Herstellung und Charakterisierung eines liposomalen Carriersystems für die inhalative Applikation von Sildenafil
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Zusammenfassung
Die pulmonale arterielle Hypertonie (PAH) des Menschen ist eine chronische Erkrankung, die nicht geheilt werden kann (Olschewski et al. 2007; Chin und Rubin 2008; Galié et al. 2009). Sildenafil ist seit 2005 unter dem Handelsnamen Revatio® (Pfizer) zur oralen Behandlung der PAH zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit zugelassen (Arzneimittelkommission der deutschen Ärzteschaft 2009; Ramani und Park 2010). Nachteile der oralen Behandlung sind die mäßige Bioverfügbarkeit des Wirkstoffs (Nichols et al. 2002; Sheu et al. 2003) und der verzögerte maximale Wirkeffekt, der erst 60 Minuten nach der Einnahme eintritt (Ghofrani et al. 2004c). Zudem konnte trotz der pulmonalen Selektivität des Wirkstoffs (Michelakis 2002; Michelakis et al. 2003; Barnett und Machado 2006) bei Versuchen mit Schafen bei höheren Dosen auch eine Senkung des systemischen arteriellen Druckes beobachtet werden (Weimann et al. 2000). Daraus ergibt sich die Überlegung, den Wirkstoff durch Inhalation direkt in die Lunge zu verbringen. Dadurch können hohe lokale Wirkstoffkonzentrationen bei minimalen systemischen Nebeneffekten erreicht werden. Außerdem wird durch die Inhalation ein schneller Wirkungseintritt erzielt (Le Brun et al. 2000; Khilnani und Banga 2008). Bei Schafen mit induzierter pulmonaler Hypertonie konnte durch die Inhalation von vernebeltem Sildenafil eine noch während der Inhalation eintretende selektive Senkung des pulmonalarteriellen Druckes (pulmonary artery pressure, PAP) erzielt werden, ohne dass es zu systemischen Nebenwirkungen kam. Ein Nachteil war aber die kurze Wirkdauer: der PAP stieg nach Beendigung der Inhalation innerhalb weniger Minuten wieder auf den Ausgangswert (Ichinose et al. 2001). Ziel dieser Arbeit war es daher, eine liposomale Formulierung des lipophilen PDE 5-Inhibitors Sildenafil herzustellen und diese hinsichtlich ihrer Eignung als Controlled Release-Formulierung zur pulmonalen Applikation zu untersuchen. Vorbereitend wurden Liposomen mit dem lipophilen Fluoreszenzfarbstoff Rhodamin 6G als Modellsubstanz nach vier verschiedenen Methoden hergestellt. Die Verkapselungseffizienzen (VE) lagen bei ca. 3,8 bis 7,6 %. Die Verkapselungsraten (VR) unterschieden sich mit ca. 95 bis 99 % kaum voneinander, ebenso wie die medianen Volumendurchmesser (VMD), die bei ca. 0,6 bis 0,8 µm lagen. Durch die Verneblung mit dem Vibrating Mesh-Vernebler Aeroneb® Solo veränderten sich die Charakteristika der Vesikel kaum. Aus der Farbstoffwiederfindung nach Aerosolisierung von ca. 90 bis 96 % konnte geschlossen werden, dass die Vesikel nahezu intakt und vollständig vernebelt werden konnten. Mit der Herstellungsmethode, bei der der Farbstoff direkt in den Lipidfilm eingearbeitet wurde, war die VE am besten reproduzierbar. Diese Methode wurde daher gewählt und weiter optimiert, um damit Liposomen mit Sildenafil herzustellen. Diese wurden bezüglich ihrer Verkapselungseigenschaften und Größenverteilung charakterisiert. Die VE lag bei ca. 105 % und die VR bei ca. 98 %. Da die Vesikel nicht extrudiert werden konnten, lag der VMD mit ca. 3 µm deutlich über dem der Rhodamin 6G-Liposomen. Da sich die Sildenafil-Liposomen aus methodischen Gründen nicht mit dem Aeroneb® Solo vernebeln ließen, wurde die Verneblungsstabilität mit dem Düsenvernebler Pari LC Sprint® Star untersucht. Dabei änderten sich VR und VMD der Vesikel kaum. Die Wiederfindung des Wirkstoffs lag aufgrund der verneblerspezifischen Aufkonzentrierung durch Verdunstung bei ca. 107 % im aufgefangenen Aerosol und ca. 127 % im Verneblerrückstand. Der mittlere aerodynamische Massendurchmesser des mit dem Düsenvernebler generierten Aerosols lag bei ca. 3,5 µm. Auch diese Liposomen waren somit stabil gegenüber der Verneblung und das Aerosol schien gut für eine Deposition in peripheren Lungenregionen geeignet. Bei in vitro Freisetzungsversuchen fiel auf, dass bereits zu Beginn der Versuche knapp 30 % des liposomal eingesetzten Sildenafils als freies Sildenafil vorlag. Im weiteren Versuchsverlauf kam es zu einem langsamen Anstieg des freien Sildenafils auf gut 60 % nach 270 Minuten. Durch diese verzögerte Freisetzung erschienen die Liposomen geeignet, um im Modell der isolierten, ventilierten und perfundierten Kaninchenlunge getestet zu werden. Dafür wurden die Übertrittskinetiken von freiem und liposomal verkapseltem Sildenafil verglichen. Bei den Versuchen mit freiem Sildenafil trat der Wirkstoff erwartungsgemäß sehr schnell in das Perfusat über, sodass bereits nach zehn Minuten eine maximale Konzentration von 1,33 µg/ml (ca. 42 % der deponierten Menge) erreicht wurde. Danach blieb die Konzentration relativ konstant bis zum Versuchsende nach fünf Stunden. Die Konzentrations-Zeit-Kurve von liposomal verkapseltem Sildenafil lag insgesamt etwas unterhalb der Kurve von freiem Sildenafil, die Kinetiken der beiden Kurven waren aber ähnlich. Bereits nach fünf Minuten wurde eine Konzentration von 1,09 µg/ml (ca. 32 % der deponierten Menge) erreicht, die bis zum Ende des Versuches relativ konstant bei 1,1 µg/ml blieb. Die AUC der Versuche mit liposomalem Sildenafil unterschied sich nicht signifikant von der AUC der Versuche mit freiem Wirkstoff. In der Lunge muss es also zu einer schnellen Freisetzung des Wirkstoffs aus den Vesikeln gekommen sein, weshalb diese sich trotz der vielversprechenden in vitro-Vorversuche nicht als Retardformulierung zur inhalativen Applikation von Sildenafil eignen.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler