Исследование аэродинамических характеристик лекарственных препаратов для ингаляций (стр. 2 )

Оценка сходимости (повторяемости) методики

Площадь пика	Найдено БДП, мг	Метрологические данные
Модельный раствор 1 17953 17958 17955 17953 17957	25,04 25,05 25,05 25,04 25,05 хср = 25,05	S2 = 0,00005 S = 0,0071 Sхср = 0,0032 Δх = 0,018 Δхср = 0,008 ε = ± 0,07 % εср = ± 0,03 %
Модельный раствор 9 19 19 20 19 20	10,59 10,59 11,15 10,59 11,15 хср = 10,81	S2 = 0,09 S = 0,31 Sхср = 0,13 Δх = 0,79 Δхср = 0,35 ε = ± 7,29 % εср = ± 3,26 %

Рисунок 3. Зависимость площади пика БДП от его концентрации

Разработанная методика ВЭЖХ может быть использована для количественного определения БДП, т. к. позволяет получать достоверные результаты во всех необходимых при исследованиях диапазонах концентраций.

Таблица 4

Условия хроматографирования, использованные при определении RF препаратов для ингаляций, содержащих сальбутамол, будесонид и ФФ

	Сальбутамол	Будесонид	Формотерола фумарат
Колонка	Spherisorb ODS 2, 250 х 4,0 мм, 5 мкм	LiChrospher 100 RP-18, 150 х 4,0 мм	LiChrospher 100 RP-18, 150 х 4,0 мм
Подвижная фаза	ацетонитрил 200 мл, фосфорная кислота 85 % 2 мл, диэтиламин 1 мл, вода до 2 л	буферный раствор (рН 3,2) : ацетонитрил (68 : 32)	буферный раствор (рН 3,2) : ацетонитрил (68 : 32)
Скорость потока	1,5 мл/мин	1,5 мл/мин	0,5 (1,5*) мл/мин
Температура колонки	25 ºС	40 ºС	40 ºС
Детектор	УФ, 225 нм	УФ, 240 нм	УФ, *) нм
Объем пробы	50 мкл	20 мкл	20 мкл
Время удерживания	~ 2,8 мин	~16,5 и 18 мин (R и S эпимеры)	~4,7 (~1,5*) мин
Раствори-тель	вода	вода : ацетонитрил (68 : 32)	вода : ацетонитрил (68 : 32)

* данные параметры могут быть использованы для одновременного определения RF препаратов для ингаляций, содержащих будесонид и ФФ

Условия хроматографирования, использованные при определении RF препаратов для ингаляций, содержащих сальбутамол, будесонид и ФФ, приведены в табл. 4. Валидационные характеристкики данных методик и типичные хроматограммы представлены в диссертационной работе.

Статистическую обработку результатов проводили согласно ГФ XI.

Изучение аэродинамических характеристик аэрозолей для ингаляций дозированных, содержащих БДП

Первым этапом экспериментальной части работы стало получение и сравнение профилей аэродинамического распределения БДП в различных аэрозолях с использованием стандартных насадок, входящих в комплект препарата. Полученные данные представлены на рис. 4 и в табл. 5.

Рисунок 4. Профили аэродинамического распределения частиц БДП различных аэрозолей дозировкой 250 мкг/доза, обычные насадки

Полученные данные показывают существенную разницу между RF препаратов дженериков и препарата фирмы-инноватора («Бекотид»). Причем аэродинамические характеристики оригинального препарата не выглядят в данном случае оптимальными, хотя и обеспечивают достаточную эффективность препарата, подтвержденную многочисленными клиническими исследованиями. Первый отечественный аэрозоль БДП («Беклоспир») обладает наименьшей из всех исследованных препаратов RF, но при этом он удовлетворяет требованиям, заложенным в утвержденной нормативной документации на оригинальный препарат. Несколько лучшие аэродинамические показатели имеет препарат «Кленил». Особенное внимание обращают на себя результаты, полученные для препарата «Беклазон Эко». Превышение RF более чем в 2 раза по сравнению с остальными препаратами, помимо явно положительных эффектов (в первую очередь это возможность снижения общей суточной дозы кортикостероидов), может иметь и отрицательные последствия для пациента при замене препарата.

Считаем, что при разработке спецификаций препаратов по показателю «Респирабельная фракция», целесообразно не ограничиваться только нижней границей нормы, но также нормировать и верхнее значение.

Таблица 5

Распределение частиц БДП (в мкг, n=3) по уровням импактора в различных аэрозолях дозировкой 250 мкг/доза, обычные насадки

Уровень	Dae, мкм	Бекотид	Кленил	Беклазон Эко	Беклоспир
M	10,0	57,35	80,58	47,40	55,48
0	9,0	4,05	5,65	2,83	2,10
1	5,8	3,50	4,23	0,93	0,70
2	4,7	6,25	5,20	1,33	1,03
3	3,3	15,66	13,10	7,68	5,03
4	2,1	17,38	12,40	23,80	11,13
5	1,1	15,15	11,93	37,50	13,65
6	0,65	4,35	2,58	15,30	5,18
7	0,43	1,93	1,15	6,45	2,33
Фильтр	0,2	1,88	1,50	7,93	4,70
RF, мкг		56,35	42,66	98,66	42,02
RF, %		22,54	17,06	39,46	16,80

Вторым этапом работы стало изучение профилей распределения БДП в различных дозировках одного препарата. Исследование было проведено на примере отечественного препарата «Беклоспир». Полученные данные показали, что отличия RF различных дозировок одного препарата несущественны. Для дозировки 250 мкг наблюдали незначительное смещение профиля в сторону частиц более крупного аэродинамического диаметра, но при этом общая разница незначительна и составляет 1-2 %.

На следующем этапе изучали влияние насадок на профиль распределения. Известна способность спейсеров увеличивать доставляемость активного вещества в легкие. Это достигается, во-первых, за счет частичного испарения капель пропеллента и, во-вторых, за счет уменьшения скорости потока. Препарат «Кленил» представлен на рынке двумя модификациями – «Кленил», со стандартной насадкой, и «Кленил-Джет», в комплект которого входит спейсер («джет-система»). На рис. 5 представлены RF для обеих модификаций. Использование «джет-системы» с препаратом, для которого данная система и была создана, позволило в экспериментальных условиях увеличить RF почти на 5 %.

Аналогично двумя модификациями представлен препарат «Беклазон Эко». Усовершенствованный вариант препарата предлагается под торговым названием «Беклазон Эко Легкое Дыхание» и снабжается системой активации с помощью вдоха и спейсером малого объема («оптимизатором»). При этом основной функцией системы «легкое дыхание» является улучшение техники ингаляции и повышение удобства приема препарата пациентом. Нами не выявлено влияния системы «легкое дыхание» на RF испытуемого препарата. Следует отметить, как было показано ранее, RF данного ЛС значительно выше, чем у других препаратов.

Рисунок 5. Фрагменты профилей аэродинамического распределения частиц БДП препаратов «Кленил» и «Кленил-джет», соответствующие RF

Задачей следующего этапа исследований была оценка влияния спейсеров на аэродинамические характеристики отечественного аэрозоля «Беклоспир». Использование спейсеров в данном случае дало показательные результаты, полученные значения RF исследуемого препарата превосходят показатели, полученные для всех изученных нами ранее препаратов, в том числе и показатели препарата «Беклазон Эко». Как видно из полученных данных (рис. 6), «джет-система» и «оптимизатор» в несколько раз увеличивают аэродинамическую эффективность препарата «Беклоспир». Считаем, что невысокие значения, полученные при использовании стандартной насадки, можно объяснить нерациональным выбором клапанно-распылительной системы. Подобное влияние обязательно должно учитываться и производителем, и врачом, и пациентом при использовании препаратов. В настоящий момент фирма планирует исследования 6 различных систем для выбора оптимальной.

Сводные данные о полученных значениях RF аэрозолей, содержащих в качестве действующего вещества БДП, иллюстрирующие широкую вариабельность данного параметра, представлены на рис. 7.

Рисунок 6. RF препарата «Беклоспир» с обычной насадкой, с «джет» системой и с «оптимизатором»

Рисунок 7. RF аэрозолей для ингаляций дозированных, содержащих БДП, различных производителей и модификаций

Изучение аэродинамических характеристик аэрозолей для ингаляций дозированных, содержащих сальбутамол или сальбутамола сульфат

В ходе исследований выявлена существенная разница между RF препаратов отечественного и зарубежного производства (рис. 8, табл. 6).

Рисунок 8. Фрагменты профилей аэродинамического распределения частиц сальбутамола различных аэрозолей, обычные насадки

Таблица 6

Распределение частиц сальбутамола (в мкг, n=3) по уровням импактора в различных аэрозолях, обычные насадки

Уровень	Dae, мкм	Вентолин	Саламол Эко	-витамины»
M	10,0	42,59	42,39	45,46	48,67
0	9,0	2,54	2,02	2,09	1,85
1	5,8	2,08	2,02	1,70	2,14
2	4,7	3,64	3,18	1,16	1,56
3	3,3	13,04	13,00	6,26	4,47
4	2,1	18,57	16,20	9,98	9,54
5	1,1	8,54	8,02	6,29	4,45
6	0,65	0,72	0,74	0,81	1,97
7	0,43	0,46	0,46	0,49	0,49
Фильтр	0,2	0,45	0,53	0,43	0,50
RF, мкг		44,51	41,14	24,50	21,99
RF, %		44,51	41,14	24,50	21,99

Аэрозоль производства им. Семашко» обладает наименьшей RF из всех исследованных препаратов. При этом он удовлетворяет требованиям, заложенным в утвержденной нормативной документации на оригинальный препарат, но значение RF находится близко к нижней границе нормы. Несколько лучшие аэродинамические показатели имеет аэрозоль производства . Наибольшую эффективность in vitro показал в данном случае препарат «Вентолин» фирмы-инноватора, близкие к нему результаты наблюдаются у препарата «Саламол Эко».

Препарат «Саламол Эко», также как и «Беклазон Эко», предлагается потребителю в сочетании с системой «легкое дыхание». Полученные данные подтвердили ранее сделанный вывод об отсутствии значимого влияния системы «легкое дыхание» на RF препарата (43,2 %).

Также было изучено влияние спейсеров на аэродинамические характеристики отечественных аэрозолей сальбутамола. Подтверждено, что использование «оптимизатора» способно значительно улучшить аэродинамические характеристики изученных аэрозолей для ингаляций (зафиксировано увеличение RF в 1,5 раза). Кроме того, можно предположить, как и в случае с исследованием аэрозолей БДП, что низкие показатели при использовании стандартных насадок обусловлены, прежде всего, характеристиками клапанно-распылительной системы.

Интересным выглядит сравнение профилей аэродинамического распределения аэрозолей для ингаляций, содержащих сальбутамол и БДП, одного производителя. На рис. 9 показано сравнение препаратов «Беклазон Эко» и «Саламол Эко». Как и следовало ожидать, сальбутамол представлен в виде фракции частиц более крупного аэродинамического диаметра.

Рисунок 9. Профили аэродинамического распределения действующих веществ препаратов «Беклазон Эко» и «Саламол Эко»

Сводные данные о полученных значениях RF аэрозолей, содержащих в качестве действующего вещества сальбутамол, иллюстрирующие широкую вариабельность данного параметра, представлены на рис. 10.

Рисунок 10. RF аэрозолей для ингаляций дозированных, содержащих сальбутамол, различных производителей и модификаций.

Изучение аэродинамических характеристик порошков для ингаляций дозированных, содержащих будесонид

Исследовались порошки различных производителей. В отличие от аэрозолей, получены различные по форме кривой профили распределения (рис. 11). Связано это не только с тем, что частицы порошков для ингаляций могут отличаться друг от друга по физико-химическим свойствам, но и с особенностями конкретного лекарственного препарата: во-первых, препарат «Пульмикорт Турбухалер» не содержит вспомогательных веществ, а «Бенакорт» и «Будесонид» содержат носитель – лактозу; во-вторых, «Бенакорт» и «Пульмикорт Турбухалер» выпускаются в дозирующей упаковке, а «Будесонид» – в дозированном виде в капсулах; в-третьих, каждый из препаратов обладает собственным уникальным ингалятором и оригинальной формой насадки.

По сравнению с аэрозолями, полученные значения RF невысоки (не более 19 %, табл. 7). Но в данном случае это является скорее следствием условий эксперимента, чем показателем, который прямо характеризовал бы качество препарата, поскольку общим свойством всех порошковых ингаляторов является более высокое по сравнению с аэрозолями сопротивление воздушному потоку.

Рисунок 11. Профили аэродинамического распределения частиц будесонида различных порошков для ингаляций

Таблица 7

Значения RF различных поршков для ингаляций, содержащих будесонид

Препарат	RF, %
Пульмикорт Турбухалер (AstraZeneca AB, Швеция)	11,29 ± 0,17
Бенакорт (, Россия)	16,96 ± 0,45
Будесонид ( фабрика Санкт-Петербурга», Россия)	18,27 ± 6,12

Примечание. Поскольку на протяжении всего исследования мы стремились получить данные для ингаляционных ЛС в сопоставимых условиях, то для анализа порошков для ингаляций было решено использовать унифицированную с аэрозолями скорость потока (30 л/мин). Однако, часто при испытании порошков для ингаляций используют более высокие скорости потока воздуха (до 100 л/мин); при этом каждый раз скорость подбирается индивидуально и зависит от сопротивления конкретного ингалятора. При этом определяется создаваемый насосом и регулятором воздушного потока градиент давления. Кроме того, аэродинамические характеристики отдельных ступеней каскадного импактора Андерсена откалиброваны для использования скорости потока воздуха 28,3 л/мин, поэтому при использовании иной скорости потока, возникла бы необходимость валидировать применение прибора.

Важным выводом является то, что, несмотря на различные формы профилей и относительно низкие для всех проанализированных препаратов результаты, рассчитанные RF отечественных препаратов не уступают RF оригинального препарата, что позволяет судить о наличии достаточной аэродинамической эффективности данных ЛС.

Препарат «Будесонид», производства фабрика Санкт-Петербурга» находится в процессе разработки. Решается вопрос о том, капсулы какого размера (№ 3 или № 4) будут обладать более выгодными характеристиками. Как показали исследования (рис. 12), использование капсул большего размера позволяет увеличить RF (более чем на 3 %).

Рисунок 12. Профили аэродинамического распределения частиц будесонида препарата «Будесонид» ( фабрика Санкт-Петербурга», Россия) в капсулах различного размера

Считаем, что данное отличие связано с типом используемого ингалятора; а именно, при воздействии ингаляционного устройства на капсулу (перед ингаляцией капсула механически прокалывается), возможно, формируются комки и образуются стойкие конгломераты порошка. Однако, можно прогнозировать, что дальнейшее увеличение размера капсул пагубно скажется на характеристике препарата, т. к. больший размер будет препятствовать свободному движению капсулы в камере ингалятора, а удельная площадь отверстий будет при увеличении капсулы уменьшаться. Таким образом, при разработке капсулированных порошков для ингаляций показана необходимость изучения взаимосвязи размера используемых капсул и используемого ингаляционного устройства.

Изучение аэродинамических характеристик порошков для ингаляций дозированных, содержащих ФФ и комбинированного порошка

Заключительным этапом экспериментальной части работы стала оценка аэродинамических характеристик порошков для ингаляций, содержащих ФФ, а также получение данных для комбинированного препарата, содержащего будесонид и ФФ. В настоящий момент отечественное производство порошков для ингаляций с данными действующими веществами не налажено, нами были изучены только зарубежные препараты.

Результаты подтверждают ранее сделанный вывод о том, что формы кривых профилей распределения порошков для ингаляций могут значительно отличаться друг от друга и, судя по всему, в большей степени являются функцией комплексных характеристик устройства ингалятора (рис. 13).

Рисунок 13. Профили аэродинамического распределения частиц ФФ различных порошков для ингаляций.

Представляло интерес изучение профилей распределения действующих веществ в комбинированном препарате. Установлено, что профили распределения одних и тех же веществ в монопрепаратах и в комбинированных препаратах значительно отличаются друг от друга (рис. 14). При этом в комбинированном препарате наблюдаются одинаковые профили распределения двух действующих веществ (подтверждая значительную степень зависимости аэродинамических характеристик от используемого ингалятора) в то время как в монопрепартах профили распределения тех же самых веществ различны. Однако RF в данном случае отличаются друг от друга не столь существенно, что позволяет говорить о сопоставимой аэродинамической эффективности моно - и комбинированных препаратов, если рассматривать действующие вещества отдельно.

Рисунок 14. Профили аэродинамического распределения частиц будесонида и ФФ монопрепаратов «Пульмикорт Турбухалер», «Оксис Турбухалер» и комбинированного препарата «Симбикорт Турбухалер» (Astra Zeneca AВ, Швеция).

Разработка ОФС «Лекарственные формы для ингаляций» и «Аэродинамическое распределение мелкодисперсных частиц»

Проведенные экспериментальные исследования, анализ и обобщение показателей качества препаратов для ингаляций зарубежного и отечественного производства, изучение российской нормативно-правовой базы и положений монографий ведущих зарубежных фармакопей, нашли свое отражение при разработке проектов ОФС «Лекарственные формы для ингаляций» и «Аэродинамическое распределение мелкодисперсных частиц.

Проекты ОФС предлагают новый методический подход к стандартизации и обеспечению качества ингаляционных ЛФ с использованием прогрессивных инструментальных методов.

Проект ОФС «Лекарственные формы для ингаляций» разработан на основе современных требований, предъявляемых к препаратам для ингаляций с целью включения в ГФ XII издания.

За основу проекта ОФС взяты монографии Европейской (6.8), Британской (2007) и Американской фармакопей (30). Учтены материалы заседания EDQM (Страсбург, февраль 2009). Также были проанализированы и обобщены подходы к оценке качества лекарственных препаратов для ингаляций зарубежного и отечественного производства, зарегистрированных и находящихся в процессе регистрации на момент подготовки проекта ОФС, монографии фармакопей Белоруссии, Украины, Индии.

В проекте ОФС «Лекарственные формы для ингаляций» приведены определения, классификация ингаляционных ЛФ, изложены базовые принципы разработки, производства, критерии качества, влияющие на эффективность и безопасность, кратко описаны используемые типы дозирующих устройств и способы доставки ЛС в легкие.

В проекте ОФС «Лекарственные формы для ингаляций» впервые нашли отражение такие ЛФ как «Порошок для ингаляций дозированный», «Раствор (суспензия, эмульсия) для ингаляций». Приведено детальное описание аппаратуры, используемой при определении однородности дозирования (однородности доставляемой дозы).

Согласно проекту ОФС «Лекарственные формы для ингаляций», определение однородности дозирования (однородности доставляемой дозы) является обязательным для всех дозированных препаратов для ингаляций. В ГФ XI этот показатель оценивался косвенно, по средней массе дозы и отклонениям от нее. Необходимо особо подчеркнуть, что оценка однородности дозирования для ингаляторов, снабженных дозирующим устройством, должна производиться не только для доз из одной упаковки, но и для доз из различных упаковок. Показатель должен подтверждать равномерность распределения лекарственного вещества в начале, середине и в конце использования ингалятора. Для аэрозолей, содержимое которых представляет собой раствор, допускается производить оценку однородности дозирования расчетно-весовым методом, путем определения средней массы одной дозы и отклонений от средней массы.

Определение количества доз является обязательным для препаратов, снабженных дозирующим устройством. В сочетании с определением однородности дозирования, это делает определение массы содержимого баллона, массы дозы, равно как и процента выхода содержимого, нецелесообразным.

В проект ОФС «Лекарственные формы для ингаляций» не включен показатель «Размер частиц». Определение размера частиц, в значительной степени технологического параметра, не позволяет в достаточной мере судить об аэродинамических свойствах препарата, которые являются основным показателем эффективности при анализе in vitro. Вместо определения размера частиц впервые включен показатель «Респирабельная фракция».

В отдельную статью выделено описание приборов и методов оценки аэродинамического распределения мелкодисперсных частиц. Проект ОФС «Аэродинамическое распределение мелкодисперсных частиц» разработан на основе современных инструментальных методов, используемых при оценке аэродинамической эффективности препаратов для ингаляций ведущими зарубежными фармакопеями. В проекте ОФС «Аэродинамическое распределение мелкодисперсных частиц» нашли свое отражение четыре прибора: стеклянный импинджер, каскадный импактор Андерсена, многоуровневый жидкостной импинджер и импактор нового поколения с горизонтальным расположением каскадов.

Общие выводы

1.  Изучение состояния фармацевтического рынка препаратов для ингаляций и проведенное информационно-аналитическое исследование нормативно-правовой базы, регламентирующей качество ЛС для ингаляций в России и за рубежом, показало несопоставимость национальных стандартов и положений общих статей ведущих зарубежных фармакопей.

2.  Разработанные и валидированные унифицированные методики определения RF с помощью каскадного импактора Андерсена аэрозолей для ингаляций дозированных, содержащих БДП и сальбутамол, а также порошков для ингаляций дозированных, содержащих будесонид и ФФ, позволяют охарактеризовать и стандартизовать лекарственные препараты для ингаляций по показателю «Респирабельная фракция».

3.  В ходе экспериментальных исследований аэрозолей для ингаляций дозированных показана существенная разница между значениями RF воспроизведенных и оригинальных препаратов БДП и сальбутамола. При этом воспроизведенные препараты БДП, по сравнению с оригинальным препаратом, демонстрировали как более низкие, так и более высокие значения RF. Показано отсутствие значимого влияния дозировки на величину RF. В ряде случаев показано существенное влияние спейсеров на значение RF – использование спейсеров при изначально низких значениях RF способно существенно увеличить данный параметр; однако при изначально высоком значении, использование спейсера практически не увеличивает RF.

4.  В ходе экспериментальных исследований порошков для ингаляций дозированных выявлено, что профили аэродинамического распределения мелкодисперсных частиц в препаратах будесонида и ФФ существенно различаются; а при сопоставимых условиях проведения испытания, полученные значения RF ниже, чем в аэрозолях. Показано, что использование капсул большего размера для порошков для ингаляций дозированных способно увеличить значение RF, однако данный вопрос требует изучения при разработке каждого конкретного препарата. Также показано, что профили аэродинамического распределения мелкодисперсных частиц одних и тех же веществ в монопрепаратах и в комбинированном препарате одного производителя отличаются друг от друга; при этом RF отличаются несущественно, что говорит о сопоставимой аэродинамической эффективности моно - и комбинированных препаратов.

5.  При проведении сравнительной оценки аэродинамических показателей ЛС для ингаляций зарубежного и отечественного производства показано, что все изученные препараты отечественного производства соответствуют требованиям, предъявляемым к аналогичным препаратам зарубежного производства, что в значительной степени подтверждает готовность перехода отечественного производства к новым критериям в стандартизации ингаляционных ЛС.

6.  Впервые разработаны проекты ОФС для включения в ГФ XII издания: «Лекарственные формы для ингаляций» и «Аэродинамическое распределение мелкодисперсных частиц».

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1.  , Багирова ингаляционных лекарственных средств, применяемых для терапии бронхиальной астмы // Научные труды VIII международного конгресса «Здоровье и образование в XXI веке; концепции болезней цивилизации». – Москва, 2007. – № 000.

2.  , Багирова современных фармакопейных методов оценки аэродинамической эффективности препаратов для ингаляций // XVI Российский национальный конгресс «Человек и лекарство». Сборник материалов конгресса, тезисы докладов. – Москва, 2009. – С. 721.

3.  , Дигтярь «Jet-системы» существенно увеличивает доставку препарата беклометазона дипропионата в исследованиях in vitro // XVII Российский национальный конгресс «Человек и лекарство». Сборник материалов конгресса, тезисы докладов. – Москва, 2010. – С. 227–228.

4.  , Дигтярь аэродинамического распределения мелкодисперсных частиц препаратов сальбутамола сульфата на каскадном импакторе Андерсена // XVII Российский национальный конгресс «Человек и лекарство». Сборник материалов конгресса, тезисы докладов. – Москва, 2010. – С. 706.

5.  , , Дигтярь стандартизации ингаляционных лекарственных форм // Фармация. – Москва, 2010. – № 5. С. 21–24.

6.  , , Дигтярь стандартизации ингаляционных лекарственных форм в Российской Федерации // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. – Москва, 2010. – № 8. С. 3–13.

7.  , , Дигтярь проекта ОФС «Лекарственные формы для ингаляций» // Фармация. – Москва, 2010. – № 6. С. 3–8.