Odgovori Na Vprasanja 2008

1. Na kratko opiši princip in vitro metod za vrednotenje bioadhezije! In vitro metode temeljijo na merjenju sile ali dela, potrebnega za cepitev adhezivne vezi. V odvisnosti od smeri, v kateri odstranimo adheziv od substrata, lahko merimo:

0100090000037800000002001c00000000000400000003010800050000000b0200000000050 000000c02d102ed04040000002e0118001c000000fb021000070000000000bc02000000ee010 2022253797374656d0002ed04000060bf11003392de303070b1010c020000ed0400000400000 02d01000004000000020101001c000000fb02ceff0000000000009001000000ee044000125469 6d6573204e657720526f6d616e0000000000000000000000000000000000040000002d010100 050000000902000000020d000000320a2d0000000100040000000000eb04cf02200016000400 00002d010000030000000000 Najpomembnejša eksperimentalna naprava za določanje sile, potrebne za prekinitev vezi, je: 0100090000037800000002001c00000000000400000003010800050000000b0200000000050 000000c02d102ed04040000002e0118001c000000fb021000070000000000bc02000000ee010 2022253797374656d0002ed04000060bf11003392de303070b1010c020000ed0400000400000 02d01000004000000020101001c000000fb02ceff0000000000009001000000ee044000125469 6d6573204e657720526f6d616e0000000000000000000000000000000000040000002d010100 050000000902000000020d000000320a2d0000000100040000000000eb04cf02200016000400 00002d010000030000000000 S to aparaturo merimo silo, ki je potrebna za ločitev bioadhezivne tablete in mreže sita, na katero smo predhodno nanesli ustrezno količino vode. Chang s sodelavci je metodo izvedel tako, da je na vzporedna nosilca vpel tkivo, na tkivo na zgornjem nosilcu nanesel hidratiran polimer in nato vzpostavil stik med polimerom in tkivom na spodnjem nosilcu. Bistvo pri teh meritvah je čim večja podobnost eksperimentalnih pogojev in vivo pogojem (npr. pH, pufer, ionska moč, temperatura, vitalna sluznica, količina tekočine). 2. Razvrstitev bioadhezivnih polimerov. •

Derivati celuloze: Na-karboksimetil celuloza, metilceluloza, hidroksipropilmetil celuloza, HPC, HEC.

•

Hitosan in derivati

•

Poliakrilna kislina in derivati: polikarbofil, Carbopol 934

•

Polimeri naravnega izvora: tragakant, pektin, škrob, alginati, hialuronska kislina.

3. Zakaj se največkrat uporabljajo negativno nabiti polimeri? Negativno nabiti polimeri so pri fiziološkem pH dobro ionizirani, zaradi tega hitro nabrekajo in s tem hitro tvorijo interakcije z mukusom. V zadnjem času se vse več uporabljajo tudi hitosan in njegovi derivati ter celulozni derivati, predvsem HPMC. Kljub velikemu porastu uporabe hitosana, je na tržišču vse več izdelkov z oznakami “naravne sestavine” in tu gre največkrat za negativno nabite polimere (npr. hialuronska kislina). 4. Zakaj se pozitivno nabiti polimeri manj uporabljajo? Kationski polimeri so se včasih redkeje uporabljali, ker so znansteniki menili, da se lahko premočno vežejo na negativno nabito površino celic (ionske vezi) in tako poškodujejo celice (destabilizirajo membrano, spremenijo funkcijo membranskih proteinov). Kasneje se je izkazalo, da pravzaprav ta vpliv ni tako izrazit, saj se danes npr. hitosan uporablja direktno kot obloga za rane za hitrejše celjenje. V Ameriki in tudi pri nas ga celo uporabljajo kot dodatek k prehrani za lažje hujšanje. 5. Pri katerih pH vrednostih (glede na pKa) ima poliakrilna kislina najboljše bioadhezivne lastnosti in zakaj? Moč bioadhezivne vezi poliakrilne kisline narašča približno do pH 6, nato pa močno pade. pKa poliakrilne kisline je namreč 4,75 in je pri pH nad 6 v veliki meri negativno nabita, kar privede do močnega odboja z negativno nabitimi skupinami na glikoproteinih mukusa in glikokaliksom na površini epitelnih celic (pKa sialične kisline je 2,6). Naknadno pa so ugotovili, da je maksimalna bioadhezija poliakrilne kisline pri pH, ki je manjši od pKa. Pri takem pH je najmanj odbojnih elektrostatskih interakcij z mucini, vodikovih vezi pa se lahko tvori največ, ker so karboksilne skupine protonirane. Vendar takrat niso upoštevali, da mora in vivo bioadhezivni polimer tudi dobro in hitro nabrekniti, da se lahko tvori močan bioadhezivni stik, kar pa se pri tako nizkem pH ne zgodi. Polimer takrat enostavno ne nabreka ali pa se to dogaja zelo počasi. Za močan bioadheziven stik negativnega polimera je tako potreben nek kompromis med hitrostjo nabrekanja in elektrostatskimi odbojnimi silami z mucini. pKa polimera naj bi bil v bližini fiziološkega pH sluznice, kjer apliciramo farmacevtsko obliko. Takrat skoraj zagotovo lahko pričakujemo sorazmerno dobro nabrekanje in dobro jakost bioadhezije, obenem pa

vemo, da na mestu aplikacije ne bomo povzročili velike spremembe v pH in s tem draženja sluznice. V praksi se izkaže, da pH sluznice niti tako izrazito ne vpliva na moč bioadhezije, veliko pomembnejša lastnost polimera je hitrost in obseg nabrekanja. Pomemben pa je tudi lokalni vpliv farmacevtske oblike na pH sluznice na mestu adhezije zaradi sorazmerno velike puferne kapacitete bioadhezvnega polimera. 6. Kako vpliva količina vode na jakost bioadhezije? Bioadhezivne lastnosti so odvisne od stopnje hidratacije. Maksimalna adhezija je dosežena pri optimalni stopnji hidratacije. Takrat pride do popolnega prekrivanja med vsemi za adhezijo sposobnimi funkcionalnimi skupinami na polimeru z ustreznimi mesti na glikoproteinu, za kar je potrebna optimalna količina vode med komponentama. In vivo se to skoraj nikoli ne zgodi. Če je prisotno premalo vode, potem pride le do delne hidratacije polimara, sprosti se le del polimernih verig in ne pride do interakcije na vseh mestih, ki so sicer sposobna tvoriti bioadhezivne vezi. Če je prisotna prevelika količina vode, se razdalja med aktivnimi skupinami polimera in glikoproteina poveča in bioadhezivne vezi postanejo šibkejše oz. se popolnoma prekinejo. 7. Kakšen je mehanizem vezave pri prvi in drugi generaciji bioadhezivov? Prva: Tvorba stika s sluznico, nabrekanje polimera, medsebojno vpletanje verig in tvorba sekundarnih kemijskih vezi, ločitev obeh komponent. Druga: Proteini na celični površini in večina lipidov v celični membrani je glikoziliranih in ti glikani so vezavna mesta za bioadhezive druge generacije (lektine in invazine). Različni tipi celic so različno glikozilirani, še posebej pa se rakaste in transformirane celice razlikujejo od zdravih celic. Tako se lahko lektini uporabljajo kot specifične prenašalne molekule za različne celice in tkiva. Kot primer: zdravljenje rakastih celic brez poškodovanja zdravega tkiva (raziskave potekajo pri zdravljenju raka na želodcu, kjer se zdrave in rakaste celice med seboj močno razlikujejo po glikozilaciji). Te specifične interakcije lahko uporabimo tudi za prevajanje signalov do celic z namenom, da sprožimo vezikularni transport v ali skozi polarizirano epitelijsko celico. Kot primer: tako zdravijo cistično fibrozo v pljučih, uporablja se tudi pri nazalni aplikaciji.

8. Kateri faktorji vse vplivajo na moč bioadhezivne vezi ? Razpoložljivost vode, pH, pKa, ionska moč, dolžina verig polimera, njegova vsebnost v pripravku, sposobnost oblike, da se prilagodi obliki sluznice, prisotnost odstrganega mukusa. Naštej bioadhezivne spojine 2. generacije: •

Rastlinski lektini: Lycopersicon esculentum agglutinin (LEA), wheat germ agglutinin (WGA), Urtica dioica agglutinin (UDA)

•

bakterijski invazini: iz Yersiniae enterocolyticae (rodilnik)

Sladkorji (manoze, fukoze, galaktoze, N-acetilglukozamin), PHPMA (polihidroksimetilmetakrilamid).

9. V kakšne oblike se vgrajujejo bioadhezivne komponente? Liposomi, nanodelci, mikrosfere, prahovi, tablete, kapsule, mikrotablete, geli, tekočine, pene, obliži, palčke, globule, svečke. 10. Kaj so ovire pri peroralni aplikaciji bioadhezivnih farmacevtskih pripravkov? •

mukus, ki prekriva sluznico GIT, saj predstavlja oviro, ki jo mora učinkovina preiti,

•

bioadhezivna oblika se mora prilepiti na mukus, kar pa je oteženo zaradi hitro obnavljajočega se mukusa,

•

spremenljive vrednosti pH od zaužitja do mesta absorpcije,

•

bariera, kjer poteka absorpcija,

•

razpad učinkovine med absorpcijo, kar povzroči, da se učinkovina ne absorbira popolno,

•

čas prehoda od zaužitja do mesta lahko variira pri posamezniku,

•

učinkovina je izpostavljena encimski razgradnji v GIT,

•

daljši čas potreben za doseganje terapevtskih krvnih koncentracij učinkovine,

•

intra- in inter-individualne razlike(razlike med osebki in pri enem samem osebku-npr. pitje alkohola, kajenje, tudi različne vrste hrane z različno vsebnostjo maščob,

•

nosilni sistem učinkovine mora biti odporen na gibanje GIT,

•

učinek prvega prehoda (portalni obtok),

•

hitra pasaža skozi določene dele GIT.

11. Katere so prednosti in pomankljivosti nazalne aplikacije ? Katere bioadhezivne farmacevtske oblike lahko apliciramo nazalno? Nosna sluznica je dobro prekrvavljena, zato je penetracija učinkovin dobra in hitra. Učinkovina gre direktno v sistemski obtok, s čimer se izogne prvemu prehodu skozi jetra (in ne podleže jetrnemu metabolizmu). Prav tako je nazalna aplikacija zelo primerna tudi zaradi dobre absorbcije peptidov. Ker je nosna sluznica občutljiva (predvsem na površinsko aktivne snovi), lahko pride do draženja in motnje delovanja nosnih cilij. Druga slaba stran so zelo raznolike razmere v nosni sluznici (hitrost nastajanja mukusa, spomnite se na pogoste alergije in prehlade). Nazalno lahko apliciramo mikrosfere, nanodelce, tekočine in praške. 12. Ali so vsi bioadhezivni pripravki netopni v vodi? Od česa je odvisen čas, ko so bioadhezivne farmacevtske oblike prilepljene na sluznico? Linearni bioadhezivni polimeri so topni v vodi npr. nekateri poliakrilati, HPC, HPMC, CMCNa. Večinoma so topni tudi naravni mukoadhezivi (škrob je netopen!). Čas, ko je polimer prilepljen na sluznico, je odvisen predvsem od hitrosti obnavljanja mukusa, encimov (ki razgrajujejo polimere) in, če gre za vodotopen polimer, od hitrosti raztapljanja, ter od fizikalnih obremenitev mesta aplikacije (npr. mežikanje, žvečenje trde hrane). Odvisen je tudi od vrste in vsebnosti bioadhezivnega gela. Pomemben parameter je tudi kakovost (čas, intenziteta) prvega stika oz. prilepljenja na sluznico. 13. Kakšne so zahteve za idealni polimer? -

naj bi se močno prilepili na sluznico za čim daljši čas, •

hidrofilne funkcionalne skupine (karboksilna, hidroksilna, amidna funkcionalna skupina),

•

čim več prepletanja,

•

čim manjše premreženje (velika premreženost in rigidni deli polimerov zmanjšajo gibljivost verig in otežijo vmesno prepletanje in s tem bioadhezijo),

•

po drugi strani pa je zaželena čim daljša adhezija, ki jo omogoči premreženost verig (taki niso topni).

•

biološko degradibilni,

•

čim manjši vpliv na pH sluznice,

•

omogočajo kontrolirano sproščanje (npr. 0.red),

•

kompatibilni s čim večjim številom učinkovin,

•

zavirajo proteolitične encime (hitosan, polikarbofil),

•

pospeševalci absorbcije (npr. s kompleksiranjem Ca++, ki zrahlja medcelične stike),

•

ugodni za formulacijo (tehnologija izdelave, npr. stisljivost),

•

brez okusa.

14. Sluznice katerih organov so najbolj primerne za aplikacijo bioadhezivnih oblik in za kakšen način delovanja učinkovine po aplikaciji (sistemski, lokalni) je katera sluznica ustreznejša? PREDVSEM SISTEMSKO DELOVANJE: pulmonalna, GIT (ciljano do: želodca, tankega črevesa, debelega črevesa), trandsermalna aplikacija, nazalna, rektalna. PREDVSEM LOKALNO in (potencialno) SISTEMSKO DELOVANJE: oralna, nazalna, vaginalna, pulmonalna aplikacija, rektalna. SAMO LOKALNO: okularna, vaginalna, cervikalna, intravezikalna. 15. Karere prednosti in pomanjkljivosti ima bukalni bioadhezivni farmacevtski pripravek v primerjavi s klasičnim trdnim peroralnim pripravkom, če gre v obeh primerih za sistemsko aplikacijo? PREDNOSTI: podaljšan čas zadrževanja oblike na mestu adhezije, dobra absorpcija (sploh če imamo zmerno lipofilno učinkovino z nizko molsko maso), zelo dobra prekrvavitev sluznice, izognemo se metabolizmu v jetrih, lahko dostopno mesto aplikacije, enosmerni direktni pretok učinkovine, omogočen tesni stik, lokalizacija oblike na želenem mestu kljub hrani, pijači, kadarkoli lahko prekinemo s terapijo. SLABOSTI: bioadhezivna oblika predstavlja tujek (moti pacienta), tudi če se zelo malo učinkovine sprosti v slino, lahko deluje na receptorje za grenko (ogaben okus), možen metabolizem učinkovine z encimi v slini (v manjšem obsegu), možna je erozija sluznice. 16. Katere so pomanjkljivosti prve generacije bioadhezivov ? Odg. - ni ciljane adhezije (nespecifičnost), zato so se velikokrat deaktivirali predvsem po

peroralni aplikaciji s prostim mukusom v lumnu, - prilepijo se na mukus in ne na epitelij, tako da še vedno obstaja difuzijska bariera (predvsem za lipofilne zdravilne učinkovine), -večinoma nimajo idealnih lastnosti za nadzorovano sproščanje, -velika odvisnost bioadhezije od razpoložljive vode, osmolalnosti in pH, -občutljivost na proteolitične in bakterijske encime, -spremenijo pH na sluznici in jo lahko dražijo, povzročajo lahko erozijo sluznice [Lee, Park, Robinson, Duchene, Ponchele].

17. Kaj naj bi bile prednosti druge generacije bioadhezivov, kaj so njihove slabosti ? Odg. –predvsem specifičnost vezave na celično površino -možna endocitoza (še boljša absorpcija), možno za gensko zdravljenje, aktualni predvsem v raziskovalnih ustanovah. - slabost: -spet inaktivacija s prostimi glikoproteini, imunološki odgovor, lahko iritirajo GIT, tehnologija izdelave, cena, majhne terapevtske prednosti [Lee, Park, Robinson]

18. Kakšen je mehanizem vezave pri drugi generaciji bioadhezivov ? Odg.Lektini so proteini, ki z veliko specifičnostjo prepoznavajo sladkorne komplekse na proteinih in lipidih. Taki kompleksi so kot del glikokaliksa tudi na površini celic. Po vezavi lahko pride do tudi do sproženja celičnega odgovora in vezikularnega prehoda v ali skozi epitelijske celice [Bies]