Oral yoldan uygulanmak üzere ritonavir nanosüspansiyon formülasyonunun geliştirilmesi ve in vitro/ in vivo değerlendirilmesi
Development and in vitro/ in vivo evaluation of ritonavir nanosuspension formulation for oral administration
Yazar: ALPTUĞ EREN KARAKÜÇÜK
Danışman: PROF. DR. FATMA NEVİN ÇELEBİ
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: AIDS = AIDS ; Geçirgenlik = Permeability ; HIV = HIV ; Proteaz inhibitörleri = Proteases inhibitors ; Ritonavir = Ritonavir ; Çözünürlük = Solubility ; İlaç formülleri = Formularies ; İlaçlar = Drugs ; İn vitro = In vitro ; İn vivo = In vivo

Özet:
Tez çalışmasında amaç, HIV kaynaklı AIDS tedavisinde proteaz inhibitörü olarak kullanılan ve düşük çözünürlük özelliklerine sahip ritonavirin oral yoldan uygulanmak üzere yeni nanosüspansiyon formülasyonunun geliştirilmesi ve in vitro/ in vivo değerlendirilmesidir. Ritonavirin nanosüspansiyonunun hazırlanması için ölçek büyütmeye ve ticarileşmeye uygun olan mikrofluidizasyon yöntemi kullanılmıştır. Farklı tip ve oranlarda yüzey etkin madde ve/ veya polimer kullanılarak stabilize edilen nanosüspansiyonlarda, formülasyon ve işlem parametrelerinin etkisini araştırmak amacıyla formülasyon geliştirme sürecinde deneysel tasarımlama (DoE) yaklaşımından faydalanılmıştır. Nanosüspansiyonlar liyofilizasyon tekniği ile kurutulmuştur. Liyofilizasyon işlemi ile kurutulan nanosüspansiyonlarda karakterizasyon çalışmaları (DSC, X-ışını kırınımı, FTIR, zeta potansiyeli partikül büyüklüğü ve dağılımı) sonrası, çözünürlük, çözünme, hücre kültürü, kısa ve uzun süreli stabilite, in vivo farmakokinetik ve biyoyararlanım çalışmaları yürütülmüştür. Nanosüspansiyonların hazırlanmasında kullanılan stabilizanlar içinde HPMC- SDS ve Tween 80- mannitol kombinasyonu ile en uygun nanosüspansiyonlar elde edilmiştir. Ritonavir nanosüspansiyonlarının partikül büyüklüğü 500-700 nm arasında, 0,1-0,4 partikül büyüklüğü dağılımında ve yaklaşık -20 mV zeta potansiyel değerlerinde bulunmuştur. Liyofilize nanosüspansiyonlar ritonavirin sudaki çözünürlüğünü kaba toza göre yaklaşık 3,5 kat artmıştır. İn vitro çözünme çalışmaları üç farklı ortamda yapılmıştır. Ritonavirin kaba tozu, ticari ürün ve nanosüspansiyonların yüzey etkin madde (POE10LE) içeren ortamda tamamı çözünmüştür. FaSSIF ortamda nanosüspansiyonların, kaba toza göre daha iyi, ticari ürün ile benzer çözünme profili gösterdiği saptanmıştır. FeSSIF ortamda ise nanosüspansiyon formülasyonu, ticari ürüne göre daha yüksek çözünme profili göstermiştir. Caco-2 hücrelerinden geçişte ritonavirin nanosüspansiyon formülasyonu, ritonavirin permeabilite değerini arttırmıştır. İn vivo farmakokinetik çalışmaları göre nanosüspansiyonda Cmaks ve AUC0-t  değerleri kaba toza göre sırasıyla 8,9 ve 12,5; ticari ürüne göre 1,9 ve 2,1 kat artırmıştır. Ayırca yapılan immünolojik çalışmalar sonunda nanosüspansiyonda CD4+/CD8+ oranı 1'in üzerinde ve uygun bulunmuştur. Sonuçlar, oral yoldan uygulanmak üzere  ritonavirin en  uygun  nanosüspansiyon formülasyonunun  geliştirildiğini  ve çözünürlüğün, çözünmenin ve biyoyararlanımın artırıldığını  göstermektedir.

Abstract:
The aim in our thesis was to develop a new nanosuspension formulation for the oral administration of ritonavir which is used as a protease inhibitor in HIV-induced AIDS treatment and has low solubility, and in vitro/ in vivo evaluation. The microfluidization method suitable for scale up and commercialization has been used for the preparation of the nanosuspension of ritonavir. The design of experiment (DoE) approach was used in the formulation development process to investigate the influence of formulations and process parameters on nanosuspensions stabilized using different types and ratios of surfactants and/ or polymers. Nanosuspensions were dried using lyophilization technique. Following the characterization studies (DSC, X-ray, FTIR, zeta potential, particle size and distribution) of nanosuspensions which were dried using the lyophilization process, solubility, dissolution rate, cell culture, short- and long-term stability, in vivo pharmacokinetic and bioavailability studies were conducted. Among the stabilizers which are used to prepare nanosuspensions, the most suitable nanosuspensions were acquired with the combination of HPMC- SDS and Tween 80- mannitol. The particle size of ritonavir nanosuspensions was found to be in the range of 500-700 nm, the particle size distribution was 0.1-0.4 and the zeta potential values were about -20 mV. Lyophilized nanosuspensions increased the solubility of ritonavir in water by approximately 3.5 times compared to coarse powder. In vitro dissolution studies were conducted in three different medium. The coarse powder, commercial product and nanosuspensions of ritonavir dissolved completely in a medium containing a surfactant (POE10LE). Nanosuspensions were found to exhibit a better dissolution profile than coarse powder in the FaSSIF medium and a similar dissolution profile with the commercial product was obtained. Whereas in the FeSSIF medium, the nanosuspension formulation showed higher dissolution in comparison with the commercial product. During the transition from Caco-2 cells, permeability value of ritonavir was increased with the nanosuspension formulation. According to in vivo pharmacokinetic studies, Cmax and AUC0-t values in nanosuspension displayed an 8.9- and 12.5-fold increase compared to the coarse powder, and a 1.9- and 2.1-fold increase compared to the commercial product, respectively. At the end of immunological studies, the ratio of CD4+/CD8+ was found above 1. The results show that the optimal nanosuspension formulation of ritonavir was developed for oral administration, and with this formulation the solubility, dissolution and bioavailability were increased.