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

Browsing by study line "Pharmaceutical technology"

Sort by: Order: Results:

  • Kainulainen, Saila (2020)
    The solubility of a poorly water-soluble drug can be improved by converting the crystalline drug into an amorphous form. However, the amorphous form is metastable due to the higher energy state and recrystallization may occur during storage and dissolution. The amorphous form can be stabilized by forming an amorphous solid dispersion (ASD), where the drug molecules are dispersed to the solid medium, e.g. hydrophilic polymer. One preparation method for amorphous solid dispersions is spray drying, where a solution containing a drug and polymer is converted into small droplets in a drying chamber, in which the solvent evaporates in a hot gas stream and solid particles are formed. The aim of this study was to investigate whether an ASD of a poorly water-soluble drug can be prepared by spray drying using 20:80 (V/V) ethanol-water mixture as a solvent in a feed solution. Indomethacin (γ-polymorph) was used as a model drug and polyvinylpyrrolidone vinyl acetate (PVPVA) as a polymer. The aim was to find a suitable formulation where the drug is in the amorphous form after spray drying and remains in the amorphous form during storage. The ratios of the drug to polymer in the spray-dried formulations were 1:4, 1:6, 1:8, 1:10, 1:12 and 1:16. The study also examined whether a change in one process parameter, pump feed rate, affects the amorphous nature and stability of the resulting spray-dried solid dispersions. Two different pump feed rates, a higher 30% and a lower 15%, were used in the study. X-ray powder diffraction (XRPD) was used to characterize the solid-state of the spray-dried formulations. XRPD measurements were performed immediately after spray drying and on selected time points during storage. Formulations 1:10 at 30% feed rate, 1:12 at both feed rates and 1:16 at 30% feed rate were amorphous after spray drying. In 1:12 (30%) and 1:16 (30%) formulations indomethacin remained in amorphous form over the study periods (22 and 56 days, respectively). In other formulations, indomethacin was found to be in crystalline α-form immediately after spray drying or recrystallization to the α-form occurred during storage. The interaction between indomethacin and PVPVA was studied by surface plasmon resonance spectroscopy (SPR). The aim of the SPR measurements was to understand the interaction between these substances in the feed solution used in spray drying. PVPVA solutions of various concentrations (1%, 0.5%, 0.1% and 0.01%) were injected to the surface of the gold sensor coated with crystalline γ-indomethacin, and the changes in the SPR signal responses were monitored during the interaction. The same measurements were also performed on a pure gold sensor without indomethacin. An interaction between indomethacin and PVPVA can be observed, and based on the measurements, a polymer layer with a thickness of about 1 nm was formed on the surface of the indomethacin sensor regardless of the concentration of the polymer solution. Thus, even a small amount of polymer in solution is sufficient to cover the indomethacin crystals. This may also occur in the feed solution during spray drying, but further studies with SPR are still needed, especially with amorphous indomethacin. This study showed that an ASD of indomethacin and PVPVA can be successfully prepared by spray drying using an aqueous feed solution. Spray-dried 1:12 and 1:16 formulations at a higher pump feed rate were found to be stable enough for further studies. If the spray-dried material is further formulated into a pharmaceutical product, indomethacin must remain in amorphous form throughout the shelf-life of the product to maintain the improved solubility.
  • Järvelä, Jasper (2021)
    Lääketieteen kehittyessä yksilöllisen lääkehoidon tarpeeseen on kiinnitetty enemmän huomiota kuin aikaisemmin ja etenkin lapsille lääkkeiden tarkka annostelu on erityisen tärkeää. Kaupallisilla valmisteilla tarpeeksi pienet annokset eivät usein ole mahdollisia eikä tablettien puolittaminen takaa tarkkaa lääkkeiden annostelua. 3D-tulostamista on ajateltu mahdollisena vaihtoehtona ex tempore -lääkkeiden tuotantoon ja sen mahdollisuuksia on tutkittu laajalti viime vuosien aikana. Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää, miten ekstruusiomenetelmällä tulostetut varfariinikalvot vertautuvat sairaala-apteekin käyttämiin varfariiniannosjauheisiin, sekä olisiko kyseistä menetelmää mahdollista hyödyntää sairaala-apteekeissa. Tutkimuksessa valmistettiin puolikiinteän aineen ekstruusiolla 0,1 mg:n, 0,5 mg:n ja 2 mg:n varfariinikalvoja, jotka kuivattiin 85 ℃:ssa valmistusprosessin nopeuttamiseksi. Kalvoja verrattiin saman vahvuisiin varfariinia sisältäviin sairaala-apteekin valmistamiin annosjauheisiin. Kalvoissa käytettiin hydroksipropyylimetyyliselluloosaa kalvonmuodostaja-aineena ja glyserolia tuomaan plastisuutta. Annosjauheet koostuivat kaupallisesta 5 mg:n Marevan-valmisteesta ja täyteaineena käytetystä laktoosista. Molemmista lääkevalmisteista mitattiin liukenemisnopeus ja annosyksiköiden yhdenmukaisuus. Molempien valmisteiden toimivuus nenä-mahaletkussa tutkittiin myös, sillä kalvojen on tärkeää soveltua erilaisille potilasryhmille. Kalvot olivat kovia, mikä aiheutti niiden hitaan liukenemisen. Puolikiinteän aineen valmistus ja tulostuksen toteuttaminen tavoitteiden mukaisesti osoittautui oletettua vaikeammaksi. Kalvoissa mitattiin annosjauheita tasaisempi lääkeainepitoisuus. Molempien lääkevalmisteiden kohdalla huomattiin, että kaikki varfariini ei pääse nenä-mahaletkujen läpi. Tärkein huomio oli, että hyvin yksinkertaisella formulaatiolla on mahdollista tuottaa lupaavia lääkevalmisteita. Tämä tutkimus esittelee syitä, joiden vuoksi 3D-tulostusta on hyvä tutkia mahdollisena ex tempore -valmistuksen menetelmänä.
  • Lindstedt, Hanna (2022)
    Drug-induced liver injury (DILI) is a relatively rare hepatic condition that can be classified as predictable and unpredictable. However, DILI is a primary reason for drug withdrawals, post-marketing warnings, and restrictions of use. DILI is a problem for the drug users but also for the pharmaceutical industry and regulatory bodies. From the perspective of patients' and clinicians', DILI is the major cause of acute liver injury. At present, a major problem predicting DILI in drug discovery is a poor understanding of its mechanisms as well as the complexity of DILI pathogenicity. The main mechanism behind DILI are alterations in bile acid homeostasis, oxidative stress, and mitochondrial dysfunction. More than 50 % of drugs causing DILI are causing mitochondrial impairment. If the normal function of mitochondria is disturbed, the energy production of the cell decreases, and cell function decline leading eventually to the cell death. In this study prediction of mitochondrial toxicity was studied using cryopreserved primary hepatocytes of humans and rats. The aim of the study was to clarify if there are interspecies differences in the prediction of toxicity but also investigate possible differences in the mechanisms behind hepatotoxicity by using three well-known compounds toxic to mitochondria. To determine these differences, total cellular ATP was measured after 2- and 24- hour exposure time to gain information on overall viability and possible adaptive responses. Mitochondrial energy pathways were studied as a real-time monitoring acute exposure of test compounds. Morphology, location, and possible adaptive response of mitochondria were studied using a fluorescent probe and antibody staining combined with high content imaging (HCI). Overall, primary rat hepatocytes were more sensitive to the test compounds than human hepatocytes. Also, there were differences between human hepatocyte batches that may reflect the metabolic differences between hepatocyte donors. Immunolabeling did not bring any additional values compared to the fluorescent probe staining in the study of morphology of mitochondria. Additionally, it was noticed that treatment with paraformaldehyde significantly changed the hepatocyte mitochondria morphology. Overall, more effort is needed to develop image analysis of mitochondria morphology. Finally, studying mitochondrial morphology has proven to be difficult, and this study did not unfortunately reveal any information about the adaptive responses of mitochondria for drug-induced liver injury.
  • Holopainen, Emmi (2021)
    Lääkkeen elinkaaren aikana on useita toimijoita, ja matka lääkkeen valmistuksesta käyttöön Suomessa on kirjallisuuden perusteella pitkä ja monimutkainen. Lisäksi lääkevalmisteita on lukuisia erilaisia. Vaikka lääkepakkausten materiaalit ja materiaalivaatimukset tunnetaan suhteellisen hyvin esimerkiksi lääkkeiden myyntilupien tuomien vaatimusten takia, on kvantitatiivista tietoa eri materiaalivirroista lääkepakkausten elinkaaren aikana vain vähän tietoa. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia kuinka paljon ja millaista pakkausmateriaalia lääkevalmisteen elinkaaren aikana syntyy, ja miten ympäristöasiat on huomioitu lääkepakkausten elinkaaren aikaisissa materiaalivirroissa. Lisäksi pyrittiin löytämään ehdotuksia materiaalivirtojen kehittämiseksi sekä selvittämään, miten kuluttajaa tulisi ohjeistaa lääkepakkausten kierrätyksestä. Tutkimusmenetelmäksi valittiin teemahaastattelu. Toukokuun ja joulukuun välisenä aikana vuonna 2020 aineistoksi muodostui viisi puolistrukturoitua teemahaastattelua ja kaksi kirjallista vastausta. Aineisto analysoitiin aineistolähtöisellä sisällönanalyysillä. Tutkimustulosten perusteella lääkevalmisteiden elinkaaren aikana syntyviä materiaalivirtoja ei tunneta vielä kunnolla. Tutkimuksessa korostui apteekin rooli lääkkeitä jakavana toimijana sekä lääkejätteen kerääjänä. Tukkuliiketoiminnan havaittiin keskittyneen kahdelle suurelle toimijalle Suomessa. Esteinä materiaalivirtojen kehittämiselle nähtiin kankeat myyntilupakäytännöt, jotka tekevät varsinkin pitkään markkinoilla olleiden lääkevalmisteiden pakkausmateriaalimuutokset hankaliksi. Myyntilupaprosessi koettiin kalliiksi, mikä estää esimerkiksi vain sairaala-apteekkeihin tarkoitettujen pakkausten tarjoamisen markkinoille. Muita haasteita olivat esimerkiksi ympäristönäkökulman ja potilasturvallisuuden väliset ristiriidat. Lääkkeiden myyntilupa ei vaadi ohjeistamaan kuluttajaa pakkausmateriaalien kierrätyksessä. Tutkimuksen mukaan lääketeollisuudessa on mietitty, voisiko pakkauksen kierrätyksen mainita pakkausselosteessa ilman myyntilupaprosessin läpikäyntiä. Tulisi kuitenkin tutkia, olisiko merkinnällä vaikutusta lääkepakkausten kierrätykseen. Toinen huomio lääkepakkausten kierrättämisessä on se, ovatko esimerkiksi primääripakkaukset turvallisia kierrätyksen kannalta. Jatkotutkimusta tarvitaan lisää. Tämä Pro gradu on tehty SUDDEN-hankkeen viitekehyksessä, yhteistyössä Suomen ympäristökeskuksen kanssa. SUDDEN-hanke pyrkii löytämään ratkaisuja lääkkeiden elinkaaren aikana syntyvien ympäristöhaittojen vähentämiseksi ja edistämään kestävää lääketeollisuutta.
  • Lahti, Aapeli (2022)
    Lääkeaineiden niukkaliukoisuus on yhä enemmän esiintyvä ongelma lääketeollisuudessa. Erityisesti BCS ryhmän II lääkeaineet ovat potentiaalisia liukoisuusominaisuuksia parantaville menetelmille. Tässä työssä näistä menetelmistä keskitytään nanokiteen, ko-kiteen ja ko-amorfisen systeemin muodostukseen ja lääkeaineena käytetään inodmetasiinia (BCS ryhmä II). Kyseisillä menetelmillä on onnistuttu parantamaan indometasiinin liukoisuusominaisuuksia, mutta vertailevia tutkimuksia ei ole aiemmin tehty. Nanokide valmistettiin märkäjauhamalla käyttäen poloksameeri 188 -stabilisaattoria. Ko-kiteen valmistuksessa käytettiin liuottimen haihdutus -menetelmää ja ko-muodostajana sakariinia. Ko-amorfisten systeemien ko-muodostajina käytettiin l-tryptofaania ja sitruunahappoa ja valmistus toteutettiin kuulamyllyllä jauhamalla. Karakterisointimenetelmillä (DLS, DSC ja XRPD) oli mahdollista todentaa nanokiteillä ja ko-kiteillä halutut ominaisuudet (partikkelikoko ja kiderakenne). Ko-amorfinen systeemi ei työssä käytetyllä menetelmällä saavuttanut amorfista rakennetta kummallakaan ko-muodostajalla. Vaikka jauhe osittain muuttui kellertäväksi (viitaten amorfiseen indometasiiniin) olivat XRPD:n ja DSC:n tulokset kiteiselle aineelle tyypillisiä. Nanokiteellä ja ko-kiteellä saavutettiin puhdasta indometasiinia parempi ominaisliukenemisnopeus sekä liukenemisnopeus jauheesta lapamenetelmällä. Systeemien välisessä vertailussa huomattiin, että nanokiteellä oli parempi liukenemisnopeus molemmissa kokeissa. Ero on selkeämmin nähtävissä lapamenetelmässä: pieni partikkelikoko mahdollistaa suuren suhteellisen pinta-alan liukenemista varten. Systeemien fysikaalista stabiilisuutta tutkittiin yhdeksän kuukauden ajan suljetussa muoviastiassa laboratorio-olosuhteissa (huoneenlämpö ja normaali ilmankosteus). Kummassakaan systeemissä ei ollut nähtävissä kiderakenteen muutoksia. Nanokiteillä oli havaittavissa lievää partikkelikoon kasvua, mikä on selitettävissä ennen koetta tehdyn sekoituksen tehottomuudella
  • Espo, Erika (2021)
    Nowadays, targetability studies usually require sample modifications and quite often, examination requires the use of directed light in harmful wavelengths. The surface plasmon resonance (SPR) technique does not need either of those actions. With SPR technology, the targetability of biomolecules can be studied in real-time and without any additional labels. The SPR response is received by measuring the change in surface plasmon resonance conditions due to refractive index changes caused by material interactions in the vicinity of a metal sensor surface. In the present study, the targetability of neonatal Fc receptor (FcRn) was studied by SPR. FcRn-mediated targetability studies were performed against protein A and human colorectal adenocarcinoma (Caco-2) immobilized on SPR sensors. The aim of the study was to confirm the FcRn targetability with bare Fc-fragment and Fc-fragment modified nanoparticles (NPs) designed for oral drug delivery. The NPs consisted of a core porous silicon (PSi) particle, entrapped into a lignin capsule, and finally functionalized with the FcRn-targeting ligand. Results confirmed the binding efficacy of bare Fc-fragment with protein A at pH 6.5, which was the critical pH value for preserving the lignin capsule around the PSi NPs. The cell-based SPR response was significantly higher for FcRn-targeted NPs when compared with non-functionalized NPs. According to these results, FcRn-mediated transcytosis emerges with great potential for oral drug delivery via Fc-functionalized NPs.