PL248328B1

PL248328B1 - Kompozycja transdermalna mikroemulsji

Info

Publication number: PL248328B1
Application number: PL446465A
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: PL446465A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest kompozycja transdermalna mikroemulsji o wysokim stopniu przenikania związku aktywnego do głębszych warstw skóry na poziomie 28,3% w ciągu 24 godzin od aplikacji, zawierająca olej w postaci mirystynianu izopropylu, wodę, surfaktant w postaci oleinianu sorbitanu i oksyetylenowanego oleinianu sorbitanu, kosurfaktant i związek aktywny biologicznie w postaci wysokocząsteczkowego kolagenu. Kompozycja zawiera 35,6% - 36,3% wag. oleju - mirystynianu izopropylu, 35,5% - 36,4% wag. surfaktantów - oleinianu sorbitanu i oksyetylenowanego (20) oleinianu sorbitanu, w proporcji wag. 2:1, 17,8% - 18,2% wag. kosurfaktantu w postaci glikolu 1,5-pentylenowego oraz 9,1% - 11,1% wag. wodnego roztworu wysokocząsteczkowego kolagenu. Udział biopolimeru w mikroemulsji poddawanej testowaniu wynosi 0,091% - 0,111% wag. wysokocząsteczkowego kolagenu o masie cząsteczkowej od 300 do 400 kDa, korzystnie 340 kDa.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja transdermalna mikroemulsji zawierająca związek aktywny biologicznie w postaci biopolimeru, tj. wysokocząsteczkowego kolagenu, wykazująca wysoki stopień przenikania do żywych warstw skóry, co potwierdzono w badaniach przy użyciu syntetycznych membran imitujących skórę. 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, których 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 zatem 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). Zmniejsza się również ilość ECM, gdyż znacząco spada jej zdolność wiązania wody. 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 (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, kosztowne, wymagają obecności specjalisty oraz powtarzania w danych ramach czasowych. Z tego względu poszukuje się innych rozwiązań i preparatów, które umożliwiłyby dostarczenie tego biopolimeru do głębszych warstw skóry. Pożądanym rozwiązaniem byłoby zatem wprowadze nie 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 składniki przykładowych produktów kosmetycznych 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 produktu. W publikacji nie opisano jednakże ani w żaden sposób nie ujawniono efektywności ich działania transdermalnego, tj. przenikania mikroemulsji przez skórę ani bezpieczeństwa stosowania na skórę, czyli nie potwierdzono, że uzyskano mikroemulsje do stosowania, jako dermokosmetyk lub lek do aktywnego podania do głębszych warstw skóry.

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 Alkrad J. A., Mrestani Y., Neubert R.H.H., European Journal of Pharmaceutical Sciences, 86 (2016) 84-90 znane są mikroemulsje zawierające niskocząsteczkowy kwas hialuronowy (masa cząsteczkowa 22 kDa) do zastosowania jako produkty nawilżające. Zbadano wpływ ilości surfaktantów na stabilność mikroemulsji oraz wpływ kwasu hialuronowego na zawartość surfaktantów w mikroemulsji. Dwie mikroemulsje poddano szerszym badaniom. Pierwsza mikroemulsja składała się 2% wag. kwasu hialuronowego, 13,8% wag. surfaktantów, 4,2% wag. wody i 79,9% wag. palmitynianu izopropylu. Druga mikroemulsja zawierała 2% wag. kwasu hialuronowego, 16% wag. surfaktantu, 9,6% wag. mieszaniny woda: sulfotlenek dimetylu (6 : 3,6) i 72,4% wag. triacylogliceroli o średniej długości łańcucha. Produkty testowano pod względem stopnia uwolnienia kwasu hialuronowego z mikroemulsji. Stwierdzono, że uwalnianie hialuronianu było szybsze z mikroemulsji zawierającej palmitynian izopropylu, w porównaniu do mikroemulsji zawierającej triacyloglicerole. Dwie opracowane mikroemulsje były stabilne, izotropowe, o wielkości kropel i lepkości charakterystycznych dla układów mikroemulsyjnych. Nie opisano jednak możliwości wykorzystania transdermalnego tych mikroemulsji, czyli do zastosowania jako lek lub dermokosmetyk do dostarczania związku aktywnego do głębszych warstw skóry.

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 zawierająca olej w postaci mirystynianu izopropylu, wodę, surfaktant w postaci oleinianu sorbitanu i oksyetylenowanego oleinianu sorbitanu, kosurfaktant i związek aktywny biologicznie w postaci wysokocząsteczkowego kolagenu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera 35,6-36,3% wag. oleju - mirystynianu izopropylu, 35,5-36,4% wag. surfaktantów - oleinianu sorbitanu i oksyetylenowanego (20) oleinianu sorbitanu, w proporcji wag. 2 : 1, 17,8-18,2% wag. kosurfaktantu w postaci glikolu 1,5-pentylenowego oraz 9,1-11,1% wag. 1% wodnego roztworu wysokocząsteczkowego kolagenu o masie cząsteczkowej od 300 do 400 kDa, korzystnie 340 kDa.

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 nieużywa nie w roli wzmacniacza przenikania etanolu, w celu utworzenia bezpiecznej mikroemulsji, ale o wysokim stopniu transdermalnego przenikania związku aktywnego. Zamiast etanolu zastosowano glikole,

PL 248328 Β1 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 pentylenowy. Zastosowanie go 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 wysokocząsteczkowy 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.

Przykład 1

Przykład ogólny obrazujący badania doświadczalne celem opracowania wynalazku.

Przeprowadzono badania nad opracowaniem kosmetyczno-farmaceutycznej mikroemulsji do aplikacji na skórę, których skład wykazuje najbardziej efektywne transdermalne przenikanie składnika aktywnie biologicznego, tj. kolagenu w postaci wysokocząsteczkowej. Z tego względu przebadano wiele 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 tylko wybrane składniki mikroemusji poddawane badaniom celem opracowania wynalazku.

Tabela 1

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

Związek aktywny	Wysokocząsteczkowy kolagen
Składniki testowanych mikroemulsji (gram)	mirystynian izopropylu (olej)	4
oleinian sorbitanu : oksyetylenowany oleinian sorbitanu (2:1 wag.) (surfaktanty)	4
glikol pentylenowy (kosurfaktant)	2
związek aktywny	0,0125
woda: glikol propylenowy (9:1 wag)	1,2375
Ilość użytego 1% wodno-glikolowego roztworu związku aktywnego (gram)	1,25
Przenikanie transdermalne (%)	28,3

PL 248328 Β1

Tabela 2

Składniki mikroemulsji podane w procentach wagowych, zawierających kolagen

Związek aktywny	Wysokocząsteczkowy kolagen
Składniki testowanych mikroemulsji (% wag.)	mirystynian izopropylu (olej)	35,6
oleinian sorbitanu : oksyetylenowany oleinian sorbitanu (2:1 wag.) (surfaktanty)	35,5
glikol pentylenowy (kosurfaktant)	17,8
związek aktywny	0,11
woda:glikol propylenowy (9:1 wag)	10,99
Uość użytego 1% wodno-glikolowego roztworu związku aktywnego (% wag.)	11,1
Przenikanie transdermalne (%)	28,3

Otrzymywanie wszystkich mikroemulsji przebiegało w następujący sposób: do zlewki wprowadza się odpowiednie ilości (podane w tabelach 1 i 2) mirystynianu izopropylu, oleinianu sorbitanu, oksyetylenowanego (20) oleinianu sorbitanu, glikolu 1,5-pentylenowego. Całość miesza się za pomocą mieszadła mechanicznego (300 obr/min) do ujednolicenia składników. Następnie wprowadza się kroplami 1% wodny roztwór związku aktywnego (kolagenu, gotowy produkt handlowy). Po dodaniu całego roztworu, mikroemulsje miesza się przez dodatkowe 5 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 z wysokocząsteczkowym kolagenem zawierają 35,6-36,3% wag. oleju - mirystynianu izopropylu, 35,5-36,4% wag. surfaktantów - oleinian sorbitanu i oksyetylenowany (20) oleinian sorbitanu (w proporcji wag. 2 : 1), 17,8-18,2% wag. kosurfaktantu tj. glikolu 1,5-pentylenowego i 9,1-11,1% wag. wodnego roztworu kolagenu. Udział biopolimeru w mikroemulsjach poddawanych testowaniu wynosi 0,091-0,125% wag. wysokocząsteczkowego kolagenu (opisano produkt o ilości 12,5 miligrama kolagenu). Wielkość kropel w otrzymanych testowanych mikroemulsjach wynosiła od 40 do 50 nanometrów.

W warunkach in vitro (w komorze Franza, z zastosowaniem syntetycznej, wielowarstwowej membrany Strat-M, która odzwierciedla budowę skóry ludzkiej) przenikanie kolagenu wysokocząsteczkowego zawartego w mikroemulsji o opisanym składzie, wynosi 18,5-28,3% 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 (pg/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 fortopical 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 (pg/ml),

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

Na podstawie badania wielu receptur mikroemulsji wybrano mikroemulsje o najwyższym stopniu przenikania transdermalnego, czyli kompozycję podaną w tabelach 1 i 2. Ta kompozycja znajduje zastosowanie jako transdermalna mikroemulsja - dermokosmetyk lub leki - czyli produkty 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 wysokocząsteczkowego kolagenu - czyli wynalazek znajduje zastosowanie jako dermokosmetyk lub nanonośnik składników aktywnych i leków. Przeprowadzone badania dermatologiczne potwierdzają, że mikroemulsja należy do produktów niedrażniących. Badanie parametru TEWL (poziom przeznaskórkowej utraty wody) po aplikacji opracowanej mikroemulsji na skórę potwierdziły, że zmniejszają one poziom TEWL skóry o 17,67%, czyli wykazują pozytywny wpływ na nawilżenie i stan skóry. Opisane właściwości i działanie potwierdzają, że wynalazek znajduje zastosowanie jako bezpieczny dermokosmetyk lub nanonośnik składników aktywnych i leków do podania na skórę.

Przykład 2

Mikroemulsja, o najwyższym poziomie przenikania związku aktywnego.

Do zlewki wprowadza się 35,6% wag. (4 g) mirystynianu izopropylu, 23,7% wag. (2,67 g) oleinianu sorbitanu, 11,8% wag. (1,33 g) oksyetylenowanego (20) oleinianu sorbitanu, i 17,8% wag. (2 g) glikolu 1,5-pentylenowego. Całość miesza się za pomocą mieszadła mechanicznego (300 obr/min) do ujednolicenia składników. Następnie wprowadza się kroplami 11,1% wag. (1,25 g) roztworu wodnego wysokocząsteczkowego kolagenu o stężeniu 1%. Po dodaniu roztworu kolagenu, mikroemulsje miesza się przez 5 minut. Mikroemulsja o podanym składzie wykazuje transdermalne przenikanie kolagenu wysokocząsteczkowego na poziomie 28,3 ± 2,6% po 24 godzinach od aplikacji na membranę. Wynik ten wskazuje potencjalną ilość wysokocząsteczkowego 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 w postaci oleinianu sorbitanu i oksyetylenowanego oleinianu sorbitanu, kosurfaktant i związek aktywny biologicznie w postaci wysokocząsteczkowego kolagenu, znamienna tym, że zawiera 35,6-36,3% wag. oleju - mirystynianu izopropylu, 35,5-36,4% wag. surfaktantów - oleinianu sorbitanu i oksyetylenowanego (20) oleinianu sorbitanu, w proporcji wag.

2 : 1, 17,8-18,2% wag. kosurfaktantu w postaci glikolu 1,5-pentylenowego oraz 9,1-11,1% wag. 1% wodnego roztworu wysokocząsteczkowego kolagenu o masie cząsteczkowej od 300 do 400 kDa, korzystnie 340 kDa.