Методы определения скорости
растворения при «нулевой» концентрации
При использовании всех перечисленных выше методов переход в раствор высвобождающегося вещества ингибируется ранее растворенным его количеством, что соответствует уравнению, описывающему кинетику растворения лекарственного вещества:
– скорость растворения
– константа диффузии
S – поверхность раздела фаз вещество-растворитель
– градиент концентрации вещества
Скорость растворения или высвобождение лекарственного средства из лекарственной формы прямо пропорционально градиенту концентрации, т.е. чем больше вещества перешло в раствор, тем меньше разность концентраций и, следовательно, тем меньше скорость растворения. В этом недостаток всех описанных ранее методов оценки фармацевтической доступности.
В организме процесс высвобождения лекарственного средства из пероральной лекарственной формы идет при «нулевой» концентрации, т.е. при высвобождении из лекарственной формы вещество почти моментально всасывается и лекарственную форму омывает чистый желудочный или кишечный сок.
Ингибирующее влияние на скорость растворения вещества уже растворенного в среде можно уменьшить согласно уравнению:
1. Значительным увеличением объема растворяющей среды
2. Применением малых дозировок препарата
3. Удаление растворенной субстанции (sink- условия).
Наиболее распространен способ, основанный на применении приборов, в которых предусмотрено постоянное удаление из растворяющей среды перешедшего в раствор вещества. В этом случае скорость растворения может быть рассчитана из уравнения:
Приборы подобного рода более сложны по конструкции и отличаются большим разнообразием. Наиболее известны следующие методы:
1. Адсорбционный.
2. Разделительный.
3. Диализный.
4. Обеспечивающий sink-условия.
Адсорбционный метод
Основан на поглощении растворяющегося вещества различными адсорбентами: активированный уголь, оксид алюминия, бентониты и т.д. с последующим определением вещества в отфильтрованном адсорбенте.
Данный метод не получил широкого распространения ввиду большой сложности количественного снятия вещества с адсорбента, а также из-за сложности и высокой стоимости получения чистых адсорбентов
Разделительный метод
Предназначен для оценки пероральных лекарственных препаратов, суппозиториев, мазей, содержащих вещества, способные растворяться в гидрофобной среде. В данном методе используется способность полного перехода вещества, высвободившегося в водной фазе в органический растворитель, образующий верхний слой в приборе. Гидрофильный слой может быть представлен водой, раствором хлороводородной кислоты, физиологическим раствором и т.д.
Рис. 18. Схема прибора для разделительного метода определения скорости растворения (А – гидрофильная фаза, Б – липофильная фаза) [А.И. Тенцова, 1974 г.]
В приборе типа «делительной воронки» помещают две несмешивающиеся фазы (например: вода – хлороформ). Лекарственную форму помещают в водную среду. Переход вещества в гидрофобную фазу может осуществляться как естественной конвекцией, так и при периодическом взбалтывании или непрерывном перемешивании. Через заданный промежуток времени (30-120 мин) в органическом растворителе определяют содержание высвободившегося вещества.
Метод не получил широкого распространения в виду ограниченности лекарственных средств, способных растворяться в гидрофобных средах.
Диализный метод
Является наиболее простым, широко применяемым и в аппаратурном оформлении самым разнообразным. Метод пригоден для любых лекарственных форм с водорастворимыми веществами. Обычно в качестве диализной мембраны используют пленки из натуральных и искусственных материалов различной природы. Из натуральных материалов применяются: яичная оболочка, переживающая кожа животных, стенка желудка или кишки. Искусственные мембраны позволяют транспортировать вещества за счет сорбции с одной стороны и десорбции с другой. Получают искусственные мембраны двумя методами:
1. Высушиванием разбавленного раствора, содержащего липид и соответствующий полимерный носитель: мембрана из этилцеллюлозы, жидкого парафина и биологического элемента (лецитина или холестерола).
2. Пропиткой соответствующего скелета (ткани, пленки) липидом. В качестве скелета используют: льняную ткань, натуральный шелк, полиамид, пленки из ацетил целлюлозы, полиэтилена, поливинилхлорида. Пропитка: жидкий парафин, натуральные или синтетические фосфолипиды, растительные масла, жирные кислоты, эфиры ВЖК.
Рис. 19. Схема прибора для определения скорости растворения методом диализа (1 – диализная мембрана,
2 – лекарственная форма,
А – растворяющая среда,
Б – диализат)
[А.И. Тенцова, 1974 г.]
В качестве среды, в которую диализируют лекарственное вещество, можно применять: воду, изотонический раствор натрия хлорида, раствор Рингера, раствор хлороводородной кислоты с добавлением пепсина и без него, щелочной раствор панкреатина, ацетатный, нитратный, фосфатный буферы и т.д. Процесс обычно ведут при температуре 37 °С. Диализ дерматологических лекарственных форм осуществляют при 32±0,5 °С.
Рис. 20. Схема устройства для определения скорости высвобождения лекарственного
вещества путем диализа через пленку (объяснение в тексте) [И.А. Муравьев, 1980]
В упрощенном варианте прибор (рис.20) представляет собой стеклянную трубку длиной 15 см, сечением 10 см, на один конец которой крепят целлофановую мембрану. Диализную трубку с мембраной опускают на глубину 2-3 мм в термостатированный сосуд (химический стакан емкостью 250мл), содержащий 30 мл дистиллированной воды или другой среды. После достижения температуры 37±0,5 °С на целлофановую мембрану опускают или равномерно наносят исследуемую лекарственную форму. Отбор проб диализата в каждом случае проводят с помощью пипетки через равные интервалы времени с момента начала диализа с немедленным возвращением взятого количества чистого растворителя в диализатор. Объем каждой пробы равен 5 мл. Взятые пробы анализируются химическими или физико-химическими методами и строят графическую зависимость количества лекарственного вещества, перешедшего в раствор (процент от дозы в пробе) от времени.
8.4. «Экстракционная ячейка» или «лопасть над диском»
Фармакопея США USP27 NF22 рекомендует использовать для определения фармацевтической доступности методику Transdermal delivery system на приборе «Лопасть над диском» марки DT 6 фирмы ERWEKA (Рис. 21). В качестве диализной среды используют воду очищенную (500 мл) при температуре 37о ±0,5о С. Навеску геля помещают в экстракционную ячейку, диаметр поверхности которой составляет 41,2 мм, на нее закрепляют полупроницаемую мембрану. Ячейку погружают в диализную среду и сверху опускают лопастную мешалку так, чтобы между ячейкой и мешалкой расстояние составляло 25±2 мм.
Рис. 21. Прибор «Лопасть над диском» [Е.И.Климова]
Отбор проб проводят с помощью пипетки через равные интервалы времени (например, каждые 30 мин) с немедленным восполнением взятого количества чистого растворителя. Объем каждой пробы равен 5 мл. Взятые пробы анализируются химическими или физико-химическими методами и строят графическую зависимость количества лекарственного вещества, перешедшего в раствор (процент от дозы в пробе) от времени.
8.5. Методы, обеспечивающие sink – условия
В последние годы был предложен проточный метод (метод Langenbucher), который имеет то принципиальное преимущество, что при поступлении каждый раз свежей, свободной от действующего вещества среды растворения, могут быть достигнуты sink-условия, т.е. такие условия, когда в среде растворения создается концентрация действующего вещества ниже 25 % от концентрации насыщения. Такое положение больше соответствует условиям in vivo с точки зрения постоянно происходящего в организме передвижения растворенного действующего вещества, чем однофазные модели. Эта модель, помимо твердых лекарственных форм, позволяет анализировать еще и мягкие: суппозитории и желатиновые капсулы.
Для выполнения условия «sink» (отведение растворенной субстанции) применяют проточные аппараты как с замкнутой циркуляцией растворяющей среды, так и с однократным прохождением растворителя через ячейку с таблеткой. В последнем случае высвобождение постоянно происходит в свежий раствор, не содержащий ЛВ. Для имитации постепенного изменения рН среды ЖКТ предложен способ «половинного вымывания» (Half-Chang-Test).Он заключается в том, что через определенные промежутки времени половина объема растворяющей среды (первоначально – искусственный желудочный сок, 0,1 н раствор НСl) заменяется искусственным кишечным соком (фосфатный буфер рН 7,3) и рН среды принимает значения 1,3; 2,4; 6,2, 6,8; 7,1; 7,2; 7,3. В растворитель можно добавлять соответствующие пищеварительные ферменты.
Рис. 22. Схема прибора для определения скорости растворения в проточной ячейки (1 – проточная ячейка, 2 – насос с изменяющимся сечением, 3 – всасывающий патрубок, 4 – всасывающий патрубок,
5 – пипетка для отбора проб, 6 – водная баня, 7 – мотор)
[А.И. Тенцова, 1974 г.].