Methods for modeling in vitro percutaneous absorption of drugs from local dosage forms

Full Text

Чрескожное всасывание лекарственных веществ (Л В) протекает как двухэтапный процесс, состоящий из пенетрации Л В из лекарственных форм (ЛФ) в кожу и собственно абсорбции [4]. В биофармацевтических исследованиях при выборе оптимального состава дермальных ЛФ и изучении роли фармацевтических факторов, влияющих на высвобождение Л В из ЛФ, широко используют методы диализа (равновесного и проточного), призванные имитировать оба этапа чрескожного всасывания. К модельным мембранам, являющимся диффузионным барьером, предъявляется ряд требований: они должны иметь незначительную толщину и небольшой внутренний объем, чтобы количество остающегося в нем Л В было минимальным; быть достаточно стойкими к механическим нагрузкам, чтобы во время эксперимента не нарушалась ее целостность; должны обеспечивать корреляцию результатов опытов in vivo и in vitro [5, 6, 10].

При изучении фармацевтической доступности Л В методами диализа применяются как искусственные, так и биологические мембраны.

В качестве модели кожного барьера предложена мембрана из 2-гидроксиэтил-метакрил/полидиметилсилоксан-метакрилового сополимера [26]. Используются тефлоновые мембраны [12], мембраны из силиконов [11], полиуретана, 2-полигидроксиэтиленметакрилата [17], которые Realdon N. и соавт. рекомендуют пропитывать липофильной фазой (н-додеканолом или изопропилмиристатом) [20]. Наиболее распространено использование мембран из производных целлюлозы, в частности из ацетата целлюлозы [18] и целлофана.

Однако результаты, полученные с использованием всех искусственных мембран по ряду причин дают весьма относительное представление о проникновении ЛВ из ЛФ через кожу. Во-первых, кожа является активным метаболизирующим барьером, что не моделирует ни один синтетический материал [4]. Кроме того, высвобождение ЛВ из ЛФ местного действия традиционно описывают уравнениями пассивной диффузии. В работах R. Guy et al. и М. Ропес, J. Kempenaar, посвященных чрескожному всасыванию ЛВ у человека, процесс перкутанной абсорбции рассматривается как многостадийный, включающий проникновение ЛВ с кожной поверности в stratum corneum, распределение между эпидермисом и кровью и выведение с мочой, каждый этап которого описывается уравнением пассивной диффузии и характеризуется своим значением константы скорости. Фактически же Л В проникает через кожу посредством не только пассивной диффузии под действием градиента концентрации, но и активного переноса, катализированного транспорта и пиноцитоза, в частности интраклеточным (через роговые клетки) и интерклеточным (по интерклеточным канальцам рогового слоя) путями, через волосяные мешочки, сальные и потовые железы. На чрескожный транспорт Л В влияют факторы, связанные с состоянием кожи, — ее целостность, содержание кожного сала и веществ липоидной природы, значение pH кожного слоя (от 4 до 7), температура, возраст.

Методы in vitro с использованием искусственных мембран позволяют учесть преимущественно влияние факторов, связанных с природой и физическим состоянием ЛВ и свойствами основы (вязкость, pH, растворяющая способность в отношении Л В и др.). Так, Р. Mura et al. сопоставлена диффузия клоназепама из мазей через искусственные мембраны из нитрата целлюлозы, импрегнированные лауриловым спиртом, или изопропилмиристатом, или вазелиновым маслом, и всасывание через кожу уха кролика; установлено отсутствие корреляции данных опытов in vivo и in vitro [16].

В отечественных работах по токсикологической оценке всасывания химических веществ через кожу преобладают ссылки на расчетный метод [1]. Для предварительной оценки скорости всасывания (V, мг/см²/час), предложены следующие формулы:

• = 3,8 0,072 (М-149),
• = 4,6 9,9 (П 1,307),
• = 16,034 (0,036 М + 4,95 П),

где М — молекулярная масса, а П — плотность вещества при 20°С [1].

Приведенные формулы были выведены на основании анализа экспериментальных данных по чрескожному всасыванию ряда органических растворителей, поэтому они могут быть использованы только в пределах изученных соединений и не могут быть аппроксимированы на вещества других классов.

С целью унификации методов биофармацевтического изучения мягких ЛФ in vitro предложено использовать модифицированный фармакопейный прибор “вращающаяся корзинка”, причем, в отличие от традиционных методов оценки высвобождения ЛВ из твердых пероральных ЛФ, для создания диффузионного барьера корзинку предложено обтягивать целлофаном МС АТ-100 [2]. Для количественной оценки высвобождения авторы рекомендуют использовать параметры, рассчитанные по уравнениям пассивной диффузии, общепринятые для пероральных форм — константу скорости высвобождения и период полувысвобождения Л В [2]. Предложенный метод целесообразен для сопоставления параметров высвобождения ЛВ из различных составов. В определенной степени он характеризует всасывание in vivo и может рассматриваться как вариант метода диализа, пограничный между равновесным и проточным. Нерешенным техническим вопросом в рассматриваемом методе является гарантия равномерности нанесения точной навески мази на внутреннюю поверхность натягиваемой целлофановой пленки.

J.L. Zatz et al. [27] при изучении высвобождения бетаметазона использовали стандартные для пероральных форм ячейки Franz-type и для оценки различий фармацевтической доступности составов экспериментально выбирали метод, позволяющий линеаризовать кривые высвобождения, однако остался открытым вопрос о том, с какими показателями фармакокинетики или фармакодинамики коррелируют параметры высвобождения Л В из ЛФ.

В биофармацсвтичсских исследованиях для приближения экспериментальных моделей к условиям in vivo широко используются в качестве диализных мембран биологические объекты. E.J. Lien, Н. Gao [14] изучали проникновение нестсроидных противовоспалительных Л В через обезволошенную кожу мыши и установили взаимосвязь пенетрирующей способности, которая описывается общим уравнением пассивной диффузии и коэффициента распределения октанол/ вода. Н.Н. Lin et al. [15] оценивали влияние вспомогательных веществ на биодоступность норфлоксацина по оценке его высвобождения из мази через кожу крысы. T.J. Franz et al. [8] для уменьшения риска возможного нейротоксического эффекта при применении лосьона линдана и крема перметрина исследовали процесс проникновения Л В через кожу морской свинки. С.М. Heard et al. [9]. определялии скорость проникновения in vitro рацематов и энантиомеров пропранолола в модельных опытах через тонкие лоскуты кожи человека, взятой в процессе хирургического вмешательства. Для изучения пенетрации флутримазола из крема J. Ramis et al. применяли кожу человека после пластических операций [18]. P.P. Sarpotdar et al. [22] в качестве диффузионной мембраны использовали кожу трупа человека, Sieh Hearan, H.W. Jun — сброшенную кожу змеи [23], N.M. Volpato et al. — кожу мыши [25]. Однако указанные модельные мембраны, изменяющие свойства в течение эксперимента вследствие нарушенного кровои лимфообращения и активно протекающих процессов биологического распада, также не могут выступать в качестве унифицированной модели. Наиболее стабильной из описанных биологических мембран является сброшенная кожа змеи, однако, кроме недоступности ее для серийных экспериментов, применение этой модели сдерживается отсутствием сведений о возможности аппроксимации полученных данных на человека. Отмечается возможность использования подскорлуповой оболочки куриного яйца, устойчивой к процессам гниения и другой деструкции, сохраняющей целостность и пропускающую способность в условиях биофармацевтическоо эксперимента [3].

Важным параметром при выборе метода оценки фармацевтической доступности ЛВ из дермальных ЛФ является температурный режим эксперимента [10]. Нередко в экспериментальных работах описываются биофармацевтические исследования дерматологических препаратов, проводимые при 37°С, как и пероральных ЛФ. Однако при этом следует иметь в виду, что температура поверхности кожи в норме составляет 32°С [9, 21], а в полости рта — 38°С, что было учтено при изучении транспорта ЛВ через слизистую ротовой полости свиньи [7]. Если для жидких ЛФ (растворов, суспензий) изменение температуры в пределах 5°C не влечет сущственных изменений вязкости, то температурное разжижение мягких ЛФ (мазей, гелей, кремов) может привести к получению неадекватного представления о фармацевтической доступности Л В.

При выборе условий изучения фармацевтической доступности имеет значение также обоснование диффузионной среды. С этими целями описано использование воды, изотонического фосфатного буфера с pH 6,0 [21], фосфатного буфера с pH 7,4 с добавлением целлюлозотрис (3,5-диметилфенилкарбамата) [9], 5%-го раствора гексана в ацетонитриле [27].

В зарубежных источниках представлены результаты биофармацсвтичсских исследований ЛФ местного действия, выполненных на здоровых добровольцах. A. Kecsker, Е. Blitstein-Willinger использовали фармакодинамической метод для сопоставления эффективности производного простациклина (илопроста) в водном растворе, мази и геле [13]. U. Tauber et al. изучили влияние кислой среды, создаваемой салициловой кислотой, на чрескожное всасывание дифлукортозолона-21 валерата из мазей по изменению концентрации Л В в плазме крови [24]. N. Realdon et al. оценивали чрескожное всасывание эфиров никотиновой кислоты из мази по возникновению эритемы [19].

Представленные материалы свидетельствуют об отсутствии стандартных моделей для оценки фармацевтической доступности ЛФ местного действия и об актуальности задачи унификации биофармацевтических методов.

About the authors

S. N. Egorova

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

References

Supplementary files