Paklitaksel nanopartiküllerinin kalite tasarımı ile geliştirilmesi ve değerlendirilmesi
Development and evaluation of paclitaxel nanoparticles using quality by design
Yazar: FIRAT YERLİKAYA
Danışman: PROF. DR. YILMAZ ÇAPAN
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Emülsiyonlar = Emulsions ; Kalite = Quality ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Paklitaksel = Paclitaxel ; Tasarım = Design

Özet:
Kalite Tasarımı, FDA tarafından başlatılan, bilgi ve bilimsel yaklaşım esaslı bir girişimdir. Bu tez çalışmasının amacı Y/S emülsiyon oluşturma-çözücü buharlaştırma yöntemiyle hazırlanan paklitaksel nanopartiküllerini kalite tasarımı yaklaşımıyla geliştirmek ve karakterize etmektir. Buna ek olarak; prosesteki değişkenlik kaynaklarını belirlemek ve kontrol etmek, ayrıca formülasyon bileşenleri ve proses parametrelerinin nanopartiküllerin kritik kalite özellikleri üzerine etkisini anlamak da hedeflenmiştir. Bunun için öncelikle çeşitli formülasyon ve proses parametrelerinin paklitaksel nanopartiküllerinin kritik kalite özellikleri (partikül büyüklüğü, zeta potansiyeli ve enkapsülasyon etkinliği) üzerine etkilerinin değerlendirildiği bir risk değerlendirmesi çalışması yapılmıştır. Ishikawa diyagramı kullanılarak potansiyel risk faktörleri belirlendikten sonra Plackett-Burman deney tasarımı kullanılarak önemsiz risk faktörleri elenmiş ve son olarak Box-Behnken deney tasarımı kullanılarak paklitaksel nanopartikülleri optimize edilmiştir. Optimize edilen paklitaksel nanopartikül formülasyonu daha sonra FTIR, XRD, DSC, SEM, AFM ve gaz kromatografisi ile karakterize edilmiştir. Bu çalışmalar sonucunda paklitaksel ile PLGA arasında herhangi bir geçimsizlik olmadığı, paklitakselin nanopartiküllere tamamen enkapsüle olduğu ve enkapsülasyon sırasında kristal halden amorf hale geçtiği görülmüştür. Gaz kromatografisi analizlerinde ise hazırlanan paklitaksel formülasyonunda diklorometan kalıntısı saptanmamıştır. Yapılan in vitro sitotoksisite testi geliştirilen paklitaksel nanopartiküllerinin serbest paklitaksele göre antitümör aktivite yönünden daha etkin olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışması formülasyon ve proses parametrelerinin kalite tasarımı yaklaşımıyla anlaşılmasının kompleks ilaç taşıyıcı sistemlerinin optimizasyonundaki önemini ortaya koymuştur.

Abstract:
Quality by design is an FDA initiative that is a science and knowledge-based approach to pharmaceutical development. The aim of this study was to develop and characterize paclitaxel nanoparticles prepared by o/w emulsification-solvent evaporation method and to identify and control critical source of variability in the process, and understand the impact of formulation components and process parameters on the critical quality attributes using a quality by design approach. For this, a risk assessment study was performed with various formulation and process parameters regarding their impacts on critical quality attributes of paclitaxel nanoparticles which were determined as particle size, zeta potential and encapsulation efficiency. The potential risk factors were identified using an Ishikawa diagram and screened by Plackett-Burman design and finally paclitaxel nanoparticles were optimized using Box-Behnken design. The optimized nanoparticle formulation was further characterized by FTIR, XRD, DSC, SEM, AFM and gas chromatography. These studies showed that there was no incompatibility between paclitaxel and PLGA, paclitaxel completely encapsulated into the nanoparticles and transformed from crystalline state to amorphous state while encapsulating. In addition, no dichloromethane residue was detected in paclitaxel nanoparticles. In vitro cytotoxicity test showed that the developed paclitaxel nanoparticles were more efficient than free paclitaxel in terms of antitumor activity. In conclusion, this study demonstrated that understanding the formulation and the process parameters with the philosophy of quality by design is useful for the optimization of complex drug delivery systems.