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Da die zielgerichteten und maßgeschneiderten Medikamente erforscht werden, um die Immunität eines Subjekts zu beschleunigen, um eine bestimmte Krankheit loszuwerden. Daher muss die Arzneimittelabgabe sehr präzise erfolgen, damit das Arzneimittelmolekül den Zielort erreicht. Die Forscher suchen nach Möglichkeiten, die Größe der Medikamente zu minimieren, und erforschen auch neue Wege von Medikamentenabgabesystemen. Das Nanoabgabesystem umfasst Nanoemulsionen, Lipid- oder polymere Nanopartikel und Liposomen. Lipide als Träger haben in ihren verschiedenen Formen das Potenzial, endlose Möglichkeiten im Bereich der Arzneimittelabgabe zu bieten, da sie die gastrointestinale Solubilisierung und Absorption über die selektive lymphatische Aufnahme von schlecht bioverfügbaren Arzneimitteln verbessern können. Diese Eigenschaften können genutzt werden, um die therapeutische Wirksamkeit des Medikaments mit geringer Bioverfügbarkeit zu verbessern sowie den Bedarf an wirksamer Dosis zu verringern.
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Die physikalisch-chemische Vielfalt und Biokompatibilität von Lipiden und ihre Fähigkeit, die orale Bioverfügbarkeit von Arzneimitteln zu verbessern, haben Lipid-Nanopartikel zu sehr attraktiven Trägern für die orale Arzneimittelabgabe gemacht. Lipid-Nanopartikel auf Basis einer festen Matrix haben sich als potenzielle Wirkstoffträger herausgestellt, um die gastrointestinale (GI) Absorption und orale Bioverfügbarkeit mehrerer Wirkstoffe, insbesondere lipophiler Verbindungen, zu verbessern.
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Die einzigartigen Eigenschaften von Lipiden, nämlich ihre physiochemische Diversität, Biokompatibilität und nachgewiesene Fähigkeit, die orale Bioverfügbarkeit von schlecht wasserlöslichen, lipophilen Arzneimitteln durch selektive lymphatische Aufnahme zu verbessern, haben sie zu sehr attraktiven Kandidaten als Träger für orale Formulierungen gemacht. Damit sind jedoch Herausforderungen verbunden, die beispielsweise die Komplexität ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften, Stabilität und Herstellung im kommerziellen Maßstab, begrenzte Löslichkeit einiger schlecht wasserlöslicher Arzneimittel in Lipid, ihre präabsorptive gastrointestinale Verarbeitung, mangelndes Wissen umfassen können über das In-vivo-Verhalten und den Einfluss von gleichzeitig verabreichten Arzneimitteln/Lipiden und schließlich das Fehlen von prädiktiven In-vitro- und In-vivo-Testmethoden. Trotz dieser Einschränkungen bieten Lipide definitiv das Potenzial zur Verbesserung der Bioverfügbarkeit von Arzneimitteln, obwohl die Formulierungsmöglichkeiten noch vollständig erforscht werden müssen.
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In einem anderen Beispiel leiden partikuläre kolloidale Träger unter bestimmten Nachteilen wie einem langsamen Abbau, der toxische Wirkungen auf retikuloendotheliale Zellen hervorrufen kann. Feste Lipid-Nanopartikel stehen an der Spitze des sich schnell entwickelnden Bereichs der Nanotechnologie mit mehreren potenziellen Anwendungen in der Arzneimittelabgabe, der klinischen Medizin und Forschung sowie in anderen vielfältigen Wissenschaften. Aufgrund ihrer einzigartigen größenabhängigen Eigenschaften bieten Lipid-Nanopartikel die Möglichkeit, neue Therapeutika zu entwickeln. Feste Lipid-Nanopartikel bieten einzigartige Eigenschaften wie geringe Größe, große Oberfläche und hohe Wirkstoffbeladungskapazität und sind attraktiv für ihr Potenzial, die Leistung von pharmazeutischen Nutrazeutika und anderen Materialien zu verbessern. Die orale Verabreichung von Arzneimitteln mit schlechter Wasserlöslichkeit und schlechter enzymatischer und/oder metabolischer Stabilität ist sehr herausfordernd. Das Aufkommen der Nanotechnologie hat jedoch das Gebiet der oralen Arzneimittelabgabe revolutioniert. Die Übersicht bietet einen Überblick über verschiedene Nanoarchitekturen wie Nanosuspensionen, Lipid- und Polymer-Nanocarrier, anorganische Nanostrukturen und beschreibt Vorteile und Herausforderungen im Zusammenhang mit ihrer effizienten Bereitstellung. Unter verschiedenen Nanoarchitekturen haben es nur Nanosuspensionen und spontan emulgierende Systeme geschafft, den pharmazeutischen Markt zu erreichen.
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Der orale Weg ist der am meisten bevorzugte Weg für die Arzneimittelverabreichung aufgrund der größeren Bequemlichkeit, der geringeren Schmerzen, der hohen Patienten-Compliance, des verringerten Risikos von Kreuzinfektionen und Nadelstichverletzungen. Ein Großteil des Arzneimittelabgabemarktes wird von oralen Arzneimittelabgabesystemen eingenommen. Die orale Arzneimittelabgabe sucht jedoch nach einem neueren Weg, da Faktoren wie geringe Arzneimittellöslichkeit, schlechte GI-Absorption, schneller Metabolismus, hohe Schwankungen des Plasmaspiegels und Schwankungen aufgrund von Nahrungsmitteleffekten erkannt werden.
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Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Der Zweck der Erfindung wird durch die Offenbarung eines Lipid-Nanopartikel-Arzneistoffabgabesystems erreicht. Das System umfasst Glycerylmonostearat; ein Tensid; und ein Dispersionsmedium. Das Glycerylmonostearat liegt in fester flüssiger Form vor. Das Tensid ist Tween 80. Das Dispersionsmedium ist entionisiertes Wasser. Das System umfasst ein zu verabreichendes Medikament, das einer Lipidschmelze zugesetzt wird. Arzneimittelabgabesystem aus Lipidnanopartikeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein zuzuführendes Arzneimittel umfasst, das einer Lipidschmelze zugesetzt wird. Das Medikament liegt in Mikroemulsionsform vor.
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Experimentelle Details
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Herstellung der Stammlösung
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Die Stammlösung für die Erstellung der Standardkalibrierungskurve für HPLC wurde durch Auflösen von 100 mg des Arzneimittels in 100 ml Methanol in einem Messkolben von 100 ml hergestellt. Die Lösung wurde 2 Minuten lang im Ultraschallgerät gehalten. Die hergestellte Lösung hatte eine Konzentration von 1000 &mgr;g /ml Stärke. Herstellung von Standard-Medikamentenlösung und Validierungsproben
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Die Stammlösung wurde als Arbeitslösung behandelt, aus der Verdünnungen von 100.150.200.250.300 ug/ml Lösung für die Standardkalibrierungskurve hergestellt wurden. Alle Verdünnungen wurden in der mobilen Phase hergestellt. Die Blindprobe enthielt nur Methanol in HPLC-Qualität.
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Vorbereitung der Pufferlösung
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0.067 M monobasischer Kaliumphosphatpuffer mit pH 4,00 wurde durch genaues Einwiegen von 9,11 g KH2P04 in 1000 ml Messkolben hergestellt. Entionisiertes Wasser wurde zugesetzt, um es aufzulösen. Das Volumen wurde durch 1000 ml gebildet. Der pH-Wert der Pufferlösung wurde durch verdünnte Lösung der o-Phosphorsäure unter Verwendung eines pH-Meters aufrechterhalten. Der Puffer wurde dann durch eine Vakuumfiltrationsanordnung unter Verwendung einer Filtergröße von 0.2 um filtriert.
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Vorbereitung der mobilen Phase
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Die mobile Phase wurde durch Mischen von 70 Volumina Methanol von HPLC-Qualität und 30 Volumina 0,067 M monobasischer Kaliumphosphatpuffer mit pH 4,00 hergestellt. Die mobile Phase wurde vor der Verwendung 45 Minuten lang beschallt.
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Chromatographischer Zustand
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Säule: Säule C18, 250 mm × 4,6 mm Innendurchmesser, gepackt mit Octadecylsilan, das an poröse Silikapartikel von 5 &mgr;m gebunden ist.
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Mobile Phase: Eine Mischung aus 70 Volumina Methanol und 30 ml 0.067 M monobasischem Kaliumphosphatpuffer mit pH 4.00.
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Durchflussrate: 1 ml/min
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UV-Detektor des Spektrophotometers: Auf 210 nm eingestellt.
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Injektionsvolumen: 20 µl Injektion mit festem Volumen
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Das Infrarotspektrum von Clarithromycin wurde im KBr-Pellet wie in 1 gezeigt erhalten. Die 20-mg-Probe wurde zur IR-Analyse geschickt. Die spektralen Peaks wurden verschiedenen Molekülschwingungen zugeordnet; diese sind in der folgenden Tabelle enthalten:
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Eine einfache, empfindliche und schnelle Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographiemethode, die für die Quantifizierung von Clarithromycin entwickelt wurde. Wie Erythromycin hat es keine konjugierte Doppelbindung im Lactonring, daher wird eine signifikante UV-Absorption nur bei einer Wellenlänge unter 210 nm erzielt.
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Daher wurde die HPLC-Methode als Analysemethode für das Medikament Clarithromycin gewählt.
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Linearität
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Der lineare Bereich der Nachweisbarkeit, der dem Beerschen Gesetz gehorcht, hängt von der analysierten Verbindung und dem verwendeten Detektor ab. Die Konzentration der Arbeitsprobe und die auf Genauigkeit getestete Probe sollten im linearen Bereich liegen. Die Annehmbarkeit der Linearitätsdaten wird häufig beurteilt, indem der Korrelationskoeffizient und der y-Achsenabschnitt der linearen Regressionslinie für die Reaktion (Fläche) gegen die Konzentration untersucht werden. Die Linearität wurde im Konzentrationsbereich von 100-300 µg/ml Konzentration mit n=3 untersucht. Die Linearitätsdaten zeigen eine akzeptable Linearität für Clarithromycin über den Bereich von 80 bis 120 % der Zielkonzentration. Das Ergebnis für die Bewertung der Linearität des HPLC-Verfahrens wurde durch den Korrelationskoeffizienten (r2) gezeigt. Die aus den Linearitätsexperimenten erhaltenen Daten sind in der Abbildung dargestellt:
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Genauigkeit
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Die Genauigkeit ist das Maß für die Nähe des mit dieser Methode erzielten Testergebnisses zum wahren Wert. Die Genauigkeit wird normalerweise durch einen der vier Ansätze bestimmt. Die erste Genauigkeit kann beurteilt werden, indem eine Probe mit bekannter Konzentration (Referenzmaterial) analysiert und der gemessene Wert mit dem wahren Wert verglichen wird. Der zweite Ansatz besteht darin, Testergebnisse der neuen Methode zu vergleichen, die aus einem bestehenden alternativen, gut charakterisierten Verfahren resultieren, von dem bekannt ist, dass es zu genau ist. Der dritte Ansatz basiert auf der Gewinnung bekannter Mengen des Analyten. Dies wird durch Spiking von Analyten in leere Matrizen durchgeführt. Für die Testmethode werden gespikte Proben dreifach in drei Konzentrationen über einen Bereich von 50-150 % der Zielkonzentration hergestellt. Die prozentuale Rückgewinnung sollte dann berechnet werden. Der vierte Ansatz ist die Technik der Standardzugabe, die auch zur Bestimmung der Wiederfindung von dotiertem Analyten verwendet werden kann. Dieser Ansatz wird verwendet, wenn es nicht möglich ist, eine leere Probenmatrix ohne die Anwesenheit von Analyten herzustellen.
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Präzision
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Die Präzision ist das Maß für den Grad der Wiederholbarkeit der analytischen Methode bei normalem Betrieb und wird normalerweise als prozentuale relative Standardabweichung für eine statistisch signifikante Anzahl von Proben ausgedrückt. Die Präzisionsdaten wurden anhand der drei Wiederholungsproben bewertet, die auf jeder Stufe in den Genauigkeitsstudien analysiert wurden.
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Verfahren zur Herstellung von festen Lipid-Nanopartikeln
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Die Herstellung fester Lipid-Nanopartikel über das Mikroemulsionsverfahren wurde bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Lipids durchgeführt. Formulierungen wurden unter Verwendung von Glycerylmonostearat als festes Lipid, Tween 80 als Tensid und entionisiertem Wasser als Dispersionsmedium hergestellt. Eine geeignete Menge an Lipid wurde bei 80°C in einem Becherglas unter kontinuierlichem Rühren geschmolzen. Eine 2%ige wässrige Tensidlösung wurde ebenfalls auf der gleichen Temperatur wie die Lipidschmelze gehalten. Abgewogen wurde die Menge des Wirkstoffs in die Lipidschmelze gegeben. Unter Konstanthalten der Temperatur wurde die wässrige Tensidlösung langsam unter Rühren in die Lipidphase gegeben und bei der gleichen Temperatur gemischt. Diese Mikroemulsion wurde auf die Sonde übertragen. Die Beschallungskammer hält die konstante Temperatur für die erforderliche Zeit. Die Temperatur des Kühlers wurde bei -20°C gehalten. Werden die Verbindungen im richtigen Verhältnis zur Mikroemulsionsbildung gemischt, entsteht ein transparentes, thermodynamisch stabiles System. Diese Mikroemulsion wurde mit Hilfe des Kühlers, der Propylenglykol und deionisiertes Wasser im Verhältnis 50:50 enthielt, schnell auf eine Temperatur von bis zu -15 °C heruntergekühlt, um die Temperatur bei -20 °C zu halten. Schließlich verfestigten sich die Lipidpartikel bilden die SLN-Dispersion optimaler Größe. Dieses Verfahren basierte auf dem temperaturmodulierten Mikroemulsionsverfahren.
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AUSWAHL DES LIPIDSTYPS
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SLN 2 und SLN 4 wurden für die weitere Optimierung auf der Grundlage der Analyse der Berichte der Größenverteilung und des Polydispersitätsindex ausgewählt. Und die Beschallungszeit wurde ebenfalls erhöht, um eine stabile SLN-Dispersion zu erhalten.
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Bestimmung der Teilchengröße der SLN-Dispersion
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Der mittlere Durchmesser und das Zeta-Potential der SLN-Formulierungen wurden unter Verwendung des Instruments Malvern Zeta Sizer Nano ZS gemessen. Das Malvern Zeta Sizer-Instrument wird für den verbesserten Nachweis kleiner oder verdünnter Proben bei sehr niedriger oder hoher Konzentration unter Verwendung dynamischer Lichtstreuung mit NIBS (Non-Invasive Backscatter Optics) verwendet. Dynamische Lichtstreuung wird verwendet, um die Größe von Partikeln und Molekülen zu messen. Diese Technik misst die Diffusion von Partikeln, die sich unter der Brownschen Bewegung bewegen, und wandelt diese unter Verwendung der Stokes-Einstein-Beziehung in Größe und Größenverteilung um. NIBS sind integriert, um gleichzeitig eine hohe Empfindlichkeit mit dem höchsten Größen- und Konzentrationsbereich zu erzielen. Die gesamte Teilchengrößenanalyse wurde durch Analyse der Intensität der Teilchengröße sowie der volumenverteilten Daten der Formulierung durchgeführt. Die 100 &mgr;1 der SLN-Dispersionen wurden mit 1 ml entionisiertem Wasser für die Analyse der Teilchengröße und des Zeta-Potentials des SLN verdünnt
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Dispersionen.
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Die Wirkstoffeinkapselungseffizienz der SLN-Dispersionen wurde durch das indirekte Verfahren bestimmt, 2 ml der Dispersion wurden in den Dialysebeutel gefüllt, in 100 ml des Mediums aufbewahrt und 24 Stunden lang aufbewahrt. 1 ml des Mediums wurde entnommen und in der HPLC analysiert. Die Konzentration des nicht eingeschlossenen Arzneimittels wurde berechnet.
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Die In-vitro-Freisetzung des Arzneimittels wurde durch das Verfahren der Dialysebeutel-Diffusionstechnik untersucht. Der Dialysebeutel mit (12000-140000 Da) konnte die Partikel aus festen Lipid-Nanopartikeln zurückhalten und den Wirkstofftransfer in den Phosphatpuffer mit pH 7,4 ermöglichen. Eine äquivalente Menge von 10 mg/ml des Wirkstoffs aus der SLN-Dispersion wurde in die Dialysemembran gefüllt, die ist etwa 4 Stunden in deionisiertem Wasser eingeweicht. 2 ml SLN-Dispersion wurden in den Dialysebeutel überführt, wobei die beiden Enden durch den Faden verschlossen waren. Dann wurde der Beutel in das Becherglas gegeben, das 100 ml Phosphatpuffer enthielt. Dieses Becherglas wurde in den Rührer gestellt, wobei die Temperatur bei 37°C und das Rühren bei 100 U/min gehalten wurde. Der Phosphatpuffer im Becher wurde an jedem Probenahmepunkt entfernt und frisches Auflösungsmedium in gleicher Menge wurde in den Becher gegeben. Die Konzentration des Clarithromycins wurde durch HPLC bestimmt.
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Physikalische Stabilität der SLN-Dispersion
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Die physikalische Stabilität der SLN-Dispersion wurde durch Beobachtung der Größe und des Zeta-Potentials der Formulierung untersucht. Proben wurden für 15 Tage für die physikalischen Stabilitätsstudien gelagert. Die physikalische Stabilität dieses SLN wird durch das Zeta-Potential bestimmt.
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IR-Spektroskopie
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Die angegebenen Spektren zeigen die verschiedenen Peaks, die das Vorhandensein des reinen Arzneimittels Clarithromycin bestätigen. Die Spektralzuordnungen des Medikaments Clarithromycin waren ähnlich den Standardgruppenzuordnungswerten. Dies bestätigt das Vorhandensein der reinen chemischen Einheit als Clarithromycin.
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Analytische Methode
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Analysemethode zur Charakterisierung des Arzneimittels durch HPLC
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Die Standardkalibrierungskurve für das Arzneimittel Clarithromycin wurde im Konzentrationsbereich von 100-300 &mgr;g/ml der Lösung erstellt. 100 mg Clarithromycin wurden in 100 ml Methanol von HPLC-Qualität gelöst, was zu einer Konzentration von 1000 ug/ml führte. Alle Verdünnungen wurden aus dieser Lösung unter Verwendung von mobiler Phase als Verdünnungsmedium hergestellt. Die Verdünnungen wurden dreifach in einem 10-ml-Messkolben hergestellt.
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Größe der festen Lipid-Nanopartikel
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Die Größe der SLN-Dispersion wurde im Bereich von 200-400 nm gefunden. Hier sind die Berichte über die Intensität der Volumenverteilung.
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Es wurde festgestellt, dass das Zeta-Potential der SLN-Dispersion im Bereich von -40-50 Mv liegt. Hier sind alle entsprechenden Zeta-Potential-Berichte beigefügt
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Einschlusseffizienz fester Lipidnanopartikel
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Die Einschlusseffizienz der SLN-Dispersion wurde im Bereich von 85-90 % gefunden.
Wirkstoffbeladungskapazität von festen Lipid-Nanopartikeln
Die Beladungskapazität des fertigen Endprodukts lag im Bereich von 7.5-8.5 %.
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Die In-vitro-Freisetzung des Arzneimittels wurde untersucht und festgestellt, dass die Formulierung die Eigenschaft der oralen Arzneimittelabgabe mit verzögerter Freisetzung aufweist, was bedeutet, dass die SLN-Dispersion die Verweilzeit des Arzneimittels im Körper verlängert. Die Freisetzungsstudie wurde 48 Stunden lang durchgeführt. Die 30 % des Arzneimittels wurden in den ersten 5 Stunden freigesetzt. und die restlichen 70 % des Arzneimittels wurden bis zu 48 Stunden freigesetzt.
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Physikalische Stabilität fester Lipid-Nanopartikel
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Die Untersuchung der physikalischen Stabilität ergab, dass die Teilchengröße der SLN-Dispersion bei Lagerung des Produkts unter gekühlten Bedingungen dazu neigte, auf bis zu 50-100 nm anzusteigen. Das Zeta-Potential der Formulierung nimmt um 5 Mv ab. Tabelle 1: Formulierungen, die mit verschiedenen Arten von Lipiden hergestellt wurden, um die Partikelgröße zu optimieren
| Zutaten | SLN 1 | SLN 2 | SLN 3 | SLN 4 | SLN 5 | SLN 6 |
| Lipid (g) | SA (1) | SA (1.5) | GMS SE (1.5) | GMS SE (1) | GMS NSE (1.5) | GMS NSE (1) |
| Zwischen 80 | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% |
| Medikament (mg) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Deionisiert Wasser (ml) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Beschallungszeit (min) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Partikelgröße (nm) | 194.5 | 1139 | 416.9 | 187.5 | 90.05 | 585.5 |
| PDI | .819 | .353 | .979 | .430 | .509 | .914 |
| Zetapotential (Mv) | -19.1 | -20.7 | -24.1 | -24.1 | -19.6 | -8.1 |
Tabelle 2: Formulierung hergestellt aus Stearinsäure und Glycerylmonostearat
| Zutaten | SLN 1 | SLN 2 | SLN 3 | SLN 4 |
| Lipid verwendet | Stearic acid | Stearic acid | GMS SE | GMS SE |
| Lipidkonz. (g) | 1.5 | 1 | 1.5 | 1 |
| Zwischen 80 | 2% | 2% | 2% | 2% |
| Medikament (mg) | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 3eschallungszeit (min) | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Deionisiertes Wasser (ml) | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Partikelgröße (nm) | 142 | 127.1 | 156.3 | 184 |
| PDI | .392 | .894 | .723 | .371 |
| Zetapotential (MV) | -40.8 | -55.2 | -56.8 | -55.5 |
Tabelle 3: Optimierte Formulierungen, die hergestellt wurden, um ein fertiges Produkt zu bilden
| SLN | LIPID-Konzentration (g) | bROGENKONZ (mg) | WISCH EN 80 | BESCHALLUNGSZEIT | GRÖSSE (Nm) | ZP (mV) |
| F1 | 1 | 100 | 2% | 25 min | 366 | -48.5 |
| F2 | 1 | 100 | 2% | 25 min | 217.9 | -34.8 |
| F3 | 1 | 100 | 2% | 25 min | 277.2 | -31.2 |
Tabelle 4. Analytisches Verfahren zur Charakterisierung des Medikaments
| | BEREICH | |
| Konz. (µg/ml) | A | B | C | Mittlere Fläche |
| 100 | 148903 | 149866 | 146166 | 148311 |
| 150 | 221073 | 223568 | 226504 | 223715 |
| 200 | 290561 | 292101 | 297161 | 293274 |
| 250 | 378702 | 375376 | 372493 | 375523 |
| 300 | 452120 | 445286 | 437499 | 444968 |
Tabelle 5: In-vitro-Freisetzungsprofil des Arzneimittels
| Zeit (Std.) | % Wirkstofffreisetzung (SLN1) | % Arzneimittelfreisetzung (SLN2) |
| 1 | 8 | 6 |
| 2 | 16.4 | 14.1 |
| 4 | 25.2 | 23.4 |
| 8 | 49.4 | 48.5 |
| 16 | 77.4 | 76.3 |
| 24 | 85.6 | 84.2 |
| 48 | 97.2 | 96.9 |