Mikroküreler içlerindeki etken maddenin moleküler düzeyde ya da
makroskopik partiküller halinde disperse edildiği, birkaç μm’den mm boyutlarına kadar değişen çap dağılımına sahip, katı, küresel, partiküller şeklindeki kontrollü salınımı sağlayan ilaç taşıyıcı sistemlerdir. Burada “Kontrollü salım” deyimi;
1- Etken maddenin salınım hızının
2- Etken maddenin vücuttaki biyolojik dağılımının kontrol edilmesini ifade
etmektedir. Dolayısıyla mikroküreler,
§ Hem oral hem prenteral yolla sürekli etki elde edilmesi,
§ İ.m., i.p., s.c., perkütan, intra-artiküler, oftalmik veya nazal yolla bölgesel kontrollü etken madde salımı,
§ Kan dolaşımına enjeksiyonla etken maddenin etki yerine hedeflendirilmesi,
için kullanılabilmektedir. Böylece etken maddenin dozunun düşürülmesi ve yan etkilerinin azaltılması amaçlanmaktadır.. mikrokürelerin etki yerine hedeflendirilmesi iki farklı yolla sağlanabilmektedir. Birincisi, ilaç taşıyıcı sistemin yapısı ve bileşiminden bağımsız olarak i.v. enjeksiyondan sonra vücuttaki doğal dağılımı ile oluşan pasif hedeflemedir. Bu şekilde hedeflemede mikroküreler retiküloendotelyal sistem(RES) tarafından tutulurlar. Büyük partiküller (>7μm) akciğerlerde tutulurken orta çaptaki partiküller(>100 nm, <7μm) karaciğer ve dalağa yönlenirler. İkinci yol ise, belirli hücre ve reseptörlere özgü monoklonal antikorların mikroküre yüzeyine bağlanması ile sağlanan aktif hedeflemedir. Bu, çok spesifik bir yaklaşımdır. Mikroküre yüzeyine takılan, spesifik tanıma özelliğine sahip biyomoleküller ile vücudun istenilen bölgesine hatta spesifik hücrelere hedefleme yapmak mümkündür.
Bunların dışında mikroküreleri manyetik partiküller ile yüklemek de dolaşım
sistemine verdikten sonra vücut dışından yönlendirerek istenilen bölgeye hedeflemeyi mümkün kılmaktadır.
Bu sistemlerin bilimsel araştırmalarda çoğunlukla uygulandıkları alanlar
şunlardır:
v Kanser kemoterapisi
v Kardiyovasküler uygulamalar
v İnsülin ve diğer peptid/protein salım sistemleri
v Kontraseptif uygulama(özellikle hormon salımı)
v Enfeksiyonların tedavisi
· Antiviral ajanlar
· Antibiyotikler
· Antifungal ajanlar
· Antiparaziter ajanlar
v Bağışıklık kazandırma
MİKROKÜRELERİ HAZIRLAMA YÖNTEMLERİ
Mikrokürelerin(manyetik olmayan) hazırlanmasında pek çok farklı maddenin
Kullanıldığı çeşitli teknikler vardır:
- Çözücü buharlaştırma yöntemi
- Protein jelleştirme yöntemleri
a) ısı ile denatürasyon
b) kimyasal yolla çapraz bağ oluşturulması
c) desolvasyon
- Emülsiyon polimerizasyonu yöntemleri
a) Epiklohidrin ile çapraz bağ oluşturulmuş nişasta mikroküreleri
b) Çapraz bağlı poliakril mikroküreler.
GENEL BİLGİLER
Bu çalışmada çeşitli şekillerde hazırlanan mikroküreler incelenmiş ve hangi etken madde ve polimer ile hazırlandıkları gözden geçirilip, bunlarla ilgili çeşitli grafik, şema ve fotoğraflar verilmiştir. Bu yapılan derlemenin amacı mikroküreler hakkında genel bir bilgi verilmesi ve yapılan bazı çalışmaların incelenmesidir.
W. IWADA ve arkadaşları(1)(Kyoto Üniversitesi Biyomateryal ve Tıbbi Polimer Araştırma Merkezi) tarafından kasım 1989 tarihinde yayımlanan ve hidrofilik ilaçlar içeren Laktik asit oligomer mikroküreleri ile ilgili araştırmalarında, hidrofilik ilaçlar içeren biyolojik olarak parçalanabilir laktik asit oligomer mikrokürelerinin hazırlanışı için yeni bir metot geliştirilmiştir. Mikroküreler Y/Y emülsiyonlarından buharlaştırma ile çözücünün uçurulması vasıtasıyla elde edildi. Dispers faz için kullanılan çözücü asetonitrildi. Doksorubisin HCl (ADR) ve insülin 80%’den 90%’a yüksek tutulma yeterliliği ile mikroküreler içinde başarılı bir şekilde hapsedildi ve salınım profiline önemli bir ani etki eşlik etmedi. İlaçların mikrokürelerden salınım oranları büyük ölçüde ilaçların başlangıç yükleri ve laktik asit oligomerlerinin moleküler ağırlığı tarafından etkilendi. İnsülinle yapılan invitro çalışmalarda serbest bırakılan oranlar 5 ile 7 günden sonra oldukça düşüktü ve bu değer birinci günün sonundaki serbest bırakılma oranının 20%’si kadardı
Toshinobu SEKI ve arkadaşları(2) 1989 yılında yayımlanan araştırmalarında Poly-L-Laktik asit mikrokürelerinden 5-floro-2`-deoksiuridin’in 3`,5`-Diester önilaçlarının kontrollü salınımını incelediklerini bildirdiler.
5`-floro-2`-deoksiuridin(fud R) içeren Poly-L-Laktik asit (MW 6000) mikroküreleri veya FudR’nin 4 önilaç esterleri hazırlandı ve invitro salınıverme kinetikleri konusunda araştırıldı. Lipofilik önilaçların PLA-MS’ye katılım yeterliliği FudR’den veya hidrofilik önilaçlardan daha yüksekti. Lipofilik FudR önilaçlarının PLA-MS’den salınıverilmeleri FudR’nin PLA-MS’den salıverilmesine kıyasla sürekliydi. FudR önilaçlarının salıverilme kinetikleri, salıverilme aşamasının erken dönemlerinde Higuchi, Baker ve Lansdale modeline uygun gözükür. Başlangıç ilaç yükü azaltılırken, PLA-MS’den divaleril-FudR’nin salıverilmesinin Baker ve Lansdale alanlarının eğimi azaldı. FudR önilaçlarının aynı önilaç içerikli PLA-MS’den salıverilme oranlarının sırası, önilaçların su çözünürlüğü oranıyla aynıydı. Bu sonuçlar gösterir ki, ester önilaçları PLA-MS’den, su dolu kapiller veya birçok porun baştan başa yayılmasından çok PLA matrisinin baştan başa yayılmasıyla salıverilebilirIchiro YAMAKAWA ve arkadaşları(3), ekim 1991’de, suda yağ çözücü buharlaşması ile oluşmuş poli(dl-laktik asit) mikroküreleri içeren nörotensin analoğu’nun hazırlanışı il ilgili bir rapor yayımladılar.
Bu rapor nörotensin aktiviteleri bir hekzapeptid olan NA içeren enjektabl mikrokürelerin hazırlanmalarını anlatır. NA, hidrofilik ilaç, yeni suda yağ çözücü buharlaştırma metodu ile hazırlanmış poli(dl-laktik asit) mikroküreleri içinde başarı ile tutuldu. Hazırlama metodu NA bölünmesinin polimerin hızlı faz ve yağlı faza ayrılması konusunda araştırıldı. Başarılı bir tutulma aşağıdaki durumlarda elde edildi:
1) Alkali su fazı
2) Yağlı faza yağ asidi tuzunun eklenmesi
3) Yağlı faza su ile karışabilir biz çözücü katımı.
Bu şartlar altında NA tamamen 3’den büyük poli(dl-laktik asit):NA molar oranlarında mikroküreler içinde tutuldu.
Ichiro YAMAKAWA ve arkadaşları(4), yayımlanan araştırmalarında yeni suda yağ çözücü buharlaştırma metodu ila hazırlanan nörotensin analoğu içeren poli(dl-laktik asit) mikroküreleri’nin in vitro ve invivo salınımını incelediler.
Nörotensin analoğu içeren [NA;H(CH3)-Arg-Lys-Pro-Trp-tert-Lev-Lev-Oet.3Hcl]PLA mikroküreleri yeni su içinde yağ(Y/S) çözücü buharlaştırma metodu ile hazırlandı ve salıverilme davranışları invitro olarak değerlendirildi. Yüklü NA’nın yaklaşık 20%’si başlangıçta salıverildi ve moleküler ağırlığı 2000(PLA2000) olan PLA ile hazırlanmış mikrokürelerden bir sonraki salıverilme 1 ay sürdü. PLA4000 ve PLA6000 mikrokürelerinden daha küçük ilk salınım bulundu fakat ilacın salınmadığı 2-3 haftalık gecikme zamanı PLA4000 ve PLA6000 mikroküreleri ile gözlendi. Nispeten hidrofilik monogliseritlerin eklenmesi, gecikme zamanını azalttı ve NA’nın tamamen sabit salınımı başarıldı. NA’nın PLA2000 mikrokürelerinde farmakokinetik hareketi sıçanlarda çalışıldı. Subkütan enjeksiyondan sonra ilaç salınımı 1 ay yalancı düzensiz kinetik(pseudo-zero-order kinetics) sergiledi. İlacın mikrokürelerden başlangıç salınımı, NA di-ester formunun plazma seviyelerinde keskin bir düşüşle gösterildi ve takip eden düzenli-durum seviyeleri, sabit infüzyon kinetiklerinin analizinden elde edilen tahmin edilmiş seviyelerle iyi uyuştu.
J. E. EYLES ve arkadaşları şubat 1997’de, oral dağıtım ve poli(laktik asit) mikrokürelerinin akıbeti-farelerde enkapsüle interferon başlıklı bir makale yayınladılar.
Partiküle materyalin absorbe edilebildiğini ve bundan dolayı Gİ yolaktan sistemik olarak saçılabildiğini öne süren önceki buluşların ışığında, eriyebilir ve mikroküre enkapsülü radyoişaretli interferon-g’nın distrübüsyonu ve oral alınımını araştırdılar.
Enkapsülsüz interferon-g’nın eşit dozlarını alan kontrol grubuna kıyasla çok az yüklü(0,01% S/S interferon) mikroküreler için radyoaktivitenin oldukça farklı distrübüsyonu oral uygulamadan sonra invivo olarak 15 ve 240 dakika gözlemlendi. Tiroid bezi aktivitesi, kontrol hayvanlarında, çok az miktarda mikroenkapsüllü interferon-g alan kemiricilerde ortaya çıkarılan miktarda önemli miktarda(öldürecek kadar) yüksekti (P£ 0,05). Daha yüksek interferon yüklü poli(L-Laktid) için iki deneysel grup arasındaki fark daha az önemliydi (0,97% S/S interferon-g). İnvitro kuluçka sırasında, çok az yüklü partiküller, 0,97% S/S yüklü mikrokürelere kıyasla önemli derecede daha düşük interferon-g oranı açığa çıkardılar.
Çok az miktarda enkapsülsüz ve mikroenkapsüllü interferon-g oral olarak tedavi edilen farelerden alınan biyo-distrübüsyon verisi, araştırmacıları “proteinlerin mikroenkapsüllenmesi, muhtemelen post-absorbsiyon farmakokinetik parametreleri ile beraber oral alınımını belirgin şekilde etkiler” gibi kesin olmayan bir sonuca ulaştırdı.
Ann L. DAUGHERTY ve arkadaşları(6), şubat 1997’de aşılanmış polilaktik-ko-glikolik asit mikrokürelerinine doku cevabının farmakolojik hafiflemesi üzerine bir makale yayımladılar.
Protein terapötiklerinin devamlı dağıtımı için umut verici salınım sistemi olarak polilaktik mikroküreler tanımlanmıştır. Mikroküreleri (30-50m) ya PLA monomerleri, 12-karbon uç grupları içeren PLGA monomerleri(bloke PLGA, B-PLGA) veya modifiye edilmiş polilaktik-ko-glikolik asit monomerlerinden(bloke olmamış PLGA, UB-PLGA) hazırladılar, ve bunları sıçanların kürek kemiği arası bölgesine subkütan olarak enjekte ettiler.
Çeşitli zamanlarda denetlenen polimerlere 30 ün boyunca hücresel ve fibrotik cevaplarda göze çarpan farklılıklar gözlemlendi. Rekombinant insan insülin benzeri büyüme faktörü-I’in B-PLGA ve UB-PLGA mikroküreleri ile sırasıyla 14,8% ve 15,5% oranlarında birleştirilmesi, dokunun bu polimere cevabını değiştirmedi. Böyle bir manipülasyonun mümkün olduğunu gösteren doku cevabıyla ilgili hücresel ve fibrotik olayları farmakolojik olarak modifiye etmek için çeşitli ajanların infüzyonu tasarlandı. Aynı zamanda sonuçlarımız PLA, B-PLGA ve UB-PLGA’nın mevcut fiziksel ve kimyasal özelliklerinin doku cevabının biyolojik görüşlerini bir dereceye kadar yönettiğini fakat farmakolojik müdahale sırasında bu doku cevabı olaylarının hafiflemesi ihtimaline yol açtığını gösterdi.
Patrick B. O’DONNELL ve James W. McGINITY(7), haziran 1997’de, tiyoridazin HCl içeren biyolojik olarak parçalanabilir mikrokürelerin özellikleri ve stabilitesi üzerinde işlem metodu etkisini inceledikleri çalışmaları anlatan bir makale yayımladılar.
Bu çalışmalarda, tiyoridazin HCl içeren PLGA’nın biyolojik olarak parçalanabilir mikrokürelerini 4 emülsiyon-çözücü buharlaştırma metodu ile üretildi: Y/Y emülsiyon metodu, S/Y/S çoklu emülsiyon metodu ve S/Y/Y/Y çoklu emülsiyon metodu, jel nüfuz kromotografisi, polimerin işlemden önce ve sonra moleküler ağırlığını saptamak için kullanılmıştır. Meydana gelen mikroküreler ya 40oC fırında kuluçkaya bırakıldı ya da 20oC odada depolandı. Polimerin moleküler ağırlığındaki değişmeler, zamana bağlı olarak denetlendi. Polimerin erken parçalanması, Y/S konvansiyonel çözücü buharlaştırma metodu ile üretilen mikrokürelerde belliydi. PLGA’nın hidrolizini katalize eden tiyoridazin HCl, Y/S mikrokürelerinin normale döndürülmüş mikroküreler ağırlık distrübüsyon alanlarında belliydi. Tiyoridazin HCl’nin, potentiometrik dispersiyon ile üretilmiş çok fazlı mikrokürelerden invitro salınımı, aynı polimerden hazırlanmış konvansiyonel mikrokürelerden ilaç salınımı ile karşılaştırıldı. S/Y/Y/Y tipinin çok fazlı mikrokürelerinden tiyoridazin HCl salınımı ilaç salınımının başlangıç safhası sırasında difüzyon ile meydana gelmiştir.
F. GABOR ve arkadaşları(8), ketoprofen-poli(D,L-laktik-ko-glikolik asit) mikrokürelerinde imal parametrelerinin ve polimer tipinin salınım karakteristiklerine etkisi konusunda inceleme yaptılar, ve aralık 1997’de incelemeleri ile ilgili bir makale yayımladılar.
Çözücü buharlaştırma metodu ila hazırlanmış biyolojik olarak parçalanabilen ve biyo-uyumlu PLGA mikroküreleri içeren ketoprofen’in ilaç yükü ve hacmi üzerine, imal edilen parametrelerin etkileri araştırıldı. Her iki boş ve ilaç yüklü mikroküreler için, organik fazın hareketlenen oranı veya hacminin arttırılması ile sınırlı hacimde, distrübüsyonlu daha küçük mikroküreler elde edildi. Arttırmak için, organik fazın artan hacmi ve sulu fazın azalan pH’ı ile birlikte ketoprofen’in katılımı bulundu. Fakat kullanılan PLGA’nın mevcut viskozitesinden ve asiditesinden bağımsızdı. Mikrokürelerden ketoprofen’in bifazik salıverilme profili, hacme ve ilaç yüküne olduğu gibi, PLGA’nın tipine bağlıydı. İki parametre imal aşaması ile kontrol edildi. İlk ani etki, mikrokürelerin hazırlanmaları sırasında ketoprofen’in azaltılmış sürekli dağıtımı, matrisin mevcut viskozitesine bağlı olan gecikmiş salınım fazı oranı, hacim, yük ve pH ile ilgiliydi. Böylece imal parametrelerinin ve PLGA tipinin seçimi ile; oral uygulama ve GI yan etkiler arasındaki zaman aralıklarının mümkün olan azaltılması ile terapi sağlayan, ketoprofen’in uzatılmış salınımı için kontrollü ilaç dağıtım sistemini dizayn etmek mümkündür.
M. IWATA ve arkadaşları(9), sulu ve susuz çözücü uçurma metodu ile hazırlanan suda çözünür maddeler içeren poly(D,L-laktik-ko-glikolik asit) çok fazlı mikrokürelerin partikül büyüklüğü ve yükleme yeterliliği hakkında incelemeler yapmışlar. Bu incelemelerde PLGA çok fazlı mikroküreler, çoklu emülsiyon çözücü buharlaştırma metodu ile, buharlaşma aracı olan polimer çözücü ve mineral yağ olarak asetonitril kullanarak hazırlandı. Hazırlama işlemi, suda çözünür model ilaç maddeleri kullanılmış olan parlak mavinin(brilliant blue), ağır serum albümin(BSA) ve tümör nekroz faktör-α(TNF- α)’nın yükleme kapasitesini artırmak ve partikül büyüklüğünü azaltmak için bugünkü çalışmalarda daha fazla geliştirildi. Buharlaşma aracında 1% S/S seviyesinde sunulan sorbitan seski-oleat(SO-15EX), yağ içinde katı(K/Y) süspansiyonunu ana faz olarak içeren mikrokürelerde aglomerasyonu önledi. Bu K/Y süspansiyon çekirdeği, S/Y emülsiyonuna göre proteinlere önemli derecede daha yüksek yükleme yeterliliği sağladı. S/Y emülsiyon sistemi protein yüklü mikrokürelerin aglomerasyonu ile sonuçlandı ve yükleme yeterliliği önemli derecede azaldı. Parlak mavi, model bileşik olarak dahil edildiğinde, çekirdek tipi yükleme yeterliliklerini etkilemedi. Daha önce bildirilen hafif mineral yağa tercihen ağır mineral yağ, dispers katılaşmamış mikroküreleri stabilize etmek için kullanıldı. K/Y emülsiyon çekirdeği kullanan ve TNF- α dispersiyonu içeren susuz emülsiyon sistemi aktivite kaybı olmaksızın proteinin enkapsüllenmesini sağladı. S/Y emülsiyon sistemine alternatif olarak uygun bir yaklaşım olduğu sonucuna varıldı
L. RAMIREZ ve arkadaşları(10), mayıs 1998’de yayımladıkları makalede, tetrakain HCl içeren biyolojik olarak parçalanabilir poli(DL-laktik-ko-glikolik asit) mikrokürelerinde invitro salınım üzerine çalışmalar yaptıklarını bildirdiler.
Bu çalışmalar sonucunda, tetrakain kullanımının, kısa süreli etkisinden dolayı trigeminal nevraljinin sebep olduğu kolay kontrol edilemeyen acıda, etkili bir tedavi ile sonuçlanmadığını bildirdiler. Sürekli salınım sisteminin uygulama alanlarında ilacın kontrollü dağıtımı artarda uygulamalardan kaçınacaktır. Tetrakain HCl, poli(DL-laktik-ko-glikolik asit)(PLGA) 50:50 kullanarak Y/Y emülsiyonlarından çözücü buharlaştırması temeline dayanan bir teknikle enkapsüle edilmiştir. Mikroküreler 3 fraksiyona ayrılmıştır; 106-212, 212-300, 300-425 mm’dir. Mikrokürelere ilaç yüklenmesine, imal metotlarının iki değişkeninin etkileri(emülsiyonun iç faz hacmi ve dış faza eklenen sürfaktan hacmi), mikrokürelerin SEM karakterizasyonu ve erime profilleri değerlendirildi. Tetrakain HCl içeren mikroküreler(94%’e kadar kuramsal bahsedilen) invitro olacak ilacı 35 gün boyunca salıvermiştir. Tetrakain HCl, “zero-order-kinetics”e göre, 5. günden salınım denemesinin sonuna kadar dağıtılmıştır. İlaç salınımının oranı başlıca düzensiz fazın viskozitesine ve mikropartiküllerin hacmine bağlı olmuştur. 212-300 mm sınırları içinde, mikropartiküllerin hemen hemen 80%’i olan en yüksek volümde sürfaktan kullanırken mikroküre hacmi daha homojen olmuştur.
J. T. GARCIA ve arkadaşları(11), mayıs 1998’de yayımladıkları makalede, poli(etilenglikol) deriveleri ile poli(DL-laktid-ko-glikolit)’in biyolojik olarak parçalanabilen mikrokürelerin karşılaştırmalı enerji kaybı üzerine çalışmalar yaptıklarını bildirdiler.
Poli(DL-laktid-ko-glikolit)(PLGA) ve poli(etilenglikol)(PEG)’ün biyolojik olarak parçalanabilen polimerleri son birkaç yıldır ilaçların salınımının kontrolünde kullanılmaya başlandı. PEG birimlerinin katılımı, yarı ömrü yükselmiş mikropartiküller üretir. PEG’ün metoksilasyonu mikropartiküllerin polimerizasyon reaksiyonunun kontrolüne reaktif terminallerden birinin bloke olması ile izin verir. Burada çalışılması gereken önemli görüş, bu polimerlerin degradasyonudur. objektif görüş, PLGA ve PLGA-PEG yapımı mikrokürelerin degradasyonunun karşılaştırılmasında(aynı zamanda metoksilli PEG türevleri ile) odaklandı. Mikrokürelerin degradasyonu ile 37oC ‘de nötr pH’ta çalışıldı. Örnekler; polimerin distribüsyon hacmine, ortalama çapına, moleküler ağırlığı ve yapısal bileşimine karar vermek için, farklı zamanlarda alındı. Moleküler ağırlıktaki en hızlı düşüş, PLGA mikroküreleri örneğinde gözlemlenir. PLGA-PEG mikroküreleri şişme işleminden dolayı önemli bir hacim yükselmesi gösterir(24,5’dan 90 mm’ye kadar). Tg değerlerindeki herhangi bir farkedilebilir değişiklik, deneme boyunca gözlemlendi(30 gün).
Tolga KARANFİL