DE1798340A1

DE1798340A1 - Membranen fuer ein in-vitro-Resorptionsmodell des Gastrointestinaltraktes

Info

Publication number: DE1798340A1
Application number: DE19681798340
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Stricker
Original assignee: CH Boehringer Sohn AG and Co KG
Current assignee: CH Boehringer Sohn AG and Co KG
Priority date: 1968-09-27
Filing date: 1968-09-27
Publication date: 1971-11-04
Also published as: US3753501A; DE1798340B2

Description

.U,

Conn 3/81

Jö/Coh

CII. BOEiIRIFCrER SOHTT, INGEHIEHT AM RiIEIII

Membranen für ein in-vitro-Resorptionsmodell des

Gastrointestinaltraktes

Die Wirkung eines Arzneimittels im Organismus ist u.a. eine Punktion seiner Konzentration am Wirkungsort und damit auch esinn Punktion seiner Fähigkeit, diesen z\i erreichen. Die meisten der oral applizinrten Arzneimittel nüssen zunächst die Barrieren des Gantrointostinaltralites überwinden, d.h. resorbiert v/erden, "bevor nie vom Blut an ihren Wirkungsort transportiert worden können.

Es sind verschiedene in-vivo-Methoden "bekannt, um den Übergang von Wirkstoffen ans dem Gastrointestinaltrakt in die Blutbahn zu verfolgen:

1. Es kann z.B. zu verschiedenen Zeiten nach oraler Applikation von Wirkstoffen bei Ratten im abgebundenen Ilagen, Dünndarm bzw. Dickdarm die Abnahme der Konzentration dieser Wirkot off ο in den einzelnen Teilabschnitten mit analytischen Hothoden bestimmt werden.

2. Mit Hilfe einer beim Menschen in den Nagen eingeführten Sonde Haßt sich ebenfalls die zeitliche Änderung der Konzentration verschiedener gelöster organischer Säur'en und Basen verfolgen.

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Unterlagen (Art 711 Abs. 2 V.r. 1 Satz 3 cfca Xndcrunrsaes. v. 4. S. IOC *

. ·. ■+. ^IM, j BADORKaINAL

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3. ITach oraler Verabreichung von Arzneimitteln v/erden nach verschiedenen Zeiten die Blutspiegelwerte bestimmt, aU3 denen flieh die Übergangsgeachwindigkciten berechnen lassen.

Diese in-vivo-Versuche erfordern einen erheblichen Aufwand, während die Ergebnisse in Bezug auf Genauigkeit und P.eproduzierbarkeit z. T. sehr große Schwankungen aufweisen. Die in-vitro-Untersuchung mit Hilfe künstlicher Membranen stellt hietezu eine wertvolle Ergänzung dar: durch größere Vcrsuchsßerien und genauere Konzentrationsbestimmungen läßt sich die _; Kinetik der Diffusion sehr genau ermitteln, so daß auch WcchSQlv/irkimgßeffekte' zwisohen den Wirkstoffen untereinander bzw. mit den galenisohen Ililfsstoffen erkannt v/erden und schon bei der Rezeptur der Zubereitung berücksichtigt werden können. Dadurch läßt sich die Zahl der in-vivo-Untersuchungen beachtlich reduzieren.

Die Durchführung von in-vitro-Untersuchungen erfolgt mit an sich bereits bekannten Diffusionsgeräten. Nach Figur 1 besteht oine solche Apparatur im wesentlichen aun 2 Kammern (1 und la) (Fiillvolunen ,ic 100 ml), die durch die eingespannte erfindungsgemäße? Membran (2) (effektive Fläche 12,5 cn") getrennt sind. Jorto der Kammern besitzt einen äußeren Tcmperiermantel (3) (37 + 0,5⁰G) und einen Schliffaufsatz der 2 Tropftrichter trägt. Der Auslauf des linken Trichtern (5) schließt mit der Unterkanto des Aufsatzes ab, der rechte (4) ist bis wenig ■oberhalb der Membran verlängert. Zur Probenahme wird in don linken Trichter frische Pufferlösung gegeben, die nach Öffnung dos Fnhnors (6) eine Probe der Ileßlönung in den rechten Trichter hochdrückt. Dadurch wird während der Probenahme gleichzeitig eino Auffüllung mit frischer Pufferlösung, ermöglicht. Eino durchbohrte beweglich angebrachte Metallschcibe (7), die den verlängerten Auslauf des rechten Trichtern umschließt, dient iüum Durohmisohon der Lösung. Das Gerät schwingt, durch einen Motor getrieben, um pino Achse (8) (J>6 mal/Min.; Winkel von 170°). Infolge diener Drehbewegung fallen die durchbohrten Ilntallochoibon (7) längs ihrer Führung und bewirken damit die

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Purchrtisohunr; dor Lösungen.

Die Lösung in einer dor boiden Kammern besitzt einen pH-Wert Yo?i 7,5, der den den Blutplasmas entopricht. In der zweiten Kanner w.ird der pH-v'ert - entsprechend den verschiedenen Teilabschnitten den G-astrointestinaltraktes - zwischen 1,2 und 7,0 eingestellt» Letztere enthält am Versuchsbeginn den mi imter-Eue-heridon Wirkstoff. Aufgabe der Membran iöt es, den pH-G-radieritcn nv;inchen teidcn Kammern aufrecht i:u erhalten und außer— d&n die vcrcchiedcnarticen Arr;neistoffe - organische Säuren und Einen der unterschiedlichsten Konstitution - differenziert durchtreten nu lassen.

In der Literatur sind bereits Filter beschrieben, die mit Olivenöl bnv/. Linolsäure imprägniert waren, [(G. T-evv, ?,. J. vrcnnciok; J. Pharm. Sei. 51_ (2), 235 - 9"(196S)]. AIn Filtermaterial· vurden Mcnbranen der Pa. Ilillipore, Typ ΙΓΛ, rerv/endet. Es hat sich jedoch r:eseif;t, daß die Olivenjl-haltif;^on Filter rwar "pH-dicht" sind, daß nie aber auch Substanzen mit sauren Charakter nicht passieren lassen, v/cnn diese in einer schv.'ach rnnren b.i π neutralen Lösung vorliegen. Padurch sind sie für Ii^c¹ olli-ntcrBuchungen, insbesondere für das Rosorptionsmodell dos Parma, venig cⁿoir;net. Die Linolräure-haltiren Filter erwiesen sich dagegen als niclit ausreichend undurchlässig ^oponüber Wasserstoff- hm-/. Hydroxylioncn, so daß der Einsatz für Diffusionsmessun{-en mit Lösimgen von unterschiedlichem pH-Wert nicht möglich ist.

Die erf jpdunrjrsemäßen Ilembranen bestehen .aus einen Trägermaterial, das mi.⁴; οΐηον flüssigen, lipoiden Ph η se imprägniert int. Als räger verwendet ran handelsübliche üembranfilter aus Zellulose-

r. Per Porcndurchme3sor muH eenürcnd Mein sein, damit die Po-on aufgrund ihrer Kapillarairtivität durch die flüssige Ilcmbrarikonponcnte verschlossen bleiben. Andernfalls kr.nn.öie flüs- sißo Phaso herausgelöst v/erden, wodurch eine unkontrollierte Diffusion stattfinden kann und die Membran unbrauchbar v/ird. I!an verwendet daher einen Porendurchmesser von 0,05 - 1,0 /um, vorsugnweis« 0,1 /um. Als geeignete Membranfilter kormon boi-

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r,n Sartoriun SM 11 509 in Frage. 1798340 Die flüssige lipoide Phase muß sich in ihron physikalischen F/igen schaft en, wie relatives Lösimgsvermögon für saure, ba-' siehe' und anrDhotere Arzneisubstanzen und deren Verteilung möglichst nahe an das Vorbild (Magen- und Darmwand) anschließen, damit die relativen Rosorptionsgcschwindigkeiten der verschiedenen Arzneistoffe am Modoll simuliert werden können. Wie sich herausstellte, v/erden diese Anforderungen von einem Gemisch einer höheren-Fettsäure, vorzugsweise Capryl-.säure, mit einer neutralen lipoiden Komponente, z.B., ein höherer Fettalkohol ab C^* vorzugsweise I.aurylalkohol, erfüllt, φίβ ■ Mischung dieser beiden Komponenten muß bei der Versuchatem- .; peratür von 37⁰O flüssig sein. . .>' '

Die Darstellung der Membranen erfolgt in der Weise, daß man das Filtermaterial in eine flüssige Phase, bestehend aus dem Gemisch von höherer Fettsäure und neutraler Komponente, eintaucht, abtropfen läßt und bis zur Gev/ichtskonntanz zwischen Filterpapier abpreßt. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht die flüssige Phase aus einer Mischung von Caprylsäurc und I-aurylalkohol, vorzugsweis-e im Verhältnis 80 : 20. Die erfinclungngemäßon Membranen besitzen, vor den bisher bekannton, den Vorteil, daß sie den pH-Gradienten zweier wäßriger Lösungen über einen Zeitraum von ca. 50 Stunden weitgehend (" ca. 0,? pH-Einheiten) konstant halten und eine spezifische Permeabilität für saure basische und amphotere Arznoimittelmoleküle aufweinen. Die Diffusionsgeschwindigkeiton unter physiologischen Bedingungen entsprechen weitgehend den Worten, die man aus in-vivo-üntersuchungcn kennt. Daß eine solche Übereinstimmung von in-vitro-Werteh mit den in-vivo-Ergcbnisnon gefunden worden konnte, war überraschend, da auf- · grund des unterschiedlichen Baues der natürlichen und der ;künstlichen Membranen Voraussagen irgendwelcher Art nicht möglioh waron. .^:

In der Kombination von einer Fettsäure und einer neutralen :'v'·^ lipoidon Komponente mit geeigneten Filtermembranen als Träger "'^:; fand Dich ein System, das den Anforderungen überraschend gut .^s entsprach.

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Die Fettsäure wirkt in dor Weise, daß sie entsprechend ihrem· pK_r-Wcrt und den pH-Wert der angrenzenden Lösung teilweise .Air. Anion vorliegt und als Protonenaccoptor oder -Donator gegenüber den dissoziierten organischen Säuren oder Basen auftritt» DieArzneimittel v/erden dadurch an der Merabranobcrflache in ihre undissoziierto Form überführt und sind somit in dor Ia^e, die flüssige Phase zu durchwandern, während die Wasserstoffund Hydroxylionen aufgrund der Löslichkeitsvcrhältnisse nur sehr langsam durchtreten können.

Beispiele: .

Modell für die Resorption von sauren und basischen Substanzen aus dem Magen-Darm-Trakt.

Die Membran (2) wird unter Verwendung von 2 Viton-Ringdichtungen zwischen den beiden Kammern (1) der in der Zeichnung dargestellten Apparatur eingespannt. Eine der Kammern enthält den Wirkstoff in 100 ml einer Pufferlösung mit einem pH-Wert wie er etwa im Magen oder Darm herrscht. Die zweite Kammer enthält 100 ml eines Puffers von pH =-7,5» entsprechend dem pH-Wert des Blutplasmas. Nach verschiedenen Versuchszeiten worden Proben ;'." entnommen, wobei gleichzeitig mit frischer Pufferlösung aufgefüllt wird»

In den Tabellen I und II sind einige der untersuchten Wirkstoffe aufgeführt. Die relativen Resorptionsgcsohwindigkeiten werden auf den Wort der Acetylsalicylsäuro bezogen.

1 0 9 845/0498 bad

Die Resorption von sauren und basischen Substanzen aus dom Kagen:

Substanz	Die AnfangBgcnchwindißkeiten dor Re sorption, bezogen auf den Y/ort von Aoctyloalioylsäuro	in-vitro/p\
	in-vivo/-j \	1,00
Aoetylsalicylsäure	1,00	2,3. ,
Salicylsäure	2,3	2,2 .. . - :
Bonsoeßäurc	2,0	0,1
Phonolrot.	0,05	0,0 0,0
Aninopyrin Chinin^: .	0,05 0,00	0,0
Bphedrin	0,00

(1): L.S. ßohanker e.a., "J* Pharra, exp*■Therap. 120» 528 (1957);

. (2): Hcmbran: 50 Teile Oapryloäurc

. . ■ ■ 50 Teile laurylalkohol auf IlilliporeW oder . .J .. Sartoriuo SU 11 309.

- Puffer: pH = 1,2 : 24 g N/l HCl; 0,5 β Glykokoll; ..' · 0,35 Π HaGl H₂O ad 1000

pH = 7,5 : 20,5 β Na₂II PO₄; 2,7 β KH₃PO₄;

" ' ad 1000

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BAD ORIGfHAL

Mc resorption von sauren und basischen Substansen aus dem

!Dünndarm ■ ·

Γ> η b π t a η ζ	Die Anfangogesohwindißkoitcn der Resorption, boiiogen anf don V/ert von Acetyl-naücyloäuren	in.vitro₍₂₎
■ ■	i„-vivo₍₁₎ -	1,00
Acetyloalicylßäure	·..-.. 1,00	2V7
■3*9H3oefläure,	2,9	■'1,4
Barbital	1,5	0,2' -..;■'■■■
Phonolrot	0,2	2,0
Anldopyrin	' 1,9	0,2
Sphodrin	0,3	,1,3 ;
!Theophyllin		., J. Pharmalcol. exp. Therap. 125 81 (1958);
(1): L. S. Schanker e.a

n: 20 Teile laurylalkohol; 80 Millipore 70 bzv;. Sartoriuo εΐΐ 11 309

Pu.ffor: pH = 6,0 : 1,5 _ß Ha₂HPO₄; 80 g

pH = 7,5 : 20,5 g Na₂H PO₄; 2,7 (■

₃O ad 1000 ; H₂O ad 1000

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Claims

,Patentansprüche

1.) Membranen für ein in-vitro—Rooorptionsmodeli des Gantrointestinaltraktea, bestehend aus geeigneten handelnühliclien Membranfiltern, vorzugsweise Ililliporc VC oclcr Sartoriuo SM 11 .309» die mit einer -geeigneten flüssigem Phase, bestehend aus einer Mischung einer höheren Fettsäure mit einer neutralen lipoiden Komponente, imprägniert sind*

2.) Membranen nach Anspruch 1, die mit einer flüssigen Phase au© laurylalkohol/Caprylsäure, vorzugsweise im Verholtnis 20 : 80 getränkt sind.

3.) Verwendung von Membranen nach Anspruch 1 sur Sinulation, von Resorptionsvorgängen des Gastrointestinaltraktos.

A- ·) Herstellung von Membranen nach Anspruch 1, dadurch gokenn-Fifcichnet, daß man das handelnübliche Filtermaterial in die fliinsige Phase eintaucht, abtropfen-läßt und bin mir Ger; rwinohen Filterpapier abpreßt.

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