Katı kendiliğinden emülsifiye ilaç taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesi ve in vitro – in vivo değerlendirmeler
Development of solid self emulsifying drug delivery systems and in vitro - in vivo evaluations
Yazar: DUYGU YILMAZ USTA
Danışman: PROF. DR. ZEYNEP ŞAFAK TEKSİN
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Biyodağılım = Biodistribution ; Biyolojik yararlılık = Biological availability ; Bosentan = Bosentan ; Ekokardiyografi = Echocardiography ; Histoloji = Histology ; Lipoliz = Lipolysis ; Nanoemülsiyon = Nanoemulsion ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Çözünme hızı = Dissolution rate

Özet:
Bu tez çalışmasında, pulmoner arteriyel hipertansiyon (PAH) tedavisinde kullanılan BCS Sınıf 2 ilaç olan bosentanın çözünürlük ve buna bağlı biyoyararlanım sorununun uygun formülasyon yaklaşımları ile iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, bosentanın katı kendiliğinden nanoemülsifiye ilaç taşıyıcı sistem (S-SNEDDS) tableti geliştirilmiş ve in vitro-in vivo değerlendirmeler gerçekleştirilmiştir. S-SNEDDS tablet elde etmek için öncelikle optimum kendiliğinden nanoemülsifiye sistem (SNEDDS) formülasyonu geliştirilmiştir. Bunun için uygun yağ, sürfaktan ve kosürfaktanlar deneysel tasarım (DoE) ile Design Expert® 10 programı kullanılarak belirlenmiştir. Hazırlanan optimum SNEDDS formülasyonun in vitro karakterizasyonları (damlacık büyüklüğü, polidispersite indeksi, türbidite, % transmittans, viskozite ve stabilite) ve morfolojik incelemeleri yapılmıştır. Sıvı SNEDDS formülasyonu geniş spesifik yüzey alanı, yüksek gözeneklilik, yüksek yağ adsorbsiyon kapasiteli adsorban taşıyıcı olan Neusilin® US2 kullanılarak katı forma dönüştürülmüştür. Elde edilen farklı oranlardaki toz kütleleri üzerinde toz karakterizasyon çalışmaları (küme ve sıkıştırılmış dansite, yığın açısı, Carr indeksi, Hausner oranı), katı hal karakterizasyon çalışmaları (SEM, DSC, FT-IR, X-RPD ve BET) ve stabilite çalışmaları yapılmıştır. En uygun akış özelliği gösteren toz kütlesi belirlenerek doğrudan basım tekniği ile tablet haline getirilmiştir. Elde edilen tabletlerin karakterizasyonu (sertlik, çap-kalınlık, ağırlık sapması, ufalanma-aşınma, dağılma süresi, içerik tekdüzeliği) ve stabilitesi incelenmiştir. SNEDDS ve 
S-SNEDDS tablet formülasyonu için in vitro çözünme hızı, in vitro lipoliz, ex vivo permeabilite, in vivo farmakokinetik, açlık ve tokluk biyoyararlanım çalışmaları yapılmıştır. PAH oluşturulan sıçanlarda farmakodinamik çalışmalar yürütülerek ekokardiyografi ve histoloji değerlendirmeleri yapılmıştır. Farmakodinamik görüntüleme çalışmalarında In Vivo Imaging System (IVIS®) kullanılarak biyodağılım çalışmaları gerçekleştirilmiştir. SNEDDS ve S-SNEDDS tablet formülasyonlar için in vitro çözünme hızı, in vitro lipoliz ve ex vivo permeabilite çalışmalarından elde edilen sonuçlar referans ürüne (Tracleer®) göre daha yüksek bulunmuştur. SNEDDS ve S-SNEDDS tablet formülasyonları tokluk durumunda AUC ve Cmax'ı sırasıyla 1,84 ve 5,15; 2,37 ve 4,73 kat artırmıştır (p<0,05). Referans ürün, SNEDDS ve S-SNEDDS tablet için in vitro çözünme hızı ve in vivo plazma konsantrasyonu arasında MathLab® 9.10 programı kullanılarak IVIVR kurulmuştur. Sonuçta, geliştirilen formülasyonlar için yüksek korelasyon elde edilmiştir. Ekokardiyografi çalışmalarında klinik etkinlik açısından anlamlı bir sonuç bulunamamıştır. Histoloji çalışmaları ile SNEDDS ve S-SNEDDS tabletin akciğer, karaciğer ve böbrekte histopatolojik parametreler üzerindeki tedavi edici etkisinin benzer olduğu ve bu formülasyonların daha düşük dozlarının referans üründen daha etkili olduğu belirlenmiştir. Biyodağılım çalışmalarında biyodağılım ve ex vivo organ tutulumunun geliştirilen formülasyonlarda arttığı görülmüş ve bu sonuç bosentanın biyoyararlanım artışını desteklemiştir.

Abstract:
This thesis was aimed to improve the solubility and bioavailability problem of bosentan, one of the BCS Class 2 drugs used in the treatment of pulmonary arterial hypertension (PAH), using the appropriate formulation approaches. For this purpose, a bosentan solid self-nanoemulsifying drug delivery system (S-SNEDDS) tablet was developed and in vitro-in vivo evaluations were carried out. To obtain S-SNEDDS tablets, firstly, an optimum self-nanoemulsifying system (SNEDDS) formulation was developed. For this, suitable oils, surfactants, and cosurfactants were determined using the Design Expert® 10 program with experimental design (DoE). The in vitro characterizations (droplet size, polydispersity index, turbidity, % transmittance, viscosity, and stability) and morphological analyzes of the prepared optimum SNEDDS formulation were performed. Liquid SNEDDS formulation was converted into a solid form using Neusilin® US2, an adsorbent carrier with large specific surface area, high porosity, high oil adsorption capacity. Powder characterization studies (density, angle of repose, Carr index, Hausner ratio), solid-state characterization studies (SEM, DSC, FT-IR, X-RPD, and BET), and stability studies were carried out on the powder masses of different ratios obtained. The powder mass with the most suitable flow characteristics was used to prepare the tablets by direct compression technique. The characterization of the tablets (hardness, diameter-thickness, weight deviation, friability, disintegration time, content uniformity) and stability was examined. In vitro dissolution, in vitro lipolysis, ex vivo permeability, in vivo pharmacokinetic, fasted and fed bioavailability studies were performed for SNEDDS, and S-SNEDDS tablet formulation. Pharmacodynamic studies were performed in PAH-induced rats. Echocardiography and histology evaluations were performed by conducting pharmacodynamic studies in PAH-induced rats. Biodistribution studies were carried out using in vivo imaging system (IVIS®) in pharmacodynamic imaging studies. Results from in vitro dissolution rate, in vitro lipolysis, and ex vivo permeability studies, were found to be higher for SNEDDS and S-SNEDDS tablet formulations compared to the reference product (Tracleer®). SNEDDS and S-SNEDDS tablet formulations have increased AUC and Cmax in the fed state, respectively, 1,84, 5,15, 2,37, and 4,73 times (p<0,05). IVIVR was established using the MathLab® 9.10 program between in vitro dissolution rate and in vivo plasma concentration for the reference product, SNEDDS, and S-SNEDDS tablet. As a result, a high correlation was obtained for the developed formulations. No significant results were found in terms of clinical efficacy in the echocardiography studies. In histology studies, it was determined that the therapeutic effect of SNEDDS and S-SNEDDS tablets on histopathological parameters in the lung, liver, and kidney was similar and lower doses of these formulations were more effective than the reference product. In biodistribution studies, it was observed that biodistribution and ex vivo organ fluorescent emissions increased in the developed formulations, and this result supported the enhancement of bioavailability of bosentan.