MEDICINOS AKADEMIJA
FARMACIJOS FAKULTETAS
VAISTŲ TECHNOLOGIJOS IR SOCIALINĖS FARMACIJOS KATEDRA
RASA ZUBRICKAITĖ
O
PTIMALIOS GELIO SU KAŠTONŲ SĖKLŲ EKSTRAKTU SUDĖTIES
PAIEŠKA
,
TECHNOLOGIJA IR VERTINIMAS
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovai Doc. Gailutė Drakšienė Prof. Jurga Bernatonienė
LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
MEDICINOS AKADEMIJA
FARMACIJOS FAKULTETAS
VAISTŲ TECHNOLOGIJOS IR SOCIALINĖS FARMACIJOS KATEDRA
TVIRTINU:
Farmacijos fakulteto dekanas Vitalis Briedis
O
PTIMALIOS GELIO SU KAŠTONŲ SĖKLŲ EKSTRAKTU SUDĖTIES
PAIEŠKA
,
TECHNOLOGIJA IR VERTINIMAS
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovai
Doc. dr. Gailutė Drakšienė Prof. dr. Jurga Bernatonienė 2011 05 13
Recenzentas Darbą atliko
Prof. dr. Arūnas Savickas Magistrantė Rasa Zubrickaitė
2011 05 13 2011 05 13
TURINYS
SANTRUMPOS...6 SANTRAUKA...7 SUMMARY...8 PADĖKA...9 1. ĮVADAS...101.1. Darbo tikslas ir uždaviniai ...11
1.2. Darbo naujumas ir praktinė reikšmė...11
2. LITERATŪROS APŽVALGA...13
2.1. Lėtinis venų nepakankamumas...13
2.2. Epidemiologija...14
2.3. Paprastasis kaštonas...15
2.4. Geliai...19
2.4.1. Gelius sudarančios medžiagos...20
2.4.2. Gelifikuojančių medžiagų klasifikacija ...21
2.5. Karbomerai ir iš jų gaminami geliai...23
2.5.1. Karbomerinių gelių gamybos būdai...25
2.5.2. Karbopoliai...26
2.5.3. Karbopoliniai hidrogeliai...27
2.5.3.1. Carbopol Ultrez polimerai...27
2.5.3.2. Carbopol 980 ir Carbopol 940 polimerai...27
2.6. Hidrofiliniai geliai (hidrogeliai)...27
2.6.1. Hidrofilinių gelių klasifikacija...29
2.6.2. Hidrofilinių gelių gamybos būdai...30
2.6.3. Fizikiniai, cheminiai ir toksikologiniai hidrogelių parametrai...31
2.6.3.1. Hidrogelių brinkimą įtakojantys faktoriai...31
2.6.3.2. Brinkimo dinamika...32
2.6.3.3. Mechaninės savybės...32
2.6.3.4. Citotoksiškumas ir in vivo toksiškumas...33
2.6.4. Hidrogelių jautrumas dirgikliams...33
2.6.5. Hidrogelių panaudojimas...34
2.7.1. Skvarbos stipriklių parinkimas...37
2.7.2. Skvarbos stipriklių klasifikacija...38
2.7.3. Medžiagų skvarbos pro odą parametrai...38
2.7.4. Terpenai, terpenoidai, eteriniai aliejai...39
2.7.5. Pirolidonai...40
2.7.6. Polimerai...40
2.7.7. Difuzijos proceso in vitro modifikavimas...41
2.8. In vitro tyrimo pro pusiau laidžią membraną parametrai...42
2.9. Literatūros apžvalgos apibendrinimas...43
3. EKSPERIMENTINĖ DALIS IR REZULTATAI...45
3.1. Darbe naudotos medžiagos ir aparatūra...45
3.1.1. Darbe naudotos medžiagos...45
3.1.2. Darbe naudota aparatūra ir prietaisai...45
3.2. Metodai...46
3.2.1. Spektrofotometrija...46
3.2.2. In vitro tyrimas pro pusiau laidžią membraną...46
3.2.3. Viskozimetrija...48
3.2.4. Statistinė analizė...48
3.2.5. Matematiniai skaičiavimai...48
3.3. Eksperimentinė dalis...49
3.3.1. Polifenolinių junginių kiekio kaštonų sėklų ekstrakte nustatymas...49
3.3.2. Gelių su kaštonų sėklų ekstraktu gamyba...51
3.3.3. Pagamintų gelių pH reikšmės vertinimas...52
3.3.4. Gelių klampos vertinimas...52
3.3.5. Polifenolinių junginių difuzijos proceso in vitro kinetikos analizė geliuose su kaštonų sėklų ekstraktu ir mėtų eteriniu aliejumi...54
3.3.5.1. Gelių su Carbopol Ultrez 10 polimeriniu pagrindu difuzijos proceso analizė...54
3.3.5.2. Gelių su Carbopol Ultrez 20 polimeriniu pagrindu difuzijos proceso analizė...57
3.3.5.3. Gelių su Carbopol 980 polimeriniu pagrindu difuzijos proceso analizė...60
3.3.5.4. Gelių su Carbopol 940 polimeriniu pagrindu difuzijos proceso analizė...62
3.3.6. Mėtų eterinio aliejaus koncentracijos įtakos polifenolinių junginių difuzijai in vitro iš įvairių karbomerinių pagrindų analizė...66
3.3.7. Bendras pagamintų gelių su kaštonų sėklų ekstraktu vertinimas...72
4. IŠVADOS...76
5. LITERATŪROS SĄRAŠAS...78
SANTRUMPOS
5-HT(2A) 5-hidroksitriptamino 2A receptorius
CEAP Kojų venų ligų klasifikacija (angl. Clinical severity, Etiology, Anatomy, Pathophysiology) DAB Vokietijos Farmakopėja (vok. Deutsches Arzneibuch)
DAC Vokietijos Vaistų Kodeksas (vok. Deutscher Arzneimittel-Codex) DMSO Dimetilsulfoksidas (angl. dimethyl sulfoxide)
EGDMA Etilenglikolio dimetakrilatas (angl. ethyleneglycol dimethacrylate) ER Skvarbos koeficientas (angl. enhancement ratio)
FDA Maisto ir Vaistų Agentūra (angl. Food and Drug Administration)
GRAS Preparatas paprastai laikomas saugiu pagal FDA nuostatus (angl. Generally Regarded As
Safe by the FDA)
HEMA Hidroksietilo metakrilatas (angl. (2-hydroxyethyl) methacrylate)
INCI Tarptautinė kosmetinių ingredientų nomenklatūra (angl. International Nomenclature for
Cosmetic Ingredients)
LCST Neigiama kritinė tirpalo temperatūra (angl. lower critical solution temperature) LVN Lėtinis venų nepakankamumas
PAM Paviršiui aktyvios medžiagos PDMS Polidimetilsiloksanas
PEG Polietilenglikolis PG Propilenglikolis
UCST Viršutinė kritinė tirpalo temperatūra (angl. upper critical solution temperature)
USAN Jungtinių Amerikos Valstijų priimti pavadinimai (angl. United States Adopted Names
Council)
USP-NF Jungtinių Amerikos Valstijų Farmakopėjos leidžiamas Nacionalinis Farmacijos Vadovas (angl. United States Pharmacopeia National Formulary)
SANTRAUKA
R. Zubrickaitė. Optimalios gelio su kaštonų sėklų ekstraktu sudėties paieška, technologija ir vertinimas. Magistro baigiamasis darbas. Mokslinės vadovės doc. G. Drakšienė, prof. J.Bernatonienė; Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Medicinos akademija, Farmacijos fakultetas, Vaistų technologijos
ir socialinės farmacijos katedra. Kaunas, 2011.
Lėtinis venų nepakankamumas (LVN) apibūdinamas kaip būklė, apimanti galūnių venas, sukeldama veninę hipertenziją, kuri savo ruožtu sąlygoja kitų patologijų – skausmo, tinimo, edemos, odos pokyčių ir opų, atsiradimą. Paprastojo kaštono sėklų ekstrakto saponinai yra viena iš keturių venas veikiančių grupių, kuri buvo įvertinta LVN gydyme, nes lengvina simptomus ir apsaugo venas nuo antrinių komplikacijų vystymosi bei ligos progreso.
Šis tyrimas apima: 1) polifenolinių junginių skvarbos in vitro pro pusiau laidžią membraną iš dvidešimties skirtingų gelių su kaštonų sėklų ekstraktu, 1 proc. polimerinio pagrindo (Carbopol Ultrez 10, Carbopol Ultrez 20, Carbopol 980 ir Carbopol 940), propilenglikoliu, izopropilo alkoholiu, trietanolaminu analizę; 2) visų gelių klampos ir jos įtakos polifenolinių junginių skvarbai in vitro vertinimą.
Rezultatai: Geliai be eterinio aliejaus buvo naudojami kaip standartiniai pavyzdžiai, vertinant skirtingų karbomerinių pagrindų įtaką skvarbai in vitro. Carbopol Ultrez 20 polimero geliai pasižymėjo mažiausia, o Carbopol 980 – didžiausia dinamine klampa. Didinant eterinio aliejaus koncentraciją, gelių klampa mažėja, o skirtumai tarp 0 proc. ir 1,5 proc. eterinio aliejaus buvo statistiškai patikimi (p<0,05). Polifenolinių junginių kiekis, prasiskverbęs iš gelių, tam tikrais laiko tarpais buvo nustatomas spektrofotometriniu metodu. Nustatyta, kad gelio su Carbopol Ultrez 20 polimeru (0 proc. eterinio aliejaus) srautas per pirmąjį pusvalandį (1,655 mg/cm2/h) ir suminis polifenolių kiekis po 6 h (1,758 mg/cm2) buvo didžiausi. Tačiau Carbopol 980 gelio srauto rezultatai buvo pakankamai geri, nepaisant jo didelės klampos.
Tyrimais nustatyta, kad daugiausia polifenolinių junginių, lyginant su jų kiekiu pradiniame mėginyje, in vitro tyrimo metu prasiskverbė iš Carbopol Ultrez 20 polimerinio gelio be eterinio aliejaus (63,13 proc.) (p<0,05).
SUMMARY
R. Zubrickaitė. The search of optimal composition of gel with chestnut seeds extract, its technology and evaluation. Degree master of pharmacy. Supervisors doc. G.Drakšienė, prof. J. Bernatonienė. Lithuanian University of Health Sciences, Medical Academy, Faculty of Pharmacy, Department of Drug Technology
and Social Pharmacy. Kaunas, 2011.
Chronic venous insufficiency (CVI) describes a conditionthat affects the venous system of the lower extremities withvenous hypertension causing various pathologies including pain,swelling, edema, skin changes, and ulcerations. Saponosides from horse chestnut extract are one of four groups of venoactive drugs, that have been evaluated in the treatment ofCVI to reduce symptoms and help prevent the development of secondarycomplications and the progression of disease.
This study assessed the following: (1) the permeability in vitro through cellulose membranes of polyphenolic compounds in twenty different horse chestnut seed extract (0,5% w/w) gel formulations (Ultrez 10, Ultrez 20, Carbopol 980 and Carbopol 940 gels (1%) with different peppermint oil concentrations (0; 0,1; 0,5; 1; 1,5%), propylenglycol, isopropyl alcohol, TEA, water); (2) the viscosity of all gels and its influence for in vitro permeation.
Results: As the base-gels to investigate the effect of the in vitro penetration from different carbomers was formultions without peppermint oil. Gels with Ultrez 20 had the lowest and with Carbopol 980 the highest viscosity. By increasing concentration of peppermint oil, viscosity decreased and the difference between 0% and 1,5% in all carbomers was statistically significant (p<0,05). The quantity of the released polyphenols in time function was determined by spectrophotometric method. Ultrez 20 gel (0% peppermint oil) showed the highest flux during the first half hour (1,655 mg/cm2/h) and after 6 h (1,758 mg/cm2), because of the low viscosity. But Carbopol 980 gel without peppermint oil showed good permeation results, while its viscosity was the highest.
These findings showed, that in proportion with amount in donor phase, there released 63,13% of polyphenolic compounds from hydrogel made on Carbopol Ultrez 20 base without pepermint oil (p<0,05).
PADĖKA
Dėkoju Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Medicinos akademijos Vaistų technologijos ir Socialinės farmacijos katedrai už galimybę atlikti farmacijos magistro darbą „Optimalios gelio su kaštonų sėklų ekstraktu sudėties paieška, technologija ir vertinimas“.
1. ĮVADAS
Venų ligos, įskaitant venų varikozę ir lėtinį venų nepakankamumą (LVN) yra vienos iš dažniausiai aprašomų lėtinių būklių ir mirties priežastis Jungtinėse Amerikos Valstijose bei Vakarų šalyse [6]. LVN rizikos veiksniai yra vyresnis amžius, moteriška lytis, šeiminis paveldimumas, nuolatinis darbas stovint [6,9,49]. Gyvenimo kokybės studijos parodė, kad lėtinės venų ligos susijusios su padidėjusiu skausmu, sumažėjusiomis fizinėmis funkcijomis ir judrumu, padidėjusia depresija bei socialine izoliacija [49].
Kojų venų išsiplėtimas atsiranda anksčiau nei ligos simptomai, o tai labai apsunkina diagnostiką bei gydymą. LVN taikomas ilgalaikis ir kompleksinis gydymas, kuriuo siekiama sumažinti kojų pabrinkimą bei skausmą, sutvirtinti venų sieneles, apsaugoti nuo naujo varikozinio mazgo susidarymo, panaikinti lipodermatosklerozę bei gydyti opas. Šiuo metu praktikuojami gydymo būdai skirstomi į konservatyviuosius, invazinius ir operacinius. Vietinis medikamentų vartojimas minkštųjų audinių trofikos pakitimams gydyti priskiriamas konservatyviųjų gydymo būdų grupei.
LVN simptomų gydymui naudojama nemažai augalinės (flavanoidai: Sophora japonica,
Rutaceae aurantiae; saponinai: Aesculus hippocastanum, Ruscus aculeatus) bei sintetinės (kalcio
dobesilatas, benzaronas, naftazonas) kilmės vaistų. Venotonikai pirmiausia skiriami su LVN susijusių simptomų ir edemos gydymui bet kurios ligos stadijos pagal CEAP klasifikaciją metu [42]. Tyrimų duomenimis, kaštonų sėklų ekstraktas yra efektyvesnis gydant perštėjimą, paraudimą, nuovargį ir blauzdų tinimą nei standartiniai vaistai [20].
Vartojimui tinkamas ir terapiniu poveikiu pasižymintis kaštonų ekstraktas gaunamas apdorojus sėklas ir pašalinus toksišką elementą eskuliną (aeskuliną), galintį sukelti kraujavimus [20]. Tyrimais nustatyta, kad kaštonų sėklų ekstraktas, priklausomai nuo dozės, bent iš dalies veikia venų ir arterijų susitraukimą, medijuojamą per 5-HT(2A) receptorius, bei ADP sukeltą žmogaus trombocitų agregaciją [12].
Hidrogeliai ypač reikšmingi biomedicinoje dėl biologinio suderinamumo ir dėl į audinius panašių mechaninių savybių, užtikrinančių greitą veikliosios medžiagos perdavimą pro raginį odos sluoksnį (lot.
stratum corneum) tolyn, į veikimo vietą. Todėl tyrimui pasirinkti skirtingo poliakrilo rūgšties polimerinio
pagrindo geliai su natūraliu kaštonų sėklų ekstraktu, siekiant palyginti naujos ir senos kartos polimerų įtaką polifenolinių junginių skvarbai in vitro. Difuzijos procesų analizei pasirinkta skirtinga mėtų eterinio aliejaus kaip skvarbos stipriklio koncentracija.
1.1. Darbo tikslas ir uždaviniai
Šio darbo tikslas – pagaminti skirtingų poliakrilo rūgšties polimerinių pagrindų gelius su kaštonų sėklų ekstraktu, siekiant atlikti jų fizikinių savybių ir biofarmacinį vertinimą bei pateikti optimalią gelio sudėtį.
Darbo uždaviniai:
1. Nustatyti polifenolinių junginių kiekį kaštonų sėklų ekstrakte spektrofotometriniu metodu.
2. Pagaminti dvidešimt skirtingos sudėties gelių su kaštonų sėklų ekstraktu, skirtingais polimeriniais pagrindais (Carbopol Ultrez 10, Carbopol Ultrez 20, Carbopol 980 ir Carbopol 940) ir eterinio aliejaus koncentracijomis (0 proc.; 0,1 proc.; 0,5 proc.; 1,0 proc.; 1,5% proc.).
3. Įvertinti pagamintų gelių pH reikšmę. 4. Nustatyti pagamintų gelių dinaminę klampą.
5. Nustatyti karbomerinių pagrindų Carbopol Ultrez 10, Carbopol Ultrez 20, Carbopol 980 ir Carbopol 940 įtaką polifenolinių junginių difuzijai pro pusiau laidžią membraną in vitro tyrimo metodu.
6. Nustatyti 0,1-1,5 proc. mėtų eterinio aliejaus koncentracijos įtaką polifenolinių junginių pernašai pro dializės membraną in vitro tyrimo metodu.
7. Įvertinti prasiskverbusią iš gelių į akceptorinę terpę polifenolinių junginių koncentraciją, taikant spektrofotometrinį metodą.
1.2. Darbo naujumas ir praktinė reikšmė
Lietuvoje dar nėra užregistruoto hidrofilinio gelio su kaštonų sėklų ekstraktu ir mėtų eteriniu aliejumi. Taip pat dauguma rinkos preparatų, skirtų išoriniam vartojimui, pagaminti su senesnės kartos polimeriniais pagrindais (Carbopol 980, 940, 934, 981). Nauji polimerai Carbopol Ultrez 10 ir Carbopol Ultrez 20 Lietuvoje naujiena, todėl su jais tyrimų dar neatlikta.
Vilniaus Universiteto Imunologijos instituto tyrėjai 2009 m. atliko bandymus, norėdami įvertinti gelį formuojančių polimerų, konservantų ir glicerolio poveikį pirminėms pelių ląstelių kultūroms [54]. Šiuo tyrimu nustatyta, kad Carbopol Ultrez 20 neveikia ar tik silpnai veikia blužnies ir kaulų čiulpų ląstelių gyvybingumą. Taip pat ir kiti autoriai patvirtina Carbopol polimerinių gelių saugumą, juos
vartojant farmaciniams tikslams [21]. Tačiau technologinis ar biofarmacinis Carbopol Ultrez linijos vertinimas Lietuvoje dar nėra atliktas.
Kitų šalių autoriai su Carbopol Ultrez serijos polimerais atlieka nemažai tyrimų, analizuoja įvairių vaistinių medžiagų, dažniausiai malšinančių skausmą, skvarbą. Pagal gebėjimą atpalaiduoti vaistą lyginamos įvairios polimerus sudarančios medžiagos. Taip pat tyrinėjamas skirtingų skvarbos stipriklių bei jų mišinių poveikis.
Siekiant sukurti kaštonų sėklų ekstrakto hidrogelį su mėtų eteriniu aliejumi, buvo atlika litertūros analizė, kuria remiantis, sudaryta dvidešimt skirtingų gelių sudėčių bei atlikti pradiniai tyrimai. Jų metu vertinta polifenolinių junginių difuzija in vitro pro pusiau laidžią membraną, gelių dinaminė klampa, pH reikšmė.
2. LITERATŪROS APŽVALGA
2.1. Lėtinis venų nepakankamumas
Lėtinis venų nepakankamumas (LVN) pasireiškia sutrikus veninio kraujo transportui. Vyraujanti teorija pabrėžia vožtuvų refliukso vaidmenį LVN etiologijoje. Jei perforuojančių venų vožtuvai nebeatlieka savo funkcijos, padidėja blauzdos raumenų spaudimas, kraujas ima tekėti per sutrikusios funkcijos perforuojančias venas į paviršinių venų sistemą, tokiu būdu paversdamas tai aukšto slėgio sistema. Ši „veninė hipertenzija“ yra daugelio kojų venų patologijų, tokių kaip edemos, lipodermatosklerozės, išopėjimo, išsiplėtusių venų, tinklinės telangiektazijos priežastis [6].
A B
1 pav. (A) Normali kraujo tėkmė venomis: (a) proksimalinis, (b) distalinis, (c) paviršinis kompartimentas
ir vena, (d) gilusis kompartimentas ir vena, (e) raumenų fascijos, (f) kraujo tėkmė iš paviršinių į giliąsias venas. (B) Vožtuvų nepakankamumas (nenormali kraujo tėkmė iš paviršinių į giliąsias venas): (a) proksimalinis, (b) distalinis kompartimentas, (c) fascija, (d) gilusis kompartimentas ir vena, (e) normaliai
funkcionuojantis vožtuvas, (f) nenormaliai funkcionuojantis vožtuvas, (g) kraujo tėkmė iš giliųjų į paviršines venas, (h) nenormali išsiplėtusi paviršinė vena.
(Šaltinis: J.L. Beebe-Dimmer et.al. The Epidemiology of Chronic Venous Insufficiency and Varicose
Veninė hipertenzija lemia morfologinius kapiliarinės ir limfinės mikrocirkuliacijos pokyčius, todėl ima formuotis pabrinkimai, kaupiasi fibrinas, vystosi eritrocitų ir leukocitų sekvestracija, trombocitozė ir uždegimas, o visa tai trikdo odos ir poodinių audinių aprūpinimą deguonimi. Sutrikus paviršinių venų kraujotakai, jos išsiplečia – vystosi varikoziniai pakitimai. Blauzdoje ir šlaunyje išryškėja venų mazgai. Negydant atsiranda niežėjimas, išryškėja venų tinklas, suplonėja oda, tinsta blauzdos, ilgainiui išsivysto kojų egzema ir atsiranda negyjančių trofinių opų. Susidarę giliosiose venose trombai gali atitrūkti ir patekti į bet kurio žmogaus organizmui gyvybiškai svarbaus organo kraujotaką, sukeldami infarktą [13].
2.2. Epidemiologija
Venų varikozė ir lėtinis venų nepakankamumas yra viena iš dažniausių lėtinių būklių ir esminė mirties priežastis Jungtinėse Amerikos Valstijose bei Vakarų šalyse [6]. Europos šalių duomenimis 24–58 proc. moterų ir 12–46% proc. vyrų turi LVN. Bonos studija (Bonner Venen-Studie, 2002) Vokietijoje, ištyrusi 3072 piliečius nuo 18 iki 79 metų, rodo, kad 44 proc. vyrų ir 56 proc. moterų turi LVN požymių: be simptomų buvo 9,6 proc., smulkios varikozinės venos – 59,1 proc., didelė varikozė - 14,3 proc., kojų edema - 13,4 proc., odos pažeidimai – 2,9 proc., užgijusi arba gyjanti opa - 0,6 proc., infekuotos opos 0,1 proc. ligonių [41]. Plačiausia tarptautinė daugiacentrinė – epidemiologinė klinikinė RELIEF studija, kurioje dalyvavo 23 šalys, ištyrė 5052 ligonius ir pateikė duomenis, kurie nustebino net pačius tyrėjus: LVN požymiai pradeda rastis 32–35 gyvenimo metais.
Kiek gyventojų LVN serga Lietuvoje, tikslios statistikos nėra, tačiau, remiantis Europos duomenimis, Lietuvoje faktiškai turėtų būti apie 500-600 tūkst. tokių ligonių. Kauno medicinos universiteto bendrosios praktikos gydytojų duomenimis, LVN serga apie 57,2 proc. apklaustų gyventojų [28].
LVN rizikos faktoriai yra vyresnis amžius, moteriška lytis, šeiminis paveldimumas, nuolatinis darbas stovint [6,9,49]. Nors farmakoekonominių duomenų trūksta, tačiau JAV apskaičiuota, kad veniniam tromboembolizmui gydyti išleidžiama nuo 3,2 iki 15,5 bilijonų dolerių [37]. Gyvenimo kokybės studijos parodė, kad lėtinės venų ligos susijusios su padidėjusiu skausmu, sumažėjusiomis fizinėmis funkcijomis ir judrumu, padidėjusia depresija bei socialine izoliacija [9].
Brangiausiai kainuoja LVN komplikacijų gydymas, ypač trofnių opų. Vakarų šalyse vieno paciento gydymas metams kainuoja 5000–7000 eurų. Per metus Lietuvoje ligonis trofinėms opoms gydyti
išleidžia nuo 500 iki 2000 litų [28]. Todėl antrinė profilaktika yra labai svarbi, nes gali ženkliai sumažinti sveikatos biudžeto lėšas, skiriamas LVN komplikacijų gydymui.
2.3. Paprastasis kaštonas
Paprastasis kaštonas (lot. Aesculus hippocastanum L., angl. Horse chestnut) - kaštoninių (Sapindaceae) šeimos lapuotis medis, kilęs iš Balkanų, tačiau dabar paplitęs viso pasaulio vidutinėse platumose. Tai dekoratyvus, 15-30 m aukščio medis. Laja rutuliška arba kiaušiniška. Kamieno, senų šakų žievė pilkai ruda sueižėjusi, jaunų ūglių - lygi gelsva arba rausvai ruda. Lapai priešiniai, sudėtiniai, sudaryti iš 5-7 lapelių, kurių kraštai pjūkliški. Žiedai gelsvai balti, netaisyklingi, susitelkę į stačias šluoteles – žvakes. Vaisius – žalia, apvali, apaugusi stambiais dygliais dėžutė, kuri subrendusi suplyšta. Jos viduje – didelė tamsiai ruda sėkla – kaštonas. Žydi gegužės-birželio mėnesiais, vaisiai prinoksta rugsėjį-spalį [18].
Sensorinės savybės: paprastojo kaštono sėklos iš pradžių turi nežymų miltų skonį, vėliau dirginantį ir išliekantį kartų skonį [18].
Fizikinės savybės: kaštonų sėklų ekstraktas tirpus etanolyje, vandenyje, glikolyje. Kaupiamos veikliosios medžiagos:
Triterpeniniai saponinai (3-6 proc., DAB – mažiausiai 3 proc.) su protoescigeninu ir beringtogenoliu C kaip anglikonu;
Flavonoidai (daugiausia kvercetino ir kamferolio glikozidai);
Taninai ir kumarinai (sėklų luobelėje), vitaminai C, B, steroliai, eteriniai aliejai;
Kitos medžiagos (cukrūs, angliavandeniai ir kiti polisacharidai, riebaliniai aliejai, purinai, baltymai, mineralinės medžiagos) [18].
Paprastojo kaštono sėklų branduoliai naudojami kaip pradinė žaliava escino (β-escinas; DAC 2003) ir ekstraktų, pvz., sausojo kaštonų sėklų ekstrakto (Hippocastani extractum siccum normuotum, DAB 2003), gamyboje. Maksimalus escino kiekis gaunamas ekstrahuojant etanolio-vandens ar metanolio-vandens mišiniu [18]. Sėklos kaupia toksiną eskuliną, galintį padidinti kraujavimų riziką dėl savo antitrombozinio poveikio. Todėl, gaminant ekstraktą, pašalinamas toksiškas komponentas ir gaunamas išgrynintas kaštonų sėklų ekstraktas su aktyviu komponentu escinu (aescinu) [20].
Triterpeniniai saponinai. Paprastojo kaštono sėklos turi kompleksinį triterpeninių saponinų mišinį. Yoshikawa (Yoshikawa et.al., 1996) mokslinės grupės tyrimų duomenimis, kaštonų sėklos kaupia
9 escino (Ia, Ib, IIa, IIb, IIIa, IIIb, IV, V, VI) ir 3 izoescino (Ia, Ib, V) formas. Escino anglikonai yra protoescigenino ir baringtogenolio C diesteriai, kurie sujungti per OH grupę, esančią prie C3 atomo, su išsišakojusiu trisacharidu, sudarytu iš gliukurono rūgšties ir dviejų gliukozės molekulių (arba gliukozės ir galaktozės ar ksilozės). Prie C21 anglies atomo esanti OH grupė esterinta su trumpagrandėmis riebiosiomis rūgštimis (tiglino, izosviesto), o prie C22 anglies atomo – su acto rūgštimi.
1 lentelė. Escino Ia, Ib, IIa, IIb, IIIa struktūra ir procentinė dalis β-escine
Escinas Bendra struktūra R1 R2 R3 Kiekis β-escine
Ia OH 24 %
Ib OH 17 %
IIa OH 13,5 %
IIb OH 6 %
IIIa H 1,5 %
Šaltinis: Yoshikawa M. et al. (1994) Escins-Ia, Ib, IIa, IIb, IIIa, bioactive Triterpene oligoglycosides from the seeds of
Aesculus hippocastanum L.: their inhibitory effects on ethanol absorption and hypoglycemic activity on glucose tolerance test. In: Chem. Pharm. Bull. 42(6), S. 1357–1359
Escino turintys preparatai (pvz., kaštonų sėklų ekstraktas) naudojami įvairioms galeninėms formoms ruošti kaip monopreparatai (escinas) arba kaip kombinuotų preparatų sudėtinė dalis (ekstraktai). Pagrindinė indikacijų grupė yra lėtinis venų nepakankamumas [18].
Farmakologinis escino poveikis. Lėtinio venų nepakankamumo apimtose kojose kaupiasi baltieji kraujo kūneliai (leukocitozė), kurie aktyvuoja fermentų elastazės ir hialiuronidazės išsiskyrimą. Šie fermentai dalyvauja baltymų, esančių kapiliarų sienelėse, skaidyme, kas sukelia tinimą ir kojų odos pokyčius, susijusius su LVN [20]. Escinas mažina kraujagyslių pralaidumą, tokiu būdu užkirsdamas kelią mažos molekulinės masės baltymų, elektrolitų ir vandens filtracijai į tarpuląsčius. Kaštonų sėklų ekstraktas apsaugo nuo edemų, tonizuoja venas, slopina uždegimą bei pasižymi antioksidaciniu poveikiu. Escinas in vitro slopina lizosominius fermentus, panašiai kaip gebenės lipikės (lot. Hedera helix) ir dygiosios pelžiedės (lot. Ruscus aculeatus) saponinai. Tokiu būdu atstatoma suplonėjusi kraujagyslių sienelė, ir skysčiai nebegali pereiti į audinius [18]. Tyrimai parodė, kad escinas slopina hialiuronidazę, tačiau elastazės aktyvumo neįtakoja [20,50].
Fenoliniai junginiai. Tai junginiai, kurie prie aromatinės žiedinės struktūros turi vieną ar kelias laisvas OH grupes, taip pat jų funkciniai derivatai – metileteriai, esteriai ar glikozidai. Pagal fenolių paplitimą (ligninas yra integruota augalų struktūros dalis), struktūrinę įvairovę (kiekvienas augalas turi jam būdingų polifenolių) ir funkcinę reikšmę fenoliniai junginiai sudaro vieną svarbiausių junginių grupių augalų pasaulyje. Dėl didelio fenolių skaičiaus, cheminės įvairovės labai sunku kalbėti apie jų bendras fiziko-chemines savybes [18].
Pagal tirpumą polifenoliniai junginiai skirstomį taip:
Lipofiliniai fenoliai, eterinių aliejų sudedamoji dalis; Glikozidiniai fenoliai, tirpūs etilacetate ir etanolyje; Vandenyje tirpios fenolinės druskos;
Nei vandenyje, nei organiniuose tirpikliuose netirpūs polimeriniai taninai (“flobafenai”) [18].
Kumarinai (1,2-benzopironai) yra o-hidroksikarboninės rūgšties laktonai. Šarmuose atsidaro laktono žiedas, ir susidaro vandenyje tirpios o-hidroksikarboninės rūgšties natrio druskos. Ši savybė bei jų ekstrahavimas eteriu ar etilacetatu iš parūgštintų tirpalų panaudojami kumarinų izoliavimui iš augalinės žaliavos. Pagal poliškumą kumarinai skiriami į dvi grupes: 1) hidroksikumarinų glikozidai (pvz.,
umbeliferonas, eskuletinas); 2) lipofiliniai kumarinai, kurie prie pagrindinės kumarino struktūros turi terpenoidinę liekaną (pvz., imperatorinas, ostrutinas) (2 pav.) [18].
Eskulinas – paprastajame kaštone randamas glikozidas, mikrobiologijos laboratorijose dažnai naudojamas bakterijoms, ypač enterokokams ir listerijoms, identifikuoti. Eskuletinas yra eskulino hidrolizės produktas. Esant 360 nm ilgio ultravioletinėms bangoms (3 pav.), eskulinas fluorescuoja, o po hidrolizės šios savybės netenka. Ši kumarinų savybė naudojama analizuojant junginius chromatografiškai – nebereikia naudoti išryškinančių reagentų [18].
Kumarinas Eskuletinas Eskulinas (6-gliukozidas) 2 pav. Paprastojo kaštono kaupiami kumarinai
A B
3 pav. Eskulinas ištirpintas skirtinguose tirpikliuose (iš kairės į dešinę): 1) distiliuotame vandenyje; 2) 75% izopropanolyje; 3) acetone; 4) 96% etanolyje. Eskulino mėginiai: A) regimojoje šviesoje; B) UV
šviesoje (priklausomai nuo tirpiklio, skiriasi fluorescensijos intensyvumas) [58].
Kumarinams būdingas analgezinis, priešgrybelinis, antioksidacinis, choleretinis, imunostimuliuojantis, sedacinis, spazmolitinis, edemas slopinantis poveikis [18].
Flavonoidai
Flavonolių struktūrinė formulė Kvercetinas Kamferolis 4 pav. Paprastojo kaštono žaliavoje randami flavonoidai.
Tai heterocikliniai, organiniai junginiai, kurie kaupiasi žieduose, vaisiuose, lapuose bei suteikia augalui skonį, aromatą ir spalvą. Jie kilę iš flavano (2-fenilchromano) struktūros, bei sudaryti iš dviejų aromatinių žiedų, sujungtų per O atomą turintį žiedą. Pagal struktūrą flavonoidai skirstomi į chalkonus, flavonus, flavonolius, flavanolius, flavanonus, flavanonolius, izoflavonus, antocianidinus ir auronus. Kaštonų sėklų ekstrakte randami kvercetinas ir kamferolis priklauso flavonoliams (4 pav.) [18].
Flavonoidams būdingas antialerginis, antivirusinis, antimikrobinis, antioksidacinis, antikancerogeninis poveikis, gebėjimas slopinti ląstelių proliferaciją. Jie slopina mediatorių išsiskyrimą iš putliųjų ląstelių, bazofilų, neutrofilų ir eozinofilų, taip sumažindami uždegimines ir alergines reakcijas. Terapijoje flavonoidų turintys ir gryni jų preparatai naudojami venų ligoms gydyti (saugo audinius ir neleidžia susidaryti edemoms), širdies ir kraujagyslių sistemos ligoms (teigiamas inotropinis, antihipertenzinis poveikis), kaip diuretikai, hepatoprotekciniai preparatai bei spazmolitikai, esant skrandžio ar žarnyno sutrikimams [18].
2.4.
Geliai
Dispersinės sistemos, kurias sudaro mažiausiai du komponentai, dažniausiai kieta koloidinė medžiaga su ilgomis arba labai išsišakojusiomis dalelėmis (pvz., cheminiu ar fizikiniu būdu susijungę polimero tinklai) ir disperguojantis skystis, vadinamos geliais. Kai disperguojantis skystis yra vanduo, kuriame polimero tinklai išbrinksta iki tam tikros apimties, tuomet kalbama apie hidrogelius. Fizikine prasme geliams būdingos tiek elastinės, tiek klampos savybės, todėl bendrai įvardijamos kaip viskoelastinės savybės [50].
2.4.1. Gelius sudarančios medžiagos
Geliui sudaryti reikalingas polimeras (gelifikuojanti medžiaga), drėkiklis, neutralizatorius bei tirpiklis. Siekiant geliui suteikti papildomų savybių, į juos galima dėti tirpiklių mišinių, skvarbos stipriklių ar kvapą suteikiančių medžiagų. Toliau aprašomi svarbiausi gelių komponentai, panaudoti tyrimo metu.
Izopropilo alkoholis (IPA; dimetilkarbinolis; 2-propanolis) kosmetikoje ir išoriškai vartojamuose
farmaciniuose preparatuose naudojamas kaip tirpiklis. Maišosi su vandeniu, acetonu, benzinu, chloroformu; etanolio pakaitalas [5,43]. Tirpikliai parenkami pagal individualias veikliųjų medžiagų savybes, siekiant, kad jos gerai pasiskirstytų produkte. Jais gali būti įvairūs etanolio produktai, poliniai tirpikliai ar vanduo.
Mentolis (heksahidrotimolis; 2-izopropil-5-metilcikloheksanolis) – kvapioji (kvapo stipriklis) ar
terapiniu poveikiu pasižyminti medžiaga. L-mentolis (levomentolis) tiesiogiai reaguoja su šalčio receptoriais ir sukelia vėsinantį, gaivinantį pojutį. Farmaciniuose preparatuose, skirtuose išoriniam vartojimui, jo koncentracija gali būti nuo 0,05 iki 10 proc. Gerai tirpsta etanolyje (95 proc.), chloroforme, eteryje, netirpus vandenyje, todėl gaminant gelius, jis pirmiausia ištirpinamas izopropilo alkoholyje ir tik tada maišomas su kitais komponentais [5,43]. Tai dažnai naudojamas natūralus ir saugus skvarbos stipriklis. Plačiau apie kitus skvarbos stipriklius, jų savybes bei parinkimą rašoma 2.7. skyriuje.
Drėkikliai – tai medžiagos, sulaikančios drėgmę. Jos vadinamos higroskopinėmis medžiagomis, nes sugeba absorbuoti aplink esantį vandenį. Drėkikliai pritraukia drėgmę iš odos į epidermį ir padidina vandens kiekį. Kai oro drėgmė viršija 70 proc., drėkiklis gali pritraukti drėgmę iš atmosferos. Tai polidekstrozė, sorbitolis, glicerolis ir daugelis kitų, naudojamų ne tik farmacijoje, bet ir kosmetikos pramonėje.
Propilenglikolis (1,2-dihidroksipropanas; E1520; metilglikolis; 2-hidroksipropanolis; propano
1,2-diolis). Farmaciniuose preparatuose naudojamas kaip drėkiklis (iki 15 proc.), tirpiklis (5–80% proc.), kosolventas, skvarbos stipriklis. Maišosi su vandeniu, etanoliu, eteriu, eteriniais aliejais [5,43]. Dažnai pasirenkamas kaip sudėtinė gelių dalis dėl savo daugiafunkciškumo.
Trietanolaminas (trietilolaminas, TEA, tris(hidroksietil)aminas, trihidroksitrietilaminas) Preparatai, turintys trietanolamino, laikui bėgant, yra linkę tamsėti. Esant kambario temperatūrai, maišosi su vandeniu, acetonu, benzinu, etileteriu, metanoliu. TEA įtrauktas į FDA neaktyvių pagalbinių medžiagų, farmacijoje naudojamų rektaliniams, išoriniams, vaginaliniams preparatams gaminti, sąrašą. Emulgavimui reikalingas TEA kiekis yra 2-4 proc. [5,43].Geliams neutralizuoti ir suteikti skaidrumą naudojami įvairūs
aminai (TEA, dietanolaminas) bei šarminiai tirpalai (kalio, natrio šarmai). Plačiau apie neutralizatorių naudojimą gelių gamyboje rašoma 2.5. skyriuje.
2.4.2. Gelifikuojančių medžiagų klasifikacija
1. Pagal tinklo sudarymo būdą skiriami cheminiu ar fizikiniu būdu sudaromi polimeriniai tinklai.
1.1. Cheminiu būdu sujungti polimerai. Šie polimerai gaunami cheminių polimerizacijos ar
kondensacijos reakcijų metu, susidarant kovalentinėms jungtims [50]. Kai tokie polimerai kontaktuoja su vandens molekulėmis, jie pradeda brinkti ir išskleidžia savo tinklą [23]. Chemiškai sujungtiems polimerų tinklams būdingas stabilumas tirpikliams ir temperatūrai, todėl jie dar vadinami negrįžtamais tinklais. Esant aukštesnei temperatūrai, polimerų tinklai tampa minkštesni, bet labiau plastiškesni nei klampūs skysčiai. Geriausias to pavyzdys yra vulkanizuotas kaučiukas [50].
1.2. Fizikiniu būdu sujungti polimerai. Tai geliai, kurių tinklams susijungti nereikia įvesti
papildomų sujungiančių agentų. Sujungiančios mežiagos dažnai gali būti toksiškos, todėl, prieš naudojant polimerus biomedicinos ar farmacijos tikslams, reikia pašalinti jų liekanas. Amorfinė hidrofilinė fazė laiko grandinių segmentus antrinių molekulinių jėgų, tokių kaip vandeniliniai ryšiai, Van der Waals‘o jėgos ar hidrofobinės sąveikos, dėka [23]. Priklausomai nuo temperatūros arba panaudoto tirpalo kiekio polimero-tirpiklio sistemoje vyksta grįžtamas perėjimas iš gelio į zolį. 5 paveiksle pateikti fizikinių ryšių, lemiančių susijungimą, pavyzdžiai [50].
5 pav. Polimerų tinklų susidarymas: a) supainiojimas, b) kristalinės sritys, c) stikliškų sričių susidarymas (pagal Rehage, 1977) [50].
Iš esmės fizikiniai polimerų tinklai gali susidaryti esant tokioms sąlygoms:
Polimero grandinės tarpusavyje susipainioja ar susikabina. Laikui bėgant tokios grandinės gali nuslysti viena nuo kitos, todėl polimerų tinklai būna nepermatomi.
Dalinis dvigubos grandinės susidarymas iš pavienių grandinių. Geriausias to pavyzdys – sistema želatina-vanduo, kur, priklausomai nuo temperatūros, vyksta tinklo formavimas, susidarant dviguboms jungtims.
Susidarant kristalinėms sritims.
Susidarant amorfiniams domenams arba stikliškiems kai kurių sričių sustingimams kopolimerų blokuose.
Sąveikaujant makromolekulinėms grandinėms, pavyzdžiui, dėl vandenilinių jungčių, Van der Waals‘o jėgų ar elektrostatinės tarpusavio sąveikos [50].
2. Pagal polimerinio tinklo prigimtį gelifikuojančiomis medžiagomis gali būti: Homopolimerai (6 pav., A);
Kopolimerai (6 pav., B); Dvigubi tinklai (6 pav., C);
Įsiskverbę vienas į kitą tinklai (bet nesujungti kovalentiškai) (6 pav., D) [30].
A B C D
6 pav. Gelifikuojančių medžiagų pavyzdžiai pagal skirtingą polimerinio tinklo prigimtį.
3. Pagal fizikinę struktūrą polimerai skirstomi į: Homogeniškus (optiškai permatomi);
Turinčius mikroporų; Turinčius makroporų [30].
4. Pagal apdorojimą organizme polimerai gali būti: Skaidomi;
Neskaidomi [30].
2.5. Karbomerai ir iš jų gaminami geliai
Tipiškuose poliniuose geliuose natūralūs arba sintetiniai polimerai sudaro trijų dimensijų matricą per hidrofilinį skystį. Dažniausiai naudojamiems polimerams priklauso natūralios medžiagos: tragakantas, pektinas, agaras, algino rūgštis, karageninas; pusiau sintetinės medžiagos – metilceliuliozė, hidroksimetilceliuliozė; sintetiniai polimerai – karbopoliai (karbomerai). Polimerinio tinklo poros leidžia gana laisvai difunduoti ne per didelėms molekulėms, nes vaistai nesijungia prie polimero struktūros.
Plačiausiai farmacijos ir kosmetikos industrijoje naudojamos gelifikuojančios medžiagos yra karboksivinilo polimerai, kitaip dar vadinami karbomerais [15]. Tai didelės molekulinės masės polimerai, pagaminti ir patentuoti 1957 m. Carbopol polimerai yra akrilo rūgšties polimerai, kryžmiškai sujungti su polialkenų eteriais ar divinilo glikoliu. Jie gaminami iš pirminio polimero dalelių, kurių dydis yra 0,2-6,0 mikrono. Sudrėkintas aglomeratas negali būti išskirstytas į atskiras daleles, tačiau kiekvieną dalelę galima pavaizduoti kaip polimero grandinės tinklinę struktūrą, tarpusavyje sujungtą kryžminėmis jungtimis (angl.
cross links). Karbomerai pajėgūs absorbuoti vandenį, hidratuotis ir tokiu būdu brinkti, bet neištirpti
vandenyje [21]. Naudojant 0,5 proc. polimero ir esant pH reikšmei 7,5, karbomeras sudaro vandeninį gelį, kurio klampa svyruoja tarp 4000 ir 65000 mPa.s [15].
USP-NF, Europos Farmakopėja, Britų Farmakopėja, USAN, INCI suteikė generinį karbomerų pavadinimą (angl. carbomer) įvairiems Carbopol homopolimeriniams polimerams. Japonų Farmakopėja juos vadina „karboksivinilo polimerais“ ir „karboksipolimetilenais“. Vokietijos DAB Carbopol 980 NF įvardija kaip poliakrilo rūgštį [21].
Carbopol polimerai gaminami perkryžiavimo proceso metu. Priklausomai nuo kryžminių jungčių laipsnio ir gamybos sąlygų, gaunami įvairių rūšių karbopoliai, o kiekviena rūšis turi savo svarbą farmacinių formų vartojimui.
Carbopol polimerai – tai balti, purūs, sausi, būdingo kvapo milteliai, brinkstantys vandenyje, alkoholyje, glicerolyje. Vandeniniai karbopolinių polimerų tirpalai yra rūgštiniai (1 proc. karbomerinė dispersija vandenyje, pH~3), o didinant koncentraciją, pH reikšmė mažėja. Akrilo rūgšties karboksigrupės polimero galuose nulemia daugelį produkto savybių. Sauso karbomero molekulės yra tvirtai susisukusios į
gumulėlius. Disperguojant karbomerą vandenyje, molekulės ima hidratuotis, brinkti ir dalinai išsivynioja. Šis išsilankstymas išryškina laisvą rūgštinę molekulės dalį. Kad karbomeras maksimaliai išbrinktų, reikia, jog molekulės visiškai išsivyniotų. Tai padaryti galima dviem būdais. Pirmasis dažniausiai naudojamas metodas yra rūgštinių molekulės dalių vertimas druskomis, panaudojant tam tinkamas neutralizuojančias medžiagas. Vandeninių ar polinių tirpiklių turintiems produktams karbomero gelifikacija gali būti pasiekiama naudojant paprastas neorganines bazes, pavyzdžiui, natrio ar kalio hidroksidus. Mažiau polinių ar nepolinių tirpiklių sistemas galima neutralizuoti aminais, pavyzdžiui, trietanolaminu ar dietanolaminu, taip pat diizopropanolaminu, amino metilpropanoliu ar trometaminu. Pavyzdžiui, skaidrūs ir stabilūs hidroalkoholiniai geliai, savo sudėtyje turintys apie 40 proc. etanolio, gali būti neutralizuojami trietanolaminu arba trometaminu. Neutralizacija jonizuoja karbomero molekulę, suteikdama polimero grandinės galams neigiamą krūvį, o susidariusi elektrostatinė stūma sukuria išsitęsusią trimatę struktūrą (7 pav.). Tačiau per didelis neutralizatoriaus kiekis gali pakeisti gelio viskoelastines ir tiksotropines savybes [15].
7 pav. (A) Tvirtai susisukusios karbomero molekulės hidratuosis ir brinks, jei bus disperguojamos vandeniu. (B) Molekulės visiškai išsitiesia, pasiekusios maksimalų gelifikavimą, kai, neutralizatoriaus
pagalba, jų rūgštinė forma paverčiama druska [15].
Kitas būdas ištiesti susivyniojusias karbomero molekules yra hidroksilo donorų pridėjimas (nuo 10 iki 20 proc.). Jais gali būti nejoninės paviršiui aktyvios medžiagos ar polioliai, kurie su polimeru gali sudaryti vandenilines jungtis (8 pav.).
8 pav. Hidratuota karbomero molekulė gali būti išvyniojama vandenyje, pridedant hidroksilo donorų, tokių kaip propilenglikolis ar polietilenglikolis [15]
Naudojant šį metodą, brinkimas nebus momentinis (iš karto neįvyks) kaip naudojant šarmus, tam gali prireikti kelių valandų. Procesą galima pagreitinti šildant, tačiau ne daugiau nei 70oC [4,15].
2.5.1. Karbomerinių gelių gamybos būdai
Vos įdėjus į vandenį, pavienės karbomerinių polimerų dalelės drėksta labai greitai. Tačiau gaminant gelius, naudojami didesni polimerų kiekiai, todėl ima formuotis gumulai, nes greičiausiai drėksta tik arčiausiai tirpalo esančios dalelės. Tai ypač sulėtina brinkimo procesą, nes tirpiklio difuzija iš paviršinių į gilesnius sausų dalelių sluoksnius tampa komplikuota. Šių problemų padeda išvengti tam tikri karbomerinių gelių gamybos būdai.
Sausų polimerų gamybos būdas. Paprasčiausias būdas gerai išsklaidyti daleles yra jų smulkinimas. Tačiau net ir labai smulkios polimero dalelės brinks lėtai, jei į tirpiklį bus dedamos per greitai. Todėl naudojami sietai su keliais smulkinančiais kūnais. Juos judinant, dalelės palengva byra pro sieto poras, o susidarę dalelių aglomeratai susmulkinami [36].
Plakimo, kratymo, maišymo būdas. Šie veiksmai, gaminant gelius, padidina karbomerinių dalelių solvataciją, ir polimeras greičiau pasiskirsto. Tačiau fizinė jėga gali būti naudojama tik iki tam tikro lygio, kadangi per daug intensyvus polimerų maišymas gali pakenkti: juos sutraukyti ir
negrįžtamai sumažinti klampą. Todėl dažniausiai naudojama vidutinio greičio maišymo aparatūra (800-1200 aps./min.) [36].
Netiesioginio tirpinimo metodas. Šiuo metodu polimeras pirmiausia sumaišomas su nepoliniu tirpikliu (aliejine faze), taip pagerinant karbomero dispersiškumą. Kai tokie nevandeniniai tirpalai sumašomis su vandenine neutralizatorių turinčia faze, vyksta tirštėjimas [36].
Tiesioginio tirpinimo metodas. Jei tirpale yra tam tikrų polinių aliejų arba jie pašildyti iki 60oC temperatūros, polimeras tampa plastiškas ir sudaro stabilią emulsiją [36].
2.5.2. Karbopoliai
Karbopoliai sudaryti iš karbomerų. Karbomeriniai polimerai yra sujungti kryžminėmis jungtimis ir sudaro mikrogelio struktūrą, kuri suteikia optimalių savybių geliams kaip vaistų transportavimo priemonei bei jų naudojimui dermatologiniams tikslams. Taip pat juos galima naudoti kaip priemonę kontroliuojamam vaistų tiekimui. Mikrogelio struktūra leidžia šioms sistemoms toleruoti fizinius kūno judesius ir formuoti save judančioje taikymo vietoje. Karbopoliai yra akrilo rūgšties kryžminiai polimerai su polialkenilo eteriais ar divinilo glikoliu. Tai anijoniniai polimerai, kuriuos reikia neutralizuoti, norint gauti gelį. Tam tikslui gali būti naudojami tokie neutralizatoriai kaip trietanolaminas [27].
Asmeninei priežiūrai (geliai, kremai, losjonai, įdegio kremai) karbopoliniai polimerai naudojami jau keturiasdešimt metų. Tarp dažniausiai šiems tikslam naudojamų polimerų yra Carbopol ETD2001, Carbopol ETD 2020 ir Carbopol ETD 2050 [27]. Tačiau pastaruoju metu plačiai taikomas jų gebėjimas transportuoti vaistus. Šį gebėjimą jiems suteikia tam tikros savybės:
Geros reologinės savybės leidžia geliams išlikti vartojimo vietoje; Alternatyva riebaliniams kremams ir tepalams;
Didelė klampa pasiekiama naudojant mažas polimero koncentracijas; Platus naudojamų koncentracijų spektras ir būdingos klampos savybės; Suderinami su daugeliu komponentų;
Bioadhezinės savybės;
Geras temperatūrinis stabilumas; Geros organoleptinės savybės; Priimtinumas pacientams [22].
2.5.3. Karbopoliniai hidrogeliai
2.5.3.1. Carbopol Ultrez polimerai
Carbopol Ultrez 10 ir Carbopol Ultrez 20 geliai yra vieni iš naujausių karbopolinių polimerų, puikiai disperguojami, o jų geliai gali būti paruošiami be intensyvaus maišymo [10]. Jiems būdinga maža klampa (1,0 proc. dispersijos klampa siekia 47-67 kPa.s) ir priešingai nei kiti tradiciniai karbopoliai, jų dispergavimo bei brinkimo procesas (3,0 proc. polimero išbrinksta per 5-6 minutes) greitėja, didinant temperatūrą (net iki 60oC) ir neįtakojant gelio kokybės. 1,0 proc. dispersijos skaidrumas siekia nuo 90 iki 100 proc.. Trietanolaminas yra tinkamas šių gelių neutralizatorius. Beto, nesudėtingas dispergavimas ir mažas jautrumas temperatūrai Carbopol Ultrez geliams suteikia nemažai ankščiau minėtų privalumų.
2.5.3.2. Carbopol 980 ir Carbopol 940 polimerai
Tai didelės molekulinės masės junginiai, kurių bendra formulė [CH2CH(CO2H)]n. Šie polimerai
yra smulkios, birios ir rūgštoką kvapą turinčios medžiagos. 0,5 proc. vandeninės dispersijos pH reikšmė yra tarp 2,7-3,5 (1,0 proc. dispersijos pH reikšmė 2,5-3,0), o klampa – nuo 40 iki 60 kPa.s. Dažiausiai produktų ruošimui naudojamas polimerų kiekis yra 0,1-1,0 proc.. Šių polimerų geliams neutralizuoti naudojami pirmiausia natrio hidroksidas, trietanolaminas, taip pat tinka kalio hidoksidas, trietilaminas bei kiti šarmai. 0,5 proc. polimero dispersijos skaidrumas siekia 85 proc. [10]. Jų vartojimą apsunkina lėtas brinkimas.
2.6. Hidrofiliniai geliai (hidrogeliai)
Farmakopėja hidrofilinius gelius (hidrogelius) apibrėžia taip: tai preparatai, kurių pagrindus dažniausiai sudaro vanduo, glicerolis ar propilenglikolis, gelifikuoti atitinkamomis gelifikuojančiomis medžiagomis, pvz., krakmolu, celiuliozės dariniais, karbomerais ir magnio-aliuminio silikatais [55].
Hidrogeliai, skirti vartoti ant odos, apima tepamas paruošas su dideliu vandens kiekiu (80-90 proc.). Brinkstančiomis medžiagomis gali būti organinės ir neorganinės gelį sudarančios medžiagos, o kaip pagrindas – vanduo, glicerolis ar propilenglikolis. Gelio sudarymui naudojami organiniai linijiniai koloidai (pvz., celiuliozės derivatai) brinksta neribotai, t.y. esant pakankamai dideliam tirpiklio kiekiui,
gelis gali virsti zoliu, kuriame makromolekulės yra viena nuo kitos nutolusios. Brinkinimui panaudotas vandens kiekis nulemia reologines susidarančio produkto savybes [57].
2 lentelė. Monomerai, naudojami hidrogelių sintezei.
Monomerai Formulė Pavadinimas
Neutralūs 2-hidroksietilmetakrilatas N-alkilmetakrilamidas N-alkilakrilamidas N,N-dialkilakrilamidas Rūgštiniai Akrilo rūgštis Metakrilo rūgštis 2-akrilamido-2-metilpropansulfato rūgštis Šarminiai N,N-dialkilaminoetil-metakrilatas Metakriloiloksietiltrialkilamonio bromidas
Kryžminių jungčių agentai
Metileno dimetakrilatas
Metilenbisakrilamidas
Tipiškas hidrofilinis gelis susideda iš gelifikuojančios medžiagos, vandens, konservuojančios ir vandenį sulaikančios medžiagos. Drėkiklis atlieka kelias funkcijas. Pirmiausia jis turi užtikrinti, kad gelis būtų plastiškas ir gerai tepamas ant odos ir svarbiausia saugotų produktą nuo išdžiūvimo. Tam naudojama 10-20 proc. glicerolio, sorbitolio, 1,2-propilenglikolio ar etilenglikolio. Dėl didelio vandens kiekio, hidrogeliai yra mikrobiškai pažeidžiami, todėl reikia naudoti konservuojančias medžiagas. Tam gali būti naudojami sorbo rūgštis, kalio sorbatas arba mišinys iš metil- ir propil-p-hidroksibenzoato. Produktuose, turinčiuose daugiau nei 15 proc. propilenglikolio, dėl jo antimikrobinio poveikio, papildomas konservantų naudojimas nebūtinas. Nekonservuoti geliai, reikalui esant, ruošiami švieži. Hidrofiliniai geliai ypač tinka
naudoti ant odos, kurios riebalinių liaukų aktyvumas padidėjęs. Išdžiūvus tokiems geliams, ant odos lieka permatomas, plastiškas ir gerai prisitvirtinantis sluoksnis, neužkemšantis porų, leidžiantis odai kvėpuoti ir lengvai nuplaunamas vandeniu. Išimtį sudaro poliakrilato produktai, kurie skirti veikti gilesniuose odos sluoksniuose [57].
Iš esmės hidrogeliai gali būti ruošiami tiek iš sintetinių, tiek iš natūralių polimerų. Sintetiniai polimerai yra hidrofobinės prigimties ir chemiškai tvirtesnės medžiagos nei natūralūs polimerai. Jų mechaninis atsparumas yra lėtos degradacijos priežastis, be to, mechaninė jėga suteikia ir patvarumo, ir ilgaamžiškumo. Suderinus šias priešingas ypatybes, galima pagaminti optimalų produktą [52].
Polimeriniai geliai yra skystos-kietos sistemos, turinčios kietą matricą, gebančią brinkti, tačiau neištirpstančią vandenyje ir suformuojančios trimatį tinklą. Tokį tinklą palaiko kryžminės jungtys, egzistuojančios cheminių jungčių dėka [52,56]. Hidrogeliams ruošti naudojama daugybė monomerų (2 lentelė) [27,29].
2.6.1. Hidrofilinių gelių klasifikacija
Hidrogeliai gali būti klasifikuojami į neutralius, katijoninius, anijoninius ir amfoterinius pagal jų šoninių grupių joninę prigimtį. Pagal mechanines ir struktūrines savybes, jie skirstomi į giminingus ir fantominius tinklus. Priklausomai nuo paruošimo būdo, hidrogeliai gali būti homopolimeriniai, kopolimeriniai, multipolimeriniai, įsiskverbusių vienas į kitą polimerų geliai. Atsižvelgiant į fizikinę tinklo struktūrą, gali būti semikristaliniai, vandenilinių jungčių, supermolekulinės struktūros ar hidrokoloidiniai agregatai [19,39,56].
Pagrindinės savybės, lemiančios hidrogelių naudojimą gydyme yra: Cheminis ir biocheminis stabilumas;
Formos stabilumas ir minkštumas, panašumas į aplinkinius audinius;
Didelis vandenyje tirpių medžiagų ir metabolitų pralaidumas per visą biomembraną; Tinkamos reologinės savybės;
Geras suderinamumas su audiniais; Patogu dirbti;
Lengva taikyti;
Puikus suderinamumas, atsižvelgiant į jų didelį vandens kiekį [30];
2.6.2. Hidrofilinių gelių gamybos būdai
Hidrogeliai yra polimerinių medžiagų klasė, gebanti absorbuoti didelį vandens kiekį. Dėl savo fizikinių ar cheminių kryžminių jungčių tarp polimero grandinių geliai vandenyje neištirpsta. Hidrogeliai gali būti ruošiami iš monomerų, pre-polimerų ir jau esančių hidrofilinių polimerų.
Hidrogelių sintezė iš monomerų. Hidrofilinių monomerų ir polifunkcinių komonomerų, veikiančių kaip kryžmines jungtis sudarančios medžiagos, kopolimerizacija suteikia galimybę suformuoti hidrofilinę tinklo struktūrą (9 pav.). Dažniausiai naudojami monomerai yra hidrofiliniai (met)akrilatai ir (met)akrilamidai. Pirmieji literatūroje pradėti nagrinėti kopolimerai buvo 2-hidroksietilo metakrilatas (HEMA) ir etilenglikolio dimetakrilatas (EGDMA). Jų produktai buvo naudojami minkštiems kontaktiniams lęšiams bei vaistų tiekimo sistemoms gaminti. Šių monomerų kopolimerai kasdien naudojami elektroforezės gelių ruošimui [38,45].
9 pav. Hidrogelio sintezė iš monomero.
Hidrogelių sintezė iš pre-polimerų. Hidrofiliniai geliai ruošiami, kryžminėmis jungtimis sujungiant mažos molekulinės masės hidrofilinius polimerus ar oligomerus. Pavyzdžiui, polietilenglikolio reakcija su diizocianatu, esant kryžmines jungtis sudarančio triolio, kurios metu susidaro hidrofiliniai poliuretanai (10 pav.). Alternatyvus būdas yra PEG hidroksilo grupės pakeitimas metakrilatu, kuris kryžmiškai sujungiamas radialinės polimerizacijos metu [38,45].
10 pav. Pre-polimerų panaudojimas hidrogelių sintezei.
Hidrogelių sintezė iš hidrofilinių polimerų. Literatūroje gausu pavyzdžių, kaip kryžminėmis jungtimis sujungiant hidrofilinius polimerus, suformuojamas hidrogelis. Gerai žinomas nejudančios fazės ruošimas gelinei filtracinei chromatografijai. Tokiu būdu vyksta ir baltymų sujungimas kryžminėmis jungtimis su formaldehidu, gliutaraldehidu ar polialdehidu (11 pav.) [38,45].
11 pav. Hidrofilinių polimerų naudojimas hidrogelių sintezei.
2.6.3. Fizikiniai, cheminiai ir toksikologiniai hidrogelių parametrai
2.6.3.1. Hidrogelių brinkimą įtakojantys faktoriai
Kryžminių jungčių koeficientas (angl. cross-linking coefficient) yra vienas iš svarbiausių hidrofilinių gelių brinkimą įtakojančių veiksnių. Jis išreiškiamas kaip kryžmines jungtis sudarančio agento molių skaičiaus ir polimero pasikartojančių subvienetų skaičiaus santykis. Kryžmines jungtis sudarantis agentas (angl. crosslinking agent) – tai medžiaga, kuri reguliuoja vidines molekulines kovalentines jungtis tarp polimero grandinių, sujungianti jas kartu ir tokiu būdu sudarydama dar tankesnę polimero struktūrą.
Kuo didesnis kryžminių jungčių koeficientas, tuo daugiau kryžmines jungtis sudarančio agento yra hidrogelio struktūroje. Daug kryžminių jungčių turintys hidrogeliai turi tvirtesnę struktūrą ir brinksta lėčiau lyginant su geliais, turinčiais maženį kryžminių jungčių koeficientą. Persikryžiavimai suvaržo polimero grandinių mobilumą, kas ir lemia lėtesnį brinkimą [38,39].
Kitas brinkimą įtakojantis veiksnys yra cheminė polimerų struktūra. Geliai, turintys hidrofilinių grupių, brinksta geriau nei turintys hidrofobinių grupių geliai. Esant vandens, hidrofobinės grupės sunaikinamos, taip sumažinant jų poveikį vandens molekulei, todėl sulėtėja ir pats brinkimo procesas [38,39].
Aplinkai jautrių gelių brinkimą galima paveikti specifiniais dirgikliais: keičiant temperatūrą, jonines jėgas ar terpės pH reikšmę [38,39].
2.6.3.2. Brinkimo dinamika
Hidrogelių brinkimo kinetiką galima skirstyti į kontroliuojamą difuzijos arba kontroliuojamą grandinių atsipalaidavimo. Kai vandens difuzija į gelį vyksta greičiau nei polimero grandinių atsipalaidavimas, brinkimo kinetika yra kontroliuojama difuzijos (paklūsta Fick‘o dėsniui) [39].
2.6.3.3. Mechaninės savybės
Farmaciniam hidrofilinių gelių pritaikyme labai svarbios jų mechaninės savybės. Gaunant FDA patvirtinimą, svarbus vaistų tiekimo sistemos vientisumas jos taikymo metu, išskyrus tuos atvejus, kai suformuota biologiškai skaidoma sistema. Vaistų tiekimo sistemos, kurios sukurtos apsaugoti jautrias terapines medžiagas, pavyzdžiui, baltymus, turi išlaikyti vientisumą, kad galėtų atlikti protekcinę funkciją, kol proteinas bus atpalaiduotas iš sistemos [39].
Keičiant polimero persikryžiavimo laipsnį, buvo siekiama gauti norimas mechanines hidrogelio savybes. Jį didinant, gaunamas tvirtesnis gelis, bet persistengus galima gauti netvirtą ir trapią sistemą. Tačiau gauti tvirtam ir vis dar plastiškam hidrogeliui naudojamas optimalus persikryžiavimo laipsnis. Sukurti pageidaujamoms mechaninėms hidrogelio savybėms taip pat naudojama kopolimerizacija.
Pavyzdžiui, komonomerų panaudojimas, padedantis susidarant vandenilinėms jungtims, gali padidinti hidrofilinių gelių tvirtumą [39].
2.6.3.4. Citotoksiškumas ir in vivo toksiškumas
Hidrofilinių gelių citotoksiškumui įvertinti gali būti naudojamas ląstelių kultūrų metodas. Yra trys bendrieji analizės metodai toksiškumui vertinti: 1) ekstrakto praskiedimas; 2) tiesioginis kontaktas; 3) difuzija agare. Labai svarbu suprasti įvairių monomerų kaip hidrogelių statybinės medžiagos toksiškumą, nes daugelis su tuo susijusių problemų kyla dėl hidrogelio nešiklių – nesureagavusių monomerų, oligomerų, pradinių medžiagų, pasišalinančių vartojimo metu [39].
Plačiau buvo tiriamas akrilatų ir metakrilatų monomerų toksiškumo ir struktūros ryšys. Kai kurie tyrimai buvo atliekami, siekiant išspręsti polimerizacijos modifikavimo problemą. Buvo keičiama polimerizacijos kinetika, o gauti hidrogeliai gerai plaunami. Dažniausiai naudota technika buvo gama spinduliuotė [39].
2.6.4. Hidrogelių jautrumas dirgikliams
Pagal jautrumą dirgikliams hidrofiliniai geliai gali būti suskirstyti į kelias grupes. Jie turi galimybę „atsakyti“ į aplinkos pokyčius. Kaip atsakas į pH reikšmės, temperatūros, joninių jėgų, tirpiklio pasikeitimą gali dramatiškai pasikeisti hidrogelių brinkimo ypatybės, tinklo struktūra, skaidrumas, mechaninis patvarumas.
pH reikšmės pokyčiams jautrūs hidrogeliai. Joniniai hidrogeliai yra išbrinkę polimeriniai tinklai, turintys šonines karbonato ar sulfato rūgšties grupes. Jos pasižymi greitais ar laipsniškais savo dinamikos pokyčiais ir brinkimo pusiausvyros išlaikymu, kintant išorės pH reikšmei. Šiuose geliuose jonizacija vyksta tada, kai aplinkos pH reikšmė yra panaši į jonizuojamų grupių pKa. Didėjant jonizacijos laipsniui (taip pat ir pH reikšmei), fiksuotų krūvių skaičius padidėja, tad padidėja ir elektrostatinė stūma tarp grandinių. Dėl šių priežasčių padidėja tinklo hidrofiliškumas ir brinkimo greitis. Priešingai elgiasi katijoninės medžiagos, turinčios amino grupes. Šios grupės jonizuojamos esant žemesnei pH reikšmei nei jonizuojamų grupių pKb. Todėl esant žemai
aplinkos pH reikšmei, jonizacija padidėja, didindama ir elektrostatinę stūmą, hidrogelio hidrofiliškumą ir jo brinkimą [27,39,38].
Temperatūrai jautrūs hidrogeliai. Jie dar gali būti skirstomi į teigiamai ir neigiamai jautrius temperatūrai gelius. Teigiamai temperatūrai jautrūs geliai turi viršutinę kritinę tirpalo temperatūrą (angl. UCST). Esant žemesnei temperatūrai nei UCST, geliai susitraukia. Neigiamai temperatūrai jautrūs hidrogeliai turi neigiamą kritinę tirpalo temperatūrą (angl. LCST). Šie hidrogeliai susitraukia esant aukštesnei temperatūrai nei LCST [39]. Kai temperatūra yra žemesnė nei LCST, vanduo sudaro vandenilines jungtis su polinėmis polimero grupėmis. Šios jungtys formuoja hidrofobinių grupių rūšį kaip ledkalnio vanduo. Jei temperatūra didesnė už LCST, dauguma šių vandenilinių jungčių atsipalaiduoja su didele entropija, taip suardydamos gelio struktūrą (negrįžtamas procesas) [27,38].
Kitiems dirgikliams jautrūs hidrogeliai. Jie funkcionuoja esant fiziologinei temperatūrai, pH reikšmei bei joninėms jėgoms. Monosacharidai, disacharidai, fermentai, antigenai yra šiuos hidrogelius stimuliuojančios medžiagos [27,38].
2.6.5. Hidrogelių panaudojimas
12 pav. Hidrogelių panaudojimo terapijai sritys.
(Šaltinis: Peppasa, N.A.et.al. Hydrogels in pharmaceutical formulations. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 50 (2000) 27-46).
Efektyviai terapijai vaistus pristatančiomis hidrogeninėmis sistemomis siūloma daugybė panaudojimo sričių. Vaistus pristatančios hidrogelinės sistemos gali būti naudojamos daugelyje efektyvios terapijos sričių. Hidrogeliai kaip puikūs kontroliuojamo vaistų atpalaidavimo sistemų atstovai gali būti taikomi oraliniams, rektaliniams, transdermaliniams, vaginaliniams ar epiderminiams preparatams (12 pav.)[39].
2.7. Skvarbos stiprikliai
Raginis odos sluoksnis (lot. stratum coeneum) kelia didžiulius iššūkius vaistų pateikimo sistemų kūrėjams. Jis pasižymi dideliu atsparumu difuzijai ir yra perkutaninės absorbcijos greitį ribojantis veiksnys [48]. Palengvinti vaistų pernašą į gilesnius odos sluoksnius buvo naudojama keletas metodų. Tradiciškai skvarbos stiprikliai buvo kuriami taip, kad užtikrintų didelį vaisto koncentracijos srautą per odą į sisteminę kraujotaką. Tačiau daugelio jų vartojimas sukėlė nemalonių ir šalutinių poveikių. Todėl pastaraisiais metais ieškota medžiagų, kurios pasižymėtų mažesniu toksiškumu ir išlaikytų savo gebėjimą skatinti difuziją. Visai neseniai susidomėta junginiais, kurie galėtų būti naudojami išorinėse vaistų formose ir užkirstų kelią veikliųjų sudedamųjų dalių arba pagalbinių medžiagų perėjimui į gilesnius odos sluoksnius [3].
13 pav. Supaprastintas odos modelis, vaizduojantis medžiagų skverbimosi pro odą kelius: 1) per prakaito kanalus; 2) tiesiogiai per raginį sluoksnį; 3) per plauko folikulus. (Pagal Benson, A.E., 2005)
Viena iš pagrindinių odos funkcijų yra saugoti kūną nuo vandens netekimo ir užkirsti kelią egzogeninių medžiagų patekimui. Todėl oda, iš dalies ir stratum corneum suformuoja aktyvų barjerą vaistams prasiskverbti. Tačiau, net jei įveikiamas stratum corneum barjeras, vaistų prasiskverbimui vis dar lieka kliūtimi kiti odos sluoksniai [3,4,15].
Vaistų molekulės, kontaktuodamos su oda, turi tris difundavimo pro odą kelius: per prakaito kanalus, per plaukų folikulus ar riebalų liaukas arba tiesiogiai per raginį odos sluoksnį (13 pav.) [3,4,7,46].
Literatūroje aprašomi fizikiniai (fonoforezė, jonoforezė, elektroosmosas, elektroporacija, temperatūra) ir cheminiai metodai, kuriais buvo sėkmingai padidinta vaistų difuzija pro odą [3]. Daugelis per pastaruosius dešimtmečius išvystytų metodų skatina vaistinių medžiagų difuziją per odą, naudojant naujus cheminius junginius. Skvarbos stiprikliai – tai junginiai, prasiskverbiantys į stratum corneum ir skatinantys išoriškai naudojamų terapinių medžiagų judėjimą į giliuosius odos sluoksnius [46]. Šių junginių gebėjimą įtakoti skvarbą Williams ir Barry apibūdino savo lipidų-proteinų atskyrimo teorija (angl. lipid-protein-partitioning theory, LPP-theory, 1989) [16,46,59]. Vienas iš siūlomų skvarbos stipriklių veikimo mechanizmų yra jų gebėjimas suskystinti viduląstelines lipidines struktūras, esančias
stratum corneum. Sąveikaujant su šiomis struktūromis bei jas išbalansuojant, gali susiformuoti kanalai,
leidžiantys geriau difunduoti junginiams per difuziją ribojantį odos barjerą. Kitas būdas grindžiamas kai kurių skvarbos stipriklių gebėjimu sąveikauti su viduląsteliniais baltymais, pavyzdžiui, su keratinocituose esančiais keratinais. Šis baltymų ardymas keratinocitų viduje leidžia kai kuriems junginiams pereiti per
stratum corneum ląsteles (14 pav.) [4,7].
14 pav. Stratum corneum struktūra. Viduląsteliniai ir tarpląsteliniai medžiagų skverbimosi keliai [7]. (Šaltinis: Benson AE. Transdermal Drug Delivery: Penetration Enhancement Techniques. Current Drug Delivery; 2005: 2. P.
Skvarbos stiprikliams priskiriami veikimo būdai: Padidina medžiagos difundavimą į odą;
Sukelia stratum corneum lipidų fluidizaciją, kuri savo ruožtu sumažina odos kaip barjero funkciją (grįžtamas procesas);
Padidina ir aktyvuoja termodinaminį vaistų aktyvumą transportinėse dalelėse ir odoje; Odoje sudaro vaistų rezervuarą;
Daro įtaką vaistų pasiskirstymo koeficientui, didindami veikliųjų medžiagų išsiskyrimą iš vaisto formos į viršutinius odos sluoksnius [3,7].
2.7.1. Skvarbos stipriklių parinkimas
Skvarbos stipriklių parinkimą nagrinėjo Pfister ir Hsieh (1990). Jie siūlė derinti stipriklių ir vaistų fizikochemines savybes. Pavyzdžiui, skvarbos stipriklių tirpimo parametrai turėtų būti panašūs į odos parametrus, o hidrofilinių vaistų skvarbą būtų galima padidinti lipofiliniais skvarbos stiprikliais. Tačiau jie nedidins visų tipų vaistų skvarbos, todėl daugelis autorių įžvelgė struktūros-aktyvumo ryšio svarbą (Okamoto et al., Barry and Williams, Takayama et al., Buyuktimkin et al. and Michniak et al.)[3].
Idealaus skvarbos stipriklio savybės: Farmakologiškai inertiškas;
Nedirginantis, nesukeliantis alerginių reakcijų, netoksiškas;
Veikimas turi pasireikšti tiesiogiai, o efektas turi būti priimtinas ir iš anksto žinomas; Po medžiagos pašalinimo, oda turi iš karto ir visiškai atstatyti savo barjerines savybes; Neturi sumažinti skysčių, mikroelementų ar kitų endogeninių medžiagų kiekio organizme; Suderinamas su visomis vaistinėmis ir pagalbinėmis medžiagomis;
Geras vaisto tirpiklis;
Kosmetiškai priimtinas (gerai tepama ant odos, nesukelia nemalonių pojūčių); Bekvapis, beskonis, bespalvis ir nebrangus [4].
2.7.2. Skvarbos stipriklių klasifikacija
Buyuktimkin et al. (1997) pateikė išsamią cheminę skvarbos stipriklių klasifikaciją, pagal kurią
buvo išskirtos tokios grupės: vanduo, angliavandeniliai (alkanai ir alkenai), alkoholiai ir alkenoliai, rūgštys, esteriai, alkilaminoesteriai, amidai, karbamidai, aminai ir šarmai, sulfoksidai, terpenai ir steroidai, dioksolanai, pirolidonai ir imidazolo derivatai, azonai ir jų derivatai [3,4,15]. Kiti metodai apima fermentų, augalinių aliejų, fosfolipidinių micelių, liposomų, niosomų, polimerų ir paviršiui aktyvių medžiagų naudojimą. Kadangi yra tiek daug cheminių klasių, naujausiais duomenimis skvarbos stiprikliai skirstomi pagal jų aktyvumą, todėl skirtingos cheminės prigimties medžiagos gali patekti į tą pačią aktyvumo grupę:
Junginiai, padidinantys vaistų koncentraciją per odą (transdermaliai) ir odoje (lokaliai); Junginiai, didinantys vaistų skvarbą transdermaliai;
Junginiai, kurie didina vietinę vaisto koncentraciją odoje, bet neatlieka esminio transderminio skvarbos skatinimo;
Medžiagos, kurios palaiko nedidelę vietinę vaisto koncentraciją ir mažą transderminį srautą [3].
2.7.3. Medžiagų difuzijos pro odą parametrai
Yra keletas būdingų parametrų, dažniausiai naudojamų difuzijos tyrimuose. Tai:
Srautas (J) (angl. flux) – tai medžiagos kiekis, difundavęs pro tam tikrą odos plotą per numatytą laiko vienetą. Dažniausiai išreiškiamas μg per cm2 per h.
Kumuliacinis vaisto kiekis (Q24) (angl. cumulative amount) – toks vaisto kiekis, kuris praeina
per odos ploto vienetą per 24 valandas. Jis išreiškiamas μg per cm2.
Skvarbos efektyvumo koeficientas (ER) (angl. enhancement ratio) – duotam skvarbos stiprikliui jis skaičiuojamas padalinus eksperimento parametrus, tokius kaip kumuliacinis vaisto kiekis, srautas ar vaisto kiekis, kurį pasisavina oda, iš kontrolinio bandinio parametrų [3,7,15].
Remiantis šiais pagrindiniais skvarbos stripriklius apibūdinančiais parametrais, tyrėjai vertina medžiagų gebėjimą daryti įtaką veikliųjų medžiagų difuzijai. Tokiu būdu kiekvienu individualios vaisto formos atveju nustatomos maksimalius rezultatus pateikiančios medžiagos, reikalingi jų kiekiai.
