Nano- und Mikroemulsionen zur topischen Applikation von schwerlöslichen Immunsuppressiva

Abstract

Das Problem vieler neuer und auch bereits vorhandener Arzneistoffe liegt in der schlechten Löslichkeit. Diese limitiert die Bioverfügbarkeit, wodurch es zu verminderter oder evtl. keiner Wirkung kommt. Aus diesem Grund sind neue Strategien und Formulierungen notwendig. Deshalb wurden in dieser Arbeit nanopartikuläre Trägersysteme, Nanoemulsionen, entwickelt. Aufgrund der negativen Ladung der Haut wird durch eine verstärkte Interaktion positiv geladener Nanoemulsionen eine verbesserte Penetration erwartet. Diese Annahme wird anhand der Penetration des schwerlöslichen Glucocorticoids Prednicarbat überprüft. Zur positiven Aufladung wurde in dieser Arbeit Phytosphingosin (PS) verwendet. Diese Substanz hat den Vorteil, dass es nicht toxisch ist, aber gewisse antimikrobielle Eigenschaften beispielsweise gegen Staphylokokkus aureus hat, das gehäuft auf der Haut von Patienten mit atopischer Dermatitis vorkommt. Weiterhin ist diese Substanz Bestandteil von Ceramiden und spielt bei deren Synthese und bei der Barrierefunktion des Stratum corneum eine wichtige Rolle. Die Suche nach einer geeigneten Ölkomponente führte zu Eutanol G (Octyldodecanol). Mit diesem Öl wurden positiv geladene Nanoemulsionen per Hochdruckhomogenisation durch Variation der Homogenisationsparameter Temperatur (25 und 50 °C), Druck (300, 500 und 700 bar) und Anzahl der Zyklen (3, 5, 8 und 10) bzw. Homogenisationsdauer (1-10 Min) hergestellt und charakterisiert. Die Untersuchung des Prednicarbat-Gehaltes brachte einen klaren Zusammenhang zwischen den Prozessparametern und dem Arzneistoff-Gehalt hervor. Als nächstes wurde die Rezepturzusammensetzung optimiert, indem folgende Komponenten bzw. deren Konzentrationen variiert und die Stabilität untersucht wurden: Phytosphingosin (0,3 – 0,7 %), Eutanol G (10 – 20 %), Lipoide (Soja- und Ei-Phospholipide), Lipoid E 80 (0,5 – 3%) und Tween 80 (0,5 – 3 %). Dabei wurden 0,6 % PS, 20 % Eutanol G, 2 % Lipoid E80 und 2 % Tween 80 als die optimalen Konzentrationen bestimmt. Sowohl von der durch Myristinsäure negativ geladenen als auch von der positiv geladenen Nanoemulsion wurden die Freisetzung und auch die Penetration an exzidierter Haut vergleichend untersucht. Die freigesetzten Mengen nach 24 h entsprachen einem Anteil von 14 % für die negativ geladene und 9,5 % für die positiv geladene Nanoemulsion. Nach Applikation der Formulierungen penetrierte bei der positiv geladenen Nanoemulsion mehr in die Haut (1,4 %) als bei der negativ geladenen Nanoemulsion (1 %). Die Standardtherapie von entzündlichen Hautkrankheiten erfolgt mit topischen Glucocorticoiden, verbunden mit einigen Nebenwirkungen. So wurden 2002 die beiden Calcineurin – Inhibitoren Tacrolimus und Pimercolimus zur dermalen Anwendung, mit einem anderen Wirkmechanismus als Glucocorticoide, zugelassen. In dieser Arbeit wird nun überprüft ob Everolimus und Sirolimus weitere Kandidaten für eine dermale Applikation darstellen. Die Nanoemulsionen wurden per Hochdruckhomogenisation hergestellt und die Stabilität untersucht. Die Mehrzahl der hergestellten Nanoemulsionen waren über mind. 14 Tage Lagerung physikalisch stabil, nach 6 Monaten trat allerdings meist eine Phasenseparation ein. Der Arzneistoffgehalt der Nanoemulsionen sowohl an Everolimus als auch an Sirolimus nimmt stark ab, weshalb vorerst auf eine Untersuchung der Penetration verzichtet wurde. Es scheint so, dass die Methode der Hochdruckhomogenisation für die Produktion von positiv geladenen, Phytosphingosin-haltigen Nanoemulsionen für diese Wirkstoffe nicht geeignet ist.

Immunosuppressive drugs are gererally poorly soluble in water, which is a limiting factor of bioavailability. This requires the development of new strategies for enhancing the solubility. Nanoemulsions and other nanoparticles are suitable for incorporating these immunosuppressive agents to apply them for a topical route. Positively and negatively charged nanoemulsions were made by high pressure homogenisation, the physical and chemical stability was investigated and also liberation and penetration were checked. The positive charged was induced by phytosphingosine (PS) and the negative charge by myristic acid. PS as a native constituent of the skin has the advantage of being non-toxic. Only Eutanol G was suitable for solving PS without any precipitation. With this oil positively charged nanoemulsion were made by high pressure homogenisation due varying the process parameters homogenisation temperature (25 and 50 °C), homogenisation pressure (300, 500 and 700 bar) and number of cycles (3, 5, 8 and 10 cycles) homogenization time (1-10 min) respectively. The determination of the drug content in the nanoemulsions revealed a clear relation between the process parameters and the drug content. The next step was optimizing the composition by varying the constituents of the nanoemulsion phytosphingosine (0,3 – 0,7 %), Eutanol G (10 – 20 %), lipoids (soybean- and eggyolk phospholipids), lipoid E80 (0,5 – 3%) and Tween 80 (0,5 – 3 %). Homogenizing negatively charged nanoemulsions was the next step, followed determining the drug release and also the penetration into excised human skin. Applying the negatively charged nanoemulsion 14 % were released after 24 h, while this amount was 9.5 % after applying the positively charged nanoemulsion. The amount of prednicarbate and his metabolites penetrating into the skin after applicating negatively charged nanoemulsions was 1 % and 1.4 % for the positively charged formulation. The therapy of inflamed skin diseases occurs generally with topical corticosteroids. Because of side effects, especially skin thinning, alternative drugs are desired. Besides the corticosteroids there are other immunosuppressive drugs, e.g. calcineurin inhibitors. In this work besides prednicarbate everolimus and sirolimus were homogenized to positively charged nanoemulsions by varying the parameters temperature, pressure, and number of cycles and homogenisation time, respectively. With only a few exceptions all formulations were stable for at least 14 days, even after storage at 40 °C. Unfortunately the drug was degraded after high pressure homogenizing.