DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI VÉRPLAZMA HOMOCISZTEINSZINT CSÖKKENTŐ GYÓGYSZERKÉSZÍTMÉNYEK FORMULÁLÁSI VIZSGÁLATA.

Átírás

1 DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI VÉRPLAZMA HOMOCISZTEINSZINT CSÖKKENTŐ GYÓGYSZERKÉSZÍTMÉNYEK FORMULÁLÁSI VIZSGÁLATA Budavári Zoltán Készült a Semmelweis Egyetem Gyógyszerészeti Intézetében Témavezető: Prof. Dr. Rácz István D.Sc. Budapest, 2001

2 Doktori (Ph.D.) értekezés Készült a Semmelweis Egyetem Gyógyszerészeti Intézetében Témavezető: Prof. Dr. Rácz István D.Sc. Készítette: Budavári Zoltán Vérplazma homociszteinszint csökkentő gyógyszerkészítmények formulálási vizsgálata Összefoglaló Napjainkban egyre több klinikai vizsgálat számol be arról, hogy a folsav, B 6 - és B 12 - vitaminok ajánlott napi mennyiség feletti alkalmazása elsődlegesen jelentős a koronáriás szívbetegségek megelőzésében. A gyógyszerkészítmények minőségével, külső megjelenésével, gazdaságos, reprodukálható előállításával kapcsolatos egyre növekvő követelmények, valamint az a szükségszerűség, hogy a preformulálási, formulálási kísérlet a lehető legrövidebb idő alatt elvégezhető legyen, olyan módszerek kiválasztására ösztönöztek, amelyek ésszerű kísérleti tervezést és gyors objektív értékelést tesznek lehetővé. Munkám során ezért célul tűztem ki közvetlen préseléssel előállított, az irodalomban leírt klinikai vizsgálatok alapján legjobbnak ítélt folsav, B 6 - és B 12 - vitamin-kombinációt tartalmazó tabletták formulálását, kompatibilitási szempontból optimális segédanyag-összetételének kiválasztását. Preformulálási munkám során termoanalitikai (DTG, DSC), kromatográfiás (HPLC) és spektrometriás (NIR) módszereket alkalmaztam. Az esetleg fellépő interakciókat Ac-Di-Sol, Cellactose, Tablettose, Avicel PH101, Ludipress, magnézium-sztearát közvetlen préselésre alkalmas segédanyagokkal vizsgáltam. A vitaminok és a laktóz-tartalmú segédanyagok (Cellactose, Ludipress, Tablettose) 1+1 arányú fizikai keverékeinek preformulálási vizsgálatai során interakciókat tártam fel, amelyek destabilizáló hatását bizonyítottam. Preformulálási eredményeim alapján lehetővé vált a hatóanyag-segédanyag inkompatibilitás feltárása, valamint az adott hatóanyag-összetételhez kompatibilis segédanyag-rendszer kiválasztása, amelyek felhasználásával megfelelő stabilitással, reprodukálható gyárthatósággal és optimális hatékonysággal rendelkező gyógyszerkészítményt formuláltam.

3 Ph.D. Thesis Prepared under the guidance of Prof. Dr. István Rácz D.Sc. in the Pharmaceutical Institute of the Semmelweis University Zoltán Budavári Formulation of tablets decreasing plasma homocysteine level Summary Clinical studies confirm that intake of folate, vitamin B6 and B12 above the current recommended dietary allowance is of great significance in the primary prevention of coronary heart disease. In order to fulfil the ever increasing requirements concerning the external appearance, reproducible production of medicines and to decrease the time necessary for the preformulation and formulation experiments, I selected methods which enabled rational experimental design and fast objective evaluation. The objective of my thesis was to formulate tablets containing folic acid, vitamin B6 and B12 of optimal therapeutic concentration and of required stability in the presence of novel excipients applied in direct compression. In the course of my preformulation work thermoanalytical (DTG, DSC), chromatographic (HPLC) and spectrometric (NIR) methods were applied. Destabilising interactions were evaluated with directly compressible excipients, like Ac-Di-Sol, Cellactose, Tablettose, Avicel PH101, Ludipress. Interactions were detected in the 1+1 physical mixtures of vitamins and excipients containing lactose (Cellactose, Ludipress, Tablettose) and their destabilising effect was confirmed. The results of preformulation studies enabled detection of drug-excipients interactions and selection of compatible excipient system to the given drug composition to formulate dosage form of required stability, processibility and effectiveness.

4 I. BEVEZETÉS Számos klinikai tanulmány bizonyítja, hogy a vér megemelkedett homociszteinkoncentrációja az okkluzív kardiovaszkuláris betegségek nagyobb kockázatával, valamint a folsav, a B 6 - és a B 12 -vitamin alacsonyabb vérplazmaszintjével jár együtt. Terápiás megoldást jelenthet a három vitamin megfelelő arányban és mennyiségben történő pótlása. Jelenleg a forgalomban levő vitaminkészítmények nem tartalmazzák a klinikai vizsgálatok során terápiás szempontból legjobbnak ítélt összetételt. Összetett vitaminkészítmények sokféle gyógyszerformában terjedtek el, ezen készítmények döntő része szilárd gyógyszerforma. Statisztikai adatok szerint az extravaszkuláris gyógyszerkészítmények között a tabletta gyógyszerforma teszi ki a jelenleg forgalmazott gyógyszerkészítmények 80%-át. Elterjedt képviselőjük a filmtabletta, amely jelenleg a piacon levő készítmények egyre nagyobb hányadát képezi. A vitaminkészítmények általánosságban egyedülállóan sok hatóanyagot tartalmaznak, amelyek különböző fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezen molekulák egymással és a jelenlevő segédanyagokkal is kölcsönhatásba léphetnek, ami a destabilizáló hatás mértékétől függően a hatóanyagok gyors bomlásához vezethet. A készítmény stabilitásán kívül igen fontos a megfelelően szabályozott hatóanyag-leadás és ezzel kapcsolatos hatékonyság, amelyek együtt meghatározzák a készítmény minőségét. A készítmény minősége mellett alapvető szempont a gyárthatóság, amelyet elsősorban a ható- és segédanyagok fizikai-kémiai tulajdonságai valamint a megfelelő gyártási technológia együttesen biztosítanak. II. CÉLKITŰZÉSEK 1. A jelenleg rendelkezésre álló klinikai adatok alapján a vérplazma homociszteinszintjét leghatékonyabban csökkentő folsav, B 12 - és B 6 -vitaminokat a terápiás célnak megfelelő arányban és mennyiségben tartalmazó összetett tabletta formulálása korszerű, közvetlen préselésre alkalmas tablettázási segédanyagok felhasználásával, 2. A tabletta megfelelő stabilitásának biztosítása kompatibilis korszerű segédanyagrendszer kiválasztásával, valamint a tabletta öregedési folyamatának gátlása polimer filmbevonat alkalmazásával,

5 3. Az előállított tabletták in vitro hatóanyag-leadásának és abszorpciójának tanulmányozása, 4. Az in vitro membrántranszport vizsgálatok eredményei alapján a megfelelő biohasznosíthatóságot eredményező összetétel kiválasztása. III. ALKALMAZOTT KUTATÁSI MÓDSZEREK 1. Preformulációs vizsgálatok Preformulálási vizsgálataim során a ható és segédanyagok között fennálló esetleges interakciók feltárására termoanalitikai és közeli infravörös spektrometriai módszereket alkalmaztam. A vizsgálatok során a ható- és különböző segédanyagok 1+1 arányú keverékeit állítottam elő, amelyek pontosan kimért mennyiségeit a késöbbiekben DSC és NIR készülékben vizsgáltam. Ahol interakció jelei felismerhetőek voltak, azon minták összetett derivatometriai elemzéseit is elvégeztem derivatográffal. Az interakciót mutató segédanyagokkal HPLC módszer felhasználásával stabilitásvizsgálatokat végeztem, összehasonlítottam a fizikai keverékek mért és számított kémiai felezési idő értékeit. 2. Préselési vizsgálatok Teljesen automatikus, műszerezett excenteres tablettázógépet, compaction simulator -t használtam a mikrokristályos cellulózból készült granulátum deformációs viselkedésének tanulmányozására. Különböző molekulatömegű és mennyiségű Kollidon féleségeket tartalmazó mikrokristályos cellulóz granulátumok tömörítését végeztem azonos maximális bélyegző penetrációnál, konstans töltési térfogat mellett. A felhasznált Heckel módszer a tömörödési folyamat (ln(1/porozitás) megfigyelésére és a nyomás mérésére megfelelően szelektív és érzékeny módszernek bizonyult.

6 3. Hatóanyag-felszabadulás és membrántranszport vizsgálatok Különböző bevont és bevonatlan tabletták hatónyagkioldódását és in vitro membrántranszport vizsgálatát Stricker által kifejlesztett Löse- és Sartorius resorptions készülékekkel végeztem. 4. Stabilitási vizsgálatok HPLC analitikai módszer és gyorsított stabilitásvizsgálat alkalmazásával a preformulálási vizsgálatok során legjobb kompatibilitási tulajdonságokat mutató segédanyagok és az irodalmi adatok alapján legjobbnak vélt hatóanyagösszetételt tartalmazó bevonatlan és különböző bevonatokkal ellátott tabletták stabilitását vizsgáltam. IV. ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK 1. A folsav, B 6 és B 12 vitamin tartalmú, hatékony homocisztein-szint csökkentő összetett tabletta közvetlen préselésre alkalmas Tablettose, Ludipress, Cellactose, Ac-Di-Sol és mikrokristályos cellulóz (Avicel PH 101) segédanyagai közül a laktóztartalmúak destabilizáló hatásúnak bizonyultak. 2. A preformulációs vizsgálatok eredményei alapján megállapítottam, hogy a legstabilabb összetétel mikrokristályos cellulóz alkalmazásával érhető el. A kötőanyagként felhasznált Poli(vinilpirrolidon)-származékok tovább növelték a készítmény stabilitását. 3. A közvetlen préselésre szánt segédanyagok préselhetőségi tulajdonságainak jellemzésére alkalmas Heckel görbék alapján megállapítottam, hogy a mikrokristályos cellulózból készült granulátumok könnyen préselhetők, préselésük során plasztikus deformációt és csak elhanyagolható mértékben elasztikus visszarugózást mutattak.

7 4. A NIR és HPLC vizsgálatok eredményei szerint a mikrokristályos cellulóz felületén nem volt kimutatható számottevő farmakon-adszorpció, amelynek a készítmény biohasznosíthatósága szempontjából meghatározó jelentősége lehet. 5. A szakirodalomban leírt klinikai vizsgálatok alapján legjobbnak ítélt folsav, B 6 - és B 12 -vitamin-kombináció és poli(vinilpirrolidon)-származékokkal granulált mikrokristályos cellulóz segédanyag felhasználásával közvetlen préseléssel előállított tabletta hatóanyag-leadása a membrántranszport-vizsgálatok alapján megfelelőnek bizonyult. 6. A Pharmacoat 606 polimerrel történő bevonással a vizsgált farmakonok stabilitása növelhető és feltételezhető a tabletta fizikai öregedési folyamatának lassítása. A folsav lejárati ideje 5,5-szeresére, a B 6 -vitaminé 3,3-szeresére, a B 12 -vitaminé pedig 2,1-szeresére nőtt a bevonat alkalmazásával a bevonatlan tablettákhoz képest. 7. A disszertációmban tárgyalt korszerű segédanyagok felhasználásával készült filmtabletták prediktív stabilitásvizsgálati eredményei alapján számított lejárati idő értékei szignifikánsan nőttek számos, az irodalomból ismert, vitaminösszetételekhez képest. V. AZ ÉRTEKEZÉS TÉMAKÖRÉHEZ KAPCSOLÓDÓ KÖZLEMÉNYEK ÉS ELŐADÁSOK Közlemények 1. Zelkó, R., Budavári, Z., Marton, S., Rácz, I.: The effect of solid-liquid interfacial interactions on the content uniformity of tray-dried granule fractions Effet des interactions interfaciales des liquides solides sur le contenu en agent des fractions granulaires séchées sur plateau; S.T.P. Pharma Sciences, 9(2), , 1999

8 2. Budavári, Z., Zelkó, R., Rácz, I., Marton, S.: Folic acid and Vitamin B6 - Direct compression excipients: Preformulation stability screening using differential scanning calorimetry; Pharmazie, 54(11), , Budavári, Z., Zelkó, R., Marton, S., Rácz, I.: Interparticular Theophylline Distribution of Single Coated Particles Controlled by Gas Chromatography/Mass Spectrometry; Drug Development and Industrial Pharmacy, Accepted reference-no. UT , in print, Budavári, Z., Zelkó, R., Antal, I., Marton, S., Rácz, I.: Comparison the Stability of Different Tablet Formulations Containing Folic Acid, Vitamin B6 and B12; Pharmazie, Accepted reference-no. P 1005, in print, 2001 Előadások 5. Muskáth Zsolt, Budavári Zoltán, Plachy János, Máday Emőke, Rácz István: Lehetőségek a gázkromatográfia-tömegspektrometria alkalmazására a gyógyszerészi gyakorlatban; Magyar Kémikusok Egyesülete, Tömegspektrometriai Társaság Finnigan MAT GmbH, Budavári Zoltán: B6, B12, folsav, és közvetlen préselésre alkalmazott tablettázási segédanyagok kompatibilitási vizsgálata termikus elemzési módszerek segítségével; SOTE PhD Tudományos Napok, Budavári Zoltán, Csóka Gabriella, Zelkó Romána, Rácz István, Marton Sylvia: B6, B12, folsav és közvetlen préselésre alkalmazott tablettázási segédanyagok kompatibilitási vizsgálata termoanalitikai módszerekkel; Gyógyszerészek Országos Kongresszusa IX. Congressus Pharmaceuticus Hungaricus XI., Orbán, Á., Zelkó, R., Dredán, J., Budavári, Z., Rácz, I., Marton, S.: Examination of polymer films by physico-chemical methods; Semmelweis Tudományos Fórum, Budapest, 1998

9 9. Bihari, E., Zelkó, R., Dredán, J., Balogh, E., Budavári, Z., Szabó, A., Magyar, K., Lendvay, A., Rácz, I., Marton, S.: Application of dynamic surface tension and contact angle measurements in preformulation studies; Semmelweis Tudományos Fórum, Budapest, Budavári, Z., Balogh, E., Rácz, I., Marton, S.: Determination of glutamic acid by GC-MS analysis; Semmelweis Tudományos Fórum, Budapest, Budavári, Z., Zelkó, R., Csóka, G., Fekete, R., Farkas, E., Antal, I., Rácz, I., Marton S.: Preformulation Study of Tablets Containing Vitamin B6, B12 and Folic Acid; The 6th European Congress of Pharmaceutical Sciences, Budapest, Farkas, E., Zelkó, R., Horányi, T., Fekete, R., Csóka, G., Antal, I., Budavári, Z., Rácz, I., Marton, S.: Drug Release Examination of Liquid Crystalline Gels in Relation to the Structure and Mechanical Properties; The 6th European Congress of Pharmaceutical Sciences, Budapest, Fekete, R., Antal, I., Farkas, E., Csóka, G., Zelkó, R., Budavári, Z., Rácz, I., Marton, S.: Application of Near Infrared Spectroscopy for the Determination of Coating Thickness; The 6th European Congress of Pharmaceutical Sciences, Budapest, 2000

10 VI. KÖSZÖNETNYÍLVÁNÍTÁS Mindenekelőtt köszönetemet fejezem ki témavezetőmnek, Dr. Rácz István Professzor Úrnak a téma felvetéséért, hasznos tanácsaiért és a munkám során tanúsított segítségéért. Köszönöm Dr. Marton Sylvia Professzor Asszonynak, a Gyógyszerészeti Intézet igazgatójának a lehetőséget, hogy dolgozatomat az irányítása alatt álló intézetben készíthettem el. Megköszönöm Dr. Zelkó Romána kollégámnak, hogy munkámat irányította, figyelemmel kisérte és értékes tanácsaival nélkülözhetetlen segítséget nyújtott a publikációk terén. Köszönöm az intézet valamennyi munkatársának különösképpen Dr. Antal István docensnek, Dr. Hajdú Mária adjunktusnak és Dr. Csóka Gabriella tanársegédnek, valamint Reimann Pálné és Tapody Jánosné asszisztenseknek a kísérletes munkámban nyújtott technikai segítséget.