PL248326B1

PL248326B1 - Kompozycja transdermalna mikroemulsji

Info

Publication number: PL248326B1
Application number: PL446460A
Authority: PL
Inventors: Patrycja Szumała; Katarzyna Kozłowska-Tylingo
Original assignee: Politechnika Gdańska
Priority date: 2023-10-23
Filing date: 2023-10-23
Publication date: 2025-11-24
Also published as: PL446460A1; EP4545062A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest kompozycja transdermalna mikroemulsji o wysokim stopniu przenikania związku aktywnego do głębszych warstw skóry na poziomie 11,6% w ciągu 24 godzin od aplikacji, zawierająca olej w postaci mirystynianu izopropylu, wodę, surfaktant taki jak oleinian sorbitanu i oksyetylenowany oleinian sorbitanu, kosurfaktant w postaci glikolu propylenowego i związek aktywny biologicznie w postaci niskocząsteczkowego kolagenu. Kompozycja zawiera 20,7% – 21,5% wag. oleju - mirystynianu izopropylu, 32,1% - 33,3% wag. surfaktantów - oleinianu sorbitanu i oksyetylenowanego (20) oleinianu sorbitanu, w proporcji wag. 2:1, 16,2% - 16,7% wag. kosurfaktantów w postaci glikolu propylenowego i glikolu 1,2-pentylenowego, w proporcji wag. 1:2 oraz 28,5% - 31% wag. wodnego roztworu niskocząsteczkowego kolagenu. Udział biopolimerów w mikroemulsjach poddawanym testowaniu wynosi 0,285% – 0,31% wag. niskocząsteczkowego kolagenu o masie cząsteczkowej 2 - 3 kDa.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja transdermalna mikroemulsji zawierająca aktywny biologicznie związek w postaci biopolimeru, tj. niskocząsteczkowego kolagenu, wykazująca wysoki stopień przenikania do żywych warstw skóry. Wytworzone mikroemulsje znajdują zastosowanie jako dermokosmetyki lub produkty stanowiące nanonośniki do transportowania składników aktywnych lub leków podawanych na skórę.

Mikroemulsje to termodynamicznie stabilne układy koloidalne składające się z kropel fazy wodnej rozproszonych w fazie olejowej albo kropel fazy olejowej rozproszonych w fazie wodnej. Wielkość tych rozproszonych kropel mieści się w zakresie 10-150 nm. Krople w mikroemulsji stabilizowane są za pomocą surfaktantów i kosurfaktantów. Jako składniki aktywne mikroemulsji można stosować wiele związków, m.in. witaminy, ceramidy, peptydy. Nie wszystkie badania potwierdzają skuteczność mikroemulsji w dostarczaniu leków lub innych składników aktywnych do miejsca docelowego w skórze. Szczególnie trudne jest transportowanie do skóry hydrofitowych, wielkocząsteczkowych związków polimerowych, jak kolagen, którego rozmiar cząsteczki jest za duży by przekroczyć naskórkową barierę skórą.

Kolagen to główny składnik tkanki łącznej, który nadaje skórze wytrzymałość i sprężystość oraz bierze udział w tworzeniu nowych komórek. Należy on do głównych komponentów strukturalnych skóry. Wraz z wiekiem oraz pod wpływem np. promieniowania UV, włókna kolagenowe ulegają usieciowaniu, co prowadzi do ich kruchości i defragmentacji (spadek wytrzymałości na rozciąganie i ściskanie). Zmiany te prowadzą do zmniejszenia gęstości i sprężystości skóry a także nadmiernej utraty wody i powstawania zmarszczek.

Dostarczanie skórze kolagenu z zewnątrz, tj. za pomocą prostych produktów kosmetycznych zawierających ten składnik, jest bardzo trudne, ponieważ warstwa rogowa naskórka, czyli najbardziej zewnętrzna warstwa skóry wykazuje charakter lipofilowy i stanowi barierę dla hydrofitowych, stosunkowo dużych cząsteczek kolagenu. Typowe produkty kosmetyczne zawierające kolagen nie działają zatem przezskórnie, lecz wykazują tylko powierzchniowe działanie nawilżające. W takim przypadku związek aktywny nie penetruje skóry i działa tylko na powierzchni naskórka. Jedyną obecnie skuteczną metodą wprowadzania kolagenu jest użycie ich w formie wypełniaczy tkanek miękkich i wstrzyknięcie do danej partii skóry. Iniekcje stanowią jednak inwazyjny zabieg medyczny, są bolesne, koszto wne, wymagają obecności specjalisty oraz powtarzania w danych ramach czasowych. Z tego względu poszukuje się innych rozwiązań i preparatów, które umożliwiłyby dostarczenie tego bioplimeru do głębszych warstw skóry. Pożądanym rozwiązaniem byłoby zatem wprowadzenie kolagenu do nośnika, którego struktura i specyficznie dobrana receptura umożliwiłaby penetrację tego składnika aktywnego przez błony biologiczne.

W artykule Kupper S., Kłosowska-Chomiczewska I., Szumała P., w czasopiśmie Carbohydrate Polymers 175 (2017) 347-354 opisano właściwości fizykochemiczne oraz skład mikroemulsji zawierających jako składnik biologicznie aktywny niskocząsteczkowy lub wysokocząsteczkowy kolagen albo kwas hialuronowy w ilości od 0,03-0,27% wag. w produkcie. Wykorzystano następujące związki do otrzymania produktu: woda dejonizowana albo wodne roztwory kolagenu lub kwasu hialuronowego, olej, czyli mirystynian izopropylu, surfaktanty, czyli oleinian sorbitanu i oksyetylenowany (20) oleinian sorbitanu, kosurfaktanty, czyli glikol propylenowy i etanol. W pracy zbadano budowę tych mikroemulsji, zależnie od zawartości surfaktantów oraz różnych stężeń roztworów kolagenu i hialuronianu użytych do ich sporządzenia. Przedstawiono także stabilność, wielkość cząstek oraz właściwości reologiczne tych mikroemulsji.

W publikacji Szumała P., Jungnickel Ch., Kozłowska-Tylingo K., Jacyna B. i Cal K., czasopisma International Journal of Pharmaceutics 572 (2019) 118738, wyżej opisane mikroemulsje z niskocząsteczkowym lub wysokocząsteczkowym kolagenem albo kwasem hialuronowym zostały opisane pod kątem działania transdermalnego, tj. przenikania składników aktywnych z postaci kolagenu i hialuronianu z mikroemulsji przez syntetyczną membranę imitującą skórę. W artykule wykazano różny poziom przenikania kolagenu i kwasu hialuronowego z mikroemulsji, zależnie od zawartości składników aktywnych oraz pozostałych komponentów mikroemulsji, jednak najbardziej efektywne układy zawierały średnie ilości mieszaniny stabilizującej, czyli surfaktantów i kosurfaktantów (ME5/5).

Opisane powyżej mikroemulsje zawierały etanol, który to składnik może działać drażniąco na skórę. W artykule nie przedstawiono analizy bezpieczeństwa stosowania tych mikroemulsji na skórę, zatem ich zastosowanie jako bezpieczne transdermalne produkty kosmetyczne nie zostało potwierdzone. Etanol stosowany przy otrzymywaniu mikroemulsji wpływa zarówno na jej tworzenie, ponieważ tworzy bardziej elastyczną warstwę stabilizującą te układy oraz poprawia rozpuszczalność substancji aktywnych (rola kosurfaktantu). Ponadto, alkohol ten poprawia działanie mikroemulsji, ponieważ upłynnia cement międzykomórkowy, który stanowi główną drogę przenikania składników aktywnych do skóry. Rozluźnienie uporządkowanej struktury cementu wpływa z kolei na łatwiejsze wnikanie i transport składników do głębszych partii skóry. Celowym jest zatem zastąpienie etanolu innymi związkami nie powodującymi działania drażniącego a spełniającymi pożądane działania jako kosurfaktanta.

Z artykułu Neuberta R. H.H., Sommer E., Scholzel M., Tuchscherer B., Mrestani Y., Wohlrab J. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 124 (2018) 28-33 znane są mikroemulsje zawierające peptydy do zastosowania jako środki działające powierzchniowo na naskórek. W skład mikroemulsji wchodziły: 0,5% tetrapeptyd rozpuszczony w 10% mieszaninie wody i glikolu butylenowego (1 : 1 wag.), emulgatory TEGO® Care PL4 (16.7%) i TEGO® SMO V (8.3%) oraz 65% oleju (TEGOSOFT® P). Zbadano stopień przenikania tetrapeptydów z mikroemulsji oraz ze standardowej formulacji emulsyjnej, w ludzkiej skórze ex vivo. Stosunkowo wysokie ilości (40 do 58%) tetrapeptydu przeniknęły ze standardowej formulacji emulsyjnej do naskórka, jednak peptyd nie dotarł do przedziału docelowego w skórze (żywych warstw skóry). Penetracja tetrapeptydów z mikroemulsji była bardziej efektywna, jednak największa ich część nie pozostała w skórze, ale przeniknęła do komory akceptorowej.

Kompozycja transdermalna mikroemulsji o wysokim stopniu przenikania związku aktywnego do głębszych warstw skóry na poziomie 11,6% w ciągu 24 godzin od aplikacji, zawierająca olej w postaci mirystynianu izopropylu, wodę, surfaktant taki jak oleinian sorbitanu i oksyetylenowany oleinian sorbitanu, kosurfaktant w postaci glikolu propylenowego i związek aktywny biologicznie w postaci niskocząsteczkowego kolagenu według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera 20,7-21,5% wag. oleju mirystynianu izopropylu, 32,1-33,3% wag. surfaktantów - oleinianu sorbitanu i oksyetylenowanego (20) oleinianu sorbitanu, w proporcji wag. 2 : 1, 16,2-16,7% wag. kosurfaktantów w postaci glikolu propylenowego i glikolu 1,2-pentylenowego, w proporcji wag. 1 : 2 oraz 28,5-31% wag. wodnego roztworu niskocząsteczkowego kolagenu, zaś udział biopolimerów w mikroemulsjach poddawanym testowaniu wynosi 0,285-0,31% wag. niskocząsteczkowego kolagenu o masie cząsteczkowej 2-3 kDa.

Korzystnie związek aktywny występuje w fazie wodnej jako 1% roztwór wodny.

Przeprowadzono badania doświadczalne w celu dobrania składników, które umożliwią wytworzenie mikroemulsji bezpiecznych w zastosowaniu na skórę, niezwierającej potencjalnie drażniących składników jak etanol, oraz wykazujących istotny poziom przenikania „zamkniętych” w nich składników aktywnych do głębszych warstw skóry. Dobrane w wynalazku pod względem ilościowo-jakościowym tzw. wzmacniacze przenikania w mikroemulsjach (surfaktanty, kosurfaktanty, lipidy) prowadzą do upłynnienia i/lub w inny sposób zaburzenia struktury dwuwarstwy lipidowej naskórka, prowadząc do zwiększenia przenikania przezskórnego związku aktywnego. Istotnym kryterium było nieużywanie w roli wzmacniacza przenikania etanolu, w celu utworzenia bezpiecznej mikroemulsji, ale o wysokim stopniu transdermalnego przenikania związku aktywnego. Zamiast etanolu zastosowano glikole, dzięki czemu mikroemulsja stanowi dermokosmetyk lub produkt o charakterze nanonośnika do bezpiecznego transportu składników aktywnych i leków. Podobne działanie do etanolu wykazują właśnie glikole, w tym glikol propylenowy i pentylenowy. Zastosowanie ich mieszaniny zamiast etanolu spowodowało, że w mikroemulsji można było „zamknąć” (wprowadzić) więcej roztworu kolagenu w porównaniu do mikroemulsji z etanolem.

W wyniku przeprowadzonych badań doświadczalnych opracowano receptury mikroemulsji zawierających niskocząsteczkowy kolagen użyty w mikroemulsji.

Wynalazek stanowi produkt farmaceutyczno-kosmetyczny do aktywnego podania związku biologicznie czynnego, którego zaletą jest możliwość transportu kolagenu do głębszych, żywych partii skóry, w których ten biopolimer występuje naturalnie (skóra właściwa). Ponadto, mikroemulsje według wynalazku nie zawierają etanolu, nie wykazują właściwości drażniących oraz nie wykazują dziania cytotoksycznego w stosunku do skóry. Produkt ten można zatem bezpiecznie stosować na skórę. Wytworzony produkt stanowi nanonośnik, który przekracza barierę skórną i umożliwia penetrację cząsteczkom biopolimerów do głębszych warstw skóry, jest niedrażniący i dodatkowo poprawia poziom nawilżenia skóry.

Wynalazek został przedstawiony w poniższych przykładach wykonania.

Przy kład 1

Przeprowadzono badania nad opracowaniem kosmetyczno-farmaceutycznej mikroemulsji do aplikacji na skórę, których skład wykazuje najbardziej efektywne transdermalne przenikanie składników aktywnie biologicznie, tj. kolagenu w postaci niskocząsteczkowej. Z tego względu przebadano wiele

PL 248326 Β1 receptur mikroemulsji celem opracowania najlepszej do zastosowania jako lek lub dermokosmetyk, czyli do transportu kolagenu do głębszych warstw skóry. W tabelach 1 i 2 zestawiono wybrane składniki mikroemusji poddawane badaniom celem opracowania wynalazku.

Tabela 1

Składniki mikroemulsji, podane w gramach, zawierających kolagen - opis sposobu otrzymania

Związek aktywny	N i skocząsteczkowy kolagen
Składniki testowanych mikroemulsji (gram)	mirystynian izopropylu (olej)	3
oleinian sorbitanu : oksyetylenowany oleinian sorbitanu (2:1 wag.) (surfaktanty)	4,66
glikol propylenowy : glikol 1,2pentylenowy (1:2 wag.) (kosurfaktanty)	2,34
związek aktywny	0,045
woda dej onizowana	4,455
Ilość użytego 1% wodnego roztworu związku aktywnego (gram)	4,5
Przenikanie transdermalne (%)	11,6

Tabela 2

Składniki mikroemulsji podane w procentach wagowych, zawierających kolagen

Związek aktywny	Niskocząsteczkowy kolagen
Składniki testowanych mikroemulsji (% wag)	mirystynian izopropylu (olej)	20,7
oleinian sorbitanu : oksyetylenowany oleinian sorbitanu (2:1 wag.) (surfaktanty)	32,1
glikol propylenowy : glikol 1,2-pentylenowy (1:2 wag.) (kosurfaktanty)	16,2
związek aktywny	0,31
woda dej onizowana	30,69
Ilość użytego 1% wodnego roztworu związku aktywnego (gram)	31
Przenikanie transdermalne (%)	11,6

Otrzymywanie wszystkich mikroemulsji przebiega w następujący sposób: do zlewki wprowadza się odpowiednie ilości (podane w tabelach 1 i 2) mirystynianu izopropylu, oleinianu sorbitanu, oksyetylenowanego (20) oleinianu sorbitanu, glikolu propylenowego i glikolu 1,2-pentylenowego. Całość miesza się za pomocą mieszadła mechanicznego (300 obr/min) do ujednolicenia składników. Następnie wprowadza się kroplami 1% wodny roztwór związku aktywnego. Po dodaniu całego roztworu, mikroemulsje miesza się przez dodatkowe 5 minut. 1% roztwór przygotowano według składników podanych w tabeli 1, aby finalnie uzyskać ustaloną ilość związku aktywnego w mikroemulsji, co podano w tabeli 2.

Wszystkie 1% wodne roztwory związków aktywnych, czyli niskocząsteczkowego kolagenu otrzymywano w ten sam sposób, czyli: obliczoną ilość związku aktywnego (np. 0,1 gram) ważono na wadze analitycznej do szklanego naczynia z korkiem. Następnie w tym samym naczyniu ważono obliczoną ilość wody dejonizowanej (np. 9,9 gram). Związek aktywny z wodą w naczyniu zamykano korkiem i wstawiano do lodówki na 24 h w celu spęcznienia i rozpuszczenia związku. Po tym czasie, roztwór wyjmowano z lodówki i mieszano za pomocą mieszadła magnetycznego (300 obr/min) w temperaturze pokojowej przez 15 minut.

Sposób otrzymywania testowanych kompozycji mikroemulsji polegał na zmieszaniu odpowiednich ilości oleju, surfaktantów i kosurfaktantów, a następnie dodawaniu do mieszaniny wodnego roztworu kolagenu o stężeniu 1%, w takiej ilości, aby finalnie uzyskać pożądaną ilość. Cały proces prowadzono w temperaturze pokojowej. Otrzymane testowane mikroemulsje zawierają 20,7-21,5% wag. oleju - mirystynianu izopropylu, 32,1-33,3% wag. surfaktantów - oleinian sorbitanu i oksyetylenowany (20) oleinian sorbitanu (w proporcji wag. 2 : 1), 16,2-16,7% wag. kosurfaktantów tj. glikolu propylenowego i glikolu 1,2-pentylenowego (w proporcji wag. 1 : 2) i 28,5-31% wag. wodnego roztworu kolagenu. Udział biopolimerów w mikroemulsjach poddawanym testowaniu wynosi 0,285-0,31% wag. niskocząsteczkowego kolagenu (opisano produkt o ilości 28,5-31 miligram kolagenu). Wielkość kropel w otrzymanych testowanych mikroemulsjach wynosi od 60 do 80 nanometrów.

W warunkach in vitro (w komorze Franza, z zastosowaniem syntetycznej, wielowarstwowej membrany Strat-M, która odzwierciedla budowę skóry ludzkiej) przenikanie kolagenu zawartych w mikroemulsjach o opisanym składzie, wynosi 11,6% w czasie 24 godzin od aplikacji na membranę.

Badania transdermalnego przenikania in vitro przeprowadzono przy użyciu komory Franza. Poddane badaniom mikroemulsje, przedstawione w tabelach 1 i 2, w dawce skończonej, ok. 25-40 mg, umieszczono na syntetycznej, wielowarstwowej membranie Strat-M (efektywna powierzchnia dyfuzyjna wynosiła 0,25 cm³) znajdującej się w części donorowej. Część akceptorowa komory zawierała wodę. Podczas całego eksperymentu temperaturę komory dyfuzyjnej utrzymywano na poziomie 37 °C. Po 24 h od nałożenia mikroemulsji na membranę, określono zawartość kolagenu w komorze akceptorowej (μg/ml). Wartość przenikania transdermalnego obliczono z następującego wzoru (Cavalcanti, A.L.M., Reis, M.Y.F.A., Silva, G.C.L., Ramalho, I.M.M, Guimaraes, G.P., Silva, J.A., Saraiva, K.L.A., Damasceno, B.P.G.L. (2016) Microemulsion for topical application of pentoxifylline: In vitro release and in vivo evaluation, International Journal of Pharmaceutics, 506, 351-360):

Przenikanie transdermalne (%) = C 100/A, gdzie: C - stężenie związku aktywnego w płynie akceptorowym po 24 h (μg/ml),

A - stężenie związku aktywnego w mikroemulsji aplikowanej na membranę (μg/ml).

Na podstawie badania wielu receptur mikroemulsji wybrano mikroemulsje o najwyższym stopniu przenikania transdermalnego, czyli kompozycję określoną w tabelach. Ta kompozycja znajduje zastosowanie jako transdermalna mikroemulsja w dermokosmetykach lub lekach - czyli produktu do transportu kolagenu do głębszych warstw skóry.

Dzięki opracowanej ilościowo i korzystnie jakościowo kompozycji, uzyskane mikroemulsje według wynalazku wykazują zdolność do transdermalnego transportu biopolimeru do głębszych warstw skóry niskocząsteczkowego kolagenu. Przeprowadzone badania dermatologiczne potwierdzają, że mikroemulsje należą do produktów niedrażniących. Badanie parametru TEWL (poziom przeznaskórkowej utraty wody) po aplikacji opracowanych mikroemulsji na skórę potwierdziły, że zmniejszają one poziom TEWL skóry, czyli wykazują pozytywny wpływ na nawilżenie i stan skóry - tabela 3. Opisane właściwości i działanie potwierdzają, że wynalazek znajduje zastosowanie jako bezpieczny dermokosmetyk lub nanonośnik składników aktywnych i leków do podania na skórę.

PL 248326 Β1

Tabela 3

Poziom wzrostu nawilżenia skóry po aplikacji otrzymanych mikroemulsji

Nazwa mikroemulsji	Biopolimer w mikroemulsji	Wartość TEWL [%]
Transdermalna mikroemulsja	LMW kolagen	- 14,77

Przykład 2

Mikroemulsja, o najwyższym poziomie przenikania związku aktywnego.

Do zlewki wprowadza się 20,7% wag. (3 g) mirystynianu izopropylu, 21,4% wag. (3,11 g) oleinianu sorbitanu, 10,7% wag. (1,56 g) oksyetylenowanego (20) oleinianu sorbitanu, 5,4% wag. (0,78 g) glikolu propylenowego i 10,8% wag. (1,56 g) glikolu 1,2-pentylenowego. Całość miesza się za pomocą mieszadła mechanicznego (300 obr/min) do ujednolicenia składników. Następnie wprowadza się kroplami 31% wag. (4,5 g) roztworu wodnego niskocząsteczkowego kolagenu o stężeniu 1%. Po dodaniu roztworu kolagenu, mikroemulsje miesza się przez 5 minut. Mikroemulsja o podanym składzie wykazuje transdermalne przenikanie kolagenu niskocząsteczkowego na poziomie 11,6 ± 1,7% po 24 godzinach od aplikacji na membranę. Wynik ten wskazuje potencjalną ilość niskocząsteczkowe kolagenu, która przeniknęłaby do żywej warstwy skóry (poniżej naskórka), po 24 h od naniesienia produktu na skórę.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

1. Kompozycja transdermalna mikroemulsji zawierająca olej w postaci mirystynianu izopropylu, wodę, surfaktant taki jak oleinian sorbitanu i oksyetylenowany oleinian sorbitanu, kosurfaktant w postaci glikolu propylenowego i związek aktywny biologicznie w postaci niskocząsteczkowego kolagenu, znamienna tym, że zawiera 20,7-21,5% wag. oleju - mirystynianu izopropylu, 32,1-33,3% wag. surfaktantów-oleinianu sorbitanu i oksyetylenowanego (20) oleinianu sorbitanu, w proporcji wag.

2 : 1, 16,2-16,7% wag. kosurfaktantów w postaci glikolu propylenowego i glikolu 1,2-pentylenowego, w proporcji wag. 1 : 2 oraz 28,5-31% wag. 1% wodnego roztworu niskocząsteczkowego kolagenu o masie cząsteczkowej 2-3 kDa.