Menetelmiä nanokiteiden liukenemisnopeuden tutkimiseksi

Farmaseuttiset nanokiteet ovat alle mikrometrin kokoisia puhtaasta lääkeaineesta ja stabilisaattorista koostuvia kiteitä. Niiden suurin etu yli mikrometrin suuruisiin kiteisiin nähden on niiden nopeampi liukeneminen. Liukenemisnopeuden kasvu johtuu pääasiassa jauheiden ominaispinta-alan kasvusta kidekoon pienentyessä. Hyvin pienillä, alle 100 nm:n kiteillä myös näennäinen liukoisuus kasvaa suurempiin kiteisiin verrattuna. Perinteistä formulaatiota nopeammin liukenevalla nanokide-formulaatiolla voidaan parantaa niukkaliukoisen, BCS II -luokan lääkeaineen biologista hyötyosuutta. Joitakin kaupallisia nano-kiteitä sisältäviä lääkevalmisteita on jo markkinoilla. Nanokiteet ja -suspensiot ovat hyvä vaihtoehto niukkaliukoisen lääke-aineen kehityksen alkuvaiheen formulaatioksi, koska niissä ei tarvita suurta määrää apuaineita tai liuottimia, ja ne soveltuvat myös parenteraaliseen antoon. Yleisimmin niiden liukenemisnopeutta tutkitaan farmakopean laitteilla 1 ja 2, jotka perustuvat näytteenottoon ja liukenemattoman fraktion erotukseen. Niiden luotettavuus riippuu liukenemattoman fraktion erotuksen onnistumisesta. Mitä pienempiä hiukkasia tutkitaan, sitä vaikeampi erotus on toteuttaa. Näytteenottoon perustuvien menetelmien tilalle toivottaisiin in situ -menetelmiä. Dialyysimenetelmissä erotuksen onnistuminen ei ole ongelmana, mutta nopeasti vapauttavia formulaatioita tutkittaessa nopeutta rajoittavana vaiheena on liukenemisen sijasta diffuusio membraanin läpi. Sähkökemialliseen detektioon perustuvia in situ -menetelmiä voidaan käyttää vain elektroaktiivisille yhdisteille. In situ -UV-anturin käyttökelpoisuutta rajoittaa nanokiteiden aiheuttama UV-alueen absorbanssi. Valonsirontaan perustuvilla menetelmillä on toistaiseksi mitattu lähinnä nanokiteiden liukoisuutta, ei juurikaan liukenemisnopeutta. Työssä verrattiin valonsironta-, dialyysi- ja farmakopean lapamenetelmien soveltuvuutta indometasiininanosuspensioiden liukenemisnopeuden määrittämiseen. Sirontamittaukset tehtiin Zetasizer-laitteella. Vertailtavana oli kolme poloksameeri 188:lla stabiloitua nanosuspensiota (keskimääräiset halkaisijat Dz 300, 600 ja 900 nm). Liukenemisnopeutta tutkittiin sekä sink-olosuhteissa (pitoisuus alle 30 % kylläisestä konsentraatiosta) että hieman suuremmassa konsentraatiossa (30-50 % kylläisestä konsentraatiosta) pH:ssa 5,5. Farmakopean lapamenetelmää käytettiin vain suuremmalla konsentraatiotasolla pH:ssa 5,5. Dialyysimenetelmässä tutkittavan suspension Dz oli 350 nm ja membraanina käytettiin regeneroitua selluloosa-membraania. Liukenemisnopeuskokeen tulokset sovitettiin eksponenttiyhtälöön, jonka perusteella laskettiin liukenemisaika DT, eli aika jona 99 % nanosuspensiosta oli liuennut. Sink-olosuhteissa kaikkien nanosuspensioiden liukeneminen oli niin nopeaa, että valonsirontamenetelmällä ei pystytty arvioimaan luotettavasti liukenemisajan tarkkaa arvoa. Välikonsentraatiolla 300 nm nanosuspension liukenemisaika 51±12 s erosi 5 % riskitasolla merkitsevästi sekä 600 nm suspension liukenemisajasta 340±80 s että 900 nm suspension liukenemisajasta 230±50 s. 600 nm:n suspension hitain liukeneminen voitiin selittää sen muita leveämmällä kokojakaumalla. Farmakopean lapamenetelmällä suspensioiden liukenemisajoissa ei ollut merkitsevää eroa, ja määritetyt liukenemisajat olivat huomattavasti pidemmät kuin valonsirontamenetelmällä, noin 600-700 s. Dialyysimenetelmällä ei pystytty näkemän eroa nanosuspension ja indometasiiniliuoksen välillä, mikä osoitti, että nanosuspensio liukeni hyvin nopeasti ja dialyysinopeuden määräävänä vaiheena oli liuenneen indometasiinin diffuusio dialyysimembraanin läpi. Valonsirontamenetelmä oli tutkituista menetelmistä ainoa, jolla nähtiin eroja erikokoisten nanosuspensioiden liukenemisessa. Se soveltui parhaiten käytettäväksi silloin, kun hiukkaskokojakauma on melko kapea. Valonsirontamenetelmä oli melko pienen mittakaavan menetelmä, koska liukenemisväliainetta tarvittiin vain 1 ml ja nanokiteitä noin 10 µg. Menetelmässä ei tarvittu kemiallisesta analyysia. Menetelmän suurin rajoitus oli se, että mittalaitteesta johtuen ensimmäinen mittauspiste saadaan noin 20 s kuluttua mittauksen aloittamisesta.