JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

يوضح هذا المنشور تطبيق حيود الأشعة السينية وقياس كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي كمعايير ذهبية للتحقيق في الحالة الصلبة للسواغ القائمة على الدهون (LBEs). إن فهم تغير الحالة الصلبة في LBEs وتأثيره على أداء المنتجات الصيدلانية هو العامل الرئيسي لتصنيع أشكال جرعات قوية قائمة على الدهون.

Abstract

السواغات القائمة على الدهون (LBEs) منخفضة السمية ومتوافقة حيويا وطبيعية ، ويدعم تطبيقها استدامة تصنيع الأدوية. ومع ذلك ، فإن التحدي الرئيسي هو حالتها الصلبة غير المستقرة ، مما يؤثر على استقرار المنتج الصيدلاني. ترتبط الخصائص الفيزيائية الحرجة للدهون لمعالجتها - مثل درجة حرارة الذوبان واللزوجة والريولوجيا وما إلى ذلك - بتركيبها الجزيئي وتبلورها. تؤثر المواد المضافة ، وكذلك الإجهاد الحراري والميكانيكي الذي ينطوي عليه عملية التصنيع ، على الحالة الصلبة للدهون وبالتالي على أداء المنتجات الصيدلانية منها. لذلك ، فإن فهم التغيير في الحالة الصلبة أمر بالغ الأهمية. في هذا العمل ، تم تقديم مزيج من حيود الأشعة السينية للمسحوق وكالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) كمعيار ذهبي لتوصيف الحالة الصلبة للدهون. حيود الأشعة السينية هو الطريقة الأكثر فعالية لفحص تعدد الأشكال ونمو البلورات. يتميز الترتيب متعدد الأشكال وطول الصفيحة في المناطق ذات الزاوية الواسعة والصغيرة لحيود الأشعة السينية ، على التوالي. يمكن استخدام منطقة تشتت الأشعة السينية ذات الزاوية الصغيرة (SAXS) بشكل أكبر للتحقيق في نمو البلورات. يمكن الإشارة إلى انتقال المرحلة والفصل. يستخدم كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) لفحص السلوك الحراري للدهون، وتقدير قابلية امتزاج المواد المضافة و/أو المكونات الصيدلانية النشطة (API) في مصفوفة الدهون، وتوفير مخططات الطور. يتم تقديم أربع دراسات حالة تستخدم فيها LBEs إما كمواد طلاء أو كمصفوفة تغليف لتوفير أنظمة متعددة الجسيمات مغلفة بالدهون ومعلقات نانوية دهنية ، على التوالي. يتم فحص الحالة الصلبة الدهنية وتغييرها المحتمل أثناء التخزين وربطها بالتغيير في إصدار API. الطرق المجهرية النوعية مثل المجهر الضوئي المستقطب والمجهر الإلكتروني الماسح هي أدوات تكميلية للتحقيق في التبلور على المستوى الجزئي. يجب إضافة طرق تحليلية أخرى بناء على عملية التصنيع المحددة. يجب فهم العلاقة بين الهيكل والوظيفة وقابلية المعالجة بعناية لتصميم منتجات صيدلانية قوية ومستقرة قائمة على الدهون.

Introduction

الليبيدات هي فئة من المواد التي تحتوي على الهيدروكربونات الأليفاتية طويلة السلسلة ومشتقاتها. وهي تغطي مجموعة واسعة من الهياكل الكيميائية ، بما في ذلك الأحماض الدهنية ، والأسيلجلسرين ، والستيرول ، واسترات الستيرول ، والشموع ، والفوسفوليبيدات ، والدهون السفينغولية1. بدأ استخدام الدهون كسواغات صيدلانية في عام 1960 لتضمين الأدوية في مصفوفة الشمع لتوفير تركيبات إطلاق مستدامة2. منذ ذلك الحين ، اكتسبت السواغات القائمة على الدهون (LBEs) اهتماما واسعا للتطبيقات المتنوعة ، مثل إطلاق الأدوية المعدلة ، وإخفاء الذوق ، وتغليف الأدوية ، وتعزيز التوافر البيولوجي للأدوية. يمكن تطبيق LBEs في مجموعة واسعة من أشكال الجرعات الصيدلانية عبر عمليات التصنيع متعددة الاستخدامات ، وهي الطلاء بالذوبان الساخن ، والتجفيف بالرش ، وبثق الدهون الصلبة ، والطباعة ثلاثية الأبعاد 3D ، والأقراص ، والتجانس عالي الضغط ، من بين أمور أخرى. أشكال الجرعة مثل الأقراص ، والأفلام المتفككة عن طريق الفم ، والأنظمة متعددة الجسيمات ، والجسيمات النانوية والميكروبية ، والكريات ، والأشكال المطبوعة ثلاثية الأبعاد هي النتيجة2،3،4.

تمتلك LBEs حالة "عام معترف به على أنه آمن" ، وسمية منخفضة ، وتوافق حيوي جيد ، وتحمل محسن للمريض. يسمح أصلها الطبيعي وتوافرها الواسع بتمكين التصنيع الصيدلاني الأخضر والمستدام. ومع ذلك ، فقد ارتبط استخدام LBEs بأشكال جرعات غير مستقرة. تم الإبلاغ على نطاق واسع عن تغييرات في خصائص المنتجات القائمة على الدهون بعد التخزين. تعتبر الحالة الصلبة ل LBEs ووجود تعدد الأشكال الدهنية الأسباب الرئيسية لعدم استقرار أشكال الجرعات القائمة على الدهون5،6،7،8.

ترتبط الخواص الميكانيكية والفيزيائية للدهون ارتباطا وثيقا بخصائص التبلور وبنية شبكتها البلورية ، والتي تظهر تسلسلات هرمية متميزة للتنظيم الهيكلي. عند استخدام الدهون في تصنيع المنتجات الصيدلانية ، تتأثر البنية البلورية بمعلمات العملية المطبقة ، مثل درجة الحرارة والمذيبات العضوية والقص والقوى الميكانيكية ، والتي بدورها تؤثر على أداء المنتج الصيدلاني5،7،9،10،11،12 . لفهم هذه العلاقة بين البنية والوظيفة، من المهم معرفة أسس تبلور الليبيدات والبنية البلورية والطرق التحليلية لفحصها.

على المستوى الجزيئي ، تسمى أصغر وحدة من بلورة الدهون "خلية الوحدة". يؤدي التكرار المنتظم ثلاثي الأبعاد لخلايا الوحدة إلى بناء الشبكات البلورية ، مع تفاعلات جزيئية أقوى إلى جانب اتجاهاتها الجانبية مقارنة بالاتجاهات الطولية ، مما يفسر البناء الطبقي لبلورات الدهون. تعرف التعبئة المستعرضة المتكررة لسلاسل الهيدروكربونات بالخلية الفرعية 1،12،13 (الشكل 1). الصفائح هي التعبئة الجانبية لجزيئات الدهون. في الحزمة البلورية ، تتكون الواجهات بين الصفائح المختلفة من مجموعات نهاية الميثيل ، بينما يتم وضع مجموعات الجلسرين القطبية في الأجزاء الداخلية من الصفيحة14. للتمييز بين كل سلسلة حمض دهني في الصفيحة ، يتم استخدام مصطلح النشرة ، والذي يمثل طبقة فرعية تتكون من سلاسل حمض دهني مفردة. يمكن ترتيب الأسيل جليسرول في أطوال سلسلة وريقات مزدوجة (2 لتر) أو ثلاثية (3 لتر)14. تدفعها الطاقة السطحية للصفائح إلى تكديس بعضها البعض بشكل فوقي ، لتوفير بلورات نانوية. تؤثر عوامل المعالجة المختلفة مثل درجة حرارة التبريد ومعدله على عدد الصفائح المكدسة وبالتالي سمك البلورات (~ 10-100 نانومتر). يؤدي تجميع البلورات إلى تكوين كرويات على نطاق صغير ، ويوفر تجميع الكرويات الشبكة البلورية ل LBEs بسلوك عياني محدد13.

تبدأ انتقالات الحالة الصلبة على المستوى الجزيئي. يسمى الانتقال الهندسي من خلية فرعية إلى أخرى تعدد الأشكال. عادة ما توجد ثلاثة أشكال متعددة الأشكال الرئيسية من شكل α و β و β في أسيلجلسرين ، مرتبة وفقا لزيادة الاستقرار. يحدث إمالة الصفيحة فيما يتعلق بالمجموعات النهائية أثناء التحولات متعددة الأشكال 1,13. يتم تجربة التحولات متعددة الأشكال للتخزين والذوبان بوساطة LBEs. تحدث انتقالات التخزين عندما يتم تخزين الشكل شبه المستقر تحت درجة حرارة الانصهار ، بينما تحدث التحولات بوساطة الذوبان عندما ترتفع درجة الحرارة فوق نقطة انصهار الشكل شبه المستقر الذي يؤدي إلى الذوبان والتبلور المتتالي للشكل الأكثر استقرارا.

علاوة على ذلك ، يمكن أن يحدث أيضا فصل الطور ونمو البلورات. يتم فصل الطور عن طريق التبلور الأولي متعدد الأطوار ونمو مرحلة واحدة أو أكثر. يمكن أن تؤدي تفاعلات الجسيمات والجسيمات ، بما في ذلك التلبيد والتفاعلات الجزيئية والسمات المجهرية والمكونات الغريبة ، إلى نمو البلورات 1,5.

إن مراقبة تحولات الحالة الصلبة ل LBEs وتأثيرها على أداء أشكال الجرعات له أهمية كبيرة. من بين أمور أخرى ، يعد كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) وحيود الأشعة السينية ، وتحديدا تشتت الأشعة السينية الصغيرة والواسعة الزاوية (SWAXS) ، معيارين ذهبيين لتقييم الحالة الصلبة للدهون.

يشيع استخدام كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) لقياس تغيرات المحتوى الحراري للمادة محل الاهتمام المرتبطة بتدفق الحرارة كدالة للوقت ودرجة الحرارة. تستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع لفحص السلوك الحراري للدهون ، مثل المسارات المحتملة للذوبان والتبلور ، ودرجة الحرارة المقابلة والمحتوى الحراري لأشكال مختلفة متعددة الأشكال ، وكذلك الكسور الثانوية والرئيسية لتركيبات الدهون. يمكن استخدام هذه البيانات لتصوير عدم التجانس والمراحل المتعددة وتعدد الأشكالالدهنية 5،7،13.

تقنيات حيود الأشعة السينية هي أقوى الطرق لتحديد الهيكل في الحالة الصلبة. امتلاك بنية نانوية مرتبة مع صفائح متكررة ، يمكن فحص انعكاس حزمة الأشعة السينية من بلورات الدهون باستخدام قانون براج:

د = λ / 2sinθ (المعادلة 1)

حيث λ هو الطول الموجي للأشعة السينية 1.542 Å ، θ هي زاوية حيود الحزمة المتناثرة ، و d هي التباعد بين المستويات للطبقات المتكررة ، والتي تعرف بأنها طول الصفيحة في الدهون. يمكن استخدام منطقة الزاوية الصغيرة للأشعة السينية بشكل مثالي للكشف عن نمط التباعد الطويل وحساب طول الصفيحة (د). كلما زادت المسافة المتكررة d ، كانت زاوية التشتت أصغر (1-15 درجة ، منطقة زاوية صغيرة) لأن d تتناسب عكسيا مع sin θ. يمكن وصف ترتيب الخلايا الفرعية للدهون بأنه نمط التباعد القصير في منطقة الزاوية الواسعة لحيود الأشعة السينية. يمكن استخدام كل من أنماط التباعد الطويل والقصير للدهون (طول الصفيحة وترتيب الخلايا الفرعية) للإشارة إلى التحول متعدد الأشكال أحادي الخواص. على سبيل المثال ، يمكن تغيير الشكل α (سداسي) إلى β (triclinic) بسبب تغيير في زاوية إمالة السلاسل ، مع تغييرات في طول الصفيحة (نمط التباعد الطويل ، في منطقة الزاوية الصغيرة ، 1-15 درجة) وفي وضع التعبئة المستعرض (نمط التباعد القصير ، في منطقة الزاوية الواسعة ، 16-25 درجة) (الشكل 2).

يمكن استخدام المعلومات التي تم الحصول عليها من منطقة SAXS أيضا لدراسة نمو البلورة عن طريق قياس سمكها (D) عبر معادلة Scherrer15:

D = Kλ / FWHMcosθ (المعادلة 2)

حيث ، FWHM هو العرض بالراديان لأقصى حيود يقاس عند ارتفاع منتصف الطريق بين الخلفية والذروة ، والمعروف عموما باسم العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) ؛ θ هي زاوية الحيود ؛ λ هو الطول الموجي للأشعة السينية (1.542 Å) و K (ثابت Scherrer) هو رقم بلا أبعاد يوفر معلومات حول شكل البلورة (في حالة عدم وجود معلومات مفصلة عن الشكل K = 0.9 هو تقريب جيد). يرجى ملاحظة أنه يمكن استخدام معادلة Scherrer لتقدير متوسط أحجام البلورات التي تصل إلى حوالي 100 نانومتر لأن اتساع الذروة يتناسب عكسيا مع حجم البلورات. لذلك ، فإن تطبيقه مفيد لتحديد سمك الصفائح النانوية ، وبشكل غير مباشر ، عدد الصفائح المجمعة. يمكن العثور على أمثلة لاستخدام هذا النهج المعروف لفحص الخصائص البلورية للدهون في تطوير المستحضرات الصيدلانية وعدم الاستقرار المقابل في أداء المنتج في5،12،16،17،18.

توفر مراقبة الحالة الصلبة ل LBEs في كل مرحلة من مراحل التطوير من خلال تقنيات تحليلية راسخة استراتيجية فعالة لتصميم عمليات تصنيع عالية الأداء ومنتجات صيدلانية مستقرة قائمة على الدهون.

يقدم هذا المنشور التطبيق الحاسم لتحليل الحالة الصلبة الشامل ل LBEs لرصد التغيرات في الحالة الصلبة وارتباطها بالتغيير في ملف تعريف إطلاق المكون الصيدلاني النشط (API) من شكل الجرعة الصيدلانية. يتم أخذ الأنظمة متعددة الجسيمات القائمة على بلورات API المطلية بالدهون عبر الطلاء بالذوبان الساخن ، والمعلقات النانوية الدهنية الناتجة عن التجانس عالي الضغط كدراسات حالة. ينصب تركيز هذا المنشور على تطبيق حيود مسحوق الأشعة السينية وكالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) كأدوات تحليلية. يوضح المثالان الأولان تأثير التحول متعدد الأشكال ونمو البلورات ، على التوالي ، على التغيير في إطلاق API من العينات المطلية. يكشف المثال الأخير عن العلاقة بين الحالة الصلبة المستقرة للدهون والأداء المستقر للمنتج الصيدلاني في الأنظمة متعددة الجسيمات المغلفة بالدهون وفي معلقات الدهون النانوية.

Protocol

1. كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC)

  1. إعداد الصك
    1. استخدم مسعر المسح الضوئي التفاضلي المجهز بمبرد داخلي وآخذ عينات تلقائي وبرنامج للتحكم في الأدوات وتحليل البيانات.
    2. قم بتشغيل مصدر غاز النيتروجين واضبط الضغط بين 0.2-0.5 بار وقم بتشغيل أداة DSC ومبدل العينات التلقائي.
    3. افتح البرنامج وقم بتنشيط وضع الاستعداد بالنقر فوق الزر "نعم ". السماح بتوازن الجهاز لمدة ساعة واحدة على الأقل
    4. قم بتطهير الفرن بالنيتروجين ، وانقر على أيقونة طريقة جديدة وانتقل إلى تعريف الطريقة. قم بتنشيط خيار تعديل درجة الحرارة في نافذة نظرة عامة.  انتقل إلى علامة تبويب الرأس وحدد الطريقة بالنقر فوق "عينة".
    5. انتقل إلى علامة التبويب برنامج درجة الحرارة ، وحدد تطهير 2 MFC وعلى MFC الواقي ، وكلاهما عند 50 مل / دقيقة.
    6. أدخل طريقة القياس التالية: الاستعداد عند 20 درجة مئوية ، دورة التسخين عند 5 كلفن / دقيقة من 20 درجة مئوية إلى أعلى من درجة حرارة انصهار الدهون ، عقد متساوي الحرارة عند درجة الحرارة هذه لمدة 5 دقائق ، دورة التبريد إلى 0 درجة مئوية عند 5 كلفن / دقيقة إلى -20 درجة مئوية ، درجة حرارة إعادة الضبط في حالات الطوارئ النهائية عند درجة حرارة 10 درجات مئوية فوق أعلى درجة حرارة للبرنامج ، ودرجة حرارة الاستعداد النهائية عند 20 درجة مئوية.
    7. انتقل إلى علامة التبويب المعايرة وحدد ملف درجة الحرارة والحساسية المناسب. احفظ الطريقة
  2. إعداد العينة وقياسها
    1. تزن 3-4 ملغ من كل عينة في بوتقات الألومنيوم. سجل الوزن الدقيق المحمل في كل بوتقة وأغلق بوتقة الألومنيوم بغطاء مثقوب.
    2. ضع البوتقات في درج أخذ العينات الأوتوماتيكية وقم بتنشيط وضع أخذ العينات التلقائي في البرنامج والطريقة المتعلقة بالتحميل لكل عينة.
    3. املأ موضع العينة واسم العينة ووزن كل عينة وموضع البوتقة المرجعية في نافذة عرض درج العينة وابدأ القياسات.
  3. تحليل البيانات
    1. افتح البيانات الأولية باستخدام البرنامج لتحليل البيانات وارسم درجة الحرارة مقابل تدفق الحرارة ، من خلال النقر على الزر "X-time / X-temperature"
    2. في النافذة المنبثقة ، انقر فوق "إخفاء الأجزاء متساوي الحرارة". على الجانب الأيسر من الشاشة ، حدد فقط المنحنيات التي سيتم تحليلها (على سبيل المثال ، قم بإلغاء النقر فوق البيانات "الإضافية").
    3. تحقق من السلوك الحراري للدهون كأحداث ماصة للحرارة وطاردة للحرارة للطاقة الممتصة أو المنبعثة في شكل حرارة ، على التوالي ، كدالة لدرجة الحرارة.
    4. انقر على المنحنى ، متبوعا بالتقييم والمساحة ، لحساب المحتوى الحراري للاندماج كمنطقة تحت منحنى ماص الحرارة.
    5. حدد حدود التكامل عن طريق تحريك الخطوط الرأسية حوالي 2 إلى 3 درجات مئوية قبل وبعد بداية ونهاية الذروة.
    6. حدد خط أساس خطي لتكامل الذروة. تتناسب المساحة بين المنحنى وخط الأساس مع التغير في المحتوى الحراري. انقر فوق تطبيق لإنهاء الحساب. وبالمثل ، احسب الإنثالبي للتبلور باعتباره المساحة الواقعة أسفل منحنى المواد الطاردة للحرارة
    7. تحديد بداية درجة حرارة الانصهار (إلى) من خلال النقر على المنحنى المراد تحليله ثم على التقييم والبداية.
    8. حدد حدود القياس الكمي عن طريق تحريك الخطوط الرأسية إلى القسم الأكثر استقامة من المنحنى. هذا عادة ما يكون حوالي 5-10 درجة مئوية قبل وبعد الذروة. بعد ذلك ، حدد درجة حرارة الانصهار بالنقر فوق المنحنى المراد تحليله ، متبوعا بالتقييم والذروة. القيمة التي تم الحصول عليها هي الحد الأقصى للذروة.

2. تشتت الأشعة السينية بزاوية صغيرة وواسعة (SWAXS)

  1. إعداد الصك
    1. استخدم نظام تشتت الأشعة السينية ، ويتألف من كاميرا تركز على نقطة مثبتة على مولد أشعة سينية مغلق ومجهز بوحدة تحكم وبرامج ذات صلة.
    2. استخدم كوبر (λ = 1.54 Å) عند 50 كيلو فولت و 1 مللي أمبير كمصدر للأشعة السينية وكاشفين حساسين متمركزين خطيا لتغطية مناطق تشتت الأشعة السينية ذات الزاوية الصغيرة والواسعة.
    3. تأكد من متطلبات السلامة للحماية من التعرض للأشعة السينية.
    4. قم بتشغيل نظام مياه التبريد على وحدة التحكم ومضخة التفريغ وصمامات الغاز ونظام التحكم في الطاقة والسلامة.
    5. قم بتشغيل صمامات التحكم في الجهد والتطهير لأجهزة الكشف عند تدفق غاز يتراوح بين 10-20 مل / دقيقة.
    6. قم بتشغيل أنبوب الأشعة السينية وخيار الاستعداد وانتظر حوالي 10 دقائق. قم بإيقاف تشغيل وضع الاستعداد وقم بتشغيل أنبوب الأشعة السينية إلى الطاقة الكاملة (>50 كيلو فولت) وانتظر 30 دقيقة على الأقل.
    7. ابدأ تشغيل برنامج التحكم وانقر فوق إعادة تعيين TPF. اختر مرشح Tugsten وحدد الموضع. انتقل إلى الموضع لإصلاح موضع مرشح التنغستن
  2. إعداد العينة وقياسها
    1. تأكد من أن العينات متوفرة كمسحوق ناعم. إذا لزم الأمر ، قم بطحن العينات برفق في درجات حرارة منخفضة لتوفير مسحوق ناعم.
    2. املأ العينات في شعيرات زجاجية خاصة يبلغ قطرها الخارجي حوالي 2 مم ، وتجنب أي انحباس للهواء في الشعيرات الدموية. أغلق الشعيرات الدموية الزجاجية بالشمع وضعها بعناية في حامل الشعيرات الدموية.
    3. قم بتشغيل المحرك لتدوير العينة وأغلق صمام التفريغ حتى يصبح الضغط أقل من 5 ملي بار.
    4. في البرنامج ، قم بإصلاح إعداد القياسات عن طريق تحديد دقة موضع 1024. إصلاح وقت التعرض إلى 1200 ثانية.
    5. قم بإعداد حدود الطاقة بالنقر فوق أدوات الصنبور ، ثم انقر فوق الطاقة والدقة ، وانقر فوق إعادة التشغيل. قم بإعداد حدود الطاقة إلى نطاق مناسب بين 400-900.
    6. افتح مصراع الأمان وابدأ القياسات. تأكد من أن نافذة القياس تعرض 80 عدتا كحد أقصى في الثانية. إذا لم يتم إعطاء ذلك ، فقم بتكييف موضع المرشح.
  3. تحليل البيانات
    1. تصدير البيانات كملفات p00. تتكون البيانات من شدة الإرسال والامتصاص مقابل رقم القناة وزاوية الحيود .
    2. نقل البيانات للتقييم إلى برنامج إحصائي وتصحيح البيانات عن طريق تطبيع الشدة باستخدام كتلة التشتت المقاسة باستخدام مرشح التنغستن.
    3. قم بإنشاء مخطط للكثافة الطبيعية مقابل ضعف زاوية الحيود [(2Θ) 2xtheta].
    4. استخدم وظيفة "قارئ الشاشة" للعثور على قمم الحيود في مناطق SAXS و WAXS.
    5. قم بتطبيق معادلة Bragg لحساب قمم الحيود بأقصى كثافة في تباعد d قصير وطويل لمناطق WAXS و SAXS ، على التوالي.
    6. احسب نسب موضع الذروة لمنطقة SAXS لمعرفة التماثل البلوري للدهون (على سبيل المثال ، رقائقي ، سداسي ، مكعب).
    7. استخدم قمة الحيود الرئيسية لمنطقة SAXS لتحديد سمك البلورات (D). قم بتركيب الذروة في دالة Gaussian عبر المربعات الصغرى الكلاسيكية واحصل على FWHM بالنقر فوق التحليل والقمم وخطوط الأساس ومحلل الذروة ومربع الحوار مفتوح.
    8. في النافذة المنبثقة ، حدد الخيار "Fit Peaks Pro". حدد خط أساس ثابت مع y = 0 ، وحدد ذروة الحيود الرئيسية لمنطقة SAXS وانقر فوق "التحكم في الملاءمة" لتحديد معلمات ملاءمة الذروة.
    9. اختر دالة GaussAmp. اضبط المعلمات y_0 و xc_1 و A_1 على أنها ثابتة واحصل على FWHM من الملاءمة. استخدم معادلة Scherrer لحساب سمك البلورة.

3. اختبارات الذوبان

  1. إطلاق API من الأنظمة متعددة الجسيمات المطلية
    1. استخدم جهاز USP 2 (مجداف) لدراسات الذوبان.
    2. املأ أوعية اختبار الذوبان بمحلول الفوسفات 6.8 ، وقم بتسخينه إلى 37 درجة مئوية.
    3. وزن ثلاثة أضعاف عينات من الجسيمات المطلية تعادل جرعة واحدة من API ، ووضع العينات في أوعية اختبار الذوبان.
    4. ابدأ المجداف بسرعة 100 دورة في الدقيقة.
    5. اضبط جهاز أخذ العينات التلقائي لأخذ عينات من 1 مل في نقاط أخذ العينات التالية: 30 دقيقة و 60 دقيقة و 90 دقيقة و 2 ساعة و 4 ساعات و 6 ساعات و 8 ساعات و 10 ساعات و 12 ساعة و 18 ساعة و 24 ساعة.
    6. تحليل العينات عبر طريقة HPLC المناسبة5،7،17.
    7. قم بتحليل البيانات عن طريق رسم إصدار API التراكمي مقابل الوقت.
    8. إجراء التجارب على العينات المخزنة على المدى الطويل (25 درجة مئوية ، 60٪ رطوبة نسبية) وتسريعها (40 درجة مئوية و 70٪ رطوبة نسبية).
  2. إطلاق API من الجسيمات النانوية الدهنية الصلبة (SLN)
    1. تحضير سائل الرئة المحاكي (SLF) عن طريق خلط 0.02٪ (وزن / وزن) من ديبالميتويل فوسفاتيديل كولين في محلول ملحي فوسفات دولبيكو (D-PBS) ، مع التركيبة التالية: KCl (2.683 mM) ، KH 2 PO 4 (1.47 mM) ، NaCl (136.893 mM) ، Na2HPO4 · 2H2O (8.058 مللي مول) ، CaCl2 · 2H2O (0.884 mM) ، و MgCl2 · 6س2س (0.492 ملي). قم بتسخينه مسبقا على حرارة 37 درجة مئوية.
    2. استخدم أشرطة غسيل الكلى مع كيس غشاء السليلوز بقطع متحكم فيه يبلغ 7000 دالتون في ثلاث نسخ لكل عينة.
    3. خصص كاسيت غسيل كلوي واحد لكل وقت أخذ عينات: 0.5 ساعة و 1.5 ساعة و 3 ساعات و 5 ساعات و 7 ساعات و 24 ساعة. رطب أشرطة غسيل الكلى لمدة 2 دقيقة عن طريق غمرها في SLF. ثم جفف سطحها بعناية باستخدام مناشف ورقية ناعمة.
    4. حقن 3 مل من العينة (تعليق دهني نانوي) ، أي ما يعادل 600 ميكروغرام من ديكساميثازون ، في كل كاسيت.
    5. اغمر كل علبة في 200 مل من SLF عند 37 درجة مئوية (ظروف الحوض) وقم بتحريك النظام عند 125 دورة في الدقيقة.
    6. خذ عينات 200 ملغ من داخل الكاسيت باستخدام حقنة في كل وقت محدد لأخذ العينات.
    7. تحديد محتوى واجهة برمجة التطبيقات باستخدام أسلوب HPLC-MS المطور18.
    8. احسب واجهة برمجة التطبيقات الصادرة من SLN عن طريق توازن الكتلة ، وفقا ل18 ، لفترة وجيزة كفرق بين إجمالي كمية API في SLN والكمية المتبقية من API بعد أخذ العينات.
    9. كرر العملية للعينات المخزنة.

النتائج

العلاقة بين الانتقال متعدد الأشكال للدهون وإطلاق API في بلورات API المغلفة بالدهون:
يتم قياس بلورات API المطلية بأحادي ستيارات الجلسرين عبر DSC والأشعة السينية مباشرة بعد الطلاء وبعد 3 أشهر من التخزين في ظل ظروف متسارعة (40 درجة مئوية ، رطوبة نسبية 75٪)7. أحادي ستيارات ?...

Discussion

تم وصف حيود مسحوق الأشعة السينية وكالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) في هذه المخطوطة كمعايير ذهبية لتحليل الحالة الصلبة ل LBEs. يتميز حيود مسحوق الأشعة السينية بميزة بارزة تتمثل في معالجة القياسات في الموقع ، مع الحد الأدنى من معالجة الحالة الصلبة للعينات أثناء القياسات. علاوة على ذل?...

Disclosures

يكشف المؤلفون عن أي وجميع تضارب المصالح.

Acknowledgements

يتم تمويل مركز أبحاث الهندسة الصيدلانية (RCPE) في إطار COMET - مراكز الكفاءة للتقنيات الممتازة من قبل BMK و BMDW و Land Steiermark و SFG. تتم إدارة برنامج COMET بواسطة FFG.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
CaCl2·2H2OSigma-Aldrich223506
Cassettes with a cellulose membrane bag with a cut-off of 7000 Da, Thermo Scientific Slide-A-Lyzer 7KFisher Scientific Inco, USA
Control software of x-ray systemHECUS dedicated house equipment
Control unit of x-ray systemHECUS dedicated house equipment
Differential scanning calorimeter (DSC) aluminum crucibles and lidsNetzsch, Germany
Differential scanning calorimeter DSC 204 F1 Phoenix (NETZSCH, Germany).Netzsch, Germany
Dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC)Sigma-Aldrich850355P
Dissolution paddle apparatus II, Erweka DT 828 LHErweka GmbH, Langen, Germany
Dynasan 116IOI OLEOTripalmitin
GeleolGattefosseGlyceryl monosterarate 
KCl Sigma-Aldrich529552
KH2PO4Sigma-AldrichP0662
Kolliphor P 188BASF Chem TradePoloxamer 188 
MgCl2·6H2OSigma-AldrichM2670
Na2HPO4·2H2OSigma-AldrichS9763
NaClSigma-AldrichS9888
Netzsch DSC 204F1 Software Version 8.0.1Netzsch, Germany6.239.2-64.51.00
Origin Pro (OriginLab, Northampton, MA) (statistical softwareOriginLab, Northampton, MA
Proteous Analysis SoftwareNetzsch, Germany
Tween 65Polysorbate 65
Witepsol PMF 1683IOI OLEOTriglycerol ester of stearatic/palmitic acid (partially esterified)
Witepsol PMF 282IOI OLEODiglycerol ester of stearic acid 
X-ray HECUS system composed of a point-focusing camera and two linearly positioned sensitive detectorsHECUS dedicated house equipment

References

  1. Sato, K. Crystallization behaviour of fats and lipids a review. Chemical Engineering Science. 56 (7), 2255-2265 (2001).
  2. Becker, K., Salar-Behzadi, S., Zimmer, A. Solvent-free melting techniques for the preparation of lipid-based solid oral formulations. Pharmaceutical Research. 32 (5), 1519-1545 (2015).
  3. Rosiaux, Y., Jannin, V., Hughes, S., Marchaud, D. Solid lipid excipients - Matrix agents for sustained drug delivery. Journal of Controlled Release. 188, 18-30 (2014).
  4. Siepmann, J., et al. Lipids and polymers in pharmaceutical technology: lifelong companions. International Journal of Pharmaceutics. 558, 128-142 (2019).
  5. Lopes, D., et al. Microphase separation in solid lipid dosage forms as the cause of drug release instability. International Journal of Pharmaceutics. 517 (1-2), 403-412 (2017).
  6. Reitz, C., Kleinebudde, P. Solid lipid extrusion of sustained release dosage forms. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 67 (2), 440-448 (2007).
  7. Salar-Behzadi, S., Corzo, C., Schaden, L., Laggner, P., Zimmer, A. Correlation between the solid state of lipid coating and release profile of API from hot melt coated microcapsules. International Journal of Pharmaceutics. 565, 569-578 (2019).
  8. Windbergs, M., Gueres, S., Strachan, C. J., Kleinebudde, P. Two-step solid lipid extrusion as a process to modify dissolution behavior. AAPS PharmSciTech. 11 (1), 2-8 (2010).
  9. Schertel, S., Salar-Behzadi, S., Zimmer, A. Impact of surface properties of core material on the stability of hot melt-coated multiparticulate systems. Pharmaceutics. 13 (3), 366 (2021).
  10. Tang, D., Marangoni, A. G. Microstructure and fractal analysis of fat crystal networks. Journal of the American Oil Chemists' Society. 83, 377-388 (2006).
  11. Corzo, C., et al. Lipid-microparticles for pulmonary delivery of active pharmaceutical ingredients: Impact of lipid crystallization on spray-drying processability. International Journal of Pharmaceutics. 610, 121259 (2021).
  12. Acevedo, N. C., Marangoni, A. G. Characterization of the nanostructure of triacylglycerol crystal networks. Structure-Function Analysis of Edible Fats. , (2012).
  13. Marangoni, A. G. Structure-function analysis of edible fats. Structure-Function Analysis of Edible Fats. , (2018).
  14. Sato, K., Sato, K. Crystallization of lipids. Fundamentals and Applications in Food, Cosmetics, and Pharmaceuticals. , (2018).
  15. Acevedo, N. C., Marangoni, A. G. Toward nanoscale engineering of triacylglycerol crystal networks. Crystal Growth and Design. 10 (8), 3334-3339 (2010).
  16. Lopes, D. G., et al. Role of lipid blooming and crystallite size in the performance of highly soluble drug-loaded microcapsules. Journal of Pharmaceutical Sciences. 104 (12), 4257-4265 (2015).
  17. Salar-Behzadi, S., et al. Novel approach for overcoming the stability challenges of lipid-based excipients. Part 2: Application of polyglycerol esters of fatty acids as hot melt coating excipients. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 148, 107-117 (2020).
  18. Corzo, C., Meindl, C., Lochmann, D., Reyer, S., Salar-Behzadi, S. Novel approach for overcoming the stability challenges of lipid-based excipients. Part 3: Application of polyglycerol esters of fatty acids for the next generation of solid lipid nanoparticles. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 152, 44-55 (2020).
  19. Tylor, A. K., Rowe, R. C., Sheskey, P. J., Quinn, M. E. Glyceryl monostearate. Handbook of Pharmaceutical Excipients. , 290-293 (2009).
  20. Lutton, R. S., Jackson, F. L. The polymorphism of 1- monostearin and 1-monopalmitin. Journal of the American Chemical Society. 70 (7), 2445-2449 (1948).
  21. Fang, W., Mayama, H., Tsujii, K. Spontaneous formation of fractal structures on triglyceride surfaces with reference to their super water-repellent properties. The Journal of Physical Chemistry. B. 111 (3), 564-571 (2007).
  22. Maleky, F., Marangoni, A. Nanoscale effects on oil migration through triacylglycerol polycrystalline colloidal networks. Soft Matter. 7, 6012-6024 (2011).
  23. Corzo, C., et al. Novel approach for overcoming the stability challenges of lipid-based excipients. Part 1: Screening of solid-state and physical properties of polyglycerol esters of fatty acids as advanced pharmaceutical excipients. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 148, 134-147 (2020).
  24. Gordillo-Galeano, A., Mora-Huertas, C. E. Solid lipid nanoparticles and nanostructured lipid carriers: A review emphasizing on particle structure and drug release. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 133, 285-308 (2018).
  25. Fan, Y., Marioli, M., Zhang, K. Analytical characterization of liposomes and other lipid nanoparticles for drug delivery. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 192, 113642 (2021).
  26. Peyronel, F., Pink, D. A., Marangoni, A. G. Triglyceride nanocrystal aggregation into polycrystalline colloidal networks: Ultra-small angle X-ray scattering, models and computer simulation. Current Opinion in Colloid & Interface Science. 19 (5), 459-470 (2014).
  27. Acevedo, N. C., Marangoni, A. G. Functionalization of non-interesterified mixtures of fully hydrogenated fats using shear processing. Food and Bioprocess Technology. 7 (2), 575-587 (2014).
  28. Dong, Y. D., Boyd, B. J. Applications of X-ray scattering in pharmaceutical science. International Journal of Pharmaceutics. 417 (1-2), 101-111 (2011).
  29. Di Cola, E., Grillo, I., Ristori, S. Small angle X-ray and neutron scattering: Powerful tools for studying the structure of drug-loaded liposomes. Pharmaceutics. 8 (2), 10 (2016).
  30. Lopez, C., Lesieur, P., Bourgaux, C., Ollivin, M. Thermal and structural behavior of anhydrous milk fat. 3. Influence of cooling rate. Journal of Dairy Science. 88 (2), 511-526 (2005).
  31. Kalnin, D., Garnaud, G., Amenitsch, H. Ollivon. Monitoring fat crystallization in aerated food emulsions by combined DSC and time-resolved synchrotron X-ray diffraction. Food Research International. 35 (10), 927-934 (2002).
  32. Bugeat, S., et al. Unsaturated fatty acid enriched vs. control milk triacylglycerols: Solid and liquid TAG phases examined by Synchrotron radian X-ray diffraction coupled with DSC. Food Research International. 67, 91-101 (2015).
  33. Brubach, J. B., et al. Structural and thermal characterization of glyceryl behenate by X-ray diffraction coupled to differential calorimetry and infrared spectroscopy. International Journal of Pharmaceutics. 336 (2), 248-256 (2007).
  34. Chong, C. L., et al. Thermal and structural behaviour of crude palm oil: Crystallisation at very low cooling rate. European Journal of Lipid Science and Technology. 109 (4), 410-421 (2007).
  35. Askin, S., et al. A simultaneous differential scanning calorimetry-X-ray diffraction study of olanzapine crystallization from amorphous solid dispersions. Molecular Pharmaceutics. 17 (11), 4364-4374 (2020).
  36. Clout, A., et al. Simultaneous differential scanning calorimetry - synchrotron X-ray powder diffraction: A powerful technique for physical form characterization in pharmaceutical materials. Analytical Chemistry. 88 (20), 10111-10117 (2016).
  37. Jendrzejewska, I., Goryczka, T., Pietrasik, E., Klimontko, J., Jampilek, J. X-ray and thermal analysis of selected drugs containing acetaminophen. Molecules. 25 (24), 5909 (2020).
  38. Righetti, M. C. Crystallization of Polymers Investigated by Temperature-Modulated DSC. Materials. 10 (4), 442 (2017).
  39. Sauer, B. B., Kampert, W. G., Neal Blanchard, E., Threefoot, S. A., Hsiao, B. S. Temperature modulated DSC studies of melting and crystallization in polymers exhibiting multiple endotherms. Polymer. 41 (3), 1099-1108 (2000).
  40. Ali, F., Kumar, R., Lal Sahu, P., Singh, G. N. Physicochemical characterization and compatibility study of roflumilast with various pharmaceutical excipients. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 130, 1627-1641 (2017).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

186

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved