Topikális felhasználásra szánt nanopartikulumok formulálása és vizsgálata

Abstract

A gyulladásos bőrbetegségek kialakulása összetett immunológiai folyamatok eredménye, amelyekben fontos szerepet játszik a veleszületett és szerzett immunválasz, a bőr védelmi funkciójának károsodása, valamint a bőr mikrobiomjának egyensúlyzavara. Ezek a betegségek világszerte jelentős népegészségügyi problémát jelentenek, mivel nemcsak a betegek fizikai állapotát rontják, hanem életminőségüket, megjelenésüket és lelki jóllétüket is kedvezőtlenül befolyásolják. A helyi kezelés eredményességét korlátozza a tartós gyulladás fennmaradása, a bőr megváltozott fiziológiás állapota, a hatóanyagok kedvezőtlen biofarmáciai tulajdonságai, valamint a hosszú távú terápiával járó adherencia problémák. A helyi terápia eredményességét tovább nehezíti, hogy a gyulladt és irritált bőrfelület sajátos környezetet teremt, ezért a megfelelő hordozórendszer kiválasztása minden esetben az érintett terület tulajdonságainak figyelembevételével történhet. A külsőleges terápia egyik alapvető kihívása, hogy számos hatóanyag kedvezőtlen biofarmáciai tulajdonságokkal rendelkezik. A biofarmáciai osztályozási rendszer (Biopharmaceutics Classification System (BCS)) szerint egyes topikálisan alkalmazott vegyületek a BCS II. osztályba tartoznak, ami gyenge vízoldékonyságot és ebből következően korlátozott biológiai hozzáférhetőséget jelent. A lokális kezelés rendszerint tartós és következetes alkalmazást igényel, ami a betegek együttműködését jelentősen próbára teheti. A gyakori alkalmazás kényelmetlenséget okozhat, egyes készítmények pedig irritációt, szárazságot vagy viszketést idézhetnek elő, ami a terápia megszakításához is vezethet. További kockázatot jelent, hogy nagy kiterjedésű vagy károsodott bőrfelület kezelése során a lokálisan alkalmazott gyógyszerek szisztémás felszívódása is fokozódhat, növelve a nem kívánt mellékhatások kialakulásának valószínűségét. Az utóbbi években egyre nagyobb érdeklődés irányul a természetes eredetű hatóanyagok, különösen a gyógynövények alkalmazása felé. Ennek hátterében részben az áll, hogy számos növényi eredetű vegyület antioxidáns, gyulladáscsökkentő, antimikrobiális és immunmoduláns hatással rendelkezik, miközben alkalmazásukhoz általában alacsony mellékhatás kockázat társul. Humán klinikai és preklinikai vizsgálatok alapján a flavonoidok, alkaloidok, terpének és egyéb fitokemikáliák képesek mérsékelni a gyulladásos tüneteket, csökkenteni a viszketést, javítani a transzepidermális vízveszteség paramétereit, valamint hozzájárulni a betegek életminőségének javításához. Terápiás alkalmazhatóságukat ugyanakkor gyakran korlátozza gyenge vízoldékonyságuk, alacsony permeabilitásuk, valamint fizikai és kémiai instabilitásuk. Kutatásomban két természetes eredetű hatóanyagot, a Salvia officinalis (S. officinalis, közönséges zsálya) kivonatot és a kurkumint választottam modellvegyületként, mivel mindkettő több támadásponton érvényesülő, jól ismert antioxidáns és gyulladáscsökkentő aktivitással rendelkezik, ugyanakkor formulálásukat kedvezőtlen fizikai-kémiai tulajdonságaik jelentősen megnehezítik. A Salvia officinalis kivonatai széles körű farmakológiai aktivitással bírnak, beleértve a gyulladáscsökkentő, antioxidáns, antimikrobiális és fájdalomcsillapító hatásokat. Terápiás potenciálját a benne található bioaktív komponensek összetett együttese határozza meg, amelyek közül kiemelkedő jelentőségűek a polifenolok, valamint a di- és triterpének. A kurkumin szintén az egyik legismertebb természetes eredetű bioaktív molekula, amely antioxidáns, gyulladáscsökkentő és antimikrobiális tulajdonságai révén több gyulladásos bőrbetegség esetében is ígéretesnek bizonyult. Klinikai vizsgálatok alapján csökkentheti az akne, az atópiás dermatitisz, a psoriasis és a vitiligo tüneteit, emellett fotoprotektív hatását is leírták. A lipofil növényi eredetű vegyületek dermális bejuttatását tovább nehezíti a bőr sajátos szerkezete. A bőr védelmi funkcióját elsősorban a stratum corneum határozza meg, amely korneocitákból és az azokat körülvevő lipidmátrixból épül fel. A hatóanyagok penetrációja intercelluláris, transzcelluláris, illetve transzfollikoláris úton valósulhat meg, azonban a hagyományos dermális formulációk rendszerint nem biztosítanak elegendő mennyiségű oldott hatóanyagot a hatékony bejutáshoz. A penetrációt fokozó komponensek hiánya miatt a rosszul oldódó, lipofil molekulák jelentős része a stratum corneum-ban marad, és csak korlátozott mennyiségben jut el a mélyebb epidermális vagy dermális rétegekbe. Ez különösen jelentős probléma a kurkumin és a karnozol esetében, amelyek a BCS IV. osztályába sorolhatók, így egyszerre mutatnak alacsony vízoldékonyságot és gyenge permeabilitást. A rosszul oldódó hatóanyagok formulálási problémáinak megoldására a lipidalapú gyógyszerhordozó rendszerek különösen ígéretes lehetőséget kínálnak, mivel javíthatják a hatóanyagok oldhatóságát, felszívódását és biológiai hozzáférhetőségét. E rendszerek közül kiemelt jelentőségűek az önemulgeáló gyógyszerhordozó rendszerek, azaz a SEDDS (Önemulgeáló Gyógyszerhordozó Rendszer (Self-Emulsifying Drug Delivery System)) formulációk. Ezek vízmentes prekoncentrátumok, amelyek olajfázisból, felületaktív anyagokból és ko-tenzidekből épülnek fel, és vizes közeggel érintkezve spontán módon finom diszperz rendszereket képeznek. Az olajok, a tenzidek és a ko-tenzidek együttes jelenléte nemcsak a hatóanyag oldhatóságát javíthatja, hanem előnyösen befolyásolhatja a stratum corneum lipidjeinek fluiditását, növelheti a bőr hidratáltságát és fokozhatja a hatóanyag diffúzióját a bőrön keresztül. A rendszer két fő típusa az önmikroemulgeáló rendszer és az önnanoemulgeáló rendszer, amelyek a dermális gyógyszertechnológiában egyaránt jelentős potenciállal rendelkeznek. A SEDDS rendszerek különösen alkalmasak lehetnek a lipofil növényi vegyületek dermális célba juttatására, mivel nano- (Self-Nanoemulsifying Drug Delivery Systems (SNEDDS)) vagy mikroméretű (Self-Microemulsifying Drug Delivery Systems (SMEDDS)) cseppekké emulzifikálódva növelik a fajlagos felületet, elősegítik az oldódást és kedvezőbb eloszlást biztosítanak a bőrfelszínen. A természetes eredetű hatóanyagok iránti növekvő érdeklődés az elmúlt években új lendületet adott a növényi hatóanyagok dermális alkalmazásának kutatásához, ugyanakkor továbbra is alapvető technológiai kihívást jelent, hogy e vegyületek többsége lipofil, instabil és korlátozottan képes átjutni a bőrön. Kutatásom újdonságtartalmát az adta, hogy a vizsgálatok nem csupán a Salvia officinalis kivonat és a kurkumin biológiai aktivitásának értékelésére irányultak, hanem olyan korszerű dermális hordozórendszerek fejlesztésére is, amelyek képesek javítani e természetes hatóanyagok oldhatóságát, stabilitását, penetrációját és biológiai teljesítményét. Mindezek alapján doktori kutatásom célja olyan dermális készítmények fejlesztése és átfogó farmakotechnológiai értékelése volt, amelyek képesek növelni a Salvia officinalis kivonat és a kurkumin stabilitását, oldhatóságát, dermális penetrációját és terápiás hatékonyságát. Ennek érdekében olaj a vízben típusú emulziós krémeket, hidrofil géleket és SEDDS alapú rendszereket fejlesztettem, majd vizsgáltam azok fizikai-kémiai tulajdonságait, különös tekintettel a viszkozitásra, a reológiai viselkedésre, a pH-ra, az emulziós stabilitásra, valamint az önemulgeáló tulajdonságokra és a részecske eloszlásra. A kutatás során értékeltem a készítmények stabilitását különböző stresszhatások mellett, monitorozva a fizikai állapot, az elszíneződés, a kicsapódás és a fázisszétválás változásait. Vizsgáltam a formulációk biológiai hatását HaCaT sejtkultúrán, különös tekintettel a biokompatibilitásra és a citotoxicitásra, valamint elemeztem gyulladásos mediátorokra gyakorolt hatásukat. Munkám további célját képezte az antioxidáns aktivitás összehasonlító értékelése a különböző formulációkban, különös hangsúlyt helyezve arra, hogy a SEDDS rendszerek milyen mértékben képesek elősegíteni a hatóanyagok felszabadulását, stabilitását és ezzel együtt a terápiás szempontból kedvező biológiai válasz kialakulását.