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Membranen fiir ein in-vitro-Resorptionsmodell des ==================================
Gastrointestinaltraktes ================= (Zusatz zur Patentanmeldung P 17 98 340.3)
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Patentanmeldung P 17 98 340.3 betrifft
diese Zusatzanmeldung Membranen für ein in-vitro-Resorptionsmodell bei denen die
lipoide Komponente der Imprägnierflüssigkeit aus Dioctylnatriumsulfosuccinat besteht.
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Wie nunmehr gefunden wurde, erhält man mit diesen erfindungsgemäßen
Membranen - aus in-vitro-Versuchen zur IJntersuchung d-er Resorption von Arzneimitteln
im #astro-intestinaItrakt -Ergebnisse, die eine - zum Teil - bessere Übereinstimmung
mit den Ergebnissen von in-vivo-Versuchen zeigen, als dies mit den im ISauptpatent
beschriebenen Nembranen möglich war.
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Die Wirkung eines Arzneimittels im Organismus ist u.a. eine Funktion
seiner Konzentration am Wirkungsort und damit auch eine Funktion seiner Fähigkeit,
diesen zu erreichen. Die meisten der oral applizierten Arzneimittel müssen zunächst
die Barrieren des Gastrointestinaltraktes überwinden, d.h.
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resorbiert werden, bevor sie vom Blut an ihren Wirkungsort transportiert
werden können.
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Es sind verschiedene in-vivo-Methoden bekannt, um den übergang von
Wirkstoffen aus dem Gastrointestinaltrakt in die Blutbahn zu verfolgen: 1. Es kann
z.B. zu verschiedenen Zeiten nach oraler Applikation von Wirkstoffen bei Ratten
im abgebundenen Magen, Dünndarm bzw. Dickdarm die Abnahme der Konzentration dieser
Wirkstoffe in den einzelnen Teilabschnitten mit analytischen Methoden bestimmt werden.
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2. Mit Hilfe einer beim Menschen in den Magen eingeführten Sonde läßt
sich ebenfalls die zeitliche Änderung der Konzentration verschiedener gelöster organischer
Säuren und Basen verfolgen.
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3. Nach oraler Verabreichung von Arzneimitteln werden nach verschiedenen
Zeiten die Blutspiegelwerte bestimmt, aus denen sich die übergangsgeschwindigkeiten
berechnen lassen.
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Diese in-vivo-Versuche erfordern einen erheblichen Aufwand, während
die Ergebnisse in Bezug auf Genauigkeit und Reproduzierbarkeit z. T. sehr große
Schwankungen aufweisen. Die
in-vitro-Untersuchung mit Hilfe künstlicher
Membranen stellt hierzu eine wertvolle Ergänzung dar: durch größere Versuchsserien
und genauere Konzentrationsbestimmungen läßt sich die Kinetik der Diffusion sehr
genau ermitteln, so daß auch Wechselwirkungseffekte zwischen den Wirkstoffen untereinander
bzw.
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mit den galenischen Hilfsstoffen erkannt werden und schon bei der
Rezeptur der Zubereitung berücksichtigt werden können. Dadurch läßt sich die Zahl
der in-vivo-Untersuchungen beachtlich reduzieren.
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Die Durchführung von in-vitro-Untersuchungen erfolgt mit an sich bereits
bekannten Diffusionsgeräten. Derartige Apparaturen sind uchematisch in Figur 1 und
Figur 2 dargestellt.
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Nach Figur 1 besteht eine solche Apparatur im wesentlichen aus 2 Kammern
(1 und la) (Füllvolumen je 100 ml), die durch die eingespannte erfindungsgemäße
Membran (2) (effektive Fläche 12,5 2 getrennt sind.Jede der Kammern besitzt einen
äußeren Temperiermantel (3) (37 + o,s0c) und einen Schliffaufsatz der 2 Tropftrichter
tragt. Der Auslauf des linken Trichters (5) schließt mit der Unterkante des Aufsatzes
ab, der rechte (4) ist bis wenig oberhalb der Membran verlängert. Zur Probenahme
wird in den linken Trichter frische Pufferlösung gegeben, die nach Öffnung des Hahnes
(6) eine Probe der Meßlösung in den rechten Trichter hochdriickt. Dadurch wird während
der Probenahme gleichzeitig eine Auffüllung mit frischer Pufferlösung ermöglicht.
Eine durchbohrte beweglich angebrachte Metallscheibe (7), die den verlängerten Auslauf
des rechten Trichters umschließt, dient zum Durchmischen der Lösung. Das Gerät schwingt,
durch einen Motor getrieben, um eine Achse (8) (56 mal/Min.; Winkel von 1700). Infolge
dieser Drehbewegung fallen die durchbohrten Metallscheiben (7) längs ihrer Führung
und bewirken damit die Durchmischung der Lösungen.
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Figur 2 stellt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform des Diffusionsgerätes
dar. Kernstück der Anlage ist das Diffusionsgefäß (9), bestehend aus zwei, durch
eine Membran (11) voneinander getrennten Kammern (10 und lOa). Die Messlösungen
werden mittels einer Schlauchpumpe (12) via Kammer (10 bzw. lOa) und Vorratsgefäß
(13 bzw. 13a) im Kreislauf geführt. Die Umlaufge schwindigkeit wird entsprechend
den Dimensionen der Anlage gewählt und beträgt beispielsweise 2-10 ml/min. bei einer
Mem-2 branfläche vonca. 12 cm und einem Kammervolumen von ca. 2-5 ml.
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Darüberhinaus wird durch Rühren der Vorratslösungen mittels Magnetrührer
(14) ein Konzentrationsgefälle innerhalb der Kompartimente vermieden. (Temperiermäntel
(15) gewährleisten die erforderliche Temperaturkonstanz bei 770. Der Hahn (16) dient
der Probenahme während des Versuchs.
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Die Lösung in einer der beiden Kammern besitzt einen pH-Wert von 7,5,
der dem des Blutplasmas entspricht. In der zweiten Kammer wird der pH-Wert - entsprechend
den verschiedenen Teilabschnitten des Gastrointestinaltraktes - zwischen 1,2 und
7,0 eingestellt. Letztere enthält am Versuchsbeginn den zu untersuchenden Wirkstoff.
Aufgabe der Membran ist es, den pH-Gradienten zwischen beiden Kammern aufrecht zu
erhalten und außerdem die verschiedenartigen Arzneistoffe - organische Säuren und
Basen der unterschiedlichsten Konstitution - differenziert durchtreten zu lassen.
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In der Literatur sind bereits Filter beschrieben, die mit Olivenöl
bzw. Linolsäure imprägniert waren, [(G. Levy, E. J.
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Mroszczak; J. Phase. Sci. 57 (2), 235 - 9 (1968)]. Als Filtermaterial
wurden Membranen der Fa. Millipore, Typ HA, verwendet.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Olivenöl-haltigen Filter zwar
"plI-dicht" sind, daß sie aber auch Substanzen mit saurem Charakter nicht passieren
lassen, wenn diese in einer schwach
sauren bis neutralen Lösung
vorliegen. Dadurch sind sie für Modelluntersuchungen, insbesondere für das Resorptionsmodell
des Darms, wenig geeignet. Die Linolsäure-haltigen Filter erwiesen sich dagegen
als nicht ausreichend undurchlässig gegenüber Wasserstoff- bzw. Hydroxylionen, so
daß der Einsatz £r Diffusionsmessungen mit Lösungen von unterschiedlichem pH-Wert
nicht möglich ist.
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Die erfindungsgemäßen Membranen bestehen aus einem Trägermateri al,
das mit einer flüssigen,, lipoiden Phase imprägniert ist.
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Als Träger verwendet man handelsübliche Membranfilter aus Zeliuloseester.
Der Porendurchmesser muß genügend klein sein, damit die Poren aufgrund ihrer Kapillaraktivität
durch die flüssige, embrankomponente verschlossen bleiben. Andernfalls kann die
flünsige Phase herausgelöst werden, wodurch eine unkontrollierte Diffusion stattfinden
kann und die Membran unbrauchbar wird.
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Man verwendet daher einen Porendurchmesser von 0,05 - 1,0 pm, vorzugsweise
0,1 µm. Als geeignete Membranfilter kommen beispielsweise Sartorius SM 11 309 in
Frage.
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Die flüssige lipoide Phase muß sich in ihren physikalischen Eigenschaften,
wie relatives Lösungsvermögen für saure, basische und amphotere Arsneisubstanzen
und deren Verteilung möglichst nahe an das Vorbild (Magen- und Darmwand) anschließen,
damit die relative Resorptionsgeschwindigkeiten der verschiedenen Arzneistoffe am
Modell simuliert werden können. Wie sich herausstellte, werden diese Anforderungen
von einem Gemisch einer höheren Fettsäure, vorzugsweise Caprylsäure, mit einer neutralen
lipoiden Komponente, z.B. ein höherer Fettalkohol ab 012, vorzugsweise#'la%#rylalkohol,
erfüllt. Die Mischung dieser beiden Komponenten muß bei der Versuchstemperatur von
3700 flüssig sein.
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Weitere in-vitro-Untersuchungen bezüglich der Resorption von Arzneistoffen
aus dem Magen mit Hilfe künstlicher Lipoidbarrieren haben ergeben, daß nicht nur
mit höheren Fettsäuren (wie z.B. Caprylsäure), sondern auch mit höheren Estern der
Sulfobernsteinsäure (im Gemisch mit einer neutralen Lipoidkomponente, wie z.B. Laurylalkohol)
Membranen erhalten werden, die hinsichtlich "pH-Dichtigkeit" und selektiver Permeabilität
gegenüber Arzneistoffen den natürlichen Barrieren der Magenwand ähnlich sind.
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Mit einer Membran der genannten Art, imprägniert mit einem ~laurylalkohol-Dioctylnatrlumsulfosuccinat-Gemisch,
vorzugsweise in einem Verhältnis von 97 : 3 Teilen, wurden die gleichen - mit speziellen
Arzneimitteln auch bessere - Resultate erhalten, wie mit Membranen, die im Hauptpatent
beschrieben wurden.
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Die erfindungsgemäßen Membranen eignen sich insbesondere zur Simulierung
der Resorption im Magen.
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Die Darstellung der Membranen erfolgt in der Weise, daß man das Filtermaterial
in das flüssige Imprägniergemisch eintaucht, abtropfen läßt und bis zur Gewichtskonstanz
zwischen Filterpapier abpreßt. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht die flüssige
Phase aus einer Mischung von Dioctylnatriumsulfosuccinat und Laurylalkohol, vorzugsweise
im Verhältnis 3 : 97.
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Die erfindungsgemäßen Membranen besitzen, vor den bisher bekannten,
den Vorteil, daß sie den pH-Gradienten zweier wässriger Lösungen über einen Zeitraum
von ca. 50 Stunden weitgehend ca. 0,3 pH-Einheiten) konstant halten und eine spezifische
Permeabilität für saure, basische und amphotere Arzneimittelmoleküle aufweisen.
Die Diffusionsgeschwindigkeiten unter physiologischen Bedingungen entsprechen weitgehend
den Werten, die man aus in-vivo-Untersuchungen kennt. Daß eine solche überein,
timmung
von in-vitro-Werten mit den in-vivo-Ergebnissen gefunden werden konnte, war überraschend,
da aufgrund des unterscllieldichen Baues der natürlichen und der künstlichen Membranen
Voraussagen irgendwelcher Art nicht möglich waren.
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Beispiel: Modell für die Resorption von sauren und basischen Substanzen
aus dem I4agen-Darm-Trakt.
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Die Bembran (2 bzw. 11) wird zwischen den beiden Kammern (1, la bzw.
13, 13a) der in der Zeichnung dargestellten Apparatur eingespannt. Die Kammer 1,
bzw. 13 enthält den Wirkstoff in 100 ml einer Pufferlösung mit einem pH-Wert wie
er etwa im Magen oder Darm herrscht. Die Kammer#la bzw. 13a enthält 100 ml eines
Puf-Fern von pH = 7,5, entsprechend dem pH-Wert des Blutplasmas.
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Nach verschiedenen Versuchszeiten werden Proben entnommen, wobei gleichzeitig
mit frischer Pufferlösung aufgefüllt wird.
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In der Tabelle I sind einige der untersuchten Wirkstoffe aufgeführt.
Die relativen Resorptionsgeschwindigkeiten werden auf den Wert der Acetylsalicylsäure
bezogen.
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Tabelle 1: Die Resorption von sauren und basischen Arzneimitteln aus
dem Magen:
| Die Anfangsgeschwindigkeiten der Re- |
| 8 u b s t a n z sorption, bezogen auf den Wert von |
| Acetylsalicylsäure |
| in-vivo (1) in-vitro (2) |
| Acetylsalicylsäure 1,00 1,00 |
| Salicylsäure 2,30 2,10 |
| Benzoesäure 2,00 2,10 |
| Phenolrot. 0,05 0,05 |
| Aminopyrin 0,05 0,02 |
| Chinin 0,00 0,00 |
| Ephedrin 0,00 0,00 |
(1) B.S. Schanker e.a., J. Pharm. exp. Therap. 120, 528 (1957); (2) Membran: 3 Teile
Dioctylnatriumsulfosucesnat 97 Teile Laurylalkohol:auf Sartorius SM 11 309 Puffer:
pH = 1,2 94 g N/l HCl; 0,5 g Glykokoll; 0,35 g Nach, H20 ad 1000 ml pH = 7,5 20,5
g Na2H P04; 2,7 g KI12P04; H2O ad 1000 ml