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方法論記事

親油性薬物の溶解性を高めるための健康油の自己ナノ乳化

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DOI:

10.3791/63995

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2022年7月27日

 ,  ,  ,  , 
1Department of Pharmacy, Quaid-i-Azam University, 2Department of Pharmaceutics, Faculty of Pharmacy, The Islamia University of Bahawalpur, 3Nazar College of Pharmacy

* These authors contributed equally

この記事について

サマリー

ドラッグデリバリーアプリケーションに使用されるオイルは、患者の脂質プロファイルを乱す可能性があり、これは心血管疾患では望ましくありません。オメガ3脂肪酸が豊富なオイルは、従来のオイルの健康的な代替品であり、自己乳化薬物送達システムにとって大きな可能性を秘めています。

要約

多くの薬物の水溶性が低いと、血液中のバイオアベイラビリティが低下します。オイルは、薬物の溶解性を高めるために何世紀にもわたって使用されてきました。ただし、患者の脂質プロファイルを乱す可能性があります。この研究では、オメガ3脂肪酸が豊富な油の自己ナノ乳化薬物送達システムを調製し、親油性薬物の送達に最適化します。強力な低脂血症薬であるロスバスタチンは、モデル親油性薬として使用されました。魚油は、他の油よりもロスバスタチンの溶解度が7倍以上高いことを示したため、自己ナノ乳化薬物送達システム(SNEDDS)の開発に選ばれました。界面活性剤と共界面活性剤のさまざまな組み合わせをスクリーニングし、魚油およびロスバスタチンとの適合性について、Tween 80(界面活性剤)とCapryol PGMC(共界面活性剤)の界面活性剤混合物を選択しました。油、界面活性剤、および共界面活性剤の擬三元相図は、エマルジョン領域を特定するために設計されました。擬三元相図は、エマルジョンシステムの最も安定した比率として、1:3の油と界面活性剤の混合物を予測しました。次に、応答曲面法(Box-Behnken計画)を適用して、最適な組成を計算しました。17 回の分析後、魚油、Tween 80、Capryol PGMC をそれぞれ 0.399、0.67、0.17 の割合で、最適化された配合として選択しました。自己ナノ乳化型薬物送達システムは、優れた乳化能、頑健性、安定性、および薬物放出特性を示しました。薬物放出研究では、SNEDDSは約6時間でペイロードの100%を放出しましたが、プレーン薬物の放出は12時間後でも70%未満でした。したがって、オメガ3脂肪酸が豊富な健康な脂質は、親油性薬物の溶解性を高める大きな可能性を秘めていますが、自己乳化は、この可能性を活用するための簡単で実現可能なアプローチとして使用できます。

概要

脂質は、食品や医薬品の水不溶性成分の胃腸吸収を高めるために何世紀にもわたって使用されてきました1。エマルジョンは、経口、静脈内(栄養補助)、および局所使用に最も広く使用されている製剤です2。医薬品エマルジョンや脂質ベースの自己ナノ乳化型薬物送達システム(SNEDDS)の製造には、さまざまな脂質(油脂)が使用されています。自己乳化技術は、経粘膜薬物送達のために薬学で広く採用されています。エマルジョンとは異なり、SNEDDSは、油と界面活性剤の混合物で構成されており、胃の水性媒体中で自己乳化してエマルジョン液滴を形成します3。彼らは油相に親油性薬物を装填し、胃環境での分解を防ぐことができます4。SNEDDSは、溶解性と透過性を高めることにより、親油性薬物の生物学的利用可能画分(4〜6倍)を効果的に増強することが示されています5,6。SNEDDSに水相がないことは、化学的劣化を起こしやすい準安定分散体であるエマルジョンと比較して、製造の容易さと安定性の点で大きな利点を提供します7。多くの脂質賦形剤の組み合わせは、その望ましい特性のために市販されている8,9。

心血管疾患は、世界中の主要な死亡原因であり10 、高脂血症は、血管の肥厚により血管が血流を阻害する原因となります11。食事による脂質摂取の増加と座りがちな生活習慣は、高脂血症の発症の主な危険因子です。これに加えて、脂質は心臓の心筋に直接損傷を与え、非虚血性心不全を引き起こすことも示されています12。ロスバスタチンは、スタチンクラスに属し、コレステロール合成を阻害する強力な低脂血症薬であり、高脂血症/脂質異常症の治療のための脂質レベルの低下につながります13。ロスバスタチンは、水溶性が低い(0.01796 mg / mL)バイオ医薬品分類システム(BCS)クラスIIです14。近年の医薬品研究の進歩により、薬物送達に使用される脂質が患者の脂質プロファイルを乱す可能性があることが認識されています。低密度および高密度のリポタンパク質および遊離コレステロールを増加させるエマルジョンの役割は、20世紀後半に実証された15。これに加えて、脂質ベースの薬物送達システムは、血液中のトリグリセリド16 および他の脂質代謝産物17を増加させることが示されている。したがって、心血管系および高脂血症患者の脂質プロファイルを乱すことができない油の医薬品製剤を開発することが切実に必要とされています。

魚油は、エイコサペンタエン酸やドコサヘキサエン酸などのオメガ3脂肪酸を豊富に含んでいます。魚油は多くの健康への影響を示しており、心血管系および神経系におけるその有益な役割の実質的な証拠があります18。この研究の目的は、従来の油の代わりに魚油を利用して、親油であるロスバスタチンの送達のためのSNEDDSを処方することでした。これまでの研究では、薬物送達システムを策定するための担体として魚油を使用した研究はありませんでした。適切な配合と処理パラメータを選択し、設計専門家のソフトウェアを使用して最適化を行いました。

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プロトコル

1. 油脂、界面活性剤、共界面活性剤のスクリーニング

  1. オイル、界面活性剤、および共界面活性剤の薬物溶解性のスクリーニング
    1. 100 mgのロスバスタチンを、1 mLの異なるオメガ3脂肪酸が豊富な油(魚油、オリーブオイル、ゴマ油、亜麻仁油)と1 mLの界面活性剤および界面活性剤(Tween 80、Capryol PGMC、PEG 400、およびエタノール)に、2,500 rpmの固定速度で5分間ボルテックスして別々に混合します。次に、50°Cで48時間振とうする水浴に入れます。
    2. 振とうした後、混合物を室温で少なくとも6時間沈殿させ、未溶解の薬物が沈殿するようにします。マイクロピペットを使用して0.1mLの上清を服用し、メタノールで1mLまで希釈します。
    3. 242 nmの紫外可視分光光度計を使用して分析し、検量線19,20の直線方程式に吸収を加算して濃度を計算します。
      注:100 μg/mLのストック溶液を調製し、0.5 μg/mLまでの段階希釈を行うことにより、検量線を確立します。すべての希釈液について吸光度が取得され、吸光度と濃度の間のグラフがスプレッドシートにプロットされます。グラフの直線方程式(y = mx + b)は、吸光度(y)の値を使用して未知の濃度(x)19,20を計算できるように再配置されます。
  2. 界面活性剤および共界面活性剤の油との混和性スクリーニング
    1. 界面活性剤と共界面活性剤(Smix)を3:1の比率で混合します。Smixとオイルを異なる比率で加えます。混合して50°Cまで加熱し、均質化を確保します。
    2. 各混合物から0.1 mLを取り出し、ガラス試験管内で25 mLの蒸留水で希釈します。
    3. 試験管を反転させます。エマルジョンが形成される反転の数は、乳化の有効性と乳化の容易さを表します。ブランク21として蒸留水を使用して紫外可視分光光度計で650nmでエマルジョンを測定することにより、透明度(T%)を測定する。

2. 擬似三元相図の構築

  1. 界面活性剤と共界面活性剤をさまざまな体積比(1:0、1:1、1:2、1:3、1:4、および1:5)で混合して、界面活性剤混合物(Smix)を形成します。1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1のさまざまな容量比で、別々のバイアルにオイルをSmixに加え、ボルテックスで混合します。
  2. 10 mLのガラスバイアルにオイルとSmixの混合物を加え、300 rpmで絶えず攪拌しながら50°Cまで加熱すると、最適な混合が得られます。
  3. 混合物を37°Cに冷却し、そこから1 mLを250 mLのウォータービーカーに移し、予熱した蒸留水(37 °C)を50 rpmで穏やかに攪拌しながら滴下します。分散液を目視で調べると、青みがかった透明なナノエマルジョンを形成する混合物をSNEDDS21と見なす。
  4. ソフトウェア(Triplotなど)を使用して、さまざまなSmix比(補足表1)で擬三項プロットを構築します。

3. 応答曲面法(RSM)を用いたソフトウェア による 最適化

  1. オイル(A)、界面活性剤(B)、共界面活性剤の3つの独立変数を選択し、最適化とスクリーニングのためのソフトウェアを実行します。次に、変更しにくい選択に対して「NO」を選択して、柔軟な設計を選択します。
    1. 表2に示すように、粒子サイズ(Y1、nm)、ゼータ電位(Y2、mV)、乳化時間(Y3、s)、閉じ込め効率(Y4、%)などの従属変数に対するこれらの要因の影響を十分に観察します。
      メモ : 警告サインが消え、ソフトウェア自体が最適化のために Box-Benhken デザインを選択するまで、実行数が増加しました。
  2. 高い値と低い値を -1 として選択し、変数の最小値を示し、+1 は最大値を示します。中間値は中間値を示しています。Box-Benhkenの設計では、誤差を減らすための手段として、5つの中心点を持つ合計17の実行が提案されました。
  3. 個々の実行に対する応答を記録し、線形モデル、2F1モデル、および2次モデルにフィットして、最適なモデルを確保します。多項式方程式を生成し、係数の大きさに対応する数値記号に基づいて推論を行うために利用します。
  4. 多項式回帰のデータを 3 次元プロットとして表示します。調整済み R2 と予測 R2 値 22 を比較して、最適なデータ モデルを評価します。
    注:製剤の必要な選択基準は、最大の閉じ込め効率、より少ない粒子サイズ、より高いゼータ電位、および最小の乳化時間枠を根拠としていました。
    Y = β0 + β1A + β2B + β3C + β12AB + β13AC + β23BC + β11A2 + β22B2 + β33C2 式 (1)
    ここでは、β0 が切片、Y が応答、ad β1、β2、β3 が線形係数として現れました。Β11、β22、β33 は二次項と二乗係数、β12、β13、β23 は交互作用係数です。A、B、およびCは、予備調査の結果から選択された独立変数として採用されました。

4. キャラクタリゼーション

  1. 熱力学的安定性の研究
    1. 希釈したSNEDDSを4°Cで冷蔵庫に保管し、50°Cのインキュベーターに移します。このようなサイクルを6回実行し、各サイクルは48時間以上です。
    2. 相分離23の配合を検討する。
  2. 遠心分離試験
    1. 希釈したSNEDDSを3,500rpm、-4°Cで30分間遠心分離します。
    2. 室温でSNEDDSを調べて、薬物24の相分離または沈降を確認します。
  3. 自己乳化効果の分散性試験
    1. 37°C、50rpmに維持した500mLの二重蒸留水に、1mLの製剤を滴下します。目視検査により、透明で均質なエマルジョンが形成される時間に注目してください。
    2. 次の評価システム25に従って視覚的な評価を実行します。
      グレード1:乳化時間<1分の透明な青みがかったエマルジョン
      グレード2:乳化時間<1分の青白色のエマルジョン
      グレード3:乳化時間<2分で乳白色の外観
      グレード4:灰色、白色の外観オイル、乳化時間>2分の上部
      グレード5:乳化不良で、上部に大きな油滴があります。
      注:乳化に必要な時間または乳化の速度は、乳化の有効性にとって重要です。試験はUSPタイプII溶解装置で行われます。
  4. 希釈に対する堅牢性
    1. 最適化された SNEDDS 製剤を、蒸留水、0.1 N HCl (pH 1.0) で胃の pH を模倣し、リン酸緩衝液 (pH 6.8) で腸の pH を模倣するなど、さまざまな担体で 50 倍、100 倍、1,000 倍に希釈します。
    2. 希釈した混合物を完全に混合し、12時間置いておきます。
    3. 製剤を視覚的に調べて、薬物沈殿、相分離、およびその他の安定性の問題を探します26,27。

5. 体外 溶解試験

  1. SNEDDSおよび純粋な薬物懸濁液からの薬物の放出は、37°Cおよび50rpmに維持された水振とう槽を使用して行う。
  2. 薬物溶解アッセイの24時間前に透析膜をそれぞれの培地溶液に浸し、良好な完全性と活性化を達成します。薬物懸濁液(水中)と透析膜中の10mgのロスバスタチンに相当するSNEDDSを満たします。結び、別々のビーカー(50 mL)に入れます。
  3. 1 mLのサンプルを一定の間隔で採取し、各サンプルの後にビーカーに新鮮な培地(1 mL)を補充します。
  4. 採取したサンプルをろ過し、242 nm 21,28,29,30の紫外可視分光光度計を使用して分析します。

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結果

本明細書では、オメガ−3脂肪酸に富む魚油のナノ製剤は、異なる界面活性剤および共界面活性剤を用いた自己乳化によって調製され、最適化される。 図1 は、さまざまなオイル、界面活性剤、および共界面活性剤におけるロスバスタチンの溶解度を示しています。以下の研究では、溶解性に基づいて、魚油を油として、Tween 80を界面活性剤として、Capryol PGMCを共界面活性剤として選択しました。 表1 は、魚油を乳化するためのさまざまな比率でのSmixのスクリーニングを示しています。 図2 は、油、界面活性剤、および共界面活性剤の異なる比率間の擬三元状態図を示しています。最も高いナノエマルジョン領域は、Smix 1:3で観察された。 表2 は、因子と応答を、その柔軟性のレベル、上限と下限とともに表しています。 図3 は、界面活性剤と油分濃度がSNEDDSのさまざまなパラメータに及ぼす影響を示しています。コ...

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ディスカッション

この研究は、魚油、ゴマ油、オリーブオイル、亜麻仁油などのオメガ3脂肪酸が豊富な油が薬物担体として機能する可能性を探るために設計されました。自己ナノ乳化は、水を欠く送達システムを製造するための好ましい技術として選択され、古典的なエマルジョンシステム32よりも安定している。オメガ3脂肪酸が豊富な油は、その有益な健康効果で知られています18。それらは、高脂血症関連循環器疾患33などのさまざまな疾患のサプリメントとして使用されてきました。オメガ3脂肪酸は、栄養エマルジョンに日常的に添加され、多くの研究者は、その生物活性のために、少量のオメガ3脂肪酸が豊富な油を医薬品エマルジョンおよびSNEDDSに組み込んでいる34,35,36。しかし、オメガ3脂肪酸は、乳化システムの一部として、従来の油脂と比較して非常に低い割合で使用...

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開示事項

著者は何も開示していません。

謝辞

著者は、パキスタンのイスラマバードにあるクェイド・イ・アザム大学薬学部が、この研究を完了するために必要な施設を提供してくれたことを認めています。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
酢酸アンモニウムSigma-Aldrich、ドイツA1542分析グレード
Capryol PGMCGattefossé、フランスRT9P9S09QI分析グレード
設計エキスパートソフトウェアStatEase、米国バージョン 12.0.3.0分析ソフトウェア (サブスクリプションで無料入手可能)
透析チューブ (12,000 ダルトン MWCO)Visking, UK12000.02.3012,000ダルトン
MWCO溶解装置Memmert、ドイツSV 1422USPタイプII溶解装置
タノールHoneywell、ドイツ24194分析グレードの
魚油Wilshire Labs Pvt(Ltd)、パキスタンは適用されませんギフトサンプルとして受け取りました。
塩酸BDHラボラトリーズ株式会社、英国BDH3036-54L分析グレード
メタノールハネウェル、ドイツ34966分析グレード
冷蔵庫(医薬品)パナソニック、パキスタンMPR-161DH-PE冷蔵庫4°Cで保管します。C
Rosuvastatin CalciumSearle Pharmaceuticals Pvt(Ltd) パキスタン対象外 ギフトサンプルとして受け取りました。
水酸化ナトリウムハネウェル社、ドイツ38215分析グレード
スパン 80BDH Laboratories Ltd, UKMFCD00082107分析グレード
Triplot ソフトウェアMS Excel スプレッドシート Tod Thompson社製 Triplot Ver. 4.1.2分析ソフトウェア (無料)
Tween-80Sigma-Aldrich, GermanyP1754-500ML分析グレード
UV-Vis分光光度計Dynamica, UKHalo DB-20ダブルビーム分光光度計
ウォーターバスメメルト, ドイツWNB 7最大70°Cまでの加熱用ウォーターバッチ;ハ
エ

参考文献

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