Современные тесты и приборы для биофармацевтической оценки лекарственных форм и систем

Модификацией, которая разрешила ту же проблему, является вкладывание образца в рукоять или в корзинку. Неизменность положения корзинки, закрепленной на металлической подставке, обеспечивается магнитом, находящимся под дном опытной корзинки. В другом исполнении этих устройств фиксация образца осуществляется пластинками, приспособленными для крепления таблетки или капсулы. Пластинки изготавливаются из органического стекла или тефлона и позволяют крепить множество (как правило, шесть) капсул или таблеток. При использовании такого устройства исчезают трудности, связанные с оценкой капсул, которые имеют тенденцию плавать на растворителе или прилипать к стенке. Циркуляция растворителя возле образцов также становится более регулярной.

Метод вращающейся корзины. Определение растворения проводят в устройстве, состоящем из опытной емкости и корзинки из нержавеющей стали.

В литературе часто обосновываются преимущества этого метода, но следует отметить и некоторые его недостатки:

• частицы распавшегося образца закупоривают отверстия корзинки и искажают условия растворения, в основном это происходит с капсулами;
• частицы скапливаются в различных частях емкости и неравномерно попадают в поток растворителя, то есть растворенное вещество распределено неравномерно в общем объеме растворителя;
• на корзинке остаются пузырьки воздуха, которые мешают процессу растворения;
• неправильное расположение рукояти корзинки или ее небольшая деформация вызывают неправильные колебания, а тем самым меняется общий характер циркуляции вокруг образца;
• кислота хлористоводородная вызывает коррозию сетки корзинки и ограничивает срок ее эксплуатации;
• метод не регистрирует изменения во вспомогательных веществах;
• скорость и интенсивность перемешивания велики, и поэтому время, предназначенное для определения растворения, существенно сокращается в сравнении со временем, установленным при абсорбции in vivo.

Данный метод был неоднократно модифицирован и автоматизирован. Простой модификацией являлась переделка корзинки, которая заключалась в фиксации плечиков мешалки ко дну корзинки, чтобы препятствовать образованию неподвижного слоя распавшихся частиц, осажденных на дне емкости под корзинкой. В результате улучшалось распределение растворенного вещества в растворителе, но одновременно увеличивалась интенсивность циркуляции.

Другая переделка заключалась в замене частого сита редким, что позволило улучшить циркуляцию растворителя. Корзину предлагалось установить на горизонтальную ось, поскольку таким образом таблетка находилась на одинаковом расстоянии от центра вращения, вне зависимости от скорости вращения корзинки. Перемешивание также стало более равномерным.

Отдаленной модификацией корзиночного метода можно считать устройство, в котором корзина находится в горизонтальном положении, с низкой частотой вращения, приближенной к перистальтическому движению ЖКТ. Взятие пробы на определение лекарственного вещества происходит в заданные интервалы автоматически. Преимущество устройства заключается в том, что оно пригодно для оценки препаратов с управляемым высвобождением лекарственного вещества.

Для проведения теста на растворимость может использоваться прибор с лопастью-мешалкой, корзинкой или, в специальных случаях, с проточной кюветой, если нет других указаний в НД. В каждом конкретном случае применения теста «Растворение» должно быть указано следующее:

- используемый прибор, а в тех случаях, когда применяется прибор с проточной кюветой, должен быть указан также тип проточной кюветы;

- состав, объем и температура растворяющей среды;

- скорость вращения или скорость протекания среды растворения;

- время, метод и объем отбираемого испытуемого раствора или условия для непрерывного контроля;

- метод анализа;

- количество или количества действующих веществ, которые должны раствориться за указанное время. Выбор используемого прибора зависит от физико-химических характеристик лекарственной формы.

Прибор с корзинкой (рис. 5) включает в себя:

— цилиндрический сосуд 1 из боросиликатного стекла или другого подходящего прозрачного материала с полусферическим дном и номинальной вместимостью 1000 мл с крышкой 2, замедляющей испарение; в крышке должно быть центральное отверстие для оси мешалки и другие отверстия для термометра 3 и устройств, используемых для извлечения жидкости;

 —  мешалку 4, состоящую из вертикального вала 5, к нижней части которого прикреплена цилиндрическая корзинка.

 

Рис. 5. Оборудование с корзинкой

a — схема общего вида прибора в сборе; б — элементы корзинки (внизу — вид сверху)

Корзинка (рис. 5, б) состоит из двух частей: верхняя часть А с отверстием 2 мм приварена к валу и снабжена тремя упругими зажимами 6, позволяющими удалять нижнюю часть корзинки для введения исследуемого препарата и прочно удерживающими ее концентрически с осью сосуда во время вращения; нижняя часть Б корзинки, представляющая собой сваренную в виде цилиндра оболочку 7 из проволоки диаметром 0,254 мм и площадью отверстий 0,381 мм2; корзинка с золотым покрытием толщиной 2,5 мкм может использоваться для проведения испытаний в разбавленной кислотной среде; дно корзинки должно находиться на высоте 25±2 мм от внутренней поверхности дна сосуда; верхняя часть вала должна подсоединяться к мотору, снабженному регулятором скорости; мешалка должна вращаться плавно, без заметных качаний;

— водяную баню, которая поддерживает постоянную температуру среды растворения 37,0±0,5 °С.

Прибор с лопастью (рис. 6) включает в себя:

• сосуд 1 с крышкой 2 идентичны описанному выше для прибора с корзинкой;
• мешалку 4, состоящую из вертикального вала 5, к концу которого прикреплена лопасть 6, имеющая форму части круга, отрезанного двумя параллельными хордами;
• мешалка должна вращаться плавно, без заметного качания;
• водяную баню, которая поддерживает постоянную температуру среды растворения 37,0±0,5 °С.

Рис. 6. Оборудование с лопастью-мешалкой

а — схема общего вида прибора; б — лопасть-мешалка (внизу — вид сверху в разрезе)

Среда растворения. Если средой растворения является буферный раствор, то его рН устанавливается с точностью до 0,05 от указанного значения. Перед проведением испытания из среды растворения удаляются растворенные газы, поскольку они могут вызвать образование пузырьков,  которые существенно влияют на результаты.

Методика. Помещают указанный объем среды растворения в сосуд, собирают прибор, нагревают среду растворения до температуры 37,0±0,5 °С и удаляют термометр.

Помещают одну единицу исследуемого препарата в прибор. Для прибора с лопастью перед началом вращения лопасти помещают препарат на дно сосуда; твердые дозированные формы, которые при этом могут всплывать, помещают на дно сосуда горизонтально с помощью подходящего устройства, например проволоки или стеклянной спирали.

Для прибора с корзинкой препарат помещают в сухую корзинку, которую опускают в соответствующее положение перед началом вращения.

Следует принять меры для недопущения присутствия пузырьков воздуха на поверхности препарата. Вращение лопасти или корзинки с указанной скоростью (±4 %) начинают немедленно.

Отбор проб и оценка результатов. В указанное время или через указанные интервалы, или непрерывно осуществляют отбор проб по 1 мл указанного объема или объемов из области посредине между поверхностью среды растворения и верхней частью корзинки или лопасти на расстоянии не ближе 10 мм от стенки сосуда. Исключая те случаи, когда используются непрерывные измерения (отобранная жидкость при этом возвращается обратно в сосуд) или когда отбирается только одна порция жидкости, следует компенсировать отобранный объем жидкости прибавлением равного объема среды растворения или соответствующими изменениями в расчетах.

Отобранную жидкость фильтруют, используя инертный фильтр с соответствующим размером пор, который не вызывает значительной адсорбции активного компонента из раствора и не содержит таких веществ, экстрагируемых средой растворения, которые влияли бы на результаты указанного аналитического метода. Анализ фильтрата проводят методом, указанным в частных статьях. Количество действующего вещества, растворившегося за указанное время, выражается в процентах от содержания, указанного в разделе «Состав».

Для проведения данного испытания производители выпускают современное оборудование. Например, PharmaTest (Германия) производит более 20 видов установок для тестирования на растворение таблеток и капсул. На рис. 7 приведена семипозиционная модель PTWS ЗСЕ, которая содержит семь круглодонных сосудов с крышками, плексигласовую водяную баню с крышкой, электроподъемное устройство, покрытые тефлоном лопастные мешалки и корзинки. В комплекте предусмотрен набор приспособлений для установки глубины и центрирования мешалок. Электронный контроллер скорости вращения мешалок позволяет регулировать частоту вращения от 20 до 250 об/мин. Встроенный термостат-циркулятор поддерживает температуру в диапазоне от 25 до 45 °С с точностью ±0,2 °С. Некоторые модели комплектуются съемным термодатчиком с возможностью определения температуры в каждом из сосудов.

Рис. 7. Полуавтоматический определитель растворимости PTWS ЗСЕ PharmaTest (Германия)

 

В современных приборах для тестирования на растворимость предусмотрены удобные электронные или жидкокристаллические дисплеи для отражения заданной и текущей скорости перемешивания и температуры, времени тестирования, величины рН и т. п.

Существуют полностью автоматические высокопроизводительные системы испытания на растворимость, позволяющие не останавливать эксперимент даже в ночное время и в выходные дни. В них автоматизированы заполнение сосудов средой для испытания, введение образцов, выбор среды и измерения, а также мойка сосудов после проведения тестирования. Анализ концентрации может осуществляться с помощью подключенного спектрофотометра.

Проточный метод. Недостатки корзиночного метода и метода с использованием лабораторного стакана подтолкнули исследователей на разработку проточного метода, при этом они стремились усовершенствовать циркуляцию при перемешивании, которая зависит от размеров и вида емкости, объема растворителя, положения и вида мешалки и т. д. Эти влияния трудно поддаются стандартизации, большой объем растворителя (почти 2000 мл), используемый в данных методах, не пригоден в условиях in vivo. Кроме того, во всех методах со стаканом концентрация лекарственного вещества растет от нуля до предела насыщения или до концентрации, соответствующей полному растворению. Этот рост концентрации не соответствует росту концентрации in vivo, поскольку в последнем случае растворенное и абсорбированное вещество выводится с места абсорбции.

В проточном устройстве материал вкладывается в колбу, расположенную вертикально, на сито, через которое проходит растворитель. Прохождением через сито образуется равномерно распределенное ламинарное течение. На определенной высоте колба перекрыта другим ситом, препятствующим прохождению растворенных частиц. Профильтрованная им жидкость пригодна для аналитического определения растворенного лекарственного вещества. Растворитель в устройстве движется перекачкой; при прохождении через теплообменник он нагревается до заданной температуры. Усовершенствованием течения растворителя можно имитировать условия прохождения растворенного лекарства через биологическую мембрану. В других устройствах этого вида перемешивание обеспечивается потоком жидкости, создаваемым перистальтическим насосом. Образовавшийся поток является серией однонаправленных импульсов без перемешивания жидкости раствора, проходящей к колбе около образца. Колба имеет вид делительной воронки, способствующей тому, что скорость потока падает по мере увеличения расстояния от зоны перемешивания. Жидкость подается в ровной горизонтальной плоскости, и в колбе не образуется никаких мертвых точек, что экспериментально подтвердилось с помощью окрашенных растворов.

При разработке проточных методов, помимо вертикальной колбы, использовалась и колба, ориентированная горизонтально.

Можно сказать, что у всех проточных методов много общего. Устройства имеют одинаковые основные части, такие как резервуар, насос, теплообменник, колбу (колонну), рукоять для таблетки, фильтровальную систему для определения растворенного вещества.

Растворитель хранится в резервуаре и либо циркулирует в системе, либо проходит через нее. Движение растворителя осуществляется насосом: колебательным, пульсационным или центробежным.

Колба, как правило, цилиндрическая, расположенная вертикально или горизонтально. Горизонтально расположенные колбы не оправдали себя, поток растворителя в них неламинарен, и вокруг образца возникает турбуленция. При опыте с таблетками, содержащими краситель, обнаружилось, что в горизонтальной колбе раствор вещества удерживается на дне, в верхних слоях практически находится один растворитель.

Поток растворителя может быть восходящим или нисходящим. Нисходящий поток выгоден тем, что нет обратного притока под влиянием разделения плотности раствора и растворителя, но трудности возникают, когда опыт начинается. Преимущественнее метод с восходящим потоком. Течение жидкости должно быть ламинарным. Образованию этого типа течения способствуют вкладываемые в колбу шарики из стеклянной ваты или фильтр из спекшегося стекла, марля.