Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

En pakke med etablerede analytiske værktøjer til at undersøge faststofændringen af lipidbaserede hjælpestoffer

Published: August 9, 2022 doi: 10.3791/63993
Automatic Translation
1,2, 1, 1
1Research Center Pharmaceutical Engineering, GmbH, 2Institute of Pharmaceutical Sciences, Department of Pharmaceutical Technology and Biopharmacy, University of Graz

Summary

Denne publikation viser anvendelsen af røntgendiffraktion og differentiel scanningskalorimetri som guldstandarder til undersøgelse af faststoftilstanden af lipidbaserede hjælpestoffer (LBE'er). Forståelse af faststofændringen i LBE'er og dens virkning på farmaceutiske produkters ydeevne heraf er nøglefaktoren til fremstilling af robuste lipidbaserede doseringsformer.

Abstract

Lipidbaserede hjælpestoffer (LBE'er) er lavtoksiske, biokompatible og naturligt baserede, og deres anvendelse understøtter bæredygtigheden af farmaceutisk fremstilling. Den største udfordring er imidlertid deres ustabile faststoftilstand, der påvirker det farmaceutiske produkts stabilitet. Kritiske fysiske egenskaber af lipider til deres behandling - såsom smeltetemperatur og viskositet, reologi osv. - er relateret til deres molekylære struktur og deres krystallinitet. Tilsætningsstoffer samt termisk og mekanisk belastning, der er involveret i fremstillingsprocessen, påvirker lipidernes faste tilstand og dermed ydeevnen af farmaceutiske produkter deraf. Derfor er det afgørende at forstå ændringen i faststoftilstanden. I dette arbejde introduceres kombinationen af pulverrøntgendiffraktion og differentiel scanningskalorimetri (DSC) som guldstandarden til karakterisering af lipiders faste tilstand. Røntgendiffraktion er den mest effektive metode til at screene polymorfisme og krystalvækst. Det polymorfe arrangement og lamellængden er karakteriseret i henholdsvis bred- og småvinkelområderne af røntgendiffraktion. Den småvinklede røntgenspredning (SAXS) region kan yderligere bruges til at undersøge krystalvækst. Faseovergang og adskillelse kan angives. DSC bruges til at screene lipiders termiske opførsel, estimere blandbarheden af tilsætningsstoffer og / eller aktive farmaceutiske ingredienser (API) i lipidmatrixen og give fasediagrammer. Fire casestudier præsenteres, hvor LBE'er enten anvendes som belægningsmateriale eller som en indkapslingsmatrix til tilvejebringelse af henholdsvis lipidbelagte multipartikelsystemer og lipidnanosuspensioner. Lipidens faststof og dets potentielle ændring under opbevaring undersøges og korreleres med ændringen i API-frigivelsen. Kvalitative mikroskopiske metoder såsom polariseret lysmikroskopi og scanningselektronmikroskopi er komplementære værktøjer til at undersøge krystallisation på mikroniveau. Der bør tilføjes yderligere analysemetoder baseret på den valgte fremstillingsproces. Forholdet mellem struktur-funktion og bearbejdelighed skal forstås omhyggeligt for at designe robuste og stabile lipidbaserede farmaceutiske produkter.

Introduction

Lipider er en klasse af materialer, der indeholder langkædede alifatiske carbonhydrider og deres derivater. De dækker en bred vifte af kemiske strukturer, herunder fedtsyrer, acylglyceroler, steroler og sterolestere, voks, phospholipider og sphingolipider1. Brugen af lipider som farmaceutiske hjælpestoffer startede i 1960 til indlejring af lægemidler i en voksmatrix for at tilvejebringe formuleringer med vedvarende frigivelse2. Siden da har lipidbaserede hjælpestoffer (LBE'er) fået omfattende opmærksomhed for forskellige applikationer, såsom modificeret lægemiddelfrigivelse, smagsmaskering, lægemiddelindkapsling og forbedret lægemiddelbiotilgængelighed. LBE'er kan anvendes i en bred vifte af farmaceutiske doseringsformer via alsidige fremstillingsprocesser, nemlig smeltebelægning, spraytørring, fast lipidekstrudering, 3D-udskrivning, tablettering og højtrykshomogenisering, blandt andre. Doseringsformer såsom tabletter, oralt desintegrerende film, multipartikelsystemer, nano- og mikropartikler, pellets og 3D-printede former er resultatet 2,3,4.

LBE'er har statussen "Generelt anerkendt som sikker", lav toksicitet, god biokompatibilitet og forbedret patienttolerance. Deres naturlige oprindelse og brede tilgængelighed giver dem mulighed for at styrke grøn og bæredygtig farmaceutisk produktion. Ikke desto mindre har brugen af LBE'er været forbundet med ustabile doseringsformer. Ændringer i egenskaberne af lipidbaserede produkter efter opbevaring er blevet rapporteret bredt. LBE'ers faste tilstand og eksistensen af lipidpolymorfisme betragtes som hovedårsagerne til ustabiliteten af lipidbaserede doseringsformer 5,6,7,8.

De mekaniske og fysiske egenskaber af lipider er tæt forbundet med deres krystallisationsegenskaber og strukturen af deres krystalnetværk, som viser forskellige hierarkier af strukturel organisation. Når lipider anvendes til fremstilling af farmaceutiske produkter, påvirkes krystalstrukturen af de anvendte procesparametre, såsom temperatur, organiske opløsningsmidler, forskydning og mekaniske kræfter, hvilket igen påvirker lægemidlets ydeevne 5,7,9,10,11,12 . For at forstå dette struktur-funktionsforhold er det vigtigt at kende grundlaget for lipidkrystallisation og krystalstruktur og analytiske metoder til at screene dem.

På molekylært niveau kaldes den mindste enhed af en lipidkrystal en "enhedscelle". En regelmæssig tredimensionel gentagelse af enhedsceller bygger krystalgitterene med stærkere molekylære interaktioner sammen med deres laterale retninger end de langsgående, hvilket forklarer den lagdelte konstruktion af lipidkrystaller. Den gentagne tværsnitspakning af carbonhydridkæder er kendt som undercelle 1,12,13 (figur 1). Lameller er den laterale pakning af lipidmolekyler. I krystalpakken er grænsefladerne mellem forskellige lameller lavet af methylendegrupper, mens de polære glycerolgrupper er placeret i de indre dele af lamellen14. For at differentiere hver fedtsyrekæde i lamellen anvendes udtrykket folder, som repræsenterer et underlag sammensat af enkelte fedtsyrekæder. Acylglyceroler kan arrangeres i dobbelt (2L) eller tredobbelt (3L) brochurekædelængder14. Lamellernes overfladeenergi driver dem til epitaksialt at stable til hinanden for at give nanokrystallitter. Forskellige behandlingsfaktorer såsom køletemperatur og hastighed påvirker antallet af stablede lameller og dermed krystallittykkelsen (~ 10-100 nm). Aggregering af krystallitter fører til dannelse af sfærulitter i mikroskala, og aggregeringen af sfærulitter giver krystalnetværket af LBE'er defineret makroskopisk adfærd13.

Solid state-overgange starter på molekylært niveau. Den geometriske overgang fra en undercelle til en anden kaldes polymorfisme. Tre store polymorfer af α-, β'-, og β-form findes normalt i acylglyceroler, ordnet efter øget stabilitet. Hældning af lamellen i forhold til slutgrupper forekommer under polymorfe overgange 1,13. Opbevaring og smeltemedierede polymorfe overgange opleves af LBE'er. Opbevaringsovergange opstår, når den metastabile form lagres under dens smeltetemperatur, mens smeltemedierede overgange sker, når temperaturen stiger over smeltepunktet for en metastabil form, der fremkalder smeltning og successiv krystallisation af den mere stabile form.

Desuden kan faseseparation og krystalvækst også forekomme. Faseseparation drives af indledende multifasisk krystallisation og vækst af en fase eller mere. Partikel-partikelinteraktioner, herunder sintring, molekylære interaktioner, mikrostrukturelle træk og fremmede komponenter, kan også udløse krystalvækst 1,5.

Overvågning af LBE'ers faststofovergange og deres indvirkning på doseringsformers ydeevne er af væsentlig betydning. Blandt andet er differentiel scanningskalorimetri (DSC) og røntgendiffraktion, specifikt samtidig lille og vidvinkel røntgenspredning (SWAXS), to guldstandarder til vurdering af lipidfaststof.

DSC bruges almindeligvis til at måle entalpiændringerne af det materiale af interesse, der er forbundet med varmestrømmen som en funktion af tid og temperatur. Metoden anvendes i vid udstrækning til screening af termisk opførsel af lipider, såsom mulige veje til smeltning og krystallisation, tilsvarende temperatur og entalpi af forskellige polymorfe former samt mindre og vigtigste fraktioner af lipidsammensætninger. Disse data kan bruges til at skildre heterogenitet, flere faser og lipidpolymorfisme 5,7,13.

Røntgendiffraktionsteknikker er de mest kraftfulde metoder til strukturbestemmelse i fast tilstand. Med ordnet nanostruktur med gentagne lameller kan refleksionen af røntgenstråle fra lipidkrystaller undersøges ved hjælp af Braggs lov:

d = λ/2sinθ (ligning 1)

hvor λ er røntgenbølgelængden på 1.542 Å, θ er diffraktionsvinklen for den spredte stråle, og d er den interplanære afstand mellem gentagne lag, defineret som lamellængde i lipider. Røntgenens lille vinkelområde kan perfekt bruges til at detektere det lange afstandsmønster og beregne lamellængden (d). Jo større den gentagne afstand d, jo mindre er spredningsvinklen (1-15°, lille vinkelområde), da d er omvendt proportional med sin θ. Undercellearrangementet af lipider kan karakteriseres som det korte afstandsmønster i vidvinkelområdet af røntgendiffraktionen. Både de lange og korte afstandsmønstre af lipider (lamellængde og undercellearrangement) kan bruges til at indikere den monotropiske polymorfe transformation. For eksempel kan α-formen (sekskantet) ændres til β (triclinic) på grund af en ændring i kædernes hældningsvinkel med ændringer i lamellængden (langdistancemønster, i det lille vinkelområde, 1-15 °) og i tværsnitspakningstilstanden (mønster med kort afstand, i vidvinkelområdet, 16-25 °) (figur 2).

Oplysningerne fra SAXS-regionen kan yderligere bruges til at undersøge krystalvæksten ved at måle dens tykkelse (D) via Scherrer-ligningen15:

D = Kλ/FWHMcosθ (ligning 2)

Hvor FWHM er bredden i radianer af diffraktionsmaksimum målt i halvvejshøjde mellem baggrunden og toppen, almindeligvis kendt som fuld bredde ved halvmaksimum (FWHM) θ er diffraktionsvinklen; λ er røntgenbølgelængden (1.542 Å) og K (Scherrer-konstant) er et dimensionsløst tal, der giver information om krystallens form (i tilfælde af fravær af detaljerede formoplysninger K = 0,9 er en god tilnærmelse). Bemærk, at Scherrer-ligningen kan bruges til at estimere gennemsnitlige krystalstørrelser på op til ca. 100 nm, da topudvidelsen er omvendt proportional med krystallitstørrelsen. Derfor er dens anvendelse nyttig til bestemmelse af tykkelsen af nanoplatelets og indirekte antallet af aggregerede lameller. Eksempler på anvendelse af denne velkendte tilgang til screening af lipiders krystalegenskaber i udviklingen af farmaceutiske formuleringer og den tilsvarende ustabilitet i produktets ydeevne findes i 5,12,16,17,18.

Overvågning af LBE'ernes faste tilstand inden for hvert udviklingsstadium gennem veletablerede analytiske teknikker giver en effektiv strategi til design af højtydende fremstillingsprocesser og stabile lipidbaserede farmaceutiske produkter.

Denne publikation præsenterer den kritiske anvendelse af en omfattende solid state-analyse af LBE'er til overvågning af ændringerne i faststof og dens korrelation med ændringen i frigivelsesprofilen for aktiv farmaceutisk ingrediens (API) fra den farmaceutiske doseringsform. Multipartikelsystemer baseret på lipidbelagte API-krystaller via smeltebelægning og nano-lipidsuspensioner produceret via højtrykshomogenisering tages som casestudier. Fokus for denne publikation er anvendelsen af pulverrøntgendiffraktion og DSC som analytiske værktøjer. De to første eksempler viser effekten af henholdsvis polymorf transformation og krystalvækst på ændringen i API-frigivelse fra coatede prøver. Det sidste eksempel afslører sammenhængen mellem lipidets stabile faststoftilstand og det farmaceutiske produkts stabile ydeevne i lipidbelagte multipartikelsystemer og i nano-lipidsuspensioner.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Differentiel scanningskalorimetri (DSC)

  1. Forberedelse af instrumenter
    1. Brug et differentielt scanningskalorimeter udstyret med en intracooler, en autosampler og softwaren til instrumentstyring og dataanalyse.
    2. Tænd for nitrogengastilførslen, og indstil trykket mellem 0,2-0,5 bar, og tænd for DSC-instrumentet og den automatiske prøveskifter.
    3. Åbn softwaren, og aktiver standbytilstand ved at klikke på knappen Ja . Tillad ækvilibrering af enheden i mindst en time
    4. Rens ovnen med nitrogen, klik på ikonet Ny metode og gå til Metodedefinition. Aktivér indstillingen Temperaturmodulation i oversigtsvinduet.  Gå til overskriftsfanen og vælg metoden ved at klikke på "prøve".
    5. Gå til fanen Temperaturprogram, vælg Rens 2 MFC og på Beskyttende MFC, begge ved 50 ml / min.
    6. Følgende målemetode indsættes: standby ved 20 °C, opvarmningscyklus ved 5 K/min fra 20 °C til over lipidets smeltetemperatur, isotermisk tilbageholdelse ved denne temperatur i 5 min., kølecyklus til 0 °C ved 5 K/min til -20 °C, endelig nødindstillingstemperatur ved en temperatur på 10 °C over programmets højeste temperatur og endelig standbytemperatur ved 20 °C.
    7. Gå til fanen Kalibrering, og vælg den relevante temperatur- og følsomhedsfil. Gem metoden
  2. Forberedelse og måling af prøver
    1. 3-4 mg af hver prøve vejes i aluminiumsdigler. Registrer den nøjagtige vægt, der er lagt i hver digel, og forsegl aluminiumsdiglen med et gennemboret låg.
    2. Hæld diglerne i autosamplerbakken, og aktiver autosampler-tilstanden i software- og belastningsrelateret metode for hver prøve.
    3. Udfyld prøvepositionen, prøvenavnet og vægten af hver prøve og placeringen af referencediglen i vinduet Visning af prøvebakke, og start målingerne.
  3. Analyse af data
    1. Åbn rådata ved hjælp af softwaren til dataanalyse og plot temperaturen versus varmestrømmen ved at klikke på knappen "X-time / X-temperatur"
    2. I det poppede vindue skal du klikke på "Skjul isotermiske segmenter". I venstre side af skærmen skal du kun vælge de kurver, der skal analyseres (f.eks. Fjern klik på "Yderligere" data).
    3. Kontroller lipidernes termiske opførsel som endoterme og eksoterme hændelser af absorberet eller frigivet energi i form af henholdsvis varme som funktion af temperaturen.
    4. Klik på kurven, efterfulgt af Evaluering og Område, for at beregne entalpien af fusion som området under kurven for endotermer.
    5. Vælg integrationsgrænserne ved at flytte de lodrette linjer omkring 2 til 3 grader Celsius før og efter toppens begyndelse og slutpunkt.
    6. Vælg en lineær grundlinje for topintegrationen. Arealet mellem kurven og basislinjen er proportionalt med ændringen i entalpi. Klik på Anvend for at afslutte beregningen. På samme måde beregnes entalpien af krystallisation som arealet under kurven for eksotermer
    7. Bestem begyndelsen af smeltetemperaturen (Til) ved at klikke på kurven, der skal analyseres, og derefter på Evaluering og begyndelse.
    8. Vælg kvantificeringsgrænserne ved at flytte de lodrette linjer til den mest lige del af kurven. Dette er normalt omkring 5-10 ° C før og efter toppen. Bestem derefter smeltetemperaturen ved at klikke på kurven, der skal analyseres, efterfulgt af Evaluering og Peak. Den opnåede værdi er topmaksimumet.

2. Små- og vidvinkel røntgenspredning (SWAXS)

  1. Forberedelse af instrumenter
    1. Brug et røntgenspredningssystem, der komponerer et punktfokuserende kamera fastgjort til en røntgengenerator med forseglet rør og udstyret med en styreenhed og relateret software.
    2. Brug cooper (λ = 1,54 Å) ved 50 kV og 1 mA som røntgenkilde og to lineært placerede følsomme detektorer til at dække både små- og vidvinkel røntgenspredningsområder.
    3. Sørg for sikkerhedskrav for at beskytte mod røntgeneksponering.
    4. Tænd for kølevandssystemet på styreenheden, vakuumpumpen, gasventilerne og strøm- og sikkerhedsstyringssystemet.
    5. Tænd for spændingsstyringen og rensningsventilerne til detektorerne ved en gasstrøm mellem 10-20 ml / min.
    6. Tænd for røntgenrøret og standbyindstillingen, og vent ca. 10 min. Sluk for standbytilstanden, og tænd for røntgenrøret til fuld effekt (>50 kV), og vent mindst 30 minutter.
    7. Start kontrolsoftwaren, og klik på RESET TPF. Vælg Tugsten filter og indstil position. Gå til Position for at fastsætte placeringen af wolframfilteret
  2. Forberedelse og måling af prøver
    1. Sørg for, at prøverne fås som fint pulver. Slib om nødvendigt prøverne forsigtigt ved lave temperaturer for at give et fint pulver.
    2. Fyld prøverne i specielle glaskapillærer med en udvendig diameter på ca. 2 mm, så du undgår luftindfangning i kapillærerne. Forsegl glaskapillæren med voks og læg den forsigtigt i kapillærholderen.
    3. Tænd motoren for prøverotation, og luk vakuumventilen, indtil trykket er under 5 mbar.
    4. I softwaren skal du rette målingsindstillingen ved at vælge en positionsopløsning på 1024. Ret eksponeringstiden til 1200 s.
    5. Opsæt energigrænserne ved at klikke på tryk på Værktøjer, klik derefter på energi og opløsning, og klik på genstart. Opsæt energigrænserne til et passende interval mellem 400-900.
    6. Åbn sikkerhedslukkeren, og start målingerne. Sørg for, at målevinduet maksimalt viser 80 tællinger pr. sekund. Hvis dette ikke er angivet, skal du tilpasse filterpositionen.
  3. Analyse af data
    1. Eksporter dataene som p00-filer. Dataene består af intensiteten af transmission og absorption versus kanalnummeret og diffraktionsvinklen.
    2. Overfør dataene til evaluering til en statistisk software og korriger dataene ved at normalisere intensiteterne ved hjælp af spredningsmassen målt med wolframfilteret.
    3. Opret et plot med normaliseret intensitet versus to gange diffraktionsvinklen [(2Θ) 2xtheta].
    4. Brug funktionen "skærmlæser" til at finde diffraktionstoppe i SAXS- og WAXS-regioner.
    5. Anvend Braggs ligning til at beregne diffraktionstoppene med maksimal intensitet i kort og lang d-afstand for henholdsvis WAXS- og SAXS-regioner.
    6. Beregn forholdet mellem SAXS-regionens topposition for at finde ud af lipidernes krystalsymmetri (f.eks. Lamellære, sekskantede, kubiske).
    7. Brug SAXS-regionens vigtigste diffraktionstop til at kvantificere krystallittykkelsen (D). Tilpas toppen til en gaussisk funktion via klassiske mindste kvadrater, og få FWHM ved at klikke på Analyse, toppe og basislinjer, Peak analyzer, Open dialog.
    8. I det poppede vindue skal du vælge indstillingen "Fit Peaks Pro". Vælg en konstant basislinje med y = 0, og vælg hoveddiffraktionstoppen i SAXS-regionen, og klik på "Fit control" for at vælge peak fit-parametrene.
    9. Vælg GaussAmp-funktionen. Indstil parametrene y_0, xc_1 og A_1 som faste, og få FWHM fra pasformen. Brug Scherrer-ligningen til at beregne krystallittykkelsen.

3. Opløsningstest

  1. API-frigivelse fra belagte multipartikelsystemer
    1. Brug USP-apparat 2 (padle) til opløsningsundersøgelser.
    2. Opløsningstestbeholderne fyldes med pH-værdi for fosfatbuffer 6,8, og der opvarmes til 37 °C.
    3. Veje tre eksemplarer af prøver af belagte partikler svarende til en enkelt dosis API, og placer prøverne i opløsningstestbeholdere.
    4. Start padlen med en hastighed på 100 o / min.
    5. Indstil autoprøvetageren til at tage prøver på 1 ml på følgende prøvetagningssteder: 30 min, 60 min, 90 min, 2 h, 4 h, 6 h, 8 h, 10 h, 12 h, 18 h og 24 h.
    6. Analyserne analyseres ved hjælp af en passende HPLC-metode 5,7,17.
    7. Analyser dataene ved at plotte den kumulative API-udgivelse i forhold til tiden.
    8. Forsøg med opbevarede prøver udføres på lang sigt (25 °C, 60 % relativ luftfugtighed) og accelereret (40 °C og 70 % relativ luftfugtighed).
  2. API-frigivelse fra faste lipid-nanopartikler (SLN)
    1. Simuleret lungevæske (SLF) fremstilles ved at blande 0,02 % (w/w) dipalmitoylphosphatidylcholin i Dulbeccos phosphatbuffersaltvand (D-PBS) med følgende sammensætning: KCl (2,683 mM), KH 2 PO 4 (1,47 mM), NaCl (136,893 mM), Na2HPO4· 2H2O (8.058 mM), CaCl2· 2H2O (0,884 mM) og MgCl2· 6H2O (0,492 mM). Forvarm den ved 37 °C.
    2. Brug dialysekassetter med en cellulosemembranpose med en kontrolleret afskæring på 7.000 Da i tre eksemplarer for hver prøve.
    3. Tildel en dialysekassette for hver prøvetagningstid: 0,5 timer, 1,5 timer, 3 timer, 5 timer, 7 timer og 24 timer. Hydrer dialysekassetterne i 2 minutter ved at nedsænke dem i SLF. Tør derefter forsigtigt deres overflade med bløde papirhåndklæder.
    4. 3 ml af prøven (lipid-nanosuspension), svarende til 600 μg dexamethason, injiceres i hver kassette.
    5. Hver kassette nedsænkes i 200 ml SLF ved 37 °C (synkeforhold), og omrør systemet ved 125 o/min.
    6. Tag 200 mg prøver inde fra kassetten med en sprøjte ved hver bestemt prøvetagningstid.
    7. Bestem API-indholdet ved hjælp af den udviklede HPLC-MS-metode18.
    8. Beregn API'en frigivet fra SLN ved massebalance, i henhold til18, kort som forskellen mellem den samlede mængde API i SLN og den resterende mængde API efter prøveudtagning.
    9. Gentag processen for lagrede prøver.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Korrelation mellem polymorf overgang af lipid og API-frigivelse i lipidbelagte API-krystaller:
API-krystaller belagt med glycerolmonostearat måles via DSC og røntgen direkte efter belægning og efter 3 måneders opbevaring under accelererede forhold (40 °C, 75 % relativ luftfugtighed)7. Glycerylmonostearat er et multifasisk system indeholdende 40%-55% monoglycerider, 30%-45% diglycerider og 5%-15% glycerider, hovedsageligt tristearin19. De polymorfe former for sub-α, α, β-prime og β rapporteres for monostearin20. Tristearin og 1, 2-distearin viser α, β-prime og β polymorfe former14.

DSC-dataene for T0-prøver og prøver, der er opbevaret under accelererede forhold, er vist i figur 3A. Opvarmningscyklussen på T0-prøven viste en bred endoterm begivenhed op til 10 ° C, som kan korreleres med den reversible sub-α / α overgang beskrevet for 1-monostearin og 1-monopalmitin21. To endotermiske hændelser ved To = 54,0 °C og 46,7 korreleres med β-formen og en sameksisterende fase med lavere smeltepunkt. En sameksisterende fase kan ses i røntgendataene som den korte d-afstand på 4,16 Å svarende til den polymorfe α-form, organiseret i en lamellær fase på 57,3 Å og svarende til forskellige komponenter i blandingen. Det lamellære arrangement af lipidbelægning af T0-prøve er givet på grund af den tilgængelige harmoniske top ved 18,7 Å svarende til tredje ordens refleksion i SAXS diffraktogram7 (figur 3B).

DSC-data for prøver efter 3 måneders opbevaring under accelererede forhold viser en endoterm ved To = 55,7 °C, med to overlappende hændelser ved Tm = 60,2 °C for den resterende α-form og ved Tm = 63,8 °C som hovedbegivenheden for smeltning af β-form. Den polymorfe overgang bekræftes med røntgendataene ved at detektere korte d-afstande på 4,66 Å, 4,58 Å, 4,37 Å, 3,92 Å og 3,83 Å, typisk for β-formen, kombineret med reduktionen i lameltykkelsen fra 57,3 Å til 50,4 Å på grund af den molekylære hældning7.

Sammenligning af frigivelsesprofilen for API fra belægning ved T0 og efter 3 måneders opbevaring under accelererede forhold (figur 3C) viser signifikant ændring i frigivelsesprofilerne, hvilket kan forklares ved den tydelige polymorfe transformation af α-form til β-form med et tættere undercellearrangement, hvilket resulterer i en vandafvisende overflade 7,21.

Korrelation mellem krystalvækst af lipidbelægning, potentiel faseseparation og frigivelsesændring i lipidbelagte API-krystaller: API-krystaller er belagt med en blanding af tripalmitin og polysorbat 65 i 90:10% w / w-forhold. Tripalmitin er et triglycerid med en renhed på 99%5. Triglycerider viser almindeligvis de α, β-prime og β polymorfe former, ordnet af den øgede tæthed af krystalpakning og øget stabilitet.

Polysorbat 65 er en emulgator med en hydrofil-lipofil balance (HLB) værdi på 10,5 og en smeltetemperatur på 32 °C. Triglycerider krystalliseres almindeligvis i deres α-polymorf fra smelten. Visse tilsætningsstoffer inducerer omdannelsen af α til β af TAG'er, blandt dem polysorbat 65. Desuden virker polysorbat 65 som en urenhed i systemet, hvilket forårsager heterogen krystallisation af tripalmitin ved lavere drivkræfter og udløser krystalvækst.

DSC- og røntgendata for T0-prøver og prøver, der er opbevaret under accelererede forhold, er vist i figur 4A, B. Opvarmningscyklussen for DSC-målinger på T0-prøven viser en skarp endoterm hændelse med en top ved 64,8 °C svarende til den polymofiske β-form af tripalmitin5. Dette kan også påvises i WAXS-regionen, der viser den korte afstand ved 4,6 Å, der er karakteristisk for undercellen i β-formen (figur 4A,B). Dataene viser klart den inducerede polymorfe β-form af tripalmitin i nærværelse af polysorbat 65 ved T0-prøver og selvfølgelig i lagrede prøver. Den tilsvarende lamellære tykkelse beregnes ved hjælp af Braggs ligning som d = 2π / q001 = 42 Å5.

Krystaltykkelsen (D) af T0-prøver og lagrede prøver kan måles ved hjælp af Scherrer-ligningen beskrevet ovenfor. Beregningerne viser en krystaltykkelse på 24 nm i T0-prøver og en øget tykkelse på 37 nm i lagrede prøver, svarende til henholdsvis 5,7 og 8,8 lameller.

Sammenligning af frigivelsesprofilen for API fra coating ved T0 og efter 3 måneders opbevaring under accelererede forhold viser igen en betydelig ændring i frigivelsesprofilerne efter opbevaring (figur 4C).

På grund af det faktum, at blandingen af tripalmitin og polysorbat 65 er et tofaset system, udløses den krystallitiske vækst af tripalmitin af eksistensen af polysorbatfase, specielt under den accelererede tilstand (40 ° C, 75% relativ fugtighed), hvor polysorbat 65 er i sin flydende smeltede form. Faseovergangen og væksten af polysorbatfasen under accelereret tilstand skyldes sandsynligvis bevægelse af flydende materiale på grund af kapillaritets- og tyngdekraftskræfterne 5,22. Konsekvensen er ændringen i API-frigivelsen fra belægning5.

Korrelation mellem stabil fasthed af lipider og stabil ydeevne af lipidbaserede lægemidler: To forskellige lipidbaserede farmaceutiske produkter vurderes: a) en fast doseringsform bestående af API-krystaller belagt med lipidbaserede hjælpestoffer17 og b) en flydende doseringsform sammensat af suspenderede faste lipidnanopartikler fyldt med en API18 . De LBE'er, der anvendes til begge produkter, er polyglycerolestere af fedtsyrer (PGFA'er), en gruppe lipidmolekyler bestående af oligomere hydroxyethere af glycerol, der helt eller delvist esterificeres med fedtsyrer. PGFA'er er kendetegnet ved monofasisk krystallisation i α-form, fravær af polymorfe overgange og generel stabilitet af deres molekylære, nano- og mikrostruktur23.

I det første produkt blev API-krystaller belagt med PG3-C16/C18p, en PGFA sammensat af 3 glycerolenheder delvist esterificeret med palmitinsyre og stearinsyre. DSC- og røntgendata for T0- og 3-måneders lagrede prøver under accelererede forhold er vist i figur 5. DSC-analyse (figur 5A) viser en enkelt smeltetop i den første opvarmningscyklus svarende til eksistensen af kun én polymorf form af PG3-C16/C18p med To = 54,2 °C. Kølecyklussen afslører den monofasiske krystallisation af lipidet gennem eksistensen af en enkelt top med Tc = 45,4 ° C. Lagrede prøver afslører også uændrede termogrammer, som ikke viser nogen polymorfisme og ingen faseadskillelse. Den stabile faststoftilstand for PG3-C16/C18p bekræftes af SWAXS-mønstrene (figur 5B). WAXS-regionen viser en top svarende til en kort afstand på d = 4,15 Å i T0 og lagrede prøver17. En sådan kort d-afstand er forbundet med α-formen af TAGs 1,13. Det uændrede WAXS-signal efter lagring bekræfter fraværet af polymorfisme af PG3-C16/C18p. SAXS-regionen afslører en hovedtop ved en lang d-afstand på d = 63,7 Å, svarende til en lamellær struktur med 2L-konfiguration. Krystallitstørrelsen (D) af T0-prøver opnået ved Scherrer-analyse viser 23 nm, svarende til fire stablede lameller. Der er ikke vist ændringer af lameltykkelse (63,5 Å) eller krystalvækst (fire lameller) efter opbevaring. En sammenligning af frigivelsesprofilen for T0-prøver og efter opbevaring (figur 5C) viser det udviklede produkts enestående stabilitet. Den stabile faste tilstand af lipidmatrixen leveret af PG3-C16/C18p resulterer i den stabile ydeevne af produktets frigivelsesprofil17.

For det andet produkt blev API-belastede faste lipid-nanopartikler (SLN) i form af vandig nanosuspension fremstillet under anvendelse af PG2-C18f som lipidmatrix og Poloxamer 188 som emulgator18. PG2-C18f er et PGFA-molekyle sammensat af 2 glycerolenheder, der er fuldt esterificeret med stearinsyre. Poloxamer 188 er en ikke-ionisk blokpolymer med en høj HLB på 29. Den kemiske struktur består af polyoxypropylen og polyoxyethylen dele. API'en er indkapslet i lipidmatrixen. Inden for dette produkt kan lipidets faste tilstand påvirkes ikke kun af behandlingsbetingelserne, men også af vand-nanopartikelinteraktioner og emulgator-lipidinteraktioner. DSC- og røntgendata for nanosuspensioner ved T0 og efter 3 måneders opbevaring under accelererede forhold er vist i figur 6. DSC-analyse viser en endoterm hændelse ved To = 55,3 °C efterfulgt af en bred endoterm forlænget op til 100 °C. Den første begivenhed, der tilskrives smeltningen af SLN af PG2-C18f og den brede endoterm, skyldes vandfordampning. Da Poloxamer 188 opløses i vandfasen, er der ikke afbildet endoterm i den første cyklus. Stabil termisk adfærd er afbildet i DSC-analysen af lagrede prøver, som ikke viser nogen ændringer. Selvom lipidpolymorfisme normalt accelereres i nanosiserede systemer, bekræfter SWAXS-analyse lipidmatrixens stabile opførsel. Den målte korte d-afstand på 4,15 Å for PG2-C18f efter krystallisation i det friskfremstillede SLN og efter 6 måneders opbevaring af prøver under accelereret tilstand (6m/AC) indikerer tilstedeværelsen af stableα-formen. Lamellatykkelsen af PG2-C18f i SLN ved T0 (56,5 Å) og efter opbevaring (56,3 Å) viser ingen ændringer. Den lamellære struktur af lipidet fremgår af et harmonisk signal ved 18,7 Å. Krystallitstørrelsen (D) af PG2-C18f ved Scherrer-analyse viser sig at være 10,8 nm (to lameller), hvilket ikke viser nogen krystalvækst efter opbevaring af nanosuspensionerne (11,7 nm, to lameller)18. Brugen af SLN i medicinalindustrien er blevet forhindret på grund af velrapporterede stabilitetsproblemer efter opbevaring, såsom partikelagglomerering og gelering, tab af indkapsling (API-udvisning) og ustabil frigivelsesprofil. I stedet resulterer anvendelsen af en stabil lipidmatrix, PG2-C18f, som vist heri, i den produktydelse, der er vist i figur 7. Ingen partikelagglomerering, stabil frigivelsesprofil og stabil indkapslingseffektivitet er afbildet. Den generelle ustabilitet af SLN er blevet tilskrevet lipidpolymorfisme og andre faststofovergange24. Polymorfe lipider lider overgange under opbevaring fra mindre tætte krystalformer (α-form) til mere tætte (β-prime og β). Denne polymorfe overgang kan påvirke overfladearealet af fremstillede nanopartikler, især hvis overfladearealet ikke er tilstrækkeligt stabiliseret af emulgator. Den deraf følgende kan være instabilitter som agglomeration eller gelering. Ændringen af krystaltætheden fra α til β forårsager også tab af tilstrækkelig plads til API'en i lipidmatrixen, hvilket fører til API-udvisning, ændringer i indkapslingseffektiviteten og frigivelsesprofilen. I betragtning af SLN's lille størrelse (i denne undersøgelse x50 = 234,3 nm) bliver virkningerne af krystalvækst på produktets ydeevne også kritiske. Anvendelsen af en lipidmatrix med en stabil faststof resulterede i stabil produktydelse18.

Figure 1
Figur 1: Melodigaffel- og stolkonfigurationerne af et TAG-molekyle, undercellen, lamellen og den krystallinske blodplade. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Kort afstand (venstre hånd) og lang afstand (højre) mønstre af tripalmitin i vidvinkel- og småvinkelområder af henholdsvis røntgendiffraktogrammer . (A) alfa-formen og (B) beta-formen. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: API-krystaller belagt med glycerolmonostearat: faststofanalyse af lipid som belægningsmateriale og API-frigivelsesprofil for frisklavede prøver (T0) og efter 3 måneders opbevaring under accelererede forhold (AC). (A) DSC, (B) SWAXS og (C) frigivelsesprofil. Dette tal er ændret fra7. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: API-krystaller belagt med tripalmitin og polysorbat 65 (90:10 % w/w): Faststofanalyse af belægningsmateriale og API-frigivelse af frisklavede prøver (T0) og efter 3 måneders opbevaring under accelererede forhold (AC). (A) DSC, (B) SWAXS, (C) API-frigivelsesprofil. Dette tal er ændret fra5. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 5
Figur 5: API-krystaller belagt med PG3-C16/C18p: Solid state-analyse af PG3-C16/C18p som belægningsmateriale og API-frigivelsesprofil for frisklavede prøver (T0) og efter 3 måneders opbevaring under accelererede forhold (AC). (A) DSC, (B) SWAXS, (C) API-frigivelsesprofil. Dette tal er ændret fra17. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 6
Figur 6: Faststofanalyse af frisklavede SLN-prøver (T0) efter 3 måneders opbevaring under accelererede forhold (AC) og rå lipidhjælpestof . (A) DSC og (B) SWAXS. Dette tal er ændret fra18. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 7
Figur 7: Produktydelse for frisklavede SLN'er (T0) og efter 3 og 6 måneders opbevaring under accelererede forhold (3m/AC, 6m/AC). (A) Partikelstørrelsesfordeling, (B) frigivelsesprofil, (C) indkapslingseffektivitet. Dette tal er ændret fra18. Klik her for at se en større version af denne figur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Pulverrøntgendiffraktion og DSC blev beskrevet i dette manuskript som guldstandarder for solid state-analyse af LBE'er. Røntgendiffraktion af pulver har den enestående fordel, at målingerne behandles in situ, med minimal faststofmanipulation af prøver under målingerne. Desuden kan de samme fyldte kapillærer opbevares under forskellige forhold efter indledende målinger for at undersøge faststofændringen under opbevaring. I dette arbejde fokuserede vi på røntgenstrålernes vidvinkel- og småvinkelområder, hvilket gjorde det muligt for os at levere strukturelle data af dimensioner op til ca. 100 nm.

Ultra SAXS (USAXS) kan bruges til at spore krystallit nanoplatelets (CNP) aggregering og krystallinsk vækst i større dimensioner. Metoden er med succes blevet anvendt i bestemte systemer til at analysere CNP-størrelser i området ca. 100 til 1.000 nm 15,26,27. Karakterisering af lipidkrystaller i flydende systemer kræver højere opløsning. Synkrotronstråling og tilvejebringelse af røntgenflux med højere intensitet anvendes normalt til en sådan karakterisering28. Synkrotronrøntgendiffraktion og neutronspredning med lille vinkel (SANS) er kraftfulde værktøjer til karakterisering af flydende krystaller og flerlags selvemulgerende systemer såsom liposomer, som ikke er omfattet af denne artikel25,28,29. De flydende systemer kan også karakteriseres ved hjælp af røntgenopsætningen beskrevet i protokollen ved at justere strålingstiden i en længere periode.

Følgende punkter skal bemærkes for implementering af røntgen til screening af lipiders faste tilstand og deres sammensætninger: (i) Generelt bør strålingstiden vælges individuelt baseret på arten af prøver og udstyrsindstillinger. ii) Signalernes intensitet er direkte proportional med materialekoncentrationen i en blanding. Derfor er det vigtigt først at screene den fysiske blanding af en multifasisk sammensætning. Dette vil undgå den forkerte fortolkning af data i amorfe faste dispersioner (ASD'er), hvis omkrystallisationen af amorf API i dens behandlede sammensætning med en LBE undersøges. For at detektere små fraktioner af krystaller i sådanne sammensætninger er det vigtigt at zoome ind på områder, som signalerne forventes i. (iii) Formaling af prøverne for at give fint pulver til påfyldning af kapillærer skal udføres ved en lav temperatur for at undgå ekstern varme og stress. Dette kan forårsage ændring i lipidets faste tilstand i prøven. Den tætte fyldning af kapillærer er vigtig for at undgå luftindfangning mellem partikler og for at sikre pletfri spredning af røntgen af partikler.

DSC er et kraftfuldt værktøj til screening af lipiders termiske opførsel, estimering af blandbarheden af additiver og / eller API i lipidmatrixen og tilvejebringelse af fasediagrammer. Den termodynamiske begivenhed, herunder smelte- og krystallisationsbegyndelser og toppe samt entalpien af hver begivenhed, giver nyttige oplysninger om de tilgængelige polymorfe former, mulige polymorfe overgange og forskellige faseovergange. I modsætning til røntgendiffraktion kan den påførte varme i DSC-målingerne imidlertid manipulere lipidernes faststofadfærd og forårsage polymorf og faseovergang under målingerne. Derfor anbefales det kraftigt at undgå den eneste brug af denne teknik til lipid solid-state analyse. Denne metode bør anvendes som en komplementær teknik til røntgendiffraktion. Koblet DSC og røntgendiffraktion er blevet bredt anvendt i fødevareindustrien til lipid solid-state analyse 30,31,32,33,34. Dens anvendelse i medicinalindustrien er ret begrænset til påvisning af polymorfe ændringer i API'er35,36,37. Den anden ulempe ved den eneste anvendelse af DSC er karakteriseringen af multifasiske lipidsystemer, fordi intensiteten af termiske hændelser er koncentrationsafhængig. Desuden kan overlappende termiske hændelser forekomme. Temperaturmoduleret-DSC kan bruges til karakterisering af multifasiske systemer, hvilket muliggør adskillelse af kinetiske hændelser og overlappende overgange38,39.

Følgende punkter skal bemærkes for gennemførelsen af de DSC-forsøg, der er beskrevet i protokollen: (i) Baseret på eksperimenterne kan en anden opvarmningscyklus om nødvendigt anvendes. (ii) På grund af den konstante opførsel af lipidernes specifikke varmekapacitet (Cp) under analysen tilegnes valget af en lineær basislinje. iii) For at opnå smeltepunktet (To) bør beregningsgrænserne fastlægges. Minimums- og maksimumsgrænserne bør omfatte derivatkurvens ekstreme punkt og basislinjens mest lineære interval. Skæringspunktet mellem bøjningstangenten og basislinjen bestemmes som Til.

I tilfælde af termogrammer med godt adskilte toppe anbefales det at overveje entalpien af hver begivenhed ved at beregne arealet under kurven. Dataene er nyttige til at forklare graden af polymorf eller faseovergang i systemet i kombination med røntgendiffraktionsdataene.

Dette manuskript omhandler guldstandarderne for analyse af LBE'er og deres farmaceutiske produkter. Andre analysemetoder kan anvendes som komplementære metoder. Eksempler er kvalitative mikroskopiske metoder såsom polariseret lysmikroskopi og scanningselektronmikroskopi for at undersøge effekten af processtress på krystallisationshastigheden og følgelig krystallisationens form og morfologi. Tilgangen til udvikling af lipidbaserede farmaceutiske produkter bør baseres på karakterisering af fysisk-kemiske LBE'er, for at definere deres kritiske egenskaber, der er relevante for udvalgte fremstillingsprocesser, og for at forudsige deres bearbejdelighed. Hjælpestoffet API-interaktioner bør også screenes omhyggeligt for hver enkelt API40. Der bør tilføjes yderligere analysemetoder baseret på den valgte fremstillingsproces. Forholdet mellem struktur-funktion og bearbejdelighed skal forstås omhyggeligt for at designe robuste og stabile lipidbaserede farmaceutiske produkter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfattere afslører alle interessekonflikter.

Acknowledgments

Research Center Pharmaceutical Engineering (RCPE) er finansieret inden for rammerne af COMET - Competence Centers for Excellent Technologies af BMK, BMDW, Land Steiermark og SFG. COMET-programmet administreres af FFG.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CaCl2·2H2O Sigma-Aldrich 223506
Cassettes with a cellulose membrane bag with a cut-off of 7000 Da, Thermo Scientific Slide-A-Lyzer 7K Fisher Scientific Inco, USA
Control software of x-ray system HECUS dedicated house equipment
Control unit of x-ray system HECUS dedicated house equipment
Differential scanning calorimeter (DSC) aluminum crucibles and lids Netzsch, Germany
Differential scanning calorimeter DSC 204 F1 Phoenix (NETZSCH, Germany). Netzsch, Germany
Dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) Sigma-Aldrich 850355P
Dissolution paddle apparatus II, Erweka DT 828 LH Erweka GmbH, Langen, Germany
Dynasan 116 IOI OLEO Tripalmitin
Geleol Gattefosse Glyceryl monosterarate 
KCl  Sigma-Aldrich 529552
KH2PO4 Sigma-Aldrich P0662
Kolliphor P 188 BASF Chem Trade Poloxamer 188 
MgCl2·6H2O Sigma-Aldrich M2670
Na2HPO4·2H2O Sigma-Aldrich S9763
NaCl Sigma-Aldrich S9888
Netzsch DSC 204F1 Software Version 8.0.1 Netzsch, Germany 6.239.2-64.51.00
Origin Pro (OriginLab, Northampton, MA) (statistical software OriginLab, Northampton, MA
Proteous Analysis Software Netzsch, Germany
Tween 65 Polysorbate 65
Witepsol PMF 1683 IOI OLEO Triglycerol ester of stearatic/palmitic acid (partially esterified)
Witepsol PMF 282 IOI OLEO Diglycerol ester of stearic acid 
X-ray HECUS system composed of a point-focusing camera and two linearly positioned sensitive detectors HECUS dedicated house equipment

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sato, K. Crystallization behaviour of fats and lipids a review. Chemical Engineering Science. 56 (7), 2255-2265 (2001).
  2. Becker, K., Salar-Behzadi, S., Zimmer, A. Solvent-free melting techniques for the preparation of lipid-based solid oral formulations. Pharmaceutical Research. 32 (5), 1519-1545 (2015).
  3. Rosiaux, Y., Jannin, V., Hughes, S., Marchaud, D. Solid lipid excipients - Matrix agents for sustained drug delivery. Journal of Controlled Release. 188, 18-30 (2014).
  4. Siepmann, J., et al. Lipids and polymers in pharmaceutical technology: lifelong companions. International Journal of Pharmaceutics. 558, 128-142 (2019).
  5. Lopes, D., et al. Microphase separation in solid lipid dosage forms as the cause of drug release instability. International Journal of Pharmaceutics. 517 (1-2), 403-412 (2017).
  6. Reitz, C., Kleinebudde, P. Solid lipid extrusion of sustained release dosage forms. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 67 (2), 440-448 (2007).
  7. Salar-Behzadi, S., Corzo, C., Schaden, L., Laggner, P., Zimmer, A. Correlation between the solid state of lipid coating and release profile of API from hot melt coated microcapsules. International Journal of Pharmaceutics. 565, 569-578 (2019).
  8. Windbergs, M., Gueres, S., Strachan, C. J., Kleinebudde, P. Two-step solid lipid extrusion as a process to modify dissolution behavior. AAPS PharmSciTech. 11 (1), 2-8 (2010).
  9. Schertel, S., Salar-Behzadi, S., Zimmer, A. Impact of surface properties of core material on the stability of hot melt-coated multiparticulate systems. Pharmaceutics. 13 (3), 366 (2021).
  10. Tang, D., Marangoni, A. G. Microstructure and fractal analysis of fat crystal networks. Journal of the American Oil Chemists' Society. 83, 377-388 (2006).
  11. Corzo, C., et al. Lipid-microparticles for pulmonary delivery of active pharmaceutical ingredients: Impact of lipid crystallization on spray-drying processability. International Journal of Pharmaceutics. 610, 121259 (2021).
  12. Acevedo, N. C. Characterization of the nanostructure of triacylglycerol crystal networks. Structure-Function Analysis of Edible Fats. Marangoni, A. G. , AOCS Press. Urbana, USA. (2012).
  13. Marangoni, A. G. Structure-function analysis of edible fats. Structure-Function Analysis of Edible Fats. , (2018).
  14. Sato, K. Crystallization of lipids. Fundamentals and Applications in Food, Cosmetics, and Pharmaceuticals. Sato, K. , Wiley. Blackwell, NJ, USA. (2018).
  15. Acevedo, N. C., Marangoni, A. G. Toward nanoscale engineering of triacylglycerol crystal networks. Crystal Growth and Design. 10 (8), 3334-3339 (2010).
  16. Lopes, D. G., et al. Role of lipid blooming and crystallite size in the performance of highly soluble drug-loaded microcapsules. Journal of Pharmaceutical Sciences. 104 (12), 4257-4265 (2015).
  17. Salar-Behzadi, S., et al. Novel approach for overcoming the stability challenges of lipid-based excipients. Part 2: Application of polyglycerol esters of fatty acids as hot melt coating excipients. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 148, 107-117 (2020).
  18. Corzo, C., Meindl, C., Lochmann, D., Reyer, S., Salar-Behzadi, S. Novel approach for overcoming the stability challenges of lipid-based excipients. Part 3: Application of polyglycerol esters of fatty acids for the next generation of solid lipid nanoparticles. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 152, 44-55 (2020).
  19. Tylor, A. K. Glyceryl monostearate. Handbook of Pharmaceutical Excipients. Rowe, R. C., Sheskey, P. J., Quinn, M. E. , Pharmaceutical Press and American Pharmacists Association. UK, USA. 290-293 (2009).
  20. Lutton, R. S., Jackson, F. L. The polymorphism of 1- monostearin and 1-monopalmitin. Journal of the American Chemical Society. 70 (7), 2445-2449 (1948).
  21. Fang, W., Mayama, H., Tsujii, K. Spontaneous formation of fractal structures on triglyceride surfaces with reference to their super water-repellent properties. The Journal of Physical Chemistry. B. 111 (3), 564-571 (2007).
  22. Maleky, F., Marangoni, A. Nanoscale effects on oil migration through triacylglycerol polycrystalline colloidal networks. Soft Matter. 7, 6012-6024 (2011).
  23. Corzo, C., et al. Novel approach for overcoming the stability challenges of lipid-based excipients. Part 1: Screening of solid-state and physical properties of polyglycerol esters of fatty acids as advanced pharmaceutical excipients. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 148, 134-147 (2020).
  24. Gordillo-Galeano, A., Mora-Huertas, C. E. Solid lipid nanoparticles and nanostructured lipid carriers: A review emphasizing on particle structure and drug release. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 133, 285-308 (2018).
  25. Fan, Y., Marioli, M., Zhang, K. Analytical characterization of liposomes and other lipid nanoparticles for drug delivery. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 192, 113642 (2021).
  26. Peyronel, F., Pink, D. A., Marangoni, A. G. Triglyceride nanocrystal aggregation into polycrystalline colloidal networks: Ultra-small angle X-ray scattering, models and computer simulation. Current Opinion in Colloid & Interface Science. 19 (5), 459-470 (2014).
  27. Acevedo, N. C., Marangoni, A. G. Functionalization of non-interesterified mixtures of fully hydrogenated fats using shear processing. Food and Bioprocess Technology. 7 (2), 575-587 (2014).
  28. Dong, Y. D., Boyd, B. J. Applications of X-ray scattering in pharmaceutical science. International Journal of Pharmaceutics. 417 (1-2), 101-111 (2011).
  29. Di Cola, E., Grillo, I., Ristori, S. Small angle X-ray and neutron scattering: Powerful tools for studying the structure of drug-loaded liposomes. Pharmaceutics. 8 (2), 10 (2016).
  30. Lopez, C., Lesieur, P., Bourgaux, C., Ollivin, M. Thermal and structural behavior of anhydrous milk fat. 3. Influence of cooling rate. Journal of Dairy Science. 88 (2), 511-526 (2005).
  31. Kalnin, D., Garnaud, G., Amenitsch, H. Ollivon. Monitoring fat crystallization in aerated food emulsions by combined DSC and time-resolved synchrotron X-ray diffraction. Food Research International. 35 (10), 927-934 (2002).
  32. Bugeat, S., et al. Unsaturated fatty acid enriched vs. control milk triacylglycerols: Solid and liquid TAG phases examined by Synchrotron radian X-ray diffraction coupled with DSC. Food Research International. 67, 91-101 (2015).
  33. Brubach, J. B., et al. Structural and thermal characterization of glyceryl behenate by X-ray diffraction coupled to differential calorimetry and infrared spectroscopy. International Journal of Pharmaceutics. 336 (2), 248-256 (2007).
  34. Chong, C. L., et al. Thermal and structural behaviour of crude palm oil: Crystallisation at very low cooling rate. European Journal of Lipid Science and Technology. 109 (4), 410-421 (2007).
  35. Askin, S., et al. A simultaneous differential scanning calorimetry-X-ray diffraction study of olanzapine crystallization from amorphous solid dispersions. Molecular Pharmaceutics. 17 (11), 4364-4374 (2020).
  36. Clout, A., et al. Simultaneous differential scanning calorimetry - synchrotron X-ray powder diffraction: A powerful technique for physical form characterization in pharmaceutical materials. Analytical Chemistry. 88 (20), 10111-10117 (2016).
  37. Jendrzejewska, I., Goryczka, T., Pietrasik, E., Klimontko, J., Jampilek, J. X-ray and thermal analysis of selected drugs containing acetaminophen. Molecules. 25 (24), 5909 (2020).
  38. Righetti, M. C. Crystallization of Polymers Investigated by Temperature-Modulated DSC. Materials. 10 (4), 442 (2017).
  39. Sauer, B. B., Kampert, W. G., Neal Blanchard, E., Threefoot, S. A., Hsiao, B. S. Temperature modulated DSC studies of melting and crystallization in polymers exhibiting multiple endotherms. Polymer. 41 (3), 1099-1108 (2000).
  40. Ali, F., Kumar, R., Lal Sahu, P., Singh, G. N. Physicochemical characterization and compatibility study of roflumilast with various pharmaceutical excipients. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 130, 1627-1641 (2017).

Tags

Kemi udgave 186
En pakke med etablerede analytiske værktøjer til at undersøge faststofændringen af lipidbaserede hjælpestoffer
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Salar-Behzadi, S., Corzo, C.,… More

Salar-Behzadi, S., Corzo, C., Laggner, P. A Package of Established Analytical Tools to Investigate the Solid-State Alteration of Lipid-Based Excipients. J. Vis. Exp. (186), e63993, doi:10.3791/63993 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter