DARBAS ATLIKTAS KLINIKINĖS FARMACIJOS KATEDROJE PATVIRTINIMAS APIE ATLIKTO DARBO SAVARANKIŠKUMĄ
Patvirtinu, kad įteikiamas magistro baigiamasis darbas „Mikrostruktūrinių nešiklių modeliavimas ir kokybės vertinimas“
1. Yra atliktas mano pačios.
2. Nebuvo naudotas kitame universitete Lietuvoje ir užsienyje.
3. Nenaudojau šaltinių, kurie nėra nurodyti darbe, ir pateikiu visą naudotos literatūros sąrašą. Elektroniniu laišku patvirtinu, o darbas bus pasirašytas pasibaigus karantino ir ekstremaliosios situacijos dėl COVID-19 pandemijos Lietuvos Respublikoje laikotarpiui.
2020.05.05 Indra Samokaitytė
(data) (autoriaus vardas, pavardė) (parašas)
PATVIRTINIMAS APIE ATSAKOMYBĘ UŽ LIETUVIŲ KALBOS TAISYKLINGUMĄ
ATLIKTAME DARBE Patvirtinu lietuvių kalbos taisyklingumą atliktame darbe.
Elektroniniu laišku patvirtinu, o darbas bus pasirašytas pasibaigus karantino ir ekstremaliosios situacijos dėl COVID-19 pandemijos Lietuvos Respublikoje laikotarpiui.
2020.05.05 Indra Samokaitytė
(data) (autoriaus vardas, pavardė) (parašas)
MAGISTRO BAIGIAMOJO DARBO VADOVO IŠVADA DĖL DARBO GYNIMO
Elektroniniu laišku patvirtinu, o darbas bus pasirašytas pasibaigus karantino ir ekstremaliosios situacijos dėl COVID-19 pandemijos Lietuvos Respublikoje laikotarpiui.
2020.05.08 Vaida Kurapkienė
MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS APROBUOTAS KATEDROJE
Elektroniniu laišku patvirtinu, o darbas bus pasirašytas pasibaigus karantino ir ekstremaliosios situacijos dėl COVID-19 pandemijos Lietuvos Respublikoje laikotarpiui.
(aprobacijos data ) (katedros vedėjo vardas, pavardė) (parašas) Baigiamojo darbo recenzentas
Elektroniniu laišku patvirtinu, o darbas bus pasirašytas pasibaigus karantino ir ekstremaliosios situacijos dėl COVID-19 pandemijos Lietuvos Respublikoje laikotarpiui.
(vardas, pavardė) (parašas)
Baigiamųjų darbų gynimo komisijos įvertinimas:
LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
FARMACIJOS FAKULTETAS
KLINIKINĖS FARMACIJOS KATEDRA
INDRA SAMOKAITYTĖ
MIKROSTRUKTŪRINIŲ NEŠIKLIŲ
MODELIAVIMAS
IR
KOKYBĖS VERTINIMAS
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovas Lekt. dr. Vaida Kurapkienė
LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
FARMACIJOS FAKULTETAS
KLINIKINĖS FARMACIJOS KATEDRA
TVIRTINU:
Farmacijos fakulteto dekanė prof. Dr. Ramunė Morkūnienė Data
MIKROSTRUKTŪRINIŲ NEŠIKLIŲ
MODELIAVIMAS IR KOKYBĖS VERTINIMAS
Magistro baigiamasis darbasDarbo vadovė
Lekt. dr. Vaida Kurapkienė Data
Recenzentas Darbą atliko Magistrantė Indra Samokaitytė Data Data
TURINYS
SANTRAUKA ... 5
SUMMARY ... 6
SANTRUMPOS ... 7
ĮVADAS ... 8
DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI ... 10
1. LITERATŪROS APŽVALGA ... 11
1.1. Mikroemulsijos ir jų pritaikymo galimybės ... 11
1.1.1. Mikroemulsijos ir jų klasifikacija ... 11
1.1.2. Mikroemulsijų pritaikymas transderminiam vartojimui ... 13
1.2. Mikroemulsijų modeliavimas ir kokybės vertinimas ... 14
1.2.1. Mikroemulsijų formulavimas ... 14
1.2.2. Mikroemulsijų gamyboje naudojami komponentai ... 15
1.2.3. Mikroemulsijų kokybės vertinimo parametrai ... 18
1.2.4. Mikroemulsijų gamybai naudojamos gelifikuojančios medžiagos ... 20
1.3. Resveratrolis ir jo pritaikymo galimybės ... 21
2. TYRIMO METODIKA ... 24
2.1. Tyrimo objektas ... 24
2.2. Tyrimui naudoti įrenginiai ir medžiagos ... 24
2.3. Tyrimo metodai ... 25
2.3.1. Resveratrolio tirpumo nustatymas ... 25
2.3.2. Pseudo-trinarių fazių diagramų sudarymas ... 25
2.3.3. Mikroemulsijų gamyba ... 25
2.3.4. Mikroemulsijų su resveratroliu gamyba ... 26
2.3.5. Gelifikuotų mikroemulsijų gamyba ... 26
2.3.6. Mikroemulsijų termodinaminio stabilumo vertinimas ... 26
2.3.7. Mikrostruktūrinių nešiklių fizikinių–cheminių parametrų vertinimas ... 27
2.3.8. Resveratrolio atpalaidavimo iš mikrostruktūrinių nešiklių in vitro tyrimai ... 27
2.3.9. Statistinė duomenų analizė ... 27
3. TYRIMŲ REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS ... 29
3.1. Resveratrolio tirpumo mikroemulsijų komponentuose nustatymas ... 29
3.2. Pseudo-trinarių fazių diagramų sudarymas ... 29
3.3. Mikroemulsijų sudėčių atranka ir jų kokybės vertinimas... 32
3.4. Mikroemulsijų sudėčių eksperimentinis planavimas ir optimizavimas ... 37
3.6. Gelifikuotų mikroemulsijų kokybinių parametrų vertinimas ... 41
3.7. Resveratrolio atpalaidavimo iš mikrostruktūrinių nešiklių in vitro tyrimas ... 43
4. IŠVADOS ... 45
5. PRAKTINĖS REKOMENDACIJOS ... 46
SANTRAUKA
I. Samokaitytės magistro baigiamasis darbas „Mikrostruktūrinių nešiklių modeliavimas ir kokybės vertinimas“. Mokslinė vadovė lekt. dr. V. Kurapkienė; Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Farmacijos fakulteto Klinikinės farmacijos katedra. Kaunas, 2020.
Tyrimo tikslas: sumodeliuoti kokybės reikalavimus atitinkančius mikrostruktūrinius nešiklius ir juos pritaikyti veikliosios medžiagos resveratrolio įterpimui. Tyrimo uždaviniai: įvertinti pagalbinių medžiagų tinkamumą mikroemulsijų gamybai; atlikti sumodeliuotų mikroemulsijų sudėčių optimizavimą ir kokybės vertinimą; nustatyti sumodeliuotų mikrostruktūrinių nešiklių su resveratroliu kokybės parametrus; įvertinti resveratrolio atpalaidavimą iš skirtingų mikrostruktūrinių nešiklių. Tyrimo objektas: sumodeliuoti eksperimentiniai mikrostruktūriniai nešikliai, į kuriuos įterpta modelinė veiklioji medžiaga resveratrolis. Tyrimo metodai: resveratrolio kokybiniam ir kiekybiniam įvertinimui naudotas Klinikinės farmacijos katedros laboratorijoje įdiegtas ir validuotas efektyviosios skysčių chromatografijos metodas. Mikrostruktūrinių nešiklių dalelių dydis ir polidispersiškumo indeksas nustatyti dinaminės šviesos sklaidos metodu, jų pH matuotas pH–metru, klampa vertinta naudojant viskozimetrą, elektrinis laidis išmatuotas konduktometru. Biofarmacinis atpalaidavimo tyrimas in vitro atliktas naudojant modifikuotas Franz– tipo difuzines celes. Tyrimo rezultatai: pritaikius eksperimentinį planavimą ir atlikus optimizavimą, gauta optimalios sudėties, kokybės parametrus atitinkanti mikroemulsija, sudaryta iš 6,65% izopropilo miristato, 37,35% išgryninto vandens bei 56,0% Labrasol® ir propilenglikolio mišinio (santykis 6:1). 1% ir 2% resveratrolio
mikroemulsijų vidutinis dalelių dydis buvo atitinkamai 72,65 nm ir 99,74 nm, polidispersiškumo indeksas – 0,275 ir 0,267, pH lygus 4,87 ir 4,84, elektrinis laidis – 7,43 ir 6,66 μS/cm2, o klampos reikšmės – 33,43 ir 34,43 mPa∙s. Atrinktos 0,5% ir 1% poloksamero 407 koncentracijos statistškai reikšmingai (p<0,05) didino 1% ir 2% resveratrolio mikroemulsijų klampą. Į 1% resveratrolio mikroemulsijas įterpus 0,5% ir 1% polimerą, sistemų vidutinis dalelių dydis atitinkamai padidėjo 7,57% ir 17,72%, polidispersiškumo indeksas – 41,82% ir 63,63%. 2% resveratrolio mikroemulsijų klampą modifikavus 0,5% ir 1% polimeru, vidutinis dalelių dydis atitinkamai padidėjo 7,83% ir 14,79%, polidispersiškumo indeksas – 38,57% ir 68,53%. Po 6 valandų didžiausias atpalaiduotas resveratrolio kiekis (4,3%) buvo nustatytas iš 2% resveratrolio mikroemulsijos, kai gelifikuojančia medžiaga pasirinktas 0,5% koncentracijos polimeras. Išvados: pasirinkti tinkami komponentai leido pagaminti stabilias ir kokybės reikalavimus atitinkančias mikroemulsijas. Sumodeliuota optimalios sudėties mikroemulsija atitiko kokybės parametrus ir buvo pritaikyta lipofilinės medžiagos resveratrolio įterpimui. Į mikroemulsijas su resveratroliu pridėtas polimeras statistiškai reikšmingai (p<0,05) didino sistemų vidutinį dalelių dydį, polidispersiškumo indeksą, klampą. Didesnis ištirpusios veikliosios medžiagos kiekis buvo atpalaiduotas iš polimeru stabilizuotų mikroemulsinių sistemų.
SUMMARY
Final master‘s thesis of I. Samokaitytė “Modeling and quality evaluation of microstructural carriers“. Scientific supervisor lect. dr. V.Kurapkienė; Lithuanian University of Health Sciences, Faculty of Pharmacy, Department of Clinical Pharmacy. Kaunas, 2020.
The aim of the study: to modelate microstructural carriers that meet quality requirements and to apply them for the active substance resveratrol. Main tasks: to evaluate the suitability of excipients for the production of microemulsions; to perform optimization and quality evaluation of formulated microemulsions; to determine the quality parameters of modeled microstructural carriers with resveratrol; to evaluate the release of resveratrol from microstructural carriers. Object of the study: microstructural carriers with incorporated active substance resveratrol. Methods: identification and quantification of resveratrol was performed by validated high–performance liquid chromatography method. Particle size and polydispersity index of microstructured carriers were determined by dynamic light scattering method. The pH–meter, viscometer and conductometer were used to determine the pH value, viscosity and conductivity, respectively. Biopharmaceutical in vitro release studies were performed by modified Franz– type diffusions cells system. Results: after applying experimental planning and optimization, the optimal composition microemulsion, complied with the requirements of the quality, was modelled. This microemulsion containing 6.65% of isopropyl myristate, 37.35% of purified water, 56.0% of the mixture of Labrasol® and propilene glycol (6:1 ratio). The average
particle size of microemulsions with 1% and 2% of resveratrol was 72.65 nm and 99.74 nm, respectively, polydispersity index – 0.275 and 0.267, pH – 4.87 and 4.84, electrical conductivity 7.43 and 6.66 μS/cm2 and the viscosity values was 33.43 and 34.43 mPa∙s. Selected 0.5% and 1% concentrations of poloxamer 407 statistically significantly (p<0.05) increased the viscosity of 1% and 2% resveratrol microemulsions. The addition of 0.5% and 1% polymer to 1% resveratrol microemulsions increased the aveage particle size of the microemulsion systems by 7.57% and 17.72%, respectively, and the polydispersity index by 41.82% and 63.63%. Modification of the viscosity of a 2% resveratrol microemulsion with 0.5% and 1% polymer increased the average particle size by 7.83% and 14.79%, respectively, and the polydispersity index by 38.57% and 68.53%. After 4 hours the highest amount of released resveratrol was 4.3% from a 2% resveratrol microemulsion when a 0.5% polymer was selected as the gelling agent. Conclusions: selected suitable components of microemulsion allowed to produce stable and quality systems. The modeled microemulsion of optimal composition corresponded to the quality parameters and was adapted to the incorporation of the active substance resveratrol. The polymer added to these resveratrol microemulsions statistically significantly (p<0.05) increased particle size, polydispersity index and viscosity of the systems. Higher amounts of dissolved active ingredient were released from polymer-stabilized microemulsion systems.
SANTRUMPOS
A/V – aliejus–vandenyje tipo sistema HLB – hidrofilinis–lipofilinis balansas ME – mikroemulsija
ME–GEL–RES – gelifikuota mikroemulsija su resveratroliu ME–RES – mikroemulsija su resveratroliu
PAM – paviršinio aktyvumo medžiaga (-os) PEG 400 – polietilenglikolis 400
PDI – polidispersiškumo indeksas PG – propilenglikolis
P407 – poloksameras 407 RES – resveratrolis
S/KoS – surfaktanto ir kosurfaktanto mišinys V/A – vanduo–aliejuje tipo sistema
ĮVADAS
Vietinio poveikio vaistų tiekimo sistemos yra plačiai pritaikomos odos ligų prevencijai ir gydymui [1]. Rinkoje yra didelė pasiūla ant odos vartojamų gelių, kremų, losjonų ir kitų farmacinių formų, tačiau jų pritaikymą dažnai riboja prastas vaistinės medžiagos tirpumas sudėtinėse medžiagose. Dėl šios priežasties vaistinės medžiagos atpalaidavimas iš farmacinės formos yra nepakankamas, o jos skvarbą į gilesnius odos sluoksnius riboja barjerinis stratum corneum sluoksnis. Norint pagerinti vaistinės medžiagos tirpumą, jos atpalaidavimą iš farmacinės formos bei skvarbos į odą procesą, modeliuojamos įvairios nešiklių sistemos, kurios didina vaistinių medžiagų tirpumą formuluotėse, modifikuoja lipofilinių ir keratinizuotų odos sluoksnių struktūrą [2,3].
Mikroemulsijos (ME) – patraukli farmacinė forma, sėkmingai pritaikoma įvairių prastai tirpių vaistinių medžiagų tiekimui [2]. Tai lengvai pagaminamos, termodinamiškai stabilios, optiškai izotropinės struktūros, sudarytos iš tarpusavyje nesimaišančių aliejinės ir vandeninės fazių bei jas stabilizuojančių paviršinio aktyvumo medžiagų (PAM) [4,5]. Moksliniai tyrimai rodo, jog didesnį atpalaiduojamą vaistinės medžiagos kiekį lemia ME sistemos struktūra, t.y. mažas dispersinės fazės dydis bei sudėtiniai komponentai, kurie geba tirpinti tiek hidrofilines, tiek lipofilines vaistines medžiagas. Šie komponentai gali veikti ir kaip skvarbą gerinančios medžiagos, didinančios stratum
corneum sluoksnio pralaidumą [6–9]. Vis dėlto, efektyvesnį šios farmacinės formos panaudojimą
riboja santykinai mažas jos klampumas, sąlygojantis trumpą vaistinės medžiagos laikymąsi ant odos ir nepatogų vartojimą. Sistemos išsilaikymą ant odos galima modifikuoti įterpiant į ME gelifikuojančias medžiagas – natūralius, pusiau sintetinius ar sintetinius polimerus [10]. Modeliuojant tokias formuluotes, būtina įvertinti, ar klampą modifikuojančios medžiagos nedaro neigiamos įtakos ME kokybei ir nemažina sistemos stabilumo [11–14].
Tiriamajame darbe kaip modelinė veiklioji medžiaga buvo pasirinktas resveratrolis (3,4′,5-trihidroksistilbenas) (RES). Tai yra polifenolinis junginys, turintis izomerines formas – pasižyminčią biologiniu aktyvumu trans- ir neaktyvią cis- formą [15–19]. RES medicinoje vertinamas dėl antioksidacinių, priešuždegiminių, priešvėžinių ir kt. teigiamų savybių žmogaus organizmui, todėl yra potenciali veiklioji medžiaga, kuri gali būti pritaikoma įvairių dermatologinių ligų prevencijai [20–22]. Vis dėlto, RES platesnį panaudojimą medicinoje riboja prastas tirpumas vandenyje, todėl šio junginio tirpumo pagerinimas farmacinėje formoje gali reikšmingai padidinti ir pritaikymo galimybes [9].
Teorinė ir praktinė reikšmė. Dėl riboto RES pritaikymo galimybių buvo sumodeliuoti
mikrostruktūriniai nešikliai, gebantys įterpti ir atpalaiduoti didesnius RES kiekius. ME modeliavimui pritaikytas eksperimentinis planavimas, kuris leido sumažinti eksperimentų skaičių ir suformuoti kokybės reikalavimus atitinkančias stabilias ME. Atliktas sumodeliuotos ME sudėties optimizavimas, įvertintas termodinaminis stabilumas, dinaminės šviesos sklaidos metodu nustatyti vidutinis dalelių
dydis ir polidispersiškumo indeksas, ištirtos pH, elektrinio laidžio ir klampos reikšmės. Siekiant išspręsti ME sistemų mažos klampos problemą ir prailginti vaistinės medžiagos laikymąsi ant odos, suformuotos gelifikuotos mikroemulsijos su resveratroliu (ME–GEL–RES). Atliktas biofarmacinis atpalaidavimo tyrimas in vitro, kurio metu įvertintas mikrostruktūrinių nešiklių tinkamumas RES atpalaidavimui.
Šio darbo tikslas – sumodeliuoti kokybės reikalavimus atitinkančius mikrostruktūrinius nešiklius ir juos pritaikyti veikliosios medžiagos resveratrolio įterpimui.
DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI
Darbo tikslas: sumodeliuoti kokybės reikalavimus atitinkančius mikrostruktūrinius nešiklius ir juos pritaikyti veikliosios medžiagos resveratrolio įterpimui.
Darbo uždaviniai:
1. Įvertinti pagalbinių medžiagų tinkamumą mikroemulsijų gamybai.
2. Atlikti sumodeliuotų mikroemulsijų sudėčių optimizavimą ir kokybės vertinimą. 3. Nustatyti sumodeliuotų mikrostruktūrinių nešiklių su resveratroliu kokybės parametrus. 4. Įvertinti resveratrolio atpalaidavimą iš skirtingų mikrostruktūrinių nešiklių.
1. LITERATŪROS APŽVALGA
1.1. Mikroemulsijos ir jų pritaikymo galimybės
1.1.1. Mikroemulsijos ir jų klasifikacija
Terminas „mikroemulsija“ (ME) pirmą kartą 1943 metais buvo paviešintas chemikų T.P. Hoar ir J.H.Schulman, kurie aprašė spontaniškai susidariusį vienos fazės skaidrų tirpalą, titruojant emulsiją su heksanoliu [23]. Manoma, jog pati ME forma buvo atrasta gerokai anksčiau nei minėtų mokslininkų studijos. Literatūroje minima, kaip australės namų šeimininkės jau 20a. pradžioje naudodavo vandens, eukaliptų eterinio aliejaus, muilo ir spirito mišinius, kad išskalbtų vilną, o pirmąja komercine ME galima laikyti 1928 metais Rodewald sukurtą skystą vašką [24].
ME yra termodinamiškai stabilios, optiškai izotropinės struktūros, sudarytos iš tarpusavyje nesimaišančių aliejinės ir vandeninės fazių bei jas stabilizuojančių PAM [4,5]. Gebėjimas susiformuoti spontaniškai, mažas šių dispersinių sistemų dalelių dydis (10–200 nm), lemiantis jų skaidrumą, maža dinaminė klampa ir kiti fizikiniai–cheminiai parametrai yra esminiai skirtumai, lyginant ME su įprastine emulsijos forma [6,9,25].
Mikroemulsinių sistemų kompozicijos komponentų sąveika keičiasi nuolatos ir labai greitai. Priklausomai nuo komponentų santykio, galima išskirti tris pagrindines mikrostruktūras – aliejus/vandenyje (A/V) ME, kai aliejaus lašeliai tolygiai pasiskirstę vandeniniame sluoksnyje, vanduo/aliejuje (V/A) ME, vandens lašeliams esant aliejinėje fazėje, ir biištisinė struktūra (joje vandeninės ir aliejinės fazių kiekiai vienodi) [8,9]. Schematiškai tokios struktūros pavaizduotos 1 pav. [5]. Visų šių ME tipų paviršiaus įtemptis stabilizuojama surfaktanto ir kosurfaktanto deriniu [26]. Aliejinės ir vandeninės fazių bei PAM mišiniai formuoja įvairias struktūras, priklausomai nuo šių komponentų kiekių. Surfaktanto plėvelės lankstumas šiuo atžvilgiu yra svarbus veiksnys A/V tipo ME susidarant kubų, sferinių, cilindrinių micelių struktūroms, o V/A ME – invertuotų micelių struktūroms arba monosluoksniams [27].
1 pav. ME struktūros tipai: 1 – A/V ME, 2 – biištisinė ME sistema, 3 – V/A ME [5] (adaptuota pagal Lawrence M.J., Rees G.D.)
Winsor (1948) atlikdamas tyrinėjimus, pastebėjo, kad sumaišant vandenį (ar druskingą tirpalą) ir organinį skystį su tam tikru amfifilinio surfaktanto kiekiu, susidaro pagrindinės keturios pusiausvyros sistemos, pavadintos I–IV Winsoro ME tipais [27,28] :
I tipas (dviejų fazių sistema) – aliejinė fazė yra pusiausvyroje su surfaktanto vandeniniu
tirpalu, kuriame yra dalis ištirpusio organinio skysčio. Tai yra A/V ME.
II tipas (dviejų fazių sistema) – vandeninė (arba vandeninio druskos tirpalo) fazė egzistuoja
pusiausvyroje su surfaktantu ir aliejine faze, kurioje yra ištirpusio vandens. Tai yra V/A ME.
III tipas (trijų fazių sistema) – vidurinioji fazė su surfaktantu egzistuoja pusiausvyroje su
viršuje esančia aliejine faze ir apatine vandenine faze.
IV tipas (vienos fazės sistema) – homogeninis surfaktanto, aliejinės ir vandeninės fazių
mišinys.
Atsižvelgiant į naudojamą emulsiklį, ME gali lengvai pereiti iš vieno tipo į kitą. Schematiškai ME tipo priklausomybė nuo išorinių veiksnių pavaizduota 2 pav.
2 pav. Temperatūros arba druskingumo ir PAM koncentracijos įtakos ME tipui schema [27] (adaptuota pagal Callender S.P., Mathews J.A. ir kt.)
Temperatūros pokytis, jei tai nejoninė PAM, arba druskingumas, jei PAM yra joninės kilmės, gali pakeisti tipą I→ III→ II. Padidėjusi PAM koncentracija taip pat gali sukelti perėjimą nuo bet kurio iš šių ME tipų į IV tipo ME [27].
Te mp er atū ta a rb a dr us ki ngu m as Surfaktanto koncentracija
1.1.2. Mikroemulsijų pritaikymas transderminiam vartojimui
Transderminis vaistų vartojimas yra apibūdinamas kaip vietinių ligų gydymas ir prevencija, vaistinėms medžiagoms patenkant į sisteminę kraujotaką per odos sluoksnius [1]. Tokios vietinio poveikio vaistų tiekimo sistemos yra efektyvesnė ir saugesnė alternatyva nei vartojant juos per os, kadangi yra išvengiama veikliosios medžiagos dalinio skaidymo skrandyje, pirmos fazės kepenų metabolizmo, taip pat stebimas mažesnis virškinamojo trakto toksiškumas [29,30]. Nepaisant transderminio vaistų pernešimo pranašumo, ne visos rinkoje esančios farmacinės formos yra tinkamos tokiai pernašai, kadangi žmogaus odos barjerinis sluoksnis yra ypač nepralaidus egzogeninėms medžiagoms. Vaistinės medžiagos gali veikti tik perėjusios odos stratum corneum sluoksnį, todėl vaistinių medžiagų farmakologinis aktyvumas yra ribojamas lėto dalelių transportavimo per šį barjerą. Norint pagerinti skvarbos procesą, įvairiomis nešiklių sistemomis ir fizikocheminiais metodais siekiama didinti vaistinių medžiagų tirpumą formuluotėse, modifikuoti lipofilinių bei keratinizuotų odos sluoksnių struktūrą [2,3].
ME yra tinkama ir lengvai pagaminama farmacinė forma, dėl savo struktūros gebanti aktyviai pernešti vaistines medžiagas per odą į sisteminę kraujotaką, veikiant skirtingais mechanizmais [6–9]. Mažas ME sistemos dispersinės fazės dydis turi reikšmingos įtakos vaistinės medžiagos skvarbai per odą, kadangi didėja paviršiaus plotas, galintis sąveikauti su raginio sluoksnio sritimi, taigi padidėja ir transderminės vaisto pernašos efektyvumas [2,31–33]. Sintov A.C ir kt. (2015) viena iš atliktų tyrimų su kurkumino ME išvadų teigia, jog stebima atvirkštinė koreliacija tarp sumažėjusio dalelių dydžio ir atpalaiduoto kurkumino kiekio iš ME, o tai lemia padidėjusią veikliosios medžiagos skvarbą per odą. [34]. Skvarbos per odą efektyvumui reikšmės turi ir ME sistemas sudarantys komponentai (PAM, aliejinė fazės medžiagos) [2,8,35]. Optimizuojant ME sistemų sudėtis su šiomis medžiagomis, siekiama gerinti odos stratum corneum pralaidumą, naudojant maksimalias koncentracijas, nesukeliančias odos dirginimo [1]. Tokios medžiagos, mokslinėje literatūroje apibūdinamos kaip skvarbą gerinančios, kurios plačiai pritaikomos siekiant geresnės transderminės vaistų pernašos dėl gebėjimo sąveikauti su stratum corneum lipidais, juos ardyti, taip didinant šio sluoksnio pralaidumą [35]. Atliktų ME sistemų ex vivo tyrimų su įvairiomis vaistinėmis medžiagomos rezultatai rodo, jog didesnis atpalaiduotos veikliosios medžiagos srautas yra iš ME, kurių sudėtyje yra skvarbą gerinančių komponentų, lyginat su rinkoje esančiais įprastais vietiškai vartojamais geliais [32,36]. Kita ME sistemų savybė, didinanti skvarbą per odą, yra gebėjimas talpinti didelį kiekį ištirpusios vaistinės medžiagos. Prastai tirpios medžiagos dažniausiai riboja įprastų farmacinių formų kūrimą ir vystymą
dėl nepakankamai gerų in vitro tirpumo ir in vivo biologinio pasisavinimo parametrų. Callender ir kt. (2017) atlikta mokslinių publikacijų apžvalga parodė, kad beveik 80% modeliuojamų ME buvo kurtos dėl lipofilinių, prastai vandenyje tirpių vaistinių medžiagų tirpumo ir biologiniam pasisavinimo
pagerinimo, ir tik 16% – dėl hidrofilinių medžiagų [27]. Gebėjimą tirpinti tiek hidrofilines, tiek lipofilines medžiagas lemia ME sistemų struktūra, sudaryta iš vandeninės ir aliejinės fazių, kurių tarpusavio įtemptį mažina PAM. Tai sukuria papildomas tirpumo sritis, talpinančias daugiau ištirpusios veikliosios medžiagos kiekio, kuris lemia farmakologinį poveikį [2]. Paprastai lipofilinėms vaistinėms medžiagoms pritaikomos A/V tipo ME sistemos, V/A gerai tirpina hidrofilines medžiagas [27].
1.2. Mikroemulsijų modeliavimas ir kokybės vertinimas
1.2.1. Mikroemulsijų formulavimas
ME formuojasi spontaniškai, kai aliejinės ir vandeninės fazių paviršiaus įtemptis yra minimaliai maža. Tarpfazinis sluoksnis yra labai lankstus, o PAM koncentracija turi būti pakankama, kad galėtų stabilizuoti ME esant ypač mažai tarpfazinei įtempčiai [26].
Mokslinėje literatūroje plačiausiai aprašomi fazių inversijos ir fazių titravimo metodai.
Fazių inversijos metu dėl pridedamos dispersinės fazės pertekliaus arba reaguojant į temperatūrą, dispersinė fazė tampa dominuojančiąja faze, ir atvirkščiai [28]. Pakitę fizikiniai sistemos parametrai, pavyzdžiui, pakitęs dalelių dydis, gali būti siejami su įtaka veikliosios medžiagos atpalaidavimui in vitro ir in vivo [9]. Fazių inversija taip pat gali įvykti keičiant surfaktanto plėvelės formą. Jei gaminant ME naudojami joniniai surfaktantai, tai galima pasiekti keičiant sistemos temperatūrą. Teigiama, jog žemesnėje temperatūroje susiformavusi A/V ME pakėlus temperatūrą gali persiformuoti į V/A, todėl šis metodas dar vadinamas fazių inversijos temperatūros metodu. Fazių inversija įvykti gali ir dėl kitų parametrų pokyčių, pavyzdžiui, pH vertės ar druskingumo koncentracijos [9,28,37].
Fazių titravimas yra mažos energijos emulsifikacijos metodas, jis gali būti pavaizduotas naudojant fazines diagramas. Tokių diagramų sudarymas yra naudingas metodas norint identifikuoti ME ir kitų sistemų (emulsijų, micelių, sluoksniuotų, šešiakampių, kubinių struktūrų) susidarymo regionus, nustatyti ME susidarymui būtinas medžiagų koncentracijos ribas [4,7]. Ketvirtinės fazių diagramos (keturių komponentų sistemos) sudarymas reikalauja daug laiko ir įgūdžių jas interpretuojant, todėl dažniausiai ME susidarymo regiono nustatymui kuriamos pseudo-trinarės fazių diagramos, kurių kiekvienas kampas atitinka 100% pasirinktos medžiagos (3 pav.).
3 pav. ME, sudarytų iš vandeninės ir aliejinės fazių bei PAM, pseudo-trinarių fazių diagramos modelis [38] (adaptuota pagal Hegde R.R., Verma A., Ghosh A.)
Kiekvienas trikampio kampinis taškas rodo dviejų komponentų mišinio sudėtį, o taškas schemos viduje nurodo 3 komponentų mišinį [28]. Susidariusį ME regioną galima padalyti į A/V ir V/A dalis, atsižvelgiant į pačią ME sudėtį, kurio komponento yra daugiau – aliejinės ar vandeninės fazės [9,39]. Pseudo-trinarės fazių diagramos sudaromos vandenine faze titruojant aliejinės fazės ir PAM mišinį arba aliejine faze titruojant vandeninės fazės bei PAM mišinį. Stebimi vizualiai matomi pokyčiai (nuskaidrėjimas ar susidrumstimas), fiksuojamas nutitruotos fazės kiekis, skaičiuojami procentiniai komponentų kiekiai [37].
1.2.2. Mikroemulsijų gamyboje naudojami komponentai
Gaminant ME svarbu atkreipti dėmesį ne tik į pagrindinę veikliąją medžiagą, lemiančią farmakologinį veikimą, bet ir į kitus sudėtinius komponentus. Atsižvelgiant į veikliosios medžiagos fizikines ir chemines savybes, tinkamai pasirinktos aliejinės fazės, vandeninės fazės medžiagos, PAM, jų optimalios koncentracijos lemia efektyvesnį vaistinės medžiagos biologinį pasisavinimą bei užtikrina vartotojui produkto kokybę ir saugumą [6,9].
Formuojant ME galima naudoti daugybę įvairių aliejų, PAM, tačiau jų toksiškumas, dirginimas ar neaiškus veikimo mechanizmas dažnai riboja panaudojimą. Turi būti pasirenkamos biologiškai ir farmaciškai suderinamos, netoksiškos, kliniškai priimtinos, tinkamų koncentracijų pagalbinės medžiagos [37].
Aliejinė fazė
Aliejinė fazė yra svarbi ME sudėtinė dalis, galinti ištirpinti reikiamą lipofilinės vaistinės medžiagos kiekį, todėl pakankamas vaistinės medžiagos tirpumas aliejinėje fazėje yra svarbus kriterijus renkantis šiuos komponentus [9,26,28]. Esant mažam vaistinės medžiagos tirpumui, gamyboje reikalingi didesni aliejinės fazės kiekiai, o tam, savo ruožtu, reikalinga didesnė PAM koncentracija, galinti sukelti toksiškumą. Taip pat svarbu, jog ME, pagaminta su pasirinktu komponentu, turėtų kuo didesnę formavimo sritį [40].
Aliejinės fazės komponentais gali būti pasirenkami sočiosios ir nesočiosios riebalų rūgštys, riebalų rūgščių esteriai ir alkoholiai, vidutinės grandinės mono-, di-, trigliceridai, terpenai ir kitos medžiagos kaip pavieniai komponentai arba jų mišiniai. Mokslinėje literatūroje teigiama, jog mažesnės molekulinės masės aliejai (pavyzdžiui, vidutinio ilgio trigliceridai) lengviau prasiskverbia pro surfaktanto ir kosurfaktanto tarpfazinę plėvelę, lyginant su didelės molekulinės masės trigliceridais, ir yra tinkamesni ME gamybai [10,38].
Surfaktantai
Pasirinktos PAM turi sugebėti sumažinti paviršiaus įtemptį iki labai mažos (<10-3mN/m), vertės, kuri palengvintų dispersijos procesą formuojantis ME, nekeičiant sistemos kokybės parametrų [10,38]. Surfaktantas – tai PAM, savo struktūroje turinti skirtingu afinitetu ir chemine struktūra pasižyminčius regionus, todėl yra amfifilinė. Šios molekulės turi hidrofobinę grupę, neturinčią afiniteto vandeniui, bet lengvai tirpstančią aliejuje, ir funkcinę hidrofilinę grupę, giminingą vandeniui [41,42].
ME stabilizuoti naudojamos PAM gali būti nejoninės ir joninės kilmės (4 pav.). Pastaroji klasifikuojama į anijoninius surfaktantus (kai hidrofilinė grupė vandeniniame tirpale disocijuoja į anijonus), katijoninius, kurie disocijuoja į katijonus, bei amfoterinius (cviterijoninius), disocijuojančius į anijonus ir į katijonus, priklausomai nuo pH reikšmės. Nejoninės kilmės surfaktantai vandeniniame tirpale nedisocijuoja į jonus, jie skirstomi pagal hidrofilinės grupės tipą [41]. Renkantis PAM, būtina atsižvelgti ne tik į efektyvų jų pritaikymą, bet ir galimą toksiškumą, dirginimo ir jautrumo rizikas vartojant vietiškai [43]. Joninės PAM paprastai yra per daug toksiškos ME gamybai, todėl pirmenybė teikiama nejoninėms medžiagoms, tokioms kaip poloksamerai, polisorbatai, polietilenglikolis 400 (PEG 400), kurias galima vartoti ir per os [10,27,28,38].
4 pav. Surfaktantų klasifikacija pagal cheminę struktūrą [41] (adaptuota pagal K.Sakamoto, R.Lochhead et al.)
Atsižvelgiant į tirpumą, joninės PAM paprastai yra hidrofilinės, o nejoninės gali būti tiek hidrofilinės, tiek lipofilinės, priklausomai nuo šių grupių pusiausvyros. Kitaip tariant, nejoninių PAM tirpumas priklauso nuo pusiausvyros tarp hidrofilinės grupės pajėgumo pritraukti vandenį ir lipofilinės grupės pajėgumo pritraukti aliejų. Hidrofilinis-lipofilinis balansas (HLB) yra rodiklis, išreiškiantis šį santykį, į jį yra atsižvelgiama renkantis surfaktantą konkrečios ME gamybai [27]. Didelės HLB reikšmės nurodo, jog surfaktantas turi daug hidrofilinių grupių, tuo tarpu mažesnis šio rodiklio skaičius reiškia mažesnį šių grupių skaičių ir nusako, kad medžiaga yra lipofilinio pobūdžio. Taigi, formuojant V/A tipo ME, pirmenybė teikiama surfaktantams, kurių HLB vertės yra nuo 4 iki 6, o A/V ME sudaryti yra tinkamos PAM, kurių HLB yra 8–18. Gaminant ME su surfaktantais, kurių HLB vertės yra didesnės nei 20, reikalingas kosurfaktantas, sumažinantis HLB iki norimo diapazono, o tai sukelia papildomas gamybos išlaidas bei galimą toksiškumo riziką [9,28,44,45].
Mokslinėje literatūroje aprašomi ir ME gamybos būdai sudėtyje nesant PAM, kai sistemą sudaro trys komponentai – aliejinė, vandeninė fazės ir amfifilinis tirpiklis, kuris pilnai arba bent iš dalies maišosi tiek su vandens, tiek su aliejaus fazėmis. Tokios sistemos yra drumstos ir termodinamiškai nestabilios [46,47].
Kosurfaktantai
Daugeliu atvejų vienos grandinės PAM nesugeba pakankamai sumažinti aliejaus ir vandens paviršiaus įtempties, kad susidarytų ME, o dideli surfaktanto kiekiai gali sukelti dirginimą (ypač joniniai) [9]. Todėl kaip kosurfaktantai pridedami nejoniniai surfaktantai, trumpos ar vidutinės grandinės ilgio alkoholiai (C3–C8), glikoliai. Jie dar labiau sumažina paviršiaus įtemptį, neleidžia susidaryti skystai, kristalinei ar gelinei struktūrai, kuri užkirstų kelią ME formavimui, bei didina ME formavimosi regioną [38,39]. Jų kiekis formuluotėje paprastai būna maženis nei surfaktantų [28].
Gamal M. El Maghraby (2012) tyrė į ME sudėtį pridedamo kosurfaktanto įtaką ME formavimuisi. Į formuluotę, kurią sudarė vanduo, oleino rūgštis ir surfaktantas Tween 80®, įterpus kosurfaktantą
propilenglikolį (PG) santykiu 4:1, ME formavimuose regionas padidėjo iki 17%, o gelį formuojančio regiono sumažėjo iki 12%. Papildomai pridedant kito kosurfaktanto etanolio ir didinant jo kiekį, ME regionas prasiplėtė iki 27%, o gelinės fazės regionas buvo visiškai išnykęs [7].
Apibendrinus mokslinėje literatūroje pateikiamą informaciją apie ME komponentus, galima teigti, jog renkantis pagalbines medžiagas ME gamybai svarbu įvertinti jų fizikines–chemines savybes, suderinamumą, galimą toksiškumą bei gebėjimą sudaryti kuo didesnes ME formavimosi sritis.
1.2.3. Mikroemulsijų kokybės vertinimo parametrai
Sumodeliuotų ME kokybė vertinama pagal fizikinius–cheminius parametrus, t.y. termodinaminį stabilumą, vidutinį dalelių dydį (VDD), polidispersiškumo indeksą (PDI), klampą, pH reikšmę, elektrinį laidį [9].
Termodinaminis stabilumas vertinamas ME laikant žemoje temperatūroje ir aukštesnėje nei kambario temperatūroje, tai atliekant keliais ciklais. Jei po ciklų ME išlieka vienfazės, nėra fazių atsiskyrimo ar kitų pokyčių, laikoma, kad jos yra termodinamiškai stabilios [48,49].
VDD ir PDI galima nustatyti elektronų mikroskopiniais ir šviesos sklaidos metodais. Dinaminės šviesos sklaidos metodas, dar vadinamas fotonų koreliacijos spektroskopija (PCS), yra naudojamas tiriant krintančio lazerio, kuris pereina per Brauno judėjimo veikiamas daleles, šviesos intensyvumo svyravimus [10,50]. Kuo dalelių dydis mažesnis, tuo mažesnė flokuliacijos tikimybė dėl Laplaso slėgio, neleidžiančio dalelėms deformuotis [51]. PDI nurodo VDI standartinio nuokrypio santykį, parodantį sistemos lašelių dydžio vienodumą. Pagal PDI galima vertinti ME homogeniškumą ir dalelių pasiskirstymo tendencijas, jo reikšmių diapazonas yra nuo 0 iki 1. Reikšmė, artima vienetui, rodo heterogeniškumą, o jai esant mažesnei nei 0,5 galima teigti, jog sistema yra homogeniška, dalelės gerai pasiskirsčiusios. Kuo žemesnė PDI reikšmė, tuo sistemos dalelių dydžio pasiskirstymas yra vienodesnis, ir tuo ji yra stabilesnė [52].
Elektrinio laidžio matavimai suteikia informacijos apie ME struktūrą ir gali būti naudojami nustatyti ME tipą ar fazių inversiją [8,27,38]. Didelės elektrinio laidžio vertės (10–100 µS/cm2), būdingos A/V tipo ME, kuriose kiekybiškai dominuoja vandeninė fazė, tuo tarpu tiriamos V/A ME pasižymi mažomis (<10 µS/cm2) arba lygiomis nuliui elektrinio laidžio reikšmėmis. Stebint elektrinio
laidžio pokyčius, galima nustatyti fazių inversiją reaguojant į komponentų sudėties ar temperatūros pokyčius [13,34].
ME tipas (A/V ar V/A) taip pat nustatomas naudojant dažymo metodą, kai vandenyje tirpūs dažai (Metileno mėlis) ir aliejuje tirpūs dažai („Sudan III“) pridedami vienodais kiekiais į tiriamąsias ME ir matuojamas šių dviejų dažų difuzijos greitis. Spartesnė Metileno mėlio spalvos difuzija rodo, kad ME yra A/V tipo, o atitinkamai greitesnė raudonos spalvos „Sudan III“ difuzija nurodo V/A tipą [8].
ME klampa priklauso nuo PAM, vandens ir aliejaus komponentų ir jų koncentracijų santykio. A/V tipo ME yra mažesnės klampos, o sumažinus surfaktanto ir kosurfaktanto kiekį padidėja tarpfazinė įtampa, padidinanti klampą [10,51]. Sistemos klampai įtakos gali turėti tokios PAM savybės kaip hidrofobinės uodegėlės ilgis, HLB reikšmė. Vienoje iš mokslinių publikacijų atlikto tyrimo metu buvo lyginamos dvi ME sistemos, kurių surfaktantai pirmuoju atveju buvo Laureth-3/Laureth-23 mišinys (polioksietileno alkilo eteriai, turintys linijinius hidrofilinius fragmentus ir trumpesnes hidrofobines uodegėles C12/C12), antruoju - Tween 80®/Span 20® mišinys (sorbitano hidrofilinė galva ir ilgesnės hidrofobinės uodegėlės C18/C12). ME su Laureth-3/Laureth-23 surfaktantų mišiniu klampa buvo mažesnė nei ME su Tween 80®/Span 20®. Taigi, galima teigti, jog surfaktanto grandinėlės ilgis
yra tiesiogiai proporcingas klampos reikšmei [53].
Tiriamųjų farmacinių formų kokybė yra vertinama ir biofarmaciniais in vitro tyrimais, kurie suteikia informacijos apie farmacinės formos elgseną, vaistinės medžiagos atpalaidavimo kinetiką. Šių tyrimų tikslas yra įvertinti veikliosios medžiagos, atpalaiduotos iš farmacinės formos, kiekį, nes tik ištirpusi vaistinės medžiagos dalis gali lemti farmakologinį veikimą [54]. Į ME įterptos vaistinės medžiagos atpalaidavimo mechanizmas aiškinamas difuzijos greičio tiesiogine priklausomybe nuo vaistinės medžiagos koncentracijos. Vaistinės medžiagos išsiskyrimo iš ME kiekis taip pat priklauso nuo aliejinės ir vandeninės fazės santykio, dalelių dydžio ir vaistinės medžiagos pasiskirstymo ME fazėse [38]. Galima teigti, jog hidrofilinės vaistinės medžiagos prasiskverbimas per biologinę membraną priklausys nuo jos koncentracijos vandeninėje ME fazėje, o lipofilinės – nuo koncentracijos aliejinėje fazėje [38,55].
Paprastai vaistinės medžiagos atpalaidavimo iš ME (kaip ir kitų skystų farmacinių formų) tyrimas atliekant naudojant dializės membranas. Šiuo metodu fizinis skystos vaistinės formos atskyrimas nuo akceptorinės terpės atliekamas naudojant dializės membraną. Tyrimui reikia argumentuotai pasirinkti donorinės fazės ir akceptorinės terpės kiekius, tyrimo sąlygas (mėginių paėmimo intervalus, trukmę, temperatūrą ir kt.) [54]. Pasirinktos membranos, dažniausiai sintetinės, turi būti inertiškos, nesąveikaujančios su formuluotėje esančiomis medžiagomis ir kuo mažiau darančios įtaką veikliosios medžiagos difuzijai. Hidrofobinių vaistinių medžiagų farmacinių formų tyrimams akceptorinės terpės pasirinkimas yra sudėtingesnis nei hidrofilinių – papildomai gali būti reguliuojamas pH, pridedama PAM, kitų kompleksinių junginių arba pasirenkama nevandeninė terpė [55].
1.2.4. Mikroemulsijų gamybai naudojamos gelifikuojančios medžiagos
Efektyvesnį ME farmacinės formos panaudojimą riboja santykinai maža jos klampa, sąlygojanti trumpą vaistinės medžiagos laikymąsi ant odos ir nepatogų vartojimą. Sistemos išsilaikymą ant odos galima gerinti gelifikuojant ME su natūraliais, pusiau sintetiniais ar sintetiniais polimerais [10]. Klampos didinimui pridedamos polimerinės medžiagos paprastai reikšmingai nereaguoja su sudėtyje esančiomis PAM ir nedaro neigiamos įtakos ME kokybei [11–14]. Amfifilinių polimerų struktūroje yra įvairiai išsidėsčiusių ir hidrofilinių, ir hidrofobinių segmentų, todėl jie gali sąveikauti su sistemos abiejomis vandenine ir aliejine fazėmis. Neamfifilinių polimerų (dažniausiai homopolimerų), kurie tirpsta tik vienoje iš sistemos fazių, įtaka ME savybėms siejama dėl sąveikos su surfaktantu. Polimerai geba jungtis su surfaktantu ar tiesiog tarpusavyje, formuodami jungtis ir taip sudarydami tinklus dažniausiai vandeninėje terpėje, tačiau kai kurie iš jų gali gelifikuoti ir nepolinius skysčius [56].
Karbopoliai – tai grupė anijoninių polimerų, sudarytų iš PEG ir alkilo rūgšties esterio, kurie gelifikuojasi neutralizuojant terpę (pavyzdžiui, įterpiant organinį aminą trietanolaminą). Šios grupės atstovai, priklausomai nuo savo molekulinės masės, skiriasi gelifikavimo pajėgumais ir reologinėmis savybėmis. Karbopoliai plačiai pritaikomi farmacinių formų kūrimui dėl pageidaujamų reologinių parametrų esant mažoms koncentracijoms, suderinamumo tiek su vaistinėmis, tiek su pagalbinėmis medžiagomis, mažo toksiškumo bei suformuotos konsistencijos patvarumo. Kaip ir kiti polimerai, karbopoliai gerina dispersinių sistemų stabilumą, modifikuodami dominuojančiosios fazės klampą [57].
Poloksamerų (trijų blokų kopolimerų) grupės atstovas poloksameras 407 (P407) yra nejoninės kilmės surfaktantas, kuris turi grįžtamųjų gelifikuojančiųjų savybių esant tam tikrai jo koncentracijai ir artimai kūno temperatūrai. Tai leidžia plačiai pritaikyti šią medžiagą kuriant mukoadhezines farmacines formuluotes, kurios nedirgina gleivinės [58,59]. R.Mishra ir kt. (2016) tyrė ME gelius su skirtingomis gelifikuojančiomis medžiagomis, tyrimo rezultatai parodė, kad po 12 valandų formuluotė su P407 atpalaidavo daugiausiai (84,8%) zaltoprofeno. Ši sudėtis po to buvo lyginama su rinkoje esančiu geliu veikliosios medžiagos skvarbos tyrime ex vivo. Rezultatai parodė, jog ME gelio skvarba yra lėtesnė nei paprasto gelio (po 4 valandų atitinkamai 42,1% ir 68,8% veikliosios medžiagos), tai lemia prailgintą vaisto veikimą [60].
Pridedant atitinkamus kiekius polimero, galima ne tik didinti formuojamos ME klampą, bet ir pagaminti ME sistemos gelį, išlaikant jos struktūrą ir su tuo susijusias pageidaujamas savybes. Klampesnės konsistencijos, užtikrinančios tinkamą mukoadheziją prie įvairių gleivinių, ME geliai sėkmingai pritaikomi įvairių odos, nosies, vaginalinių, bukalinių gleivinių ligų gydyme, prailgindami vaistinės medžiagos laikymąsi ant pažeistų vietų [61]. Šios ME sistemos, lyginant su rinkoje esančiais
įprastais geliais, pasižymi reikšmingai geresne adhezija ir geresniu terapiniu poveikiu dėl struktūros, kuri leidžia ne tik ištirpinti didesnį kiekį hidrofobinės vaistinės medžiagos, bet ir gerina skvarbą į odą [62–64]. Vis dėlto, mokslinės literatūros analizė parodė, kad didinant pagamintos ME klampą ją gelifikuojant, in vitro tyrimuose pastebimas sumažėjęs atplalaiduotos vaistinės medžiagos kiekis. B. Hajjar ir kt. (2018) tyrė įvairias diklofenako natrio formuluotes in vitro atpalaidavimo tyrime. ME formuluotė, atpalaidavusi didžiausią veikliosios medžiagos kiekį buvo gelifikuota karbomeru 934P ir abi sudėtys buvo pakartotinai tiriamos naudojant hidrofobinę membraną, imituojančią stratum
corneum paviršių. ME atpalaidavo didesnį kiekį diklofenako natrio, lyginant su gelifikuota jos forma
[65]. Pastebima atpalaiduoto vaistinės medžiagos kiekio priklausomybė nuo farmacinės formos klampos. Gelifikuojanti medžiaga gali trikdyti vaistinės medžiagos atpalaidavimo kinetiką, nes ME dalelės įstringa gelio struktūroje [66].
Taigi, tinkamų gelifikuojančių medžiagų įterpimas į formuluotes gali išspręsti ME mažos klampos trūkumą, nesumažinant sistemos stabilumo ir nekeičiant kokybės reikalavimų. Vis dėlto, būtina įvertinti gelifikuotos ME sukeliamą lėtesnę vaistinės medžiagos atpalaidavimo kinetiką ir su tuo susijusį prailgintą vaistinės medžiagos veikimą.
1.3. Resveratrolis ir jo pritaikymo galimybės
Resveratrolis (3,4′,5-trihidroksistilbenas) (RES) yra polifenolinis junginys, pagrindinę jo struktūrą sudaro du fenoliniai žiedai, sujungti dvigubu stireno ryšiu. Ši dviguba jungtis lemia RES izomerines cis- ir trans- formas (5 pav.). Trans-izomeras yra vyraujanti ir stabili natūrali forma, pasižyminti biologiniu aktyvumu, jos izomerizacija į cis-formą gali įvykti veikiant saulės, dirbtinės šviesos ar ultravioletinei spinduliuotei (esant 254–366 nm bangos ilgiui), padidėjus temperatūrai ar sumažėjus pH reikšmei. Tai prastai vandenyje tirpus ir nestabilus junginys [15–19].
5 pav. Resveratrolio trans- ir cis- izoformos [17] (adaptuota pagal Gambini J., Inglés M., Olaso G. ir kt.)
Kadangi RES tirpumas vandeninėje aplinkoje yra ribotas, todėl tirpumo farmacinėje formoje pagerinimas gali reikšmingai padidinti jo biologinį pasisavinimą [67–69]. Didesnis ištirpusios veikliosios medžiagos kiekis keičia atpalaidavimo kinetiką, todėl gali padidėti terapinis efektyvumas [9]. Siekiant pagerinti prastą RES tirpumą, kuriamos įvairios lipidinės sistemos – inkapsuliuotos formos, liposomos, kietosios lipidų nanodalelės, biopolimerai ir kt [18]. ME yra viena iš potencialių farmacinių formų, galinčių įterpti vandenyje prastai tirpų RES. Mokslinėse publikacijose aprašomos įvairių kompozicinių sudėčių ME sistemos, į kurias įterptas RES tenkina tirpumo ir biologinio aktyvumo parametrus [20,22,70].
Šis junginys randamas vynuogėse, žemės riešutuose, uogose, eglėse, šilkmedžiuose, o daugiausia jo yra džiovintose japoninės plačialapės rūgties (lot. Polygonum cuspidatum) šaknyse, kurios jau ilgą laiką naudojamos tradicinėje rytietiškoje medicinoje [71]. Funkciškai RES veikia kaip fitoaleksinas – augalai sintezuoja šią medžiagą tarsi gynybinį mechanizmą reaguodami į bakterinę ar grybelinę infekciją ir streso veiksnius (nepalankias oro sąlygas, ultravioletinę spinduliuotę, ozono poveikį) [16,19,72,73].
Vynuogėse ir vyne esančių fenolinių junginių naudingos savybės buvo pradėtos tirti 1992m. atradus „prancūzų paradokso“ fenomeną. Mokslininkai ėmė domėtis, kodėl Šiaurės Prancūzijoje yra sočiųjų riebalų, kurie pripažinti kaip keliantys įvairių ligų riziką, didelis suvartojimas, tačiau mirštamumas nuo koronarinės širdies ligos pastebimai mažas. Atlikti išsamesni tyrimai sumažėjusią riziką susirgti įvariomis ligomis susiejo su išskirtinai dideliu raudonojo vyno, kuriame yra dideli kiekiai RES, suvartojimu [74]. In vivo ir in vitro atliekami tyrimai parodo vis daugiau RES teigiamo poveikio žmogaus sveikatai pavyzdžių (1 lentelė)
1 lentelė. Resveratrolio biologinis poveikis
Biologinis poveikis Veikimo mechanizmas Šaltiniai
Antioksidacinis poveikis
Mažina laisvųjų radikalų ir reaktyvių deguonies formų kiekį;
didina endogeninių antioksidantų kiekį [75–77] Oksidacijos, katalizuojamos variu, sumažinimas [77–79] Mažo tankio lipoproteinų peroksidacijos inhibavimas [80]
Membranos lipidų peroksidicijos inhibavimas [81] Mažina tarpląstelinio apolipoproteino B koncentraciją,
cholesterolio esterių ir trigliceridų sekrecijos greitį [82] Priešuždegiminis
poveikis
COX-1, COX-2 ir 5-lipoksigenazės katalizinio aktyvumo
slopinimas [83,84]
Trombocitus aktyvinančio faktoriaus, navikų nekrozės
faktoriaus alfa ir histamino slopinimas [85,86] Kardioprotekcinis
poveikis
Trombocitų agregacijos slopinimas [87,88] Didina endotelinės azoto monoksido sintezės ekspresiją ir
1 lentelė. Resveratrolio biologinis poveikis (tęsinys)
Biologinis poveikis Veikimo mechanizmas Šaltiniai Neuroprotekcinis
poveikis
Didina SIRT1 aktyvumą [91,92]
Mažina citokinų sintezę aktyvintose mikroglijose [93,94]
Priešvėžinis poveikis
Ciklooksigenazių slopinimas [95,96]
NF-κB slopinimas [97,98]
Kinazių, (proteinkinazės C) aktyvumo slopinimas [99,100] CYP1A1 ir CYP1B1 slopinimas [101,102] Apoptozės indukcija ir proliferacijos slopinimas [103,104]
Dėl savo biologinio poveikio trans- RES yra tinkama, potenciali veiklioji medžiaga, su kuria gali būti modeliuojamos įvarios vietiškai vartojamos farmacinės formos, pritaikomos dermatologinių ligų prevencijai [20–22]. S.Wen (2020) atliko mokslinių publikacijų apžvalgą ir įvertino teigiamą RES poveikį keratinocitų diferenciacijai, oksidaciniam stresui, uždegimams mažinti bei odos apsaugai nuo ultravioletinės spinduliuotės [19]. Ryu ir kt. (2015) tyrė RES provaisto balinamąjį poveikį žmogaus odai ir nustatė, kad 0,4% RES triaceteto kosmetinė formuluotė hiperpigmentuotų dėmių intensyvumą statistiškai reikšmingai sumažino vidutiniškai 2,67% tiriamojoje grupėje ir 1,46% kontrolinėje grupėje, nesukeliant odos dirginimo [105]. Farris P. ir kt. (2014) sukūrė stabilią dermatologinę formuluotę iš 1% RES, 0,5% flavanoido baikalino ir 1% vitamino E, ir vertino jos vietinį poveikį. Klinikiniai tyrimai parodė statistiškai reikšmingą raukšlių sumažėjimą, odos stangrumo, elastingumo, hiperpigmentacijos, spindesio ir odos nelygumo pagerėjimą, lyginant su pradine odos būkle per 12 savaičių [106]. B.Sharma ir kt. (2019) atliktų tyrimų rezultatai rodo, kad nanoemulsinis gelis gali būti vertinamas kaip perspektyvus nešiklis vietiniam RES veikimui, siekiant sumažinti ultavioletinės spinduliuotės sukeltą oksidacinį odos pažeidimą, kadangi ši pernašos sistema yra efektyvi dėl geros skvarbos per odą. Žiurkių odos histopatologinis tyrimas atskleidė, kad RES nanoemulsinis gelis slopina UV sukeltą spongiozę, edemą ir epidermio hiperplaziją. UV spinduliuote apšvitintų ir nanoemulsiniu geliu gydytų žiurkių odoje statistiškai reikšmingai pagerėjo glutationo, superoksido dismutazės, katalazės ir baltymų karbonilų lygis [107].
Taigi, nors RES yra potenciali, pasižyminti biologiniu aktyvumu vaistinė medžiaga, jos pritaikymą riboja prastas tirpumas ir skvarba per biologines membranas. Tinkamai parinkti nešikliai gali įterpti ir atpalaiduoti didesnius RES kiekius taip padidindami galimą terapinį efektyvumą.
2. TYRIMO METODIKA
2.1. Tyrimo objektas
Sumodeliuoti eksperimentiniai mikrostruktūriniai nešikliai, į kuriuos įterpta modelinė veiklioji medžiaga resveratrolis.
2.2. Tyrimui naudoti įrenginiai ir medžiagos
Tyrime naudoti įrenginiai :
Analitinės svarstyklės Scaltec SBC 31 (Scaltec Instruments GmbH, Vokietija)
Magnetinė maišyklė IKAMAG® C-MAG HS7 (IKA–Werke GmbH & Co.KG, Vokietija)
Termostatinė purtyklė (GFL, Vokietija)
ZetaSizer Nano ZS aparatas (Malvern Instruments, Ltd., Jungtinė Karalystė)
pH-metras 766 Calimatic (Knick, Vokietija)
Konduktometras (Cond 3110 SET 1, Vokietija)
Viskozimetras SV–10 (A&D Company, Japonija)
Kapiliarinis skysčių chromatografas su diodų matricos detektoriumi Agilent 1260 Infinity (Agilent Technologies Inc., Santa Clara, JAV)
Tyrime naudotos medžiagos :
Etanolis 96% – AB „Stumbras“, Vilnius, Lietuva
Izopropilo miristatas – Scharlab S. L., Ispanija
Polioksietileno sorbitano monooleatas (Tween 80®) – AppliChem, Vokietija
Polioksietileno sorbitano mono-lauratas (Tween 20®) – Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Vokietija
Polioksietileno sorbitano monopalmitatas (Tween 40®) – Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Vokietija
Polioksietileno sorbitano monostearatas (Tween 60®) – Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Vokietija
Polietilenglikolis (PEG 400) – Alfa Aesar GmbH & Co KG (Karlsruhe, Vokietija
Propan-1,2-diolis (propilenglikolis) – Carl Roth GmbH, Vokietija
Kaprilo-kaproilo makrogolio gliceridas (Labrasol®) – Gattefosse Saint-Priest, Prancūzija
Resveratrolio ekstraktas – Naturex (Avignon, Prancūzija)
Poloksameras 407 (Kolliphor® P 407) – Sigma-Aldrich, Steinheim, Vokietija
2.3. Tyrimo metodai
2.3.1. Resveratrolio tirpumo nustatymas
Paruošiami sotieji RES tirpalai – modelinės medžiagos miltelių perteklius pridedamas atskirai į aliejinę fazę bei paruoštus S/KoS mišinius, kurių santykiai 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1. Pagaminti tirpalai 72 val. purtomi termostatinėje purtyklėje (GFL, Vokietija), palaikant 37±1 °C temperatūrą. Po 72 val. mėginiai nucentrifuguojami naudojant centrifugą (Heraeus Labofuge 200, Osterode, Vokietija) 3000 aps./min. greičiu 10 minučių. Gauti tirpalai praskiedžiami etanoliu, o ištirpęs RES kiekis nustatomas efektyviosios skysčių chromatografijos metodu, taikant Klinikinės farmacijos katedros laboratorijoje įdiegtą ir validuotą metodiką [108].
2.3.2. Pseudo-trinarių fazių diagramų sudarymas
Pseudo-trinarės fazės diagramos sudarytos taikant titravimo aliejine faze metodą. S/KoS buvo sumaišyti skirtingais santykiais (1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1). Į paruoštus šiuos mišinius buvo pridėti skirtingi vandeninės fazės kiekiai (S/KoS ir vandens santykiai buvo 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5, 4:6, 3:7, 2:8, 1:9). Gauti mišiniai buvo maišomi ant magnetinės maišyklės IKAMAG® C-MAG HS7 (IKA – Werke
GmbH & Co.KG, Vokietija) 15–25 °C temperatūroje 10 min., po to titruojami aliejine faze. Titravimo galutiniu tašku buvo laikomas tas momentas, kai titruojamas tirpalas susidrumstė, tapo neskaidrus. Iki šio taško sulašinti aliejinės fazės kiekiai fiksuojami, apskaičiuojami visų komponentų fazių (aliejinės, vandeninės ir S:KoS) procentiniai kiekiai, kurie buvo naudojami sudarant pseudo-trinares fazių diagramas. Pagamintų eksperimentinių ME ekvilibracija vykdyta 24 valandas mėginius laikant 15–25 °C temperatūroje [5,8,109].
2.3.3. Mikroemulsijų gamyba
ME modeliavimui kaip lipofilinė fazė buvo pasirinktas izopropilo miristatas, kaip hidrofilinė fazė – išgrynintas vanduo, Tween 80® ir etanolis buvo naudojami kaip surfaktantas ir kosurfaktantas.
ME buvo gaminamos taikant titravimą aliejine faze. Įvairių santykių S/KoS maišyti su hidrofiline faze, tuomet lašinama aliejinė fazė ir maišoma ant magnetinės maišyklės 5–10 min. ME susiformavimu laikoma, kol susiformuoja vizualiai skaidri ME. Pagamintų eksperimentinių ME ekvilibracija vykdyta mėginius paliekant 24 valandas 15–25 °C temperatūroje [109].
2.3.4. Mikroemulsijų su resveratroliu gamyba
Tikslus RES kiekis tirpinamas S/KoS mišinyje maišant ant magnetinės maišyklės nuo 30 min. iki 1 val., kol pilnai ištirpsta veiklioji medžiaga. Ištirpus RES medžiagai, pridedama vandeninė fazė, tuomet lašinama aliejinė fazė ir maišoma ant magnetinės maišyklės 5–10 minučių, kol susiformuoja vizualiai skaidri mikroemulsija (ME–RES). Po 24 val. ekvilibracijos vizualiai įvertintos skaidrios, nedrumstos suformuotos sistemos laikomos tinkamomis tolimesniems tyrimams [109].
2.3.5. Gelifikuotų mikroemulsijų gamyba
Gelifikuotų ME gamyba vykdyta tikslų gelifikanto kiekį 24 val. brinkinant hidrofilinėje ME fazėje, po to vandeninis gelifikanto tirpalas buvo dalimis sumaišomas su likusiais paruoštais ME ar ME–RES komponentais, nuolat maišant ant magnetinės maišyklės 10 minučių. Naudotos polimero koncentracijos buvo 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 5%. ME–GEL ir ME–GEL–RES ekvilibracija vykdyta 24 valandas [110].
2.3.6. Mikroemulsijų termodinaminio stabilumo vertinimas
Sumodeliuotų ME ir ME–RES termodinaminis stabilumas buvo vertinimas atliekant šildymo-šaldymo (angl. heating-cooling cycle) ir užšildymo-šaldymo-atšildymo (angl. freeze-thaw cycle) ciklus. Pirmajame etape atlikti 3 šildymo-šaldymo ciklai, perkeliant ME sistemas iš 45°C temperatūros į 4 °C temperatūrą. Kiekvienoje temperatūroje ME laikomos 48 val. ir vizualiai vertinta, ar jos yra stabilios – nėra pastebimo fazių atsiskyrimo, susidrumstimo ar nuosėdų susidarymo. Sekantis ciklas taikytas tuomet, jei ME tam tikroje temperatūroje išliko skaidri. Po šildymo-šaldymo ciklų, atliekami 3 užšaldymo-atšildymo ciklai, ME laikant –21 °C temperatūroje, po to perkeliant į 25 °C temperatūrą. Ciklo trukmė – 48 val, po kurių vizualiai įvertinamas homogeniškumas – ar nėra fazių atsiskyrimo, tirpalo susidrumstimo [48,49].
2.3.7. Mikrostruktūrinių nešiklių fizikinių–cheminių parametrų vertinimas
Sumodeliuotų ME sistemų kokybė buvo vertinima pagal šiuos parametrus:
VDI ir PDI matuojami naudojant dinaminiu šviesos sklaidos metodo principu veikiantį Zetasizer Nano ZS (Malvern, Jungtinė Karalystė). ME dalelių dydis matuotas 173° kampu 25 °C temperatūroje.
pH reikšmė vertinama pH–metru 766 (Calimatic (Knick, Vokietija)).
Elektrinis laidis matuojamas konduktometru (Cond 3110 SET 1, Vokietija).
Dinaminė klampa vertinama viskozimetru (Vibro viscometer SV–10, A&D Company Itd, Japonija).
Visi parametrai vertinti praėjus 24 valandoms po pagaminimo, 15–25 °C temperatūroje.
2.3.8. Resveratrolio atpalaidavimo iš mikrostruktūrinių nešiklių in vitro tyrimai
RES atpalaidavimo iš mikrostruktūrinių nešiklių in vitro tyrimas buvo vykdomas praėjus 24 valandoms po tiriamųjų mėginių pagaminimo. Tyrimas atliktas su modifikuotomis Franz– tipo difuzinėmis celėmis naudojant pusiau pralaidžias regeneruotas celiuliozės dializės membranas. Membranos prieš tyrimą buvo laikytos išgrynintame vandenyje 24 val. RES atpalaidavimas buvo vertinamas iš ME–RES ir ME–RES–GEL. ~1 g pagamintos farmacinės formos talpinama į modifikuotą Franz– tipo difuzinę celę, sandariai uždengtą ir pritvirtintą membrana. Akceptorinė terpė buvo sudaryta iš išgryninto vandens ir PG santykiu 1:1. Tyrimo metu terpė maišoma naudojant magnetinę maišyklę, palaikant 32 ± 0,5 °C temperatūrą. Difuzijos plotas – 1,13 cm2. Mėginiai buvo
imami po 30 min., 1 val., 2 val., 4 val. ir 6 val., kaskart atgal grąžinant tokį pat tūrį šviežios akceptorinės terpės. Paimti mėginiai buvo filtruojami membraniniais filtrais (0,20 μm), o RES analizė atlikta taikant efektyviosios skysčių chromatografijos metodą [108].
2.3.9. Statistinė duomenų analizė
Eksperimentinis planavimas ir optimizavimas atliktas naudojant Design-Expert 12 paketą ir taikant D-optimalų dizaino modelį (angl. D-optimal design model). Statistinis gautų tyrimų rezultatų vertinimas atliktas naudojant „Microsoft Office Excel 2013“ ir „IBM SPSS“ duomenų analizės paketus. Tyrimai pakartoti po 3 kartus, o gauti rezultatai pateikti kaip vidutinės reikšmės ± standartiniai nuokrypiai (SD). Statistinis duomenų vertinimas atliktas pagal vieno faktoriaus
dispersinės analizės modelį (angl. One–Way ANOVA) naudojant Turkey kriterijų, taip pat apskaičiuoti Spirmeno ranginės koreliacijos koeficientai. Rezultatų vertinimui taikyti p<0,01 ir p<0,05 reikšmingumo lygmenys. Pseudo-trinarių fazių diagramos sudarytos naudojant programą „Ternary Plot Generator“.
3. TYRIMŲ REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS
3.1. Resveratrolio tirpumo mikroemulsijų komponentuose nustatymas
Formuluojant ME, būtina įvertinti lipofilinės veikliosios medžiagos RES tirpumą sudėtinuose ME komponentuose. Pagal gautus rezultatus galima nuspręsti, kuri iš komponentinių ME dalių yra tinkamiausia ištirpinti RES ir taip jį įterpti į sistemą. Tyrimų metu RES tirpumas vertintas aliejinėje fazėje bei surfaktanto ir kosurfaktanto skirtingų santykių mišiniuose (2 lentelė).
2 lentelė. RES tirpumas aliejinėje fazėje ir S/KoS mišiniuose
ME komponentai Tirpiklis Tirpumas (mg/g)
Aliejinė fazė Izopropilo miristatas 0,49 ± 0,05*
S/KoS (1:1) Tween 80®/etanolis (1:1) 57,14 ± 3,37
S/KoS (2:1) Tween 80®/etanolis (2:1) 54,91 ± 2,58
S/KoS (3:1) Tween 80®/etanolis (3:1) 53,45 ± 0,52 S/KoS (4:1) Tween 80®/etanolis (4:1) 51,26 ± 1,81 S/KoS (5:1) Tween 80®/etanolis (5:1) 48,74 ± 3,20
* Rezultatai pateikti iš mokslinių publikacijų duomenų [108]
RES tirpumo ME komponentuose tyrimo rezultatai parodė, kad RES prastai tirpsta aliejinėje fazėje, geriausiai – S/KoS mišinyje, esant jo santykiui 1:1. Atlikus statistinę duomenų analizę, nenustatytas statistiškai reikšmingas skirtumas (p>0,05) tarp RES tirpumo skirtinguose S/KoS santykių mišiniuose. Atliktas RES tirpumo tyrimas patvirtina mokslinėje literatūroje skelbiamus duomenis apie šios medžiagos prastą tirpumą aliejinėse medžiagose [70,111].
3.2. Pseudo-trinarių fazių diagramų sudarymas
Atlikus mokslinės literatūros analizę, nuspręsta ME gamybai kaip aliejinę fazę pasirinkti izopropilo miristatą, kaip surfaktantą – nejoninę, hidrofilinę PAM Tween 80®, kaip kosurfaktantą –
etanolį. Šios medžiagos yra mažai toksiškos, pasižymi skvarbą gerinančiomis savybėmis, keisdamos
stratum corneum lipidų vientisumą [1,21,112–114].
Pseudo-trinarių fazių diagramos sudarytos S/KoS bei vandens mišinius titruojant aliejine faze. Pasirinkti S/KoS santykiai 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1. Pagamintos ME iš išgryninto vandens, izopropilo miristato, Tween 80® ir etanolio leido sumodeliuoti plotą pseudo-trinarėje fazių diagramoje (6 pav.).
6 pav. Pseudo-trinarės fazių diagramos, kai S/KoS santykiai : A - 1:1, B – 2:1, C – 3:1, D – 4:1, E – 5:1
Pažymėtos ME sritys diagramose vaizduoja sistemos susidarymo ribas, o plotas, esantis už jų, nurodo procentinį komponentų santykį, nesuformuojantį ME. Atlikti eksperimentiniai tyrimai rodo, kad didinant S/KoS santykį, ME susidarymo plotas taip pat didėja (7 pav.). Šie rezultatai patvirtina nagrinėtų mokslinių tyrimų išvadas, jog didesnis surfaktanto kiekis efektyviau mažina paviršiaus įtemptį, gerina emulsinimą ir sąveiką tarp ME komponentų [115,116].
7 pav. Pseudo-trinarių fazių diagramų palyginimas, esant skirtingiems S/KoS santykiams
Siekiant įvertinti S/KoS įtaką ME kokybės parametrų reikšmėms, buvo nuspręsta iš visų sumodeliuotų pseudo-trinarių fazių diagramų pasirinkti tą pačią ME sudėtį (S/KoS – 55%, aliejinės fazės – 5%, vandeninės fazės – 40%). Kiekvieno S/KoS santykio pagamintų ME kokybė vertinta pagal VDD, PDI, smailių skaičių (3 lentelė).
3 lentelė. ME sudėtys ir jų kokybiniai parametrai
S/KoS Santykis VDD, nm PDI Smailių skaičius
Tween 80®/ etanolis 1:1 29,55 ± 1,28 0,605 ± 0,047 4 2:1 83,39 ± 6,24 0,473 ± 0,031 4 3:1 72,58 ± 9,52 0,547 ± 0,001 4 4:1 58,47 ± 3,71 0,556 ± 0,033 3 5:1 76,44 ± 6,81 0,551 ± 0,011 3
ME dalelių dydis ir jų pasiskirstymas padeda įvertinti sumodeliuotų sistemų stabilumą, PDI parodo gautos sistemos homogeniškumą [52]. Vertinat ME vizualiai nustatyta, kad jos atitiko reikalavimus (mėginiai buvo skaidrūs, nedrumsti). Pagamintų ME PDI reikšmės varijavo nuo 0,473 iki 0,605, o VDD buvo 29,55–83,39 nm ribose. Šių ME VDD buvo mažesnis nei 100 nm, tačiau vertinant sistemų homogeniškumą, nustatyta, kad jos yra galimai yra heterogeninės sistemos dėl aukštų PDI reikšmių (>0,5) ir dalelių pasiskirstymo ne vienoje smailėje, todėl su šios sudėties formuluotėmis tyrimai toliau nebuvo vykdomi.
3.3. Mikroemulsijų sudėčių atranka ir jų kokybės vertinimas
Siekiant suformuoti homogeniškas sistemas, kurios būtų stabilios, nuspręsta atlikti papildomą ME komponentų atranką. Tolimesniems tyrimamas panaudota ta pati ME sudėtis (S/KoS – 55%, aliejinės fazės – 5%, vandeninės fazės – 40%).
Pirmiausia surfaktantas Tween 80® buvo pakeistas į kitas tos pačios polisorbatų surfaktantų grupės medžiagas – Tween 20®, Tween 40®, Tween 60® (4 lentelė).
4 lentelė. ME su skirtingais surfaktantais ir jų kokybiniai parametrai
S/KoS Santykis VDD, nm PDI Smailių skaičius
Tween 20®/ etanolis 1:1 Nesiformuoja ME 2:1 3:1 4:1 5:1 Tween 60®/ etanolis 1:1 24,35 ± 0,682 0,763 ± 0,025 4 2:1 48,88 ± 0,370 0,599 ± 0,002 4 3:1 Nesiformuoja ME 4:1 5:1 S Tween 40®/ KoS etanolis 1:1 54,81 ± 2,680 0,356 ± 0,030 4 2:1 127,7 ± 1,556 0,468 ± 0,004 4 3:1 54,48 ± 3,124 0,683 ± 0,023 3 4:1 155,2 ± 2,320 0,369 ± 0,027 4 5:1 Gelinė struktūra
Tyrimo rezultatai parodė, kad pasirinkus surfaktantą Tween 20®, ME nesiformavo. Pakeitus
surfaktantą į Tween 60®, ME formavosi esant S/KoS santykiams 1:1 ir 2:1. Pasirinkus surfaktantą Tween 40®, esant S/KoS santykiui 5:1 formavosi gelinė stuktūra, kitais santykiais gautos vizualiai skaidrios ME, kurių VDD varijavo 54,81–155,2 nm, o PDI 0,356–0,683 ribose. Nustatyta, kad pakeitus Tween 80® į kitus polisorbatų grupės surfaktantus, dalelės pasiskirstė 3–4 smailėse, todėl šios
suformuotos sistemos įvertintos kaip nehomogeniškos, jų atsisakyta tolimesnių tyrimų vykdymui. Sekančiame etape buvo nuspręsta įvertinti kosurfaktanto įtaką ME formavimuisi. Etanolis pakeistas PEG 400 ir PG (5 lentelė).
5 lentelė. ME su skirtingais kosurfaktantais ir jų kokybiniai parametrai
S/KoS Santykis VDD, nm PDI Smailių skaičius
Tween 80®/ PEG 400 1:1 Nesiformuoja ME 2:1 3:1 4:1 5:1 Tween 80®/PG 1:1 262,4 ± 2,546 0,840 ± 0,001 2 2:1 72,14 ± 2,977 0,414 ± 0,128 3 3:1 Nesiformuoja ME 4:1 236,4 ± 4,879 0,536 ± 0,010 3 5:1 Nesiformuoja ME
Tyrimo rezultatai parodė, kad ME nesusiformuoja, kai kosurfaktantu buvo pasirinktas PEG 400. PG atveju, ME nesiformuoja S/KoS santykiams esant 3:1 ir 5:1. Kitais S/KoS santykais PDI reikšmė varijuoja 0,414–0,840, o VDD 72,14–262,4 nm ribose, nustatyta, kad dalelės pasiskirstę 2–3 smailėse. Vertinant gautus rezultatus, padaryta išvada, kad sumodeliuotos sistemos neatitiko keliamų reikalavimų, yra galimai heterogeniškos, todel šios sudėties ME tolimesniuose tyrimuose nebuvo panaudotos.
Kitame atrankos etape nuspręsta Tween 80® derinti su kitu papildomu surfaktantu. Pasirinkti
PG ir Labrasol®, kurie buvo sumaišyti su Tween 80® santykiu 1:1 (6 lentelė).
6 lentelė. ME su skirtingais surfaktantų mišiniais ir jų kokybiniai parametrai
S/KoS Santykis VDD, nm PDI Smailių skaičius
Tween 80® ir Labrasol®/ etanolis 1:1 43,69 ± 0,162 0,535 ± 0,095 3 2:1 38,33 ± 0,120 0,553 ± 0,018 3 3:1 33,61 ± 0,424 0,581 ± 0,004 3 4:1 42,58 ± 4,300 0,842 ± 0,144 4 5:1 40,32 ± 2,870 0,894 ± 0,056 4 Tween 80® ir PG/ etanolis 1:1 Nesiformuoja ME 2:1 3:1 4:1 5:1
Tween 80® ir PG surfaktantų mišinys kartu su kosurfaktantu etanoliu ME neformavo. Tween 80® derinys su Labrasol® bei kosurfaktantu etanoliu suformavo vizualiai skaidrias ME. Esant įvairiems S/KoS santykiams, ME VDD varijavo 33,61–43,69 nm, o PDI – 0,535–0,894 ribose. Nustatyta, kad šios sudėties ME dalelių dydžio pasiskirstymą vaizdavo 3–4 smailės.
