Marcela Wiater, Dagmara Hoc, Jadwiga Paszkowska, Grzegorz Garbacz
Hydrodynamika i naprężenia mechaniczne działające na postać leku w farmakopealnym i niekompendialnym badaniu uwalniania
2020-06-12
Dla doustnych postaci leku uwolnienie substancji czynnej zachodzi na skutek działania czynników fizykochemicznych i oddziaływań mechanicznych występujących w przewodzie pokarmowym człowieka. Różnorodność i zmienność parametrów organizmu ludzkiego została w ostatnich latach lepiej poznana dzięki zaawansowanym metodom badawczym, które pozwoliły na ilościowe opisanie sił i naprężeń mechanicznych występujących w przewodzie pokarmowym. Do przedklinicznej prognozy zachowania się formulacji w przewodzie pokarmowym przeprowadza się badania uwalniania, które są również narzędziem kontroli jakości produktu i mogą służyć do weryfikacji wpływu zmian technologii produkcji na postać leku. Niestety w świetle odkryć dotyczących rzeczywistych warunków, występujących w przewodzie pokarmowym, metody kompendialne zdają się nie odzwierciedlać w pełni biorównoważnych czynników hydrodynamicznych i naprężeń mechanicznych. Jest to przyczyną, dla której wyniki tradycyjnych badań uwalniania często nie wykazują różnic pomiędzy formulacjami, które z kolei znacząco inaczej wypadają w badaniach in vivo. Aby umożliwić wykrycie różnic między formulacjami w warunkach in vitro, konstruuje się symulatory całego przewodu pokarmowego bądź wybranych jego aspektów. Są to zaawansowane urządzenia, pozwalające na badanie wpływu na postać leku takich parametrów jak gradient pH, naprężenia i siły mechaniczne, dozowanie enzymów trawiennych i wiele innych. Działanie niektórych z tych aparatów pozwala na trafną predykcję zachowania leku w warunkach in vivo, co jest niezastąpioną pomocą podczas prac formulacyjnych. W niniejszym artykule przedstawiono mechaniczne i hydrodynamiczne warunki panujące w przewodzie pokarmowym, omówiono parametry hydrodynamiczne najpopularniejszych aparatów do uwalniania i przedstawiono modele przewodu pokarmowego, wybrane pod kątem realizacji biorównoważnych naprężeń mechanicznych i sił ścinających oraz zgniatających.
Słowa kluczowe: uwalnianie, przewód pokarmowy, hydrodynamika, naprężenia mechaniczne, symulacja.
© Farm Pol, 2020, 76 (4): 210–221
Hydrodynamics and mechanical stresses in pharmacopoeial and noncompendial dissolution testing
The first and an essential step of medication’s path inside the human body is a dissolution of an active pharmaceutical ingridient. A dissolution of oral dosage forms occurs as a result of physicochemical and mechanical stresses which are found in gastrointestinal tract. This results in dissolution of the API, which becomes ready for the next step - absorption. In recent years, diversity and variability of digestive tract parameters has been understood better due to the advances in the research methods that allowed quantification of forces, mechanical stresses and pH gradients acting therein. Dissolution tests are conducted in order to determine the impact of biorelevant factors on the dosage form. These tests are a basic tool for the preclinical prediction of formulations behaviour in gastrointestinal tract, as well as for the quality control and to ensure formulations invariability after technological alterations in production. Pharmacopeia describes the standard procedure of dissolution tests. However, in the light of the research of actual conditions occurring in gastrointestinal tract the compendial methods appear to not fully reflect the hydrodynamic and mechanical stresses. This results in the lack of discriminatory power of pharmacopoeial dissolution tests, whereas differences between formulations occur in vivo. To face the need, simulators for the whole or partial gastrointestinal tract are constructed. These are advanced devices that enable the determination of the impact of the pH gradient, mechanical stresses and forces, enzymes secretion and many others, on the dosage form. The operation of a number of those simulators successfully predicts the behaviour of medication in vivo, which is an indispensable support during the formulation development. In the article there are described the mechanical and hydrodynamic gastrointestinal stresses, hydrodynamics of the most popular pharmacopoeial apparatus and non compendial gastrointestinal simulators, with regard to their ability to mimic biorelevant hydrodynamics.
Keywords: dissolution, gastrointestinal tract, hydrodynamics, mechanical stress, simulation.
© Farm Pol, 2020, 76 (4): 210–221