НАНОЭМУЛЬСИЯ С БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
NANO EMULSION WITH BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES

Изобретение относится к фармацевтической, пищевой промышленности и косметологии, а именно к области создания наноэмульсионных систем, используемых в качестве носителей активных веществ в фармацевтических композициях, а также при производстве пищевых и косметических продуктов.
Под наноэмульсиями понимают системы, не проявляющие двойного преломления в лучах поляризованного света, прозрачные или полупрозрачные, термодинамически устойчивые, состоящие из чрезвычайно мелких капель с диаметром в интервале от 5 до 200 нм, для формирования которых обычно используют масло, воду, поверхностно-активное вещество или сурфактант и, необязательно, вспомогательное поверхностно-активное вещество или ко-сурфактант с тщательным подбором оптимального соотношения сурфактанта и ко-сурфактанта, а также их общего количества в системе, что зачастую достаточно сложно и трудоемко.
Известна наноэмульсия на основе амфифильных неионных липидов и аминированных силиконов и ее применение (Патент РФ №2142481, C08L 83/04, А61К 7/00, публ. 1999 г.), глобулы масла которой имеют средний размер ниже 150 нм, включающая амфифильную липидную фазу, содержащую по крайней мере один амфифильный неионный липид, жидкий при комнатной температуре ниже 45°С, по крайней мере одно масло и по крайней мере один аминированный силикон, также ее использование в косметике или в дермофармации.
Задачей настоящего изобретения является разработка легко получаемых композиций, стойких при хранении, биологически совместимых, содержащих относительно большое количество воды, хорошо переносимых наноэмульсий типа вода в масле (W/O).
Поставленная задача решается созданием прозрачной или слегка опалесцирующей наноэмульсий типа вода в масле для орального, трансдермального применения для использования в офтальмологической практике с биологически активными соединениями, характеризующаяся тем, что содержит 35-80% гидрофобной фазы, 17-43% поверхностно-активного вещества, 3-7% сорастворителя и 1-15% водной фазы. В качестве гидрофобной фазы используют смеси моно-, ди- и триглицеридов с моно-и ди-эфирами насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, поверхностно-активное вещество выбирают из группы неионогенных поверхностно-активных веществ - сорбитанов в смеси со вспомогательным поверхностно-активным веществом (из группы полигидроксиалканов или одноатомных спиртов).
При этом биологически активные соединения наноэмульсий представляют собой флавоноиды, бетулин, экстракт босвеллии, витамины, микроэлементы и пр.
Кроме того, наноэмульсия имеет рН в интервале между 5,0 и 7,5, а отношение поверхностно-активного вещества к вспомогательному поверхностно-активному веществу от 3:1 до 9:1.
16
20
Наноэмульсии позволяют получать рецептуры с пролонгированным выделением гидрофильных активных соединений. В качестве гидрофобной непрерывной фазы используют смеси моно-, ди- и триглицеридов с моно-и ди-эфирами насыщенных и ненасыщенных жирных кислот (C-C) например лабрафил, изопропилмиристат и др.
Подходящие поверхностно-активные вещества наноэмульсии выбирают из группы неионогенных поверхностно-активных веществ - сорбитанов (сложных эфиров ангидросорбита и жирных кислот), предпочтительно сорбитан-бис (полиоксиэтилен) моноолеат (n=20).
Присутствующие в системе вспомогательные поверхностно-активные вещества выбирают из группы полигидроксиалканов, предпочтительно пропиленгликоль, и одноатомных спиртов, предпочтительно этанол.
Предлагаемые наноэмульсии также могут содержать другие биологически совместимые соединения, не оказывающие влияния на устойчивость наноэмульсии.
Различные композиции наноэмульсии получают следующим образом.
Пример 1. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o), содержащей рутин (флавоноид):
a) Получение водной фазы: растворяли 0,09% натрия хлорида в 9,91% воды,
b) Получение гидрофобной фазы: 1,0% рутина растворяли в 48,0% лабрафила, перемешивали отдельно в подходящем сосуде с мешалкой, термостатируемом при 60-70°С до растворения, добавляли 34,2% твина-80, 6,8% пропиленгликоля, снова перемешивали, в результате получали прозрачный гомогенный раствор.
с) Приготовление наноэмульсии: водную фазу (раствор а) при перемешивании добавляли в гидрофобную фазу (раствор b) с получением оптически прозрачной гомогенной наноэмульсии с содержанием водной фазы 10%. Значение рН около 6.
Пример 2. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o), содержащей кверцетин (флавоноид)
Следовали методике Примера 1, но вместо рутина в состав наноэмульсии вводили 1,0% кверцетина. Значение рН около 6.
Пример 3. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o), содержащей таксифолин (флавоноид)
Следовали методике Примера 1, но вместо рутина в состав наноэмульсии вводили 1,0% таксифолина. Значение рН около 7.
Пример 4. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o), содержащей таксифолин
Следовали методике Примера 1, но растворяли 2,0% таксифолина в 47,0% лабрафила.
Пример 5. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o), содержащей таксифолин
Следовали методике Примера 3, но не добавляли в водную фазу натрия хлорида.
Пример 6. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o), содержащей таксифолин
Следовали методике Примера 4, но изменяли количества поверхностно-активного вещества и вспомогательного поверхностно-активного вещества в гидрофобной фазе на 25,0% твина-80 и 5,0% пропиленгликоля соответственно. В результате при неизменном соотношении между двумя указанными компонентами (5:1) общее количество смеси поверхностно-активное соединение/вспомогательное поверхностно-активное соединение уменьшалось с 40,0% до 30,0% и увеличивалось количество лабрафила на 10%.
Пример 7. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o), содержащей таксифолин
Следовали методике Примера 4, но изменяли количество водной фазы до 15% и уменьшали количество лабрафила на 5%.
Пример 8. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o)
Следовали методике Примера 3, но не вводили в состав гидрофобной фазы таксифолин.
Пример 9. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o), содержащей бетулин (тритерпеноид)
a) Приготовление водной фазы: растворяли 0,09% натрия хлорида в 9,91% воды,
b) Получение гидрофобной фазы: в 41,9% лабрафила растворяли 0,1% субстанции бетулина, перемешивали отдельно в подходящем сосуде с мешалкой, термостатируемом при 60-70°С, до растворения, добавляли 41,7% твина-80, 6,3% спирта этилового, снова перемешивали, в результате получали прозрачный гомогенный раствор.
c) Приготовление наноэмульсии: водную фазу (раствор а) при перемешивании добавляли в гидрофобную фазу (раствор b) с получением оптически прозрачной, гомогенной наноэмульсии с содержанием водной фазы 10%. Значение рН около 6
Пример 10. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o), содержащей босвеллиевые кислоты (тритерпеноид)
a) Приготовление водной фазы: растворяли 0,09% натрия хлорида в 9,91% воды,
b) Получение гидрофобной фазы: в 30,0% изопропилмиристата растворяли 10,0% экстракта босвеллии, перемешивали отдельно в подходящем сосуде с мешалкой, термостатируемом при 60-70°С, до растворения, добавляли 41,7% твина-80, 8,3% пропиленгликоля, снова перемешивали, в результате получали прозрачный гомогенный раствор.
c) Приготовление наноэмульсии: водную фазу (раствор а) при перемешивании добавляли в гидрофобную фазу (раствор b) с получением оптически прозрачной гомогенной наноэмульсии с содержанием водной фазы 10%. Значение рН около 7.
Пример 11. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o), содержащей босвеллиевые кислоты
Следовали методике Примера 10, но 5,0% экстракта босвеллии растворяли в 37,0% изопропилмиристата.
Пример 12. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o)
Следовали методике Примера 7, но не вводили в состав гидрофобной фазы экстракт босвеллии.
Пример 13. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o), содержащей L-аскорбиновую кислоту
Следовали методике Примера 8, но в состав водной фазы вводили 2% кислоты аскорбиновой.
Пример 14. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o), содержащей селен в органической или неорганической форме (селенометионин, селенит натрия, селексен)
Следовали методике Примера 12, но в состав гидрофобной фазы вводили 0,1% селексена.
Пример 15. Получение наноэмульсии типа вода в масле (w/o), содержащей хром
Следовали методике Примера 12, но в состав водной фазы вводили 0,1% сульфата хрома (III).
Пример 16. Оценка in ovo раздражающего действия наноэмульсии
Оценивали раздражающее действие наноэмульсии, приготовленных по методикам, описанным в примере 4 и 8.
Раздражающее действие оценивали с помощью теста на хорионаллантоисной оболочке куриного эмбриона (ХЕТ-КАМ тест) в соответствии с Методическими указаниями по оценке раздражающего действия фармакологических веществ (Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. Москва. 2000. - С.87-89).
Для исследования использовали развивающиеся эмбрионы яиц домашних кур породы "Белый леггорн" и "Хайсекс браун" в возрасте 9-10 дней. Яйца выдерживали в инкубаторе при температуре 37,8°С и относительной влажности 62,5%. Перед опытом инкубированные яйца выдерживали в течение 24 часов в стационарном положении тупым концом вверх за сутки до опыта, их переносили из инкубатора в термостат (37,8°С). На хориоаллантоисную оболочку наносили по 0,3 мл исследуемого вещества. Наблюдение за состоянием оболочки под каплей осуществляли в течение 100 секунд через бинокулярный стереоскопический микроскоп (Лабостеми-4 зум). Регистрация производилась каждые 10 секунд фотографированием оболочки под каплей с помощью специализированной цветной телевизионной камеры (Зенит ТВК-МИ-01С), соединенной с бинокулярным микроскопом.
В качестве критерия раздражающего действия использовали показатель воздействия на хориоаллантоисную оболочку в течение 100 секунд. Классификация веществ по степени раздражения приведена в таблице (табл.1).
Таблица 1Классификация веществ по степени вызванного раздражения
Класс
Наблюдаемая картина
5-й класс, очень сильная
Коагуляция и лизис сосудов мелких и средних, множественные кровоизлияния и тромбоз с остановкой кровотока.
4-й класс, сильная
Тромбоз в мелких сосудах с остановкой кровотока и мелкие точечные кровоизлияния по всей обработанной поверхности. Гиперемия.
3-й класс, умеренная
Покраснение оболочки, замедление тока крови и тромбоз в отдельных капиллярах.
2-й класс, слабая
Сужение сосудов без остановки или с временной остановкой кровообращения в отдельных капиллярах.
1-й класс, отсутствие воздействия
Ненарушенная прозрачная тонкая оболочка с нормально функционирующей сетью кровеносных сосудов и капилляров.
Результаты эксперимента приведены в таблице (табл.2)
Таблица 2Результаты исследования по определению степени раздражения хориоаллантоисной оболочки (М±т)
Образец
Средняя степень наблюдаемого раздражения по 10 временным точкам
M±m, n=5
Наноэмульсия по примеру 4
1,545±0,207
1,745±0,093
2,091±0,211
1,636±0,152
1,727±0,141
1,727±0,141
Наноэмульсия по примеру 8
1,455±0,157
1,400±0,167
2,000±0,234
1,273±0,141
1,000±0,000
1,273±0,141
Исходя из данных, полученных в ходе эксперимента на хориоиаллантоисной оболочке, можно сделать вывод о том, что наноэмульсии можно отнести по раздражающему действию ко 2 классу, что говорит о безопасности их применения.
Пример 17. Оценка вазодилятирующего действия наноэмульсий
Оценивали вазодилятирующее действие наноэмульсии in ovo, содержащих таксифолин, приготовленных по методикам, описанным в примере 4 и 8.
Условия эксперимента описаны в примере 16. Наблюдение за состоянием хориоаллантоисной оболочки под каплей осуществлялось в течение 60 минут через бинокулярный микроскоп. Регистрация производилась каждую минуту фотографированием оболочки под каплей.
Действие вещества оценивали по наличию или отсутствию воздействия на диаметр сосудов хориоаллантоисной оболочки под нанесенной каплей раствора тестируемого вещества. Для оценки вазодилятирующего действия производился расчет диаметра сосудов. Учитывалась «ширина ленты» сосуда определенного порядка (2, 3, 4 порядок) до и после (60 минут) нанесения исследуемого вещества. Расчет изменения диаметра сосудов вычислялся в процентах. За 100% принимался исходный диаметр сосуда. Результаты эксперимента приведены в таблице (табл.3).
Таблица 3Результаты исследования по определению вазодилятирующего действия на сосуды
Проба
Диаметр сосудов II порядка, %
Диаметр сосудов III порядка, %
Диаметр сосудов IV порядка, %
Исходный диаметр сосудов
100±0,0
100±0,0
100±0,0
Наноэмульсия по примеру 4
109,2±1,3*
114,3±3,5*
118,6±3,1*
Наноэмульсия по примеру 8
103,0±0,5*
103,8±0,9*
110,6±3,8*
Примечание: * - различия статистически значимы по сравнению с исходным диаметром, при р<0,05.
Установлено, что наноэмульсии обладают вазодилятирующим эффектом, который проявляется максимально на сосудах IV порядка.
Пример 18. Оценка скорости высвобождения таксифолина из наноэмульсии Оценивали скорость высвобождения таксифолина из наноэмульсии, приготовленной по методике, описанной в примере 4. Высвобождение из наноэмульсии определяли на тестере для проверки растворимости «Erweka» серии DT 600 (Германия). Для каждого опыта брали количество исследуемого образца, эквивалентное 10 мг таксифолина (точная навеска).
Для изучения высвобождения в условиях моделирования местного применения использовали метод «лопасть над диском» (Paddle over disk). Эксперимент проводили при температуре 32±1°С, скорость вращения лопасти 100 об/мин, среда растворения - вода. Полученные результаты приведены на фиг.1, на котором показано высвобождение таксифолина из наноэмульсии в условиях моделирования местного применения.
-1
Кривая высвобождения носит линейный характер в течение первых 2 ч, при этом в среду растворения переходит около 95% субстанции. Константа скорости растворения, рассчитанная методом наименьших квадратов, составила 0,9306 ч.
Линеаризация кривых высвобождения таксифолина в координатах: количество лекарственного вещества, перешедшего в раствор - корень квадратный от времени - позволяет предположить, что высвобождение происходит путем диффузии, скорость высвобождения описывается теоретической моделью Higuchi.
Исследование скорости высвобождения при моделировании условий желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) проводили при температуре 37±1°С, образец наноэмульсии помещали в твердую желатиновую капсулу. Скорость вращения лопасти 100 об/мин, среда растворения - двухфазная система вода-октанол в соотношении 300:100 мл (Карлина М.В., Пожарицкая О.Н., Косман В.М. Нетрадиционные среды растворения для изучения высвобождения лекарственных веществ in vitro // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. - 2006. - №3. - С.42-46). Для количественного анализа использовали метод прямой спектрофотометрии в УФ области. Полученные результаты приведены на фиг.2, где показано высвобождение таксифолина в условиях моделирования ЖКТ.
-1
При моделировании условий ЖКТ к 3-му часу в липофильную фазу переходит около 90% таксифолина. Константа скорости растворения, рассчитанная методом наименьших квадратов, составила 0,8479 ч. Наноэмульсия, содержащая 2% таксифолина, обеспечивает равномерное пролонгированное высвобождение действующего вещества в условиях моделирования как местного, так и перорального применения.
Пример 19. Оценка скорости высвобождения босвеллиевых кислот из наноэмульсий
Оценивали скорость высвобождения босвеллиевых кислот из наноэмульсии, приготовленной по методике, описанной в примере 10. Высвобождение из наноэмульсии определяли на тестере для проверки растворимости «Erweka» серии DT 600 (Германия). Для каждого опыта брали количество исследуемого образца, эквивалентное 10 мг экстракта босвеллии (точная навеска). Изучали высвобождение босвеллиевых кислот через полупроницаемую мембрану (условия моделирования местного применения) методом «вращающаяся корзинка». Эксперимент проводили при температуре 32±1°С, скорость вращения корзинки 100 об/мин, среда растворения - спирт.
18
Для количественного анализа высвободившихся босвеллиевых кислот использовали метод обращенно-фазовой ВЭЖХ на хроматографе высокого давления («Waters») с УФ-детектором и колонкой Luna C 4,6×150 мм (размер частиц сорбента 5 мкм) с предколонкой длиной 20 мм, заполненной тем же сорбентом. Использованы два хроматографических режима: изократическое элюирование 100% ацетонитрилом и градиентное элюирование от 75% ацетонитрила в 0,03% растворе трифторуксусной кислоты до 100% ацетонитрила за 20 минут. Скорость потока элюента 1,0 мл/мин, объем вводимой пробы 20 мкл. Длины волны детектирования 254 и 210 нм. Идентификацию и количественный анализ производили методом внешнего стандарта. Полученные результаты приведены на фиг.3, где показано высвобождение босвеллиевых кислот из наноэмульсии в условиях моделирования местного применения.
Кривые высвобождения босвеллиевых кислот носят линейный характер, за 6 ч эксперимента в среду растворения переходит около 40% 11-кето-β-босвеллиевой (КБК), 50% ацетил-11-кето-β-босвеллиевой (АКБК) и ацетил-β-босвеллиевой β- АБК) кислот и 60% β-босвеллиевой Р-БК, α-босвеллиевой (α-БК) и ацетил-α-босвеллиевой (α-АБК) кислот.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Константы скорости растворения, рассчитанные методом наименьших квадратов, составили: КБК - 0,0892 ч; АКБК - 0,1268 ч; α-БК - 0,1874 ч; α-АБК - 0,1624 ч; β-БК - 0,1737 ч; β-АБК - 0,1322 ч.
Линеаризация кривых высвобождения в координатах: количество лекарственного вещества, перешедшего в раствор - корень квадратный от времени, позволила предположить, что высвобождение происходит путем диффузии, скорость высвобождения описывается теоретической моделью Higuchi.
Пример 20. Оценка скорости высвобождения рутина из наноэмульсии
Оценивали скорость высвобождения рутина из наноэмульсии, приготовленной по методике, описанной в примере 1.
Высвобождение рутина из наноэмульсии определяли при моделировании условий ЖКТ, как описано в примере 18. В тех же условиях оценивали скорость высвобождения рутина из субстанции.
Полученные результаты приведены на фиг.4, где показано высвобождение рутина в условиях моделирования ЖКТ.
-1
К 4-му часу из наноэмульсии в липофильную фазу переходит около 35% рутина, тогда как из субстанции к 4-му часу высвобождается около 5%. Константы скорости растворения, рассчитанные методом наименьших квадратов, составили 0,0133 и 0,1222 ч для субстанции и наноэмульсии соответственно. Таким образом, скорость высвобождения рутина из наноэмульсии в 9 раз выше, чем чистой субстанции.
Полученные данные свидетельствуют о том, что введение рутина в наноэмульсию позволяет значительно увеличить скорость его растворения, повысить биологическую доступность и обеспечивает равномерное высвобождение действующего вещества в условиях моделирования перорального применения.
Пример 21. Оценка скорости высвобождения кверцетина из наноэмульсии
Оценивали скорость высвобождения кверцетина из наноэмульсии, приготовленной по методике, описанной в примере 2.
Высвобождение кверцетина из наноэмульсии определяли при моделировании условий ЖКТ, как описано в примере 18. В тех же условиях оценивали скорость высвобождения кверцетина из субстанции.
Полученные результаты приведены на фиг.5, где показано высвобождение кверцетина в условиях моделирования ЖКТ.
-1
-1
Из данных, приведенных на фиг. 5, видно, что за 3 ч эксперимента в среду растворения переходит около 90% кверцетина. Для описания процесса растворения наиболее подходит уравнение кинетики первого порядка (r=0,9805), константа скорости растворения, рассчитанная методом наименьших квадратов, составила 0,7266 ч. Высвобождение из субстанции происходит значительно медленнее, к 5 часу в среду растворения переходит около 40% кверцетина. Константа скорости растворения составила 0,1253 ч.
Полученные данные свидетельствуют о том, что введение кверцетина в наноэмульсию позволяет значительно увеличить скорость его растворения и обеспечивает равномерное высвобождение действующего вещества в условиях моделирования перорального применения.
Пример 22. Оценка стабильности наноэмульсии
Оценивали стабильность наноэмульсий, приготовленных по методикам, описанным в примерах 1, 2, 4, 8, 9 и 10.
Стабильность оценивали визуально при хранении в условиях повышенной (40°С) и пониженной температуры (4°С) в течение 6 недель, а также при хранении в естественных условиях (20°С) в течение 12 месяцев. Все наноэмульсий в течение эксперимента оставались прозрачными, не расслаивались.
Пример 23. Определение размера частиц наноэмульсий
Размер частиц наноэмульсий, приготовленных по методикам, описанным в примерах 1, 2, 4, 8, 9 и 10, определяли методом фотон-корреляционной спектроскопии на приборе «Malvern Zetasizer 3000HSA» (Malvern instruments, Worcestershire, UK). Средний размер частиц наноэмульсий составил 10-170 нм.
Пример 24 Стерилизация наноэмульсий
Наноэмульсии, приготовленные по методике 1, 2, 4, 9, 10, стерилизовали с помощью фильтрации через мембранный фильтр с диаметром пор 0,22 мкм.
Созданные композиции наноэмульсий могут быть легко получены, легко стерилизованы, не обладают раздражающим действием, хорошо подходят для орального, трансдермального применения, а также использования в офтальмологической практике, обеспечивают пролонгированное действие введенных в их состав активных субстанций.
Полученные наноэмульсии особенно подходят для использования в качестве носителей полифенольных, тритерпеновых соединений, витаминов, микроэлементов и т.п., позволяют получать рецептуры с пролонгированным выделением гидрофильных активных ингредиентов.
Наноэмульсий, включающие полифенольные соединения, могут использоваться для получения средства, проявляющего антиоксидантное и капилляропротекторное действие, а наноэмульсии, содержащие тритерпеноиды, - для получения медикамента, обладающего противовоспалительными и ранозаживляющими свойствами.