ZBIGNIEW MARCZYŃSKI, KAZIMIERA HENRYKA BODEK. Zakład Farmacji Aptecznej Katedra Farmacji Stosowanej Uniwersytet Medyczny w Łodzi.

Transkrypt

1 Wpływ chitozanu na trwałość i parametry morfologiczne tabletek zawierających ekstrakt z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej (Epilobium parviflorum Schreb.) ZBIGNIEW MARCZYŃSKI, KAZIMIERA HENRYKA BODEK Zakład Farmacji Aptecznej Katedra Farmacji Stosowanej Uniwersytet Medyczny w Łodzi Streszczenie Praca jest kontynuacją badań nad wytworzeniem stałej doustnej postaci leku zawierającego ekstrakt z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej (E. parviflorum Schreb.). Zbadano przydatność wybranych substancji wielkocząsteczkowych ze szczególnym uwzględnieniem chitozanu (Ch), silikonowanej celulozy mikrokrystalicznej (Prosolv) i kroskarmelozy sodu (Vivasol) jako nośnika suchego ekstraktu z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej (E. parviflorum Schreb.) w stałej doustnej postaci leku, w procesie bezpośredniego tabletkowania. Porównawczo wykonano serię tabletek ze wstępnym granulowaniem. Starano się tak dobrać proporcje polimerowych składników, aby uzyskać krótszy czas rozpadu tabletki w stosunku do wcześniej opublikowanych badań, oraz trwałość po dłuŝszym czasie przechowywania. Oceniono wpływ chitozanu na wybrane parametry morfologiczne tabletek podczas przechowywania. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, Ŝe zastosowane wielkocząsteczkowe substancje pomocnicze w odpowiednich proporcjach, okazały się przydatne do wytworzenia tabletek z suchego ekstraktu z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej, przez bezpośrednie sprasowanie wytworzonej masy tabletkowej. Właściwości otrzymanych tabletek wszystkich serii były zgodne z obowiązującymi normami, takŝe po dłuŝszym czasie przechowywania (12 miesięcy). Wytworzone tabletki z ekstraktu z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej przy

2 pomocy chitozanu, moŝna zaliczyć do preparatów o przedłuŝonym działaniu (spowolnionym uwalnianiu substancji biologicznie czynnych). Słowa kluczowe: chitozan, silikonowana celuloza mikrokrystaliczna, kroskarmeloza sodu, Epilobium parviflorum Schreb., tabletkowanie bezpośrednie WPROWADZENIE Związki polimerowe stanowią obszerną grupę substancji pomocniczych, stosowanych przy formulacji leku o róŝnym przeznaczeniu. Wśród nich znaczną rolę odgrywają polimery naturalne - polisacharydy. W pracy postanowiono zbadać przydatność chitozanu krewetkowego, jako substancji wypełniającej i wiąŝącej w procesie bezpośredniego tabletkowania suchego ekstraktu z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej Epilobium parviflorum Schreb. Chitozan - zdeacetylowana chityna - jest nierozpuszczalnym w wodzie polikationem. Zaliczana jest takŝe do naturalnych biopolimerów ulegających enzymatycznej degradacji. Zastosowana jako substancja pomocnicza umoŝliwia otrzymanie róŝnych postaci leku. Wprowadzenie polimeru do postaci leku moŝe wpływać na jej właściwości np. poprawiać rozpuszczalność substancji słabo rozpuszczalnej lub przedłuŝać jej działanie [1-4]. Chitozan otrzymany z chityny krylowej spełnia standardowe wymagania dla substancji pomocniczych, uŝywanych do bezpośredniego tabletkowania. W ilości ok. 50% masy tabletkowej spełnia rolę substancji rozsadzającej. Tabletki przygotowane z dodatkiem chitozanu, po dłuŝszym czasie przechowywania mogą cechować się mniejszą twardością. JednakŜe ich czas rozpadu nie zmienia się, a nawet ulega skróceniu [3]. Celem badań było otrzymanie stałej doustnej postaci leku tabletki niepowlekanej z suchego ekstraktu z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej, przy zastosowaniu wielkocząsteczkowych substancji pomocniczych, szczególnie chitozanu oraz zbadanie ich wpływu na określone w Farmakopei Polskiej VI (FP VI) właściwości fizykochemiczne i dostępność farmaceutyczną substancji biologicznie czynnych z tabletek [5]. Przystępując do wytworzenia tabletek z suchym ekstraktem z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej załoŝono, Ŝe: - 2 -

3 tabletki będą otrzymywane przez bezpośrednie sprasowanie wytworzonej masy tabletkowej, porównawczo zostanie wykonana seria ze wstępnym granulowaniem, tabletki powinny się charakteryzować szybkim rozpadem i wysoką dostępnością farmaceutyczną substancji biologicznie czynnych, właściwości tabletek muszą być zgodne z obowiązującymi normami, takŝe po dłuŝszym czasie przechowywania, praca umoŝliwi ocenę przydatności chitozanu do otrzymania stałej doustnej postaci leku tabletki niepowlekanej. Praca jest kontynuacją badań nad wytworzeniem stałej doustnej postaci leku zawierającej ekstrakt z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej, przy pomocy wielkocząsteczkowych substancji pomocniczych [6]. Starano się tak dobrać polimerowe nośniki ekstraktu, aby uzyskać krótszy czas rozpadu tabletki w stosunku do wcześniej opublikowanych badań [7], oraz trwałość otrzymanych tabletek po dłuŝszym czasie przechowywania. Dotychczasowe badania fitochemiczne i farmakologiczne w pełni uzasadniają zastosowanie wierzbownicy drobnokwiatowej i innych gatunków z rodzaju Epilobium, w leczeniu łagodnych schorzeń gruczołu krokowego. Wyciągi wodne z Epilobium parviflorum wykazują działanie moczopędne i przeciwbakteryjne, przeciwzapalne, przeciwnowotworowe i immunostymulujące [8-10]. Według aktualnego stanu wiedzy ciałami czynnymi tej rośliny są flawonoidy: kemferol, kwercetyna, mirycetyna i ich pochodne glikozydowe. Gatunki Epilobium zawierają takŝe β-sitosterol i jego pochodne. Znaczna wartość terapeutyczna tego surowca i brak działań niepoŝądanych, skłaniają do podjęcia kroków zmierzających do wprowadzenia go do lecznictwa. MATERIAŁ I METODY Materiał Suchy ekstrakt z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej (Phytopharm Klęka S.A.) jest sporządzony w stosunku 4,7-5,0 : 1 (środek ekstrakcji woda), standaryzowany na zawartość flawonoidów - 0,7 % w przeliczeniu na kwercetynę. Chitozan krewetkowy, o stopniu deacetylacji 90,3 % i wiskozymetrycznie średniej masie cząsteczkowej 201,7 kda (Tech-Food Trading Sp. z o.o. Warszawa), mikrokrystaliczna - 3 -

4 celuloza z 2% dodatkiem SiO 2 (Prosolv SMCC 50), kroskarmeloza sodu (Vivasol JRS Pharma), poliwinylopirolidon (Polyplasdone XL 10), fumaran stearylowo sodowy (Pruv JRS Pharma). Aparatura Tabletkarka uderzeniowa Korsch typ EK-O (Erweka), stemple wklęsłe o średnicy 12 mm, friabilator (Erweka), spektrofotometr Nicole Evolution 300, wersja 1,0 (Spectro-Lab), aparat do badania szybkości rozpadu tabletek ZT 53 (Erweka), aparat łopatkowy (6- miejscowy) do badania szybkości uwalniania substancji leczniczej z tabletek MUS 1, termostat łaźniowy PGW E-1 (Medingen), mieszalnik szybkoobrotowy (Erweka). Technologia wytwarzania modelowych tabletek Tabletki wykonano w tabletkarce uderzeniowej (Korsch typ EK-O, firma Erweka), stosując stemple wklęsłe o średnicy 12 mm. Otrzymano 6 serii tabletek zawierających suchy ekstrakt z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej (250 mg, 50% w tabletce), z 49% udziałem substancji wypełniających i rozsadzających (Chitozan, Prosolv SMCC 50, Vivasol, Polyplasdone XL-10) oraz 1% zawartością substancji poślizgowej - fumaranu stearylowo sodowego. Wszystkie substancje zostały odwaŝone w przeliczeniu na 100 tabletek po 500 mg kaŝda. Składniki masy tabletkowej dokładnie wymieszano i poddano tabletkowaniu. W przypadku jednej serii (seria 6), zastosowano alternatywną metodę ze wstępnym granulowaniem. W celu zwiększenia cięŝaru nasypowego uŝyto farmakopealnego etanolu. Nie naruszyło to składu ilościowego ekstraktu. Jednocześnie dało moŝliwość porównywalnego cięŝaru nasypowego ekstraktu z uŝytym chitozanem. Skład poszczególnych serii zamieszczono w tabeli I. Ocena jakości tabletek W dalszym etapie przeprowadzono badania parametrów morfologicznych wytworzonych tabletek. Badania obejmowały ocenę wyglądu tabletek i pomiar wielkości, określenie średniej masy, oznaczenie wytrzymałości mechanicznej (ścieralność), oznaczenie czasu rozpadu i szybkości uwalniania substancji leczniczej. Ustalając metodykę badań, wielkość próbek pobieranych do analizy oraz granice dopuszczalnego odchylenia od - 4 -

5 przewidzianej normy, oparto się na przepisach ogólnych i szczegółowych monografii FP VI [5]. Oceniono równieŝ statystyczną twardość wytworzonych tabletek. Tabletki serii 1 nie uzyskiwały poŝądanej masy (500 mg). Przyczyną był zbyt mały cięŝar nasypowy masy tabletkowej (duŝy stopień puszystości chitozanu). Średnia masa otrzymanych tabletek wynosiła około 440 mg i dlatego nie podejmowano dalszych etapów badań. Dla pozostałych serii tabletek przeprowadzono badania ich właściwości fizykochemicznych. Oznaczanie szybkości uwalniania substancji leczniczej Szybkość uwalniania substancji biologicznie czynnych (flawonoidów) z otrzymanych tabletek (serie 2-6) do płynu akceptorowego (0.1 mol/l HCl), oznaczono metodą łopatkową. StęŜenie uwolnionych substancji oznaczono spektrofotometrycznie za pomocą spektrofotometru Nicolet Evolution 300 (kuwety 1 cm), przy wyznaczonej analitycznej długości fali (λ = 256 nm) wobec odnośnika, który uzyskano z tabletek wytworzonych z samych substancji pomocniczych. WYNIKI I DYSKUSJA W części doświadczalnej pracy przedstawiono wyniki badań, przeprowadzonych nad wytworzeniem tabletek niepowlekanych z suchego ekstraktu z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej, przy pomocy wielkocząsteczkowych substancji pomocniczych. Otrzymane tabletki metodą bezpośredniego tabletkowania, róŝniły się rodzajem i proporcją uŝytych substancji pomocniczych. Określono wpływ zastosowanych substancji pomocniczych na wytrzymałość mechaniczną oraz czas rozpadu wytworzonej tabletki. Tabletki badano bezpośrednio po przygotowaniu, jak teŝ po 12 miesiącach przechowywania w zamkniętym opakowaniu, w temperaturze pokojowej. Właściwości fizykochemiczne tabletek zestawiono w tabeli II. Przedstawione w tabeli II wyniki jako średnie z oznaczeń, zostały opracowane statystycznie. Z powyŝszego zestawienia wynika, Ŝe wytworzone tabletki wykazują prawidłowe parametry fizykochemiczne, zgodnie z wymaganiami FP VI [5]. Wytworzone tabletki w obrębie kaŝdej serii, charakteryzowały się gładką powierzchnią i jednakowym kształtem. Niskie wartości odchylenia od średniej masy (tab. II), wskazują na duŝą jednolitość masy badanych tabletek. Na brzegach badanych tabletek nie stwierdzono odprysków i uszkodzeń mechanicznych, co zostało potwierdzone badaniem odporności mechanicznej - 5 -

6 tabletek na ścieranie (w Ŝadnym przypadku ubytek masy nie przekroczył 1%). Proces dezintegracji wytworzonych tabletek przebiegał równomiernie i znacznie szybciej, niŝ w przypadku tabletek otrzymanych metodą ze wstępnym granulowaniem przy pomocy innych substancji pomocniczych (skrobia, laktoza, mikrokrystaliczna celuloza) [7]. Proces dezintegracji tabletek (wytworzonych metodą bezpośredniego tabletkowania), których receptura oparta była na chitozanie, silikonowanej mikrokrystalicznej celulozie i kroskarmelozie sodu (seria 2 i 4), nie przekraczał 15 minut. JednakŜe po zastosowaniu wstępnego granulowania następowało wydłuŝenie czasu rozpadu wytworzonych tabletek (seria 6). Tabletki tej serii charakteryzowały się mniejszą twardością (47,17 N/cm 2 ). Z kolei zastosowanie tylko samej silikonowanej mikrokrystalicznej celulozy, wpłynęło na wyraźny wzrost twardości tabletek serii 5 (do 88,33 N/cm 2 ). W wyniku kontrolnych badań po 12 miesiącach przechowywania, stwierdzono niewielkie wydłuŝenie czasu rozpadu tabletek wszystkich serii i jednocześnie poprawę odporności mechanicznej (zmniejszenie współczynnika ścieralności). Rycina przedstawia efektywność szybkości uwalniania substancji biologicznie czynnych z poszczególnych serii tabletek. Szybkość uwalniania substancji bioaktywnych z tabletek poszczególnych serii wyraźnie zaleŝy zarówno od składu tabletek, jak i metody ich otrzymywania. Tabletki serii 3 i 6 cechuje niska dostępność farmaceutyczna (około 15 do 20% po 60 minutach uwalniania). Większą dostępnością około 60% po 60 min uwalniania, charakteryzowały się tabletki pozostałych serii. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, Ŝe zastosowane substancje pomocnicze (Chitosan, Prosolv, Vivasol) w odpowiednich proporcjach, okazały się przydatne do wytworzenia tabletek z suchego ekstraktu z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej. Uzyskano generalnie znaczne skrócenie czasu rozpadu tabletek, w porównaniu do juŝ wcześniej otrzymanych metodą ze wstępnym granulowaniem [7]. Tabletki serii 6 charakteryzujące się dłuŝszym czasem rozpadu, mogą być podawane jako tabletki do rozgryzania. WNIOSKI 1. Wytworzone tabletki z ekstraktu z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej przy pomocy chitozanu, moŝna zaliczyć do preparatów o przedłuŝonym działaniu (spowolnionym uwalnianiu substancji biologicznie czynnych)

7 2. Zastosowanie chitozanu, silikonowanej celulozy mikrokrystalicznej i kroskarmelozy sodu w odpowiednich proporcjach, pozwoliło otrzymać tabletki z suchego ekstraktu z ziela wierzbownicy drobnokwiatowej metodą bezpośredniego tabletkowania. 3. Poprzez zmianę uŝytych substancji pomocniczych uzyskano generalnie znaczne skrócenie czasu rozpadu tabletek, w porównaniu do juŝ wcześniej otrzymanych metodą ze wstępnym granulowaniem. 4. Tabletki zawierające suchy ekstrakt z wierzbownicy drobnokwiatowej w porównaniu z dostępnymi mieszankami ziołowymi i płynnymi ekstraktami, mogą być wygodniejszą postacią leku do zastosowań, szczególnie w schorzeniach gruczołu krokowego. LITERATURA [1] ILLUM L.: Chitosan and its use as pharmaceutical excipient, Pharm. Res., (1998), 15, [2] JACHOWICZ R., DOROśYŃSKI P.: Zastosowanie chitozanu jako substancji pomocniczej w technologii postaci leku. Farmacja Polska, ( 2002), 58, [3] KNAPCZYK J.: Excipient ability of chitosan for direct tabletting, Int. J. Pharm. (1993), 89, 1-7. [4] KEPSUTLU A. R., SAVASER A., ÖZKAN Y., DIKMEN N., ISIMER A.: Evaluation of chitosan used as an excipient in tablet formulations, Acta Pol. Pharm. Drug Research (1999), 56, [5] The Polish Pharmacopoeia VI, PTFarm., Warszawa [6] MARCZYŃSKI Z., ZGODA M. M., JAMBOR J.: Application of silicified microcrystalline cellulose (Prosolv) as a polymer carrier of Epilobium parviflorum Schreb. Extract in oral solid drug form, Polymers in Medicine (2007), 37, 2, [7] MARCZYŃSKI Z., ZGODA M. M. : The effect of auxiliary substances on pharmaceutical availability of medicinal substances contained in dry extract from small-flowered willow herb (Epilobium parviflorum Schreb.), Herba Polonica. (2005),51, [8] VITALONE A., MCCOLL J., THOME D., TITA B.: Characterization of the Effect of Epilobium Extracts on Human Cell Proliferation. Pharmacology, (2003), 69, [9] BATTINELI L., TITA B., EVANDRI M., MAZZANTI G.: Antimicrobial Activity of Epilobium spp. Extracts. Farmaco (2001), 56, 345. [10] PODOLAK I., JANECZKO Z., SOBOLEWSKA D.: Właściwości przeciwzapalne substancji roślinnych wybrane zagadnienia. Farmacja Polska, (2006), 62,

8 Praca była finansowana przez Uniwersytet Medyczny w Łodzi, grant No: Adres autorów Zakład Farmacji Aptecznej Katedra Farmacji Stosowanej Uniwersytet Medyczny w Łodzi ul. Muszyńskiego 1, Łódź tel./fax (0-42) mmzgoda@pharm.am.lodz.pl - 8 -

9 TABELA I. Skład tabletek otrzymanych metodą bezpośredniego tabletkowania, seria 1-5 oraz ze wstępnym granulowaniem seria 6 TABLE I. Components of tablets prepared by the method of direct compressing, series 1-5 and with initial granulation series 6 Składniki Components Ekstrakt z Epilobium parviflorum Schreb. Extract from Epilobium parviflorum Schreb. Chitozan Chitosan Seria Series Prosolv SMCC Vivasol Polyplasdone XL 10 + Sodium Stearyl Fumarate

10 TABELA II. Właściwości fizykochemiczne tabletek TABLE II. Physicochemical properties of the tablets Parametr Parameter Seria Series Norma Norm Średnia masa tabletki Average mass of tablet Odchylenie od śred. masy Deviation from mean mass [mg] [%] < 5 Śred. średnica tabletki Average dimension of tablet, [cm] Śred. wysokość tabletki Average high of tablet Śred. powierzchnia tabletki Average area of tablet [cm] [cm 2 ] Śred. gęstość tabletki Average density of tablet [g/cm3 ] Ścieralność Friability F [%] po przygotowaniu after preparation po 12 miesiącach przechowywania after 12 months storage < 1,0 Czas rozpadu Time of disintegration [min] po przygotowaniu after preparation po 12 miesiącach przechowywania after 12 months storage Twardość Hardness [N/cm 2 ] T (x) > 98 ± dt

11 Ilość uwolnionej substancji [%] Active substance released [%] Series 6 Series 2 Series 3 Series 4 Series Czas [min] Time [min] RYC. Profile uwalniania substancji biologicznie czynnych z tabletek (seria 2-6) FIG. Profiles of release of biologically active substances from tablets (series 2-6)