Разработка состава оригинального комбинированного препарата в форме глазных капель для лечения глаукомы - составная часть фармацевтической разработки

Аннотация

На этапе фармацевтической разработки по результатам изучения физико-химических и технологических свойств субстанций тиотриазолина и тимолола малеата и вспомогательных веществ предложен состав комбинированных глазных капель для лечения глаукомы на основе данных лекарственных веществ. Результаты исследования внешнего вида свежеприготовленных растворов тимолола малеата в концентрации 0,68 % и тиотриазолина в концентрации 1 % показали, что в допустимой для глазных капель области рН от 3,5 до 8,5 растворы прозрачны. Это позволило обосновать оптимальную область рН раствора с точки зрения химической стабильности и комфортности для глаза. Изучена совместимость действующих веществ при их совместном присутствии в водном растворе. Выбраны буферная система (фосфатная), антимикробный консервант (бензалкония хлорид) и ГПМЦ для предотвращения развития синдрома сухого глаза. Проведенные исследования являются обязательной частью фармацевтической разработки препарата.

Ключевые слова: фармацевтическая разработка, тиотриазолин, тимолола малеат, глазные капли, вспомогательные вещества

Глаукома - одно из наиболее распространенных заболеваний глаз, являющееся серьезной медико-социальной и экономической проблемой здравоохранения, как в Украине, так и во всем мире. По данным ВОЗ заболеваемость глаукомой в мире составила 105 млн., из них 9,1 млн. лиц, слепых на оба глаза, по прогнозам к 2030 г. число больных удвоится [1]. Несмотря на известные достижения в диагностике и лечении данной патологии, она занимает одно из первых мест среди причин необратимой слепоты и слабовидения. Поэтому важность разработки и внедрения в производство новых лекарственных средств для лечения глаукомы не подлежит сомнению.

Согласно рекомендациям Европейского глаукомного общества препаратами первого выбора в настоящее время являются адреноблокаторы. В мире одним из наиболее эффективных и распространенных в—блокаторов, нашедшим применение в офтальмологии для лечения глаукомы, является тимолол, поскольку обладает выраженным гипотензивным эффектом и незначительными побочными эффектами [2].

Все формы глаукомы сопровождаются патологически повышенным образованием в передней камере глаза свободных радикалов и ишемическим повреждением структур глаза, усугубляющим течение заболевания. Для ослабления этих процессов необходимо применение глазных капель с антиоксидантами.

Сочетанное назначение в составе одного препарата специфического антиглаукомного лекарственного вещества и антиоксиданта значительно повысит удобство лечения. Наряду с этим, в отличие от последовательного назначения 2-х монопрепаратов, когда инстилляция последующего препарата вымывает первый из них, существенно повысится эффект антиглаукомной терапии.

В предыдущей нашей работе [3] было показано, что в качестве перспективного антиоксиданта можно считать препарат отечественного производства тиотриазолин, полученный на кафедре фармакологической химии Запорожского медицинского университета. Фармакологический эффект тиотриазолина обусловлен активацией антиоксидантной системы и торможением процессов перекисного окисления липидов в ишемизированных участках тканей глаза, уменьшением тяжести нервногрофических нарушений, увеличением интенсивности и скорости репаративных процессов, снижением воспалительных реакций тканей, улучшением кровотока в микроциркуляторном русле глаза.

На сегодняшний день в Украине комбинированные препараты в форме глазных капель, содержащие тимолола малеат и тиотриазолин, не зарегистрированы и не выпускаются. Поэтому, учитывая неуклонный рост заболеваемости глаукомы, широкую распространенность ее во всем мире, прогрессирующее ухудшение зрительных функций, приводящее к потере работоспособности и инвалидности, значительные финансовые затраты на лечение свидетельствует об актуальности создания нового оригинального комбинированного лекарственного препарата на основе тимолола малеата и тиотриазолина в форме глазных капель.

Цель данного исследования - выбор оптимального состава вспомогательных веществ с различным функциональным назначением, с учетом факторов и параметров, критичных для качества лекарственного препарата, а также определение оптимального интервала рН для обеспечения комфортности и стабильности в процессе хранения.

Объектами исследования были выбраны активные фармацевтические ингредиенты (АФИ): тимолола малеат производства фирмы “Centaur Chemicals Pvt. Ltd.”, Индия, тиотриазолин производства ГП «Завод химреактивов НТК «Институт монокристаллов», Украина и глазные капли на их основе. Для обеспечения стабильности АФИ при их совместном присутствии в составе лекарственной формы использовали вспомогательные вещества: буферные растворы, антимикробные консерванты, высокомолекулярные соединения (ВМС).

В ходе научно-исследовательских работ (НИР) проводили качественный и количественный контроль образцов методами, регламентированными Государственной фармакопеей Украины по показателям, определяющим стабильность: рН (2.2.3), прозрачность (2.2.1), цветность (2.2.2, Метод II), количественное содержание лекарственных веществ и антимикробного консерванта (2.2.29), механические включения, сопутствующие примеси (2.2.29), осмолярность (2.2.35) [4, 5].

Обсуждение. Методологический подход и требования к фармацевтической разработке (ФР) лекарственных средств в Украине стандартизированы в нормативном документе СТ-Н МОЗУ 423.0:2011 «Лекарственные средства. Фармацевтическая разработка (ICH Q8)» [6]. Установленные рекомендации относительно структуры исследования и информации об этих исследованиях включаются в регистрационное досье на лекарственное средство. Первоначальным этапом ФР является выбор действующих веществ, основанный на экспериментальных и/или научных литературных данных.

Терапевтические концентрации АФИ предложены на основании результатов поисковых фармакологических исследований активности составов, которые имеют разные соотношения указанных компонентов при использовании в форме глазных капель.

Далее в соответствии с алгоритмом фармацевтической разработки нами изучены физикохимические свойства действующих веществ: тимолола малеат и тиотриазолина и изучена их совместимость в указанной лекарственной форме.

Тимолола малеат ((2S)-1-[(1,1-Dimethylethyl)amino]-3-[[4-(morpholin-4-yl)-1,2,5-thiadiazol-3- yl]oxy]propan-2-ol (Z)-butenedioate, C17H28N4O7S, М.м. 432,5) - белый или почти белый кристаллический порошок или бесцветные кристаллы, хорошо растворим в воде. рН водных растворов 5 % раствора находится в пределах от 3,5 до 4,5, 1-2 % растворов - от 3,8 до 4,3 [7, 8]. Водный раствор субстанции тимолола малеата стабилен в достаточно широком диапазоне рН от 4,5 до 12 [9]. Вещество чувствительно к действию света [9].

Тимолола малеат представляет собой соль слабого основания и слабой кислоты. Кислая среда будет способствовать протонированию слабого основания (тимолола) по аминогруппе с образованием более растворимой формы, а анион малеат склонен к образованию кислоты малеиновой; щелочная среда - к образованию основания тимолола.

Тиотриазолин (морфолиния 3-метил-1,2,4-триазолил-5-тиоацетат, C9Hi6N4O3S, М.м. 260,0) - кристаллический порошок, легко растворим в воде, умеренно в 96 % спирте. рН 1 % раствора находится в области от 5,6 до 6,5 [10]. Обладает основными свойствами (за счет значительного отрицательного заряда на кольцевых атомах). Согласно данным [11] тиотриазолин чувствителен к окислителям, поэтому в лекарственную форму целесообразно ввести антиоксидант. Порошок чувствителен к воздействию света [11].

Тимолола малеат и тиотриазолин в химической структуре содержат морфолин и имеют сходные физико-химические свойства, и теоретически могут оказаться совместимы в одном растворе.

Согласно требованиям, предъявляемым к глазным каплям, а также к лекарственному веществу, при разработке препарата критичными физико-химическими характеристиками лекарственных веществ тимолола малеат и тиотриазолина для качества препарата являются: растворимость, количественное содержание вещества, потеря в массе при высушивании, сопутствующие примеси.

При изучении показателя качества субстанций - растворимость было установлено, что лекарственные вещества легко растворимы в воде (1:10), что соответствует 10 % раствору. Концентрация лекарственных веществ гораздо ниже этого значения, что делает возможным разработку комбинированных глазных капель в виде раствора (тимолола малеат 0,68 % и тиотриазолина 1 %). При растворении тимолола малеата было отмечено, что данное вещество обладает не очень хорошей смачиваемостью и при ее соприкосновении с водой образуются комки, склонные к налипанию на оборудовании. Данное свойство лекарственного вещества может отразиться на его количественном содержании в растворе препарата.

Определяющим показателем для обеспечения стабильности глазных капель при проведении цикла технологических операций и в течение хранения готового препарата является информация о значениях константы ионизации АФИ и рН среды.

Для оценки области оптимального значения рН с химической точки зрения нами была рассчитана степень ионизации тимолола малеата и тиотриазолина при разных значениях рН среды, используя показатели рКа для тимолола основания 9,2 [7], карбоксильной группы и аминогруппы тиотриазолина, равные 6,52 и 8,64 [12] по следующим формулам [13]:

а (%) = 100/(1+ 10 ^{рН - рКа}) - (для аминогруппы);

а (%) = 100/ (1+ 10 ^{рКа - рН}) - (для карбоксильной группы).

Таблица 1- Зависимость степени ионизации тимолола и тиотриазолина от рН среды

Расчеты показали, что максимальное значение степени ионизации карбоксильной группы тиотриазолина (99%), которое указывает на полную ионизацию, достигается при рН 9,0 и выше; аминогруппы - при рН от 3 до 6,5. Щелочная среда будет способствовать разложению тиотриазолина. Можно предположить, что оптимальным с точки зрения химической стабильности будет рН от 5,0 до 6,5. В области рН от 3,0 до 7,5 степень ионизации тимолола-гидроиона составила около 99 %.

На основании проведенных исследований (табл. 1) установлено, что водные растворы комбинированной композиции (тимолол малеат 0,68 %+тиотриазолин 1 %) получаются

прозрачными при рН от 3,0 до 8,0, что является возможным для создания препарата в комфортной для глаз области рН=7,4. Таким образом, оптимальной с точки зрения химической стабильности и комфортности для глаза будет являть область рН от 5,5 до 7,5. Согласно экспериментальным данным, значение рН модельной смеси тимолола малеат 0,68 % и тиотриазолина 1 % составляет 4,85 - 4,95, что выходит за установленные пределы рН и требует введения буферного раствора.

Следующим этапом ФР было изучение совместимости действующих веществ друг с другом. Методом жидкостной хроматографии показана химическая совместимость тимолола малеата и тиотриазолина. Результаты исследований по валидации аналитических методик свидетельствуют об отсутствии химического взаимодействия между данными действующими веществами (ДВ).

Целью дальнейших наших исследований был подбор оптимальной буферной системы для комбинации ДВ. Были изучены буферные системы с подходящим уровнем рН: боратная, фосфатная, ацетатная. В процессе этих НИР учитывалась возможность взаи-модействий ДВ и вспомогательных веществ, способных изменять химические, физико-химические, биологические свойства, как ДВ, так и готовой лекарственной формы, влиять на функциональные свойства лекарственного препарата. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Таблица 2 - Зависимость показателей качества модельных смесей тимолола малеат 0,68 % + тиотриазолин 1 % с буферными растворами от рН среды

Данные табл. 2 показывают, что в момент приготовления растворы тимолола малеат + тиотриазолин с буферными растворами по всем показателям качества соответствуют нормам. Учитывая, что фосфатный буферный раствор наиболее приемлемый для естественной среды глаза, так как слезная жидкость уже содержит фосфаты, для дальнейших исследований выбран именно этот буферный раствор, для которого установлено оптимальное соотношение и выбраны наименьшие достаточные количества буферных агентов для гарантированного поддержания необходимого уровня рН.

Одним из показателей качества офтальмологических препаратов является микробиологическая чистота, которая достигается, наряду с необходимыми условиями производства, применением антимикробных консервантов. Выбор консервантов и их количеств проводился с учетом их физико-химических свойств, влияния рН препарата на антимикробную активность консервантов, и изучение стабильности раствора в процессе хранения и после вскрытия упаковки. На основании теоретических обоснований и экспериментальных исследований выбран бензалкония хлорид в концентрации 0,01%, который имеет максимальную эффективность в области рН от 3,0 до 8,0.

При фармацевтической разработке комбинированных глазных капель нами обоснованы и исследованы модельные растворы с ВМС (декстран, ПВП, ГПМЦ), которые использованы с целью предотвращения развития синдрома сухого глаза. Выбор ВМС был остановлен на широко использованной в глазных препаратах - ГПМЦ.

Выводы. В результате проведенных исследований выбраны оптимальные количества вспомогательных веществ, позволяющие обеспечить необходимые показатели качества разрабатываемых глазных капель: прозрачность, цветность, рН, количественное содержание действующих веществ и антимикробного консерванта, осмолярность. Результаты наблюдений за образцами и предварительных исследований стабильности подтверждают правильность сделанных выводов и будут использованы на следующих этапах фармацевтической разработки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Егоров Е.А., Егорова Т.Е. Фармакотерапия глаукомы / Режим gocTyna:http://www.rlsnet.ru/ articles 451.htm.
2. Palmberg P. Answers from the Ocular Hypertension Treatment Study. Editorial / Arch Ophthalmol. - 2002;120. - Р.829-830.
3. Сиденко Л.Н. Актуальность создания нового оригинального комбинированного лекарственного средства в форме глазных капель для лечения глаукомы / Всероссийский Съезд Фармацевтических Работников. - М.:ООО «Бионика Медиа», 2014. - С. 250-253.
4. Державна Фармакопея Украіни/Державне підприімство “Науково-експертний фармакопейний центр”.- 1-е вид., Доповнення 1 - Харків: Видавнича група “РІРЕГ”, 2004.- 494 с.
5. Державна Фармакопея Украіни / Державне підприімство “Науково-експертний фармакопейний центр”.- 1-е вид., Доповнення 2. - Харків: Державне підприімство “Науковоекспертний фармакопейний центр”, 2008.- 620 с.
6. Настанова СТ-Н МОЗУ 42-3.0:2011. - Лікарські засоби. Фармацевтична розробка (ICH Q8) / М. Ляпунов, О. Безугла, Ю. Підпружников та ін. - К.: МОЗ Украіни, 2011. - 36 с.
7. Timolol maleate / Kommentar zum DAB 10. - Stuttgart: Wiss. Verl., 1991. - Band II/4. - T.47.
8. European Pharmacopoeia. 7^th ed. - Strasbourg: European Department for the Quality of Medicines, 2010. - Р. 3095.
9. Martindale. The Extra Pharmacopoeia. - 28 Ed. - London: The Pharmaceutical Press, 1982. - 2025 р.
10. Сертификат качества тиотриазолин (субстанция).
11. Георгиевский Г.В. Разработка комплекса физико-химических методик, обеспечивающих создание и контроль качества оригинальных отечественных препаратов, производных 1,2,4- триазола // Запорожский медицинский журнал. - 2011. - Том 13.- № 1. - С. 58-69.
12. Георгиевский Г.В. «Обоснование проведения анализа производных 1,2,4-триазола при кислотно-основном титровании в неводных средах» // Фармаком, 2008, № 4, С. 60-65.
13. Янсон Э.Ю. Теоретические основы аналитической химии. - 2-е изд. - М.: Высшая школа, 1987. - 304 с.