Background.

Количество основных лекарственных форм, регламентированных на российском фармацевтическом рынке, составляет около 401. Не самой распространенной, но одной из востребованных лекарственных форм, являются суппозитории. Суппозитории – твердая дозированная лекарственная форма, предназначенная для введения в полость тела и расплавляющаяся (растворяющаяся, распадающаяся) при температуре тела.

Долгое время суппозитории рассматривали в основном как средства для местного лечения. В современной медицинской практике их успешно используют с целью общего воздействия на патологические процессы, происходящие в различных органах и системах организма. Интерес к разработке более совершенных рецептур суппозиториев, развитию их производства не ослабевает, поскольку использование лекарственных препаратов в виде суппозиториев обладает рядом неоспоримых преимуществ, таких как:

• безболезненность и простота применения;
• быстрое попадание действующего вещества непосредственно в системный кровоток через лимфатическую и венозную систему малого таза, минуя печень, что характеризуется быстрым достижением максимальной концентрации за короткий промежуток времени. По указанным фармакокинетическим параметрам ректальный путь введения сопоставим с инъекционным, поэтому для достижения требуемого фармакодинамического эффекта требуется меньшая доза действующего лекарственного вещества при сопоставлении с другими способами введения;
• уменьшение количества побочных эффектов в общем, а также снижение степени и частоты развития возможных аллергических реакций в частности;
• устранение инактивирующего действия пищеварительных соков, поэтому в данной лекарственной форме возможно введение лекарственных веществ, подвергающихся разрушению в пищеварительном тракте;
• возможность использования у лиц с нарушением процесса глотания различной этиологии, при наличии заболеваний, изменяющих фармакокинетику препаратов;
• возможность вводить вещества с неприятными органолептическими свойствами, ингредиенты с различными физико-химическими и фармакологическими свойствами, несовместимые в других лекарственных формах;
• доступность для промышленного производства [1].

Одним из испытаний, играющих важнейшую роль в контроле качества лекарственных препаратов в виде твердых дозированных лекарственных форм, в том числе суппозиториев, является тест «Растворение» [2].

Тест «Растворение»

Испытание «Растворение» предназначено для определения количества лекарственного вещества, которое в условиях, указанных в фармакопейной статье на препарат, за определенный промежуток времени должно высвобождаться в среду растворения из твердой дозированной формы. Важность указанного теста сложно переоценить: его использование было попыткой ввести в нормативную документацию испытание, которое, наряду с оценкой фармацевтической эквивалентности, позволило проводить хотя бы приблизительную оценку биоэквивалентности лекарственного препарата [3–5].

Испытание «Растворение» используется при разработке твердых дозированных лекарственных форм для подбора наиболее подходящих вспомогательных веществ и их пропорций, оптимизации технологического процесса, приведения в соответствие высвобождения действующего вещества из создаваемых лекарственных форм с высвобождением из лекарственного препарата сравнения, установления стабильности лекарственного препарата и подтверждения постоянства качества и характеристик лекарственного препарата после внесения изменений в состав лекарственной формы или производственный процесс (оптимизация производства, смена оборудования или места производства). Более подробные и объективные сведения об исследуемом лекарственном препарате в испытании «Растворение» могут быть получены при изучении высвобождения действующего вещества не по одной точке, как описано в общей фармакопейной статье и зарубежных фармакопеях, а по профилям растворения с дальнейшим использованием разных методов сравнения полученных профилей растворения [6].

Тест «Растворение» нормируется во всех ведущих фармакопеях. Сравнительный анализ требований различных фармакопей к аппаратам и методикам теста «Растворение» детально рассмотрен в литературе: в целом отмечается высокая степень гармонизации соответствующих фармакопейных статей [7]. В России в соответствии с общей фармакопейной статьей (ОФС) 1.4.1.0013.15 «Суппозитории» для суппозиториев на гидрофильной основе проводят испытание в соответствии с ОФС 1.4.2.0014.15 «Растворение для твёрдых дозированных лекарственных форм», для суппозиториев на липофильной основе – по ОФС 1.4.2.0015.15 «Растворение для суппозиториев на липофильной основе»2.

Особенности устройства и работы тестера растворения с проточной ячейкой

В Фармакопее США приведен наиболее широкий перечень оборудования для теста «Растворение»: Аппарат 1 «Вращающаяся корзинка» (метод USP-1), Аппарат 2 «Лопастная мешалка» (метод USP-2), Аппарат 3 «Качающийся цилиндр» (метод USP-3), Аппарат 4 «Проточная ячейка» (метод USP-4), Аппарат 5 «Лопасть над диском» (метод USP-5), Аппарат 6 «Вращающийся цилиндр» (метод USP-6), Аппарат 7 «Качающийся держатель» (метод USP-7) [8].

Со времени разработки первой методики в 50-х годах 20 века были предложены самые разные устройства с проточной ячейкой [9].

Принципиальная схема Аппарата 4 «Проточная ячейка» включает резервуар для среды растворения, насос, проточную ячейку и водяную баню, поддерживающую температуру в течение теста в необходимых пределах. Существуют открытая (подача «чистой» среды растворения и удаление элюата) и закрытая (рециркуляция среды растворения) конфигурации работы проточной ячейки.

Проточные ячейки современных тестеров растворимости характеризуются удобством и простотой монтажа и обслуживания, повышенной герметичностью, компактными размерами, что позволяет реализовать их ускоренный прогрев и выход на рабочий режим. Нагрев ячеек может осуществляться индивидуально. Для суппозиториев как лекарственной формы с большим количеством вспомогательных веществ испытания можно проводить в конфигурации «открытая петля» с бесконечной подачей свежей среды и неограниченным количеством точек отбора проб. Указанную конфигурацию удобно использовать также для тестирования слаборастворимых продуктов. Коллектор фракций позволяет отбирать пробы через заданный период времени для дальнейшего анализа. В конфигурации «Закрытая петля» имеется возможность тестирования лекарственных форм с низкой дозировкой активного фармацевтического ингредиента или с его пролонгированным высвобождением. Это позволяет проводить длительные тесты растворения с небольшими объемами среды в замкнутом цикле. Приемный контейнер для среды используется как промежуточный контейнер и гарантирует оптимальное перемешивание среды в течение теста. Он может оснащаться магнитной мешалкой и термостатировать среду. Контроль за параметрами системы осуществляется через специализированное программное обеспечение.

К недостаткам Аппарата 4 «Проточная ячейка» можно отнести высокую стоимость, а также отсутствие стандартных таблеток для химической квалификации.

Среди достоинств устройства «Проточная ячейка» следует отметить возможность моделирования высвобождения лекарственных веществ со сменой среды растворения с последующим установлением корреляции in vitro – in vivo [7]. Считается, что система «Проточная ячейка» считается более совершенной с точки зрения имитации механики растворения in vivo [10]. Метод USP-4 может быть использован для исследований высвобождения активного фармацевтического ингредиента из лекарственных форм, для которых необходима смена нескольких сред с различными значениями рН в рамках одного эксперимента, что, как правило, характерно для лекарственных форм с модифицируемым высвобождением активного фармацевтического ингредиента [11].

Возможности использования устройства c проточной ячейкой для исследования суппозиториев

Несмотря на достоинства, указанные выше, в настоящее время устройство «Проточная ячейка» преимущественно используется для моделирования поведения лекарственных средств в желудочно-кишечном тракте при их разработке, а в фармакопейном анализе применяется редко. Для проведения теста «Растворение» для суппозиториев на липофильной основе проточная ячейка имеет значительные перспективы [7].

Известно, что липофильные суппозитории могут проходить несколько стадий перед высвобождением активного фармакологического ингредиента, таких как размягчение, деформационное плавление или распад, сопровождающийся распространением. Начальная фаза является наибольшим источником вариабельности при тестировании высвобождения лекарственного средства in vitro из-за изменчивости площади поверхности, подвергаемой воздействию среды, а также свой вклад вносит неравномерное распределение лекарственного средства в растворе и расплавленной и диспергированной матрице [12].

Тест «Растворение», широко используемый для разработки и стандартизации пероральных лекарственных форм, как за рубежом, так и в нашей стране, имеет уже солидную теоретическую базу, а в отношении суппозиториев она более чем скромная [13]. В настоящее время теоретические и экспериментальные исследования растворения препаратов в проточной ячейке продолжаются.

В работе [14] проведен математический анализ растворения лекарственного средства в проточной ячейке. К процессу растворения лекарственного средства в проточном аппарате по методу USP-4 применялась теория пограничного слоя.

Имеются исследования, в которых выясняются влияние настроек системы растворения проточной ячейки на гидродинамические свойства и профили растворения модельных составов [15].

Работы многих ученых посвящены сравнительным исследованиям эффективности использования аппаратов разных типов. Например, проведено исследование для определения поведения растворения суппозиториев, содержащих пироксикам, с использованием методов USP 1, 2 и 4. Результаты показали, что проточный метод представляется полезным для изучения процесса растворения суппозиториев, содержащих пироксикам, приводит к получению воспроизводимых данных о растворении. Метод проточной ячейки обеспечивает более быструю скорость растворения пироксикама in vitro, по сравнению с другими сравниваемыми методами [16].

Авторами [17] была оценена пригодность Аппаратов 1, 2 и 4 для контроля качества суппозиториев, содержащих индометацин, исследовано влияние типа основы на профили высвобождения действующего вещества. Результаты исследования позволяют рассматривать использование Аппарата 4 в качестве простого и надежного инструмента для оценки растворения суппозиториев.

Сравнение эффективности растворения коммерческого эталонного продукта кетопрофена (Мексика) в гидродинамической среде, создаваемой в проточной ячейке, и с помощью метода USP-1 показало, что использование проточной ячейки оказалось подходящим вариантом для оценки эффективности растворения, что позволяет предсказать биодоступность препарата [18].

Аппарат 4 хорошо зарекомендовал себя на стадии разработки рецептур суппозиториев. Известно, что правильный подбор основы является наиболее важным аспектом в разработке лекарственных препаратов в форме суппозиториев. Одним из критериев оценки корректности выбора основы является определение высвобождения действующего вещества с помощью теста «Растворение». Так, авторами [19] проведено сравнительное исследование четырех методов оценки (вращающейся корзинки, лопастной мешалки, проточной ячейки и диализа) степени высвобождения итраконазола из вагинальных суппозиториев. Объектами исследования были суппозитории на липофильной, дифильной и гидрофильной основах. Средой растворения выступила модель вагинальной жидкости. Оценку проводили по критериям: профиль высвобождения, максимальное высвобождение и вариабельность метода. Сравнение профилей высвобождения показало, что все аппараты дают соотносимые величины высвобождения. Вариабельность всех методов была ниже в случае суппозиториев на гидрофильной основе. Самая высокая вариабельность наблюдалась во время исследования суппозиториев на липофильной основе. Наименьшей вариабельностью для всех типов исследуемых суппозиториев характеризовался метод проточной ячейки. Показано, что в процессе подбора суппозиторной основы целесообразно использовать метод с применением проточной ячейки.

Успешно проточная ячейка использована для разработки рецептуры суппозиториев на липофильной основе, содержащих метилурацил и левомицетин [20].

В настоящее время фармацевтический рынок в нашей стране характеризуется большим числом воспроизведенных лекарственных препаратов (дженериков).

В случае корреляции данных растворения in vitro и абсорбции in vivo, оценка эффективности и безопасности дженериков может проводиться по результатам испытания «Растворение» при сравнении их биоэквивалентности со стандартом, за который принимается оригинальный препарат, выпускаемый предприятием-изготовителем в соответствии с патентным правом на лицензию и эксклюзивную технологию его производства. Одним из способов установления эквивалентности дженерика препарату сравнения является сравнение профилей растворения [21]. Таким образом, учитывая преимущества современных тестеров растворимости «Проточная ячейка», описанные выше, их использование может быть удобным инструментом в исследованиях дженериков с целью обеспечения качества и безопасности лекарственных препаратов.

Для некоторых лекарственных средств испытание «Растворение» в классических фармакопейных буферных растворах не отражает их поведение в условиях in vivo с достаточной степенью достоверности. Для решения данной проблемы были разработаны так называемые биорелевантные среды растворения, позволяющие моделировать поведение лекарственных средств, их растворение и абсорбцию в желудочно-кишечном тракте [22]. В настоящее время для фармакопейных тестов такие среды не пригодны, поскольку имеют высокую стоимость и могут вызвать затруднения при количественном определении фармакологических субстанций [23]. Однако проточная ячейка может быть с успехом использована для изучения свойств биорелевантных сред и поведения лекарственных средств в них.

Курский филиал ФГБУ «ИМЦЭУАОСМП» Росздравнадзора располагает современным тестером «Проточная ячейка» для исследования суппозиториев на липофильной основе и может оказывать широкий спектр услуг по разработке и апробации методик проведения испытания «Растворение», изучению биоэквивалентности оригинальных и воспроизведенных лекарственных препаратов при проведении сравнительных тестов кинетики растворения. Следует отметить, что метод USP-4 предполагает возможность использования нескольких модификаций проточных ячеек и/или адаптеров к ним и позволяет исследовать не только суппозитории на липофильной основе, но и другие лекарственные формы, слаборастворимые продукты, препараты с низкой дозировкой, пролонгированным высвобождением.

Выводы

На сегодняшний день опыт исследования растворения суппозиториев на липофильной основе с использованием устройства «Проточная ячейка» не так широк, как других лекарственных форм и других видов тестеров. Однако проведенные исследования доказывают перспективность применения современных устройств «Проточная ячейка», имеющих удобное для пользователей аппаратное и программное оформление, позволяющих реализовать разнообразные условия проведения экспериментов (при этом минимизировав их трудоемкость) при оценке растворения суппозиториев для решения самых разных задач: разработке рецептур суппозиториев, оптимизации технологических процессов, обеспечении качества и мониторинга безопасности оригинальных и воспроизведенных лекарственных препаратов, изучении свойств биорелевантных сред и поведения лекарственных средств в них.

_______________________________________________________________________

1 Приказ Минздрава России от 27.07.2016 №538н «Об утверждении перечня наименований лекарственных форм лекарственных препаратов для медицинского применения» (зарегистрировано в Минюсте России 17.08.2016 № 43291).

2 Государственная фармакопея Российской Федерации XIV издание. – URL: https://femb.ru/record/pharmacopea14 (дата обращения: 02.01.2022, режим доступа свободный).

1. Zyryanov O.A. Development of the composition and technology for obtaining a dosage form based on triazatricyclotetradecane, a potential AMPA receptor modulator. Candidate’s thesis. – Moscow., 2021. – 186p. (in Russian).
2. Davydova K.S., Kulinich Yu.I., Shokhin I.E. Dissolution test in drug quality control // Remedium. Zhurnal o rossijskom ry`nke lekarstv i medicinskoj texnike (Remedium. Magazine about the Russian market of medicines and medical equipment). – 2010. – № 5. – P. 42. (in Russian).
3. Arzamastsev A.P., Dorofeev V.L. Equivalence of generic medicines: pharmaceutical aspects // Vedomosti NCzE`SMP (Bulletin of the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products). – 2007. – № 1. – P. 27–35. (in Russian).
4. Shah V.P. Dissolution: a quality control test vs. a bioequivalence test // Dissolution Technologies. – 2001. – V. 8. – № 4. – P. 6–7.
5. Skelly J.P. Bioavailability of sustained release dosage forms – relationship with in-vitro dissolution / /Oral Sustained Release Formulations. Pergamon, New York. – 1988. – Р. 57.
6. Korolev A.V. Assessment of pharmaceutical equivalence of solid dosage forms using the “Dissolution” test. Candidate’s thesis. – Moscow, 2009. – 137p. (in Russian).
7. Shokhin I.E. Methodological framework for in vitro equivalence studies and modeling of drug release in the gastrointestinal tract. Candidate’s thesis. – Moscow, 2016. – 421 p. (in Russian).
8. Grebenkin D.Yu., Stanishevskiy Y.M., Shohin I.E. Modern approaches of dissolution profile test (review). Drug development & registration. 2016; (1): 166–171. (in Russian).
9. Langenbucher F. et al. Standardized flow-cell method as an alternative to existing pharmacopoeial dissolution testing // Pharmazeutische Industrie. – 1989. – V. 51. – №. 11. – P. 1276–1281.
10. Shokhin I.E. Study of the comparative dissolution kinetics of generic drugs: Candidate’s thesis. – Moscow, 2009. – 131 p. (in Russian).
11. Moustafine R.I. et al. The features of the predictive dissolution testing (review) // Drug development & registration. – 2017. – № 1. – P. 156–162. (in Russian).
12. Janicki S. et al. Evaluation of paracetamol suppositories by a pharmacopoeial dissolution test-comments on methodology // European Journal of pharmaceutics and biopharmaceutics. – 2001. – V. 52. – № 2. – P. 249–254.
13. Orlova T.V. Biopharmaceutical substantiation of the optimal composition, technology and methods for the study of suppositories on the example of the pharmacological group of non-steroidal antiinflammatory drugs. Candidate’s thesis. – Мoscow, 2014. (in Russian).
14. McDonnell D. et al. A mathematical analysis of drug dissolution in the USP flow through apparatus // Heat and Mass Transfer. – 2018. – V. 54. – № 3. – P. 793–801.
15. Yoshida H. et al. Effects of pump pulsation on hydrodynamic properties and dissolution profiles in flow-through dissolution systems (USP 4) // Pharmaceutical research. – 2016. – V. 33. – № 6. – P. 1327–1336.
16. Horvath G., Nagy K. Comparative in vitro dissolution studies of piroxicam suppositories using the basket, the paddle and the flow through methods // Acta pharmaceutica Hungarica. – 1994. – V. 64. – № 4. – P. 135–140.
17. Mori K. et al. The in vitro release of indomethacin from suppositories: effects of bases and comparison of different dissolution methods //Chemical and Pharmaceutical Bulletin. – 2017. – V. 65. – № 7. – P. 674–677.
18. Dominguez-Ramirez A. In vitro release of ketoprofen suppositories using the USP basket and the flow-through cell dissolution methods // Pak. J. Pharm. Sci. – 2014. – V. 27. – № 3. – P. 453–458.
19. Salova V.G., Odintsova E.B., Kozlova Zh.M. Comparison of methods for determining the release of itrakonazole from vaginal suppositories // Mediko-farmacevticheskij zhurnal Pul`s (Medical & Pharmaceutical Journal Pulse). – 2020. – Vol. 22. – № 6. – P. 79-83. (in Russian).
20. Boricheva A.V., Pankina V.A., Romanova E.V., Sanaeva E.P., Saushkina A.S. Development and characterization of antimicrobial and wound-healing suppositories with methyluracil and levomycetin [website] // Ogarevonline. – 2021. – № 13. – Available at: http://journal.mrsu.ru/arts/razrabotka-i-xarakteristika-suppozitoriev-antimikrobnogoi-ranozazhivlyayushhego-dejstviya-s-metiluracilom-ilevomicetinom (Accessed 12.12.2021). (in Russian).
21. Smekhova I.E. et al. The Dissolution test and modern approaches to assessing the equivalence of medicinal products // Drug development & registration. – 2013. – Vol. 1. – № 2. – P. 50–61. (in Russian).
22. Marques M. Dissolution media simulating fasted and fed states // Dissolution Technologies. – 2004. – V. 11. – № 2. – P. 16–19.
23. Volkova E. A. et al. Biorelevant dissolution media a modern tool for modeling the processes of drug dissolution and absorption // Biomedicina (Journal Biomed). – 2011. – № 3. – P.133–140. (in Russian).