JoVE Journal > Biology
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Résultats
Discussion
Divulgations
Acknowledgements
Materials
References
Traduction automatique
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Biologie

Lipofilik İlaçların Çözünürlüğünü Arttırmak için Sağlıklı Yağların Kendi Kendine Nanoemülsifikasyonu

Published: July 27, 2022
doi:
10.3791/63995
, , , ,
1Department of Pharmacy,Quaid-i-Azam University, 2Department of Pharmaceutics, Faculty of Pharmacy,The Islamia University of Bahawalpur, 3Nazar College of Pharmacy

Summary

İlaç taşıyıcı uygulamalar için kullanılan yağlar, hastaların lipid profilini bozabilir, bu da kardiyovasküler hastalıklarda istenmeyen bir durumdur. Omega-3 yağ asitleri açısından zengin yağlar, geleneksel yağlara sağlıklı bir alternatiftir ve kendi kendine emülsifiye edilmiş ilaç dağıtım sistemleri için muazzam bir potansiyele sahiptir.

Abstract

Birçok ilacın düşük suda çözünürlüğü, kandaki biyoyararlanımlarını azaltır. Yağlar, ilaçların çözünürlüğünü arttırmak için yüzyıllardır kullanılmaktadır; Bununla birlikte, hastaların lipit profilini bozabilirler. Bu çalışmada, omega-3 yağ asitlerinden zengin yağların kendi kendine nanoemülsifiye edici ilaç taşıyıcı sistemleri hazırlanmış ve lipofilik ilaçların verilmesi için optimize edilmiştir. Güçlü bir hipolipidemik ilaç olan rosuvastatin, model lipofilik ilaç olarak kullanıldı. Balık yağı, diğer yağlara göre 7 kat daha fazla rosuvastatin çözünürlüğü gösterdi ve bu nedenle kendi kendine nanoemülsifiye edici ilaç dağıtım sistemlerinin (SNEDDS) geliştirilmesi için seçildi. Yüzey aktif maddelerin ve yardımcı yüzey aktif maddelerin farklı kombinasyonları tarandı ve balık yağı ve rosuvastatin ile uyumluluk için Tween 80 (yüzey aktif madde) ve Capryol PGMC (yardımcı yüzey aktif madde) yüzey aktif madde karışımı seçildi. Emülsiyon bölgesini tanımlamak için yağ, yüzey aktif madde ve yardımcı yüzey aktif maddenin sahte faz diyagramı tasarlanmıştır. Psödoterner faz diyagramı, emülsiyon sistemi için en kararlı oran olarak 1:3 yağ ve yüzey aktif madde karışımını öngördü. Daha sonra, optimal bileşimi hesaplamak için bir tepki-yüzey metodolojisi (Box-Behnken tasarımı) uygulandı. 17 çalışmadan sonra, optimize edilmiş formülasyon olarak sırasıyla 0.399, 0.67 ve 0.17 oranlarında balık yağı, Tween 80 ve Capryol PGMC seçildi. Kendi kendine nanoemülsifiye edici ilaç dağıtım sistemleri, mükemmel emülsifikasyon potansiyeli, sağlamlık, stabilite ve ilaç salım özellikleri göstermiştir. İlaç salım çalışmalarında, SNEDDS yaklaşık 6 saat içinde yükün %100’ünü serbest bırakırken, sade ilacın salınımı 12 saat sonra bile %70’in altındaydı. Bu nedenle, omega-3 yağ asitleri açısından zengin sağlıklı lipitler, lipofilik ilaçların çözünürlüğünü arttırmak için muazzam bir potansiyele sahipken, kendi kendine emülsifikasyon bu potansiyelden yararlanmak için basit ve uygulanabilir bir yaklaşım olarak kullanılabilir.

Introduction

Lipitler, gıda ve ilaçların çözünmeyen bileşenlerinin su emilimini artırmak için yüzyıllardır kullanılmaktadır1. Emülsiyonlar, oral, intravenöz (besin takviyesi) ve topikal kullanım için en yaygın kullanılan formülasyonlardır2. Farmasötik emülsiyonların ve lipid bazlı kendi kendine nanoemülsifiye edici ilaç dağıtım sistemlerinin (SNEDDS) imalatında çeşitli lipitler (katı ve sıvı yağlar) kullanılır. Kendi kendine emülsifikasyon teknikleri, transmukozal ilaç dağıtımı için farmasötik bilimlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Emülsiyonlardan farklı olarak, SNEDDS, emülsiyon damlacıkları oluşturmak için midenin sulu bir ortamında kendi kendine emülsifiye olan bir yağ ve bir yüzey aktif madde karışımından oluşur3. Yağ fazında lipofilik ilaçları yükleyebilir ve mide ortamında bozulmalarını önleyebilirler4. SNEDDS’nin, çözünürlüğü ve geçirgenliği artırarak lipofilik ilaçların biyolojik olarak kullanılabilir fraksiyonunu (dört ila altı kat) etkili bir şekilde arttırdığı gösterilmiştir 5,6. SNEDDS’de sulu bir fazın olmaması, kimyasal bozunmaya eğilimli yarı kararlı dispersiyonlar olan emülsiyonlara kıyasla üretim kolaylığı ve stabilite açısından önemli avantajlar sunar7. Birçok lipid eksipiyan kombinasyonu, arzu edilen özellikleri nedeniyle ticari olarak temin edilebilir 8,9.

Kardiyovasküler hastalıklar dünya çapında önde gelen bir ölüm nedenidir10 ve hiperlipidemi, kan damarlarının kalınlaşması nedeniyle kan damarlarının kan akışını engellemesine neden olur11. Diyetle alınan lipid alımının artması ve hareketsiz bir yaşam tarzı hiperlipidemi gelişimi için majör risk faktörleridir. Buna ek olarak, lipitlerin kalbin miyokardına doğrudan zarar verdiği ve iskemik olmayan kalp yetmezliğine yol açtığı da gösterilmiştir12. Rosuvastatin, statin sınıfına ait olan ve kolesterol sentezini inhibe eden ve hiperlipidemi / dislipidemi13 tedavisi için lipit seviyelerinin düşürülmesine yol açan güçlü bir hipolipidemik ilaçtır. Rosuvastatin, zayıf suda çözünürlüğe (0.01796 mg / mL) sahip bir biyofarmasötik sınıflandırma sistemi (BCS) sınıf II’dir14. Farmasötik araştırmalardaki son gelişmeler, ilaç dağıtımında kullanılan lipitlerin hastaların lipit profilini bozabileceğini kabul etmiştir. Emülsiyonların düşük ve yüksek yoğunluklu lipoproteinleri ve serbest kolesterolü arttırmadaki rolü yirminci yüzyılın sonlarında gösterilmiştir15. Buna ek olarak, lipid bazlı ilaç dağıtım sistemlerinin kandaki trigliseritleri16 ve diğer lipid metabolitlerini17 arttırdığı gösterilmiştir. Bu nedenle, kardiyovasküler ve hiperlipidemik hastaların lipid profilini bozamayan yağların farmasötik formülasyonlarının geliştirilmesine ciddi bir ihtiyaç vardır.

Balık yağı, eikosapentaenoik asit ve dokosaheksaenoik asit gibi omega-3 yağ asitleri açısından zengin bir kaynaktır. Balık yağı, kardiyovasküler ve sinir sistemlerinde yararlı rolüne dair önemli kanıtlarla birlikte birçok sağlık etkisi göstermiştir18. Çalışmanın amacı, lipofilik bir ilaç olan rosuvastatinin verilmesi için SNEDDS’yi formüle etmek için geleneksel yağlara alternatif olarak balık yağı kullanmaktı. Daha önce yapılan hiçbir çalışmada, ilaç dağıtım sistemlerini formüle etmek için taşıyıcı olarak balık yağı kullanılmamıştır. Uygun formülasyon ve işleme parametreleri seçildi ve tasarım uzmanı yazılımı kullanılarak optimizasyon yapıldı.

Protocol

1. Yağların, yüzey aktif maddelerin ve kosinfofaktanların taranması Yağların, yüzey aktif maddelerin ve yardımcı yüzey aktif maddelerin ilaç çözünürlüğü açısından taranması100 mg rosuvastatini 1 mL farklı omega-3 yağ asitleri bakımından zengin yağlarda (balık yağı, zeytinyağı, susam yağı ve keten tohumu yağı) ve 1 mL yüzey aktif maddeler ve yardımcı yüzey aktif maddelerde (Tween 80, Capryol PGMC, PEG 400 ve etanol) 2.500 rpm’lik sabit bir hızda …

Representative Results

Burada, omega-3 yağ asitleri bakımından zengin balık yağının nanoformülasyonu, farklı yüzey aktif maddeler ve yardımcı yüzey aktif maddeler ile kendi kendine emülsifikasyon yoluyla hazırlanır ve optimize edilir. Şekil 1 , rosuvastatinin farklı yağlar, yüzey aktif maddeler ve yardımcı yüzey aktif maddeler içindeki çözünürlüğünü göstermektedir. Çözünürlüğe bağlı olarak, aşağıdaki çalışmalarda yağ olarak balık yağı, yüzey aktif madde olarak Tw…

Discussion

Bu çalışma, balık yağı, susam yağı, zeytinyağı ve keten tohumu yağı gibi omega-3 yağ asitleri açısından zengin yağların ilaç taşıyıcı olarak hareket etme potansiyelini araştırmak için tasarlanmıştır. Kendinden nanoemülsifikasyon, su içermeyen dağıtım sistemini imal etmek için tercih edilen bir teknik olarak seçildi ve bu da onu klasik emülsiyon sistemlerinden daha kararlı hale getirdi32. Omega-3 yağ asitleri açısından zengin yağlar, sağlığa yararlı et…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar, bu çalışmayı tamamlamak için gerekli olanakları sağladığı için Pakistan, İslamabad, Quaid-i-Azam Üniversitesi Eczacılık Bölümü’ne teşekkür eder.

Materials

Ammonium acetate Sigma-Aldrich, Germany A1542 Analytical grade
Capryol PGMC Gattefossé, France RT9P9S09QI Analytical grade
Design Expert Software StatEase, United States Version 12.0.3.0 Analytical software (freely available for subscription)
Dialysis tubing (12,000 Daltons MWCO) Visking, UK 12000.02.30 Pure regenerated natural cellulose membranes with 12,000 Daltons MWCO
Dissolution apparatus Memmert, Germany SV 1422 USP type II dissolution apparatus
Ethanol Honeywell, Germany 24194 Analytical grade
Fish oil Wilshire Labs Pvt(Ltd), Pakistan not applicable Received as gift sample.
Hydrochloric acid BDH Laboratories Ltd, UK BDH3036-54L Analytical grade
Methanol Honeywell, Germany 34966 Analytical grade
Refrigerator (Pharmaceutical) Panasonic, Pakistan MPR-161 DH-PE Refrigerator for storage at 4 °C
Rosuvastatin calcium Searle Pharmaceuticals Pvt(Ltd) Pakistan not applicable Received as gift sample.
Sodium Hydroxide Honeywell, Germany 38215 Analytical grade
Span 80 BDH Laboratories Ltd, UK MFCD00082107 Analytical grade
Triplot Software MS Excel spreadsheet developed by Tod Thompson Triplot Ver. 4.1.2 Analytical software (freely available)
Tween-80 Sigma-Aldrich, Germany P1754-500ML Analytical grade
UV-Vis spectrophotometer Dynamica, UK Halo DB-20 Double beam spectrophotometer
Water Bath Memmert, Germany WNB 7 Water batch for heating up to 70 °C
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Yao, Y., Tan, P., Kim, J. E. Effects of dietary fats on the bioaccessibility and bioavailability of carotenoids: a systematic review and meta-analysis of in vitro studies and randomized controlled trials. Nutrition Reviews. 80 (4), 741-761 (2021).
  2. Singh, N., Garud, N., Joshi, R., Akram, W. Technology, recent advancement, and application of multiple emulsions: An overview. Asian Journal of Pharmaceutics. 15 (3), (2021).
  3. Khan, A. W., Kotta, S., Ansari, S. H., Sharma, R. K., Ali, J. Self-nanoemulsifying drug delivery system (SNEDDS) of the poorly water-soluble grapefruit flavonoid Naringenin: design, characterization, in vitro and in vivo evaluation. Drug Delivery. 22 (4), 552-561 (2015).
  4. Leonaviciute, G., Bernkop-Schnürch, A. Self-emulsifying drug delivery systems in oral (poly) peptide drug delivery. Expert Opinion on Drug Delivery. 12 (11), 1703-1716 (2015).
  5. Mensah, G. A., Roth, G. A., Fuster, V. The global burden of cardiovascular diseases and risk factors: 2020 and beyond. Journal of the American College of Cardiology. 74 (20), 2529-2532 (2019).
  6. Kanwal, T., et al. Design of absorption enhancer containing self-nanoemulsifying drug delivery system (SNEDDS) for curcumin improved anti-cancer activity and oral bioavailability. Journal of Molecular Liquids. 324, 114774 (2021).
  7. Gursoy, R. N., Benita, S. J. Self-emulsifying drug delivery systems (SEDDS) for improved oral delivery of lipophilic drugs. Biomedicine and Pharmacotherapy. 58 (3), 173-182 (2004).
  8. McClements, D. J. Enhanced delivery of lipophilic bioactives using emulsions: a review of major factors affecting vitamin, nutraceutical, and lipid bioaccessibility. Food & Function. 9 (1), 22-41 (2018).
  9. Fricker, G., et al. Phospholipids and lipid-based formulations in oral drug delivery. Pharmaceutical Research. 27 (8), 1469-1486 (2010).
  10. Mensah, G. A., Roth, G. A., Fuster, V. The global burden of cardiovascular diseases and risk factors: 2020 and beyond. Journal of the American College of Cardiology. 74 (20), 2529-2532 (2019).
  11. Nelson, R. H. Hyperlipidemia as a risk factor for cardiovascular disease. Primary Care: Clinics in Office Practice. 40 (1), 195-211 (2013).
  12. Yao, Y. S., Li, T. D., Zeng, Z. H. Mechanisms underlying direct actions of hyperlipidemia on myocardium: an updated review. Lipids in Health and Disease. 19 (1), 1-6 (2020).
  13. Quirk, J., Thornton, M., Kirkpatrick, P. Rosuvastatin calcium. Nature Reviews. Drug Discovery. 2 (10), 769-770 (2003).
  14. Akbari, V., Rezazadeh, M., Ebrahimi, Z. Comparison the effects of chitosan and hyaluronic acid-based thermally sensitive hydrogels containing rosuvastatin on human osteoblast-like MG-63 cells. Research in Pharmaceutical Sciences. 15 (1), 97-106 (2020).
  15. Hailer, S., Jauch, K. -. W., Wolfram, G. Influence of different fat emulsions with 10 or 20% MCT/LCT or LCT on lipoproteins in plasma of patients after abdominal surgery. Annals of Nutrition and Metabolism. 42 (3), 170-180 (1998).
  16. Steingoetter, A., et al. Imaging gastric structuring of lipid emulsions and its effect on gastrointestinal function: a randomized trial in healthy subjects. The American Journal of Clinical Nutrition. 101 (4), 714-724 (2015).
  17. Steingoetter, A., et al. A rat model of human lipid emulsion digestion. Frontiers in Nutrition. 170, (2019).
  18. Ghasemi Fard, S., Wang, F., Sinclair, A. J., Elliott, G., Turchini, G. M. How does high DHA fish oil affect health? A systematic review of evidence. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 59 (11), 1684-1727 (2019).
  19. Uyar, B., Celebier, M., Altinoz, S. Spectrophotometric determination of rosuvastatin calcium in tablets. Pharmazie. 62 (6), 411-413 (2007).
  20. Gupta, A., Mishra, P., Shah, K. Simple UV spectrophotometric determination of rosuvastatin calcium in pure form and in pharmaceutical formulations. E-Journal of Chemistry. 6 (1), 956712 (2009).
  21. Gardouh, A. R., Nasef, A. M., Mostafa, Y., Gad, S. Design and evaluation of combined atorvastatin and ezetimibe optimized self-nano emulsifying drug delivery system. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 60, 102093 (2020).
  22. Yasir, M., et al. Buspirone loaded solid lipid nanoparticles for amplification of nose to brain efficacy: Formulation development, optimization by Box-Behnken design, in-vitro characterization and in-vivo biological evaluation. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 61, 102164 (2021).
  23. Selvam, R. P., Kulkarni, P., Dixit, M. Preparation and evaluation of self-nanoemulsifying formulation of efavirenz. Indian Journal of Pharmaceutical Education. 47 (1), 47-54 (2013).
  24. Azeem, A., et al. Nanoemulsion components screening and selection: a technical note. AAPS PharmSciTech. 10 (1), 69-76 (2009).
  25. Shafiq, S., et al. Development and bioavailability assessment of ramipril nanoemulsion formulation. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 66 (2), 227-243 (2007).
  26. Balakumar, K., Raghavan, C. V., Selvan, N. T., Prasad, R. H., Abdu, S. Self nanoemulsifying drug delivery system (SNEDDS) of rosuvastatin calcium: design, formulation, bioavailability and pharmacokinetic evaluation. Colloids and Surfaces. B, Biointerfaces. 112, 337-343 (2013).
  27. Kallakunta, V. R., Bandari, S., Jukanti, R., Veerareddy, P. R. Oral self emulsifying powder of lercanidipine hydrochloride: formulation and evaluation. Powder Technology. 221, 375-382 (2012).
  28. Elnaggar, Y. S. R., El-Massik, M. A., Abdallah, O. Y. Self-nanoemulsifying drug delivery systems of 648 tamoxifen citrate: design and optimization. International Journal of Pharmaceutics. 380 (1-2), 133-141 (2009).
  29. Singh, A. K., et al. Exemestane loaded self-microemulsifying drug delivery system (SMEDDS): development and optimization. AAPS PharmSciTech. 9 (2), 628-634 (2008).
  30. Dabhi, M. R., Limbani, M. D., Sheth, N. R. J. Preparation and in vivo evaluation of self-nanoemulsifying drug delivery system (SNEDDS) containing ezetimibe. Current Nanoscience. 7 (4), 616-627 (2011).
  31. El-Laithy, H. M., Basalious, E. B., El-Hoseiny, B. M., Adel, M. M. Novel self-nanoemulsifying self-nanosuspension (SNESNS) for enhancing oral bioavailability of diacerein: simultaneous portal blood absorption and lymphatic delivery. International Journal of Pharmaceutics. 490 (1-2), 146-154 (2015).
  32. Khan, A. W., Kotta, S., Ansari, S. H., Sharma, R. K., Ali, J. Potentials and challenges in self-nanoemulsifying drug delivery systems. Expert Opinion on Drug Delivery. 9 (10), 1305-1317 (2012).
  33. Siscovick, D., et al. Stroke N, Council on Clinical C: Omega-3 Polyunsaturated Fatty Acid (Fish Oil) Supplementation and the Prevention of Clinical Cardiovascular Disease: A Science Advisory From the American Heart Association. Circulation. 135 (15), 867-884 (2017).
  34. Tharmatt, A., et al. Olive oil and oleic acid-based self nano-emulsifying formulation of omega-3-fatty acids with improved strength, stability, and therapeutics. Journal of Microencapsulation. 38 (5), 298-313 (2021).
  35. Ahmed, O. A., et al. Omega-3 self-nanoemulsion role in gastroprotection against indomethacin-induced gastric injury in rats. Pharmaceutics. 12 (2), 140 (2020).
  36. Chaudhuri, A., et al. Designing and development of omega-3 fatty acid based self-nanoemulsifying drug delivery system (SNEDDS) of docetaxel with enhanced biopharmaceutical attributes for management of breast cancer. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 68, 103117 (2022).
  37. Nazlı, H., Mesut, B., Özsoy, Y. In vitro evaluation of a solid supersaturated Self Nanoemulsifying Drug Delivery System (Super-SNEDDS) of aprepitant for enhanced solubility. Pharmaceuticals. 14 (11), 1089 (2021).
  38. Schmied, F. P., et al. A customized screening tool approach for the development of a Self-Nanoemulsifying Drug Delivery System (SNEDDS). AAPS PharmSciTech. 23 (1), 1-16 (2022).
  39. Mahmoud, D. B., Shukr, M. H., Bendas, E. R. In vitro and in vivo evaluation of self-nanoemulsifying drug delivery systems of cilostazol for oral and parenteral administration. International Journal of Pharmaceutics. 476 (1-2), 60-69 (2014).
  40. Yadav, P., Rastogi, V., Verma, A. Application of Box-Behnken design and desirability function in the development and optimization of self-nanoemulsifying drug delivery system for enhanced dissolution of ezetimibe. Future Journal of Pharmaceutical Sciences. 6 (1), 1-20 (2020).
  41. Buya, A. B., Beloqui, A., Memvanga, P. B., Préat, V. Self-nano-emulsifying drug-delivery systems: From the development to the current applications and challenges in oral drug delivery. Pharmaceutics. 12 (12), 1194-1249 (2020).
  42. Qader, A. B., Kumar, S., Kohli, K., Hussein, A. A. Garlic oil loaded rosuvastatin solid self-nanoemulsifying drug delivery system to improve level of high-density lipoprotein for ameliorating hypertriglyceridemia. Particulate Science and Technology. 40 (2), 165-181 (2021).

Tags

Self-nanoemulsificationOmega-3 Fatty AcidsLipophilic DrugsRosuvastatinSNEDDSSolubility EnhancementResponse Surface MethodologyBox-Behnken DesignFish OilTween 80Capryol PGMC

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citer Cet Article
Rehman, M., Khan, M. Z., Tayyab, M., Madni, A., Khalid, Q. Self-Nanoemulsification of Healthy Oils to Enhance the Solubility of Lipophilic Drugs. J. Vis. Exp. (185), e63995, doi:10.3791/63995 (2022).
Télécharger la Citation
Réimpressions et Autorisations

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image