Bioadhezija-slike

  • November 2019
  • PDF

This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA


Overview

Download & View Bioadhezija-slike as PDF for free.

More details

  • Words: 1,628
  • Pages: 54
Bioadhezija

Asist. dr. Jurij Trontelj, mag farm jurij[pika]trontelj[at]ffa[pika]uni[minus]lj[pika]si

Bioadhezija 

Je proces, pri katerem se farmacevtska oblika prilepi na biološki material, največkrat so to sluznice. <--Mukoadhezija.



Glavni cilj :  



lokalizacija in tesen stik vehikla s sluznico hkrati nadzorovano sproščanje učinkovine (npr. z uporabo polimerov: HPMC, polikarbofil). Včasih neželeno – tablete z bisfosfonati

Strukture, ki omogočajo lepljenje

1.generacija

Na farmacevtski obliki:

Na sluznici:

Mukoadhezivni polimeri

Mukusni glikoproteini (mucini)

Lektini, invazini

Sladkorji na glikokaliksu

Sladkorji

Endogeni lektini

2.generacija

Mukus 1  Viskozna tekočina, ki prekriva sluznice in

tvori sluz.  Sestava:   

1% glikoproteinov – močno glikozilirani, 1% soli, nekaj lipidov, encimov, Ig, bakterij, nukleinskih kislin, ostalo je voda.

Mukus 2 

PROTEINI  75% glikoziliranega dela: treonin, serin, cistein  25% neglikoziliranega dela  Linearna struktura: visoka vsebnost prolina



POVEZAVE MED GLIKOPROTEINSKIMI PODENOTAMI  Model mlina na veter  Linearna/zaporedna vezava

Mukus 3  Sladkorne verige v glikoproteinih: 

5 različnih sladkorjev. Negativni naboj

Mukus 4  Funkcije mukusa:  

   

Zaščita sluznice (encimi – lizocim, Ig, HCl), vzdrževanje pH gradienta (absorpcija kislin, vloga HCO3- izmenjevalcev), bariera za bakterije, makromolekule, lubrikator, čiščenje zraka, reprodukcija.

Mukoadhezivni polimeri  Velikost in gibljivost molekul (0,5 – 4 mio

D)

 Hidrofilne funkcionalne skupine, sposobne

H-vezi. (COOH, OH, NH2, CONHR)

 Radi nabrekajo v vodi

Mukoadhezivni polimeri 

Derivati celuloze: CMC-Na, MC, HPMC, HPC, HEC



Hitosan in njegovi derivati



Poliakrilna kislina in derivati: polikarbofil, Carbopol 934



Polimeri naravnega izvora: tragakant, pektini, škrobi, alginati, hialuronska kislina

Najpogostejši mukoadhezivni polimeri  Hitosan OH NH(R)

O *

HO

4 1

HO

O

1

4

O

n

*

O

NH(R) OH

 Polikarbofil R R= - CHOH-CHOH -

* *

n COOH

Mehanizmi bioadhezije 1 

1. generacija: 







A) tvorba tesnega stika in nabrekanje polimera B) medsebojno vpletanje verig polimera in mukusa C) tvorba sekundarnih kemijskih vezi D) ločitev komponent

Mehanizmi bioadhezije 2 

2. generacija - citoadhezija: 





A) približanje mikro ali nanodelca epiteliju B) specifična vezava liganda na membranski glikoprotein C) možen vstop v celico (endocitoza) ali sprostitev liganda, lahko pa se oblika le zadrži na mestu vezave. Lahko pride do spremembe citoskeleta, kaskade intracelularnih reakcij in celo do apoptoze.

Vplivi različnih faktorjev na silo bioadhezije  Razpoložljivost vode  Oblika sluznice  Vsebnost bioadhezivnega polimera v

pripravku  Velikost in premreženost verig polimera  pH medija  Ionska moč  Prisotnost odstrganega mukusa

Vpliv razpoložljive vode  Če je vode premalo: polimer ne nabrekne, verige se ne razpletejo, Ne razkrijejo se funkcionalne skupine, zato je manj interakcij z mukusom.

   

 Če je vode preveč:    

se verige polimera preveč razklenejo, celo razredčijo, tudi mukus se razredči zopet manj interakcij z mukusom

Vsebnost bioadhezivnega polimera v pripravku  Največji učinek naj bi bil pri cca 20 %

bioadh. polimera  Še večji pomen pa ima dodatek hidrofilnega ekscipiensa – omočitev, nabrekanje, razpletanje. Npr. PEG  Če še povečujemo % bioadh. polimera, se moč vezi ne povečuje več.

Učinek ionske moči  Večja ionska moč  manjša sila bioadhezije  DLVO teorija  Kationi zasenčijo odbijajoče se negativno

nabite skupine v polimeru, zato se te manj odbijajo in zato polimer počasneje nabreka  Ca++

Učinek pH 

Primer neg. nabitega polimera: 



 

Višji pH  večji neg. naboj  hitrejše nabrekanje in razpletanje  večja moč bioadhezivne vezi Toda! – negativni naboj polimera hkrati zmanjšuje moč zaradi odboja od neg. nabitih sladkorjev na glikoproteinih mukusa in glikokaliksu epitelnih celic. Hkrati je takrat manjša možnost za tvorbo vodikovih vezi. Za maks. bioadhezijo je tako potreben nek kompromis pKa polimera naj bi bil čim bližje fiziološkemu pH sluznice, da ne pride do iritacij.

Učinek molekulske mase  Za poliakrilate lahko rečemo, da sila

bioadhezije narašča z molekulsko maso polimera,  Vendar ne čez vse meje: maksimum bioadhezivne vezi : 450 kD - 750 kD.  Daljše verige - slabo gibljive - težje se razpletajo.

Aplikacije bioadhezivnih pripravkov  Oralna aplikacija



 



Možnosti: bukalno, sublinvalno, gingivalno, palatalno Lokalno in sistemsko (ni prvega prehoda) Antimikotiki, steroidi, anestetiki, betablokatorji, nitroglicerin, testosteron. Oblike: tablete, bioadhezivni geli, tanki filmi

Oralna aplikacija

Vaginalna aplikacija Lahko dostopna sluznica, dobra prekrvavitev, sorazmerno velika površina  Polimeri – hitosan, alginati, HPC, carbopol 934, polikarbofil (ostane vezan 3-4 dni)  Učinkovine – predvsem antimikotiki, antibiotiki, aciklovir, citostatiki, progesteron, nonoksinol-9  Lahko tudi brez uč. – za vzdrževanje vlažnosti 



Oblike: predvsem geli, palčke, tablete.

Okularna aplikacija





  

Hitro odstranjevanje klasičnih oblik s solzno tekočino (16% se je zamenja vsako min) Neraztopljeni delci ZU ne motijo, če so vgrajeni v hidrogel in dovolj majhni Poliakrilna kislina ali hialuronska kislina Učinkovine – midriatiki, antibiotiki Oblike – hidrogeli, nano in mikrodelci, tekočine, ki gelirajo, trdni okularni inserti

Okularna aplikacija  Podaljšan čas zadrževanja na očesu  Tvorba gela in majhno draženje

Transdermalna aplikacija   





Boljša penetracija ZU kot pri klasičnih obližih Polimer – Poliaminometakrilat, PVA Pospeševalci absorpcije – terpenski derivati in fenoli (npr. linalool, alfa terpineol, karvakrol, limonen, menton, eugenol) ali gliceridi nasičenih organskih kislin (C6-C12) Učinkovine – lidokain, nikotin, opiati, steroidi, haloperidol. Oblike - obliži

Nazalna aplikacija Dobro prekrvavljena, velika sluznica, dobra in hitra absorpcija peptidov,  hitro se poškoduje, hitro ciliarno gibanje proti žrelu, ob uporabi pospeševalcev absorpcije, pride do keratinizacije,  polimeri – hitosan, derivati celuloze,  učinkovine – predvsem peptidi npr. insulin, vakcine,  oblike – mikrosfere, nanodelci, tekočina, praški 

Vakcinacija – nazalna, pulmonalna, celo peroralna aplikacija

Pulmonalna aplikacija 



 

Ogromna površina 75m2, dobro prekrvavljena, 0.5 µm, hitra Abs, ni metabolizma prvega prehoda Učinkovine – peptidi: insulin, IL-2, katalaza, SOD, vakcine, nukleinske kisline, ciklosporin Oblike – nanodelci, mikrosfere, liposomi Nebulizatorji: • AERx (Aradigm)

Repimat(Boehringer) AeroDose (Aerogen)

Pulmonalna aplikacija 

Inhalatorji za suhe praške: • A Diskhaler(GSK)

B Dura inhaler (Spiros)

C Nektar inhaler (Nektar)

Rektalna aplikacija 

   

Dobro prekrvavljena, kri iz spodnjih dveh tretjin se ne steka v veno portae Daljša absorpcija, manj uhajanja oblike Za lokalno in sistemsko zdravljenje Učinkovine – šibki analgetiki Oblike – svečke, geli, pene.

Intravezikalna aplikacija 

 

Podaljšamo lahko čas zadrževanja zdravilne učinkovine tesno ob sluznici kljub mikciji Učinkovine: pipemidna kislina, citostatiki. Oblike: mikrosfere, nanodelci

10 cm

100 µm

Peroralna aplikacija  



Zakaj? - nihče ne mara igel. Za učinkovine s slabo topnostjo, počasno absorpcijo in absorpcijskim oknom, peptidne uč. Številne ovire za klasične bioadhezivne oblike • Odluščeni mukus, hitra pasaža, kislina, encimi



Druga generacija: • Direktno do kolona – acidorezistentne obloge in bakterijsko degradibilne obloge, nanodelci z lektini

Peroralna aplikacija interferon, insulin, kalcitonin, G-CSF, EPO, rastni hormon, interlevkini

Peroralna aplikacijasistem “ GI-MAPS TM ”

1.Eudragit, 2.poliakrilat-PEG, 3. ZU+celuloza+citronska ksl., 4. etilceluloza

Peroralna aplikacija: mikrosfere, ciljana dostava v želodec

Peroralna aplikacija

Metode vrednotenja bioadhezije 

Največkrat gre za tenziometrično merjenje sile, potrebne za ločitev bioadhezivne oblike oz. polimernega filma od sluznice.

Metode za vrednotenje bioadhezije

Metode za vrednotenje bioadhezije

Metode za vrednotenje bioadhezije

Metode za vrednotenje bioadhezije

Problemi prve generacije bioadhezivov  Predvsem: • pri p.o. aplikaciji: prost mukus, kisel ž. pH, proteolitski encimi, učinek prvega prehoda, hiter preobrat mukusa -3h.

 Namen II generacije: večja specifičnost in večji adheriran delež aplicirane FO

Druga generacija bioadhezivov (specifična adhezija) The Next Generation II.gen: Specifična vezava na sluznični epitelij Lektini – rastlinski glikoproteini. LEA, WGA, UDA Invazini – proteini iz bakterijske ovojnice. Sladkorji iz galaktoz in fukoz – se vežejo na endogene lektine in selektine

Druga generacija bioadhezivov (specifična adhezija)  Specifičen ligand na FO (nanodelci,

mikrokapsule, liposomi) se veže na receptor:     

na glikoproteine mukusa, na epitelne celice, na Peyerjeve plošče, M-celice, GALT (gutgut-associated lymphoid tissue) tissue), v absorpcijskem oknu, na abnormalno glikozilirane epitelne celice patološko spremenjenega tkiva (npr. karcinom želodca)

Druga generacija bioadhezivov (specifična adhezija)  Slabosti: 

   

Težave pri vgradnji učinkovin v tovrstne nosilne sisteme (angl. “drug loading”), nizek delež adheriranje oblike po aplikaciji, možna toksičnost po vezavi lektinov / invazinov, draga in zapletena izdelava, pretežno le GALT.

Druga generacija bioadhezivov  Tehnologija izdelave 

 

Lektine in invazine se pripne ali adsorbira na mikro in nanodelce iz polistirenskih karboksilatnih lateksov ali pa vgradi v liposome: Karbodiimidna metoda Sistem streptavidin-biotin

Vprašanja 1  1.

Na kratko opiši princip in vitro metod za vrednotenje bioadhezije!

 2. Naštej vsaj 3 dobre bioadhezive!

Vprašanja 2.par  3. Zakaj se največkrat uporabljajo

negativno nabiti polimeri?  4. Zakaj se pozitivno nabiti polimeri

manj uporabljajo?

Vprašanja 3.par  5. Pri katerih pH vrednostih (glede na

pKa) ima poliakrilna kislina najboljše bioadhezivne lastnosti in zakaj?  6. Kako vpliva količina vode na jakost

bioadhezije?

Vprašanja 4.par  7. Kakšen je mehanizem vezave pri prvi

generaciji bioadhezivov?

 8. Kateri faktorji vse vplivajo na moč

bioadhezivne vezi?

Vprašanja 5.par  9. V kakšne oblike se vgrajujejo in

kako?  10. Kaj so ovire pri peroralni aplikaciji

bioadhezivnih farmacevtskih pripravkov?

Vprašanja 6.par  11. Katere so prednosti in

pomankljivosti nazalne aplikacije ? Katere bioadhezivne farmacevtske oblike lahko apliciramo nazalno?

 12. Ali so vsi bioadhezivni pripravki

netopni v vodi? Od česa je odvisen čas, ko so bioadhezivne farmacevtske oblike prilepljene na sluznico?

Vprašanja 7.par  13. Kakšne bi bile lastnosti idealnega

bioadh. polimera?  14. Sluznice katerih organov so najbolj

primerne za aplikacijo bioadhezivnih oblik? Katere so primerne za sistemsko in katere za lokalno zdravljenje in katere za oboje?

Vprašanja 8.par  15. Katere prednosti in pomanjkljivosti

ima bukalni bioadhezivni farmacevtski pripravek v primerjavi s klasičnim trdnim peroralnim pripravkom, če gre v obeh primerih za sistemsko aplikacijo?  16. Katere so pomanjkljivosti prve

generacije bioadhezivov ?

Vprašanja 9.par  17. Kaj naj bi bile prednosti druge

generacije bioadhezivov, kaj so njihove slabosti ?  18. Kakšen je mehanizem vezave pri

drugi generaciji bioadhezivov ?