Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


КИНЕТИКА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ В ТВЕРДЫХ ДИСПЕРСИЯХ С ПОЛИМЕРАМИ

Работа №77016

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

химия

Объем работы61
Год сдачи2019
Стоимость4770 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
29
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 4
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1. Биодоступность лекарственных препаратов 6
1.2. Биофармацевтическая система классификации лекарств 7
1.3. Методы повышения биодоступности лекарственных препаратов 9
1.3.1. Полиморфизм 10
1.3.2. Солеобразование 11
1.3.3. Системы на основе сокристаллов 12
1.3.4. Диспергирование частиц 13
1.3.5. Аморфизация лекарственных препаратов 14
1.3.6. Твердые дисперсии 14
1.4. Изучение стабильности аморфных лекарственных препаратов 17
1.4.1. Безмодельные методы анализа 19
1.4.2. Модельные методы анализа 20
1.5. Сверхбыстрая сканирующая калориметрия 22
1.6. Применение сверхбыстрой калориметрии 25
1.7. Постановка задачи 27
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 28
2.1. Материалы 28
2.2. Получение твердых дисперсий 28
2.3. Рентгеновская порошковая дифрактометрия 29
2.4. Сверхбыстрая сканирующая калориметрия 29
2.5. Дифференциальная сканирующая калориметрия 31
2.6. Кинетический анализ процесса холодной кристаллизации 32
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 33
3.1. Результаты рентгеновской порошковой дифрактометрии образцов .... 33
3.2. Результаты дифференциальной сканирующей калориметрии 34
3.3. Результаты сверхбыстрой сканирующей калориметрия 37
3.3.1. Влияние скорости охлаждения на теплофизические характеристики
твердых дисперсий 38
3.3.2. Поведение твердых дисперсий при нагревании 42
3.4. Кинетические характеристики процесса холодной кристаллизации фенацетина в составе твердых дисперсий 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
Список использованных источников 51


Растворимость лекарственных препаратов в воде является определяющим фактором при их использовании. Вместе с тем большинство синтезируемых в настоящее веществ, обладающих фармацевтической активностью, являются плохорастворимыми. Одним из путей решения этой проблемы является создание твердых дисперсий, в которых фармацевтически активный компонент находится в аморфном состоянии.
К сожалению, такие системы часто обладают низкой кинетической и термодинамической стабильностью. Кроме того, распространенные лабораторные методы исследования не позволяют воспроизводимо получать и исследовать аморфные твердые дисперсии с высоким содержанием лекарственного препарата, поскольку скорость охлаждения таких методов, как правило, невысока.
Одним из путей решения этой проблемы является использование метода сверхбыстрой сканирующей калориметрии. Данный метод позволяет получать аморфные твердые дисперсии с высоким содержанием фармацевтически активного компонента и дает информацию о теплофизических характеристиках таких систем за счет высоких скоростей охлаждения и нагрева. Таким образом, представляет интерес исследование стабильности аморфных твердых дисперсий с высоким содержанием лекарственного препарата методом сверхбыстрой калориметрии.
Одним из главных критериев стабильности аморфных твердых дисперсий является энергия активация процесса холодной кристаллизации лекарственного препарата, которая может быть довольно экспрессно определена с привлечением методов неизотермической кинетики.
В настоящей работе комплексом физико-химических методов были охарактеризованы твердые дисперсии на основе поливинилпирролидонов различной молекулярной массы и модельного лекарственного препарата - фенацетин. С помощью метода сверхбыстрой сканирующей калориметрии определены энергии активации и предэкспоненциальный множитель уравнения Аррениуса для процесса холодной кристаллизации фенацетина.
Полученные результаты могут найти свое применение при определении стабильности аморфных систем, склонных к кристаллизации.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


В настоящей работе с помощью сверхбыстрого охлаждения были получены аморфные твердые дисперсии модельного гидрофобного лекарственного препарата - фенацетина с поливинилпирролидонами различной молекулярной массы с повышенным содержанием фармацевтически активного компонента, которые не могут быть получены в обычных условиях.
C привлечением как безмодельных, так и модельных методов анализа, определены кинетические параметры процесса холодной кристаллизации активного фармацевтического ингредиента.
Установлено немонотонное изменение кинетических параметров процесса холодной кристаллизации фенацетина в зависимости от молекулярной массы полимера.
Значения энергии активации процесса холодной кристаллизации фенацетина, определенные с привлечением методов неизотермической кинетики, находятся в диапазоне 53,8-68,3 кДж/моль для твердых дисперсий с содержанием лекарственного препарата 16,6% и 33,8-69,9 кДж/моль для твердых дисперсий с содержанием лекарственного препарата 10%. Более узкий диапазон изменения энергии активации холодной кристаллизации фенацетина в аморфных твердых дисперсиях с меньшим содержанием поливинилпирролидона свидетельствует об уменьшении влияния молекулярного веса наполнителя на процесс холодной кристаллизации.
Энергия активации холодной кристаллизации чистого фенацетина имеет большие значения по сравнению с величинами, полученными для твердых дисперсий этого лекарственного препарата с поливинилпирролидонами различной молекулярной массы, что согласуется с предложенной энергетической диаграммой процесса.
Разработанные подходы могут найти свое применение при оценке кинетической стабильности фармацевтических аморфных систем, склонных к кристаллизации.



[1] Amidon, G. L. A Theoretical Basis for a Biopharmaceutic Drug Classification: The Correlation of in Vitro Drug Product Dissolution and in Vivo Bioavailability / G. L. Amidon, H. Lennernas, V. P. Shah et al. // Pharmaceutical Research. - 1995. - V.12. - P.413-420.
[2] Nic, M. IUPAC compendium of chemical terminology-the gold book. / M. Nic, L. Hovorka, J. Jirat et al. - International Union of Pure and Applied Chemistry,
2005. - 1622 p.
[3] Physicochemical principles of pharmacy: In manufacture, formulation and clinical use. / A. T. Florence, D. Attwood. - London: Pharmaceutical press, 2006. - 512 p.
[4] Ku, M. S. A biopharmaceutical classification-based Right-First-Time formulation approach to reduce human pharmacokinetic variability and project cycle time from First-In-Human to clinical Proof-Of-Concept / M. S. Ku, W. Dulin // Pharmaceutical development and technology. - 2012. - V.17. - P.285-302.
[5] Takagi, T. A provisional biopharmaceutical classification of the top 200 oral drug products in the United States, Great Britain, Spain, and Japan / T. Takagi, C. Ramachandran, M. Bermejo et al. // Molecular pharmaceutics. - 2006. - V.3. - P.631-643.
[6] Lipinski, C. A. Drug-like properties and the causes of poor solubility and poor permeability / C. A. Lipinski // Journal of pharmacological and toxicological methods. - 2000. - V.44. - P.235-249.
[7] Lipinski, C. A. Experimental and computational approaches to estimate solubility and permeability in drug discovery and development settings / C. A. Lipinski, F. Lombardo, B. W. Dominy et al. // Advanced drug delivery reviews. -
1997. - V.23. - P.3-25.
[8] Cook, J. Application of the biopharmaceutical classification system in clinical drug development—an industrial view / J. Cook, W. Addicks, Y. H. Wu // The AAPS journal. - 2008. - V.10. - P.306-310.
[9] Wu, C.-Y. Predicting drug disposition via application of BCS: transport/absorption/elimination interplay and development of a biopharmaceutics drug disposition classification system / C.-Y. Wu, L. Z. Benet // Pharmaceutical research. - 2005. - V.22. - P.11-23.
[10] Lobenberg, R. Modern bioavailability, bioequivalence and biopharmaceutics classification system. New scientific approaches to international regulatory standards / R. Lobenberg, G. L. Amidon // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. - 2000. - V.50. - P.3-12.
[11] Horter, D. Influence of physicochemical properties on dissolution of drugs in the gastrointestinal tract / D. Horter, J. Dressman // Advanced drug delivery reviews. - 2001. - V.46. - P.75-87.
[12] Fasano, A. Innovative strategies for the oral delivery of drugs and peptides / A. Fasano // Trends in biotechnology. - 1998. - V.16. - P.152-157.
[13] Thanou, M. Chitosan and its derivatives as intestinal absorption enhancers / M. Thanou, J. Verhoef, H. Junginger // Advanced drug delivery reviews. - 2001. - V.50. - P.S91-S101.
[14] Kawabata, Y. Formulation design for poorly water-soluble drugs based on biopharmaceutics classification system: basic approaches and practical applications / Y. Kawabata, , K. Wada, M. Nakatani et al. // International journal of pharmaceutics. - 2011. - V.420. - P.1-10.
[15] Rodrlguez-Spong, B. General principles of pharmaceutical solid polymorphism: a supramolecular perspective / B. Rodrlguez-Spong, C. P. Price, A. Jayasankar et al. // Advanced drug delivery reviews. - 2004. - V.56. - P.241-274.
[16] Blagden, N. Crystal engineering of active pharmaceutical ingredients to improve solubility and dissolution rates / N. Blagden, M. de Matas, P. T. Gavan et al. // Advanced drug delivery reviews. - 2007. - V.59. - P.617-630.
[17] Pudipeddi, M. Trends in solubility of polymorphs / M. Pudipeddi, A. T. Serajuddin // Journal of pharmaceutical sciences. - 2005. - V.94. - P.929-939.
[18] Zhang, G. G. Phase transformation considerations during process development and manufacture of solid oral dosage forms / G. G. Zhang, D. Law, E.
A. Schmitt et al. // Advanced drug delivery reviews. - 2004. - V.56. - P.371-390.
[19] Nelson, E. Solution rate of theophylline salts and effects from oral administration / E. Nelson // Journal of the American Pharmaceutical Association. - 1957. - V.46. - P.607-614.
[20] Nelson, E. Comparative dissolution rates of weak acids and their sodium salts / E. Nelson // Journal of the American Pharmaceutical Association. - 1958. - V.47. - P.297-299.
[21] Furesz, S. Blood levels following oral administration of different preparations of novobiocin / S. Furesz // Antibiotics & chemotherapy (Northfield,
Ill.). - 1958. - V.8. - P.446-449.
[22] Nelson, E Influence of the absorption rate of tolbutamide on the rate of decline of blood sugar levels in normal humans / E. Nelson, E. Knoechel, W. Hamlin et al. // Journal of pharmaceutical sciences. - 1962. - V.51. - P.509-514.
[23] Berge, S. M. Pharmaceutical salts / S. M. Berge, L. D. Bighley, D. C. Monkhouse // Journal of pharmaceutical sciences. - 1977. - V.66. - P.1-19.
[24] Bighley, L. Salt forms of drugs and absorption / L. Bighley, S. Berge, D. Monkhouse // Encyclopedia of Pharmaceutical Technology. - 1996. - V.13. - P.453¬499.
[25] Serajuddin, A. T. Salt formation to improve drug solubility / A. T. Serajuddin // Advanced drug delivery reviews. - 2007. - V.59. - P.603-616.
[26] Schultheiss, N. Pharmaceutical cocrystals and their physicochemical properties / N. Schultheiss, A. Newman // Crystal growth and design. - 2009. - V.9.
- P.2950-2967.
[27] Jung, M. S. Bioavailability of indomethacin-saccharin cocrystals / M. S. Jung, J. S. Kim, M. S. Kim et al. // Journal of Pharmacy and Pharmacology. - 2010.
- V.62. - P.1560-1568.
[28] McNamara, D. P. Use of a glutaric acid cocrystal to improve oral bioavailability of a low solubility API / D. P. McNamara, S. L. Childs, J. Giordano et al. // Pharmaceutical research. - 2006. - V.23. - P.1888-1897.
[29] Bak, A. The co-crystal approach to improve the exposure of a water-insoluble compound: AMG 517 sorbic acid co-crystal characterization and pharmacokinetics / A. Bak, A. Gore, E. Yanez et al. // Journal of pharmaceutical sciences. - 2008. - V.97. - P.3942-3956.
[30] Mosharraf, M. The effect of particle size and shape on the surface specific dissolution rate of microsized practically insoluble drugs / M. Mosharraf, C. Nystrom // International journal of pharmaceutics. - 1995. - V.122. - P.35-47.
[31] Atkinson, R. Effect of particle size on blood griseofulvin-levels in man /
R. Atkinson, C. Bedford, K. Child et al. // Nature. - 1962. - V.193. - P.588.
[32] Jounela, A. Effect of particle size on the bioavailability of digoxin / A. Jounela, P. Pentikainen, A. Sothmann // European journal of clinical pharmacology. - 1975. - V.8. - P.365-370.
[33] Scholz, A. Influence of hydrodynamics and particle size on the absorption of felodipine in labradors / A. Scholz, B. Abrahamsson, S. M. Diebold et al. // Pharmaceutical research. - 2002. - V.19. - P.42-46.
[34] Muller, R. H. Nanosuspensions for the formulation of poorly soluble drugs: I. Preparation by a size-reduction technique / R. H. Muller, K. Peters // International journal of pharmaceutics. - 1998. - V.160. - P.229-237.
[35] Liversidge, G. G. Particle size reduction for improvement of oral bioavailability of hydrophobic drugs: I. Absolute oral bioavailability of nanocrystalline danazol in beagle dogs / G. G. Liversidge, K. C. Cundy // International journal of pharmaceutics. - 1995. - V.125. - P.91-97.
[36] Jinno, J.-i. Effect of particle size reduction on dissolution and oral absorption of a poorly water-soluble drug, cilostazol, in beagle dogs / J.-i. Jinno, N. Kamada, M. Miyake et al. // Journal of controlled release. - 2006. - V.111. - P.56¬
64.
[37] Kawabata, Y. Novel crystalline solid dispersion of tranilast with high photostability and improved oral bioavailability / Y. Kawabata, K. Yamamoto, K. Debari et al. // European Journal of Pharmaceutical Sciences. - 2010. - V.39. - P.256¬
262.
[38] Onoue, S. Formulation design and photochemical studies on nanocrystal solid dispersion of curcumin with improved oral bioavailability / S. Onoue, H. Takahashi, Y. Kawabata et al. // Journal of pharmaceutical sciences. - 2010. - V.99.
- P.1871-1881.
[39] Hancock, B. C. What is the true solubility advantage for amorphous pharmaceuticals? / B. C. Hancock, M. Parks // Pharmaceutical research. - 2000. - V.17. - P.397-404.
[40] Huang, L.-F. Impact of solid state properties on developability assessment of drug candidates / L.-F. Huang, W.-Q. T. Tong // Advanced drug delivery reviews. - 2004. - V.56. - P.321-334.
[41] Kushida, I. Improvement of dissolution and oral absorption of ER-34122, a poorly water-soluble dual 5-lipoxygenase/cyclooxygenase inhibitor with anti¬inflammatory activity by preparing solid dispersion / I. Kushida, M. Ichikawa, N. Asakawa // Journal of pharmaceutical sciences. - 2002. - V.91. - P.258-266.
[42] Savjani, K. T. Drug solubility: importance and enhancement techniques / K. T. Savjani, A. K. Gajjar, J. K. Savjani // ISRN pharmaceutics. - 2012. - V.2012.
- P.1-10.
[43] Vervaet, C. Extrusion-spheronisation a literature review / C. Vervaet, L. Baert, J. P. Remon // International journal of pharmaceutics. - 1995. - V.116. - P.131¬146.
[44] Voigt, R. Pharmazeutische Technologie./ R. Voigt, A. Fahr. - Berlin: Ullstein Mosby, 1993. - 691 p.
[45] Ozeki, T. Application of the solid dispersion method to the controlled release of medicine. IX. Difference in the release of flurbiprofen from solid dispersions with poly (ethylene oxide) and hydroxypropylcellulose and the interaction between medicine and polymers / T. Ozeki, H. Yuasa, Y. Kanaya// International journal of pharmaceutics. - 1997. - V.155. - P.209-217.
[46] Thakkar, A. L. Solid dispersion approach for overcoming bioavailability problems due to polymorphism of nabilone, a cannabinoid derivative / A. L Thakkar, C. A. Hirsch, J. G. Page // Journal of Pharmacy and Pharmacology. - 1977. - V.29. - P.783-784.
[47] Rattes, A. L. R. Spray drying conditions and encapsulating composition effects on formation and properties of sodium diclofenac microparticles / A. L. R. Rattes, W. P. Oliveira // Powder Technology. - 2007. - V.171. - P.7-14.
[48] Heng, D. The nano spray dryer B-90 / D. Heng, S. H. Lee, W. K. Ng et al. // Expert opinion on drug delivery. - 2011. - V.8. - P.965-972.
[49] Sosnik, A. Advantages and challenges of the spray-drying technology for the production of pure drug particles and drug-loaded polymeric carriers / A. Sosnik, K. P. Seremeta // Advances in colloid and interface science. - 2015. - V.223. - P.40¬
54.
[50] Rabbani, N. R. The influence of formulation components on the aerosolisation properties of spray-dried powders / N. R. Rabbani, P. C. Seville // Journal of controlled release. - 2005. - V.110. - P.130-140.
[51] Gomez-Gaete, C. Dexamethasone acetate encapsulation into Trojan particles / C. Gomez-Gaete, E. Fattal, L. Silva et al. // Journal of Controlled Release. - 2008. - V.128. - P.41-49.
[52] Li, X. Nanoparticles by spray drying using innovative new technology: The Buchi Nano Spray Dryer B-90 / X. Li // Journal of Controlled Release. - 2010. - V.147. - P.304-310.
[53] Berggren, J. Compression behaviour and tablet-forming ability of spray- dried amorphous composite particles / J. Berggren, G. Frenning, G. Alderborn // European Journal of Pharmaceutical Sciences. - 2004. - V.22. - P.191-200.
[54] Mu, L. Novel powder formulations for controlled delivery of poorly soluble anticancer drug: Application and investigation of TPGS and PEG in spray- dried particulate system / L. Mu, M.-M. Teo, H.-Z. Ning et al. // Journal of Controlled Release. - 2005. - V.103. - P.565-575.
[55] Takashima, Y. Spray-drying preparation of microparticles containing cationic PLGA nanospheres as gene carriers for avoiding aggregation of nanospheres / Y. Takashima, R. Saito, A. Nakajima et al. // International journal of pharmaceutics. - 2007. - V.343. - P.262-269.
[56] Swallen, S. F. Organic glasses with exceptional thermodynamic and kinetic stability / S. F Swallen, K. L. Kearns, M. K. Mapes et al. // Science. - 2007. - V.315. - P.353-356.
[57] Kim, K. H. Application of differential scanning calorimetry to the study of solid drug dispersions / K. H. Kim, M. J. Frank, N. L. Henderson // Journal of pharmaceutical sciences. - 1985. - V.74. - P.283-289.
[58] Askin, S. The Development of Quasi-isothermal Calorimetry for the Measurement of Drug-Polymer Miscibility and Crystallization Kinetics: Olanzapine- Loaded PLGA Microparticles / S. Askin, M. Zhao, A. D. Goncalves et al. // Molecular pharmaceutics. - 2018. - V.15. - P.3332-3342.
[59] Zhu, Q. Crystallization and dissolution behavior of naproxen/polyethylene glycol solid dispersions / Q. Zhu, S. J. Toth, G. J. Simpson et al. // The journal of physical chemistry B. - 2013. - V.117. - P.1494-1500.
[60] Thakral, N. K. Applications of Powder X-ray diffraction in small molecule pharmaceuticals: achievements and aspirations / N. K. Thakral, R. Zanon, R. C. Kelly et al. // Journal of pharmaceutical sciences. - 2018. - V.107. -.P. 2969¬2982
[61] Adrjanowicz, K. Dielectric relaxation studies and dissolution behavior of amorphous verapamil hydrochloride / K. Adrjanowicz, K. Kaminski, M. Paluch et al. // Journal of pharmaceutical sciences. - 2010. - V.99. - P.828-839.
[62] Kaminska, E. Studying of crystal growth and overall crystallization of naproxen from binary mixtures / E. Kaminska, O. Madejczyk, M. Tarnacka et al. // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. - 2017. - V.113. - P.75¬87.
[63] Konno, H. Ability of different polymers to inhibit the crystallization of amorphous felodipine in the presence of moisture / H. Konno, L. S. Taylor // Pharmaceutical research. - 2008. - V.25. - P.969-978.
[64] Sinclair, W. Physical stability and recrystallization kinetics of amorphous ibipinabant drug product by Fourier transform Raman spectroscopy / W. Sinclair, M. Leane, G. Clarke et al. // Journal of pharmaceutical sciences. - 2011. - V.100. - P.4687-4699.
[65] Sibik, J. Predicting crystallization of amorphous drugs with terahertz spectroscopy / J. Sibik, K. Lobmann, T. Rades et al. // Molecular pharmaceutics. -
2015. - V.12. - P.3062-3068.
[66] Aso, Y. Relationship between the crystallization rates of amorphous nifedipine, phenobarbital, and flopropione, and their molecular mobility as measured by their enthalpy relaxation and 1H NMR relaxation times / Y. Aso, S. Yoshioka, S. Kojima // Journal of pharmaceutical sciences. - 2000. - V.89. - P.408-416.
[67] Vyazovkin, S. ICTAC Kinetics Committee recommendations for performing kinetic computations on thermal analysis data / S. Vyazovkin, A. K. Burnham, J. M. Criado et al. // Thermochimica acta. - 2011. - V.520. - P.1-19.
[68] Friedman, H. L. Kinetics of thermal degradation of char-forming plastics from thermogravimetry. Application to a phenolic plastic/ H. L Friedman // Journal of Polymer Science Part C: Polymer Symposia. - 1964 - V.6. - P. 183-195.
[69] Ozawa, T. A new method of analyzing thermogravimetric data / T. Ozawa // Bulletin of the chemical society of Japan. - 1965. - V.38. - P.1881-1886.
[70] Perez-Maqueda, L. Combined kinetic analysis of solid-state reactions: a powerful tool for the simultaneous determination of kinetic parameters and the kinetic model without previous assumptions on the reaction mechanism / L. Perez-Maqueda,
J. Criado, P. Sanchez-Jimenez // The Journal of Physical Chemistry A. - 2006. - V.110. - P.12456-12462.
[71] Brown, M. E. Introduction to thermal analysis: techniques and applications / M. E. Brown. - Grahamstown: Springer Science & Business Media,
2001. - 247 p.
[72] Opfermann, J. Kinetic analysis using multivariate non-linear regression.
I. Basic concepts / J. Opfermann // Journal of thermal analysis and calorimetry. -
2000. - V.60. - P.641-658.
[73] Vyazovkin, S. Model-free and model-fitting approaches to kinetic analysis of isothermal and nonisothermal data / S. Vyazovkin, C. A. Wight // Thermochimica acta. - 1999. - V.340. - P.53-68.
[74] Nikolakakis, I. Crystallization kinetics of orthorhombic paracetamol from supercooled melts studied by non-isothermal DSC / I. Nikolakakis, K. Kachrimanis // Drug development and industrial pharmacy. - 2017. - V.43. - P.257¬
263.
[75] Zhou, D. Crystallization kinetics of amorphous nifedipine studied by model-fitting and model-free approaches / D. Zhou, E. A. Schmitt, G. G. Zhang et al. // Journal of pharmaceutical sciences. - 2003. - V.92. - P.1779-1792.
[76] Schamme, B. Crystallization kinetics and molecular mobility of an amorphous active pharmaceutical ingredient: a case study with biclotymol / B. Schamme, N. Couvrat, P. Malpeli et al. // International journal of pharmaceutics. -
2015. - V.490. - P.248-257.
[77] Kerc, J. Some physicochemical properties of glassy felodipine / J. Kerc,
S. Srcic, M. Mohar // International journal of pharmaceutics. - 1991. - V.6


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ