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BEREICH DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System zur Formulierung von transethosomalen Gelen von Apigenin für die topische Verabreichung, insbesondere zur Optimierung der Transethosomen von Apigenin, die durch Dünnfilm-Hydratisierungsverfahren unter Verwendung des Tensids Span 80 formuliert werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Hautkrebs ist ein herausragendes globales Gesundheitsproblem. Melanome und nicht-melanome Hautkrebsarten sind die häufigsten Hautkrebsarten. Nichtmelanom-Hautkrebs (NMSC) ist bis zu 20 Mal häufiger als das maligne Melanom, und 99 % der NMSC sind auf Basalzellkarzinome (BCC) und kutane Plattenepithelkarzinome (CSCC) zurückzuführen. Der wichtigste Faktor, der zu den genannten Hautmalignomen beiträgt, ist die ultraviolette Strahlung (UV) der Sonne. UV-Strahlung wird mit einer Reihe von negativen Auswirkungen in Verbindung gebracht, darunter Lichtalterung, Hautkrebs und Unterdrückung des Immunsystems der Haut. Das Melanom tritt häufiger auf als fast alle anderen Krebsarten, und das maligne Melanom der Haut ist die tödlichste Form von Hautkrebs und eine der behandlungsresistentesten Krebsarten.
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Synthetische Verbindungen sind mit übergreifenden Bedenken hinsichtlich Toxizität, Kosten und Zugänglichkeit verbunden, daher besteht eine Nachfrage nach natürlichen Wirkstoffen oder Phytochemikalien, die diese Probleme umgehen können. Fortgeschrittene therapeutische Ansätze für natürliche Phytokonstituenten oder pflanzliche Arzneimittel könnten einen Durchbruch bei der Behandlung des malignen Melanoms bedeuten, entweder allein oder in Verbindung mit Chemotherapeutika. Apigenin, ein häufig vorkommendes bioaktives Flavon (4',5,7-Trihydroxyflavon), das in einer Vielzahl von Früchten, Gemüsen und Pflanzen vorkommt, mit einer hohen Konzentration in Petersilie, Sellerie, Zwiebeln, Äpfeln, Weintrauben und Kirschen, hat nachweislich eine Reihe von pharmakologischen Eigenschaften, darunter antikarzinogene, antioxidative und entzündungshemmende Wirkungen. Apigenin hemmt die UV-induzierte Hautkarzinogenese durch Unterdrückung des Zellzyklus und der zyklinabhängigen Kinasen. Apigenin könnte ein möglicher karzinostatischer Stoff sein.
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Unter den verschiedenen invasiven und nicht-invasiven Strategien zur Verabreichung von Arzneimitteln an die Haut wird die nicht-invasive topische Verabreichung an die Haut umfassend untersucht. Es hat sich gezeigt, dass die Nanotechnologie die chemische Löslichkeit erheblich verbessern kann. Die Verwendung von Nanokristallen zur Verbesserung der Wasserlöslichkeit von Apigenin ist bereits dokumentiert worden. Die Haut wird immer als potenzielles Einfallstor für Chemikalien in unseren Körper betrachtet, und die Verwendung eines topischen Ansatzes mit einzigartigen Formulierungen wird als überlegene Wahl für die Behandlung von Hautmalignomen und anderen Hauterkrankungen bevorzugt. Die Bedeutung des Verständnisses, wie Wirkstoffe topisch über die Haut verteilt werden, hat mit der zunehmenden Zahl von Wirkstoffen, die topisch über die Haut verabreicht werden, zugenommen.
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Die Verwendung von Lipidvesikeln als Methode zur Verbesserung der topischen Verabreichung von Medikamenten hat in den letzten Jahrzehnten zugenommen. Ultraverformbare Vesikel (UDVs) bieten eine Alternative für eine verbesserte Verabreichung von Arzneimitteln über die Haut. Aufgrund ihrer Biokompatibilität und biologischen Abbaubarkeit haben sich Arzneimittelabgabesysteme auf Phospholipidbasis als praktikable Option für die topische Verteilung von Wirkstoffen erwiesen. Aufgrund ihres widerstandsfähigen Charakters wurde festgestellt, dass die Hornschicht der Haut den Wirkstofftransport durch die Haut behindert. Die Forscher untersuchten verschiedene Möglichkeiten, die Stratum corneum-Barriere zu überwinden und Arzneimittel in die Dermis zu bringen. Die Erfindung eines liposomalen dermalen Verabreichungssystems für Triamcinolon war die erste derartige Strategie. Die Cholesterinkomponente des Liposoms verleiht ihm jedoch Steifigkeit und schränkt die Flexibilität ein, wodurch die Bewegung durch die Hornschicht eingeschränkt wird. Abgesehen von Phospholipid machen Randaktivatoren in verformbaren Liposomen die Vesikel flexibler, indem sie die Lipiddoppelschichten aufbrechen. Dadurch können die eingeschlossenen Arzneimittel tiefer in die Haut eindringen. Aufgrund der interdigitativen Wirkung von Ethanol auf die Lipiddoppelschicht von Liposomen und der erhöhten Fluidität der Stratumcorneum-Lipide wurde beobachtet, dass ELs die Penetration von Medikamenten durch die Haut verbessern. Transethosome (TELs) sind eine neue Generation von vesikulären Lipid-Nanocarriern, deren Ursprung auf Transferosomen und Ethosomen beruht (die eine synergistische Wirkung sowohl von flexiblen Liposomen als auch von Ethosomen aufweisen) und erstmals 2012 von Song et al. entwickelt wurden. Darüber hinaus haben Transethosomen eine hohe Einschlusseffizienz (höher als Transferosomen und Ethosomen) und schützen die eingekapselten Medikamente vor metabolischem Abbau. Transethosomen können ihre Form/Größe verformen und sich durch den winzigen Raum bewegen, ohne dass es zu größeren Arzneimittelverlusten kommt, und sie haben eine bessere Stabilität als andere ultraverformbare Vesikel.
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In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen wird deutlich, dass ein System zur Formulierung eines transethosomalen Apigenin-Gels für die topische Verabreichung benötigt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenlegung zielt darauf ab, ein System zur Formulierung eines mit Apigenin beladenen Transethosomen-Nanogels bereitzustellen, um die Verabreichung von Apigenin über den topischen Weg zu verbessern, um den First-Pass-Stoffwechsel zu vermeiden und die Verteilung an nicht zielgerichtete Stellen zu verhindern.
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In einer Ausführungsform wird ein System zur Formulierung eines Transethosomengels von Apigenin für die topische Verabreichung offenbart. Das System umfasst einen Rundkolben zum Auflösen von Sojalecithin, Natriumcholat, Ethanol und dem Krebsmedikament Apigenin in einem organischen Gemisch aus Chloroform und Methanol im entsprechenden Verhältnis. Das System umfasst ferner einen Rotationsverdampfer zum Verdampfen des organischen Lösungsmittels unter vermindertem Druck bei 60°C und 90 U/min bis zur Bildung einer dünnen Schicht der Lipidmischung in den inneren Linien des Rundkolbens, wobei die abgelagerte Schicht mit dem Phosphatpuffer pH 5.5 hydratisiert wird und der Kolben 1 Stunde lang mechanisch gedreht wird, wodurch die Vesikel aufquellen. Das System umfasst ferner einen Sonicator, mit dem die Vesikeldispersion 4 Minuten lang beschallt wird, um die gewünschte Größe der Vesikel zu erhalten.
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In einer anderen Ausführungsform wird die organische Mischung aus Chloroform und Methanol vorzugsweise im Verhältnis 2:1 gewählt.
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In einer anderen Ausführungsform haben die drei Parameter (Faktoren), einschließlich Sojalecithingehalt, Ethanol und Spanne 80, einen direkten Einfluss auf die grundlegenden Eigenschaften von Transethosomen, die für eine optimale topische Verabreichung erforderlich sind.
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In einer anderen Ausführungsform wird ein dreifaktoriger, dreistufiger Box-Behnken-Aufbau zur Optimierung der Transethosomen-Formulierung unter Verwendung der drei Parameter verwendet, wobei der Aufbau aus 15 experimentellen Läufen unter Verwendung eines computergenerierten quadratischen Modells bestand.
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In einer anderen Ausführungsform verwendet ein Malvern Zeta-Sizer-Gerät die nicht-invasive Rückstreutechnologie mit einem 4 mW, 633 nm Laser, um mit Apigenin beladene Transethosomen bei einem Erfassungswinkel von 173° bei einer Temperatur von 25°C zu analysieren, um die Größenverteilung und Vesikelgröße der Transethosomen unter Verwendung des dynamischen Lichtstreuungsansatzes zu bewerten.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst eine Zusammensetzung zur Herstellung von Transethosomen-Gel: einen Pulverextrakt aus Phospholipid (Sojalecithin), von 90-130 Gramm; einen wässrigen Extrakt aus Spanne 80, von 10-30 Gramm; und einen Pulverextrakt aus Ethanol, von 10-30 Gramm.
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In einer anderen Ausführungsform werden zur Herstellung des Gels 2 % (w/w) Carbopol 934 in bidestilliertes Wasser gegeben und anschließend 60 Minuten lang sanft gerührt. Der Carbopol 934-Dispersion wird 1 % (w/w) Propylenglykol zugesetzt, und das resultierende Gemisch wird durch Zugabe kleiner Mengen Triethanolaminlösung neutralisiert, wodurch mit Apigenin beladene Transethosomen zum Gel gegeben und anschließend homogen gemischt werden.
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In einer anderen Ausführungsform wird der pH-Wert des Gels bei 5.5 gehalten, indem die Menge der Base im Gel angepasst wird.
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Gegenstand der vorliegenden Offenlegung ist die Formulierung eines mit Apigenin beladenen Transethosomen-Nanogels, um die Verabreichung von Apigenin über den topischen Weg zu verbessern, um den First-Pass-Metabolismus zu vermeiden und die Verteilung an nicht zielgerichtete Stellen zu verhindern.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung ist die Optimierung der Transethosomen von Apigenin, die durch Dünnschichthydratation unter Verwendung des Tensids Span 80 formuliert werden.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenlegung ist die Verbesserung der Permeabilität von Apigenin bei anhaltender Freisetzung über einen längeren Zeitraum hinweg.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein schnelles und kostengünstiges System zur Formulierung von Transethosomengel von Apigenin für die topische Verabreichung bereitzustellen.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung wird eine genauere Beschreibung der Erfindung durch Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen gegeben, die in den beigefügten Figuren dargestellt sind. Es wird davon ausgegangen, dass diese Figuren nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und daher nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung zu betrachten sind. Die Erfindung wird mit zusätzlicher Spezifität und Detail mit den beigefügten Figuren beschrieben und erläutert werden.
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Figurenliste
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Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren gelesen wird, in denen gleiche Zeichen gleiche Teile in den Figuren darstellen, wobei:
- 1 ein Blockdiagramm eines Systems zur Formulierung eines Transethosomengels von Apigenin zur topischen Verabreichung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2 Tabelle 1 veranschaulicht, die die unabhängigen Variablen mit ihrer Höhe und die abhängigen Variablen, die im Box-Behnken-Design für die Herstellung von Transethosomen von Apigenin gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden zeigt;
- 3 Tabelle 2 veranschaulicht, die das Ergebnis des experimentellen Box-Behnken-Designs zur Optimierung von mit Apigenin beladenen Transethosomen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 4 Tabelle 3 veranschaulicht, die eine Zusammenfassung der Ergebnisse der Anpassungsstatistiken für die Antworten, die an das quadratische Modell gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angepasst wurden zeigt;
- 5 die Partikelgröße einer optimierten Charge von Transethosomen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 6 das Zeta-Potenzial einer optimierten Charge von Transethosomen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 7 FTIR-Spektren von Apigenin in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 8 die FTIR-Spektren von Apigenin, Span 80 und Sojalecithin in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 9 Tabelle 4 veranschaulicht, die die Bewertung von optimierten Transethosomengelen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 10 die In-vitro-Wirkstofffreisetzung eines optimierten Transethosomen-Gels und eines herkömmlichen Gels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 11 die Ex-vivo-Hautpermeation eines optimierten Transethosomen-Gels und eines herkömmlichen Gels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
- 12 HaCaT-Zellen im MTT-Assay in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Der Fachmann wird verstehen, dass die Elemente in den Figuren der Einfachheit halber dargestellt sind und nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet wurden. Die Flussdiagramme veranschaulichen beispielsweise das Verfahren anhand der wichtigsten Schritte, um das Verständnis der Aspekte der vorliegenden Offenbarung zu verbessern. Darüber hinaus kann es sein, dass eine oder mehrere Komponenten der Vorrichtung in den Figuren durch herkömmliche Symbole dargestellt sind, und dass die Figuren nur die spezifischen Details zeigen, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung relevant sind, um die Figuren nicht mit Details zu überfrachten, die für Fachleute, die mit der vorliegenden Beschreibung vertraut sind, leicht erkennbar sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Um das Verständnis der Erfindung zu fördern, wird nun auf die in den Figuren dargestellte Ausführungsform Bezug genommen und diese mit bestimmten Worten beschrieben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass damit keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Änderungen und weitere Modifikationen des dargestellten Systems und solche weiteren Anwendungen der darin dargestellten Grundsätze der Erfindung in Betracht gezogen werden, wie sie einem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung normalerweise einfallen würden.
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Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass die vorstehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd für die Erfindung sind und diese nicht einschränken sollen.
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Wenn in dieser Beschreibung von „einem Aspekt“, „einem anderen Aspekt“ oder ähnlichem die Rede ist, bedeutet dies, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist. Daher können sich die Ausdrücke „in einer Ausführungsform“, „in einer anderen Ausführungsform“ und ähnliche Ausdrücke in dieser Beschreibung alle auf dieselbe Ausführungsform beziehen, müssen es aber nicht.
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Die Ausdrücke „umfasst“, „enthaltend“ oder andere Variationen davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken, so dass ein Verfahren oder eine Methode, die eine Liste von Schritten umfasst, nicht nur diese Schritte umfasst, sondern auch andere Schritte enthalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder zu einem solchen Verfahren oder einer solchen Methode gehören. Ebenso schließen eine oder mehrere Vorrichtungen oder Teilsysteme oder Elemente oder Strukturen oder Komponenten, die mit „umfasst...a“ eingeleitet werden, nicht ohne weitere Einschränkungen die Existenz anderer Vorrichtungen oder anderer Teilsysteme oder anderer Elemente oder anderer Strukturen oder anderer Komponenten oder zusätzlicher Vorrichtungen oder zusätzlicher Teilsysteme oder zusätzlicher Elemente oder zusätzlicher Strukturen oder zusätzlicher Komponenten aus.
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Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, allgemein verstanden wird. Das System, die Methoden und die Beispiele, die hier angegeben werden, dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht als Einschränkung gedacht.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Detail beschrieben.
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In 1 ist ein Blockdiagramm eines Systems zur Formulierung eines Transethosomengels von Apigenin für die topische Verabreichung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Das System 100 umfasst einen Rundkolben 102 zum Auflösen von Sojalecithin, Natriumcholat, Ethanol und dem Krebsmedikament Apigenin in einem organischen Gemisch aus Chloroform und Methanol im entsprechenden Verhältnis.
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In einer Ausführungsform wird ein Rotationsverdampfer 104 verwendet, um das organische Lösungsmittel unter vermindertem Druck bei 60°C und 90 U/min zu verdampfen, bis sich eine dünne Schicht der Lipidmischung in den inneren Linien des Rundkolbens 102 gebildet hat, wobei die abgelagerte Schicht mit dem Phosphatpuffer pH 5.5 hydratisiert wird, und der Kolben 102 wird 1 Stunde lang mechanisch gedreht, wodurch die Vesikel aufquellen.
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In einer Ausführungsform ist ein Sonicator 106 mechanisch mit dem Rotationsverdampfer 104 gekoppelt, um die vesikuläre Dispersion 4 Minuten lang einer Beschallung zu unterziehen, um die gewünschte Größe der Vesikel zu erhalten.
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In einer anderen Ausführungsform wird die organische Mischung aus Chloroform und Methanol vorzugsweise im Verhältnis 2:1 gewählt.
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In einer anderen Ausführungsform haben die drei Parameter (Faktoren), einschließlich Sojalecithingehalt, Ethanol und Spanne 80, einen direkten Einfluss auf die grundlegenden Eigenschaften von Transethosomen, die für eine optimale topische Verabreichung erforderlich sind.
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In einer anderen Ausführungsform wird ein dreifaktoriger, dreistufiger Box-Behnken-Aufbau verwendet, um die Transethosom-Formulierung unter Verwendung der drei Parameter zu optimieren, wobei der Aufbau aus 15 experimentellen Läufen unter Verwendung eines computergenerierten quadratischen Modells bestand.
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In einer anderen Ausführungsform verwendet ein Malvern Zeta-Sizer-Gerät 108 die nicht-invasive Rückstreutechnologie mit einem 4 mW, 633 nm Laser, um mit Apigenin beladene Transethosomen bei einem Erfassungswinkel von 173° bei einer Temperatur von 25°C zu analysieren, um die Größenverteilung und Vesikelgröße der Transethosomen unter Verwendung des dynamischen Lichtstreuungsansatzes zu bewerten.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst eine Zusammensetzung zur Herstellung eines transethosomalen Gels: einen Pulverextrakt aus Phospholipid (Sojalecithin), von 90-130 Gramm; einen wässrigen Extrakt aus Spanne 80, von 10-30 Gramm; und einen Pulverextrakt aus Ethanol, von 10-30 Gramm.
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In einer anderen Ausführungsform werden zur Herstellung des Gels 2 % (w/w) Carbopol 934 in bidestilliertes Wasser gegeben und anschließend 60 Minuten lang sanft gerührt. Der Carbopol 934-Dispersion wird 1 % (w/w) Propylenglykol zugesetzt, und das resultierende Gemisch wird durch Zugabe kleiner Mengen Triethanolaminlösung neutralisiert, wodurch mit Apigenin beladene Transethosomen zum Gel gegeben und anschließend homogen gemischt werden.
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In einer anderen Ausführungsform wird der pH-Wert des Gels bei 5.5 gehalten, indem die Menge der Base im Gel angepasst wird.
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Formulierung von mit Apigenin beladenen Transethosomen
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Apigenin enthaltende Transethosomen werden durch Dünnschichthydratation hergestellt. Eine bestimmte Menge Sojalecithin, Natriumcholat, Ethanol und das Krebsmedikament Apigenin werden in einer organischen Mischung aus Chloroform und Methanol im Verhältnis 2:1 (v/v) in einem 250-ml-Rundkolben (102) aufgelöst. Der Rundkolben 102 wird mit dem Rotationsverdampfer 104 gedreht, um das organische Lösungsmittel unter vermindertem Druck bei 60°C und 90 U/min zu verdampfen, bis sich eine dünne Schicht der Lipidmischung in den inneren Linien des Rundkolbens 102 bildet. Diese abgeschiedene Schicht wird dann mit dem Phosphatpuffer pH 5.5 hydratisiert, der Kolben 102 wird 1 Stunde lang mechanisch gedreht, wodurch die Vesikel aufquellen. Die Vesikeldispersion wird 4 Minuten lang mit dem Sonicator 106, Sonics (Vibra cell Pvt. Ltd) beschallt, um die gewünschte Größe der Vesikel zu erhalten.
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Optimierung von Transethosomen durch Box-Behnken-Design
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In ersten Screening-Versuchen wurden verschiedene Merkmale ermittelt, die die wünschenswerten Eigenschaften von Transethosomen für die topische Verabreichung beeinflussen könnten. Diese Tests zeigten, dass drei Parameter (Faktoren), darunter der Sojalecithingehalt, Ethanol und Spanne 80, einen direkten Einfluss auf die grundlegenden Eigenschaften von Transethosomen haben können, die für eine optimale topische Verabreichung erforderlich sind. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse wird für jedes Element ein Grenzwert festgelegt, der angibt, wie stark es die Formulierungsmerkmale beeinflussen kann. Die für die Versuchsplanung ausgewählten unabhängigen und abhängigen Faktoren sind in Tabelle 1 aufgeführt. Anschließend wurde mit Hilfe der Software Design expert 13.0 ein dreifaktoriges, dreistufiges Box-Behnken-Design zur Optimierung der Transethosom-Formulierung verwendet. Der Versuchsplan bestand aus 15 Versuchsläufen (Tabelle 2) unter Verwendung eines computergenerierten quadratischen Modells.
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2 veranschaulicht Tabelle 1 zeigt die unabhängigen Variablen mit ihrer Höhe und die abhängigen Variablen, die im Box-Behnken-Design für die Herstellung von Transethosomen von Apigenin gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
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3 veranschaulicht Tabelle 2 zeigt das Ergebnis des experimentellen Box-Behnken-Designs zur Optimierung von mit Apigenin beladenen Transethosomen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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4 veranschaulicht Tabelle 3 zeigt eine Zusammenfassung der Ergebnisse der Anpassungsstatistiken für die Antworten, die an das quadratische Modell gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angepasst wurden.
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5 zeigt die Partikelgröße der optimierten Charge von Transethosom gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Für die Infrarotuntersuchung von Proben mit der KBr-Pellet-Technik wird das FTIR-Spektrum (Shimadzu 8400S) von Arzneimittelproben (Apigenin, Sojaphospholipide und optimale Formulierung) verwendet. 1-3 mg des Materials werden mit trockenem Kaliumbromid kombiniert und im Transmissionsmodus über einen Wellenzahlbereich von 4000-400 cm1 analysiert. Die Peaks sind in 2 dargestellt, die die typische Absorption verschiedener pharmakologischer Funktionsgruppen zeigt.
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Analyse der Vesikelgröße
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Der Malvern Zeta Sizer (Nano ZS, Malvern Instruments, UK) wird verwendet, um die Größenverteilung und die Vesikelgröße der Transethosomen mithilfe des dynamischen Lichtstreuungsansatzes zu bewerten. Das Zeta-Sizer-Gerät 108 von Malvern nutzt die nicht-invasive Rückstreutechnologie mit einem 4 mW, 633 nm Laser, um mit Apigenin beladene Transethosomen bei einem Erfassungswinkel von 173° und einer Temperatur von 25°C zu analysieren. Die Größenverteilung der Partikel wird als PDI definiert, was ein Maß für die Breite der Größenverteilung ist.
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Zeta-Potenzial
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Zur Bestimmung des Zetapotenzials der Proben wird der Zeta-Sizer von Malvern verwendet. Dieses Gerät 108 untersucht die elektrophoretische Mobilität von Transethosomen-Partikeln bei 25°C unter Verwendung einer Kombination aus Malverns verbesserter Laser-Doppler-Velocimetrie-Methode - der M3-Messmethode - und der Anwendung von PALS (Phasenanalyse-Lichtstreuung), die als M3-PALS-Ansatz patentiert wurde.
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Morphologische Untersuchung von Transethosomen mittels TEM
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Die Morphologie der hergestellten Transethosomen wird mit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie untersucht. Ein Tropfen der verdünnten Substanz wird auf ein Kupfergitter gegeben und trocknen gelassen. Die getrocknete Probe wird dann mit Phosphowolframsäure in einer Konzentration von 1 % gefärbt. Schließlich wird die Probe auf dem Kupfergitter mit dem Transmissionselektronenmikroskop untersucht.
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Effizienz des Einschlusses
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Für die Bestimmung der Einschlusseffizienz der vorbereiteten Transethosomen-Formulierung wird die Ultrazentrifugationsmethode verwendet. Das Präparat wird 20 Minuten lang bei 13,000 U/min und 4 °C zentrifugiert. Der Überstand wird mit einem geeigneten Medium verdünnt und der Apigeningehalt bei 336 nm mit einem UV-Spektralphotometer bestimmt. Die Menge an Apigenin wird anhand der folgenden Gleichung bestimmt.
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Herstellung eines transethosomalen Gels
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2 % (w/w) Carbopol 934 wird zur Herstellung des Gels in bidestilliertes Wasser gegeben und anschließend 60 Minuten lang leicht gerührt. Propylenglykol 1 % (w/w) wird der Carbopol 934-Dispersion zugesetzt, und die resultierende Mischung wird durch Zugabe kleiner Mengen Triethanolaminlösung neutralisiert. Später werden die mit Apigenin beladenen Transethosomen zum Gel gegeben und anschließend homogen vermischt. Der pH-Wert des Gels wird durch Anpassung der Basenmenge im Gel auf 5.5 gehalten, und das herkömmliche Apigenin-Gel wird auf die gleiche Weise wie oben beschrieben hergestellt.
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Charakterisierung eines mit Apigenin beladenen transethosomalen Gels:
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Erscheinungsbild und pH-Wert
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Der pH-Wert, die Klarheit, die Farbe und das Vorhandensein von Partikeln in dem hergestellten Gel werden visuell beurteilt. Zwei Gramm Gel werden mit destilliertem Wasser gemischt, um ein Volumen von 50 mL zu erhalten. Zur Bestimmung des pH-Werts wird ein digitales pH-Meter verwendet.
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Viskosität
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Sie ist ein wichtiger Parameter, der berücksichtigt werden muss, da die physiochemischen Eigenschaften des Gels durch seine rheologischen Eigenschaften beeinflusst werden. Die Messung der Viskosität des zubereiteten Gels erfolgt mit einem digitalen Brookfield-Viskosimeter. Die Viskosität wird mit der Spindel Nr. 6 bei 10 U/min und 250°C gemessen.
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Das Gel wird so in den Weithalsbehälter gefüllt, dass es die Spindel des Viskosimeters ausreichend eintauchen kann. Die Gelproben werden vor den Messungen 30 Minuten lang bei konstanter Temperatur (250C ±/100C) ruhen gelassen.
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Inhalt des Arzneimittels
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Zur Bestimmung des Wirkstoffgehalts der Gelformulierung wird 1 g des Gels in 100 ml eines sauberen Messkolbens 102 gegeben und das Volumen mit Methanol aufgefüllt. Mit einem Magnetrührer wird die Lösung 2 Stunden lang gerührt, bevor sie 24 Stunden lang ruhen gelassen wird. Anschließend wird die Lösung filtriert und mit einem UV-Spektrophotometer bei 247 nm gemessen.
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In-vitro-Studie zur Wirkstofffreisetzung
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Die In-vitro-Freisetzungsstudie für das mit Apigenin beladene Transethosom-Nanogel und das mit Apigenin beladene herkömmliche Gel wird mithilfe der modifizierten Franz-Diffusion durchgeführt (Mol. Wt. cut off 6000-8000, HI Media Ltd, Mumbai, Indien). Vor der Freisetzungsstudie wird die vertikale Franz-Diffusionszelle gebaut und getestet. Die Zellophanmembran wird auf eine 2.5 cm2 große Diffusionszellenanordnung gelegt. Das Rezeptorkompartiment besteht aus 22.5 ml Phosphatpuffer mit einem pH-Wert von 5.5, der mit einem Magnetrührer mit Heizplatte (Remi Equipment, Mumbai, Indien) bei 100 Umdrehungen pro Minute gerührt und während des gesamten Versuchs bei 37 ±0.5 °C gehalten wird. Die hergestellte Formulierung wird in die Membran des Donor-Kompartiments eingebracht. In geeigneten Zeitabständen wird ein Aliquot von 2 ml Material entnommen und durch ein entsprechendes Volumen eines neuen Diffusionsmediums ersetzt. Die prozentuale Wirkstofffreisetzung wird bestimmt und in einem Diagramm dargestellt, das die prozentuale Wirkstofffreisetzung in Abhängigkeit von der Zeit zeigt; die Freisetzungsversuche werden für jede Formulierung in dreifacher Ausführung durchgeführt.
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Ex-vivo-Hautpermeationsstudie
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Das Ex-vivo-Permeationsexperiment für ein mit Apigenin beladenes transethosomales Gel und ein herkömmliches Gel wird unter Verwendung einer modifizierten Franz-Diffusionszelle und der gesamten Hautdicke von haarlosen Mäusen durchgeführt. Mit einer effektiven Diffusionsfläche von 2.5 cm2 wird die Haut zwischen der Donor- und der Rezeptorkammer einer Diffusionszelle eingeklemmt. Ein frisch hergestellter Phosphatpuffer mit einem pH-Wert von 5.5 wird zum Füllen der Rezeptorkammer verwendet. Die Diffusionszelle wird bei 37±0.5 °C gehalten, und die Lösung in der Rezeptorkammer wird kontinuierlich mit einem Magnetrührer mit Heizplatte (Remi Equipment, Mumbai, Indien) bei 350 U/min geschwenkt. Die Formulierung (2 g) wird vorsichtig in die Donorkammer gegeben, und 5.0 ml der Lösung in der Rezeptorkammer werden nach 0, 1, 2, 4, 6, 12 und 24 Stunden entnommen und mit einem UV-Spektralphotometer (Perkin Elmer Lambda 25 Doppelstrahl-UV-Spektralphotometer, Singapur) analysiert, bevor sie durch ein gleiches Volumen frischen Puffers ersetzt wird.
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Zytotoxische Studie an der HaCaT-Zelllinie mittels MTT-Assays
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Die Zytotoxizität der bereitgestellten Proben auf die HaCaT-Zelllinie wird mit dem MTT-Assay bestimmt. Die Zellen (5000-8000 Zellen/Vertiefung) werden in 96-Well-Platten 24 Stunden lang in DMEM-Medium, das mit 10 % FBS und 1 % Antibiotika-Lösung ergänzt wurde, bei 37 °C und 5 % CO2 kultiviert. Am nächsten Tag werden die Zellen mit 0-1000 µg der Formulierungen behandelt (verschiedene Konzentrationen werden in unvollständigem Medium hergestellt). Nach 24-stündiger Inkubation wird der Zellkultur MTT-Lösung (Endkonzentration 250µg/ml) zugesetzt und 2 Stunden lang weiter inkubiert. Am Ende des Versuchs wird der Kulturüberstand entfernt und die Zellschichtmatrix in 100µl Dimethylsulfoxid (DMSO) gelöst und in einem Elisa-Plattenlesegerät bei 540 nm und 660 nm gemessen.
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Optimierung von Transethosomen durch Box-Behnken-Design
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Zur Optimierung der Formulierung wird ein Box-Behnken-Entwurf verwendet, um die Auswirkungen der unabhängigen Variablen auf die abhängige Variable zu bewerten.), Einschlusseffizienz (Y1), Vesikelgröße (Y2) und Fluss (Y3). Die 15 Chargen mit 3 zentrierten Punkten, die durch das Design erzeugt wurden, werden auf die Antwort Vesikelgröße, Einschlusseffizienz und Fluss getestet. Die drei abhängigen Variablen, die Einschlusseffizienz (Y1), die Vesikelgröße (Y2) und der Fluss (Y3), hatten Werte, die zwischen 42.5 und 175.49 nm, 57 und 80.54 % bzw. 2.4 und 5.5 mg/cm2/h lagen. Bei der Untersuchung aller 15 Formulierungen erwies sich das quadratische Modell als dasjenige, das die Antworten am besten beschrieb. Tabelle 2 zeigt das Ergebnis des Box-Behnken-Designs und das Ergebnis der Anpassungsstatistik in Tabelle 3.
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Antwort 1: Auswirkung eines unabhängigen Faktors auf die Einschließungseffizienz (Y1): -
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A= Menge an Phospholipid (Sojalecithin) B= Menge an Span 80
C= Menge an Ethanol
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In Bezug auf Y1 wurde festgestellt, dass bei einer Erhöhung der Phospholipidkonzentration (Sojalecithin) die prozentuale Einschlusseffizienz ebenfalls zunimmt und eine positive Wirkung auf die Einschlusseffizienz hat. Während Spanne 80 und Ethanol einen negativen Effekt auf die Einschlusseffizienz haben. Mit zunehmender Konzentration von Spanne 80 und Ethanol nimmt die Einschlusseffizienz ab. Die Tatsache, dass Apigenin von Natur aus lipophil ist, könnte erklären, warum die Einschlusseffizienz allmählich zunimmt, wenn die Sojalecithinkonzentration erhöht wird, da das lipophile Arzneimittel in Richtung der lipophilen Phase gezogen wird und sich dort ablagert und das lipophile Arzneimittel mit zunehmender Löslichkeit mehr in diesem Bereich zurückgehalten wird. Formulierung 11 (130 mg Sojalecithin) zeigt eine Einschlusseffizienz von 80.54%, während Formulierung 13 (90 mg Sojalecithin) eine Einschlusseffizienz von 40.32% aufweist. Die Wirkung des Tensids (span80) auf die Einschlusseffizienz zeigt einen negativen Effekt. Die Formulierung 10 (10 mg span80) zeigte eine Einschlusseffizienz von 78.1% und die Formulierung 5 (20 mg span80) eine Einschlusseffizienz von 43.29 %. Dies ist darauf zurückzuführen, dass mit zunehmender Konzentration von span 80 die Vesikelgröße abnimmt und damit auch die Einschlusseffizienz sinkt. Ein weiterer Grund könnte die Koexistenz von Mizellen sein, die im Vergleich zu Vesikeln eine geringere Einschlusseffizienz aufweisen. Die Wirkung von Ethanol auf die Einschlusseffizienz wurde als negativ beobachtet. Die Formulierung 13 (40 % Ethanol) zeigte eine Einschlusseffizienz von 40.32 %, während die Formulierung 11 (20 % Ethanol) eine Einschlusseffizienz von 80.54 % aufwies, was darauf zurückzuführen sein könnte, dass bei einer höheren Ethanolkonzentration die Vesikel undichter werden und die Arzneimittel aus den Vesikeln austreten.
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Antwort 2: Wirkung des unabhängigen Faktors auf die Partikelgröße (Y2): -10.50+22.11 A +23.79 B -4.84 C -5.285 AB -13.55 AC +4.75 BC -14.54 A2 -16.04 B2 -43.76C2.
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Bei Y2 ist zu beobachten, dass die Vesikelgröße von Transethosomen mit zunehmender Konzentration von Sojalecithin zunimmt. Die Konzentration des Tensids wirkte sich hingegen negativ auf die Vesikelgröße aus, und mit zunehmender Konzentration von Ethanol nimmt die Vesikelgröße ebenfalls zu. Response Surface Plots werden verwendet, um den Zusammenhang zwischen den Formulierungsfaktoren und Y2 weiter zu untersuchen. Die Wirkung von Sojalecithin ist positiv, wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist. Die Formulierung 14 (130 mg Sojalecithin) zeigte eine Partikelgröße von 118.15 nm und die Formulierung 2 (90 mg Sojalecithin) eine Partikelgröße von 90.25 nm. Derselbe positive Effekt ist bei Ethanol zu beobachten: Rezeptur 4 (40 % Ethanol) zeigt eine Größe von 151.28 nm und Rezeptur 2 (20 % Ethanol) eine Größe von 90.25 nm. Die umgekehrte Wirkung von Spanne 80 wird beobachtet, die Vesikelgröße 141.85 nm von Formulierung 7 (10 mg Spanne 80) und die Vesikelgröße 61.16 von Formulierung 8 (20 mg Spanne 80).
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Antwort 3: Auswirkung der unabhängigen Variablen auf den Fluss (Y3): -3.9+ 0.38 A -0.0625 B + 0.628 C +0.165 AB + 0.1325 AC - 0.085 BC + 0.27 A2 + 1.0 B2 -0.08 C2.
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In Bezug auf Y 3 wurde festgestellt, dass Sojalecithin und Ethanol einen positiven Einfluss auf den Fluss haben. Es wird festgestellt, dass die Formulierung 4 (130 mg Sojalecithin) einen Fluss von 5.5 µg/cm2/h und eine positive Wirkung im Vergleich zur Formulierung 9 (90 mg Sojalecithin) mit einem Fluss von 3.04 µg/cm2/h aufweist. Die Eigenschaft von Phospholipiden, die Verteilung von Vesikeln über die Hautlipidbarriere zu verbessern, könnte die Ursache für den Anstieg des Flusses sein, wenn der Phospholipidgehalt des Vesikels erhöht wird. Das Ethanol hat sich ebenfalls positiv auf den Fluss ausgewirkt. Es wurde festgestellt, dass die Formulierung 4 (40 % Ethanol) einen Fluss von 5.5 µg/cm2/h aufweist, während die Formulierung 10 (20 % Ethanol) einen Fluss von 2.4 µg/cm2/h aufweist. Ethanol verflüssigt Lipide und macht die Vesikel undurchlässiger und wirkt als Penetrationsverstärker. Ethanol macht das Vesikel weich und erhöht die Flexibilität des Vesikels, so dass es durch die Haut eindringen kann. Die Wirkung von Span 80 ist positiv, denn durch die Veränderung der Packungseigenschaften der Doppelschicht verleiht Span 80 den Vesikeln Flexibilität. Dies ermöglicht es den Vesikeln, durch Hautporen zu dringen, die noch kleiner sind als ihr eigener Durchmesser. Die optimierte Charge wurde auf der Grundlage der Ergebnisse der Software Design Expert ausgewählt, und die Zusammensetzung der optimierten Charge ist Sojalecithin (110 mg), Span 80 (15 mg) und Ethanol (30%). Die optimierte Charge zeigte eine Einschlusseffizienz von 78.75%, eine Partikelgröße von 108.75 nm und einen Fluss von 4.1 µg/cm2/h.
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Das Ergebnis der Bewertung der optimierten Vesikelcharge ergab eine Partikelgröße von 108.75 nm mit einem PDI-Wert von 0.267 ± 0.03, der eine homogene Dispersion und ein Zetapotenzial von -38 mV zeigt. Das Ergebnis ist in und dargestellt.
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6 zeigt das Zeta-Potenzial einer optimierten Charge von Transethosomen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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7 zeigt FTIR-Spektren von Apigenin in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die spektroskopische Analyse von Apigenin wird durch FTIR-Spektroskopie durchgeführt, und es werden charakteristische Peaks für die funktionelle Gruppe beobachtet, die in der Droge als OH-Streckschwingung bei 3200 cm-1 bis 3300 cm-1 auftritt. Die aromatische C-H-Streckung wird bei 3100 cm-1 bis 3000 cm-1 beobachtet und die starke Bindung der Carbonylgruppe zeigt sich bei 1600 cm-1 bis 1750 cm-1. Die IR-Spektren von Apigenin mit Spanne 80 und Phospholipid (Sojalecithin) werden verwendet, um die Kompatibilität mit ihnen zu prüfen. Das Ergebnis der FTIR-Spektren zeigte, dass es keine Veränderung der Peaks von Apigenin mit Span 80 und Sojalecithin gibt. Folglich gibt es keine Wechselwirkung zwischen dem Arzneimittel (Apigenin), Span 80 und Sojalecithin. Die Ergebnisse sind in 7 und dargestellt.
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8 zeigt die FTIR-Spektren von Apigenin, Span 80 und Sojalecithin in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Aus dem TEM-Bild der mit Apigenin beladenen Transethosomen-Vesikel geht hervor, dass die Vesikelgröße unter 200 nm liegt und eine kugelförmige Form aufweist. Die Vesikel sind klein und unilamellar, haben eine geschlossene vesikuläre Struktur und weisen eine homogene Größenverteilung auf.
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Charakterisierung von Transethosomen-Gel
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Die optimierte Charge des Transethosoms wurde formuliert, in das Gel eingearbeitet und bewertet. Das Ergebnis der Bewertung des transethosomalen Gels ist in Tabelle 4 dargestellt. Bei der visuellen Untersuchung der organoleptischen Eigenschaften wurde festgestellt, dass keine Partikel sichtbar sind und das Gel eine klare Form, eine transparente Farbe und eine akzeptable homogene Textur aufweist.
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9 veranschaulicht Tabelle 4 zeigt die Bewertung von optimierten Transethosomengelen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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10 zeigt die In-vitro-Wirkstofffreisetzung eines optimierten transethosomalen Gels und eines herkömmlichen Gels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. zeigt die In-vitro-Freisetzung von mit Apigenin beladenem transethosomalen Gel und konventionellem Apigenin-Gel in einem Phosphatpuffer bei pH 5.5. transethosomales Apigenin-Gel zeigt eine signifikant verlängerte Freisetzung von Apigenin. Der Prozentsatz der kumulativen Wirkstofffreisetzung von transethosomes Apigenin-Gel und herkömmlichem Apigenin-Gel beträgt 92.25 % bzw. 53.4 % in 24 Stunden. Bei optimiertem Transethosomen-Gel wurde in 4 Stunden eine Freisetzung von 10 % bis 30 % beobachtet, was auf die Verfügbarkeit des freien Arzneimittels aus der äußeren Membran der Transethosomen zurückzuführen ist. Aber nach vier Stunden die Freisetzung des Medikaments folgte anhaltende Freisetzung, kann dies aufgrund der Tatsache, Medikamentenfreisetzung aus transethosomes trägt durch Diffusion aus dem Gel-Matrix gefolgt.
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11 zeigt die Ex-vivo-Hautpermeation von optimiertem Transethosomen-Gel und herkömmlichem Gel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Permeation von TE-Gel ist im Vergleich zu herkömmlichem Gel verbessert. Der Prozentsatz der kumulativen Permeation des TE-Gels von Apigenin und des konventionellen Gels von Apigenin in 24 Stunden beträgt in 86.2 % und 51.2 %. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass Ethanol den Vesikeln glatte, flexible Eigenschaften verleiht, die es ihnen erleichtern, in tiefere Hautschichten einzudringen. Es hat sich gezeigt, dass Phospholipidvesikel, Ethanol und Hautlipide zusammenwirken. Die SC-Lipide werden durch Ethanol verflüssigt, was die Arzneimittelpenetration verbessert. Andererseits verleihen Tenside den Vesikeln Flexibilität, so dass sich die flexiblen Vesikel zusammenpressen, ihre Form verändern und durch den SC in die tieferen Hautschichten gelangen.
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12 zeigt HaCaT-Zellen mittels MTT-Assay in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Wirkung der Zellproliferation von optimiertem Transethosomen-Gel wird bewertet. Gemäß dem MTT-Experiment führte eine 24-stündige Behandlung mit Apigenin zu einer konzentrationsabhängigen Verringerung der Zellproliferation mittels MTT-Assay. Die zytotoxischen Daten zeigen, dass bei einer Konzentration von Null ( ) die Lebensfähigkeit der Zellen 100% beträgt. Bei einer Konzentration von 50 µg/ml reduziert das optimierte Transethosomen-Gel die Lebensfähigkeit der Zellen um 95.6 %. Eine drastische Reduzierung der Zellviabilität von 87.5% auf 76.0% trat bei 100 µg/ml bis 250 µg/ml auf. Optimiertes Transethosomen-Gel in den Konzentrationen 500 µg/ml und 1000 µg/ml reduzierte die Lebensfähigkeit der Zellen auf 67.8% bzw. 58.9%.
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Die Figuren und die vorangehende Beschreibung geben Beispiele für Ausführungsformen. Der Fachmann wird verstehen, dass eines oder mehrere der beschriebenen Elemente durchaus zu einem einzigen Funktionselement kombiniert werden können. Alternativ dazu können bestimmte Elemente in mehrere Funktionselemente aufgeteilt werden. Elemente aus einer Ausführungsform können einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. So kann beispielsweise die Reihenfolge der hier beschriebenen Prozesse geändert werden und ist nicht auf die hier beschriebene Weise beschränkt. Darüber hinaus müssen die Aktionen eines Flussdiagramms nicht in der gezeigten Reihenfolge ausgeführt werden; auch müssen nicht unbedingt alle Aktionen durchgeführt werden. Auch können diejenigen Handlungen, die nicht von anderen Handlungen abhängig sind, parallel zu den anderen Handlungen ausgeführt werden. Der Umfang der Ausführungsformen ist durch diese spezifischen Beispiele keineswegs begrenzt. Zahlreiche Variationen sind möglich, unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung explizit aufgeführt sind oder nicht, wie z. B. Unterschiede in der Struktur, den Abmessungen und der Verwendung von Materialien. Der Umfang der Ausführungsformen ist mindestens so groß wie in den folgenden Ansprüchen angegeben.
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Vorteile, andere Vorzüge und Problemlösungen wurden oben im Hinblick auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Die Vorteile, Vorzüge, Problemlösungen und Komponenten, die dazu führen können, dass ein Vorteil, ein Nutzen oder eine Lösung auftritt oder ausgeprägter wird, sind jedoch nicht als kritisches, erforderliches oder wesentliches Merkmal oder Komponente eines oder aller Ansprüche zu verstehen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Ein System zur Formulierung von Apigenin-Transethosomen-Gel für die topische Verabreichung.
- 102
- Rundbodenkolben.
- 104
- Rotationsverdampfer
- 106
- Sonden-Sonicator
- 108
- Malvern Zeta-Sizer-Gerät