Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Miniaturized single particle dissolution testing

Show full item record

Title: Miniaturized single particle dissolution testing
Author(s): Svanbäck, Sami
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Pharmacy
Discipline: Pharmacy Technology
Language: English
Acceptance year: 2013
Abstract:
The dissolution rate is one of the most important physicochemical properties of drug substances. Above all, it demonstrates the energetic interaction between solvent and solute molecules, and is therefore a valuable tool for understanding drug substance properties. Dissolution studies are a widely used method in many areas of the pharmaceutical development process, however, only lately has the value of dissolution testing in drug discovery and early development been assessed. The advantages of dissolution testing over other early screening methods, such as kinetic solubility and in silico screening, lies in the possibility of obtaining solid state dependent quantitative data, from small amounts of drug substances. While the general way of studying drug dissolution has been by the multiparticulate bulk approach, studying the constituent single particles of these systems, could give a deeper understanding of the core factors affecting the dissolution rate of drug substances. The aim of the present study was to develop a static and dynamic method, in which it would be possible to analyze the dissolution process of a single pure drug substance particle, by optical microscopy. Both methods produced practically identical dissolution profiles, for image analysis and UV-spectrophotometric data, from the same systems of a single dissolving particle. The dynamic method developed in the present study is the first flow-through technique, in which it is possible to assess the dissolution of a single freely moving drug particle, by continuous physical analysis. The possibility of using physical analysis instead of chemical analysis poses many advantages. These include reduced materials consumption, reduced experiment times, as well as a reduction in the possible sources of error. Most importantly, the advantage of physical analysis lies in the fact that no prior chemical knowledge about the studied substance is needed. This makes physical analysis an optimal technique for studying new chemical entities. The novel flow-through method succeeded in obtaining the dissolution characteristics and 3D particle morphological data, of a single pure drug substance particle, of sub-milligram initial weight. The theoretical detection limit of 1 pg, poses an intriguing opportunity for further development.
Liukenemisnopeus on yksi lääkeaineiden tärkeimmistä fysikaalis-kemiallisista ominaisuuksista. Ennen kaikkea tämä ominaisuus kuvaa liukenevan aineen ja liuotinmolekylien yhteisvaikutuksia ja on siksi tärkeä lääkeaineiden käyttäytymisen ymmärtämisksi. Liukenemisnopeutta tutkitaan laajalti farmaseuttisessa kehityksessä, mutta vasta viike aikoina sen merkitys uusien lääkeaineiden varhaisessa kehityksessä on havaittu. Liukenemisnopeuden määrittämisen etu muihin aikaisen kehitysvaiheen tutkimusmenetelmiin, kuten kineettisen liukoisuuden tai tietokonemallintamiseen verrattuna pohjautuu siihen, että liukoisuusnopeuskokeista saadaan kvalitatiivista tietoa lääkeaineiden kiinteän olomuodon pohjalta hyvin pienistä määristä. Tähän mennessä yleinen tapa tutkia aineiden liukenemista on ollut käyttää jauheita lähtömateriaalina. Yksittäisten hiukkasten tutkiminen voisi kuitenkin antaa tarkempaa tietoa puhdasaineiden liukenemisnopeuteen vaikuttavista tekijöistä. Tämän työn tavoitteena oli kehittää staattinen ja dynaaminen menetelmä, yksittäisten hiukkasten liukenemisnopeuden tutkimiseen valomikroskopialla. Molemmissa menetelmissä, kuva-analyysillä ja UV-spektroskopialla saadut liukenemisnopeuskäyrät olivat käytännössä identtisiä. Tässä työssä kehitetty dynaaminen menetelmä on ensimmäinen virtauskammiotekniikalla toimiva laite, jolla pystyy tutkimaan yksittäisen, vapaasti liikkuvan hiukkasen liukenemisnopeuden jatkuvalla kuvantamisella. Kuva-analyysillä on monta etua kemialliseen analyysiin verrattuna. Pienempi materiaalinkulutus, kokeiden lyhyemmät kestot ja mahdollisten virhelähteiden minimoiminen ovat esimerkkejä näistä. Tärkein etu on kuitenkin se että tutkittavien aineiden kemiallisia ominaisuuksia ei tarvitse tuntea ennalta. Tämän vuoksi fysikaalinen analyysi olisi erityisen sopiva uusien lääkeaineiden tutkimisessa. Tässä työssä kehitettyjä menetelmiä käyttäen lääkeainehiukkasten kolmiuloitteinen kuvantaminen sekä yksittäisten hiukkasten liukenemisominaisuuksien määrittäminen olivat mahdollisia. Kyseisen menetelmän teoreettinen haivaitsemisraja 1 pg antaa osviittaa tulevista kehitysmahdollisuuksista.
Keyword(s): yksittäinen hiukkanen liukenemisnopeus virtauskammio valomiksroskopia mikro nano piko


Files in this item

Files Size Format View
Pro_Gradu_Sami_Svanback.pdf 13.38Mb PDF

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record