 – Profili brzine rastvaranja CBZ i profili lipolize lipida iz MC SYL 320 i MC

SYL 350 formulacija

Korelacije izmeñu rastvorenog CBZ (%) iz in vitro ispitivanja brzine rastvaranja i

stepena lipolize (%) iz in vitro dinamičke lipolize kod formulacija MC SYL 320 i MC

SYL350 je značajna (R > 0.99) (Tabela 12.3).

125

Ipak, pri predhodno opisanim radnim uslovima dinamičkog in vitro modela lipolize

CBZ se jako brzo oslobaña iz formulacija, iako se lipoliza postepeno dešava, uzorkujući da

kod skoro svih SSMEDDS formulacija koncentracija CBZ u vodenoj fazi već u prvih 5

minuta bude najveća i da kako lipoliza odmiče, koncentracija CBZ u ovoj fazi postepeno

opada (Slika 12.4A; B; C; D; E). Stepen lipolize kod SSMEDDS formulacija sa

adsorbensima na bazi magnezijum-aluminometasilikata je u jakoj korelaciji sa specifičnom

površinom, jer MC2 formulacija NUFL2 (SMEDDS/Neusilin®UFL2 = 2/1, površina

NUFL2 300 m2/g, stepen lipolize nakon 30 minuta 72.29 %) i MC formulacija NFL2

(SMEDDS/Neusilin®FL2 = 1/1, površina NFL2 150 m2/g, stepen lipolize nakon 30 minuta

79.64 %) pokazuju jako sličan stepen lipolize (Slika 12.1), dok MC formulacija NUFL2

(SMEDDS/Neusilin®UFL2 = 1/1, površina NUFL2 300 m2/g, stepen lipolize nakon 30

minuta 54.29 %) pokazuje manji. Ovo ukazuje da je količina SMEDDS formulacije koja je

dostupna za lipolizu u korelaciji sa specifičnom površinom Može se primetiti da u toku

trajanja testa količina CBZ se blago povećava u fazi pelete, a smanjuje u vodenoj fazi

(Slika 12.4A; B; C; D; E i Slika 12.5A; B; C; D; E) što ukazuje da se prilikom lipolize

smanjuje kapacitet solubilizacije polisorbat 80(S)/PEG – 40 hidrogenizovano ricinusovo

ulje (C)/trigliceridi srednje dužine lanca (O) SMEDDS fomulacije za CBZ, ali to

povećanje, odnosno smanjenje, nije veliko i iznosi od 1 – 7 % (Slika 12.4A; B; C; D; E i

Slika 12.5A; B; C; D; E). Intenzivnija lipoliza uzrokuje veći sadržaj karbamazepina u fazi

pelete kod SSMEDDS formulacija sa SYL320, od 32.28 – 39.79 % (mcbz u fazi pelete/mcbz

ukupna x 100) i SYL 350, od 31.11 – 31.39 %, nosačima (Slika 12.4A; B), nego kod MC

formulacija sa NUFL2, od 24.87 – 27,13 % i NFL2, od 26.2 – 31,5 % kao i MC2

formulacija sa NUFL2, od 14,24 – 15,53 % (Slika 12.4C; D; E). Ovi rezultati odgovaraju

rezultatima Speybroeck i saradnika koji su in vitro modelom lipolize ispitivali SSEDDS

sistem, sa Neusilin® - om US2 kao nosačem i danazolom kao model supstancom, i

pokazali da razlog smanjene koncentracije danazola u vodenoj fazi (za 25 – 30 %) i

posledično povećane koncentracije u fazi pelete, u odnosu na odgovarajući tečni SEDDS

sistem je nemogućnost Neusilin® - a US2 da prezentuje lekovitu supstancu u

solubilizovanom obliku digestivnom medijumu, što za posledicu ima smanjenu desorpciju

lekovite supstance (Speybroeck i sar., 2012).

126

MC2 formulacija sa NUFL2 pokazuje najmanji sadržaj CBZ u fazi pelete, 15.53 %

nakon 30 minuta (Slika 12.4E), i najveći u vodenoj fazi 84,17 % (Slika 12.5E)

najverovatnije usled najveće koncentracije tečne SMEDDS (i posledično surfaktanata) i

najmanjeg udela adsorbensa. MC NUFL2 i MC NFL2 formulacije pokazuju meñusobno

slične vrednosti za sadržaj CBZ u fazi pelete (27.13 % naspram 29.2 %) i vodenoj fazi

(67.67 % naspram 64.6 %) (Slika.12.4C; D i Slika 12.5C; D) ukazujući da na količinu

CBZ u obe faze kod SSMEDDS formulacija sa adsorbensima na bazi magnezijum-

aluminometasilikata, veći uticaj ima SMEDDS/adsorbens odnos nego specifična površina

adsorbensa. Sadržaji CBZ u fazi pelete i vodenoj fazi izmeñu MC SYL320 i MC SYL 350

formulacija su relativno slični. Blago više vrednosti u fazi pelete u odnosu na SSMEDDS

sisteme sa NUFL2 i NFL2 adsorbensima se mogu prepisati većem stepenu lipolize kao i

potencijalno drugačijem intezitetu interakcija SMEDDS formulacije sa CBZ zbog kojih je

udeo CBZ koji ne može da se desorbuje blago veći, dok je istovremeno omogućena

kompletna lipoliza ulja adorbovanog SMEDDS sistema.

A) nastavak

127

B) nastavak

C) nastavak

128

D) nastavak

E)

129

Slika 12.4 - Sadržaj CBZ u fazi pelete (mcbz u fazi pelete/mcbz ukupna x 100) različitih

SSMEDDS formulacija u odreñenim intervalima uzorkovanja u toku in vitro lipolize. A –

MC SYL 320; B – MC SYL 350; C – MC NUFL2; D – MC NFL2; E – MC2 NUFL2

A) nastavak

B) nastavak

130

C) nastavak

D) nastavak

131

E)

Slika 12.5 - Sadržaj CBZ u vodenoj fazi (mcbz u vodenoj fazi/mcbz ukupna x 100) različitih

SSMEDDS formulacija u odreñenim intervalima uzorkovanja u toku in vitro lipolize. A –

MC SYL 320; B – MC SYL 350; C – MC NUFL2; D – MC NFL2; E – MC2 NUFL2.

132

ZAKLJU ČAK

133

I – ispitivanje faznog ponašanja za pseudoternerni sistem voda/polisorbat 80 (S)/PEG-40

hidrogenizovano ricinusovo ulje (C)/trigliceridi srednje dužine lanca, u inicijalnoj fazi

istraživanja samomikroemulgujućih sistema, je pokazalo da udeo ulja ima značajan uticaj

na efikasnost surfaktantne faze (polisorbat 80(S)/PEG-40 hidrogenizovano ricinusovo ulje

(C), S:C = 1:1 (Km)) kao i kapacitet solubilizacije sistema za vodu. Pokazano je da

efikasnost solubilizacije surfaktantne faze za vodu raste sa smanjenjem udela ulja u

sistemu. Sistemi sa SC/O odnosom 8/2 i većim, pri visokom udelu vodene faze (> 60 % V

(m/m)), formiraju transparentne, jednofazne, niskoviskozme sisteme, odnosno

mikroemulzije. To je pokazano i fotonskom korelacionom spektroskopijom kod sistema sa

95 % vode (m/m), pri čemu je veličina prečnika kapi odgovarala veličini za mikroemulzije.

Svi sistemi prilikom razblaženja prolaze kroz viskoznu gel fazu, pri čemu, što je udeo

surfaktantne faze veći gel faza je izraženija.

II – Rastvorljivost CBZ u polisrbatu 80 je 328x veća nego u 0,1 M HCl kao i 14.52x veća

nego u trigliceridima srednje dužine lanca. Tečna SMEDDS formulacija, SC/O 8/2 i Km

1:1, pokazuje rastvorljivost za CBZ od 33771 ± 41.05 µg/ml koji je 276x veći nego u 0.1

M HCl, ukazujući da formulisana SMEDDS poseduje značajno veću rastvorljivost za CBZ

u odnosu na 0.1 M HCl.

III – Merenje viskoziteta kao i utvrñivanje tipa proticanja voda/polisorbat 80 (S)/PEG-40

hidrogenizovano ricinusovo ulje (C)/trigliceridi srednje dužine lanca pseudoternernih

sistema bez i sa CBZ, pri različitim udelima vode, su pokazali da CBZ ima značajan uticaj

na reološko ponašanje sistema. Sistemi sa 10 % vode (m/m) i 20 % vode (m/m) su pokazali

Njutnovski tip proticanja, koji je tipičan za mikroemulzione sisteme, pri čemu su sistemi sa

CBZ pokazali veću vrednost viskoziteta ukazujući da CBZ utiče na interakciju meñu

kapima unutrašnje faze dovodeći do intenzivnije interakcije i posledično veće vrednosti

viskoziteta. Sistemi sa 30 i 40 % vode (m/m) su pokazali tiksotropno ponašanje (gel faza).

Pseudoternerni sistemi bez i sa CBZ sa 50 % vode (m/m) su pokazali Ostvaldovo

ponašanje ukazujući da su kapi unutrašnje faze nepravilnog oblika, zbog narušavanja

structure slične gelu, i da se pri povećanju brzine smicanja kapi postavljaju u odgovarajući

položaj kako bi napon smicanja bio najmanji. Pseudoternerni sistem bez CBZ sa 60 %

134

vode (m/m) pokazuje Njutnovski tip proticanja ukazujući da je se formirala U/V

mikroemulzija. Ipak pseudoternerni sistem sa CBZ pri sadržaju vode 60 % (m/m) pokazuje

Bingmov tip proticanja ukazujući da i pri ovim koncentracijama vode CBZ može imati

značajan uticaj na reološke karakteristike sistema.

IV – Fotonska korelaciona spektroskopija voda/polisorbat 80 (S)/PEG-40 hidrogenizovano

ricinusovo ulje (C)/trigliceridi srednje dužine lanca pseudoternernog sistema sa i bez CBZ

pokazuje da CBZ utiče na prosečnu veličinu prečnika kapi (Z-Ave) i vrednost indeksa

polidisperznosti (PdI) dovodeći do formiranja većih kapi sa širom distribucijom veličine,

ukazujući da CBZ kao molekul sa malom hidrofilnom glavom i relativni velikim

hidrofobnim repom uzrokuje intenzivniju interakciju meñu kapima.

V – Na osnovu kapaciteta adsorpcije formulisano je 5 različitih SSMEDDS sistema sa 4

različita adsorbensa: Neusilin® UFL2 (NUFL2), Neusilin® FL2 (NFL2) (magnezijum-

aluminometasilikat), Sylysia® 320 (SYL320) i Sylysia® 350 (SYL350) (silicijum-dioksid),

pri čemu je za polisorbat 80 (S)/PEG-40 hidrogenizovano ricinusovo ulje (C)/trigliceridi

srednje dužine lanca SMEDDS sistem NUFL2 pokazao najveći kapacitet adsorpcije.

Nakon adsorpcije, DSC i FT-IR analiza su pokazale da nije došlo do rekristalizacije CBZ,

odsustvovanjem karakterističnog pika topljenja kao i pikova karakterističnih vibracija,

dobijenih analizom čistog CBZ. Takoñe u fizičkim smešama nije pokazan pik topljenja, ali

je prisutna deformacija na 1605 i 1593 cm-1 (–C=O vibracija i –NH deformacija), koja

ukazuje na formiranje vodonične veze izmeñu CBZ i adsorbensa, što je razlog stvaranja

amorfnog oblika CBZ. Intenzitet deformacije kod fizičke smeše sa NFL2 je manjeg

inteziteta u odnosu na fizičke smeše CBZ i ostalih adsorbenasa

VI – In vitro ispitivanje brzine rastvaranja SSMEDDS formulacija je pokazalo znatno brže

rastvaranje CBZ kod svih formulacija u odnosu na čistu supstancu. Najbrže rastvaranje su

pokazale SSMEDDS formulacije sa SYL320 i SYL 350 adsorbensima, dok su SSMEDDS

formulacije sa NUFL2 i NFL2 pokazale sporije rastvaranje sa nižim stepenom

oslobañanja. Brzina rastvaranja, a i stepen, kod adsorbenasa na bazi magnezijum-

aluminometasilikata, zavise od specifične površine, pri čemu ovi adsorbensi pri većim

135

vrednostima površine i manjim vrednostima SMEDDS/adsorbens odnosa, pokazuju sporije

oslobañanje. Razlog za to je što je manje CBZ prezentirano medijumu u solubilizovanom

obliku iz kog CBZ može odmah da se oslobodi. Fizičke smeše su pokazale brzo

oslobañanje usled prisustva amorfnog oblika CBZ. Najsporije oslobañanje je pokazala

fizička smeša sa NFL2 adsorbensom usled najmanjeg inteziteta interakcije sa površinom

adsorbensa.

VII Ispitivanjem voda/PEG-8 kaprilno/kaprinski gliceridi (S)/(lecitin/propilen-glikol)

(Cs)/trigliceridi srednje dužine lanca (O) pseudoternernog sistema sa SCs/O odnosom 7/3;

8/2 i 9/1 fotonskom korelacionom spektroskopijom je pokazano da sistem 8:2 pri S/Cs

odnosu (Km) 3:2 nakon 100x razblaženja sa vodom formira kapi najmanjeg prečnika i

distribucije veličine. Veličina prečnika kapi odgovara vrednostima za emulziju. Sistemi sa

većim udelom uljane faze su nakon razblaženja sa vodom nestabilni i pokazuju razdvajanje

faza.

VIII – Formulisana PEG-8 kaprilno/kaprinski gliceridi (S)/(lecitin/propilen-glikol)

(Cs)/trigliceridi srednje dužine lanca (O) samoemulgujuća fosfolipidna suspenzija (SEPS)

SCs/O 8/2 i Km 3:2, sa 40 % CBZ, posedovala je čestice čiji je Martinov dijametar oko

7.66 µm. Supernatant ove suspenzije pokazuje blago više vrednosti veličine prečnika kapi i

indeksa polidisperznosi u odnosu na sistem bez CBZ, ukazujući da CBZ utiče na fluidnost

meñupovršinskog filma formiranih kapi unutrašnje faze emulzije i da povećava interakciju

izmeñu njih.

IX – Adsorpcijom SEPS na dijatomitne mikrokapsule direktnim adsorbovanjem (SSEPS1)

u tarioniku sa pistilom, prilikom izrade SSEPS u odnosu 1:1, dolazi do neravnomerne

raspodele SEPS na površini adsorbensa, za razliku od adsorpcije SEPS uparavanjem

etanolnog rastvora SEPS u kome su dispergovane dijatomitne mikrokapsule (SSEPS2), gde

je SEPS formulacija većim delom prisutna unutar pora adsorbensa (odnos

SEPS/dijatomitne mikrokapsule 1:1). Ovo je potvrñeno SEM analizom Prilikom direktne

adsorpcije ne dolazi do promene polimorfnog oblika CBZ, što je potvrñeno DSC i XRD

analizom. Odsustvo karakterističnog pika topljenja karbamazepina u obe SSEPS je usled

136

rastvaranja CBZ u tečnom sistemu na visokim temperaturama, što je i potvrñeno DSC

analizom tečne SEPS. Nakon adsorpcije uparavanjem etanolnog rastvora SEPS na 40°C u

toku 24h u kome su dispergovane dijatomitne mikrokapsule dolazi do promene

polimorfnog oblika CBZ iz P-monokliničkog (forma III) u trigonalni oblik (forma I) koji

prema Evropskoj farmakopeji nije farmaceutski prihvatljiv polimorfni oblik. U fizičkoj

smeši CBZ i dijatomitnih mikrokapsula pokazano je prisustvo prvobitne kristaličnosti CBZ

(forma III), ali u manjem intenzitetu u odnosu na intenzitet odgovarajuće količine čiste

supstance, dok je u čvrstoj disperziji CBZ i dijatomitnih mikrokapsula dobijenoj

uparavanjem etanolnog rastvora, pod uslovima istim kao pri dobijanju SSEPS2, prisutan

amorfni oblik CBZ.

X – In vitro brzina rastvaranja CBZ iz SSEPS formulacija u puferu pH = 6.8 je pokazala da

formulacija dobijena uparavanjem etanolnog rastvora pokazuje brže rastvaranje CBZ u

odnosu na SSEPS formulaciju dobijenu direktnim adsorbovanjem, dok obe pokazuju

znatno brže rastvaranje u odnosu na čist CBZ. Brže rastvaranje CBZ iz SSEPS2 u odnosu

na SSEPS1 je usled lokalizacije adsorbovanog materijala unutar pora, čime se ograničava

kontakt CBZ sa površinom adsorbensa i izbegavaju interakcije koje otežavaju desorpciju i

oslobañanje CBZ. Fizička smeša i čvrsta disperzija CBZ i dijatomitnih mikrokapsula

pokazuju sličnu brzinu rastvaranja CBZ, koja je značajno veća u odnosu na čist CBZ.

XI – Nakon ubrzanih studija stabilnosti SSEPS1, SSEPS2 i čvrste disperzije pod uslovima

40 °C i 70 % RH u toku 10 nedelja, pokazano je da u SSEPS formulacijama ne dolazi do

promene polimorfnog oblika CBZ, ukazujući da je PEG-8 kaprilno/kaprinski gliceridi

(S)/(lecitin/propilen-glikol) (Cs)/trigliceridi srednje dužine lanca (O) samoemulgujuća

fosfolipidna suspenzija (SEPS) SCs/O 8/2 i Km 3:2, sa dijatomitnim mikrokapsulama kao

čvrstim nosačem, u stanju da održi prvobitni polimorfni oblik CBZ. Kod čvrste disperzije

primećen je porast kristaličnosti, jer same dijatomitne mikrokapsule nisu u stanju da održe

prvobitni amorfni oblik CBZ. Ipak poreñenjem profila in vitro brzine rastvaranja model

nezavisnim pristupom, formulacije pre i posle studija stabilnosti nisu pokazale značajnu

razliku u brzini rastvaranja.

137

XII – Izrada samoemulgujućih peleta vršena je adsorbovanjem PEG-8 kaprilno/kaprinski

gliceridi (S)/(lecitin/propilen-glikol) (Cs)/trigliceridi srednje dužine lanca (O)

samoemulgujuće fosfolipidne suspenzije (SEPS) SCs/O 8/2 i Km 3:2, sa 55,55 % CBZ, u

komori sa fluidizirajućim protokom vazduha pri sledećim uslovima: radna temperatura 60–

65 °C; izlazna temperatura 40 °C; protok vazduha 60–70 m3/h; pritisak atomizirajućeg

vazduha 1.2 bar; dijametar brizgalice za raspršivanje 1.2 mm. Korišćen je etanol/voda 9/1

disperzni medijum, pri čemu za 400 g peleta veličine 710 – 825 µm je neophodno 800 ml

medijuma kako bi konačan sadržaj CBZ bio 10 %. Optimizovana količina HPMC kao

sredstva za vezivanje iznosi 4 % u odnosu na CBZ (mHPMC/mCBZ x 100) odnosno 0.25 %

m/v, dok optimizovana količina Aerosil® - a 200 kao sredstva protiv lepljenja iznosi 16 %

u odnosu na CBZ (maerosil/mCBZ x 100) odnosno 1 % m/v.

XIII – Samoemulgujuće pelete, nakon 100x razblaženja lipidnih komponenti sa vodom,

pokazuju vrednosti veličine prečnika kapi koje odgovaraju emulzijama, pri čemu CBZ

utiče na fluidnost meñupovršinskog filma povećavajući intenzitet interakcija što dovodi do

viših vrednosti za veličinu kapi kao i do šire distribucije veličine u poreñenju sa

vrednostima dobijenim za prazne samoemulgujuće pelete. Nakon adsorbovanja SEPS

sistema na šećerne pelete pokazano je XRD analizom da je CBZ prisutan u P –

monokliničkom obliku (forma III), što predstavlja veliku prednost ove metode jer je ova

forma prema Evropskoj farmakopeji jedina prihvatljiva za farmaceutsku upotrebu.

XIV – In vitro brzina rastvaranja samoemulgujućih peleta je pokazala znatno brže

rastvaranje CBZ u 0.1 M HCl u odnosu na čistu supstancu. Brže rastvaranje CBZ je usled

prisustva SEPS sistema, bogatog surfaktantima, i velike površine lako rastvorljivih

šećernih peleta.

XV – Dinamički in vitro model lipolize SSMEDDS formulacija je pokazao da stepen

lipolize zavisi od vrste adsorbensa pri čemu SSMEDDS formulacije sa SYL320 i SYL350

adsorbensima (silicijum-dioksid) pokazuju znatno veći stepen lipolize, nakon 30 min 100%

lipoliza, u odnosu na SSMEDDS formulacije sa NUFL2 i NFL2 adsorbensima

(magnezijum-aluminometasilikat), gde je stepen lipolize od 50 – 80 % za 30 min.

138

Pokazano je da je koeficijent korelacije izmeñu rastvorenog CBZ (%) iz in vitro ispitivanja

brzine rastvaranja i stepena lipolize (%) iz in vitro dinamičke lipolize značajan (R > 0,99),

izuzev kod MC NUFL2 formulacije gde je R ≈ 0,85. Pokazano je da stepen lipolize kod

adsorbenasa na bazi magnezijum-aluminometasilikata zavisi od specifične površine

adsorbensa i SMEDDS/adsorbens odnosa, pri čemu veća površina smanjuje stepen

lipolize, a veći odnos povećava stepen lipolize.

XVI – U toku dinamičkog in vitro modela lipolize ispitivanih SSMEDDS formulacija CBZ

se vrlo brzo raspodeli izmeñu vodene faze i faze pelete (već u prvih 5 min), pri čemu

SSMEDDS formulacije sa SYL320 i SYL350 adsorbensima pokazuju veći udeo CBZ u

fazi pelete u odnosu na SSMEDDS formulacije sa NUFL2 i NFL2 adsorbensima. U toku

lipolize sve formulacije pokazuju mali pad koncentracije CBZ od 1 – 7 % u vodenoj fazi i

posledični rast u fazi pelete ukazujući da formulacije generalno mogu da održe CBZ u

solubilizovanom obliku. Kod adsorbenasa na bazi magnezijum-aluminometasilikata

količina CBZ u fazi pelete zavisi pre svega od SMEDDS/adsorbens odnosa, a ne od

specifične površine pri čemu što je odnos veći manji je sadržaj CBZ u fazi pelete i

posledično veći u vodenoj fazi.

139

LITERATURA

140

Abdalla, A. and Mader, K., 2007. Preparation and characterization of a selfemulsifying pellet formulation. Eur. J. Pharm. Biopharm. 66, 220–226.

Agarwal, V., Alayoubi, A., Siddiqui, A., Nazzal, S., 2013. Powdered self-emulsified lipid formulations of meloxicam as solid dosage forms for oral administration. Drug. Develop. Ind. Pharm. 39 (11): 1681-1689.

Agarwal, V., Siddiqui, A., Ali, H., Nazzal, S., 2009. Dissolution and powder flow characterization of solid self-emulsified drug delivery system (SEDDS). Int J Pharm. 366, 44–52.

Ahuja, G., Pathak, K., 2009. Porous carriers for controlled/modulated drug delivery. Indian J. Pharm. Sci. 71 (6): 599-607.

Alany, R.G., El Maghraby, G.M.M., Krauel-Goellner, K., Graf, A., 2009. Microemulsion, systems and their Potential as Drug carriers, in: Fanun, M. (Ed.), Microemulsion: Properties and Applications, CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton, FL, USA. pp 247-291.

Amidon, G.L., Lennernas, H., Shah, V.P., Crison, J.R., 1995. A theoretical basis for a biopharmaceutic drug classification: The correlation of in vitro drug product dissolution and in vivo bioavailability. Pharm Res, 12(3), 413-20.

Anglin, E.J., Cheng, L., Freeman, W.R., Sailor, M.J., 2008. Porous silicon in drug delivery devices and materials. Adv. Drug Deliver. Rev., 60, 1266-1277.

Antunes, F., Thuresson, K., Lindman, B.,. Miguel, M., 2003. A rheological investigation of the association between a non-ionic microemulsion and hydrophobically modified PEG. Influence of polymer architecture, Colloid. Surf. A. 215 (1-3), 87-100.

Arai, H., Shinoda, K., 1967. The effect of mixing of oils and of nonionic surfactants on the phase inversiontemperatures of emulsions.J. Colloid Interf. Sci. 25, 396-400.

Armand, M., Borel, P., Ythier, P., Dutot, G., Melin, C., Senft, M., Lafont, H., Lairon, D., 1992. Effects of droplet size triacylglycerol composition, and calcium on the hydrolysis of complex emulsions by pancreatic lipase – an in vitro study. J. Nutr. Biochem. 3, 333–341.

Attama, A.A. i sar., 2003. The use of solid self-emulsifying systems in the delivery of diclofenac. Int. J. Pharm. 262, 23–28.

Attwood, D., Florence, A.T., 1983. Surfactant systems: their chemistry, pharmacy and biology, Chapman and Hall, London.

Aulton, M.E., 2002. Pharmaceutics: The science of dosage form design. Edinburgh: Churchill Livingstone.

Aw, S.M., Simovic, S., Jonas A.M., Losic, D., 2011. Silica microcapsules from diatoms as new carrier for delivery of therapeutics. Nanomedicine. 6, 159-1173.

141

Aw, S.M., Simovic, S., Yu, Y., Addai-Mensah, J., Losic, D., 2012. Porous silica microshells from diatoms as biocarrier for drug delivery applications, Powd. Techn. 223, 52-58.

Bahl, D., Bogner, R.H., 2006. Amorphization of Indomethacin by Co-Grinding with Neusilin US2: Amorphization Kinetics, Physical Stability and Mechanism. Pharm. Res. 23, 2317 – 2325.

Beg, S., Jena, S.S., Patra, C.N., Rizwan, M., Swain, S., Sruti, J., Rao, M.E.B., Singh, B., 2013. Development of solid self-nanoemulsifying granules (SSNEGs) of ondansetron hydrochloride with enhanced bioavailability potential. Colloid. Surf. B. 101, 414-423.

Behme, R.J., Brooke, D., 1991. Heat of fusion measurement of alow melting polymorph of carbamazepine that undergoes multiple-phase changes during differential scanning calorimetry analysis. J. Pharm. Sci. 80 (10), 986–990.

Bhagwat, A., D’Souza, I., 2012. Development of Solid Self Micro Emulsifying Drug Delivery System with Neusilin® US2 for Enhanced Dissolution Rate of Telmisartan. Int. J. Drug Dev. & Res. 4(4), 398-407.

Bhise, S.B., Rajkumar, M., 2010. Influence of Simulated Gastrointestinal Fluids on Polymorphic Behavior of Anhydrous Carbamazepine Form III and Biopharmaceutical Relevance. PDA. J. Pharm. Sci. Tech. 64, 28 – 36.

Biradar, S., Dhumal, R., Paradkar, A., 2009. Rheological Investigation of Self-emulsification Process: Effect of Co-surfactant. Pharm. Pharmaceut. Sci. 12 (2), 164-174.

Blackberg, L., Hernell, O., Bengtsson, G., Olivecrona, T., 1979. Colipase enhances hydrolysis of dietary triglycerides in the absence of bile salts. J. Clin. Invest. 64, 1303–1308.

Borel, P., Armand, M., Ythier, P., Dutot, G., Melin, C., Senft, M., Lafont, H., Lairon, D., 1994. Hydrolysis of emulsions with different triglycerides and droplet sizes by gastric lipase in-vitro – effect on pancreatic lipase activity. J. Nutr. Biochem. 5, 124–133.

Caliph, S., Charman, W.N., Porter, C.J.H., 2000. Effect of short-, medium- and long-chain fatty acid−based vehicles on the absolute oral bioavailability and intestinal lymphatic transport of halofantrine and assessment of mass balance in lymph-cannulated and non-cannulated rats. J. Pharm. Sci. 89, 1073–84.

Cauda, V., Onida, B., Platschek, B., Mühlstein, L., Bein, T., 2008. Large antibiotic molecule diffusion in confined mesoporous silica with controlled morphology. J. Mater. Chem. 18, 5888- 5899.

Cauda, V., Mühlstein, L., Onida, B., Bein, T., 2009. Tuning drug uptake and release rates through different morphologies and pore diameters of confined mesoporous silica. Micropor. Mesopor. Mat. 118, 435-442.

142

Ceoline, R., Toscani, S., Gardette, M., Agafonov, V.N., Dzyabchenko, A.V., Bachet, B., X-ray characterization of the triclinic polymorph of carbamazepine. J. Pharm. Sci. 86 (9), 1062–1065.

Charman, W.N., 1992. Lipid vehicle and formulation effects on intestinal lymphatic drug transport. In: Chasmar WN, Stella VJ, editors. Lymphatic Transport of Drugs. Boca Raton, FL: CRC Press. pp 113 – 79.

Charman, W.N., Stella, V.J., 1991. Transport of lipophilic molecules by the intestinal lymphatic system. Adv. Drug Del. Rev. 7, 1–14.

Christensen, J.O., Schultz, K., Mollgaard, B., Kristensen, H.G., Mullertz, A., 2004. Solubilisation of poorly water-soluble drugs during in vitro lipolysis of mediumand long-chain triacylglycerols. Eur. J. Pharm. Sci. 23, 287–296.

Cole, E.T. i sar., 2008. Challenges and opportunities in the encapsulation of liquid and semi-solid formulations into capsules for oral administration. Adv. Drug. Deliv. Rev. 60, 747–756.

Cole, G. (Editor), 2002. Pharmaceutical Coating Technology, Taylor & Francis e-Library, British Library, ISBN 0-203-01435-9 Master e-book ISBN.

Constantinides, P.P., 1995. Lipid microemulsions for improving drug dissolution and oral absorption: physical and biopharmaceutical aspects. Pharm. Res. 12, 1561–1572.

Craig, D.Q.M., 1993. The use of self-emulsifying systems as a means of improving drug delivery. B T Gattefosse. 86, 21–31.

Craig, D.Q.M., Barker, S.A., Banning, D., Booth, S.W., 1995. An investigation into the mechanisms of self-emulsification using particle size analysis and low frequency dielectric spectroscopy. Int. J. Pharm. 114, 103–110.

Cuine, J.F., McEvoy, C.L., Charman, W.N., Pouton, C.W., Edwards, G.A., Benameur, H., Porter, C.J., 2008. Evaluation of the impact of surfactant digestion on the bioavailability of danazol after oral administration of lipidic self-emulsifying formulations to dogs. J. Pharm. Sci. 97, 993–1010.

Dabros, T., Yeung, A., Masliyah, J., Czarnecki, J., 1999. Emulsification through area contraction. J. Colloid. Interf. Sci. 210, 222–224.

Dahan, A., Hoffman, A., 2006. Use of a dynamic in vitro lipolysis model to rationalize oral formulation development for poor water soluble drugs: correlation with in vivo data and the relationship to intra-enterocyte processes in rats. Pharm. Res. 23, 2165–2174.

Dahan, A., Hoffman, A., 2007. The effect of different lipid based formulations on the oral absorption of lipophilic drugs: the ability of in vitro lipolysis and consecutive ex vivo intestinal permeability data to predict in vivo bioavailability in rats. Eur. J. Pharm. Biopharm. 67, 96–105.

143

Dressman, J.B., Amidon, G.L., Reppas, C., Shah, V.P., 1998. Dissolution testing as a prognostic tool for oral drug absorption: immediate release dosage forms. Pharm. Res. 15 (1), 11–22.

Dressman, J.B., Reppas, C., 2000. In vitro–in vivo correlations for lipophilic, poorly water-soluble drugs. Eur. J. Pharm. Sci. 11 (2), S73–S80.

ðekić, Lj., Formulaciona istraživanja nejonskih mikroemulzija kao potencijalnih nosača za lokalnu primenu nesteroidnih antiinflamatornih lekova. Doktorska disertacija, Farmaceutski fakultet, Univerzitet u Beogradu, 2011.

ðekic, Lj., Ibrić, S., Primorac, M., 2008. The application of artificial neural networks in the prediction of microemulsion phase boundaries in PEG-8 caprylic/capric glycerides based systems. Int. J. Pharm. 361, 41–46.

Embleton, J.K., Pouton, C.W., 1997. Structure and function of gastrointestinal lipases. Adv. Drug Deliv. Rev. 25, 15–32.

Fahr, A., Liu, X., 2007. Drug delivery strategies for poorly water-soluble drugs. Expert Opin. Drug Deliv. 4, 403-416.

Fatouros, D.G., Bergenstahl, B., Mullertz, A., 2007. Morphological observations on a lipid-based drug delivery system during in vitro digestion. Eur. J. Pharm. Sci. 31, 85–94.

Fatouros, D.G., Roshan, G.R., Lise, A. et al, 2007a. Structural Development of Self Nano Emulsifying Drug Delivery Systems (SNEDDS) During In Vitro Lipid Digestion Monitored by Small-angle X-ray Scattering. Pharm. Resear. 24, 1844-1853.

FDA, 1995. Guidance for Industry: Immediate Release Solid Oral Dosage Forms –Scale-up and Postapproval Changes: Chemistry, Manufacturing, and Controls; In Vitro Dissolution Testing, and In Vivo Bioequivalance Documentation. Center for Drug Evaluation and Research, Rockville, MD.

FDA, 1997a. Guidance for Industry: Dissolution Testing of Immediate ReleaseSolid Oral Dosage Forms. Center for Drug Evaluation and Research, Rockville, MD.

FDA, 1997b. Guidance for Industry: SUPAC-MR: Modified Release Solid Oral Dosage Forms – Scale-up and Postapproval Changes: Chemistry, Manufacturing, and Controls; In Vitro Dissolution Testing, and In Vivo Bioequivalance Documentation. Center for Drug Evaluation and Research, Rockville, MD.

Fehér, A., Urbán, E., Erıs, I., Szabó-Révész, P., Csányi, E., 2008. Lyotropic liquid crystal preconcentrates for the treatment of periodontal disease. Int. J. Pharm. 358, 23 – 26.

Fernandez, S., Chevrier, S., Ritter, N., Mahler, B., Demarne, F., Carriere, F., Jannin, V., 2009. In vitro gastrointestinal lipolysis of four formulations of piroxicam and cinnarizine

144

with the self emulsifying excipients labrasol (R) and gelucire (R) 44/14. Pharm. Res. 26, 1901–1910.

Fernandez, S., Jannin, V., Rodier, J.D., Ritter, N., Mahler, B., Carriere, F., 2007. Comparative study on digestive lipase activities on the self emulsifying excipient Labrasol(R), medium chain glycerides and PEG esters. Biochim. Biophys. Acta 1771, 633–640.

Franceschinis, E. i sar.. 2005. Self-emulsifying pellets prepared by wet granulation in high-shear mixer: influence of formulation variables and preliminary study on the in vitro absorption. Int. J. Pharm. 291, 87–97.

Friberg, S.E., Aikens, P.A., 2009. A Phase Diagram Approach to Microemulsions, in: fanun, M. (Ed.), Microemulsion: Properties and Applications, CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton, FL, USA. Pp 1-15.

Gattefoss´e, S.A., 1994. Microemulsions: Formulation Guide, publication No. PF9225 A, Saint-Priest Cedex, France.

Georgakopoulos, E., Farah, N., Vergnault, G., 1992. Oral anhydrous non-ionic microemulsions administered in softgel capsules. B T Gattefosse. 85, 11–20.

Gershanik, T., Benita, S., 2000. Self-dispersing lipid formulations for improving oral absorption of lipophilic drugs. Eur. J. Pharm. Biopharm. 50, 179–88.

Gillin, F.D., Boucher, S.E., Rossi, S.S., Reiner, D.S., 1989. Giardia lamblia: the roles of bile, lactic acid, and pH in the completion of the life cycle in vitro. Exp. Parasitol. 69, 164–174.

Goddereris, C., Cuppo, F., Reynaers, H., Bouwman, W.G., Van den Mooter, G., 2006. Light scattering measurements on microemulsions: estimation of droplet sizes. Int. J. Pharm. 312, 187–195.

Gosselin, P., Lacasse, F.X., Preda, M., Thibert, R., Clas, S.D., McMullen, J.N., 2003. Physicochemical Evaluation of carbamazeoine microparticles produced by rapid expansion of supercritical solutions and by spray-drying. Pharm. Dev. Technol. 8, 11-20.

Graca, M., Bongaerts, J.H.H., Stokes, J.R., Granick, S., 2009. Nanotribology, standard friction, and bulk rheology properties compared for a Brij microemulsion, J. Colloid. Interf. Sci. 333(2), 628-634.

Griffin, W.C., 1949. Classification of Surface Active Agents by HLB. J. Soc. Cosmet. Chem., 1, 311-326.

Grzesiak, A.L., Lang, M., Kim, K., Matzger, A.J., 2003. Comparison of the four anhydrous polymorphs of carbamazepine and the crystal structure of form I. J. Pharm. Sci. 92, 2260.

145

Gupta, M.K., Tseng, Y.C, Goldman, D., Bogner, R.H., 2002. Hydrogen bonding with adsorbent during storage governs drug dissolution from solid-dispersion granules. Pharm. Res. 19, 1663–1672.

Gupta, M., Adam, V., Bogner, R., 2003. Formation of Physically Stable Amorphous Drugs by Milling with Neusilin®. J Pharm Sci. 92, 536-551.

Gupta, M.K. i sar.. 2001. Enhanced drug dissolution and bulk properties of solid dispersions granulated with a surface adsorbent. Pharm. Dev. Technol. 6, 563–572.

Gupta, M.K. i sar.. 2002a. Hydrogen bonding with adsorbent during storage governs drug dissolution from solid-dispersion granules. Pharm. Res. 19, 1663–1672.

Gursoy, R.N. and Benita, S., 2004. Self-emulsifying drug delivery systems (SEDDS) for improved oral delivery of lipophilic drugs. Biomed. Pharmacother. 58, 173–182.

Hämäläinen, M.D., Frostell-Karlsson, A., 2004. Predicting the intestinal absorption potential of hits and leads. Drug Discov. Today Technol.1, 397-405.

Harris, R.K., Ghi, P.Y., Puschmann, H., Apperley, D.C., Griesser, U.J., Hammond, R.B., Ma, C., Roberts, K.J., Pearce, G.J., Yates, J.R., Pickard, C.J., 2005. Structural Studies of the Polymorphs of Carbamazepine, Its Dihydrate, and Two Solvates. Org. Process Res. Dev. 9(6), 902-910.

Hauss, D.J., Fogal, S.E., Ficorilli, J.V., Price, C.A., Roy, T., Jayaraj, A.A., Keirns, J.J., 1998. Lipid−based delivery systems for improving the bioavailability and lymphatic transport of a poorlywater−soluble LTB4 inhibitor. J. Pharm. Sci. 87, 164–9.

Hench, L., West, J., 1990. The sol-gel process. Chem. Rev. 90, 33-72.

Hentzschel, C.M., Alnaief, M., Smirnova, I., Sakmann, A., Leopold, C.S., 2012. Enhancement of griseofulvin release from liquisolid compacts, Eur. J. Pharm. Biopharm. 80 (1), 130-135.

Holm, R., Porter, C.J.H., Müllertz, A., Kristensen, H.G., Charman, W.N., 2002. Structured triglyceride vehicles for oral delivery of halofantrine: examination of intestinal lymphatic transport and boiavailability in conscious rats. Pharm. Res. 9, 1354–61.

Horcajada, P., Ramila, A., Perez-Pariente, J., Vallet-Regi, M., 2004. Influence of pore size of MCM-41 matrices on drug delivery rate. Micropor. Mesopor. Mat. 68,105–109.

Hugger, E.D., Novak, B.L.,. Burton, P.S., Audus, K.L., Borchardt, R.T., 2002. A comparison of commonly used polyethoxylated pharmaceutical excipients on their ability to inhibit P-glycoprotein activity in vitro, J. Pharm. Sci. 91, 1991–2002.

Israelachvili, J.N., Mitchell, D.J, Ninham, B.W., 1976. Theory of self-assembly of hydrocarbon amphiphiles into micelles and bilayers. J. Chem. Soc. Faraday Trans II. 72, 1525-1568.

146

Ito, Y., Kusawake, T., Ishida, M., Tawa, R., Shibata, N., Takada, K., 2005. Oral solid gentamicin preparation using emulsifier and adsorbent, J. Controll. Rel., 105, 23-31.

Ito, Y., Kusawake, T., Prasad, Y.V.R., Sugioka, N., Shibata, N., Takada, K., 2006. Preparation and evaluation of oral solid heparin using emulsifier and adsorbent for in vitro and in vivo studies. Int. J. Pharm. 317 (2), 114-119.

Jakubowicz, J., Smardz, K., Smardz, L., 2007. Characterization of porous silicon prepared by powder technology. Physica. E. Low Dimens. Syst. Nanostruct. 38, 139-143.

Jannin, V. i sar., 2008. Approaches for the development of solid and semi-solid lipid-based formulations. Adv. Drug. Deliv. Rev. 60, 734–746.

Jeirani, Z., Jan, B.M., Ali, B.S.,. Noor, I.M., Hwa, S.C., Saphanuchart, W., 2012. The optimal mixture design of experiments: Alternative method in optimizing the aqueous phase composition of a microemulsion, Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 112, 1-7.

Kahlweit, M., 1999. Microemulsions, Annu. Rep. Prog. Chem. Sect. C95, 89 – 115.

Kallakunta, V.R., Bandari, S., Jukanti, R., Veerareddy P.R., 2012. Oral self emulsifying powder of lercanidipine hydrochloride: Formulation and evaluation. Powd. Techn. 221, 375-382.

Kaneniwa, N., Ichikawa, J.I., Yamaguchi, T., Hayashi, K., Watari, N., Sumi, M., Zasshi, Y., 1987. Dissolution behavior of carbamazepine polymorphs. 107, 808–813.

Kanuganti, S., Jukanti, R., Veerareddy, P.R., Bandari, S., 2012. Paliperidone-Loaded Self-Emulsifying Drug Delivery Systems (SEDDS) for Improved Oral Delivery. J. Disper. Sci. Techn. 33 (4), 506-515.

Katzhendler, I., Azoury, R., Friedman, M., 1998. Crystalline properties of carbamazepine in sustained release hydrophilic matrix tablets based on hydroxypropyl methylcellulose. J. Control. Rel. 54, 69–85.

Kaukonen, A.M., Boyd, B.J., Porter, C.J.H., Charman, W.N., 2004b. Drug solubilization behavior during in vitro digestion of simple triglyceride lipid solution formulations. Pharm. Res. 21, 245–253.

Kerns, E.H., Di, L., 2003. Pharmaceutical profiling in drug discovery. Drug Discov. Today. 8, 316-323.

Khansili, A., Bajpai, M. 2013. Formulation, evaluation and characterization of solid self-micro emulsifying drug delivery system (solid smedds) containing nifedipine. Res. J. Pharm. Tech. 6 (3), 278-284.

Kim, K., Frank, M., Henderson, N., 1985. Application of differential scanning calorimetry to the study of solid drug dispersions. J. Pharm. Sci.74, 283 – 285.

147

Kimura, M., Shizuki, M., Miyoshi, K., Skai, T., Hidaka, H., Takamura, H., Matoba, T., 1994. Relationship between the molecular structures and emulsification properties of edible oils. Biosci. Biotech. Biochem.58, 1258–61.

Kinnari, P., Mäkilä, E., Heikkilä, T., Salonen, J., Hirvonen, J., Santos, H.A., 2011. Comparison of mesoporous silicon and non-ordered mesoporous silica materials as drug carriers for itraconazole. Int. J. Pharm. 414 (1 – 2), 148 – 156.

Kleberg, K., Jacobsen, J., Mullertz, A., 2010. Characterising the behaviour of poorly water soluble drugs in the intestine: application of biorelevant media for solubility, dissolution and transport studies. J. Pharm. Pharmacol. 62, 1656–1668.

Kobayashi, Y., Ito, S., Itai, S., Yamamoto, K., 2000. Physicochemical properties and bioavailability of carbamazepine polymorphs and dihydrate. Int. J. Pharm. 193, 137–146.

Kogan, A., Aserin, A., Garti, N., 2007. Improved solubilization of carbamazepine and structural transitions in nonionic microemulsions upon aqueous phase dilution. J. Colloid. Interf. Sci. 315, 637 – 647.

Kommuru, T.R., Gurley, B., Khan, M.A., Reddy, I.K., 2001. Self-emulsifying drug delivery systems (SEDDS) of coenzyme Q10: formulation development and bioavailability assessment. Int. J. Pharm. 212, 233–246.

Krahn, F.U., Mielck, J.B., 1987. Relations between several polymorphic forms and the dihydrate of carbamazepine. Pharma. Acta. Helv. 62, 247-254.

Kresge, C.T., Leonowicz, M.E., Roth, W.J., Vartuli, J.C., Beck, J.S., 1992. Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism. Nature 359, 710-712.

Krupa, A., Majda, D., Jachowicz, R., Mozgawa, W., 2010. Solid-state interaction of ibuprofen and Neusilin® US2. Thermochim Acta. 509 (1-2), 12-17.

Kuentz, M., 2012. Lipid-based formulations for oral delivery of lipophilic drugs, Drug Discov Today: Technologies 9, 97 - 104.

Kumar, S.S.C. (Ed.), 2007. Nanomaterials for medical diagnosis and therapy, Weinheim: Wiley-VCN. Strana 289.

Kumar, P., Mittal, K.L. (Eds.), 1999. Handbook of Microemulsion: Science and Technology. Marcel Dekker Inc., New York, Basel, pp. 357 – 387.

Larsen, A., Holm, R., Pedersen, M.L., Mullertz, A., 2008. Lipid-based formulations for danazol containing a digestible surfactant labrafil M2125CS: in vivo bioavailability and dynamic in vitro lipolysis. Pharm. Res. 25(12), 2769-77.

148

Larsen, A., Jensen, L., Kleberg, K., Mullertz, A., 2010. Selection of a lipase for development of an in vitro gastric lipid digestion model. In: Poster presented at American Association of Pharmaceutical Scientists Annual Meeting , New Orleans, LA, USA.

Larsen, A., Sassene, P., Müllertz, A., 2011. In vitro lipolysis models as a tool for the characterization of oral lipid and surfactant based drug delivery systems. Int. J. Pharm. 417, 245– 255.

Lauwers, A., Scharpé, S., 1997. Pharmaceutical Enzymes, Drugs and Pharmaceutical Sciences. Marcel Dekker, Inc., New York-Basel-Hong Kong, Volume 84.

Lehmann, V., Stengl, R., Luigart, A., 2000. On the morphology and the electrochemical formation mechanism of mesoporous silicon. Mater. Sci. Eng., B 69-70, 11-22.

Lefebvre, C., Guyot-Herman, A.M., Draguet-Brughmans, M., Bouche, R., Guyot, J.C., 1986. Polymorphic transitions of carbamazepine during grinding and compression. Drug Dev. Ind. Pharm. 12, 1913–1927.

Leinen, K.M., Labuza, P.M., 2006. Crystallization inhibition of an amorphous sucrose system using raffinose. J Zhejiang Univ Sci B, 7(2), 85–89.

Leuner, C., Dressman, J., 2000. Improving drug solubility for oral delivery using solid dispersions. Eur. J. Pharm. Biopharm. 50, 47 – 60.

Li, P., Ghosha, A., Wagnera, F.R., Krillb, S., Joshia, M.Y., Serajuddina, T.M.A., 2005. Effect of combined use of nonionic surfactant on formation of oil-in-water microemulsions. Int. J. Pharm. 288, 27 – 34.

Li, Y., Han, J., Zhang, G., Grant, D., Saryanarajanan, R., 2000. In situ Dehydratation of CBZ Dihydrate: A Novel technique to Prepare Amorphous Anhydrous Carbamazepine. Pharm. Dev. Tech. 5(2), 257 – 266.

Lim, L.H., Tan, A., Simovic, S., Prestidge, C.A., 2011. Silica-lipid hybrid microcapsules: Influence of lipid and emulsifier type on in vitro performance. Int. J. Pharm. 409, 297-306.

Lindenberg, M., Kopp, S., Dressman, J.B., 2004. Classification of orally administered drugs on the world health organization model list of essential medicines according to the biopharmaceutics classification system. Eur. J. Pharm. Biopharm. 58, 265–278.

Lindmark, T., Nikkila, T., Artursson, P., 1995. Mechanisms of absorption enhancement by medium chain fatty acids in intestinal epithelial Caco-2 monolayers. J. Pharmacol. Exp. Ther. 275, 958–64.

Lipinski, C., 2002. Poor aqueous solubility—an industry wide problem in drug discovery. Am. Pharm. Rev. 5, 82–85.

Litvinova, L. B., and T. V. Fedorchenko. 1994. The effect of plant oils on the female reproductive system [translation]. Eksp Klin Farmakol. 57, 49–51.

149

Lowes, M., Caira, M., Lotter, A., Van Der Watt, J., 1987. Physicochemical properties and X-ray structural studies of the trigonal polymorph of carbamazepine. J. Pharm. Sci. 76 (9), 744–752.

Macdonald, R.L., McLean, M.J., 1986. Anticonvulsant drugs: mechanisms of action. Adv. Neur. 44, 713-736.

MacGregor, K.J., Embleton, J.K., Lacy, J.E., Perry, E.A., Solomon, L.J., Seager, H., Pouton, C.W., 1997. Influence of lipolysis on drug absorption from the gastro-intestinaltract. Adv. Drug Deliv. Rev. 25, 33–46.

Matsuda, Y., Akazawa, R., Teraoka, R., Otsuka, M., 1994. Pharmaceutical Evaluation of carbamazepine modifications: comparative study for photostability of carbamazepine polymorphs by using Fourier-transformed reflectionabsorption infrared spectroscopy and colorimetric measurement. J. Pharm. Pharmacol. 46, 162–167.

Meyer, T., Waidelich, D., Frahm, A.W., 2002. Separation and first structure elucidation of Cremophor EL-components by hyphenated capillary electrophoresis and delayed extraction-matrix assisted laser desorption/ionizationtime of flight-mass spectrometry. Electrophoresis. 23, 1053–106.

McMahon, L.E., Timmins, P., Williams, A.C., York, P., 1996. Characterization of dihydrates prepared from carbamazepine polymorphs. J. Pharm. S. 85, 1064-1069.

Melo, R.A.A., L Giotto, M.V., Rocha, J.; 1999. Urquieta Gonzlez, E.A. MCM- 41 ordered mesoporous molecular sieves synthesis and characterization. Mater. Res., 2 (3), 173 – 179.

Miura, H., Kanebako, M., Shirai, H., Nakao, H., Inagi, T., Terada, K., 2011. Stability of amorphous drug, 2-benzyl-5-(4-chlorophenyl)-6-[4-(methylthio)phenyl]-2H-pyridazin-3-one, in silica mesopores and measurement of its molecular mobility by solid-state 13C NMR spectroscopy. Int. J. Pharm. 410, 61-67.

Nair, R., Gonen, S., Hoag, S.W., 2002. Influence of polyethylene glycol and povidone on the polymorphic transformation and solubility of carbamazepine. Int. J. Pharm. 240, 11–22.

Nazzal, S., Khan, M., 2006. Controlled release of a self-emulsifying formulation from a tablet dosage form: Stability assessment and optimization of some processing parameters, Int. J. Pharm. 315, 110–121.

National Toxicology Program (NTP). 1992. NTP technical report on the toxicity studies of castor oil (CAS No. 8001-79-4) in F344/N rats and B6C3F1 mice (dosed feed studies). NTIS Report No. PB93151439.

Noguchi, N., Suemune, I., 1993. Luminescent porous silicon synthesized by visible light irradiation. Appl Phys Lett. 62, 1429-1431.

150

Otsuka, M., Hasegawa, H., Matsuda, Y., 1999. Effect of polymorphic forms of bulk powders on pharmaceutical properties of carbamazepine granules. Chem. Pharm. Bull. 47, 852–856.

Palmer, A.M., 2003. New horizons in drug metabolism, pharmacokinetics and drug discovery. Drug News Perspect. 16, 57–62.

Pan, X.S., 2002. The application of porous adsorbents to increase the dissolution rate of low solubility drugs. In Pharmaceutical Sciences; University of Maryland. Strana 15.

Parmar, N., Singla, N., Amin, S., Kohli, K., 2011. Study of cosurfactant effect on nanoemulsifying area and development of lercanidipine loaded (SNEDDS) self nanoemulsifying drug delivery system, Colloid. Surf. B. 86 (2), 327-338.

Patel, M., Patel, R., Parikh, J., Bhatt, K., 2007. Microemulsions : As Novel Drug Delivery Vehicle. Pharm. Rev. 5 (6).

Pedersen, B.L., Brøndsted, H., Lennerna¨s, H., Christensen, F.N., Mu¨llertz, A., Kristensen, H.G., 2000. Dissolution of hydrocortisone in human and simulated fluids. Pharm. Res. 17 (2), 183–189.

Phadnis, N., Cavatur, R., Suryanarayanan, R., 1997. Identification of drugs in pharmaceutical dosage forms by X-ray powder diffractometry, J. Pharm. Biomed. Anal. 15(7), 929-943.

Planinsek, O., Kovacic, B., Vrecer, F., 2011. Carvedilol dissolution improvement by preparation of solid dispersions with porous silica. Int J Pharm. 406, 41-48.

Pocock, D.M.E., Vost, A., 1974. DDT absorption and chylomicron transport in rat. Lipids 9, 374–81.

Porter, C.J.H., Kaukonen, A.M., Taillardat-Bertschinger, A., Boyd, B.J., O’Connor, J.M., Edwards, G.A., Charman, W.N., 2004. Use of in vitro lipid digestion data to explain the in vivo performance of triglyceride-based oral lipid formulations of poorly water-soluble drugs: studies with halofantrine. J. Pharm. Sci. 93, 1110–1121.

Porter, C.J.H., Trevaskis, N.L., Charman, W.N., 2007. Lipids and lipid-based formulations: optimizing the oral delivery of lipophilic drugs. Nature Rev. Drug Disc. 6, 231-248.

Porter, C.J.H., Pouton, C.W., Cuine, J.F., Charman, W.N., 2008. Enhancing intestinal drug solubilisation using lipid-based delivery systems. Adv. Drug. Delivery Rev. 60, 673-691.

Porter, C.J., Charman, W.N., 2001. In vitro assessment of oral lipid based formulations. Adv. Drug. Deliv. Rev. 50(1). S127-47.

Poul, B.K., Moulik, S., 2000. The viscosity behaviors of microemulsions: an overview. PINSA, 66A(5), 499-519.

151

Pouton, C.W., 1997. Formulation of self-emulsifying drug delivery systems, Adv. Drug Deliv. Rev. 25, 47-58.

Pouton, C.W., 2000. Lipid formulations for oral administration of drugs: non-emulsifying, self-emulsifying and ‘self-microemulsifying’ drug delivery systems, Eur. J. Pharm. Sci. 11, S93-S98.

Pouton, C.W., 2006, Formulation of poorly water-soluble drugs for oral administration: physicochemical and physiological issues and the lipid formulation classification system, Eur. J. Pharm. Sci. 29, 278–287.

Pouton, C.W., Porter, C.J.H., 2008. Formulation of lipid-based delivery systems for oral administration: Materials, methods and strategie. Adv. Drug Deliv. Rev. 60, 625 – 637.

Prajapati, B.G., Patel, M.M., 2007. Conventional and alternative pharmaceutical methods to improve oral bioavailability of lipophilic drugs. Asian J. Pharm. 1, 1–8.

Rang, M.J., Miller, C.A., 1999. Spontaneous emulsification of oils containing hydrocarbon, non-ionic surfactant, and oleyl alcohol. J. Colloid. Interf. Sci. 209, 179–92.

Razdan, R., Devarajan, P.V., 2003. Microemulsions, Indian Drugs, 40 (3), 139 – 146.

Reiss, H., 1975. Entropy-induced dispersion of bulk liquids. J. Colloids Interf. Sci. 53, 61–70.

Ritschel, W.A., 1992. The LADMER system: liberation, absorption, distribution, metabolism, elimination and response. In: Ritschel, W.A. (Ed.), Handbook of Basic Pharmacokinetics Including Clinical Applications. Drug Intelligence, Hamilton, pp. 19–24.

Roberts, R.J., Rowe, R.C., 1996. Influence of polymorphism on the Young’s modulus and yield stress of carbamazepine, sulfathiazole, and sulfanilamide. Int. J. Pharm. 129, 79–94.

Rojas, O., Tiersch, B., Frasca, S., Wollenberger, U., Koetz, J., 2010. A new type of microemulsion consisting of two halogen-free ionic liquids and one oil component, Colloid. Surf. A. 369 (1-3), 82-87.

Rosen, J.M., 2004. Micelle formation by Surfactants in: Rosen, J.M., Surfactants and interfacial phenomena., John Wilie & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, pp. 105 – 178.

Rowe, R.C., Sheskey, P.J., Owen, S,C. (editors), 2006. Handbook of Pharmaceutical Excipients, 5th edition, Pharmaceutical Press, London.

Rustichelli, C., Gamberini, G., Ferioli, V., Gamberini, M.C., Ficarra, R., Tommasini, S., 2000. Solid-state study of polymorphic drugs: carbamazepine. J. Pharmaceut. Biomed. 23, 42 – 54.

Salonen, J., Björkqvist, M., Laine, E., Niinistö, L., 2000. Effects of fabrication parameters on porous p+-type silicon morphology. Phys. Status Solidi A. 182, 249-254.

152

Salonen, J., Laitinen, L., Kaukonen, A.M., Tuura, J., Björkqvist, M., Heikkilä, T., Vähä-Heikkilä, K., Hirvonen, J., Lehto, V.P., 2005. Mesoporous silicon microparticles for oral drug delivery: Loading and release of five model drugs. J. Control. Rel. 108, 362–374.

Sander, C., Holm, P., 2009. Porous magnesium aluminometasilicate tablets as carrier of a cyclosporine self-emulsifying formulation. AAPS PharmSciTech. 10 (4), 1388-1395.

Sasseine, P., Knopp, M., Hesselkilde, J., Koradia, V., Larsen, A., Rades, T., Mullertz, A. 2010 Precipitation of a Poorly Soluble Model Drug during In Vitro Lipolysis: Characterization and Dissolution of the Precipitate. J. Pharm. Sci. 99 (12), 4982 – 4991.

Schelly, Z.A., 1997. Organized assemblies of surfactants in solution, and the dynamic of w/o microemulsions. J. Mol. Liq.72, 3-13.

Schott, H., 2000 Colloidal Dispersion In Remington: The science and practice of pharmacy, Twentieth Edition; Ed: Gennaro, A.F.; Lippincott Williams and Wilkins. 1, 313 – 314.

Sehić, S., Betz, G., Hadzidedić, S., El-Arini, S.K., Leuenberger, H., 2010. Investigation of intrinsic dissolution behavior of different carbamazepine samples. Int. J. Pharm. 386, 77-90.

Sek, L., Porter, C.J., Kaukonen, A.M., Charman, W.N., 2002. Evaluation of the in-vitro digestion profiles of long and medium chain glycerides and the phase behavior of their lipolytic products. J. Pharm. Pharmacol. 54, 29–41.

Seo, A. i sar.. 2003. The preparation of agglomerates containing solid dispersions of diazepam by melt agglomeration in a high shear mixer. Int. J. Pharm. 259, 161–171.

Shah, N.H., Carvajal, M.T., Patel, C.I., Infeld, M.H., Malick, A.W., 1994. Selfemulsifying drug delivery systems (SEDDS) with polyglycolized glycerides for improving in vitro dissolution and oral absorption of lipophilic drugs. Int. J. Pharm. 106, 15–23.

Shah, V.P., Tsong, Y., Sathe, P., Liu, J.P., 1999. In vitro dissolution profile comparison – statistics and analysis of the similarity factor, f2, Pharm. Res. 15, 889-896.

Shanmugam, S., Park, J.H., Kim, K.S., Piao, Z.Z., Yong, C.S., Choi, H.G., Woo, J.S. 2011. Enhanced bioavailability and retinal accumulation of lutein from self-emulsifying phospholipid suspension (SEPS). Int. J. Pharm, 412, 99-105.

Shegokar, R., Müller, R.H., 2010. Nanocrystals: Industrially feasible multifunctional formulation technology for poorly soluble actives. Int J Pharm. 399, 129-139.

Shinoda, K., Kunieda, H., 1973. Conditions to produce so-called microemulsions: Factor to increase mutual solubility of oil and water by solubilizer. J. Colloid. Interf. Sci. 42, 381-387.

153

Snow, R., Allen T., Ennis, B., Litster. J., 1997. Size Reduction and Size Enlargment, in: Perry, R., Green, D. (Eds.), Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 7th ed. McGraw-Hill, New York, Section 20, pp 8.

Speybroeck, M.V., Williams, D.H., Nguyen, Tri-H., Anby, M.U., Porter, C.J.H., Augustijns, P., 2012. Incomplete Desorption of Liquid Excipients Reduces the in Vitro and in Vivo Performance of Self-Emulsifying Drug Delivery Systems Solidified by Adsorption onto an Inorganic Mesoporous Carrier. Mol. Pharm. 9, 2750–2760.

Strickley, R.G., Currently marketed oral lipid-based dosage forms: drugs products and excipients, in: Hauss, D.J. (Ed.), Oral lipid-based formulations: enhancing the bioavailability of poorly water soluble drugs, Informa Healthcare, Inc., New York, 2007, pp. 1–31.

Strickley, R.G., Solubilizing Excipients in Oral and Injectable Formulations, 2004. Pharm. Researc, 21 (2), 201-230.

Taguchi, A., Schuth, F., 2005. Ordered mesoporous materials in catalysis. Micropor. Mesopor. Mat. 77, 1–45.

Takeuchi, H., Nagira, S., Yamamoto, H., Kawashima, Y., 2005. Solid dispersion particles of amorphous indomethacin with fine porous silica particles by using spray-drying method. Int J Pharm. 293, 155–164.

Tang, B., Cheng, G., Gu Jian-C., Xu, Cai-H., 2008. Development of solid self-emulsifying drug delivery systems: preparation techniques and dosage forms, Drug Discovery Today, 13, Numbers 13/14.

Uchida, S.O.A., Kuriyama, K., Nakamura, T., Seto, Y., Kato, M., Hatanaka, J., Tanaka, T., Miyoshi, H., Yamada, S., 2012. Novel solid self-emulsifying drug delivery system of coenzyme Q10 with improved photochemical and pharmacokinetic behaviors. Eur J Pharm Sci, 46, 492–499.

Vallet-Regi, M., Doadrio, J.C., Doadrio, A.L., Izquierdo-Barba, I., Perez-Pariente, J., 2004. Hexagonal ordered mesoporous material as a matrix for the controlled release of amoxicillin. Solid State Ionics. 172, 435–439.

Varma, R.K., Kaushal, R., Junnarkar, A.Y., et al, 1985. Polysorbate 80: a pharmacological study. Arzneimittelforschung. 35, 804–808.

Verreck, G. and Brewster, M.E., 2004. Melt extrusion-based dosage forms: excipients and processing conditions for pharmaceutical formulations. Bull. Tech. Gattefosse. 97, 85–95.

Wagner, C., Jantratid, E., Kesisoglou, F., Vertzoni, M., Reppas, C., Dressman, J., 2012. Predicting the oral absorption of a poorly soluble, poorly permeable weak base using biorelevant dissolution and transfer model tests coupled with a physiologically based pharmacokinetic model. Eur. J. Pharm. Biopharm. 82, 127–138.

154

Wakerly, M.G., Pouton, C.W., Meakin, B.J., Morton, F.S., 1986. Selfemulsification of vegetable oil-non-ionic surfactant mixtures. ACS Symp Series. 311, 242–55.

Won, C.W., Nersisyan, H.H., Shin, C.Y., Lee, J.H., 2009. Porous silicon microparticles synthesis by solid flame technique. Microp. Mes. Mater. 126, 166-170.

Yoshihashi, Y., Yonemochi, E., Terada, K., 2002. Estimation of Initial Dissolution Rate of Drug Substance by Thermal Analysis: Application for Carbamazepine. Pharm. Dev. Technol. 7 (1), 89 – 95.

Yu, Y., Addai-Mensah, J., Losic, D., 2009. Development of nanocollodial diatomaceous earth particles into advanced material for water treatment applications. Presented at: CHEMECA. Perth, Australia, Conference paper 0108, September 2009, 27–30.

Yu, Y., Addai-Mensah, J., Losic, D., 2010. Synthesis of self-supporting gold microstructures with 3-d morphologies by direct replication of diatom templates. Langmuir. 26, 14068–14072.

Zangenberg, N.H., Mullertz, A., Kristensen, H.G., Hovgaard, L., 2001a. A dynamic in vitro lipolysis model I. Controlling the rate of lipolysis by continuous addition of calcium. Eur. J. Pharm. Sci. 14, 115–122.

Zangenberg, N.H., Mullertz, A., Kristensen, H.G., Hovgaard, L., 2001b. A dynamic in vitro lipolysis model II: evaluation of the model. Eur. J. Pharm. Sci. 14, 237–244.

Zerrouk, N., Toscani, S., Gines-Dorado, J.M., Chemtob, C., Ceólin, R., Dugué, J., 2001. Interactions between carbamazepine and polyethylene glycol (PEG) 6000: Characterisations of the physical, solid dispersed and eutectic mixtures. Eur. J. Pharm. Sci. 12, 395 – 404

Zhang, Q., Jiang, X., Jiang, W., Lu, W., Su, L., Shi, Z., 2004. Preparation of nimodipine-loaded microemulsion for intranasal delivery and evaluation on the targeting efficiency to the brain. Int. J. Pharm. 275, 85 – 96.

Zhang, X., Sun, N., Wu, B., Lu, Y., Guan, T., Wu, W., 2008. Physical characterization of lansoprazole/PVP solid dispersion prepared by fluid-bed coating technique. Powd. Tech. 182, 480–485.

Zhao, X., Xu, J., Zheng, L., Li, X., 2007. Preparation of temperature-sensitive microemulsion-based gels formed from a triblock copolymer, Colloid. Surf. A. 307(1-3), 100-107.

Zhao, D., Feng, J., Huo, Q., Melosh, N., Fredrickson, G.H., Chmelka, B.F., Stucky, G.D., 1998. Triblock copolymer syntheses of mesoporous silica with periodic 50 to 300 Angstrom pores. Science. 279, 548-552.

Zhou, P., Labuza, T.P., 2011. Encyclopedia of Dairy Sciences, 2nd Ed. Elsevier Ltd, 256 – 263.

155

Elektronske baze podataka i - http://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfCFR/CFRSearch.cfm?fr=176.170 ,

Poslednji pristup 21.05.2013.

ii - http://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfCFR/CFRSearch.cfm?fr=176.180 ,


iii - http://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfCFR/CFRSearch.cfm?fr=176.210 ,


v - http://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfCFR/CFRSearch.cfm?fr=178.3910 ,


vix - FDA (US Food and Drug Administration). Polysorbate 80. 21CFR172.840; 2006: http://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfCFR/CFRSearch.cfm Poslednji pristup 21.05.2013.

vx - Guidance for Industry ICH Q3A - Impurities in New Drug Substance, FDA, CDER, CBER, Revision 2, 2008. http://www.fda.gov/downloads/RegulatoryInformation/Guidances/ucm127984.pdf , Posledni pristup 22.05.2013.

vxi – ICH Q1B harmonized tripartite guideline stability testing – Photostability Testing of New Drug Substances and Products, Current Step 4 version, 1996 . http://www.ich.org/fileadmin/Public_Web_Site/ICH_Products/Guidelines/Quality/Q1B/Step4/Q1

B_Guideline.pdf , Posledni pristup 22.05.2013.

vxii - CFR - Code of Federal Regulations, Part 184 - Direct Food substances affirmed as Generally Recognized as Safe, Subpart B - Listing of specific substances Affirmed as GRAS, Section 184.1400. http://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfcfr/CFRSearch.cfm?fr=184.1400 , Poslednji pristup 18.09.2013.

156

BIOGRAFIJA

Mladen Milović je roñen 10.08.1986. godine u Rijeci, Republika Hrvatska. Osnovnu školu

„Dušan Jerković“ i srednju Medicinsku školu, smer farmaceutski tehničar, je završio u

Užicu. Dobitnik je Vukove diplome i proglašen ñakom generacije srednje Medicinske

škole. Farmaceutski fakultet u Beogradu je upisao 2005/2006. godine. Diplomirao je 2010

sa ocenom 10 i prosečnom ocenom studiranja 9,69. Takoñe je dobitnik Nagrade fonda

„Ivan Berkeš“ za studenta generacije Farmaceutskog fakulteta. Dobitnik je stipendije

Republičke fondacije za razvoj naučnog i umetničkog podmlatka, stipendije grada Užica za

talentovane studente, stipendije poslovnog kluba „Privrednik“ za vredne i talentovane ñake

i studente („Hemofarm A.D.“), stipendije fonda za mlade talente Republike Srbije i

mnogih drugih nagrada. Doktorske akademske studije je upisao na Farmaceutskom

fakultetu školske 2010/11 godine iz farmaceutske tehnologije. Od januara 2011. do avgusta

2012. godine bio je zaposlen na Farmaceutskom fakultetu kao istraživač-pripravnik. Od

avgusta 2012. godine radi kao stručni saradnik u Nacionalnoj Kontrolnoj Laboratoriji

Agencije za lekove i medicinska sredstva.

Mladen Milović was born on August 10th 1986 in Rijeka, Republic of Chroatia. He finished

elementary and high school in Uzice. He enrolled in the Faculty of Pharmacy, University

of Belgrade in 2005/2006 and graduated in 2010 with average grade 9,69 and his diploma

thesis was graded with 10. During studies, as student of generation, Mladen has received a

reward from fund „Ivan Berkeš“, scholarship of Republic foundation for development of

science and art at offsprings, scholarship of Fund for young talents, scholarship for

talented students from town Uzice, scholarship of Serbian Bisiness Club ,,Privrednik” for

talented and hardworking pupils and students (Hemofarm A.D.) and many more rewards.

He started his PhD studies in the field of pharmaceutical technology at the Faculty of

Pharmacy in Belgrade, in 2010/2012. From January 2011 till August 2012, he was

working at Faculty of Pharmacy as researcher prentice. From August 2012 he is working

in National Control Laboratory of Medicine and medical devices agency of Republic of

Serbia.

157

PRILOZI

Prilog A – Karakteristike surfaktanata koji se kori ste prilikom izrade

samodispergujućih formulacija

1. PEG-8 kaprilno/kaprinski gliceridi

Kaprilno/kaprinski makrogol gliceridi (sin. kaprilno/kaprinski polioksilgliceridi)

predstavljaju PAM nejonskog tipa. Dobijaju se parcijalnom hidrolizom triacilglicerola

srednje dužine lanca makrogolima, esterifikacijom masnih kiselina srednje dužine lanaca

sa glicerolom i makrogolima ili mešanjem estara glicerola i kondezata etilenoksida i

kaprilne i kaprinske kiseline. Predstavljaju mešavine monoestara, diestara i triestara

glicerola i monoestara i diestara makrogola sa prosečnom relativnom molekulskom masom

od 200 – 400. Procentualni udeo pojedinih frakcija masnih kiselina prikazan je u Tabeli 1.1

(Ph. Eur).

Tabela 1.1 - Udeo frakcija masnih kiselina koje ulaze u sastav kaprilno/kaprinskih makrogolglicerida (Ph. Eur) Masna kiselina (% m/m) Kapronska kiselina ≤ 2,0 Kaprilna kiselina 50,0 – 80,0 Kaprinska kiselina 20,0 – 50,0 Laurinska kiselina ≤ 3,0 Miristinska kiselina ≤ 1,0

Kaprilno/kaprinski gliceridi predstavljaju uljaste tečnosti bledožute boje, brzo

disperzibilne u vrućoj vodi i lako rastvorljive u metilenhloridu. Prema Ph. Eur sadržaj

etilenoksida ne sme biti veći od 1 ppm, dok sadržaj dioksana ne sme biti veći od 10 ppm.

Relativna gustina im je oko 1,0, a indeks refrakcije (na 20°C) je oko 1,4. Mogu da sadrže i

makrogole u slobodnom obliku.

158

Prilikom imenovanja ovih nejonskih PAM obavezno se u nazivu dodaje broj

etilenoksidnih jedinica u polioksietilenskom lancu molekula estra ili relativna molekulska

masa makrogola upotrebljenog za esterifikaciju.

PEG-8 kaprilno/kaprinski gliceridi (polietilenglikol-8 gliceril kaprilat/kaprat) je

farmaceutski ekscipijens dobijen alkoholizom srednjolančanih triglicerida kokosovog ulja

sa polietilenglikolom 400. Predstavlja smešu: mono- i di- i triacilglicerola C8 i C10

zacićene masne kiseline (30 %), mono- i di-estara PEG 400 (50 %) sa srednjelančanim

zasićenim masnim kiselinama i slobodnog PEG 400 (20 %). Dostupan je u komercijalno

obliku17.

Ova nejonska površinsko aktivna materija ima visoku HLB vrednost (HLB = 14) i

predstavlja efikasan solubilizator teško rastvorljivih lekovitih supstanci. Prvenstveno se

koristi kao primarni surfaktant prilikom formulacije lipidnih sistema samodispergujućeg

tipa kao što su saomikroemulgujući sistemi (eng. Self-Micro-Emulsifying Drug Delivery

Systems - SMEDDS) i samoemulgujućeg tipa (eng. Self-Emulsifying Drug Delivery

Systems – SEDDS).

Imajući u vidu da je polietilenglikol-8 gliceril kaprilat/kaprat uvršten u FDA IIG18 listu

ekscipijenasa (eng. Food and Drug Administration Inactive Ingridient Guide, FDA IIG) za

upotrebu u farmaceutskim preparatima tipa rastvora i kapsula za peroralnu primenu i ne

iznenañuje činjenica da postoji intenzivan porast zainteresovanosti za potencijalnu

upotrebu ovog tenzida prilikom istraživanja brojnih lipidnih sistema, posebno tipa SEDDS

i SMEDDS za peroralnu upotrebu kako u tečnom tako i u čvrstom obliku. Pored toga ovaj

nejonski tenzid pokazuje visoku efikasnost za solubilizaciju teško rastvorljivih jedinjenja i

poseduje potencijal da poveća permeabilnost bioloških membrana i samim tim poveća

biološku raspoloživost teško rastvorljivih lekovitih

17

Labrasol ® (Gattefosse, Francuska); Acconon® CC-400 (Abitec Corporation SAD).

18

FDA IIG navodi supstance koje su odobrene za upotrebu kao pomoćne supstance u farmaceutskim preparatima na tržištu SAD

159

2. PEG – 40 hidrogenizovano ricinusovo ulje

Prema Ph. Eur PEG – 40 hidrogenizovano ricinusovo ulje odgovara monografiji

makrogolglicerol-hidroksistearata. Makrogolglicerol-hidroksistearat se uglavnom sastoji

od trihidroksistearil-glicerola etoksilovanog sa 7 – 60 molekula etilen-oksida (nominalna

vrednost). Sadrži male količine makrogol-hidroksistearata i odgovarajućih slobodnih

glikola. Predstavljaju široku grupu nejonskih PAM. Prilikom imenovanja pojedinačnog

člana grupe obavezno se navodi nominalna vrednost.

PEG – 40 hidrogenizovano ricinusovo ulje u svom komercijalnom obliku19 se dobija

reagovanjem 40 - 45 mol-a etilen-oksida sa 1 mol-om hidrogenizovanog ricinusovog ulja.

Glavni sastojak je glicerol polietilenglikol-oksistearat, koji zajedno sa masnim kiselinama

iz glicerol poliglikol-estara predstavlja hidrofobni deo proizvoda. Hidrofilni deo proizvoda

se sastoji od polietilenglikola i glicerol-etoksilata.

Osobine ovog nejonskog surfaktanta prikazane su u Tabeli 2.1.

Tabela 2.1 - Osobine PEG – 40 hidrogenizovanog ricinusovog ulja Izgled bela do žućkasta meka pasta Tačka očvršćavanja 20 – 28 °C Hidroksilni broj 60 - 75 Jodni broj ≤ 1 pH vrednost 10 % vodenog rastvora 6 - 7 Viskozitet, Hoeppler, na 25 °C, 30 % vodeni rastvor

20 – 40 mPas

Teški metali 10 ppm Saponifikacioni broj 50 – 60 Kiselinski broj ≤ 1 Sadržaj vode, K. Fisher ≤ 2 % Intezitet boje 10 % vodenog rastvora (Ph. Eur.)

žuta max 6

Ostatak, pepeo ≤ 0,25%

19

Cremophor®RH 40 (BASF, Nemačka); Kolliphor® RH 40 (Sigma-Aldrich Chemie , Nemačka) i drugi.

160

PEG – 40 hidrogenizovano ricinusovo ulje je nejonska PAM visoke HLB vrednosti

(HLB = 14 – 16). Rastvara se u vodi (>490 g/l, na 25 °C), etanolu, 2-propanolu, n-

propanolu, etilacetatu, hloroformu, ugljentetrahloridu, toluenu i ksilenu formirajući bistre

rastvore, meñutim sa povećanjem temperature rastvori se zamute. Ima vrlo slab miris i

ukus. Meša se bistro sa masnim kiselinama i masnim alkohima zbog čega je vrlo pogodan

za formulaciju lipidnih sistema tipa SEDDS i SMEDDS.

Pošto se dobija iz ricinusovog ulja kompleksnog sastava PEG – 40 hidrogenizovano

ricinusovo ulje predstavlja smešu različitih jedinjenja. Prema Ph. Eur sastav rinusovog ulja

je sledeći (Tabela 2.2)

Tabela 2.2 - deo frakcija masnih kiselina u ricinusovom ulju (Ph. Eur) Masna kiselina (% m/m) Ricinolna kiselina 85 – 95 Oleinska kiselina 6-2 Linoleinska kiselina 5-1 Linolenska kiselina 1-0,5 Stearinska kiselina 1-0,5 Palmitinska kiselina 1-0,5 Dihidroksistearinska kiselina 0,5-0,3

Meñunarodna agencija za istraživanje raka (IARC) nije nijedan od sastojaka ovog

proizvoda koji su prisutni u koncentracijama ≥ 0,1% definisala kao materiju koja je

verovatno, moguće ili potvrñeno kancerogena za ljude.. Brojnim ispitivanjima je pokazano

da ne postoji značajna, toksičnost, mutagenost ili kancerogenost ricinusovog ulja

(Litvinova i Fedorchenko, 2004; NTP, 1992).

Iz predhodno navedenih razloga može se zaključiti da PEG – 40 hidrogenizovano

ricinusovo ulje predstavlja pogodan ekscipijens za formulaciju peroralnih tečnih i čvrstih

lipidnih sistema, pre svega SEDDS sistema, ali i SMEDDS sistema (Strickley, 2004).

3. Polisorbat – 80

Polisorbati predstavljaju grupu nejonskih tenzida. Sadrže mešavinu etiksilovanih estara

različitih masnih kiselina. Me

polioksietilenskom lancu, kao i po broju i vrsti masnih kiselina.

Poliosorbat 8020

sorbitanmonooleat), CAS [9005

masnih kiselina (Tabela

anhidridima koji su etoksilo

sorbitol-anhidrida (Elektronska baza podataka

7742) (Slika 3.1)

Slika

Tabela 3.1 - Udeo frakcija masnih kiselina u polisorbatu 80 (Ph. Masna kiselina Miristinska kiselinaPalmitinska kiselinaPalmitoleinska kiselinaStearinska kiselina Oleinska kiselina Linolna kiselina Linolenska kiselina

20

Dostupan je u komercionalnom obliku(Ives), Sorlate® (Abbott), T-Maz


itih masnih kiselina. Meñusobno se razlikuju po broju etoksi ostataka u

polioksietilenskom lancu, kao i po broju i vrsti masnih kiselina.

(sin. polioksietilen-(20)-sorbitanmonooleat; POE

sorbitanmonooleat), CAS [9005-65-6], predstavlja mešavinu parcijalnih estara razli

masnih kiselina (Tabela 3.1), pre svega oleinske kiseline, sa sorbitolom i njegovim

anhidridima koji su etoksilovani sa 20 mol – a etilen-oksida po jednom mol

anhidrida (Elektronska baza podataka vix), (The Merc Index, monography No.

Slika 3.1 - Strukturna formula Polisorbata – 80

Udeo frakcija masnih kiselina u polisorbatu 80 (Ph.

(% m/m) Miristinska kiselina max. 5,0 Palmitinska kiselina max. 16,0 Palmitoleinska kiselina max. 8,0

max 6,0 min. 58,0 max. 18,0

Linolenska kiselina max. 4,0

Dostupan je u komercionalnom obliku : Emsorb® 6900 (Emery), Liposorb® O-20 (Lipo Chem.)Maz® 80 (Mazur), Tween® 80 (ICI).

161


usobno se razlikuju po broju etoksi ostataka u

sorbitanmonooleat; POE-(20)-

6], predstavlja mešavinu parcijalnih estara različitih

3.1), pre svega oleinske kiseline, sa sorbitolom i njegovim

oksida po jednom mol – u sorbitola i

), (The Merc Index, monography No.

Udeo frakcija masnih kiselina u polisorbatu 80 (Ph. Eur)

20 (Lipo Chem.), Monitan®

162

Varma i saradnici su ispitivali neurotoksičnost polisorbata 80 kao i njegov bihejvioralni

uticaj na miševe (Varma i sar., 1985). U svom radu su izjavili da polisorbat 80 kod miševa,

nakon peroralne primene, prouzrokuje pad lokomotorne aktivnosti i hipertermiju pri dozi

od 2 mg/kg, a pokazuje paralitičku aktivnost pri dozi od 10 mg/kg. Takoñe, nakon

intraperitonealne primene polisorbata 80 kod miševa u dozi od 2 mg/kg primećen je pad

lokomotorne aktivnosti, depresija i potencijacija vremena spavanja uzrokovanog

fenobarbitonom. Prilikom ispitivanja toksičnosti kod mačaka primećene su bihejvioralne i

neurohemijske promene nakon intraperitonealne primene polisorbata 80. Meñutim ove

koncentracije polisorbata 80 daleko prevazilaze one koje se koriste prilikom formulisanja

SEDDS i SMEDDS sistema, tako da nema bojazni od ispoljavanja toksičnih efekata

prilikom peroralne primene ovih sistema. Upravo iz tog razloga FDA je odobrila široku

primenu polisorbata 80. Koristi se kao emulgator, antipeneće sredstvo, sredstvo za

dispergovanje i kao stabilizator u farmaceutskoj, kozmetičkoj i prehrambenoj industriji

(21CFR172.840).

Osnovne karakteristike polisorbata 80 prikazane su u Tabeli 3.2.

Tabela 3.2 - Osobine Polisorbata 80 (Ph.Eur) Izgled Žućkasta ili braonkaso-žućkasta uljasta tečnost

Relativna sustina 1.10 Hidroksilni broj 65 - 80 Kiselinski broj 2,0 Viskozitet, na 25 °C, oko 400 mPas Saponifikacioni broj 45 - 55 Sadržaj vode, K. Fisher ≤ 3 % Sadržaj oksietilena 65 – 69.5 % Peroksidni broj ≤ 10 Sadržaj etilen-oksida Sadražaj dioksana

≤ 1 ppm ≤ 10ppm

Teški metali 10 ppm

163

Imajući u vidu da je kritična micelarna koncentracija (KMK) polisorbata 80 u vodi

niska i iznosi oko 0.012 mM i da je HLB vrednost visoka (HLB = 15) ne iznenañuje

činjenica da se ovaj surfaktant široko koristi prilikom formulisanja novijih SEDDS i

SMEDDS sistema, bilo kao primarni ili kao sekundarni tenzid, koji nakon razblaživanja sa

spoljašnom vodenom fazom brzo formiraju U/V emulzije ili mikroemulzije.

Solid self-emulsifying phospholipid suspension (SSEPS) with diatomas a drug carrier

Mladen Milovic a, Spomenka Simovic b, Dušan Lošic c, Andriy Dashevskiy d, Svetlana Ibric a,⇑a University of Belgrade, Faculty of Pharmacy, Vojvode Stepe 450, 11221 Belgrade, Serbiab University of South Australia, Ian Wark Research Institute, Mawson lakes, Adelaide, SA 5095, Australiac University of Adelaide, School of Chemical Engineering, Adelaide, SA 5005, Australiad Freie Universität Berlin, Institut für Pharmazie, Kelchstrasse 31, 12169 Berlin, Germany

a r t i c l e i n f o

Article history:Received 13 November 2013Received in revised form 11 June 2014Accepted 19 July 2014Available online 11 August 2014

Keywords:DiatomsSolid self-emulsifying phospholipidsuspensionLecithinLabrasol�

Carbamazepine

a b s t r a c t

We report the application of diatom as a solid carrier for water insoluble drugs applied in oral drug deliv-ery system based on the self-emulsifying drug delivery system (SEDDS) caprylocaproyl macrogol-8 gly-cerides/lecithin/propylene glycol/caprylic/capric triglyceride. Diatoms are fossilized skeletons ofphotosynthetic algae with complex 3-dimensional (3D), porous structure consisting of amorphous silica,obtained by purification of diatomaceous earth. Different solid samples of carbamazepine (CBZ) suspen-sion in SEDDS, called solid self-emulsifying phospholipid suspension (SSEPS), were prepared using twomethods: adsorption of CBZ dispersion in SEDDS by gentle mixing with diatoms in mortar with pestle(Method A) or dispersion of diatoms in ethanol solution of CBZ and SEDDS components, followed by eth-anol evaporation (Method B). Release rate of CBZ from SSEPS was significantly higher in comparison topure drug, physical mixture of diatoms and CBZ as well as solid dispersion of pure CBZ and diatomsobtained by ethanol evaporation. The dissolution of CBZ from SSEPS sample prepared using method Bwas faster than from the sample prepared by the method A. Higher dissolution for sample prepared bythe method B can be attributed to the partial adsorption (deeper localization) of liquid material insidethe pores of diatoms. Upon storage of the samples under accelerated conditions (40 �C and 70% RH) for10 weeks no significant changes in CBZ crystallinity and dissolution was in case of SSEPS, contrary to soliddispersion with increased crystallinity, indicating that diatoms with adsorbed liquid CBZ-loaded SEPS canmaintain initial CBZ characteristics.

� 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

1. Introduction

Oral bioavailability of Biopharmaceuticals ClassificationSystem (BCS) class II drugs is limited by dissolution step(Amidon et al., 1995). Carbamazepine (CBZ), 5H-dibenz(b, f)aze-pine-5-carboxamide, as BCS class II drug, has proven efficacy intreatment of psychomotor seizures and trigeminal neuralgia(Goodman et al., 2001), but due to its poor water solubility(<200 lg/ml) and relatively high therapeutic dosage (100–200 mg increment; daily 0.8–1.2 g) time to reach peak concentra-tion after oral administration varies from 4 to 8 h or longer (Levyet al., 1992). Oral lipid-based formulations have been proven tomitigate poor and variable gastrointestinal (GI) absorption of

water insoluble drugs (Pouton and Porter, 2008). Self-emulsifyingdrug delivery systems (SEDDS) present popular approach toimprove dissolution rate and extent of water insoluble drugs(Wang et al., 2009). SEDDS systems contain oil/surfactant/cosur-factant and sometimes cosolvent mixture which, after dilutionwith water, produce opaque, white emulsions with 100–200 nmaverage droplet size (Wang et al., 2009). Drug-loaded SEDDS sys-tems are usually prepared by drug solubilization in oil/surfactant/cosurfactant mixture (Chakraborty et al., 2009). Main problemwith typical self-emulsifying drug delivery systems, especially inthe case of water insoluble drugs with high therapeutic dosage,is low solubility of the drug in the oil/surfactant/cosurfactantmixture. In addition oral application of therapeutic dosage oftenleads to high amount consummation of potentially irritating sur-factants (Pouton, 2006). In order to prevent irritation after oralapplication of surfactant rich lipid system, inclusion of substanceswhich are generally recognized as safe (GRAS), such as phospho-lipids, primarily lecithin, in the formulation is preferable (CFR,Part 184, Subpart B). Lecithin was previously used for drug

http://dx.doi.org/10.1016/j.ejps.2014.07.0100928-0987/� 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

⇑ Corresponding author. Tel.: +381 11 395 1363; fax: +381 11 397 2840.E-mail addresses: [email protected] (M. Milovic), spomenka.simovic@

unisa.edu.au (S. Simovic), [email protected] (D. Lošic), [email protected] (A. Dashevskiy), [email protected], [email protected], [email protected] (S. Ibric).

European Journal of Pharmaceutical Sciences 63 (2014) 226–232

Contents lists available at ScienceDirect

European Journal of Pharmaceutical Sciences

journal homepage: www.elsevier .com/ locate /e jps

http://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.1016/j.ejps.2014.07.010&domain=pdf

http://dx.doi.org/10.1016/j.ejps.2014.07.010

mailto:[email protected]










http://dx.doi.org/10.1016/j.ejps.2014.07.010

http://www.sciencedirect.com/science/journal/09280987

http://www.elsevier.com/locate/ejps

delivery improvement of water insoluble drugs such as vinpoce-tine, progesterone, calcitonin, cefpodoxime (Xu et al., 2009;Arien et al., 1994; Nicolaos et al., 2003; Potluri and Betageri,2006). To enhance bioavailability of water insoluble drugs, lipidformulation has to keep the drug in solubilized form after dilutionin GI tract, which does not necessarily mean that drug has to besolubilized in the lipid vehicle itself (Nazzal et al., 2002).Enhanced bioavailability of lutein in dogs and retinal accumula-tion in rats of self-emulsifying phospholipid suspension (SEPS)Phosal�53 MCT/Tween 80/Capryol TM/D-aTocopherol/Glycerincontaining 40% Lutein, has been demonstrated (Shanmugamet al., 2011).

To overcome disadvantages of liquid lipid formulations such aslow stability, potential drug leakage, excipient capsule incompati-bility and possibility of irreversible drug/excipient interaction/pre-cipitation (Prajapati and Pate, 2007), solid formulations can becreated by liquid adsorption on inert carriers (Jannin et al.,2008). In recent years, various silica-based structures have beensynthesized and analyzed as potential drug carriers in order toaddress problems of limited drug solubility, e.g. synthetic orderedmesoporous silica materials, MCM-41 and SBA-15 (Wang, 2009;Valet-Regi et al., 2007; Speybroeck et al., 2009). Recently naturalsilica microcapsules from diatoms, as a new carrier for deliveryof therapeutics, have been introduced and evaluated (Sinn Awet al., 2012). These studies demonstrated that diatom structurescan be used as natural microcapsules to load and release drug withcontrollable fashion including ambient (pH) and external field trig-gered release (Sinn Aw et al., 2011; Kumeria et al., 2013; Losicet al., 2009, 2010; Simovic et al., 2011). Diatoms, as a new potentialdrug carrier, have several advantages in comparison to usual syn-thetic silica: biocompatibility from natural origin, low cost (purediatoms can be gained by simple purification of diatomaceousearth available in tons from mining industry), thermal stabilityand chemical inertness (Sinn Aw et al., 2011; Losic et al., 2009).Most important feature of these complex 3-dimensional (3-d)architecture of silica structures called frustules, with highlyordered porous structures and high specific surface area, is theirlow costs (300$ per ton) and broad availability from mining indus-try. Recent studies showed that this low-cost mineral can be trans-formed by very simple purification process into highly valuabledrug-carrier (Gordon et al., 2009; Losic et al., 2010). Thereforemore studies to show broader pharmaceutical applications of thisunique biomaterial are required.

The aim of this study was to demonstrate solid self-emulsifyingphospholipid suspension (SSEPS) approach combined with diatomsolid carrier with CBZ as a model of water insoluble drug (Fig. 1).This concept has been reported previously for synthetic silica par-ticles. This is the first study that combines lipid self emulsifyingformulations and natural silica porous material in order to designnovel oral drug delivery system. Up to date, there are few studiesdescribing the application of diatom natural silica particles in thedrug delivery design and none of them describes adsorption ofthe self emulsifying system onto natural diatom silica in order toimprove drug bioavailability. The SEDDS (caprylocaproyl macro-gol-8 glycerides/ lecithin/ propylene glycol/ caprylic/capric triglyc-eride) is used in this work as it is safe, non-ionic hydrophilicsurfactant (HLB = 14), developed by Gattefossé Corp for oral formu-lations (Saint-Priest, France). It is well-defined mixture of mono-,di- and tri-glycerides and mono- and di-fatty acid esters of poly-ethylene glycol, with caprylic and capric acids being the predomi-nant fatty acids (Koga et al., 2006). To overcome stability problemsof suspensions such as agglomeration, ‘‘caking’’, recrystallisationand crystal grow, adhesion of suspended particles on containerwall and others (Florence and Attwood, 2006), liquid suspensionhas been adsorbed on diatoms and its influence on dissolution rateof carbamazepine evaluated. The main goal of this work is to dem-onstrate successful formation of SSEPS system with silica diatomand model drug (CBZ) and show improved dissolution rate of thedrug via combined high drug surface area effect and better wetta-bility of the drug particles due to the SEDDS as dispersion medium.

2. Materials and methods

2.1. Materials

Row diatom material was obtained as mineral rocks fromMount Sylvia, Pty. Ltd, (Queensland, Australia) and after crushing,purification and classification used to prepare silica particles withparticle size ranges of 1–2 lm 10%, 10 lm 60%, 30–50 lm 30% (Yuet al., 2010). Labrasol�, caprylocaproyl macrogol-8 glycerides,(Gattefosse, France) was used as surfactant (S). Phosal� 50 PG,lecithin/propylene glycol, (Lipoid, Germany) was used as cosurfac-tant/cosolvens (Cs). Mygliol� 812, caprylic/capric triglyceride,(Sasol, Germany) was used as oil (O). Carbamazepine supplied fromBASF AG, Germany was used as model of insoluble drug. All otherreagents were analytical grade.

Fig. 1. Schematic presentation of SSEPS preparation. CBZ – carbamazepine; SEDDS – solid self-emulsifying drug delivery system; SEPS – self-emulsifying phospholipidsuspension; Diatoms - Diatom silica particles; SSEPS – solid self-emulsifying phospholipid suspension.

M. Milovic et al. / European Journal of Pharmaceutical Sciences 63 (2014) 226–232 227

2.2. Methods

2.2.1. Preparation of liquid self-emulsifying phospholipid suspension(SEPS)

Liquid components were mixed for 1 h and left for 24 h to formSEDDS. Ratio of surfactant phase (S + Cs) and oil phase (O), (S + Cs)/O = 8/2, and surfactant/cosurfactant ratio Km (S/Cs) = 3/2 were opti-mized by prescreening studies. CBZ was added until 40% contentand mixed at 3200 rpm (T 18 basic Ultra Turax�, Ika�, Germany)for 3 min.

2.2.2. Droplet size analysis via photon correlation spectroscopy (PCS)Droplet size (Z-Ave) and the polydispersity index (PdI) of

unloaded SEPS and CBZ-loaded SEPS supernatant, obtained bycentrifugation (4000 rpm, 10 min, 22 �C; Beckman UltracentrifugeL5-50), were measured using a Zetasizer Nano Series (Nano-ZS,Malvern Instruments, England) in the range approximately0.6 nm to 3 lm at temperature 20 �C. Each sample was 100 folddiluted with bidistilled water before measurements were per-formed. Z-Ave represents the intensity weighted mean diameterof the bulk population and PdI is a measure for the width of thesize distribution. The amount of dissolved CBZ in SEPS supernatantwas determined spectrophotometrically (UV-2101 ShimadzuScientific Instruments, Columbia, USA) at 287 nm, using unloadedSEPS as reference and phosphate buffer solution (PBS) pH = 6.8 asthe dilution medium.

2.2.3. CBZ particles analysis via optical microscopySmall amount of liquid SEPS was spread over glass tile and visu-

ally analyzed with an optical light microscope (Axioscope, CarlZeiss Jena GmbH, Jena, Germany). Martin’s diameter of CBZ parti-cles was measured with image analysis software (Easy-Measure,Inteq Informationstechnik GmbH, Berlin, Germany). Martin’sdiameter represents a line, parallel to a fixed direction, whichdivides the particle profile in two equal areas (Snow et al., 1997).Since the magnitude of this statistical diameter varies with particleorientation both radial and axial diameters of CBZ particles weremeasured using integrated image software.

2.2.4. Preparation of solid self-emulsifying phospholipid suspension(SSEPS)

Two different SSEPS systems were prepared using variousmethods: SSEPS1 – 1 g of liquid SEPS was gently mixed with 1 gof diatoms to achieve ratio 1/1 (w/w) using mortar and pestle(Method A) and SSEPS2 – 1 g of liquid SEPS was dissolved in100 ml of 96% ethanol followed by addition of 1 g of diatoms.Ethanol was evaporated at 40 �C for 24 h and remaining powdercollected (Method B).

Physical mixture was prepared by mixing accurately weightedamount of carbamazepine with diatoms using mortar and pestleto achieve finally CBZ content 20% (w/w). Ethanol solid dispersionof CBZ and diatoms was prepared by dissolving accuratelyweighted amount of carbamazepine in 96% ethanol followed bydispersion of diatoms. Ethanol was evaporated at 40 �C for 24 h.Collected powder had 20% (w/w) of carbamazepine.

All samples were prepared to achieve finally CBZ content 20%(w/w). Samples were filled in hard gelatine capsules for dissolutiontesting.

2.2.5. Powder X-ray diffraction (XRD)XRD measurements were performed using a Philips generator

PW 1830 equipped with copper cathode (k = 0.15418 nm, 40 kV,20 mA) coupled to a computer-interfaced Philips PW 1710 diffrac-tometer controlled unit. The scattered radiation was measuredwith a vertical goniometer, Philips PW 1820 (Philips Industrial &Electro-acoustic System Division, Almelo, Netherlands). Patterns

were obtained with step width of 0.02� and a detector in 2hbetween 4� and 40� at ambient temperature.

2.2.6. Differential scanning calorimetry (DSC)DSC measurements were performed using a computer-inter-

faced differential scanning calorimeter (DSC 821, Mettler ToledoAG, Gießen, Germany) with dry nitrogen purge. The solid samples,as well as liquid SEPS, were accurately weighed (2–4 mg) into thepan, crimped with appropriate sealing insert, and heated from 20to 250 �C at rate of 10 �C/min. Empty crimped pan was used asthe reference. The presence of an endothermic and/or exothermicpeak was used as a marker of crystalline form of CBZ.

2.2.7. In vitro dissolution testDissolution profiles were obtained using rotating basket disso-

lution apparatus (VanKel 700, Vankel Industries, Edison, NJ, USA)in phosphate buffer solution (PBS) pH = 6.8 as a dissolution med-ium at 37 �C. Amount of released CBZ was determined spectropho-tometrically (UV-2101 Shimadzu Scientific Instruments, Columbia,USA) at 287 nm.

2.2.8. Scanning electron microscopy (SEM)Samples were fixed on a sample holder with double-sided tape

and coated under argon atmosphere with an ultra-thin gold layer(5 nm, SCD 040, Bal-tec GmbH, Witten, Germany) followed byobservation using SEM (S-4000; Hitachi High-Technologies EuropeGmbH, Krefeld, Germany).

3. Results and discussion

3.1. Droplet and particle size analysis of liquid SEPS before and afteraddition CBZ

Both unloaded and CBZ-loaded SEPS supernatant, after 100 folddilution with water, form o/w emulsions, with average droplet sizeless than 200 nm and monomodal droplet size distribution.Slightly higher average droplet size (173.33 ± 1.665 nm >157.40 ± 1.473 nm) as well as PdI value (0.177 ± 0.024 > 0.088 ±0.024) of diluted CBZ-loaded SEPS supernatant in comparison tounloaded SEPS (Table 1) is most likely due presence of CBZ mole-cules at the o/w droplet interface. This behavior is explainedbecause CBZ molecule has small hydrophilic head and relativelylarge hydrophobic tail its critical packing parameter CPP is >1(Israelachvili et al., 1976). Thus in polar medium, such is water,CBZ most likely reduces thermodynamical stability of the systemleading to larger droplets and broader size distribution (Table 1).CBZ content in SEPS supernatant was 6% wcbz/wtotal. CBZ particlesin undiluted liquid SEPS (40% (w/w) CBZ content) were very smallwith average Martin’s diameter approximately 7.66 lm. Size dis-tribution of diatom silica particles was determined to be withinthe size range 1–2 lm 10%, 10 lm 60% and 30–50 lm 30%, it is safeto assume that CBZ crystals are located on the surface of theSSEPS1solid carrier.

3.2. Characterization of solid self-emulsifying phospholipid systems

3.2.1. Powder X-ray diffraction (XRD)XRD analysis of pure CBZ confirmed CBZ form III (P-monoclinic)

(Fig. 2A). The indicative peaks occur at 2h – 13.02, 15.02, 19.42,23.82 and 24.62 (Fig. 2A) which is the characteristic of P-mono-clinic CBZ, as previously reported by Grzesiak et al. (2003). XRDanalysis of pure diatoms has shown that amorphous silica is themost dominant peak. Minor specific diffraction peaks (<1%) at11.62, 19.82 and 22.22, which correspond to the crystalline struc-ture of quartz, cristobalite and gypsum, are present (Fig. 2B). XRD

228 M. Milovic et al. / European Journal of Pharmaceutical Sciences 63 (2014) 226–232

analysis of both SSEPS showed distinguished peaks (Fig. 2C and D).SSEPS prepared by method A showed peaks characteristic for P-monoclinic form of CBZ (Fig. 2D) indicating that after adsorptionof liquid SEPS on diatoms by gentle mixing in mortar with pestle,no polymorphic transition of CBZ occurred. SSEPS prepared bymethod B showed different peaks, 2h – 8.62, 13.22, 18.42, 20.22,25.02 and 26.62 (Fig. 2C) which are characteristic of trigonal CBZform (CBZ form II) (Grzesiak et al., 2003), leading to conclusion thatfrom ethanol solution of components with dispersed diatoms at40 �C CBZ crystallize mostly in the needle like trigonal form.According to European Pharmacopeia (2008) the only pharmaceu-tically acceptable form of carbamazepine is P-monoclinic form(CBZ form III). Therefore the presence of needle-like trigonal formin SSEPS prepared by method B presents a drawback of thismethod. Since hydrogen bond is critical in stabilizing the P-mono-clinic form of CBZ, solvents that primarily accept hydrogen bondspreferentially crystallized trigonal CBZ form, whereas solvents thatpreferentially donate hydrogen bonds crystallized in favor of P-monoclinic (Kelly and Rodrıguez-Hornedo, 2009; Gua et al.,2004). In order to overcome the disadvantages of Method B, solventor mixture of different solvents, with more donor-type hydrogen-bonding, such as glycerol or water, may be used. The hydrogen-bonding nature of SEDDS components must be taken into consider-ation. XRD analysis of solid dispersion of CBZ, by adsorbing puredrug on diatoms from ethanol solution (20% (w/w) final CBZ con-tent), showed the presence of CBZ mostly in amorphous form(Fig. 2E). Both SSEPS (prepared by method A and method B) as wellas solid dispersion were stored under accelerated conditions (40 �Cand 70% RH) during 10 weeks. After stability study minor changesin CBZ crystallinity was observed for both SSEPS, but in solid dis-persion significant increase in crystallinity was evident (Fig. 3).This may imply that caprylocaproyl macrogol-8 glycerides/leci-thin/propylene glycol/caprylic/capric triglyceride self-emulsifyingdrug delivery system after adsorption on diatoms surface is capa-ble to maintain CBZ polymorphic form at high RH where formationof CBZ dihydrate is expected. In solid dispersion, which did notcontain investigated SEDDS system, increase in intensity peaks

imply that diatoms alone as carrier was not capable to maintainamorphous form of CBZ (Fig. 3E and F). Similar results for indo-methacin and diatoms silica microshells were reported by SinnAw et al. (2011).

3.2.2. Differential scanning calorimetry (DSC)During DSC analysis samples are subjected to high tempera-

tures, which can lead to dissolution of the drug in liquid compo-nents or potential drug/excipient degradation, which maysignificantly influence experimental outcome. To overcome thispotential problem, DSC analysis was conducted in conjunctionwith the nonthermic XRD analysis. The DSC curve of pure CBZhas shown presence of one melting peak at 191.2 �C (Fig. 4D),although P-monoclinic CBZ melts and crystallizes to a triclinic formnearly simultaneously between 162 and 175 �C (Grzesiak et al.,2003). Absence of exothermic recrystallization peak of P-mono-clinic to triclinic form, was most likely due the slow heating rate(Fig. 4D). Diatoms did not show any melting peak within the

Table 1The average droplet size (Z-Ave) and polydispersity index (PdI) of unloaded SEPS and CBZ-loaded SEPS supernatant after 100 fold dilution with water (Km 3:2; SCs/O 8:2).

Z-Ave ± S.D. PdI ± S.D. Peak 1 Peak 2 Peak 1 Peak 2Size (nm) Size (nm) Area Int (%) Area Int (%)

Unloaded SEPS 157.40 ± 1.473 0.088 ± 0.024 174.60 ± 3.112 0 100 0CBZ-loaded SEPS supernatant 173.33 ± 1.665 0.177 ± 0.024 204.20 ± 7.654 0 100 0

Fig. 2. XRD diagrams: A – pure carbamazepine (20% of signal intensity); B – purediatoms; C – SSEPS prepared by method B; D – SSEPS prepared by method A; E –solid dispersion from ethanol solution (20% (w/w) CBZ content) and F – physicalmixture (20% (w/w) CBZ content).

Fig. 3. XRD diagrams: A – SSEPS prepared by method A after stability study;B – SSEPS prepared by method A; C – SSEPS prepared by method B after stabilitystudy; D – SSEPS prepared by method B; E – solid dispersion after stability studyand F – solid dispersion of CBZ.

Fig. 4. DSC curves of liquid SEPS and SSEPS prepared by different method: A – liquidCBZ-loaded SEPS (40% (w/w) CBZ content); B – SSEPS (20% (w/w) CBZ content)prepared by method B; C – SSEPS (20% (w/w) CBZ content) prepared by method Aand D – pure carbamazepine (20% signal intensity).


investigated temperature range, indicating stability of this carrier(Fig. 5A). The absence of melting peak in the DSC thermogram ofliquid SEPS, with 40% (w/w) CBZ content, confirmed that CBZ dis-solves in liquid components upon temperature increase (Fig. 4A).Sharp endothermic decrease above approximately 230 �C indicatesthat, above this temperature, degradation of liquid SEPS occurs(Fig. 4A) (Zhou and Labuza, 2011). DSC analysis of two SSEPS hasalso shown the absence of the melting peak for CBZ (Fig 4B andC) which indicates that at high temperatures and in presence ofdiatoms as solid carriers, CBZ dissolves in liquid components. Thepresence of broad exothermic peak in the 110–170 �C range (Fig4B and C) may be due to some sort of interaction between materi-als at higher temperatures, but in order to reveal the exact mech-anism further experiments are required. DSC curves of the physicalmixture (Fig. 5B) and the solid dispersion (Fig. 5C) have shownsharp melting peak at 191.2 �C, but broad crystallization peak typ-ical for amorphous form, detected in solid dispersion by XRD anal-ysis, was absent (Li et al., 2000).

3.2.3. Scanning electron microscopy (SEM)Scanning electron microscopy (SEM) of diatoms has shown

presence of different sizes of hollow microshells with whole andfractured diatom structures (Figs. 6A and 7A). Pore diameter wasfound to be approximately 400 nm (Fig. 7A), highly similar toBarrett–Joyner–Halenda (BJH) pore diameter of diatom micro-shells, 370.8 nm, reported by Sinn Aw et al. (2011). Scanning elec-tron microscope (SEM) of SSEPS prepared by method A showedthat liquid SEPS material does not spread evenly over the surfaceof diatoms (Fig. 6B) whereas SSEPS prepared by method B has morecompact distribution over the surface of diatoms with liquid SEPSlocated mostly inside the pores (Figs. 6C and 7B). It seems that cen-tral hollow space is not fully filled with the adsorbed liquid SEPS(Fig. 7C).

3.3. In vitro drug release studies

Solid dispersion of pure CBZ obtained by ethanol evaporation aswell as physical mixture of diatoms and CBZ showed higher disso-lution rate in comparison with the pure CBZ (Fig. 8C and D). Thismay be due to higher solubility of amorphous form of CBZ presentin higher portion in comparison to pure drug detected by XRD(Fig. 2E and F). In most cases amorphous form of water insolubledrug has higher dissolution rate then its crystal form (Leuner andDressman, 2000). No significant difference between physical mix-ture and solid dispersion obtained by ethanol evaporation wasobserved (Fig. 8). Dissolution rate of CBZ from SSEPS prepared bymethod A was higher than that of pure drug, the solid dispersionand the physical mixture most likely due to the presence of SEDDSsystem as disperse medium, which is rich in surfactants and pro-vides better wettability of drug particles, and high porous surfaceof diatoms which provides better contact of the particles withthe dissolution medium. SSEPS prepared by method B showedthe highest dissolution rate (Fig. 8) due to pronounced presenceof liquid SEPS inside the pores of the system (Fig. 7B and C). Pres-ence of liquid SEPS inside the pores of diatoms minimized the areaof contact between the surface of adsorbent and SEPS, which cansignificantly improve dissolution rate of the drug (Agarwal et al.,2009). Faster dissolution rate of CBZ from SSEPS prepared by

Fig. 5. DSC curves of different formulations: A – pure diatoms; B – physical mixture(20% (w/w) CBZ content); C – solid dispersion from ethanol solution (20% (w/w) CBZcontent) and D – pure carbamazepine (20% signal intensity).

Fig. 6. SEM images of (A) unmodified diatom particles; (B) SSEPS modified diatom particles using method A and (C) SSEPS modified diatom particles prepared by method B.

Fig. 7. High-resolution SEM image showing pore structures of (A) unmodified diatoms; (B) SSEPS modified using method B and (C) SSEPS modified by method B (hollow partof diatom structure is shown).


method B can be attributed to the above described transformationof CBZ into better soluble form II (trigonal) (Yoshihashi et al.,2002). Although SSEPS prepared by method B showed the highestdissolution rate, presence of CBZ in pharmaceutically unacceptabletrigonal form presents major drawback of the preparation methodB, where main advantage of preparation method A was that CBZremained in pharmaceutically acceptable P-monoclinic form. Dis-solution profiles of both SSEPS and solid dispersion wereunchanged upon storage at accelerated conditions (40 �C and 70%RH) for period of 10 weeks (Fig. 9). FDA’s guides for industry(FDA, 1995, 1997a,b) recommended the values of f1 and f2 (Table 2),factors calculated from the dissolution parameters, in order todetermine the equivalence of dissolution curves before and afterstability study. We calculated f1 and f2 values from the average per-centage of dissolved CBZ at each time point using equations listedin Table 2. According to FDA guides f1 values up to 15 (0–15) and f2

values greater than 50 (50–100) ensure equivalence of the two

curves. According to the calculated values for f1 and f2 factor(Table 2) dissolution profiles before and after stability study canbe considered equivalent.

4. Conclusion

We report on the first demonstration of the self-emulsifyingphospholipid suspension approach combined with diatom parti-cles as solid drug-carriers as new oral formulations for water insol-uble drugs. It has been proven that established SEPS is a gooddispersion medium for model drug CBZ, capable of fast dissolvinghigh amounts of model drug upon dilution with biological med-ium. It has been shown that small amounts of eventually dissolvedCBZ did not have significant influence on the size of formed drop-lets upon water dilution. In addition to CBZ, other poorly solubledrugs, depending on their solubility in SEDDS system, may havemore intensive influence on the droplet size upon dilution andcause different interactions with the surface of the solid carrier,leading to lower therapeutic efficacy and lower drug release rate.Depending on the preparation method, additional drug in the sys-tem can influence formation of specific polymorphic forms and thestability of the system. Highly ordered porous system of natural sil-ica carrier diatom has shown great influence on the release rate ofCBZ from prepared SSEPS. The drug release rate was found todepend on the preparation method. SSEPS adsorbed on diatomshave higher dissolution rate in comparison to the pure drug, phys-ical mixture and solid dispersion from ethanol solution. Adsorptionof liquid CBZ-loaded SEPS on diatoms by ethanol evaporation(Method B) has been proven to spread material better inside thediatom pores, in comparison with simple adsorption of CBZ-loadedSEPS using mortar and pestle (Method A). By using preparationmethod B CBZ was mostly present in pharmaceutically unaccept-able trigonal form and by using preparation method A CBZremained unchanged in pharmaceutically acceptable P-monoclinicform. Stability studies under accelerated conditions for 10 weekshave demonstrated that diatoms with adsorbed liquid CBZ-loadedSEPS maintain polymorphic form of CBZ without significant influ-ence on the drug dissolution rate and crystallinity, contrary to con-ventional solid dispersion where increase in crystallinity wasobserved, indicating that diatom with adsorbed liquid CBZ-loadedSEPS is able to maintain its initial characteristics and that presentSEDDS system, as disperse medium, was able to protect CBZ fromtransition in dihydrate form at high RH values. In the subsequentstudy we propose to optimize this system by using diatom parti-cles with higher surface area and controlled surface chemistry forcombined therapy with several drugs. Thus, SSEPS with the diatomsilica as solid carrier have emerged as a novel approach to enhancethe dissolution rate of poorly water soluble drugs, with the highpotential to improve their therapeutic efficacy, cost-effectivenessand provide new strategy for advanced therapies.

Acknowledgement

This work was supported by Project TR34007, funded by Minis-try of Education and Science Republic of Serbia.

Fig. 8. Dissolution profiles. A – SSEPS prepared by method B; B – SSEPS prepared bymethod A; C – solid dispersion of CBZ from ethanol solution; D – physical mixtureand E – pure carbamazepine.

Fig. 9. Dissolution profiles after 10 weeks storage: A – SSEPS prepared by method B;B – SSEPS prepared by method A; C – solid dispersion; D – pure carbamazepine.

Table 2Values of difference factor (f1) and similarity factor (f2) for dissolution profiles of both SSEPS and solid dispersion after stability study (Tt – percent of dissolved CBZ) relevant tocorresponding formulations before stability study (Rt – percent of dissolved CBZ).

Time (h) Equation SSEPS prepared by method A SSEPS prepared by method B Solid dispersion

2 f1 f 1 ¼Pn

t¼1jRt�Tt jPn

t¼1Rt

� �� 100

7.80 8.22 1.70

2 f2 f 2 ¼ 50 log 1þ 1n

Pnt¼1ðRt � TtÞ2

� ��0:5� 100

� �56.23 55.40 59.54


References

Agarwal, V., Siddiqui, A., Ali, H., Nazzal, S., 2009. Dissolution and powder flowcharacterization of solid self-emulsified drug delivery system (SEDDS). Int. J.Pharm. 366, 44–52.

Amidon, G.L., Lennernas, H., Shah, V.P., Crison, J.R., 1995. A theoretical basis for abiopharmaceutic drug classification: the correlation of in vitro drug productdissolution and in vivo bioavailability. Pharm. Res. 12, 413.

Arien, A., Henry-Toulme, N., Dupuy, B., 1994. Calcitonin loaded liposomes: stabilityunder acidic conditions and bile salts-induced disruption resulting incalcitonin–phospholipid complex formation. Biochim. Biophys. Acta 1193, 93–100.

CFR, 2011. Code of Federal Regulations. Part 184 – Direct Food substances affirmedas Generally Recognized as Safe. Subpart B – Listing of specific substancesAffirmed as GRAS, Section 184.1400, 21CFR184.1400, p. 3.

Chakraborty, S., Shukla, D., Mishra, B., Singh, S., 2009. Lipid – an emerging platformfor oral delivery of drugs with poor bioavailability review article. Eur. J. Pharm.Biopharm. 73, 1–15.

European Pharmacopeia, 2008. 6th ed., European Department for the Quality ofMedicines, Strasburg, pp. 1411–1412 (Supplement 2008).

FDA, 1995. Guidance for Industry: Immediate Release Solid Oral Dosage Forms –Scale-up and Postapproval Changes: Chemistry, Manufacturing, and Controls;In Vitro Dissolution Testing, and In Vivo Bioequivalance Documentation. Centerfor Drug Evaluation and Research, Rockville, MD.

FDA, 1997a. Guidance for Industry: Dissolution Testing of Immediate ReleaseSolid Oral Dosage Forms. Center for Drug Evaluation and Research, Rockville,MD.

FDA, 1997b. Guidance for Industry: SUPAC-MR: Modified Release Solid Oral DosageForms – Scale-up and Postapproval Changes: Chemistry, Manufacturing, andControls; In Vitro Dissolution Testing, and In Vivo BioequivalanceDocumentation. Center for Drug Evaluation and Research, Rockville, MD.

Florence, A., Attwood, D., 2006. Physicochemical Principles of Pharmacy, fourth ed.Pharmaceutical Press, London, pp 254–255.

Goodman, L.S., Gilman, A.G., Hardman, J.G., Limbird, L.E., 2001. Goodman & Gilman’sthe pharmacological basis of therapeutics. McGraw-Hill Book Co, New York.

Gordon, R., Losic, D., Tiffany, M.A., Nagy, S.S., Sterrenburg, F.A.S., 2009. The glassmenagerie: diatoms for novel applications in nanotechnology. TrendsBiotechnol. 27, 116–127.

Grzesiak, A.L., Lang, M., Kim, K., Matzeger, A.J., 2003. Comparison of the fouranhydrous polymorphs of carbamazepine and the crystal structure of form I. J.Pharm. Sci. 92, 2260–2271.

Gua, C., Lib, H., Gandhia, R., Raghavana, K., 2004. Grouping solvents by statisticalanalysis of solvent property parameters: implication to polymorph screening.Int. J. Pharm. 283, 117–125.

Israelachvili, J.N., Mitchell, D.J., Ninham, B.W., 1976. Theory of self-assembly ofhydrocarbon amphiphiles into micelles and bilayers. J. Chem. Soc. FaradayTrans. II 72, 1525–1568.

Jannin, V., Musakhanian, J., Marchaud, D., 2008. Approaches for the development ofsolid and semi-solid lipid-based formulations. Adv. Drug Deliver. Rev. 60, 734–746.

Kelly, C.R., Rodrıguez-Hornedo, N., 2009. Solvent effects on the crystallization andpreferential nucleation of carbamazepine anhydrous polymorphs: a molecularrecognition perspective. Organic Process Res. Develop. 13, 1291–1300.

Koga, K., Kusawake, Y., Ito, Y., Sugioka, N., Shibata, N., Takada, K., 2006. Enhancingmechanism of Labrasol on intestinal membrane permeability of the hydrophilicdrug gentamicin sulfate. Eur. J. Pharm. Biopharm. 64, 82–91.

Kumeria, T., Bariana, M., Altalhi, T., Kurkuri, M., Gibson, C.T., Yang, W., Losic, D.,2013. Graphene oxide decorated diatom silica particles as a new nano-hybrid:towards smart natural drug microcarriers. J. Mater. Chem. 1, 6302–6311.

Leuner, C., Dressman, J., 2000. Improving drug solubility for oral delivery using soliddispersions. Eur. J. Pharm. Biopharm. 50, 47–60.

Levy, R., Wilensky, A.J., Anderson, G.D., 1992. Carbamazepine, valproic acid,phenobarbital, and ethosuximide. In: Evans, W.E., Schentag, J.J., Jusko, J.W.

(Eds.), Applied Pharmacokinetics. Principles of Therapeutic Drug Monitoring.Applied Therapeutics, 3rd ed. Vancouver, pp. 1–29.

Li, Y., Han, J., Zhang, G., Grant, D., Saryanarajanan, R., 2000. In situ dehydration ofCBZ dihydrate: a novel technique to prepare amorphous anhydrouscarbamazepine. Pharm. Dev. Tech. 5 (2), 257–266.

Losic, D., Mitchell, J.G., Voelcker, N.H., 2009. Diatomaceous lessons innanotechnology and advanced materials. Adv. Mater. 21, 2947–2958.

Losic, D., Yu, Y., Sin Aw, M., Simovic, S., Tierry, B., Addai-Mensah, J., 2010. Surfacefunctionalization of diatoms with dopamine modified iron oxide nanoparticles:toward magnetically guided drug microcarriers with biologically derivedmorphologies. Chem. Commun. 46, 6323–6325.

Nazzal, S., Smalyukh, I.I., Lavrentovich, O.D., Khan, M.A., 2002. Preparation andin vitro characterization of a eutectic based semisolid self-nanoemulsified drugdelivery system (SNEDDS) of ubiquinone: mechanism and progress of emulsionformation. Int. J. Pharm. 235, 247–265.

Nicolaos, G., Crauste-Manciet, S., Farinotti, R., Brossard, D., 2003. Improvement ofcefpodoxime proxetil oral absorption in rats by an oil-in water submicronemulsion. Int. J. Pharm. 263, 165–171.

Potluri, P., Betageri, G.V., 2006. Mixed-micellar proliposomal systems for enhancedoral delivery of progesterone. Drug Deliver. 13, 227–232.

Pouton, C.W., 2006. Formulation of poorly water-soluble drugs for oraladministration: physicochemical and physiological issues and the lipidformulation classification system. Eur. J. Pharm. Sci. 29, 278–287.

Pouton, C.W., Porter, C.J.H., 2008. Formulation of lipid-based delivery systems fororal administration: materials, methods and strategies. Adv. Drug Deliver. Rev.60, 625–637.

Prajapati, B.G., Pate, M., 2007. Conventional and alternative methods to improveoral bioavailability of lipophilic drugs. Asian J. Pharm. 1, 1–8.

Shanmugam, S., Park, J.H., Kim, K.S., Piao, Z.Z., Yong, C.S., Choi, H.G., Woo, J.S., 2011.Enhanced bioavailability and retinal accumulation of lutein from self-emulsifying phospholipid suspension (SEPS). Int. J. Pharm. 412, 99–105.

Simovic, S., Eskandar, N.G., Sinn Aw, M., Losic, D., Prestige, C., 2011. Silica materialsin drug delivery applications. Curr. Drug Discov. Technol. 8 (3), 250–268.

Sinn Aw, M., Simovic, S., Yu, Y., Addai-Mensah, J., Losic, D., 2011. Silicamicrocapsules from diatoms as a new carrier for delivery of therapeutics.Nanomedicine 6 (7), 1159–1173.

Sinn Aw, M., Simovic, S., Yu, Y., Addai-Mensah, J., Losic, D., 2012. Porous silicamicroshells from diatoms as biocarrier for drug delivery applications. PowderTechnol. 223, 52–58.

Snow, R., Allen, T., Ennis, B., Litster, J., 1997. Size reduction and size enlargement. In:Perry, R., Green, D. (Eds.), Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, seventh ed.McGraw-Hill, New York, p. 8, Section 20.

Speybroeck, M.V., Barillaro, V., Do Thi, T., Mellaerts, R., Martens, J., Humbeeck, J.V.,Vermant, J., Annaert, P., Van den Mooter, G.P., 2009. Ordered mesoporous silicamaterial SBA-15: a broad-spectrum formulation platform for poorly solubledrugs. J. Pharm. Sci. 98, 2648–2658.

Valet-Regi, M., Balas, F., Arcos, D., 2007. Mesoporous materials for drug delivery.Angew. Chem. Int. Ed. 46 (40), 7548–7558.

Wang, S., 2009. Ordered mesoporous materials for drug delivery. Micropor.Mesopor. Mat. 117, 1–9.

Wang, L., Dong, J., Eastoe, J., Li, X., 2009. Design and optimization of a new self-nanoemulsifying drug delivery system. J. Colloid Interface Sci. 330, 443–448.

Xu, H., He, L., Nie, S., Guan, J., Zhang, X., Yang, X., 2009. Optimized preparation ofvinpocetine proliposomes by a novel method and in vivo evaluation of itspharmacokinetics in New Zealand rabbits. J. Control. Rel. 140, 61–68.

Yoshihashi, Y., Yonemochi, E., Terada, K., 2002. Estimation of initial dissolution rateof drug substance by thermal analysis: application for carbamazepine. Pharm.Dev. Technol. 7 (1), 89–95.

Yu, Y., Addai-Mensah, J., Losic, D., 2010. Synthesis of self-supporting goldmicrostructures with 3-d morphologies by direct replication of diatomtemplates. Langmuir 26, 14068–14072.

Zhou, P., Labuza, T.P., 2011. Encyclopedia of Dairy Sciences, second ed. Elsevier Ltd,pp. 256–263.


http://refhub.elsevier.com/S0928-0987(14)00306-6/h0005













































































































International Journal of Pharmaceutics 436 (2012) 58– 65

Contents lists available at SciVerse ScienceDirect

International Journal of Pharmaceutics

jo ur n al homep age: www.elsev ier .com/ locate / i jpharm

Characterization and evaluation of solid self-microemulsifying drug deliverysystems with porous carriers as systems for improved carbamazepine release

Mladen Milovic, Jelena Djuris, Ljiljana Djekic, Dragana Vasiljevic, Svetlana Ibric ∗

Department of Pharmaceutical Technology and Cosmetology, University of Belgrade, Faculty of Pharmacy, Vojvode Stepe 450, P.O. Box 146, 11221 Belgrade, Serbia

a r t i c l e i n f o

Article history:Received 30 March 2012Received in revised form 31 May 2012Accepted 11 June 2012Available online 18 June 2012

Keywords:Solid self-microemulsifying drug deliverysystemsMagnesium aluminometasilicatePorous silicaCarbamazepineDissolution rate improvement

a b s t r a c t

The purpose of this study was to investigate solid self-microemulsifying drug delivery system (SSMEDDS),as potential delivery system for poorly water soluble drug carbamazepine (CBZ). Self-microemulsifyingdrug delivery system (SMEDDS) was formulated using the surfactant polyoxyethylene 20 sorbitanmonooleate [Polysorbate 80] (S), the cosurfactant PEG-40 hydrogenated castor oil [Cremophor® RH40](C) and the oil caprylic/capric triglycerides [Mygliol® 812] (O). Four different adsorbents with high spe-cific surface area were used: Neusilin® UFL2, Neusilin® FL2 (magnesium aluminometasilicate), Sylysia®

320 and Sylysia® 350 (porous silica). Microemulsion area at the surfactant to cosurfactant ratio (Km) 1:1was evaluated and for further investigation SMEDDS with SC/O ratio 8:2 was selected. Solubilizationcapacity of selected SMEDDS for CBZ was 33.771 ± 0.041 mg/ml. Rheological measurements of unloadedand CBZ-loaded SMEDDS at water content varied from 10 to 60% (w/w) were conducted. It has beenfound that CBZ has great influence on rheological behaviour of investigated system upon water dilution.Photon correlation spectroscopy has shown the ability of CBZ-loaded SMEDDS to produce microemulsiondroplet size. SSMEDDS improved release rate of CBZ, but the type of adsorbent significantly affects releaserate of CBZ. For SSMEDDS with different magnesium aluminometasilicate adsorbents, release rate of CBZdecreased with increasing specific surface area due to entrapment of liquid SMEDDS inside the pores andits gradual exposure to dissolution medium. With porous silica adsorbents no difference in release ratewas found in comparison to physical mixtures. In physical mixtures at 12.5% (w/w) CBZ content, presenceof amorphous CBZ led to high dissolution rate.

© 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

1. Introduction

Carbamazepine (CBZ), 5H-dibenz(b,f)azepine-5-carboxamide(Fig. 1) is a widely used antiepileptic drug which has been efficientin treatment of psychomotor seizures and trigeminal neuralgia(Goodman et al., 2001). After oral administration of CBZ in soliddosage form its gastrointestinal absorption is slow and irregulardue to poor solubility in water (0.17 mg/ml at 24 ◦C), leading toincomplete bioavailability (El-Zein et al., 1998; Gavini et al., 2006;Kobayashi et al., 2000). According to the Biopharmaceutics Classi-fication System CBZ, as poorly soluble drug with high permeability,is classified as class 2 (Lindenberg et al., 2004). Since the absorp-tion of CBZ is limited by its solubility, improving the dissolutioncharacteristics of CBZ may increase the rate of absorption andenhance its oral bioavailability (Hu et al., 2003). Dissolving CBZ inmethanol, PEG 400 or 2-pyrrolidone, and adsorbing these solutionsonto carriers with large surface areas such as silica or cross-linkedpolyvinylpyrrolidone can improve its dissolution characteristics

∗ Corresponding author. Tel.: +381 11 395 1363; fax: +381 11 397 2840.E-mail addresses: [email protected], [email protected] (S. Ibric).

(Friedrich et al., 2006). Also, mesoporous silica material SBA-15and MCM-41, with large surface area, have been used in orderto achieve high in vitro release rate of CBZ by preventing drugcrystallization (Speybroeck et al., 2009; Ambrogi et al., 2008). Incor-poration of CBZ into self-microemulsifying drug delivery systems,SMEDDS, can also lead to higher dissolution rate (Do Thi et al.,2009). The development of lipid formulations, and in particularSMEDDS, has received increased attention since the successfuldevelopment of Neoral Sandimmun® (Vanderscher and Meinzer,1994). Incorporated lipophilic drugs can be dissolved, rather thanin precipitated (amorphous or crystalline) state, thereby promot-ing the release process after oral administration (Craig et al., 1995).SMEDDS represent isotropic mixture of oil, surfactant, cosurfac-tant and sometimes cosolvent, and drug (Pouton and Porter, 2008).Upon dilution with water SMEDDS form transparent, thermody-namically stable dispersion with droplet size of less than 50 nm(Gursoy and Benita, 2004). Uptake efficiency in the GI tract ofparticles, less than 100 nm in diameter, is up to 250-fold higherthan that of micrometer-sized particles (Desai et al., 1996). Theagitation required for self-emulsification in vivo, after oral applica-tion, is provided by digestive motility of the stomach and intestine(Constantinides, 1995). However, as a delivery system, SMEDDS has

0378-5173/$ – see front matter © 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.http://dx.doi.org/10.1016/j.ijpharm.2012.06.032

dx.doi.org/10.1016/j.ijpharm.2012.06.032

http://www.sciencedirect.com/science/journal/03785173

http://www.elsevier.com/locate/ijpharm



dx.doi.org/10.1016/j.ijpharm.2012.06.032

M. Milovic et al. / International Journal of Pharmaceutics 436 (2012) 58– 65 59

Fig. 1. Structure of carbamazepine.

several limitations such as stability, manufacturing methods, inter-action of fill with the capsule shell, and storage temperature (Nazzaland Wang, 2001; Chang et al., 1998). At lower temperatures theremay be precipitation of active ingredient and/or some excipient,which can be dissolved again when warmed to room temperature(Kovacs et al., 1996). In order to overcome potential problems men-tioned above and combine advantages of SMEDDS with those ofa dosage form, incorporation of liquid SMEDDS into solid carriercan be used (Pather et al., 2001; Cannon, 2005). In recent yearslow density porous carriers with large surface area composed ofporous silica (Sylysia®) as well as magnesium aluminometasilicate(Neusilin®) are used in order to improve dissolution and bioavail-ability of poorly soluble drugs such as carvedilol, indomethacin(Planinsek et al., 2011; Bahl and Bogner, 2006). The aim of thisstudy was to investigate solid self-microemulsifying drug deliverysystem (SSMEDDS), as potential drug delivery system for poorlywater soluble drug carbamazepine (CBZ). SMEDDS (consisting ofCremophor® RH40/Polysorbate 80/Mygliol® 812), was character-ized regarding rheological behaviour and microstructure uponwater dilution as well as its solubilization capacity for CBZ. Afterpreparation of SSMEDDS, by adsorbing liquid SMEDDS on fourdifferent solid carriers (two composed of porous silica, Sylysia®

320 and Sylysia® 350, and two composed of magnesium alumi-nometasilicate, Neusilin® UFL2 and Neusilin® FL2), influence ofthese solid carriers on drug dissolution rate was investigated.

2. Materials and methods

2.1. Materials

Polysorbate 80, polyoxyethylene 20 sorbitan monooleate(Sigma–Aldrich Chemie GmbH, Germany), was used as a surfac-tant (S). Cremophor® RH 40, PEG-40 hydrogenated castor oil, kindlygifted from BASF (Ludwigshafen, Germany), was used as a cosur-factant (C). Mygliol® 812, caprylic/capric triglycerides (Sasol GmbH,Hamburg, Germany), was used as oil (O). Carbamazepine (CBZ) wasPh. Eur. grade. Neusilin® UFL2 (NUFL2) and Neusilin® FL2 (NFL2),magnesium aluminometasilicate, were gifted from Fuji Chemi-cal Industry (Toyama, Japan). Sylysia® 320 (SYL320) and Sylysia®

350 (SYL350), porous silica, were gifted from Fuji Sylysia Chem-ical (Aichi, Japan). Hard gelatin capsules, size 3, were providedby Capsugel® (Colmar, France). All of the components were usedas supplied, without further purification. Water (W) used in thisresearch was double-distilled.

All other reagents were of analytical grade.

2.2. Methods

2.2.1. Determination of carbamazepine solubilityThe solubility of CBZ in oil, surfactant, SMEDDS formulation

(Km 1:1, SC/O 8:2) and in dissolution medium (0.1 M HCl), wasdetermined. An excess amount of CBZ was introduced to 10 mlof each compound and shaken in screw cup glass vial for 48 h atroom temperature using Ika® KS 260 B (Staufen, Germany) shaker

at mixing rate of 300 rpm. After that, 2 ml of content from everyglass vial was transferred in Eppendorf vial and centrifuged at4000 min−1 for 15 min (Tehtnica lc 320, Zelezniki, Slovenia). Theconcentration of the CBZ was determined by HPLC analysis. Thechromatographic system, a Waters Breeze, consisted of a Waters1525 Binary HPLC Pump, a Waters 2487 UV/VIS detector andBreeze software for Windows XP for data collection. Chromato-graph conditions were: Terra® RP18 (3.5 �m; 4.6 mm × 20 mm IS),UV detection wavelength of CBZ was 285 nm, working tempera-ture 40 ◦C and flow-rate of mobile phase 1.2 ml/min. Composition ofmobile phase was methanol/water/glacial acetic acid, volume ratio35:64:1. The results are presented as mean and standard deviation(S.D.) of three consecutive measurements for each sample.

2.3. SMEDDS preparation

2.3.1. Construction of pseudo-ternary phase diagramThe pseudo-ternary phase diagram was constructed by titration

of homogenous liquid mixtures of oil, surfactant, and cosurfac-tant, with water phase, at room temperature (Gattefossé, 1994).Components of surfactant phase, Polysorbate 80 as surfactant andCremophor® RH 40 as cosurfactant, were weighed in the same glassvial, S/C ratio (Km) 1:1, and mixed with magnetic stirrer for 30 minat 40 ◦C in order for Cremophor® RH 40 to melt. Appropriate Km

value was determined with pre-screening studies. The blend wasstored overnight at room temperature allowing the system to reachequilibrium. Mygliol® 812 was used as an oil phase. Mixtures withSC/O ratio from 9:1 to 1:9 were titrated drop by drop with water.During the titration samples were stirred to allow equilibration. Atthe same time samples were visually examined for transparency.Only single-phased, transparent, low viscous mixtures were con-sidered as microemulsions.

2.3.2. Selection of SMEDDS formulation for furthercharacterization

For further studies, from pseudo-ternary phase diagram,SMEDDS formulation composed of Polysorbate 80/Cremophor®

RH40/Mygliol® 812 (ratio 2/2/1), was selected and prepared. Drug-loaded SMEDDS formulation was prepared by dissolving CBZin formed SMEDDS by stirring at 40 ◦C at concentration ratioCBZ = 3.37% (w/w) (maximum concentration of carbamazepine inliquid SMEDDS determined by method described in Section 2.2.1).Both, unloaded and drug-loaded SMEDDS formulations were pre-pared 48 h before investigations, and stored at room temperature.Precipitation of CBZ in drug-loaded SMEDDS formulation was notobserved.

2.4. SMEDDS characterization

2.4.1. Rheological measurementsChanges in rheological behaviour of the unloaded and drug-

loaded SMEDDS formulation, with gradual addition of water, wereevaluated using a rotational rheometer Rheolab MC 120 (Paar Phys-ica, Stuttgart, Germany), coupled with cup and bob measuringdevice Z3 DIN, as well as, cone and plate measuring device MP 50(diameter 12 mm, 1◦ angle, gap 50 �m). Investigated formulationswere prepared 24 h before rheological measurements in order forstructure to stabilize. The shear-stress measurements were per-formed within the shear-rate range from 0 to 20 s−1, for both, upand down curves at 20 ± 0.2 ◦C. Values of dynamic viscosity � (Pa s)were used for characterization of the samples. The obtained flowcurves were evaluated by fitting the experimental data to New-tonian, Bingham and Ostwald (or power law) model using thesoftware which is an integral part of the rheometer.

60 M. Milovic et al. / International Journal of Pharmaceutics 436 (2012) 58– 65

Table 1Properties of adsorbents.a

Name Particlesize (�m)

Specific surfacearea (m2/g)

Pore size(nm)

Sylysia® 350 1.8 300 21Sylysia® 320 1.6 300 21Neusilin® FL2 2–8 150 –Neusilin® UFL2 2–8 300 –

a http://www.neusilin.com/product/; http://www.aquachem.co.kr/product/Sylysia.htm.

2.4.2. Photon correlation spectroscopy (PCS)The droplet size of unloaded and drug-loaded SMEDDS, after

appropriate dilution with water (W = 95% (w/w)), was evaluatedusing PCS. PCS measures droplets size by analyzing the randomintensity fluctuations in light scattering due to Brownian motionof the particles (Berne and Pecora, 1976). The intensity correla-tion function provides information on the translational diffusioncoefficient of the scattering particles and hence the hydrodynam-ics radius according to Stokes–Einstein equation (Moulik and Paul,1998). The droplet size was determined using the apparatus NanoZS90 (Malvern Instruments, UK) equipped with a He–Ne laser at633 nm at 20 ± 0.2 ◦C. The size measurements were carried out atfixed angle of 90◦. Computer software performs statistical anal-ysis of data and calculates the average droplet size (Z-Ave) andpolydispersity index (PDI) from intensity distribution. The resultsare the mean and standard deviation (S.D.) of three consecutivemeasurements for each sample.

2.5. Solid SMEDDS preparation

Unloaded and drug-loaded SMEDDS formulations were addeddropwise to 1 g of each adsorbent separately (Neusilin® UFL2,Neusilin® FL2, Sylysia® 320 and Sylysia® 350) in order to form blank(M) and CBZ-loaded SSMEDDS (MC), until SMEDDS/adsorbent ratio1:1 was reached after which they were mixed gently for 5 min ina mortar with pestle. Also, solid SMEDDS, SMEDDS/Neusilin® UFL2ratio 2:1, was formed. Some properties of adsorbents are presentedin Table 1. Obtained powders were left for 24 h at room tempera-ture. Physical mixtures of CBZ and adsorbents, were prepared aswell, by mixing thoroughly components in mortar with pestle. Fordissolution studies powders were filled in hard gelatin capsules.

2.6. Characterization of solid SMEDDS

DSC and FT-IR analysis of five different CBZ-loaded SSMED-DSs (SMEDDS/NUFL2; NFL2; SYL320 and SYL350, 1/1, andSMEDDS/NUFL2, 2/1) as well as CBZ/adsorbent physical mixtureswere performed in order to characterize physical state of CBZ andto identify potential interaction between CBZ and adsorbent.

2.6.1. Differential scanning calorimetry (DSC)DSC measurements were carried out on a Shimadzu DSC-

50 thermal analyzer (Shimadzu Corporation, Japan). Accuratelyweighted amounts of samples (2–5 mg) were placed in perforatedaluminium pans and scanned through a temperature range of20–220 ◦C at a heating rate of 10 ◦C/min, under a nitrogen purge gasflow of 50 ml/min. The instrument was calibrated for temperatureand energy using indium standards.

2.6.2. Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR)FT-IR spectra in the region of 600–4000 cm−1 for both start-

ing materials and solid formulations were obtained using aShimadzu IR-Prestige-21 FT-IR spectrometer coupled with a hor-izontal Golden Gate MKII single-reflection ATR system (Specac,Kent, UK) equipped with a Zn Se lens, after appropriate background

Fig. 2. Pseudo-ternary phase diagram with the microemulsion existence region ofwater (W)/polyoxyethylene 20 sorbitan monooleate (S)/PEG-40 hydrogenated cas-tor oil (C)/caprylic/capric triglycerides (O) system at Km 1:1. Diagram was studiedat room temperature. First symbol (�) along dilution lines indicates break down ofthe w/o microemulsion. Last symbol (�) along dilution line indicates creation of o/wmicroemulsion. Absence of dilution line after last symbol (�) indicates creation oftranslucent white emulsion. Symbol (�), A–F, represents composition of systemsselected for rheological measurement.

subtraction. Thirty-two scans over the selected wave number rangeat a resolution of 4 cm−1 were averaged for each sample.

2.6.3. In vitro drug release studiesDissolution profiles of different solid SMEDDS and physical mix-

tures, as well as pure CBZ, were determined using rotating basketapparatus (Erweka DT70, Hausenstamm, Germany) with small vol-ume glass vessels. Dissolution conditions were: 0.1 M hydrochloricacid, 37 ± 0.5 ◦C, 300 ml, 100 rpm. At fixed time intervals (5, 10, 15,20, 30, 45, 60, 90 and 120 min), samples of 4 ml were withdrawnfrom the medium. Sink conditions were maintained at all times. Allsamples were filtered using 0.45 �m MF-Millipore® membrane fil-ter (Millipore Corporation, Bedford, USA) and assayed for CBZ. CBZconcentration was determined spectrophotometrically at 285 nm(Evolution 300, Termo Fisher Scientific, England). The amount ofCBZ that was removed during sampling was taken in considerationwhile calculating the percentage of released drug. The dissolutionexperiments were carried out in triplicate, and data were expressedas mean value ± S.D.

3. Results and discussion

3.1. Phase behaviour and selection of SMEDDS formulation

Pseudo-ternary phase diagram of quaternary system W/S/C/Oat constant Km 1:1 is presented in Fig. 2. It has been shown previ-ously that combined use of two non-ionic surfactants at constantKm 1:1 can be significantly more effective in generating microemul-sions than surfactants alone (Li et al., 2005). It is demonstratedthat investigation of phase behaviour by titration of blends con-taining SC/O ratio from 9:1 to 1:9, drop by drop with water, can beused to determine water, oil and surfactant/cosurfactant concen-trations for which stable, transparent, low viscous system forms.For systems with SC/O ratio 9:1 and 8:2 no significant differencebetween defined transformation points was observed. With addi-tion of first drops of water, these two systems form transparent and

http://www.neusilin.com/product/

http://www.aquachem.co.kr/product/Sylysia.htm

http://www.aquachem.co.kr/product/Sylysia.htm


low viscosity w/o microemulsion until water content W % (w/w)was approximately 12.1 and 12.5 for systems with SC/O ratio 9:1and 8:2, respectively (Fig. 2). With further addition of water, vis-cosity of these systems rapidly raised, based on visual observation,but they still stayed transparent. This may indicate that content (%(w/w)) of oil has no significance for starting transformation pointat these SC/O ratio. By continuing addition of the water, transpar-ent, highly viscous gel phase was formed. The gel phase remaineduntil water content was approximately W % (w/w) 54.41 and 55.32for systems with SC/O ratio 9:1 and 8:2, respectively (Fig. 2). Withfurther addition of water, these systems rapidly become low vis-cous, transparent o/w microemulsions. Similar observations werenoticed while investigating system containing 80% Cremophor® RH40 and 20% Mygliol® 810 (Fehér et al., 2008). Transformation pointsduring water titration of system with SC/O ratio 7:3 and 6:4 weresimilar, but the main difference was that after gel phase formation,with further addition of water, translucent or white emulsion wasformed. Also the system with SC/O ratio 6:4 had white gel phasepoint at approximately 18.65% of W (w/w). Higher oil and lowersurfactant/cosurfactant content as well as the ability to form o/wmicroemulsion were reasons for choosing system with ratio SC/O8:2 for further investigation.

3.2. Solubility of carbamazepine

Solubility of CBZ is presented in Table 2.Solubility study was performed in order to establish solubiliza-

tion capacity of empty SMEDDS, with SC/O ratio 8:2, for CBZ. Onlymaximum CBZ-loaded SMEDDS was included in further investiga-tion. Solubility study was also performed with liquid excipients inorder to establish their individual solubilization capacity for CBZ.From the data presented in Table 2 it can be concluded that CBZsolubility, among selected excipients, is the highest in Polysorbate80, almost 328 times higher than in 0.1 M HCl and 14.52 timeshigher than in Mygliol® 812. In comparison to data found by Bhiseand Rajkumar similar solubility of CBZ in 0.1 M HCl was reported,from 122.23 ± 1.90 to 115 ± 1.7 mg/ml (Bhise and Rajkumar, 2010).Lower solubility of CBZ in Mygliol® 812 in comparison to solubilityof CBZ in Polysorbate 80 indicates that the main carrier of solu-bilization capacity in an empty SMEDDS could be Polysorbate 80.Solubility study in Cremophor® RH 40 was not performed becauseof its semisolid physical state.

3.3. Rheological investigations

For better understanding of the structural changes that occurupon water addition in SMEDDS with SC/O ratio 8:2, as well asinfluence of CBZ on them, rheological behaviour of six unloaded (M)and six drug-loaded (CM) samples was investigated. All sampleswere investigated 24 h after preparation in order for structure tostabilize. Composition of samples for rheological investigation ispresented in Table 3.

Rheological measurements were carried out by increasing thewater content, water percentage (W % (w/w)), of unloaded anddrug-loaded SMEDDS containing 3.37% CBZ (w/w), from 10 to 60%by 10% increment (referred to as A–F and A*–F* in Table 3), therebyforming 12 different formulations. The W % (w/w) was calculatedfrom Eq. (1):

W % (w/w) =(

mw

mw + mo + ms + mcos + mcbz

)× 100 (1)

mw, mo, ms, mcos and mcbz are the water, oil, surfactant, cosurfac-tant and CBZ amounts, respectively, in the mixture. Rheologicalmeasurements have revealed that dynamic viscosity � (Pa s) ofinvestigated systems highly depends on the water content, W %(w/w). Contribution of Cremophor® RH 40 to formation of high

Fig. 3. (A) Shear-stress (�)/shear-rate (�) dependence for water(W)/polyoxyethylene 20 sorbitan monooleate (S)/PEG-40 hydrogenated cas-tor oil (C)/caprylic/capric triglycerides (O) systems at SC/O ratio 8:2 and Km 1:1with 10, 20 and 60% (W % (w/w)). Cup and bob measuring device Z3 DIN was used.M – unloaded system; CM – CBZ-loaded systems. (B) Shear-stress (�)/shear-rate (�)dependence for water (W)/polyoxyethylene 20 sorbitan monooleate (S)/PEG-40hydrogenated castor oil (C)/caprylic/capric triglycerides (O) systems at SC/O ratio8:2 and Km 1:1 with 30, 40 and 50% (W % (w/w)). Cone and plate measuring deviceMP 50 was used. M – unloaded system; CM – CBZ-loaded systems.

viscosity gel phase was demonstrated in Labrasol®/Cremophor®

RH 40/oil/water systems (Zhang et al., 2004). Type of flow, val-ues of dynamic viscosity and correlation factors for unloaded andCBZ-loaded systems with 10, 20, 50 and 60 W % (w/w) are pre-sented in Table 4. Systems with 30 and 40 W % (w/w) haveshown thixotropic behaviour (Fig. 3B). Unloaded and CBZ–loadedsystems with 10, 20 and 60% of water (w/w) have shown typ-ical Newtonian low viscous flow type with linear shear-stress(�)/shear-rate (�) dependence (Fig. 3A), which represents themost common type of flow for microemulsions (Gradzielski andHoffmann, 1999). Drug-loaded (CM) systems with W % (w/w) 10%and 20% have shown slightly higher viscosity (Fig. 3A). This mayimply that relatively small molecules of CBZ are predominantlysolubilized at the interface affecting its geometry and increasinginteractions between droplets. The latter conclusion was supportedby recently demonstrated positive influence of CBZ on viscosityof [water/PG]/[R-(+)-limonene/EtOH]/[Tween 60] microemulsionsystem up to 15% of water content (w/w) (Kogan et al., 2007).CBZ-loaded o/w microemulsion with W % (w/w) = 60%, oppositeto unloaded one which has shown Newtonian flow type, hasshown Bingham flow type (Table 4). Bingham fluids show linearshear-stress (�)/shear-rate (�) dependence after initial shear stressthreshold (�0) has been reached (Eq. (2)).

� = �0 + �� (2)

where � represents plastic viscosity.Observed difference in the flow behaviour between unloaded

and CBZ-loaded system at W % (w/w) = 60% can be attributed to theattractive interactions between Polysorbate 80 and Cremophor®


Table 2Solubility of CBZ in selected excipients (mg/ml) ± S.D.

Excipient 0.1 M HCl Mygliol® 812 Polysorbate 80 SMEDDS

CBZ solubility (�g/ml) ± S.D. 0.122 ± 0.002 2.758 ± 0.021 40.055 ± 0.032 33.771 ± 0.041

Table 3Composition of empty and CBZ-loaded systems for rheological measurement as a function of the percentage of W %(w/w).

Empty systems CBZ-loaded systems

A B C D E F A* B* C* D* E* F*

Water % (w/w) 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0Mygliol® 812% (w/w) 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 17.4 15.5 13.5 11.6 9.7 7.7Polysorbate 80/Cremophor® RH 40% (w/w) 72.0 64.0 56.0 48.0 40.0 32.0 69.6 61.8 54.1 46.4 38.6 30.9CBZ % (w/w) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 3.0 2.7 2.4 2.0 1.7 1.3

RH 40 hydrated polyoxyethylene chains with hydrophilic head ofCBZ (Fig. 1). At W % (w/w) 30% and 40% for both unloaded andCBZ-loaded system gel phase with thixotropic behaviour arose(Fig. 3B). CBZ-loaded (CM) systems have shown slightly smallerviscosity (Fig. 3B). It seems that, at W % (w/w) from 30% to 40%,CBZ acts like a cosurfactant, “pulling” the surfactant toward theinterface and causing a minor disbalance in gel network thus lowerthe viscosity. In comparison to systems with W % (w/w) 30% and40% unloaded and CBZ-loaded systems with W % (w/w) = 50 haveshown steep decrease in viscosity and, at share rate range from0 to 20 s−1, Ostwald type of flow (Table 4), after which, withfurther addition of water o/w microemulsion forms (Fig. 3B andTable 4). Previously reported formation of o/w microemulsion fromisotropic gel phase with addition of water above W % (w/w) 50%with water/Cremophor® RH 40/Mygliol® 810 system supports lat-ter conclusions (Zhang et al., 2004).

3.4. Droplet size analysis (PCS)

Droplet size of both unloaded and CBZ-loaded microemul-sion at W % (w/w) 95% (Km 1:1; SC/O 8:2) is presented (Table 5and Fig. 4). It can be concluded that upon high water dilutionboth unloaded and CBZ-loaded SMEDDS is capable to form o/wmicroemulsion, because droplet size is less than 50 nm (Gursoyand Benita, 2004). Both unloaded and CBZ-loaded SMEDDS haveshown monomodal droplet size distribution (Fig. 4). Higher PDIvalue of CBZ-loaded system, in comparison to unloaded one(0.203 ± 0.027 > 0.128 ± 0.01), can be related to the presence of CBZmolecules at the interface. CBZ has an amphiphilic structure withcritical packing parameter CPP > 1, since it has a small hydrophilichead and a relatively large hydrophobic tail (Fig. 1). Thus CBZ islikely to take the part in formation of reversed micelles in non-polar medium, but in water, as highly polar medium, which wasused in this study, CBZ probably has negative influence on thermo-dynamical stability of the system (Rosen, 2004) leading to wider

distribution of droplet size and consequently higher PDI value(Table 5).

3.5. Characterization of solid SMEDDS

3.5.1. Differential scanning calorimetry (DSC) andFourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) results

DSC and FT-IR analysis of five different CBZ-loaded SSMED-DSs (SMEDDS/NUFL2; NFL2; SYL320 and SYL350, 1/1, andSMEDDS/NUFL2, 2/1) as well as CBZ/adsorbent physical mixtureswere performed in order to characterize physical state of CBZand to identify potential interaction between CBZ and adsorbent(Figs. 5A, B and 6A, B). In the presence of SMEDDS, DSC analysis asan only characterization tool may pose a major drawback becauseduring analysis samples are subjected to a higher temperaturerange. Hence, to demonstrate an effective drug/excipient interac-tion, DSC was not used as the only studying tool. The obtained datawere supported with other, non-thermal tool, FT-IR, in order todemonstrate any effective interaction. DSC curve of pure CBZ hasconfirmed that P – Monoclinic (form III) was used. The first meltingpeak at 175.5 ◦C corresponds to the melting peak of CBZ form III,after which exothermic recrystallization to CBZ form I at 181.3 ◦Coccurred, which subsequently melted at 192.6 ◦C (Fig. 5A). Similarresults for CBZ polymorph III were previously reported (Kobayashiet al., 2000; Rustichelli et al., 2000). The FT-IR spectra of CBZ alsocorresponded to previously reported data for polymorph III (Fig. 6B)(Krahn and Mielck, 1987; Lowes et al., 1987). Bands characteristicof CBZ form III were found at 3463 cm−1 ( NH valence vibra-tion), 1674 cm−1 ( CO R vibration), 1605 and 1593 cm−1 (rangeof C C and C O vibration and NH deformation) (Fig. 6B).Absence of the melting peak in DSC curves of physical mixtures(CBZ/NUFL2; CBZ/NFL2; CBZ/SYL320; CBZ/SYL350) (Fig. 5A) sug-gests the transition of CBZ from form III to amorphous form (Nairet al., 2002). Gradual transformation of the drug from the crys-talline to amorphous form in physical mixtures with porous silica atroom temperature has been previously reported (Kim et al., 1985).

Table 4Viscosity and type of flow of empty and CBZ-loaded systems.

Unloaded systems CBZ-loaded systems

M (A) M (B) M (C) M (D) CM (A) CM (B) CM (C) CM (D)

Water % (w/w) 10.0 20.0 50.0 60.0 10.0 20.0 50.0 60.0� (Pa s) 0.697 3.122 2040 at � = 2.22 s−1 0.361 1.055 3.289 2050 at � = 2.22 s−1 0.390R(x,y) 0.998 0.994 0.997 0.997 0.998 0.999 0.994 0.990

Equation � = �� = �� y = a × xb � = �� = �� = �� y = a × xb y = a + b × xa = 3732.3 a = 3862.6 a = 1.5427b = 0.224 b = 0.208 b = 0.39024

Type of flow Newtonian Newtonian Ostwald Newtonian Newtonian Newtonian Ostwald Bingham


Table 5The average droplet size (Z-Ave) and polydispersity index (PDI) of unloaded (M) and CBZ-loaded (CM) microemulsion at W % (w/w) = 95% (Km 1:1; SC/O 8:2).

Z-Ave ± S.D. PDI ± S.D. Peak 1 Peak 2 Peak 1 Peak 2Size (nm) Size (nm) Area int (%) Area int (%)

Unloaded (M) microemulsion 19.33 ± 0.126 0.128 ± 0.01 19.33 0 100 0Drug-loaded (CM) microemulsion 19.87 ± 0.755 0.203 ± 0.027 21.25 4802 97.5 2.5

Fig. 4. The droplet size distribution by intensity of unloaded (A) and CBZ-loaded (B) microemulsion at W % (w/w) = 95% (SC/O 8:2, Km 1:1).

Deformation of characteristic bands for CBZ form III at 1605 and1593 cm−1 ( C O vibration and NH deformation) (Fig. 6A) in FT-IR spectra of physical mixtures may suggest that hydrogen bondbetween carbonyl group of CBZ and silanol group of adsorbent take

Fig. 5. (A) DSC curves of pure CBZ and four physical mixtures of CBZ, 12.5% (w/w),and different adsorbents. CBZ – carbamazepine; NUFL2 – Neusilin® UFL2; NFL2– Neusilin® FL2; SYL350 – Sylysia® 350; SYL320 – Sylysia® 320; 12.5% of signalintensity from pure CBZ was used for better comparison with signal intensity fromphysical mixtures. (B) DSC curves of pure CBZ and five MC – CBZ-loaded SSMEDDS,SC/O 8:2, Km 1:1. CBZ – carbamazepine; NUFL2 – Neusilin® UFL2; NFL2 – Neusilin®

FL2; SYL350 – Sylysia® 350; SYL320 – Sylysia® 320. MC1 – SMEDDS/Neusilin® UFL2ratio 1:1; MC2 – SMEDDS/Neusilin® UFL2 ratio 2:1. 1.6885% of signal intensity frompure CBZ was used for better comparison with signal intensity from CBZ-loadedsolid SMEDDS.

part in formation of amorphous state of CBZ. Deformation of char-acteristic bands is weaker for NFL2 (Fig. 6A). It could be assumedthat due to smaller specific surface area of NFL2 (150 m2/g), in com-parison to other three adsorbents (specific surface area of NUFL2,

Fig. 6. (A) FT-IR spectra of pure CBZ and four physical mixtures of CBZ, 12.5%(w/w), and different adsorbents. CBZ – carbamazepine; NUFL2 – Neusilin® UFL2;NFL2 – Neusilin® FL2; SYL350 – Sylysia® 350; SYL320 – Sylysia® 320. 12.5%of signal intensity from pure CBZ was used for better comparison with signalintensity from physical mixtures. (B) FT-IR spectra of pure CBZ and five MC – CBZ-loaded solid SMEDDS, SC/O 8:2, Km 1:1. CBZ – carbamazepine; NUFL2 – Neusilin®

UFL2; NFL2 – Neusilin® FL2; SYL350 – Sylysia® 350; SYL320 – Sylysia® 320. MC1– SMEDDS/Neusilin® UFL2 ratio 1:1; MC2 – SMEDDS/Neusilin® UFL2 ratio 2:1SMEDDS.


Fig. 7. (A) Dissolution profiles of SSMEDDS and physical mixtures with NUFL2and NFL2 as adsorbents. CBZ – carbamazepine; NUFL2 – Neusilin® UFL2; NFL2 –Neusilin® FL2; MC – CBZ-loaded SSMEDDS, SC/O 8:2, Km 1:1; PM – physical mixture.(B) Dissolution profiles of SSMEDDS and physical mixtures with SYL320 and SYL350as adsorbents. CBZ – carbamazepine; SYL320 – Sylysia® 320; SYL350 – Sylysia® 350;MC – CBZ-loaded SSMEDDS, SC/O 8:2, Km 1:1; MC1 – SMEDDS/Neusilin® UFL2 ratio1:1; MC2 – SMEDDS/Neusilin® UFL2 ratio 2:1; PM – physical mixture.

SYL320 and SYL350 is ≈300 m2/g), intensity of the interaction islower as well. There have been reports of drug amorphization byco-grinding with porous silica or magnesium aluminometasilicate(Planinsek et al., 2011; Bahl and Bogner, 2006; Gupta et al., 2003).Drug amorphization was accompanied by improvement in the drugrelease rate. CBZ amorphization is a consequence of crystallinestructure disruption due to hydrogen bonds formation between thedrug and adsorbent. Adsorption efficiency of any carrier is depen-dent on its porosity, surface area and hydrogen bonding capacity.Lack of CBZ melting peak at DSC curves for solid CBZ-loadedSMEDDS suggested that after adsorption of CBZ-loaded SMEDDS nodetectible exothermic recrystallization of CBZ occurred (Fig. 5B). InFT-IR analysis of CBZ-loaded SSMEDDS none of characteristic bandsfor CBZ was observed, thus correlating DSC data (Fig. 6B).

3.6. In vitro release of carbamazepine

Physical mixtures of CBZ and NUFL2, NFL2, SYL320 as well asSYL350 have shown faster release rate in comparison to pure CBZ(Fig. 7A and B). This can be due to high specific surface area ofadsorbents (specific surface area of NUFL2, SYL320 and SYL350is ≈300 m2/g and for NFL2 150 m2/g) as well as CBZ/adsorbentinteraction found by DSC and FT-IR analysis. In comparison to phys-ical mixtures of CBZ with NUFL2, SYL320 and SYL350, which haveshown around 95% CBZ release in the first 15 min, physical mix-ture of CBZ and NFL2 has shown slightly slower release, about 55%in 15 min (Fig. 7A and B). This is probably due to smaller specificsurface area of NFL2 in comparison to other three adsorbents. Con-sequently solubility and release rate of CBZ was lower (Fig. 7A).SSMEDDS formulations, depending on adsorbent, have shown dif-ferent release profiles (Fig. 7A and B). Extent of CBZ release fromCBZ-loaded SSMEDDS can be explained by high specific surfacearea of adsorbents which adsorb liquid SMEDDS inside the pores,

limiting drug exposure to the surface, thus preventing drug precip-itation, as proposed by Agarwal et al. (2009). NUFL2 as adsorbentwith higher specific surface area (300 m2/g) but same particle size(2–8 �m) and composition (magnesium aluminometasilicate) asNFL2 (150 m2/g) have longer and narrower pores in which liquidSMEDDS after adsorption can be entrapped, thus lowering the dis-solution rate. Gradual release of CBZ in subsequent time pointsis due to gradual access of dissolution medium to the SMEDDSpresent in these pores. In support of this assumption are dis-solution results where SSMEDDS, SMEDDS/NUFL2 ratio 1:1, hasslower release rate compared to the SMEDDS/NFL2 ratio 1:1 sys-tem, while SMEDDS/NUFL2 ratio 2:1 system has similar release rateas SMEDDS/NFL2 ratio 1:1 (Fig. 7A). This implies that the specificsurface area of these adsorbents is in correlation with the amountof CBZ which is not available for fast drug release from adsorbedCBZ-loaded SMEDDS. For drugs with low solubility (<10%) in dis-persion medium, which is adsorbed on Neusilin®, even though theyhave formed hydrogen bonds with Neusilin®, crystallization willbecome the dominant mechanism and cause the dissolution rate todecrease (Gupta et al., 2002). DSC analysis of CBZ-loaded SSMEDDSdid not detect presence of CBZ crystals (Fig. 5B). It may be due todissolution of possibly precipitated CBZ in liquid components athigher temperatures. These observations are similar to study of Zer-rouk et al. for CBZ/PEG 6000 physical mixtures containing less than20% of the drug, where CBZ was dissolved in molten PEG 6000 athigher temperatures (Zerrouk et al., 2001). Higher release rate ofCBZ from CBZ/NUFL2 physical mixture in comparison to SSMED-DSs with NUFL2 as adsorbent can also be explained due to partialentrapment of SMEDDS inside the pores of the adsorbent (Fig. 7A).Solid CBZ-loaded SMEDDS with SYL320 and SYL350, as porous sil-ica based adsorbents, have shown similar, fast release rate of CBZ,suggesting that there was no precipitation of the CBZ on surface ofthese adsorbents and that after adsorption of CBZ-loaded SMEDDS,CBZ stayed in dissolved state. Similar dissolution profiles can beexplained by similar specific surface area of these two adsorbents(≈300 m2/g). Release rate from SSMEDDS, with SYL320 and SYL350as adsorbents, is very similar to release rate from correspondingphysical mixtures, which contain amorphous CBZ, thus implyingthat with these adsorbents SMEDDS is not entrapped inside thepores (Fig. 7B).

Increase in CBZ dissolution rate in its physical mixtures withadsorbents is due to amorphization of the drug upon mixing. But,in spite of obvious increase in the dissolution rate, these systemsare of questionable stability. Most importantly, amorphous drugis always prone to recrystallization. It was demonstrated, in pre-vious reports, that various factors may influence both chemicaland physical stability of amorphous drug and silicates formula-tions (Hailu and Bogner, 2012). Furthermore, there are severalreports on investigation of amorphous drug release rate from for-mulations with silicates (Neusilin® US2 e.g.). Initially, there wasa high concentration of the drug released followed by its pre-cipitation (Bahl and Bogner, 2006, 2008; Bahl et al., 2008). Withthe incorporation of crystallization inhibitor, the supersaturationcould potentially be sustained for a longer period of time. Becausethe objective was to translate the increase in solubility to greaterbioavailability, more extensive in vivo testing of this type of amor-phous formulation would be of great interest (Qian and Bogner,2012). Furthermore, stability studies of both physical mixtures andSSMEDS should provide deeper inside into advantages of SSMEDSformulations.

4. Conclusion

Self-microemulsion system, consisting of Polysorbate 80(S)/Cremophor® RH40 (C)/Mygliol® 812 (O), was formulated, using


S/C (Km) ratio 1:1, as well as SC/O ratio 8:2. Established SMED-DSs showed high solubilization capacity for carbamazepine. It hasbeen found that CBZ has great influence on rheological behaviourof investigated system upon water dilution. SSMEDDS, preparedwith four different adsorbents, Neusilin® UFL2, Neusilin® FL2,Sylysia® 320 and Sylysia® 350, has shown improving drug releaserate, comparing to pure carbamazepine. CBZ-loaded SSMEDDSwith Neusilin® UFL2 and Neusilin® FL2 (porous magnesium alu-minometasilicate) as adsorbents have shown slower release rateof CBZ than SSMEDDS with Sylysia® 320 and Sylysia® 350 (poroussilicon dioxide) due to partial entrapment of investigated SMEDDSinside the pores. Increasing specific surface area of Neusilin®,dissolution rate of CBZ was slower. This was not observed withporous silicon dioxide adsorbents. Physical mixtures of CBZ withadsorbents have shown faster and higher release rate of CBZ incomparison to pure CBZ due to hydrogen bond interaction of CBZwith adsorbents where intensity of interaction depended from sizeof specific surface area. Further study on SSMEDDSs should be per-formed in order to select appropriate solid carrier as well as toinvestigate stability of prepared solid formulations.

Acknowledgement

This work was supported by Project TR34007, funded by Min-istry of Education and Science, Republic of Serbia.

References

Agarwal, V., Siddiqui, A., Ali, H., Nazzal, S., 2009. Dissolution and powder flow char-acterization of solid self-emulsified drug delivery system (SEDDS). Int. J. Pharm.366, 44–52.

Ambrogi, A., Perioli, L., Marmottini, F., Accorsi, O., Pagano, C., Ricci, M., Rossi, C., 2008.Role of mesoporous silicates on carbamazepine dissolution rate enhancement.Micropor. Mesopor. Mater. 113, 445–452.

Bahl, D., Bogner, R.H., 2006. Amorphization of indomethacin by co-grinding withNeusilin US2: amorphization kinetics, physical stability and mechanism. Pharm.Res. 23, 2317–2325.

Bahl, D., Hudak, J., Bogner, R.H., 2008. Comparison of the ability of various pharma-ceutical silicates to amorphize and enhance dissolution of indomethacin uponco-grinding. Pharm. Dev. Technol. 13, 255–269.

Bahl, D., Bogner, R.H., 2008. Amorphization alone does not account for the enhance-ment of solubility of drug co-ground with silicate: the case of indomethacin.AAPS PharmSciTech 9, 146–153.

Berne, B.J., Pecora, R., 1976. Dynamic Light Scattering: With Applications to Chem-istry, Biology and Physics, first ed. Wiley, New York.

Bhise, S.B., Rajkumar, M., 2010. Influence of simulated gastrointestinal fluids on poly-morphic behavior of anhydrous carbamazepine form III and biopharmaceuticalrelevance. PDA J. Pharm. Sci. Technol. 64, 28–36.

Cannon, J.B., 2005. Oral solid dosage forms of lipid-based drug delivery systems. Am.Pharm. Rev. 8, 108–115.

Chang, R.K., Raghavan, K.S., Hussain, M.A., 1998. A study on gelatin capsule brittle-ness: moisture transfer between the capsule shell and its content. J. Pharm. Sci.87, 556–558.

Constantinides, P.P., 1995. Lipid microemulsions for improving drug dissolutionand oral absorption: physical and biopharmaceutical aspects. Pharm. Res. 12,1561–1572.

Craig, D., Barker, S.A., Banning, D., Booth, S., 1995. An investigation into the mech-anisms of self-emulsification using particle size analysis and low frequencydielectric spectroscopy. Int. J. Pharm. 114, 103–110.

Desai, M.P., Labhasetwar, V., Amidon, G.L., Levy, R.J., 1996. Gastrointestinal uptakeof biodegradable microparticles: effect of particle size. Pharm. Res. 13, 1838–1845.

Do Thi, T., Speybroeck, M.V., Barillaro, V., Martens, J., Annaert, P., Augustijns, P.,Humbeeck, J.V., Vermant, J., Mooter, G.V., 2009. Formulate-ability of ten com-pounds with different physicochemical profiles in SMEDDS. Eur. J. Pharm. Sci.38, 479–548.

El-Zein, H., Riad, L., Abd El-Bary, A., 1998. Enhancement of carbamazepine dissolu-tion: in vitro and in vivo evaluation. Int. J. Pharm. 168, 209–220.

Fehér, A., Urbán, E., Eros, I., Szabó-Révész, P., Csányi, E., 2008. Lyotropic liquid crys-tal preconcentrates for the treatment of periodontal disease. Int. J. Pharm. 358,23–26.

Friedrich, H., Fussnegger, B., Kolter, K., Bodmeier, R., 2006. Dissolution rate improve-ment of poorly water-soluble drugs obtained by adsorbing solutions of drugs inhydrophilic solvents onto high surface area carriers. Eur. J. Pharm. Biopharm. 62,171–177.

Gattefossé, S.A., 1994. Microemulsions: Formulation Guide. Publication No. PF9225A, Saint-Priest Cedex, France.

Gavini, E., Hegge, A.B., Rassu, G., Sanna, V., Testa, C., Pirisino, G., Karlsen, J., Giunchedi,P., 2006. Nasal administration of carbamazepine using chitosan microspheres:in vitro/in vivo studies. Int. J. Pharm. 307, 9–15.

Goodman, L.S., Gilman, A.G., Hardman, J.G., Limbird, L.E., 2001. Gilman’s the Phar-macological Basis of Therapeutics, tenth ed. Goodman & McGraw-Hill Book Co.,New York.

Gradzielski, M., Hoffmann, H., 1999. Rheological properties of microemulsion. In:Kumar, P., Mittal, K.L. (Eds.), Handbook of Microemulsion: Science and Technol-ogy. Marcel Dekker Inc., New York, Basel, pp. 357–387.

Gupta, M., Adam, V., Bogner, R., 2003. Formation of physically stable amorphousdrugs by milling with Neusilin. J. Pharm. Sci. 92, 536–551.

Gupta, M.K., Tseng, Y.C., Goldman, D., Bogner, R.H., 2002. Hydrogen bonding withadsorbent during storage governs drug dissolution from solid-dispersion gran-ules. Pharm. Res. 19, 1663–1672.

Gursoy, R.N., Benita, S., 2004. Self-emulsifying drug delivery systems (SEDDS) forimproved oral delivery of lipophilic drugs. Biomed. Pharmacother. 58, 173–182.

Hailu, S.A., Bogner, R.H., 2012. Complex effects of drug/silicate ratio, solid-stateequivalent pH, and moisture on chemical stability of amorphous quinaprilhydrochloride coground with silicates. J. Pharm. Sci. 100, 1503–1515.

Hu, J., Johnston, K.P., Williams, R.O., 2003. Spray freezing into liquid (SFL) particleengineering technology to enhance dissolution of poorly water soluble drugs:organic solvent versus organic/aqueous co-solvent systems. Eur. J. Pharm. Sci.20, 295–303.

Kim, K., Frank, M., Henderson, N., 1985. Application of differential scanning calorime-try to the study of solid drug dispersions. J. Pharm. Sci. 74, 283–285.

Kobayashi, Y., Itai, S., Yamamoto, K., 2000. Physicochemical properties and bioavail-ability of carbamazepine polymorphs and dehydrate. Int. J. Pharm. 193,137–146.

Kogan, A., Aserin, A., Garti, N., 2007. Improved solubilization of carbamazepine andstructural transitions in nonionic microemulsions upon aqueous phase dilution.J. Colloid Interf. Sci. 315, 637–647.

Kovacs, I., Jusztin, M., Takacs, E., Balazs, Z., Kiss, I., Varga, Z., Jancso, S., Heim, C.,Korcsmavos, I.K., Erdohati, E., Jarabin, M., 1996. Oral pharmaceutical preparation.US Patent 5,583,105.

Krahn, F.U., Mielck, J.B., 1987. Relations between several polymorphic forms and thedihydrate of carbamazepine. Pharm. Acta Helv. 67, 247–254.

Li, P., Ghosha, A., Wagnera, F.R., Krillb, S., Joshia, M.Y., Serajuddina, T.M.A., 2005.Effect of combined use of nonionic surfactant on formation of oil-in-watermicroemulsions. Int. J. Pharm. 288, 27–34.

Lindenberg, M., Kopp, S., Dressman, J.B., 2004. Classification of orally administereddrugs on the world health organization model list of essential medicines accord-ing to the biopharmaceutics classification system. Eur. J. Pharm. Biopharm. 58,265–278.

Lowes, M.M.J., Caira, M.R., Lotter, A.P., Van Der Watt, J.G., 1987. Physicochemicalproperties and X-ray structural studies of the trigonal polymorph of carba-mazepine. J. Pharm. Sci. 76, 744–752.

Moulik, S.P., Paul, B.K., 1998. Structure, dynamics and transport properties ofmicroemulsions. Adv. Colloid Interf. 78, 99–195.

Nair, R., Gonen, S., Hoag, S.W., 2002. Influence of polyethylene glycol and povi-done on the polymorphic transformation and solubility of carbamazepine. Int.J. Pharm. 240, 11–22.

Nazzal, S., Wang, Y., 2001. Characterization of soft gelatin capsules by thermal anal-ysis. Int. J. Pharm. 230, 35–45.

Pather, S.I., Gupte, S.V., Khankari, K., Hontz, J., Robinson, J.R., Eichman, J.D., Kumbale,R., 2001. Microemulsions as solid dosage forms for oral administration. US Patent6,280,770 B1.

Planinsek, O., Kovacic, B., Vrecer, F., 2011. Carvedilol dissolution improvement byreparation of solid dispersions with porous silica. Int. J. Pharm. 406, 41–48.

Pouton, C.W., Porter, J.H.C., 2008. Formulation of lipid-based delivery systems fororal administration: materials, methods and strategies. Adv. Drug Deliv. Rev.60, 625–637.

Qian, K.K., Bogner, R.H., 2012. Application of mesoporous silicon dioxide and silicatein oral amorphous drug delivery systems. J. Pharm. Sci. 101, 444–463.

Rosen, J.M., 2004. Micelle formation by surfactants. In: Rosen, J.M. (Ed.), Surfactantsand Interfacial Phenomena. John Wilie & Sons Inc., Hoboken, NJ, pp. 105–178.

Rustichelli, C., Gamberini, G., Ferioli, V., Gamberini, M.C., Ficarra, R., Tommasini, S.,2000. Solid-state study of polymorphic drugs: carbamazepine. J. Pharm. Biomed.23, 42–54.

Speybroeck, M.V., Barillaro, V., Do Thi, T., Mellaerts, R., Martens, J., Humbeeck,J.V., Vermant, J., Annaert, P., Van den Mooter, G., Augustijns, P., 2009. Orderedmesoporous silica material SBA-15: a broad-spectrum formulation platform forpoorly soluble drugs. J. Pharm. Sci. 98, 2648–2658.

Vanderscher, J., Meinzer, A., 1994. Rationale for the development of SandimmuneNeoral. Transplant. Proc. 26, 2925–2927.

Zerrouk, N., Toscani, S., Gines-Dorado, J.M., Chemtob, C., Ceólin, R., Dugué, J., 2001.Interactions between carbamazepine and polyethylene glycol (PEG) 6000: char-acterisations of the physical, solid dispersed and eutectic mixtures. Eur. J. Pharm.Sci. 12, 395–404.

Zhang, Q., Jiang, X., Jiang, W., Lu, W., Su, L., Shi, Z., 2004. Preparation of nimodipine-loaded microemulsion for intranasal delivery and evaluation on the targetingefficiency to the brain. Int. J. Pharm. 275, 85–96.

razvoj, izrada i karakterizacija Čvrstih … disertacije/2014//mladen milovic... · suspenzija,...

Documents