Solubilisierung stark lipophiler Arzneistoffe in lipidhaltige ...

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23.10.2012 Aufrufe

Kapitel I Einleitung und Zielstellung Selbstaggregation in wässrigen Medien und die Bildung von Mizellen beobachtet wird, da die strukturellen Anforderungen an diese Moleküle für effektive Wechselwirkungen mit zahlreichen Rezeptoren meist auch den strukturellen Voraussetzungen für Grenzflächenaktivität und Mizellbildung entsprechen [10]. Zur Verbesserung ihrer Löslichkeit in Wasser und ihres Transports wurden daher Wirkstoffe in Formulierungen auf der Basis von mizellaren Tensidsystemen verarbeitet, wobei sich die Eignung dieser Systeme für ein breites Spektrum von Applikationen wie nasale [11,12], gastrointestinale [12,13], i.v. [14,15] und sogar kosmetische [16] gezeigt hat. Einige Präparate, die auf MMS basieren, sind sogar schon auf dem Arzneimittelmarkt erhältlich, wie z.B. Valium® MM (i.v.) oder Konakion® (i.v. und peroral). Das Verstehen des Aggregationsverhaltens und seines Einflusses auf den Wirkstofftransport rückte deshalb zunehmend in den Blickpunkt der Forschung. Zahlreiche Arbeiten befassten sich mit der Mizellbildung und lieferten verschiedene Theorien über dieses Phänomen und Modellvorstellungen über den mizellaren Bau unterschiedlicher Tensidsysteme. Seltener hingegen sind die Faktoren auf molekularer Ebene untersucht worden, welche den mizellaren Transport, v.a. stark lipophiler Wirkstoffe, bzw. die Wirkstoffübergabe vom mizellaren Träger an die Biomembran beeinflussen können. Im Mittelpunkt der pharmazeutischen und medizinischen Forschung lagen weiterhin meist die Gallensalzmizellen und ihre Mischsysteme mit Lipiden, für deren mizellaren Bau in der Literatur auch unterschiedliche Modellvorstellungen zu finden sind [17-24]. Trotz der großen empirischen und theoretischen Fortschritte im Bereich der Mizellbildung sind bisher weder die molekulare Architektur eines vorgegebenen mizellaren Systems noch seine Solubilisationskapazität für einen bestimmten Wirkstoff voraussagbar [25-28]. Die Haupteinschränkung bei der Verwendung der mizellaren Präparate sind ihre unvorhersehbaren kurz- oder langfristigen Nebenwirkungen, die durch die oberflächenaktiven Komponenten selbst oder eine erhöhte Toxizität des Wirkstoffes und anderer Bestandteile wie Farbstoffe und Konservierungsmittel hervorgerufen werden können. Frühere Arbeiten erbrachten jedoch den Beweis, dass der Lipidzusatz v.a. von Phospholipiden (PL) in einem MMS einen Schutzeffekt gegen die tensidbedingten membrantoxischen Auswirkungen wie die Erythrozytenhämolyse oder Membranschädigungen der mukosalen Epithelen [29-32] ausüben kann. Weiterhin bewirkt die Lipidzugabe eine Verbesserung der Solubilisation lipophiler Arzneistoffe wie z.B. lipophiler steroidaler Verbindungen [34,35] in den MMS und kann zur Verbesserung der Resorption beitragen (siehe II.7). Die Entwicklung innovativer synthetischer Mizellbildner mit guter physiologischer Verträglichkeit, erhöhter Solubilisierungskraft und verbesserter thermodynamischer und kinetischer (verzögerter Abbau der Mizellen bei der Verdünnung in den Körperflüssigkeiten bis zu Konzentrationen unterhalb der CMC) mizellarer Stabilität wie z.B. die Gruppe der Block-Copolymere [36] (wozu die Poloxamere gehören) eröffnet neue Möglichkeiten zur Entwicklung von (u.a.) peroral verabreichten mizellaren Trägersystemen. Während die mizellaren und v.a. die lipidhaltigen MMS viel versprechende Eigenschaften aufweisen, die zur Bewältigung der zwei wichtigsten Probleme beim Einsatz stark lipophiler Arzneistoffe (ihrer Wasserlöslichkeit und ihres Transports) dienen können, ergaben manche Arbeiten einen negativen Einfluss des mizellaren Einschlusses auf den Resorptionsprozess einiger lipophiler Wirkstoffe (siehe dazu II.7). 10

Kapitel I Einleitung und Zielstellung Der Ausgangspunkt dieser Arbeit war daher, wie sich die intestinale Resorption der stark lipophilen Wirkstoffe bei der Verwendung mischmizellarer lipidhaltiger Tensidsysteme optimieren lässt. Dabei sollen die Einflussfaktoren auf molekularer Ebene näher betrachtet werden, welche bei der Resorption, v.a. stark lipophiler Wirkstoffe, bzw. bei der Wirkstoffübergabe vom mizellaren Träger an die Biomembran eine Rolle spielen können. Diese Untersuchungen benötigen zunächst die Optimierung der Solubilisation der untersuchten stark lipophilen Modellstoffe durch die Verwendung von binären oder ternären MMS auf der Basis jeweils von einem Tensid und einem Lipidzusatz (aus einem Lipid oder einem Lipidgemisch zweier Lipide). Dadurch ergibt sich eine Reihe anderer Fragen, die sich auf die Optimierung der Solubilisation und die Mizellbildung beziehen: – Welche Lipide eignen sich bei Verwendung verschiedener Tenside am besten für die Bildung von MMS mit optimalen Lipidgehalten und optimalen Kapazitäten zur Solubilisierung der Modellwirkstoffe (Testosteron und seine Propionat-, Enanthat und Undecanoatester)? – Ist durch die Verwendung ternärer Systeme (Tensid+PL+FS) eine bessere Solubilisation für die stark lipophilen Wirkstoffe als bei den binären Systemen (Tensid+PL bzw. Tensid+FS) erreichbar? – Wie organisieren sich die solubilisierten stark lipophilen Wirkstoffe innerhalb der untersuchten mizellaren Gebilde und welche strukturellen Faktoren können ihre Einordnung und damit ihre Solubilisation in diese Systeme beeinflussen? Die vorliegende Arbeit gliedert sich daher in zwei Hauptabschnitte. Der erste Teil ( KAPITEL IV) befasst sich mit Fragen der Solubilisation und der Mizellbildung. Gegenstand des zweiten Teils ( KAPITEL V) ist es, die intestinale Resorption der in den optimierten MMS solubilisierten Modellwirkstoffe zu untersuchen, und mögliche Einflussfaktoren aufzuzeigen. Die gewonnenen grundsätzlichen Erkenntnisse durch die Untersuchungen in dieser Arbeit sollen einen Beitrag zum Verständnis der Solubilisation stark lipophiler Wirkstoffe und ihre Übergabe von mizellaren bzw. lipidhaltigen mischmizellaren Trägersystemen an die Biomembranen v.a. im GIT leisten. Dies kann zum effektiven Einsatz dieser Systeme als Arzneistoffträger bei der Entwicklung innovativer peroraler Verabreichungsformen für derartige Wirkstoffe führen. 11

Kapitel I E<strong>in</strong>leitung und Zielstellung<br />

Selbstaggregation <strong>in</strong> wässrigen Medien und die Bildung von Mizellen beobachtet wird, da<br />

die strukturellen Anforderungen an diese Moleküle für effektive Wechselwirkungen mit<br />

zahlreichen Rezeptoren meist auch den strukturellen Voraussetzungen für Grenzflächenaktivität<br />

und Mizellbildung entsprechen [10]. Zur Verbesserung ihrer Löslichkeit <strong>in</strong><br />

Wasser und ihres Transports wurden daher Wirkstoffe <strong>in</strong> Formulierungen auf der Basis<br />

von mizellaren Tensidsystemen verarbeitet, wobei sich die Eignung dieser Systeme für<br />

e<strong>in</strong> breites Spektrum von Applikationen wie nasale [11,12], gastro<strong>in</strong>test<strong>in</strong>ale [12,13], i.v.<br />

[14,15] und sogar kosmetische [16] gezeigt hat. E<strong>in</strong>ige Präparate, die auf MMS basieren,<br />

s<strong>in</strong>d sogar schon auf dem Arzneimittelmarkt erhältlich, wie z.B. Valium® MM (i.v.) oder<br />

Konakion® (i.v. und peroral).<br />

Das Verstehen des Aggregationsverhaltens und se<strong>in</strong>es E<strong>in</strong>flusses auf den Wirkstofftransport<br />

rückte deshalb zunehmend <strong>in</strong> den Blickpunkt der Forschung. Zahlreiche Arbeiten<br />

befassten sich mit der Mizellbildung und lieferten verschiedene Theorien über dieses<br />

Phänomen und Modellvorstellungen über den mizellaren Bau unterschiedlicher<br />

Tensidsysteme. Seltener h<strong>in</strong>gegen s<strong>in</strong>d die Faktoren auf molekularer Ebene untersucht<br />

worden, welche den mizellaren Transport, v.a. <strong>stark</strong> <strong>lipophiler</strong> Wirkstoffe, bzw. die Wirkstoffübergabe<br />

vom mizellaren Träger an die Biomembran bee<strong>in</strong>flussen können. Im<br />

Mittelpunkt der pharmazeutischen und mediz<strong>in</strong>ischen Forschung lagen weiterh<strong>in</strong> meist<br />

die Gallensalzmizellen und ihre Mischsysteme mit Lipiden, für deren mizellaren Bau <strong>in</strong><br />

der Literatur auch unterschiedliche Modellvorstellungen zu f<strong>in</strong>den s<strong>in</strong>d [17-24]. Trotz der<br />

großen empirischen und theoretischen Fortschritte im Bereich der Mizellbildung s<strong>in</strong>d<br />

bisher weder die molekulare Architektur e<strong>in</strong>es vorgegebenen mizellaren Systems noch<br />

se<strong>in</strong>e Solubilisationskapazität für e<strong>in</strong>en bestimmten Wirkstoff voraussagbar [25-28].<br />

Die Haupte<strong>in</strong>schränkung bei der Verwendung der mizellaren Präparate s<strong>in</strong>d ihre unvorhersehbaren<br />

kurz- oder langfristigen Nebenwirkungen, die durch die oberflächenaktiven<br />

Komponenten selbst oder e<strong>in</strong>e erhöhte Toxizität des Wirkstoffes und anderer Bestandteile<br />

wie Farbstoffe und Konservierungsmittel hervorgerufen werden können. Frühere<br />

Arbeiten erbrachten jedoch den Beweis, dass der Lipidzusatz v.a. von Phospholipiden<br />

(PL) <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em MMS e<strong>in</strong>en Schutzeffekt gegen die tensidbed<strong>in</strong>gten membrantoxischen<br />

Auswirkungen wie die Erythrozytenhämolyse oder Membranschädigungen der mukosalen<br />

Epithelen [29-32] ausüben kann. Weiterh<strong>in</strong> bewirkt die Lipidzugabe e<strong>in</strong>e Verbesserung<br />

der Solubilisation <strong>lipophiler</strong> <strong>Arzneistoffe</strong> wie z.B. <strong>lipophiler</strong> steroidaler Verb<strong>in</strong>dungen<br />

[34,35] <strong>in</strong> den MMS und kann zur Verbesserung der Resorption beitragen<br />

(siehe II.7). Die Entwicklung <strong>in</strong>novativer synthetischer Mizellbildner mit guter physiologischer<br />

Verträglichkeit, erhöhter <strong>Solubilisierung</strong>skraft und verbesserter thermodynamischer<br />

und k<strong>in</strong>etischer (verzögerter Abbau der Mizellen bei der Verdünnung <strong>in</strong> den<br />

Körperflüssigkeiten bis zu Konzentrationen unterhalb der CMC) mizellarer Stabilität wie<br />

z.B. die Gruppe der Block-Copolymere [36] (wozu die Poloxamere gehören) eröffnet<br />

neue Möglichkeiten zur Entwicklung von (u.a.) peroral verabreichten mizellaren Trägersystemen.<br />

Während die mizellaren und v.a. die <strong>lipidhaltige</strong>n MMS viel versprechende<br />

Eigenschaften aufweisen, die zur Bewältigung der zwei wichtigsten Probleme beim<br />

E<strong>in</strong>satz <strong>stark</strong> <strong>lipophiler</strong> <strong>Arzneistoffe</strong> (ihrer Wasserlöslichkeit und ihres Transports) dienen<br />

können, ergaben manche Arbeiten e<strong>in</strong>en negativen E<strong>in</strong>fluss des mizellaren E<strong>in</strong>schlusses<br />

auf den Resorptionsprozess e<strong>in</strong>iger <strong>lipophiler</strong> Wirkstoffe (siehe dazu II.7).<br />

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