Фармацевтические технологии динамично и быстро развиваются, появляются лекарственные препараты с прицельными эффектами на патологический процесс, с минимальным системным побочным действием. Улучшение терапевтических результатов достигается путем улучшения физико-химических свойств препаратов.
В последние годы с развитием новых технологий получения нано- и микрочастиц как систем доставки лекарственных средств все больше внимания привлекают методы микронизации и нанонизации нерастворимых веществ, позволяющие перевести их в частицы микро- и наноразмера, что позволяет повысить растворимость лекарственных веществ (ЛВ) и их проницаемость через барьеры тканей [1, 2].
В фармацевтической промышленности используют некоторые традиционные методы для измельчения частиц, такие как дробление, размалывание, помол, сушка распылением, сублимационная сушка, перекристаллизация растворенных частиц из растворов, в которых используется жидкий антирастворитель. Непривлекательность этих методов обусловлена термическим и химическим разрушением продуктов из-за высокой температуры, высокой энергозатратностью, большим количеством используемого раствора, проблемами удаления растворителя, широким диапазоном разбросов размера частиц (PSDs) [2, 3].
Сверхкритические флюидные (СКФ) технологии открывают большие возможности для создания новых материалов медицинского назначения и лекарственных форм нового поколения [3].
Некоторые технологии СКФ используются в фармацевтической промышленности, такие как RESS (Rapid Expansion of Supercritical Solutions), GAS (GasAnti-Solvent) или SEDS (Solution Enhanced Dispersionby Supercritical Fluid), которые применяются для получения активных фармацевтических ингредиентов, повышения его качества или получения вещества с другим размером частиц. Благодаря этим технологиям могут быть получены частицы, меньшие по размеру. Кроме того, в других стадиях разработки ЛВ СКФ могут заменить органические растворители [4].
Самым эффективным методом микронизации фармпрепаратов на сегодняшний день является RESS. Этот метод применяется в случае, если субстанция достаточно хорошо растворима в сверхкритическом растворителе. Раствор вещества в СКФ распыляется через насадку. При сбросе давления растворитель переходит в газообразное состояние, а вещество осаждается в виде мелкодисперсного аэрозоля. Примером использования RESS является микронизация противовоспалительного препарата фенилбутазона: получены частицы препарата со средним размером 1,59 мкм при давлении 260 атм и температуре 320 °C. Тем же методом осуществлялась микронизация аспирина с получением частиц 0,1—0,3 мкм. В качестве модели ЛВ при микронизации методом RESS был использован фенантрен. Распыление происходило из раствора в скСO2 через насадки диаметром 0,15 и 0,25 мм. Таким способом были получены наночастицы размером 100+540 нм (99% от общего числа частиц). В исследовании [5] показано, что в результате агломерации более мелких наночастиц образуются микрочастицы.
Отличительная черта процесса RESS — высокая степень пресыщения (отношение мольной фракции растворенного вещества при температуре и давлении экстракции к равновесной мольной фракции при данной температуре и давлении) и гомогенизации из-за быстрого расширения сильно сжатой сверхкритической смеси. Высокое пресыщение введет к образованию маленьких частиц, а гомогенизация обеспечивает узкий диапазон распределения размера частиц [3].
RESOLV — разновидность RESS-процесса. В этом случае СКФ с растворенным веществом распыляется в органический растворитель или воду (RESAS — Rapid Expansion from Supercritical to Aqueous Solution). SAA (Supercritical Assisted Atomization) — разновидность RESS-процесса, в котором сверхкритический растворитель распыляется в смеси с обычными растворителями. Метод RESOLV был применен для получения суспензий полимерных наночастиц при распылении СКФ-растворов полимеров в органические растворители. Метод RESAS использовался при распылении циклоспорина из скСO2 в водный раствор, при этом размер получаемых частиц был 400+700 нм. Метод SAA предусматривает использование сорастворителей, изменяющих общую полярность и растворяющую способность используемых СКФ. Таким способом распыляли бронхолитик тербуталин из тройной смеси «скСO2-вода-препарат» при давлении 80 атм (получается более 90% частиц размером от 1 до 3 мкм). Из тройной смеси «скСO2-этанол-бетаметазон» при давлении 80 атм распылением через насадку диаметром 74 мкм удалось получить сухие частицы данного препарата о 400 нм+5 мкм.
Технологии GAS применяются для нерастворимых или малорастворимых в СКФ-растворителе субстанций. В этом случае насыщенный раствор вещества в органическом растворителе, который хорошо растворяется в СКФ, смешивается со сверхкритическим растворителем. При этом уменьшается растворимость субстанции в полученной смеси, что приводит к выпадению из раствора и кристаллизации субстанции в виде нано- и микрочастиц.
При методе SAS (Supercritical Anti-Solvent) раствор субстанции в органическом растворителе распыляется через насадку в поток СКФ. Этот метод применяется в основном для получения порошков белковых веществ и создания систем с контролируемым высвобождением ЛВ.
Метод SEDS, применимый к различным субстанциям, в том числе водорастворимым, заключается в смешивании сверхкритического растворителя и раствора субстанции в смесительном блоке с последующим распылением.
ASES (Aerosol Solvent Extraction System) — метод, очень близкий к технологиям GAS и SAS. Раствор препарата в органическом растворителе инжектируется в большой объем СКФ в течение определенного промежутка времени. Остатки органического растворителя удаляются потоком СКФ.
СКФ стали тем новым техническим инструментом, с помощью которого в последние годы осуществляются работы по двум современным перспективным направлениям: получение нано- и микрочастиц как носителей ЛВ и создание систем медленного высвобождения ЛВ в организме. В настоящее время разработаны технологии получения нано- и микроформ ЛВ, использующих СКФ в качестве растворителей и осадителей [5].
Эффективность микронизированных препаратов детально изучена. Исследовательской группой Q. Fu и соавт. (2015) проведено сравнение растворимости и биодоступности плохо растворимого в воде блокатора кальциевых каналов лацидипина после микронизации (диаметр частиц 11 мкм), нанонизации (620 нм) и в составе коммерческой суспензии, в которую входили различные добавки. Авторами было доказано, что биодоступность препарата в таблетках в микронизированной и нанонизированной форме была в 1,3—2 раза выше в сравнении с суспензией. Профиль растворимости суспензии был значительно выше, чем у таблетированных препаратов, что соответствует лучшему депонированию микронизированных препаратов [6].
Аналогичные данные получены в работе X. Liu и соавт. [7], показавших, что микронизация нимодипина (блокатор кальциевых каналов) приводила к увеличению времени действия препарата. При этом растворимость и биодоступность исходной дисперсии были выше в 1,5 раза.
В.Н. Баграташвили и соавт. [8] проведено сравнительное исследование процессов сверхкритической флюидной микронизации фармацевтической субстанции рисперидон с исходным размером частиц 50—100 мкм методами RESS и SAS с целью увеличения биодоступности рисперидона как лекарственного средства. Оба метода позволяют получать частицы рисперидона различной формы размером 5—20 мкм.
Микронизацию и нанонизацию эффективно используют для разработки нового направления медикаментозной терапии легочных заболеваний — ингаляционных препаратов. Ингаляционные препараты являются аналогами топической терапии в дерматологии. Такие средства оказывают целевое локальное действие при снижении системного эффекта и соответственно более безопасны [9].
Еще одним направлением использования процесса микронизации является получение комплексных препаратов. В работе K. Müllers и соавт. [10] проведена комикронизация двух средств — ибупрофена и никотинамида.
Одними из важных аспектов разработок в области нанофармакологии являются улучшение фармакологических свойств известных препаратов и создание новых средств со снижением эффективной дозы и системной токсичности. Так, микронизация противодиабетического препарата глибенкламид (манинил) дала возможность использовать его в гораздо меньших дозах по сравнению с обычными лекарственными формами [11].
Метод микронизации широко используется в фармацевтической промышленности при производстве лекарственных средств для наружного применения в области дерматологии и косметологии.
В работе Y. Wang и соавт. [9] проведено сравнение эффективности такролимуса в форме лиофилизата тонких пленок (ЛТП) или микронизированных тонким размалыванием кристаллов (МК). Размер ЛТП составил 2,2 мкм, что также соответствует микронизированным средствам. Препарат в форме ЛТП имел лучшее время удержания в легких, а также меньшее количество лекарства попадало в кровь по сравнению с МК, возможно, из-за различной структуры частиц. Полученные данные показали, что не только размер, но и форма частиц микронизированного вещества могут влиять на фармакодинамику лекарства.
Микронизация действующего вещества, входящего в состав топических средств, повышает устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Так, известно, что топический ретиноид третиноин разлагается под действием ультрафиолетовых лучей. J. Rosso и соавт. показали, что в результате микронизации устойчивость к ультрафиолетовым лучам третиноина в составе 0,05% геля повышалась в 8 раз по сравнению с контролем. Облучение гелей люминесцентной лампой дневного света, излучающей преимущественно световые волны в синем диапазоне, или симулированным солнечным светом, содержащим все длины волн, в течение 8 ч в дозе, эквивалентной 30 минимальным дозам, вызывающим эритему, приводило к деградации 11% микронизированного и 84% стандартного третиноина [12].
Микронизация не только повышает растворимость вещества, но и увеличивает стабильность препаратов, как это было показано для ретиноидов. 5-Метоксипроксален (5-МОП), используемый в комбинации с PUVA для лечения псориаза, нестабилен. Для его стабилизации была получена микронизированная форма 5-МОПм. В работе F. Aubin и соавт. [13] приведены результаты открытого рандомизированного исследования лечения больных псориазом (n=22) 5-МОП и 5-МОПм. Анализ 5-МОП в сыворотке крови больных показал лучшую биодоступность 5-МОПм (320 и 86 нг/мл соответственно). Более того, PASI >90% достигался раньше (11 и 17 сеансов соответственно) и с меньшей кумулятивной дозой ультрафиолетового облучения (146 и 232 Дж/см2). Побочных эффектов терапии 5-МОП или 5-МОПм не было зарегистрировано [13].
Микронизированный третиноин в составе 0,05% геля лучше переносится больными акне и вызывает меньше побочных эффектов по сравнению с третиноином в виде микросфер. A. Lucky и J. Sugarman [14] проанализировали результаты клинического исследования, включившего 483 больных акне в возрасте от 10 до 14 лет, получавших 0,05% гель микронизированного третиноина, 0,1% гель третиноина в виде микросфер или плацебо. Анализ проводили по уменьшению количества воспаленных и невоспаленных элементов. Клинически обе формы третиноина показали достоверно лучший эффект по сравнению с плацебо (р<0,001), однако микронизированный препарат переносился значительно лучше (р<0,001), что выражалось в меньшей частоте побочных эффектов: сухость кожи (14 и 32% соответственно для микронизированного и микросферного препаратов); жжение (8 и 11%); эритема (5 и 23%) и эксфолиативный дерматит (5 и 23%).
Анализу безопасности микронизированного изотретиноина при лечении акне по сравнению со стандартным препаратом посвящены два клинических исследования, проведенных группой J. Strauss [15, 16]. Пациенты 1-й группы (n=300) получали 0,4 мг на 1 г массы тела микронизированного изотретиноина 1 раз в день между приемами пищи; 2-й (n=300) — 1 мг на 1 кг массы тела в сутки, принимаемые 2 раза в день вместе с пищей. Побочные эффекты оценивали в течение 20 нед. Авторы [15] заключили, что микронизированная форма давала меньше побочных эффектов (гипертриглицеридемия, мукоадгезивные проявления) по сравнению со стандартным препаратом. Клиническая эффективность (количество очагов на лице и теле) обоих препаратов была сравнимой и составила 90% за 20 нед лечения [16]. С учетом меньшей дозы микронизированного препарата, более удобной формы приема (однократно в день), отсутствия требования приема лекарства во время еды микронизация изотретиноина повысила эффективность, безопасность и комплаентность терапии.
Для лечения акне используются также топические препараты, представленные микронизированной формой азелаиновой кислоты, имеющие определенные преимущества.
Азелаиновая кислота представляет собой 1,7-гептан-дикарбоновую кислоту — HOOC-(CH2) 7-COOH. Она присутствует в небольших количествах в моче людей; ее содержание увеличивается при кетозе, когда снижается способность к β-окислению монокарбоновых кислот. Полагают, что азелаиновая кислота образуется в результате омега-окисления насыщенных монокарбоновых жирных кислот. Как экзогенная, так и эндогенная азелаиновая кислота в основном метаболизируется в митохондриях, подвергаясь β-окислению: первоначально образуются пимелиновая и глутаровая кислоты, превращающиеся в ацетилкоэнзим А, который является субстратом цикла Кребса, где он метаболизируется до CO2 и малонилкоэнзима А, участвующего в синтезе жирных кислот. Иными словами, азелаиновая кислота является промежуточным продуктом обмена липидов и не превращается в какие-либо метаболиты с видимой токсичностью.
Азелаиновая кислота — конкурентный ингибитор различных кислородвосстанавливающих ферментов, в том числе тирозиназы, тиоредоксиредуктазы, цитохром Р450-оксидоредуктазы, оксидоредуктаз дыхательной цепи митохондрий. Она также ингибирует активность фермента анаэробного гликолиза гексокиназы, микросомальной 5-редуктазы и активатора плазминогена. В условиях in vitro азелаиновая кислота нейтрализует активность реакционно-способных радикалов кислорода (гидроксильный радикал, супероксидный анионный радикал), ингибирует образование этих радикалов нейтрофилами и может рассматриваться в качестве антиоксиданта. В клеточной культуре азелаиновая кислота дает слабый эффект или совсем не влияет на нормальные клетки, но избирательно проникает в опухолевые клетки меланомы, карциномы, лимфомы, оказывая антипролиферативное и цитотоксическое действие.
Для оказания отмеченного действия азелаиновая кислота должна проникнуть внутрь клетки. Установлено, что транспорт азелаиновой кислоты через плазматическую мембрану клеток зависит от температуры, рН и ингибируется в присутствии ионофоров и разобщителей окислительного фосфорилирования в митохондриях; он отсутствует у клеток, потерявших жизнеспособность. Следовательно, трансмембранный перенос азелаиновой кислоты требует энергии и интактности мембраны, в которой функционирует транспортно-переносящая система. Вполне возможно, что перенос азелаиновой кислоты осуществляется той же транспортной системой, что выявлена для аккумуляции сукцината и фумарата.
Кинетический анализ поглощения азелаиновой кислоты Propionibacterium acnes показал, что он может происходить с помощью двух транспортных систем: с высоким и низким сродством. При низких концентрациях азелаиновой кислоты ее перенос в основном осуществляется системой с высоким сродством, но с низкой емкостью (полагают, что эта система сформировалась эволюционно для транспорта азелаиновой кислоты, которая в небольших количествах образуется при метаболизме олеиновой кислоты как основного компонента кожного сала и используется микробными клетками в качестве источника питания).
Транспорт дикарбоновых кислот характеризуется насыщаемостью и сильной зависимостью от pH (в отсутствие трансмембранного градиента pH он исчезает). Вне клетки pH приблизительно составляет 5,6, а внутри бактериальной клетки превышает 7,0. Перенос азелаиновой кислоты осуществляется в протонированном виде; поэтому чем более кислая среда будет вне клеток (закисление имеет место при воспалении), тем сильнее азелаиновая кислота будет проникать через плазматическую мембрану. Попадая внутрь бактерий в большом количестве, азелаиновая кислота закисляет внутриклеточную среду, что может играть определенную роль в ее антибактериальном действии.
В дозах, не влияющих на рост нормальных клеток, азелаиновая кислота ингибирует синтез ДНК и подавляет функциональную активность митохондрий в опухолевых клетках. Кроме того, азелаиновая кислота оказывает антибактериальное действие на ряд аэробных и анаэробных микроорганизмов, дает антимикостатический эффект и влияет на заключительные стадии эпидермальной кератинизации.
При низких (около 100 мМ) концентрациях азелаиновая кислота почти полностью ингибирует синтез белка в клетках P. acnes, оказывая бактериостатический эффект, а при повышении ее концентрации до 500 мМ дополнительно происходит ингибирование синтеза ДНК и РНК и развивается бактерицидный эффект [17].
Несмотря на различные фармакотерапевтические свойства азелаиновой кислоты, в основном ее применяют для лечения acne vulgaris. Это обусловлено тем, что ей присущи выраженные антибактериальный, противовоспалительный и антипролиферативный эффекты, направленные на основные факторы патогенеза акне, при отсутствии каких-либо значительных побочных реакций, характерных для других противоугревых препаратов. Скинорен значительно снижает количество воспаленных и невоспаленных угрей, причем он не только влияет на поверхностные папулы, но и способствует исчезновению глубоких поражений — келоидов и кист. Однако следует иметь в виду, что обыкновенные угри представляют собой заболевание, которое медленно реагирует на любую терапию [18].
Авторы патента «Противоугревая фармацевтическая композиция и способ ее получения» РФ 2530644 (15% гель азелаиновой кислоты — препарат Азелик АО «Акрихин») описывают фармацевтическую композицию для лечения угревой сыпи, розацеа и гиперпигментации в виде геля, которая включает азелаиновую кислоту, гидрофобный компонент, неводный растворитель, эмульгатор, гелеобразующий полимер, консервант, регулятор рН и дополнительно метилпирролидон, причем азелаиновая кислота имеет размер частиц менее 100 мкм, а соотношение азелаиновой кислоты к метилпирролидону составляет от 1:0,025 до 1:4. Изобретение обеспечивает легкое проникновение азелаиновой кислоты через роговой слой кожи и растворение ее в протоках сальных желез и между клетками кожи, обеспечивая повышенную концентрацию азелаиновой кислоты, что способствует улучшению проявления антибактериального, кератолитического и депигментирующего эффектов.
Поскольку терапевтическая концентрация азелаиновой кислоты в наружных лекарственных формах начинается с 5—10% и более, вводится значительная доля от общей массы плохо растворимого порошка. Это вызывает определенные трудности при разработке лекарственных форм на ее основе. Для получения стабильной системы требуется осуществить тщательный выбор вспомогательных веществ и технологии приготовления готовой формы. Вещества, входящие в состав лекарственной формы, должны быть инертными, обеспечивать требуемые свойства и стабильность композиции, не подвергаться гидролизу в присутствии высокой концентрации кислоты.
Инертность по отношению к азелаиновой кислоте принималась во внимание при подборе ингредиентов заявляемой композиции с целью обеспечения постоянного качества готового продукта, особенно физической и химической стабильности, что является обязательным условием вывода нового продукта на рынок и гарантией безопасности для потребителя.
Задача данного изобретения заключалась в создании фармацевтической композиции для наружного применения в форме геля на гидрофильной основе с оптимальным сочетанием вспомогательных веществ, включающей азелаиновую кислоту в терапевтически эффективной концентрации (5—20%) и предназначенной для накожного лечения воспалительных и невоспалительных форм акне (обычных угрей) и розацеа, а также в разработке способа получения композиции.
Было изучено специфическое антибактериальное действие заявляемого состава в сравнении с прототипом в опытах in vitro методом диффузии в агар с использованием стандартных и клинических штаммов бактерий. Результаты исследований в опытах in vitro (метод диффузии в агар) показали, что заявляемая композиция обладает широким спектром эффективного антибактериального действия в отношении всех бактерий, взятых в опыт и играющих важную роль в этиопатогенезе угревой болезни, в частности в отношении клинического штамма Propionibacterium acnes. При этом заявленная композиция была достоверно более эффективна в отношении штаммов Staphylococcus aureus 1722, Bacillus cereus ATCC 10702, Staphylococcus saprophyticus ATCC 15305.
Одним из аспектов изобретения является размер частиц азелаиновой кислоты. Предпочтительно использование азелаиновой кислоты с размером частиц не более 100 мкм. При введении азелаиновой кислоты размером более 100 мкм существует вероятность получения нестабильного продукта, не соответствующего современным требованиям, предъявляемым к лекарственным формам. Гель с частицами азелаиновой кислоты более 100 мкм может обладать худшими органолептическими свойствами, не проходить тест «однородность» в соответствии с ГФ Х (раздел «Мази»). Предпочтительным является использование микронизированной субстанции азелаиновой кислоты со следующим распределением размера частиц: 100% частиц должны иметь размер не более 50 мкм, и как минимум, 30% частиц — не более 30 мкм (cм. рисунок). За счет этого азелаиновая кислота легче проникает сквозь плотный роговой слой (stratum corneum) и растворяется в протоках сальных желез и между клетками кожи. При этом создается необходимая концентрация азелаиновой кислоты, способствующая проявлению антибактериального, кератолитического и депигментирующего эффектов.
Важным моментом при использовании наружных средств является предотвращение пересушивания кожи. Это достигается, во-первых, за счет применения в составе мягких лекарственных средств веществ, которые при впитывании в кожу связывают и удерживают в ней влагу; к таким веществам относится, например, пропиленгликоль. Во-вторых, смягчение и увлажнение кожи обеспечивают за счет гидрофобных растворителей (эмолентов), создающих на коже окклюзионную пленку и препятствующих испарению влаги. Эмоленты также придают крем-гелям другие важные функциональные характеристики, связанные с распределяемостью, скольжением, сенсорными ощущениями на коже и т. д.
Выбранный состав обеспечивает следующие физико-химические свойства геля: однородное распределение и достаточно мелкий размер частиц дисперсной фазы эмульсии; однородное распределение частиц азелаиновой кислоты в крем-гелевой основе, сопоставимое с распределением и величиной частиц в референтном препарате; структурную вязкость, обеспечивающую физическую стабильность суспензии азелаиновой кислоты и эмульсии в процессе хранения; надлежащую экструзию геля из туб и гелеобразную консистенцию. Кроме того, частицы не собираются в конгломераты [19].
В патенте РФ 2557932 «Стабильная гелевая форма азелаиновой кислоты» описана стабильная гелевая форма азелаиновой кислоты. Гелевая форма включает микронизированную азелаиновую кислоту и вспомогательные вещества: бензойную кислоту, динатрия эдетат, карбомер Carbopol 980, пропиленгликоль, натрия гидроксид, гликокерамиды очищенные, изопропилмиристат, полисорбат 20, воду очищенную.
Автором настоящего изобретения было исследовано влияние таких агрессивных факторов, как перекисное окисление, облучение ультрафиолетовым светом, обработка щелочью и обработка кислотой, на стабильность субстанции азелаиновой кислоты. На основании полученных результатов было установлено, что азелаиновая кислота устойчива к воздействию кислот и щелочей, сравнительно устойчива к воздействию света. Наиболее опасным для стабильности азелаиновой кислоты является окисление, поэтому основа препарата не должна содержать агентов, способствующих окислению.
В результате проведенных комплексных исследований авторы настоящего изобретения экспериментальным путем получили лекарственную гелевую форму азелаиновой кислоты, физико-химические и биологические свойства, а также показатели качества которой подтверждают рациональность выбранного состава для достижения цели настоящего изобретения и решения проблемы стабильности действующего вещества [20].
Таким образом, анализ отечественной и зарубежной литературы позволяет с позиции научно обоснованных данных заявить о неоспоримых преимуществах современных фармацевтических технологий, применяемых в дерматологии.
Автор, ответственный за переписку: Ковалева Юлия Сергеевна — ФГБОУ ВО «Алтайский государственный медицинский университет» Минздрава России, Барнаул, Россия
e-mail: julia_ jsk@mail.ru. Тел. 8 (3852) 55 45 78