На правах рукописи

ПАНТЮХИН АНДРЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

ПРИ СОЗДАНИИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ В ВИДЕ

ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ

14.04.01 - Технология получения лекарств

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ

ДОКТОРА ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ НАУК

Москва - 2014 Диссертационная работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный медицинский университет имени В.И.

Разумовского» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научный консультант:

доктор фармацевтических наук

, профессор Краснюк Иван Иванович

Официальные оппоненты:

Панкрушева Татьяна Александровна, доктор фармацевтических наук, профессор, заведующая кафедрой фармацевтической технологии ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России, Зилфикаров Ифрат Назимович, доктор фармацевтических наук, главный научный сотрудник отдела фитохимии Всероссийского научноисследовательского института лекарственных и ароматических растений РАСХН (ГНУ ВИЛАР Россельхозакадемии), Насыбуллина Наиля Марсовна, доктор фармацевтических наук, профессор, профессор кафедры фармацевтической технологии ФБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» Минздрава России.

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет» Министерства образования и науки Российской Федерации

Защита состоится «17» декабря 2014 г. в часов на заседании диссертационного совета Д.208.040.09 при ГБОУ ВПО «Первый Московский государственный университет имени И.М. Сеченова» Минздрава России по адресу: 119991, г. Москва, ул. Никитский бульвар, д. 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО Первый Московский государственный университет имени И.М. Сеченова Минздрава России по адресу: 117997, г. Москва, Нахимовский проспект, д. 49 и на сайте ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова www.mma.ru

Автореферат разослан "_"2014 г.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Среди всего разнообразия лекарственных форм отдельного внимания заслуживают корригированные микрогетерогенные системы – суспензии, эмульсии и ультрагетерогенные системы – коллоидные растворы для перорального применения. Основной проблемой их создания является низкая стабильность при хранении, что требует тщательного обоснования состава вспомогательных веществ и технологических приемов, усложняющих их разработку и производство. Большое значение при создании таких лекарственных форм придается физико-химическим свойствам фармацевтических субстанций, вспомогательных веществ и их взаимному влиянию. Тем не менее, методов оптимизации качества и количества состава вспомогательных веществ и технологических приемов получения гетерогенных лекарственных форм для перорального применения промышленного производства еще явно недостаточно.

Мало изучены их реологические характеристики, которые носят в основном характер определения вязкости полученных композиций без учета других критериев качества.

Большое значение придается дизайну лекарственной формы, что непосредственно отражается на конкурентоспособности препарата на фармацевтическом рынке. В дизайне лекарственной формы можно выделить несколько основных составляющих: биологическая доступность, корригированные органолептические свойства, удобство применения и точность дозирования. При разработке дизайна также необходимо учитывать различные физико-химические свойства фармацевтических субстанций с целью оптимизации выбора состава вспомогательных веществ и технологии получения. Изучение физико-химических свойств достаточно трудоемкий процесс, в котором необходим тщательный выбор методов, оборудования и интерпретации полученных данных.

Степень разработанности темы исследования. Исследования, посвященные научному обоснованию состава и технологии гетерогенных лекарственных форм для перорального применения, проводились в 1940-1980 г.г.

Тенцовой А.И., Козьминым В.Д., Вайнштейном В.А., Белоконь И.Ф. и др. В основном их исследования касались вопросов изготовления суспензий методом диспергирования в условиях аптек. В отношении промышленного производства проводились исследования по разработке всего лишь нескольких суспензий для пероррального применения. На сегодняшний день отсутствуют обобщенные научно-методологические подходы к использованию физико-химических исследований по выбору поверхностно-активных и других вспомогательных веществ, способу введения активных субстанций в гетерогенные лекарственные формы промышленного производства. Недостаточно методов оптимизации качественного и количественного состава вспомогательных веществ и технологических приемов получения гетерогенных лекарственных форм для перорального применения.

Анализ номенклатуры востребованных лекарственных препаратов в виде эмульсий, суспензий и коллоидных растворов показал немногочисленный ассортимент лекарственных форм, выпускаемых отечественными фармпроизводителями.

Цели и задачи исследования. Основной целью настоящей работы является разработка методологических принципов подбора поверхностно-активных веществ при получении корригированных лекарственных форм для перорального применения, представляющих собой гетерогенные системы, а также способов оценки физико-химических свойств вспомогательных веществ и разработанных лекарственных форм с целью оптимизации их состава и технологии.

Задачи, решаемые для достижения поставленной цели 1. Обосновать использование физико-химических методов исследования фармацевтических субстанций, вспомогательных веществ и лекарственных форм при оптимизации состава и технологии гетерогенных лекарственных форм.

2. Разработать подход к оптимизации концентрации поверхностно – активных веществ (ПАВ) в гетерогенных системах на основании исследования сорбции ПАВ на поверхности раздела фаз.

3. Предложить обобщающие методологические блок-схемы разработки, исследования и производства пероральных гетерогенных лекарственных форм с учетом критических точек в технологическом процессе.

4. Исследовать физико-химические аспекты стабилизации эмульсий и критические процессы на примере разработки корригированной эмульсии с винилином для перорального применения, обосновать выбор вспомогательных веществ и корригентов.

5. Изучить химические и физико-химические явления, наблюдаемые при получении антацидной суспензии алюминия и магния гидроксидов, на основе полученных данных обосновать состав вспомогательных веществ и технологию их получения.

6. Разработать состав и технологию корригированных пероральных суспензий камфоры и парацетамола на основе изучения процессов, протекающих в жидкостных дисперсиях.

7. Разработать состав и обосновать технологию корригированных сиропов и напитков на основе изучения физико-химических процессов, происходящих при экстракции лекарственного растительного сырья водой.

8. Провести сравнительные биофармацевтические и доклинические испытания разработанных лекарственных форм.

9. Разработать методы стандартизации и нормативную документацию для предложенных лекарственных форм, провести работу по их внедрению на промышленных предприятиях.

Научная новизна исследования. На основании результатов проведенных экспериментально-теоретических исследований разработаны методологические блок-схемы создания и производства гетерогенных лекарственных форм для перорального применения. Разработан метод расчета количества ПАВ в зависимости от необходимого размера частиц дисперсной фазы эмульсий, основанный на определении насыщения поверхности раздела фаз. С помощью физико-химических исследований установлено влияние поверхностного натяжения на процесс экстракции биологически активных веществ из лекарственного растительного сырья водой. Предложен новый подход к рассмотрению результатов реологических исследований с точки зрения кинетической стабильности гетерогенных лекарственных форм.

Классифицированы вспомогательные вещества по способности образовывать упруго-вязкие системы.

Теоретическая значимость работы заключается в определении научного подхода к обоснованию состава ПАВ в гетерогенных лекарственных формах;

изучении влияния поверхностного натяжения на процесс экстракции биологически активных веществ из лекарственного растительного сырья водой; в структурировании вспомогательных веществ по способности изменять реологические свойства лекарственных форм; в обосновании целесообразности использования определения коэффициента упругости и нового подхода к рассмотрению результатов реологических исследований в технологии гетерогенных лекарственных форм с целью совершенствования их качества.

Практическая значимость работы. Представленный в работе экспериментально-теоретический материал послужил основой для разработки состава и технологии жидких корригированных гетерогенных лекарственных форм для перорального применения: эмульсии винилина, суспензии антацидной, суспензии парацетамола, сиропов и безалкогольных напитков адаптогенного действия.

Внедрение результатов исследования в практику. Разработаны проекты фармакопейных статей предприятия, апробированы и утверждены опытнопромышленные регламенты (ОПР) на препараты: «Вимульсин-люкс; 50% эмульсия винилина для перорального применения» ОПР 42-00480589-099- ООО «Ирбитский химфармзавод» г. Ирбит; «Парасол; 2,4% суспензия параацетаминофенола для перорального применения» ОПР 52-317999-14- ООО «Завод Медсинтез» г. Екатеринбург; «Альмахит; суспензия алюминия и магния гидроксидов для перорального применения» на ОАО «Тюменский химико-фармацевтический завод» г. Тюмень. Разработаны, утверждены и внедрены в производство технические условия и технологические инструкции на биологически активные добавки к пище: сироп «Золотой корень с каркаде и шиповником» ТУ 9360-011-12828247-2005, р.н. № 77.99.23.3У.8123.7.05 от 20.07.2005; сироп «Лимонник китайский с каркаде и шиповником» ТУ 9360-014р.н. № 77.99.23.3У.7040.7.06 от 17.07.2006; сироп «Элеутерококк колючий с каркаде и шиповником» ТУ 9360-010-12828247-2005, р.н. № 77.99.23.3У.8122.7.05 от 20.07.2005 - ООО «Тонекс продукт» г. Прохладный.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс по курсу промышленной технологии лекарств в различных вузах РФ: Кубанский ГМУ, Смоленская ГМА, Башкирский ГМУ, Пятигорская ГФА, Национальный исследовательский университет «БелГУ», Уральская ГМА, Северо-осетинский ГУ им. К.Л. Хетагурова, Казанский ГМУ, Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского.

Методология и методы исследования. Теоретическую основу исследования составили труды советских (Тенцова А.И., Головкин В.А., Абразмзон А.А., Виноградов Г.В., Малкин А.Я. и др.) и зарубежных исследователей (Шрамм Гебхард, A.L. Kelly, Shah V. et al.), развивающие использование физико-химических исследований в создании и стандартизации рациональных лекарственных препаратов; международная и российская нормативная документация по производству и контролю качества лекарственных форм. Методология исследования заключалась в изучении физико-химических свойств ПАВ, влияния различных вспомогательных веществ на реологические свойства лекарственной формы, фармацевтической и биологической доступности лекарственных веществ, способа введения активной субстанции в основу, в опытах in vitro и in vivo с последующим выбором оптимальных вспомогательных веществ и технологии, обобщениями, заключениями и рекомендациями по их использованию. При выполнении работы были использованы методы сравнительного, документированного анализа; комплекс физико-химических, биологических методов, фармако-технологических испытаний; математические методы анализа и обработки результатов.

Положения, выносимые на защиту:

результаты разработки новых методологических подходов к созданию и оптимизации исследований по изучению гетерогенных систем, апробированных на различных моделях эмульсий, суспензий и коллоидных систем;

метод определения сорбции эмульгатора на поверхности раздела фаз в эмульсиях и способ расчета оптимального количества эмульгатора для стабилизации эмульсий с заданными параметрами;

результаты исследования влияния реологических параметров на кинетическую стабильность и потребительские качества гетерогенных лекарственных форм;

результаты исследования физико-химических явлений при экстракции водой биологически активных веществ из лекарственного растительного сырья;

технологические схемы производства корригированных гетерогенных систем:

эмульсии, суспензий, корригированных сиропов и безалкогольных напитков адаптогенного действия;

методический подход к управлению качеством готовой продукции и технологическим процессом на основе изучения физико-химических закономерностей, характеризующих образование и свойства гетерогенных систем;

результаты оценки качества разработанных готовых продуктов и мониторинга их изменения в процессе хранения;

результаты доклинических исследований разработанных лекарственных форм.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов подтверждена многократной повторностью экспериментов;

исследованием физико-химических свойств вспомогательных веществ и лекарственных форм; статистической обработкой полученных результатов и их сопоставлением с данными литературы.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на:

5-ом Славянско-Балтийском науч. форуме «Санкт-Петербург – Гастро-2003»

(Санкт-Петербург, 2003); Межрегион. конф. по фармации и фармакологии «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции:

(Пятигорск, 2002-2005, 2007, 2009), 2-ой регион. науч.-практ. конф. молодых ученых и студентов Краснодарского края «Медицинская наука и здравоохранение» (Анапа, 2004); Междунар. специализированной выставке «Аптека 2005» (Москва, 2005); Всеросс. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы фармацевтической науки и практики» (Владикавказ, 2009); Ежегодной конф. «Фармация и общественное здоровье» (Екатеринбург, 2009); Всеросс. конф.

с элементами научной школы для молодежи «Нано- и супрамолекулярная химия в сорбционных и ионообменных процессах» (Белгород, 2010); II Междунар. конф.

«Информация о лекарственных средствах – качественному использованию лекарств» (Казань, 2010); Всеросс. науч.-практ. интернет-конф. «Современные аспекты разработки и совершенствования состава и технологии лекарственных форм» (Курск, 2011); I Междунар. науч.-практ. конф. «Современные проблемы отечественной медико-биологической и фармацевтической промышленности.

Развитие инновационного и кадрового потенциала Пензенской области» (Пенза, 2011); Междунар. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы науки фармацевтических и медицинских вузов: от разработки до коммерциализации»

(Пермь, 2011); Междунар. науч. конф. «Интеграция и инновации - 2011» (Энгельс, 2011); Междунар. конф. РАЕ «Фундаментальные исследования» (Тель-Авив, 2011); Всеросс. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы фармацевтической науки и практики» (Владикавказ, 2013); V Междунар. науч.-метод. конф. «Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Создание новых физиологически активных веществ» (Воронеж, 2013).

Личное участие автора. Автором осуществлен выбор научного направления, сформулированы цель и задачи исследования, обоснован выбор оптимальных путей их решения. Лично проведены исследования, соответствующие поставленной задаче, с последующим комплексным анализом полученных результатов. В выполненной работе автором непосредственно осуществлен мониторинг основных параметров, аналитическая и статистическая обработка полученных результатов; представлено научное обоснование и выводы.

Автором разработан метод оптимизации состава ПАВ в гетерогенных лекарственных формах.

Предложены новые подходы к рассмотрению реологических исследований.

На основании результатов проведенных экспериментально-теоретических исследований впервые разработаны методологические блок-схемы создания и производства гетерогенных лекарственных форм и биологически активных добавок к пище. При личном участии автора проведены доклинические испытания, подтвердившие эффективность разработанных форм.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 44 работы, в т.ч. 13 в изданиях, рекомендованных ВАК, 3 монографии, патент РФ № 2487646 «Сироп из растительного сырья и способ его получения».

Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научноисследовательских работ ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздрава России, тема утверждена на заседании ученого совета ГБОУ ВПО «Саратовский ГМУ им.

В.И.Разумовского» Минздрава России от 25.11.08 г., протокол №10.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Научные положения диссертации соответствуют формуле специальности 14.04.01 технология получения лекарств. Результаты проведенного исследования соответствуют области исследования специальности, конкретно пунктам 1, 3, 4, паспорта специальности 14.04.01 - технология получения лекарств.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы, приложения. Материалы диссертации изложены на 293 страницах компьютерного текста, иллюстрированы 81 таблицами и 88 рисунками. Список литературы включает 372 наименования публикаций: 343 отечественных и 29 зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В работе использовались лекарственные и вспомогательные вещества, отвечающие требованиям нормативной документации: винилин (ФСП 42-3282глицирам (ФСП 42-45145-06), камфора (ЛСР-002178/08), парацетамол (ФСП 42-0268-07), элеутерококка экстракт жидкий (ФСП 42-4736-08), родиолы экстракт жидкий (ФСП 42-2344-07), лимонника настойка (ФСП 42-0129-5146-09), лецитин соевый (ФС 42-2119-91, ГОСТ Р 53970-2010), хитозан (ТУ 9289-067-00472124-03), твин 80 (CAS No: 9005-65-6), полиэтиленгликоль (CAS No: 25322-68-3).

Методы исследования. Определение размера частиц проводили на седиметометре Одина и микроскопически на микроскопе Биолам С 11 с фотокамерой Olimpus FE – 46. Реологические исследования - на капиллярных вискозиметрах ВНЖ и реовискозиметрах Reotest II, РВ-8. Изучение гидрофильно – липофильного баланса ПАВ - титрованием в среде диоксан-бензол;

поверхностное натяжение - с помощью модифицированной методики капиллярного поднятия с фиксацией результатов цифровой фотокамерой Olimpus FE-46 12 Мп. Определение подлинности и количественного содержания флавоноидов, парацетамола, камфоры и минорных соединений в БАД проводили с использованием приборов: спектрофотометр СФ-56, микроколоночный жидкостный хроматограф «Миллихром А 02». Для оценки органолептических свойств безалкогольных напитков использовалась 26 балльная система, разработанная проф. И.Н. Андреевой. Доклиническое изучение разработанных лекарственных форм проводили на лабораторных крысах и мышах. Результаты обрабатывали методом вариационной статистики.

Разработка методологической схемы создания гетерогенных лекарственных форм на основании результатов физико-химических исследований Исследование поверхностно-активных свойств и физико-химических процессов в гетерогенных системах. Определение критической концентрации мицеллообразования (ККМ) для ПАВ имеет важное практическое значение для получения ультрамикрогетерогенных систем - мицеллярных растворов.

Фосфолипиды мы рассматриваем как ПАВ природного происхождения.

Определение ККМ1 и ККМ2 комплекса фосфолипидов сои проводили с помощью измерения поверхностного натяжения водных растворов (рис. 1), ККМ3 - по изменению реологических свойств (рис. 2).

По изотермам в точках К1 и К2 определено значение ККМ1 фосфолипидов ККМ2 – 0,7%. Изотерма, характеризующая резкое изменение реологии водных растворов фосфолипидов в ККМ3,– 8 %, свидетельствует об образовании пространственной структуры – гексагональной фазы, которая придает дополнительную кинетическую устойчивость гетерогенным системам.

Исследование способности фосфолипидов к структурообразованию при изменении температуры проводили для оптимизации технологии включения лекарственных веществ в мицеллы. На графиках (рис. 1 и 3) приведена, мH/м Рис. 3. График зависимости поверхностного натяжения растворов фосфолипидов от температуры Примечание: 1-24°С, 2-40°С и 3-60°С движения молекул и уменьшается вязкость системы. Эти свойства растворов фосфолипидов нами использовались для оптимизации технологии включения лекарственных веществ в мицеллы ПАВ.

Поверхностное натяжение и экстракция БАВ из растительного сырья.

Изучена динамика экстракции водой биологически активных веществ из сбора шиповника плодов и гибискуса Сабдариффа цветов (каркаде) (рис. 4).

Фенольные соединения Рис. 4. График зависимости степени которые включаются малорастворимые в воде вещества, т.е. происходит солюбилизация. Образование таких систем подтверждают исследования поверхностного натяжения водных экстрактов из растений и сиропов на их основе. Исследование зависимости поверхностного натяжения в водных извлечениях и сиропах от температуры приведено на рисунке 5.

60, мH/м настой гибискуса настой зеленого чая настой шиповника Рис. 5. График зависимости поверхностного натяжения от температуры водных и сохранению в сиропах на их основе веществ, мало растворимых в воде.

Оптимизация концентрации ПАВ в гетерогенных системах заключается в определении предельной сорбции ПАВ на границе раздела фаз, которая основана на том, что процесс эмульгирования обратим. Так, при эмульгировании наряду с разрушением капель происходит их коалесценция. В начале процесса преобладает дробление капель на более мелкие капли, а затем наступает равновесие между двумя процессами. Достижение состояния равновесия заключается в полном расходовании ПАВ на границе раздела фаз, т.е. когда сорбция поверхностноактивных веществ Г на границе раздела фаз приблизится к предельной Г = Г. В случае Г < Г образовавшиеся поверхности, не защищенные ПАВ, будут стремиться к уменьшению энергии Гибса системы, т.е. к коалесценции капель, уменьшая при этом общую площадь поверхности раздела фаз в эмульсии Sобщ.

Найти величину предельной сорбции Г на поверхности раздела фаз можно расчетным путем, определив, какое количество эмульгатора приходится на единицу поверхности раздела фаз. Затем на графике зависимости Sприв от Г определяли величину Г. Расчет величины Г в мг/см2 проводится с использованием метода Кремнева, по формуле: Г = сх/Sприв, где Sприв- удельная поверхность раздела фаз см2/г, сх- количество эмульгатора в мг/г эмульсии.

В расчете приведенной площади поверхности эмульсии Sприв использовали данные микроскопических исследований фракционного состава образцов эмульсий винилина (рис. 6).

Г, мг/см210- Рис. 6. График зависимости сорбции ПАВ на границе раздела фаз Г от приведенной площади поверхности раздела фаз эмульсий Sприв Из приведенных данных (рисунок 6) следует, что при постоянной температуре значение Г при небольшой концентрации фосфолипидов в эмульсии остается неизменным и резко возрастает в том случае, когда происходит прекращение увеличения дисперсности и, соответственно, Sприв.

Проводя аналогию с ККМ, можно сделать вывод о том, что при концентрации фосфолипидов в эмульсии от 4% до 6% практически все ПАВ расходуются на образование защитных оболочек на каплях масла, следовательно, Г = 0,8210-8 мг/см2. При дальнейшем увеличении концентрации ПАВ его избыток остается в растворе. Данные расчеты подтверждены также на модельных эмульсиях из масла семян тыквы. В исследовании было установлено, что содержание фосфолипидов в масле семян тыквы составляет 34,6%, определено значение Г = 1,08210-8 мг/см2.

На основании метода определения предельной сорбции ПАВ на поверхности раздела фаз в гетерогенных системах нами получена формула, с помощью которой можно определить количество эмульгатора, необходимое для получения эмульсий с заданными параметрами: сх Г D 2 6V3, где, сх - количество эмульгатора в мг/г эмульсии, V мл/г - объем внутренней фазы эмульсии, D, мм размер частиц и Г, мг/см2 - предельная сорбция для соответствующего эмульгатора.

Одним из наиболее важных факторов дизайна лекарственных форм являются их реологические свойства. При разработке лекарственных форм было установлено, что оптимальное значение относительной вязкости для гетерогенных ЛФ составляет от 50 до 500 мПас. В данном диапазоне пероральные ЛФ имеют необходимый внешний вид, легко взбалтываются, однократная доза быстро вытекает из флакона или выдавливается из пакета.

Установленное значение вязкости ЛФ можно отрегулировать двумя способами:

изменением концентрации и состава ПАВ;

добавлением регуляторов реологических параметров, загустителей.

Примером оптимизации концентрации ПАВ могут служить проведенные исследования по оптимизации состава эмульсии винилина. Необходимым условием является наличие у используемого ПАВ способности к образованию пространственных структур и наличию ККМ3. С этой целью исследовали образцы эмульсии винилина 50% (рис. 2). Из рис. 2 видно, что эмульсии с содержанием фосфолипидов от 4% до 8% - жидкости консистенции сливок с вязкостью до 85, мПас. При повышении концентрации фосфолипидов в эмульсии с 8% до 10% происходит резкое увеличение вязкости от 85,3 мПас до 2462 мПас, консистенция эмульсии - близкая к консистенции мазей.

Второй путь оптимизации вязкости в гетерогенных ЛФ был осуществлён на примере суспензий: антацидной, парацетамола и камфоры. Для придания седиментационной стабильности в суспензиях парацетамола и камфоры нами использована MЦ (рис. 7).

Вязкость Рис. 7. График зависимости вязкости суспензии парацетамола от содержания метилцеллюлозы повышении концентрации MЦ выше 3% взбалтывать суспензии для ресуспендирования необходимо интенсивно и длительно, что уменьшает удобство дозирования. Изменение точности дозирования объясняется сложностью ресуспендирования и наличием крупных капель, которые образуются при выливании вязкой ЛФ из флакона. Таким образом, на основании проведенного исследования установлено, что оптимальным диапазоном относительной вязкости ГЛФ является диапазон от до 500 мПас. При превышении данного диапазона ГЛФ для реэмульгирования/ресуспендирования необходимо интенсивно и длительно взбалтывать смеси, из-за чего ухудшается точность дозирования лекарственного вещества.

Структура реограмм течения вязкоупругих систем и факторы, обусловливающие вязкоупругие свойства жидкости. Кроме вязкости в реологии гетерогенных систем важное значение придается реометрии. На графиках зависимости реограммах течения, выделяют несколько участков: условно-мгновенная деформация, развитие высокоэластичной деформации и слабое разрушение структуры, достижение предельной высокоэластичной деформации и развитие быстрого разрушения структуры, структурная релаксация и переход к установившемуся течению (рис. 8).

При последовательном уменьшении напряжения сдвига наблюдается восстановление структуры «тиксотропия» и необратимая остаточная деформация.

Условно – мгновенная деформация характеризует сопротивление исследуемого образца прилагаемому напряжению 0 аналогично пружине. При дальнейшем увеличении скорости сдвига происходит разрушение межмолекулярных связей, изменение конформации молекул «структурная релаксация», после чего отмечается характер течения ньютоновского типа.

, Н/м разрушение структуры Рис. 8. Реограмма суспензии антацидной, стабилизированной хитозаном Описать упругие свойства и их влияние на кинетическую стабильность гетерогенной системы можно с помощью предложенного «коэффициента динамического разжижения» при начале течения или «коэффициента упругости»

Ку, который определяется как отношение вязкости «условно мгновенной деформации» к вязкости, соответствующей установившемуся течению или минимальной ньютоновской вязкости. Расчет данного коэффициента проведем на примере разработанной суспензии алюминия и магния гидроксидов, стабилизированной хитозаном: вязкость условно мгновенной деформации мПас к вязкости, соответствующей установившемуся течению 50 Пас Ку = 459/50 = 9,2. Установлено, что коэффициент показывает, каким образом изменяется вязкость исследуемой системы в состоянии покоя и при механическом воздействии. Подставляя коэффициент упругости в формулу Стокса, мы получаем, что при изменяющемся показателе вязкости изменяется скорость седиментации частиц в 99,2 = 82 раза. Таким образом, чем больше Ку, тем гетерогенные системы более стабильны. У систем с низким значением Ку характер течения, как правило, близок к ньютоновскому.

Влияние вспомогательных веществ в лекарственных формах на Важным фактором в фармацевтической технологии является правильный выбор вспомогательных веществ в зависимости от лекарственной формы и её назначения. Известно, что вспомогательные вещества, такие, как поливиниловый спирт, поливинилпирролидон и др., придают лекарственной форме преимущественно «ньютоновский» тип течения. Использовать такие ВВ целесообразно для гомогенных лекарственных форм. С целью уменьшения количества моделей при оптимизации состава лекарственных форм нами проанализированы реограммы течения различных композиций ВВ, использованных при изготовлении гетерогенных систем: жидких - эмульсий и суспензий, вязких и упруго-вязких систем в мазевых основах и собственно мазях, суппозиториях, карандашах и т.п. На основании проведенного анализа вспомогательные вещества классифицированы по группам и проведено сравнение с реологическими моделями (табл. 1). Тип образующихся связей определяли, используя методику Г.В. Михайловой по величине механической стабильности (МС).

Таблица 1. Сравнение влияния вспомогательных веществ на реологические стабильность, МС Реологическая Модель вязкоупругого Механическая модель, Модель вязкоупругой модель тела Кельвина-Фойхта сочетающая в себе две жидкости Максвелла Дизайн и Способность сохранять Характерно Низкая кинетическая потребительские длительное время замедленное стабильность ГС.

Вспомогательные Сплавы ПЭГ 1500, Сплавы ПЭГ 400, 1500, Сплавы ПЭГ 400 с редкосшитые полимеры редкосшитые полимеры эмульсионная основа метакриловой кислоты метакриловой кислоты, по Кутумовой, вязкие Сакап, Марс), хитозан, агар, пектины загустителями желатин, глицирам, производные МЦ и др. аэросил, сплавы В некоторых случаях характер течения в сложных комбинированных системах может изменяться в результате взаимного влияния друг на друга вспомогательных и лекарственных веществ. Например, введение воды в сплавы ПЭГ 1500 с ПЭГ 4000 и ПЭГ 6000 изменяет характер их течения.

При неправильном подборе вспомогательных веществ возможно отсутствие однородной структуры в гетерогенных лекарственных формах, тип связей кристаллизационный. В таких лекарственных формах это выражается наличием включений и неоднородности, быстрым расслаиванием, суппозитории и карандаши становятся хрупки и неоднородны.

В редких случаях для дилатантных жидкостей возможен реопексный характер течения гетерогенной системы. Например, суспензия алюминия и магния гидроксидов, стабилизированная хитозаном. В суспензии катионы металлов взаимодействуют с хитозаном, причем взаимодействие усиливается при механическом воздействии. Реопексный характер течения придает ЛФ дополнительную стабильность: до взбалтывания суспензия менее вязкая, что облегчает ресуспендирование суспензии, затем увеличившаяся вязкость снижает скорость оседания частиц, что способствует более точному дозированию ЛФ.

Таким образом, детальное изучение структурно-механических свойств лекарственных форм позволяет прогнозировать их седиментационную стабильность в течение длительного хранения. Исследованиями реологических свойств можно предположить технологические и потребительские показатели: как фасуемость и экструзия из тары, дозируемость, удобство и легкость нанесения на кожу. В суппозиториях и карандашах можно прогнозировать способность к сохранению формы при применении.

Методологические основы создания корригированных, пероральных Анализ данных литературы свидетельствует, что к настоящему времени определены несколько этапов исследования в процессе разработки гетерогенных ЛФ. Обобщенные этапы приведены в виде схемы (рис. 9).

Этап научной разработки препарата начинается с определения конкретной задачи исследования, из которой вытекает предварительный макет и дизайн разрабатываемой лекарственной формы.

На первом этапе формируется ориентировочное представление о возможном составе лекарственной формы на основании физико-химических и технологических свойств лекарственных веществ. Техническое задание формируется на основе анализа имеющихся на рынке препаратов, возможного объема и сегмента рынка для разрабатываемого препарата.

Предполагаемая лекарственная форма проходит экспертизу возможности разработки и производства в макете лекарственной формы. После определения затрат на разработку и производство принимается решение о дальнейшей разработке препарата или корректируется техническое задание.

Определение цели и задач исследования на основе анализа литературных данных и Маркетинговые исследования. Уточнение технического задания: состав, фармакологические, органолептические и потребительские характеристики Определение физико-химических свойств свойствах, предварительного возможное взаимодействие с дисперсионной производства разработку и средой, растворимость в воде и органических и затратах производство, и липофильные свойства и др. Определение возможности производства и соответствие с Разработка технологических приёмов на основе изучения физико-химических и технологических свойств лекарственных или биологически-активных веществ Сырье природного происхождения Подбор экстрагента и Ультрамикрогетерогенная система Корригирование на основе оценочной шкалы органолептических свойств Физико-химические свойства Химические свойства Микробиологическая чистота Разработка технологической схемы, стандартизация, установление сроков хранения, НД Рис. 9. Методологические основы создания корригированных лекарственных и парафармацевтических препаратов в виде гетерогенных систем Второй этап включает в себя комплекс исследований, направленный на получение стабильных ультрамикрогетерогенных (коллоидных) или микрогетерогенных (суспензии, эмульсии) систем в дисперсионной среде. В случае, когда исходным компонентом для получения ЛФ является лекарственное растительное сырьё, предполагается создание экстракционного фитокомплекса как промежуточного продукта. При использовании веществ мало- и нерастворимых в дисперсионной среде рассматривается способ получения гетерогенной системы.

Третий этап исследований предполагает оптимизацию состава и технологии, он заключается в оптимизации состава ПАВ на основании данных о предельной сорбции ПАВ на поверхности раздела фаз, ККМ и реологии.

На четвертом этапе разработанный препарат проверяется с точки зрения физико-химической, химической и микробиологической стабильности, устанавливаются его сроки годности. Технология и состав масштабируется для условий серийного производства.

Заключительным этапом является проведение доклинических исследований лекарственной формы, разработка и регистрация нормативно-технической документации. Предложенная нами методологическая основа создания апробирована при разработке состава и технологии корригированных гетерогенных ЛФ и фитопрепарататов для перорального применения.

Оптимизация методологической схемы разработки эмульсий для Актуальность разработки эмульсии связана с отсутствием корригированных пероральных лекарственных форм винилина (бальзам Шостаковского).

Предлагаемая эмульсия должна содержать винилина 50% в связи с тем, что разовая доза будет содержаться в 1 десертной или в 1 столовой ложке. На первоначальном этапе нами разработаны эмульсии с монокомпонентным составом ПАВ (поливинилпирролидон (ПВП), поливиниловый спирт (ПВС), эмульгатор Т2, эмульгатор №1, метилцеллюлоза (МЦ), натрий – карбоксиметилцеллюлоза (NаКМЦ) глицирам, солодки экстракт густой, твин-80, желатин, пектин, камедь, желатоза и фосфолипиды сои (лецитин) и др.). Многие из разработанных образцов оказались высоковязкими и кинетически нестабильными, трудно реэмульгируемыми, с неприятным привкусом мыла. Из них отобраны эмульсии, стабилизированные фосфолипидами сои и глицирамом.

Эти эмульсии обладали высокой кинетической стабильностью, поэтому их подвергали дополнительным испытаниям: центрифугированию, измерению размера капель дисперсной фазы, определению термостабильности при температуре 60±1°С.

По термостабильности рассчитывали коэффициент седиментации (Ks) – как отношение высоты выделившейся масляной фазы, «сливок», неразрушенной эмульсии и прозрачного раствора к общей высоте столба жидкости в пробирке, выраженный в процентах: 100%, где Hсс – высота соответствующего слоя, мм, Нж - общая высота жидкости, мм (рис. 10). Наблюдение проводили в течение 11 суток, отмечая высоту слоёв. Наиболее стабильными являются эмульсии, содержащие 8% фосфолипидов сои и 0,25% глицирама.

Выбор ПАВ проводился на основании исследования фракционного состава дисперсной фазы эмульсий (рис. 11).

Рис. 10. Кинетическая и агрегативная Рис. 11. Фракционный состав эмульсий Из приведенных данных следует, что содержание фракции с размером капель от 0 до 4 мкм резко возрастает при увеличении концентрации фосфолипидов от 4% до 8%. При дальнейшем увеличении концентрации фосфолипидов наблюдается незначительное повышение сoдержания этой фракции, т. е. в эмульсии около 8% фосфолипидов идет на образование защитных оболочек капель винилина в воде. Полученные данные использовали для определения предельной сорбции фосфолипидов на поверхности раздела фаз (рис. 6, стр. 13).

Добавление 0,25 % глицирама значительно повышает качество эмульсии, её кинетическую стабильность при хранении в условиях повышенной температуры.

Таким образом, показатель Кs, показывающий способность эмульсии к расслоению, напрямую зависит от вязкости эмульсии, т.е. отражает стабильность при длительном хранении, но не учитывает потребительские свойства.

Реэмульгирование эмульсий с содержанием 10% и более фосфолипидов сои затруднительно из-за их высокой вязкости.

Выбор эмульгирующей композиции подтвержден реологическими исследованиями, которые показали наличие упруго-вязких и тиксотропных свойств исследуемой эмульсии. Механическая стабильность (3,92) указывает на преобладание в системе конденсационно-кристаллизационных связей и обеспечивает стабильность эмульсии при длительном хранении.

Исследование и коррекция физико-химической и химической стабильности эмульсии винилина. Для повышения срока годности эмульсии проведено исследование зависимости стабильности эмульсии от рН. Оптимальное значение рН эмульсии равное 7,2, достигнуто с помощью 1/15 М фосфатного буферного раствора; в качестве антиокисиданта, обосновано использование токоферола ацетата. В соответствии с временной инструкцией МЗ по проведению работ с целью определения сроков годности лекарственных средств на основе метода «ускоренного старения» при повышенной температуре разница между условиями хранения экспериментальных моделей эмульсии составляет 40С, а изменение в эмульсии, стабилизированной токоферолом ацетатом, происходят через 45 суток. Можно рассчитать приблизительный срок хранения разработанной лекарственной формы: С = 4516 = 720 суток или 24 месяца.

Разработанная эмульсия практически не нуждается в корригентах, кроме корригентов запаха. Оттенки желтого цвета эмульсии придаёт лецитин, сладкий привкус - глицирам, фосфолипиды частично маскируют и смягчают приторно – сладкий вкус глицирама и горечь винилина. Наиболее подходящий под цвет эмульсии, сочетающийся с запахом винилина, дает ароматизатор с апельсиновым запахом. По всем органолептическим показателям разработанная эмульсия получила оценку «хорошо». Технология производства эмульсии представлена на аппаратурной схеме (рис. 12).

Рис. 12. Аппаратурная схема производства эмульсии винилина Стандартизация эмульсии винилина как гетерогенной системы для перорального применения. В связи с отсутствием методов количественного определения винилина в ЛФ нами на основании проведенных исследований были разработаны две методики: рефрактометрическая и гравиметрическая.

Количественное определение винилина в эмульсии затруднено в связи со спецификой его химического строения, так как это - химически стойкий полимер, средняя молекулярная масса которого колеблется от 3500 до 6500. Результаты сравнительной метрологической оценки методик анализа эмульсии винилина, полученных из пяти серий, представлены в табл. 2.

Таблица 2. Данные сравнительной метрологической оценки методик анализа Из представленных данных следует, что выполняется неравенство для рассчитанного критерия Фишера F F(P, f1, f2) и значения критерия Стьюдента.

Это позволяет сделать заключение о более высокой воспроизводимости и точности рефрактометрического метода количественного определения винилина в эмульсии.

Единых ограничений стабильности эмульсий не существует, но в них не должно быть плотных комков и осадка после взбалтывания. В соответствии с требованиями ГФ XI эмульсии должны быть гомогенными после 2-х минутного взбалтывания. Для обеспечения точности дозирования они не должны расслаиваться в течение 15 минут. Для разработанной эмульсии винилина достаточно 15 – 20 интенсивных встряхиваний до полного реэмульгирования, расслоение начинается через 2 – 3 суток. Сроки годности эмульсии устанавливали по следующим показателям: внешний вид, органолептические показатели, рН, подлинность, количественное содержание винилина в эмульсии, микробиологическая чистота, тяжелые металлы. Эмульсия хранилась при комнатной температуре, упакованная во флаконы из оранжевого стекла. По перечисленным показателям срок годности разработанной лекарственной формы составляет 24 месяца.

Доклинические исследования эмульсии винилина Острую токсичность эмульсии винилина проверяли по методу Кёрбера.

Согласно классификации К.К. Сидорова изучаемый препарат отнесен к практически нетоксичным веществам. Специфическое действие разработанной лекарственной формы винилина проверяли на модели язвенного поражения желудка, вызываемого преднизолоном. Разработанную эмульсию сравнивали с раствором винилина в масле, винилином и комплексом эмульгаторов (рис. 13).

Примечание: 1 - раствор винилина в масле, 2 - субстанция винилина, 3 - комплекс эмульгаторов, 4 - разработанная эмульсия винилина Рис. 13. Результаты сравнительных исследований противоязвенного действия В ходе эксперимента установлено, что разработанная эмульсия объединяет в себе положительные стороны влияния на саногенез язвенного поражения желудка: в то время как комплекс эмульгаторов способствовал заживлению язв в фундальном отделе желудка, винилин - в пилорическом. На модели гиперхолестеринимии, вызываемой твином-80, нами установлено, что разработанная эмульсия снижает содержание холестерина в сыворотке крови до нормального уровня. Исследование влияния эмульсии винилина на перекисное окисление липидов, проведенное на моделях определения концентрации малонового диальдегида в сыворотке крови и на эритроцитах крови, показало, что эмульсия обладает прооксидантными свойствами. Возникновение прооксидантных свойств, по всей видимости, связано введением в эмульсию глицирама.

Экспериментально-методологические подходы к разработке суспензий Разработка пероральной корригированной суспензии антацидного действия. Анализ номенклатуры лекарственных препаратов в виде суспензий показал, что более 40% из них - это пероральные суспензии, из которых более половины – антацидного действия. Большинство из них импортируется в нашу страну.

Изготовление антацидной суспензий алюминия и магния гидроксидов с использованием метода диспергирования показало, что они не обладают достаточной кинетической устойчивостью и дисперсностью. В связи с этим нами была изучена возможность получения суспензии методом конденсации. В технологическом аспекте этот подход к изготовлению суспензии позволил получить гелеобразную форму алюминия и магния гидроксидов, которую иногда называют в литературе «магния алюмогидрат». Для этого изучены различные факторы, влияющие на процесс конденсации: порядок смешивания компонентов, температура процесса, рН среды, концентрация растворов и т.д.

Гидроксиды получали из водных растворов алюминия и магния сульфатов с раствором натрия гидроксида методами прямого и обратного осаждения. В образовавшихся осадках определяли количественное содержание алюминия и магния гидроксидов методом потенциометрического титрования. Поскольку оба метода осаждения обеспечивают при равных условиях примерно одинаковый выход алюминия и магния гидроксидов, критериями оценки выбора метода служили показатели: кинетическая стабильность и нейтрализующая активность (КНА) (рис. 14).

мэкв/г нейтрализующей способности суспензий, полученных прямым и осаждения, проходит медленнее, что обратным методами осаждения гелеобразной формы алюминия и магния гидроксидов - магния алюмогидрата.

Оптимизацию параметров технологического процесса получения суспензии алюминия и магния гидроксидов проводили, изучая влияние таких факторов, как:

концентрация растворов, рН, температура. Изучение влияния соотношений растворов на показатель нейтрализационного капацитета и седиментационной устойчивости получаемых гидроксидов проводили в следующих соотношениях:

0,5:1, 1:0,8, 2:1 алюминия сульфата к магнию сульфату установлено оптимальное соотношение 1:0,8. Аналогично устанавливали оптимальную концентрацию осадителя – раствора натрия гидроксида (табл. 3).

Таблица 3. Влияние концентрации натрия гидроксида на седиментационную устойчивость и показатель кислотной нейтрализации суспензии алюминия и Концентрация Соотношение Концентрация Показа Седиментацио Показа алюминия и магния, сульфата к гидроксида, рН устойчивость, КНА, По результатам анализа представленных данных в таблице 3 можно сделать вывод, что при концентрации натрия гидроксида 10% полученная суспензия обладает более высокими показателями седиментационной устойчивости и кислотонейтрализующим капацитетом. Скорость введения раствора солей регулировали по изменению рН среды. Дальнейшее совершенствование технологии относилось к изучению зависимости выхода технических продуктов от температуры, при которой происходит осаждение. Получение алюминия и магния гидроксидов проводили при температуре 20°С, 40°С, 70°С и 90°С.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что оптимальными условиями получения суспензии алюминия гидроксида и магния гидроксида являются следующие: 20% концентрация растворов магния и алюминия сульфатов, при соотношении в растворов - 1:0,8, концентрации натрия гидроксида - 10%, показателе рН - 10,5, температуре процесса осаждения - 70°С.

На следующем этапе исследований было проведено обоснование выбора вспомогательных веществ. Регулирование реологических свойств проводилось добавлением МЦ, ПВС, ПВП и хитозана. С помощью реологических исследований суспензии обосновано использование в качестве регулятора реологических свойств хитозана в концентрации 2%.

Разработанная технология и состав антацидной суспензии обеспечивают высокую седиментационную и агрегативную стабильность суспензии. С целью обеспечения длительного срока хранения и органолептических свойств в состав суспензии введены: корригент - эссенция апельсиновая 0,01 %, подсластитель – аспартам 0,1%, консервант - калия сорбат 0,3%. Органолептические свойства разработанной антацидной суспензии получившей условное название Альмахит»

проверяли по методу экспертной оценки и оценочной шкалы. По органолептическим свойствам суспензия получила оценку «хорошо».

Изучена нейтрализующая емкость разработанной суспензии по методике ГФ XII, ч.2 ОФС 42-0100-09 «Определение кислотонейтрализующей способности». Препаратами сравнения служили Маалокс 70 и Алмагель (табл. 4).

Таблица 4. Состав и емкость нейтрализации антацидных суспензий Результаты, представленные в табл. 4, свидетельствуют о том, что по нейтрализующей емкости все изученные препараты аналогичны.

Результаты изменения рН реакционной среды во времени представлены в табл. 5.

Из анализа данных видно, что динамика нейтрализации у всех изученных препаратов одинакова. Все препараты обладают быстрой нейтрализующей активностью (в течение 1 минуты), буферирующее время (продолжительность нейтрализации) составляет более 60 минут. Таким образом, проведенные исследования показали, что по свойствам полученная суспензия Альмахит не уступает изучаемым зарубежным аналогам.

Химическая, технологическая и аппаратурная схемы производства Химическая схема получения алюминия и магния гидроксидов описывается следующей реакцией:

MgSO47H2O + Al2(SO4)318H2O+8NaOH = Mg(OH)2+2Al(OH)3+4Na2SO4+ 25H2O В результате проведенных исследований предложена аппаратурная схема получения суспензии антацидного действия с содержанием алюминия и магния гидроксидов (рис. 15).

Исследования по стандартизации антацидной суспензии Альмахит За основу нормирования качества суспензии Альмахит взята фармакопейная статья на антацидные препараты US Pharmacopeia 33, pp. 54., а также использовались ГФ XI, вып. 2 «Суспензии», ГФ ХII, ч. 2, ОФС 42-0067- «Микробиологическая чистота», ОФС 42-0059-07 «Тяжелые металлы».

Рис. 15. Аппаратурная схема производства суспензии Альмахит Перед проведением испытаний препарат необходимо хорошо гомогенизировать путем энергичного взбалтывания флакона в течение 3-5 минут.

Органолептически вкус (сладковатый) и запах - характерный, с преобладанием апельсинового оттенка. Результаты метрологической обработки разработанных методов количественного определения содержания алюминия и магния гидроксидов в суспензии представлены в табл. 6.

Таблица 6. Данные сравнительной метрологической оценки анализа количественного содержания алюминия и магния гидроксида в суспензии Из таблицы 6 видно, что в обоих случаях выполняется неравенство для рассчитанного критерия Фишера F F(P, f1, f2), и рассчитанного значения критерия Стьюдента, что позволяет сделать заключение о высокой воспроизводимости и правильности разработанных методик количественного определения алюминия и магния гидроксидов в суспензии в присутствии вспомогательных веществ.

Таблица 7. Результаты определения сроков годности суспензии Альмахит Внешний вид Визуальный Белая гомогенная или соотв. соотв. соотв. соотв.

Вкус Органолептич Характерный, сладковатый соотв. соотв. соотв. соотв.

Стабильность Взбалтывают Не должно быть соотв. соотв. соотв. соотв.

суспензии в течение 1 расслаивания в течение Подлинность Цветные С раствором ализарина соотв. соотв. соотв. соотв.