विघटन के दौरान सुसंगत विरोधी स्टोक्स रमन छितराया (कार) माइक्रोस्कोपी visualizes दवा की गोलियां
Summary
सुसंगत विरोधी स्टोक्स रमन प्रकीर्णन (कार) माइक्रोस्कोपी सीटू और विघटन के दौर से गुजर दवा की गोलियां की सतह का दृश्य वास्तविक समय में अनुमति देने के लिए एक आंतरिक प्रवाह के माध्यम से विघटन स्थापना के साथ संयुक्त है. इस कस्टम निर्मित स्थापना का उपयोग कर, यह इनलाइन यूवी अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग कर दर्ज दवा विघटन प्रोफाइल के साथ कारों वीडियो सहसंबंधी संभव है.
Abstract
पारंपरिक दवा विघटन परीक्षण विघटन मध्यम में दवा सामग्री को मापने के द्वारा समय पर भंग दवा की मात्रा का निर्धारण. इस विधि भंग गोली की सतह पर क्या हो रहा है के बारे में थोड़ा प्रत्यक्ष जानकारी प्रदान करता है. गोली सतह की संरचना और संरचना विघटन के दौरान बदल सकते हैं, यह विघटन परीक्षण के दौरान यह नजर रखने के लिए आवश्यक है. यूवी अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी एक साथ थियोफ़िलाइन ANHYDRATE और एथिल सेलूलोज़ के एक 50% मिश्रण युक्त गोलियों के लिए भंग दवा एकाग्रता की इनलाइन विश्लेषण प्रदान कर रहा है, जबकि इस काम में सुसंगत विरोधी स्टोक्स रमन बिखरने माइक्रोस्कोपी विघटन के दौरान छवि गोलियों की सतह के लिए प्रयोग किया जाता है. माप सीटू कारों में माइक्रोस्कोपी एथिल सेलूलोज़ की उपस्थिति में चुनिंदा थियोफ़िलाइन इमेजिंग में सक्षम है कि दिखाया. इसके अतिरिक्त, थियोफ़िलाइन ANHYDRATE सुई के आकार का रोना साथ, विघटन के दौरान थियोफ़िलाइन monohydrate के लिए परिवर्तितविघटन के दौरान गोली सतह पर बढ़ stals. बह विघटन मध्यम करने के लिए दवा की कम जोखिम के साथ संयुक्त monohydrate को थियोफ़िलाइन ANHYDRATE के रूपांतरण में कमी आई विघटन दरों में हुई. हमारे परिणाम सीटू कारों माइक्रोस्कोपी में इनलाइन यूवी अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ संयुक्त बताते हैं कि दवा गोली विघटन की निगरानी और विघटन दर में परिवर्तन के साथ सतह परिवर्तन correlating करने में सक्षम है.
Introduction
इस तरह की गोलियां और कैप्सूल के रूप में मौखिक दवा खुराक रूपों के विकास के दौरान विघटन परीक्षण पर ज्यादा जोर दिया है. ओरल खुराक रूपों वे चिकित्सीय प्रभावकारिता के लिए अवशोषित किया जा सकता से पहले भंग करने के लिए आवश्यक हैं. खराब घुलनशील दवाओं आम तौर पर 1 विघटन परीक्षण विशेष रूप से महत्वपूर्ण बना देता है जो एक पर्याप्त एकाग्रता तक पहुँचने के मुद्दों है. भेषज विघटन तरीकों सबसे अधिक विघटन के विश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है. ज्यादातर मामलों में यह तो विघटन मध्यम बहने की एक बीकर में रखा गया है जो एक गोली या कैप्सूल के रूप में दवा की तैयारी की आवश्यकता है. भंग दवा एकाग्रता तो ऐसे यूवी अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी 2 के रूप में एक मानक स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक का उपयोग विघटन माध्यम के नमूनों का विश्लेषण करके निर्धारित किया जाता है. इन पारंपरिक दवा विघटन तरीकों नमूना के किसी भी प्रत्यक्ष विश्लेषण या खुराक फार्म के भंग सतह पर होने वाली हो सकती है कि कोई भी परिवर्तन नहीं प्रदान करते हैं.विघटन के दौरान नमूने के प्रत्यक्ष विश्लेषण भंग खुराक फार्म के बारे में अधिक जानकारी प्रदान करते हैं और संभावित विघटन परीक्षण की विफलता के कारण समस्याओं की पहचान कर सकते हैं.
खुराक रूपों भंग की सीधी विश्लेषण विघटन की प्रक्रिया की निगरानी करने में सक्षम हैं जो सीटू विश्लेषणात्मक तकनीकों के उपयोग की आवश्यकता है. विघटन के दौरान बगल में रिकॉर्ड करने के लिए विश्लेषणात्मक तकनीक विघटन माध्यम की उपस्थिति से प्रभावित नहीं होना चाहिए और तकनीक मज़बूती सेकंड के क्रम में भंग खुराक फार्म में परिवर्तन को मापने के लिए एक उच्च अस्थायी समाधान की जरूरत है. तनु कुल reflectance यूवी स्पेक्ट्रोस्कोपी विघटन के दौरान बदलाव को मापने के लिए उपयुक्त होना दिखाया लेकिन इमेजिंग तकनीक 3 द्वारा प्रदान स्थानिक संकल्प का अभाव कर दिया गया है. ऐसी स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM), और सहज रमन मानचित्रण के रूप में पारंपरिक दवा इमेजिंग तकनीक में उनके उपयोग को रोकने के कारकों को सीमित है दोनोंविघटन के लिए सीटू.
SEM इमेजिंग दवा खुराक रूपों की सतह इमेजिंग में सक्षम एक उच्च संकल्प तेजी इमेजिंग तकनीक है. हालांकि, SEM इमेजिंग आम तौर पर निर्वात परिस्थितियों में प्रदर्शन किया और सीटू विघटन इमेजिंग में के लिए अनुपयुक्त बना नमूना कोटिंग की आवश्यकता है. एक सेल के माध्यम से प्रवाह और यूवी प्रवाह के माध्यम से अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ संयुक्त फाइबर युग्मित सहज रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी, थियोफ़िलाइन 4, carbamazepine, और इंडोमेथासिन 5 सहित, विघटन के दौरान बगल में विभिन्न दवा प्रणालियों की निगरानी करने के लिए प्रदर्शन किया गया है. रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी विघटन के दौरान होने वाली सतह परिवर्तन की पहचान करने में सक्षम था, लेकिन यह सतह परिवर्तन से होने वाली कर रहे थे, जहां के बारे में कोई स्थानिक जानकारी दी. स्वाभाविक रमन मानचित्रण रमन स्पेक्ट्रा का उपयोग करता है और नमूना की सतह के बारे में स्थानिक जानकारी प्रदान करता है, लेकिन इमेजिंग बनाने, छवि क्षेत्र के आधार पर घंटे के लिए मिनट के आदेश पर ले जाता हैयह सीटू विघटन इमेजिंग में के लिए अनुपयुक्त.
सुसंगत विरोधी स्टोक्स रमन प्रकीर्णन (कार) माइक्रोस्कोपी एक तेजी इमेजिंग तकनीक और इनलाइन यूवी अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ संयुक्त, यह हमें सीटू विघटन विश्लेषण में करने में सक्षम एक तकनीक विकसित करने के लिए अनुमति दी गई है है. कारों माइक्रोस्कोपी यह सीटू विघटन विश्लेषण में के लिए एक उपयुक्त तकनीक बनाने विघटन माध्यम की उपस्थिति से प्रभावित नहीं है जो तेजी से रासायनिक चयनात्मक इमेजिंग प्रदान करता है. कारों तकनीक लेज़रों के स्पंद अवधि के आधार पर दो समूहों में मोटे तौर पर विभाजित हैं; एक नैरोबैंड कारों (पीकोसैकन्ड स्पंदित लेसरों), और दूसरे की जा रही ब्रॉडबैंड कारों (femtosecond स्पंदित लेसरों) किया जा रहा है. एक ठेठ कारों माइक्रोस्कोप प्रणाली दो स्पंदित लेजर स्रोतों और एक औंधा माइक्रोस्कोप के होते हैं. एक कारों संकेत का उत्पादन करने के लिए, स्पंदित लेसरों से एक tunable होने की जरूरत है ताकि एक रमन कंपन से मेल खाता है जो दो लेज़रों के बीच एक आवृत्ति अंतर नहीं है. इसके अतिरिक्त,दो पराबैंगनीकिरण एक ही समय में नमूना के एक ही क्षेत्र में पहुंचने के लिए दोनों पराबैंगनीकिरण से दालों के साथ, अंतरिक्ष (स्थानिक) और समय (अस्थायी) में ओवरलैप करने के लिए आवश्यक हैं. रमन कंपन रासायनिक विशिष्ट हैं और कारों संकेत केवल माइक्रोस्कोप के फोकल मात्रा भीतर उत्पन्न होता है के रूप में, कारों माइक्रोस्कोपी नीचे विवर्तन सीमित करने के लिए एक संकल्प के साथ रासायनिक चयनात्मक इमेजिंग में सक्षम है.
एक एकल रमन कंपन मोड का उपयोग नैरोबैंड कारों माइक्रोस्कोपी सहज रमन मानचित्रण तकनीक 6 की तुलना के बारे में 100x तेजी इमेजिंग की अनुमति देता है. एक व्यापक वर्णक्रमीय सीमा पर ब्रॉडबैंड कारों माइक्रोस्कोपी छवियों (600-3,200 सेमी -1 बनाम ~ 4 सेमी -1), लेकिन (एक (10 सेमी -1 बनाम ~ 4 सेमी -1) के चारों ओर कम वर्णक्रमीय संकल्प और धीमी इमेजिंग गति है 50 मिसे / पिक्सेल बनाम ~ 5 μsec / पिक्सेल) नैरोबैंड कारों माइक्रोस्कोपी 7 की तुलना में.
नैरोबैंड कारों माइक्रोस्कोपी छवि DRU करने के लिए इस्तेमाल किया गया हैकुछ दवा सिस्टम से छ रिहाई. दवा फार्मूलों के क्षेत्र में, कांग एट अल. 8-10 imaged दवा भरी हुई फिल्मों बहुलक. शुरू में वे एक स्थिर विघटन मध्यम से दवा रिहाई की इमेजिंग द्वारा पीछा किया गया था, जो भरी हुई दवा का वितरण imaged. Jurna एट अल. 11 और Windbergs एट अल. 12 एक कदम आगे चला गया और एक गतिशील विघटन माध्यम का उपयोग कर दवा विघटन इमेजिंग द्वारा पीछा लिपिड खुराक रूपों में थियोफ़िलाइन वितरण सबसे पहले imaged.
हम एक साथ यूवी अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ भंग दवा एकाग्रता जबकि रिकॉर्डिंग नैरोबैंड कारों माइक्रोस्कोपी के साथ विघटन के दौर से गुजर टेबलेट पर सतह परिवर्तन की निगरानी के लिए एक नई विश्लेषणात्मक विधि विकसित की है. हम एथिल सेलूलोज़ विघटन माध्यम के रूप में पानी के साथ विघटन के दौर से गुजर के साथ संयुक्त मॉडल दवा थियोफ़िलाइन युक्त इस विधि इमेजिंग गोलियों के इस्तेमाल के उदाहरण देकर स्पष्ट करना.
Protocol
Representative Results
Discussion
When performing CARS microscopic dissolution experiments there are a few critical aspects that need to be monitored during the experiment. Firstly, introducing the dissolution medium to the CARS flow cell causes the focus to move. This means that the image is immediately lost and it takes a few microns of objective adjustment to find the surface again. Secondly, there is risk of liquid leakage from the CARS flow cell if the glass cover breaks during the experiment. This can potentially cause liquid damage to the optics, so it is important to listen for any cracking sound that could mean the glass has broken. Finally, there is also a small chance that the piping can become blocked due to particulate matter in the system during the experiment, this can be seen as a sudden unusual change in the UV spectra and also through periodically checking the flow during the experiment.
Particulate blockage of the piping is mainly an issue with tablets that have been designed to disintegrate during dissolution. This is one of the limitations for this technique as this system requires the surface of the tablet to remain intact throughout the dissolution to allow imaging. In addition to disintegrating tablets, it is currently not possible to image tablets that are designed to swell during dissolution as this can lead to breakage of the CARS flow cell.
Imaging tablets during dissolution provides a greater understanding of what is occurring on the surface of a dissolving tablet. Conventional pharmaceutical dissolution methods focus only on the drug content dissolved in the dissolution medium which can identify whether the tablet passes or fails the required standard. However, in the case of a failed test it is difficult to determine what caused the failure. The case of a failed dissolution test is potentially where in situ dissolution analysis using CARS microscopy can provide answers.
Future applications for in situ dissolution analysis using CARS microscopy could include investigations using more complicated tablets containing more than one drug or excipient, in particular non-swelling sustained or controlled release dosage forms during formulation development. Additionally, it could be possible to investigate samples using biorelevant dissolution media creating conditions more closely related to in vivo.
In conclusion, this work shows that CARS microscopy is capable of rapid chemically specific imaging based on Raman vibrational frequencies allowing selective imaging of the drug in a tablet containing both drug and excipient. Additionally, CARS microscopy combined with inline UV absorption spectroscopy is a powerful tool capable of monitoring the surface of tablets undergoing dissolution and correlating surface changes seen using CARS with changes in dissolution rate.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
वायुसेना NWO के व्यावहारिक विज्ञान प्रभाग है जो डच प्रौद्योगिकी फाउंडेशन STW,, और आर्थिक मामलों के मंत्रालय के प्रौद्योगिकी कार्यक्रम के द्वारा समर्थित है. (STW OTP 11114).
Materials
| Name of the Material/Equipment | Company | Catlog number | Comments/Description | Website |
| Paladin 1064nm laser | Coherent | N/A | Prototype model not for sale | http://www.coherent.com/ |
| Levante Emerald Optical parametric oscillator | APE Berlin | N/A | http://www.ape-berlin.de/en/products/levante/levante-emerald-opo#block-views-products-block-1 | |
| IX 71 Microscope | Olympus | N/A | http://www.olympusamerica.com/seg_section/product.asp?product=1023 | |
| Fluoview 300 scanning unit | Olympus | N/A | http://www.olympusamerica.com/seg_section/seg_product_print.asp?product=133 | |
| Photon multiplier tube R3896 | Hamamatsu | N/A | https://www.hamamatsu.com/jp/en/R3896.html | |
| Free standing optics / filters | Thorlabs and Chroma | N/A | http://www.chroma.com/ | |
| http://www.thorlabs.de/index.cfm? | ||||
| Reglo peristaltic pump | ISMATEC | N/A | http://www.ismatec.com/int_e/pumps/t_reglo/reglo.htm | |
| USB2000+ spectrometer | Ocean Optics | N/A | http://www.oceanoptics.com/products/usb2000+.asp | |
| DT-MINI-2-GS light source | Ocean Optics | N/A | http://www.oceanoptics.com/Products/dtmini.asp | |
| FIA-Z-SMA-TEF Z shaped flow cell | Ocean Optics | N/A | http://www.oceanoptics.com/Products/fiazsmaflowcells.asp | |
| QP400-2-SR-BX optical fiber | Ocean Optics | N/A | http://www.oceanoptics.com/Products/premgradesol.asp | |
| Plastic piping | ISMATEC | N/A | http://www.ismatec.com/int_e/tubing/misc/tubing_home.htm | |
| CARS dissolution tablet flow cell | N/A | N/A | Homebuilt at university – designed to hold 12mm diameter, 3mm thick tablets. The flowcell has a channel depth of around 0.5mm. | |
| Glass beakers | VWR | D108980 | https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=4537423 | |
| Theophylline anhydrate | BASF | 30058079 | http://www.basf.com/group/corporate/en/brand/THEOPHYLLINE | |
| ethylcellulose | Colorcon | N/A | http://www.colorcon.com/products-formulation/all-products/film-coatings/sustained-release/ethocel | |
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