UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT FARMACEUTISCHE...

UNIVERSITEIT GENT

FACULTEIT FARMACEUTISCHE WETENSCHAPPEN

Vakgroep Geneesmiddelenleer

Laboratorium voor Farmaceutische Technologie

Academiejaar 2013-2014

EXTRUSIE EN PRILLING VAN VETZUREN VOOR DE

ONTWIKKELING VAN MULTIPARTICULAIRE DOSEERVORMEN

MET GECONTROLEERDE VRIJSTELLING

Pieter MALFROOT

Eerste Master in de Geneesmiddelenontwikkeling

Promotor

Prof. Dr. Apr. C. Vervaet

Commissarissen

Prof. Dr. Apr. J.P. Remon

Dr. Apr. I. Lentacker

AUTEURSRECHT

“De auteur en de promotor geven de toelating deze masterproef voor consultatie

beschikbaar te stellen en delen ervan te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander

gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met

betrekking tot de verplichting uitdrukkelijk de bron te vermelden bij het aanhalen van

de resultaten uit deze masterproef.”

3 juni 2014

Promotor Auteur

Prof. Dr. Apr. Chris Vervaet Pieter Malfroot

SAMENVATTING

Het doel van deze studie is het ontwikkelen van multiparticulaire

doseervormen met gecontroleerde vrijstelling van het modelgeneesmiddel

metoprololtartraat (MPT). MPT is een β-blokker die gebruikt wordt bij de behandeling

van allerlei cardiovasculaire aandoeningen. Door het gebruik van doseervormen met

gecontroleerde vrijstelling wordt de vereiste doseringsfrequentie verlaagt, wat de

therapietrouw ten goede komt. In deze studie werden dergelijke formulaties bereid

via zowel prilling als extrusie. Hierbij werd het geneesmiddel homogeen

gesuspendeerd in een lipide matrix, samengesteld uit vetzuren. MPT zal na orale

inname uit deze matrix diffusie-gecontroleerd vrijgesteld worden. De vetzuren die

gebruikt werden, waren beheenzuur, stearinezuur, palmitinezuur en myristinezuur.

De in-vitro geneesmiddelvrijstelling van MPT uit de prills en de extrudaten

werd gedurende 24 uur opgevolgd. Door deze vrijstellingsprofielen met elkaar te

vergelijken, werd de invloed van de geneesmiddelconcentratie, de vetzuren, de

voedingssnelheid bij extrusie en de extrusietemperatuur op de

geneesmiddelvrijstelling onderzocht. Een hogere geneesmiddelconcentratie

veroorzaakte een snellere vrijstelling van MPT. Beheenzuur leverde de traagste

geneesmiddelvrijstelling op in vergelijking met de andere vetzuren. Omwille van deze

vaststelling werd de formulatie met 30% MPT en 70% BA als referentie gekozen

tijdens de verschillende experimenten. Van de overige vetzuren was myristinezuur

het meest in staat de vrijstelling te vertragen, wanneer het toegevoegd werd aan een

beheenzuurmatrix. Al die vaststellingen golden zowel voor de prills als voor de

extrudaten. Verder werd ook gezien dat de vrijstelling van MPT in het algemeen

sneller verliep uit de extrudaten in vergelijking met uit de overeenkomstige prills.

Voorts werden Raman spectra verzameld van de zuivere componenten,

fysische mengsels en de overeenkomstige extrudaten. De invloed van de

extrusietemperatuur op de vaste toestand van de componenten in de extrudaten

werd nagegaan door de verschillende Raman spectra te vergelijken. We konden

besluiten dat alle componenten zich in alle extrudaten in de kristallijne toestand

bevonden. Dit kon gecorreleerd worden aan het feit dat de extrusietemperatuur

eveneens geen invloed had op de geneesmiddelvrijstelling uit de extrudaten.

DANKWOORD

In de eerste plaats wil ik Apr. Anouk Vervaeck heel erg bedanken voor de

algemene leiding bij de masterproef, de goede uitleg, het reeds op voorhand

verzamelen van literatuur, het beantwoorden van vragen en het nalezen en

verbeteren van mijn thesis.

Ik wil graag ook Prof. Dr. Apr. Chris Vervaet en Prof. Dr. Apr. Jean Paul

Remon bedanken voor het ter beschikking stellen van het Laboratorium voor

Farmaceutische Technologie.

Verder gaat mijn dank uit naar al het personeel van het Laboratorium voor

Farmaceutische Technologie voor hun hulp bij allerhande kleine probleempjes en

vraagjes.

Tenslotte bedank ik ook mijn ouders voor de financiële steun en mijn vrienden

en vriendinnen voor hun luisterend oor en hun onvoorwaardelijke steun.

INHOUDSOPGAVE

1 INLEIDING ................................................................................................. 1

1.1 PRILLING ............................................................................................ 1

1.1.1 Algemeen ..................................................................................... 1

1.1.2 Mechanisme ................................................................................. 2

1.1.3 Voor- en nadelen .......................................................................... 2

1.2 EXTRUSIE ........................................................................................... 4

1.2.1 Algemeen ..................................................................................... 4

1.2.2 Mechanisme ................................................................................. 5

1.2.3 Voor- en nadelen .......................................................................... 5

1.3 LIPIDEN ............................................................................................... 6

1.4 GECONTROLEERDE VRIJSTELLING ................................................ 7

1.4.1 Algemeen ..................................................................................... 7

1.4.2 Mechanismen ............................................................................... 8

1.4.3 Voor- en nadelen ........................................................................ 10

1.5 BIOFARMACEUTISCH CLASSIFICATIESYSTEEM ......................... 11

1.6 SOLID DISPERSIONS ...................................................................... 12

1.7 MULTIPARTICULAIRE DOSEERVORMEN ...................................... 13

2 OBJECTIEVEN ........................................................................................ 15

3 MATERIALEN EN METHODEN .............................................................. 16

3.1 MATERIALEN .................................................................................... 16

3.1.1 Metoprololtartraat ...................................................................... 16

3.1.2 Beheenzuur ................................................................................ 16

3.1.3 Stearinezuur ............................................................................... 17

3.1.4 Palmitinezuur ............................................................................. 17

3.1.5 Myristinezuur ............................................................................. 18

3.2 METHODEN ...................................................................................... 18

3.2.1 Prilling ........................................................................................ 18

3.2.2 Extrusie ...................................................................................... 19

3.2.3 Deeltjesgrootte en sfericiteit prills ........................................... 19

3.2.4 Kalibratiecurves MPT in water en ethanol ............................... 22

3.2.4.1 Water .................................................................................... 22

3.2.4.2 Ethanol .................................................................................. 22

3.2.5 Gehaltebepaling ......................................................................... 22

3.2.6 In vitro geneesmiddelvrijstelling .............................................. 22

3.2.7 Ramanspectroscopie ................................................................ 23

4 RESULTATEN EN DISCUSSIE ............................................................... 24

4.1 EXTRUSIE EN PRILLING ................................................................. 24

4.1.1 Prilling ........................................................................................ 24

4.1.2 Extrusie ...................................................................................... 24

4.2 KALIBRATIECURVES MPT IN WATER EN ETHANOL .................... 25

4.2.1 Water ........................................................................................... 25

4.2.2 Ethanol ....................................................................................... 26

4.3 IN VITRO GENEESMIDDELVRIJSTELLING ..................................... 26

4.3.1 Invloed van de geneesmiddelconcentratie .............................. 26

4.3.2 Invloed van het vetzuur ............................................................. 27

4.3.3 Invloed van stearinezuur ........................................................... 28

4.3.4 Invloed van palmitinezuur ......................................................... 30

4.3.5 Invloed van myristinezuur ........................................................ 31

4.4 INVLOED VAN DE VOEDINGSSNELHEID BIJ EXTRUSIE .............. 32

4.5 INVLOED VAN DE EXTRUSIETEMPERATUUR ............................... 33

4.5.1 30% MPT 70% BA ....................................................................... 33

4.5.1.1 In vitro geneesmiddelvrijstelling ............................................ 33

4.5.1.2 Ramanspectroscopie ............................................................ 34

4.5.2 30% MPT 50% MA 20% BA ........................................................ 37



4.5.3 30% MPT 20% MA 50% BA ........................................................ 42



5 CONCLUSIE ............................................................................................ 47

6 LITERATUURLIJST ................................................................................. 48

LIJST MET GEBRUIKTE AFKORTINGEN

API: Active Pharmaceutical Ingredient (actief farmaceutisch bestanddeel)

AR: Aspect Ratio

BA: Behenic Acid (beheenzuur)

BCS: Biofarmaceutisch Classificatiesysteem

COPD: Chronic Obstructive Pulmonary Disease

DSC: Differential Scanning Calorimeter

Extr.T: Extrusietemperatuur

FD: Feret Diameter

FR: Feed Rate (voedingssnelheid)

HME: Hot-Melt Extrusion

IR: Infrarood

MA: Myristic Acid (myristinezuur)

MDSC: Modulated Differential Scanning Calorimetry

MPT: Metoprololtartraat

PA: Palmitic Acid (palmitinezuur)

RPM: Revolutions Per Minute (omwentelingen per minuut)

StA: Stearic Acid (stearinezuur)

Tm: Melting Temperature (smelttemperatuur)

Z: Zone (van de schroefkamer van de extruder)

1

1 INLEIDING

1.1 PRILLING

1.1.1 Algemeen

Prilling is een techniek die gebruikt wordt in de farmacie voor de bereiding van

multiparticulaire doseervormen. Hierbij worden één of meerdere geneesmiddelen in

een vette, vaste matrix geïncorporeerd, waaruit ze na inname worden vrijgesteld.

Deze vrijstelling gebeurt meestal op gecontroleerde wijze, maar kan ook plaatsvinden

onmiddellijk na inname. In dit onderzoek richten we ons uitsluitend op de

gecontroleerde vrijstelling. In de farmaceutische industrie wordt prilling tot op heden

nog maar weinig toegepast. Toch is er veel interesse in deze techniek voor

toekomstige perspectieven [1].

De gevormde producten noemen we ‘prills’ (figuur 1.1). Dit zijn sferische

partikels waarvan de afmetingen afhankelijk zijn van de procesparameters [2]. De

prills hebben goede vloei-eigenschappen waardoor ze eenvoudig kunnen worden

afgevuld in gelatine capsules. Op die manier worden multiparticulaire, orale

formulaties bekomen. Als vette matrix kan gebruik gemaakt worden van triglyceriden

en vetzuren [3]. In dit onderzoek maken we uitsluitend gebruik van vetzuren.

Naast farmaceutische toepassingen wordt prilling tevens gebruikt voor de

productie van agrochemicaliën en waspoeders. Meststoffen zoals ammoniumnitraat

en ureum worden in de handel ter beschikking gesteld onder de vorm van prills. Ook

in de voedingsindustrie kent deze techniek enkele toepassingen [4,5].

Figuur 1.1: Ureum prills [6]

2

1.1.2 Mechanisme

Prilling is een eenvoudig en continu proces waarbij eerst de vette

componenten, die later dienst zullen doen als matrix, worden gesmolten. Hierin wordt

dan het geneesmiddel opgelost of gesuspendeerd. Dit homogeen mengsel wordt

vervolgens door gekalibreerde nozzles gepompt, waardoor we een vloeibare straal

bekomen. Door toevoeging van vibratie-energie wordt deze straal opgebroken in

druppels. Deze druppels worden door passage in een priltoren (figuur 1.2) afgekoeld

tot harde, sferische partikels. Priltorens zijn temperatuur gecontroleerde

luchtkolommen, waarin de koelsnelheid kan oplopen tot wel duizend graden per

minuut [1,2,7].

We kunnen de fysische evolutie van een dergelijke vetdruppel tijdens zijn

afkoeling in de kolom thermodynamisch weergeven in drie grote stadia: afkoeling van

de vloeistof tot stolpunt, progressieve verharding van de druppel en vervolgens

verdere afkoeling van de reeds verharde druppel [7].

Het opbreken van de vloeibare straal laat een perfecte kalibratie van de

druppels toe, waardoor partikels kunnen gevormd worden die regelmatig zijn qua

grootte en vorm en tevens beschikken over een glad oppervlak [2].

Aangezien priltorens veel ruimte in beslag nemen en een hoge kostprijs

hebben, maken wij gebruik van vloeibare stikstof om deze afkoeling te laten

doorgaan. De druppels vallen hierbij van een beperkte hoogte (10 à 15 cm) in

vloeibare stikstof en koelen bij contact heel snel af waardoor quasi onmiddellijke

stolling optreedt.

1.1.3 Voor- en nadelen

Prilling is een continu proces, waardoor er weinig verlies van componenten

optreedt. Er dienen geen solventen gebruikt te worden, waardoor eliminatie van

solventen niet verder vereist is. Dit zorgt voor een lagere milieutoxiciteit, lagere

kostprijs en een kortere productietijd. Het grote voordeel van prilling is de nauwe

deeltjesgroottedistributie van de gevormde sferische partikels. Tevens beschikken de

prills over uitstekende vloei-eigenschappen, waardoor ze makkelijk afgevuld kunnen

worden in gelatinecapsules [1].

3

Figuur 1.2: Voorbeeld van een priltoren [8]

Eén van de grote nadelen aan deze techniek is dat een zeer snelle afkoeling

van de vloeibare druppels noodzakelijk is [7]. De torens dienen hoog genoeg te zijn

opdat volledige verharding kan plaatsvinden alvorens de prills de bodem bereiken,

zodat ze niet aan de bodem blijven kleven. Grote druppels vragen een langere

afkoelingstijd dan kleinere druppels. Voor de productie van grote prills zijn hoge

torens nodig, wat een hoge kostprijs met zich meebrengt [3].

De concentratie aan geneesmiddel(en) moet voldoende hoog zijn zodat een

continu netwerk gevormd wordt binnen de prills. Als hieraan niet voldaan wordt,

kunnen API kristallen geïsoleerd achterblijven en bijgevolg het dissolutiemedium niet

bereiken (percolatietheorie) [2]. Een hogere geneesmiddelconcentratie zorgt wel voor

een hogere viscositeit van de vloeibare fase. Hierdoor is een hogere luchtdruk vereist

tijdens het productieproces, wat aanleiding geeft tot kleinere prills [1].

Het grote nadeel van prilling t.o.v. andere farmaceutische productieprocessen

is de thermische gevoeligheid van de producten. Bij prilling worden immers hogere

temperaturen bereikt waardoor thermolabiele stoffen minder geschikt zijn voor

verwerking met deze techniek. Tevens worden stoffen bij prilling ook langduriger

blootgesteld aan hoge temperaturen, wat zorgt voor een additioneel nadelig effect

voor thermolabiele stoffen.

4

Het afkoelen met behulp van vloeibare stikstof is voordelig wat de kostprijs

betreft, maar gaat gepaard met een licht verlies aan reproduceerbaarheid in grootte

en vorm van de prills.

1.2 EXTRUSIE

1.2.1 Algemeen

Hot-melt extrusie (HME), of kortweg extrusie, is een vrij recente techniek die

steeds meer en meer interesse geniet binnen de farmaceutische industrie. Het aantal

formulaties dat reeds op de markt te vinden is, is weliswaar nog vrij beperkt. De

meest gekende voorbeelden zijn implantaten, vaginale ringen en tabletten [9].

Via HME worden, net zoals bij prilling, één of meerdere farmaca

gedispergeerd in een matrix. Naast lipiden kunnen hier ook polymeren gebruikt

worden als matrixcomponenten. De bekomen producten worden extrudaten

genoemd en kunnen nadien versneden worden tot cilindrische stukjes van gewenste

lengte. Deze stukjes worden eventueel nog verder verwerkt tot sferische pellets

(figuur 1.3).

Hot-melt extrusie wordt voornamelijk gebruikt om de dissolutiesnelheid en

biologische beschikbaarheid van slecht wateroplosbare farmaca te verhogen of om

de geneesmiddelvrijstelling te verlengen over een langere periode [9].

In dit onderzoek worden vetzuren gebruikt als matrixcomponenten voor de

productie van formulaties met gecontroleerde vrijstelling van het modelgeneesmiddel

MPT.

Figuur 1.3: Extrusie en sferonisatie [10]

5

1.2.2 Mechanisme

Hot-melt extrusie is een thermomechanisch proces waarbij poedervormige

farmaca en matrixcomponenten onder gecontroleerde condities (temperatuur,

voedingssnelheid en druk) worden omgevormd tot een product met uniforme vorm en

densiteit. Het is een continu proces met een relatief hoge productiesnelheid [7,11].

De productietemperaturen liggen gewoonlijk rond de smeltpunten van de gebruikte

stoffen [12].

Een extruder bestaat uit drie grote delen: een voedingssysteem die de

voedingssnelheid regelt, een schroefkamer waarin het mengsel wordt

getransporteerd en thermomechanisch wordt verwerkt tot een solid dispersion en als

laatste een matrijs die de formulatie de gewenste vorm geeft [11].

Er bestaan twee soorten extruders, namelijk single- en twin-screw extruders.

Wegens het kleinere mengvermogen van single-screw extruders gaat voor de

bereiding van farmaceutische formulaties de voorkeur uit naar de twin-screw

modellen. Bij deze laatsten kan ook onder een lagere temperatuur gewerkt worden,

wat een bijkomstig voordeel is voor de verwerking van thermolabiele stoffen [9].

Naast de één-stap extrusie methode bestaat er ook een twee-stappen

methode. Deze laatste techniek wordt vooral toegepast in polymeerwetenschappen.

Hierbij worden het API en één van de twee matrixcomponenten initieel geëxtrudeerd

en gegranuleerd. Nadien wordt de andere matrixcomponent aan de gevormde

granulaten toegevoegd en wordt een tweede extrusie uitgevoerd, resulterend in de

finale doseervorm. Bij één-stap extrusies vindt slechts een enkelvoudige extrusie

plaats van alle bestanddelen van de formulatie [12].


HME is een continu proces dat een optimale reproduceerbaarheid biedt door

een continue voedingssnelheid. Inline metingen kunnen eenvoudig worden

geïmplementeerd. Het is een solventvrij proces, waardoor geen additionele

opzuiveringsstappen vereist zijn en een hoge milieuvriendelijkheid gewaarborgd

wordt. Er is een grote diversiteit aan formulaties dat via HME kan ontwikkeld worden,

afhankelijk van de vorm van de matrijs en/of post-processing technieken. Via extrusie

6

kunnen formulaties voor zowel onmiddellijke vrijstelling als voor gecontroleerde

vrijstelling geproduceerd worden [9].

Het grootste nadeel van de extrusie techniek is dat er geen thermolabiele

stoffen kunnen gebruikt worden. Men kan de thermische degradatie tijdens het

productieproces wel proberen te beperken door te werken bij een zo laag mogelijke

temperatuur. Een ander nadeel is de hoge kostprijs van de extruder [9].

1.3 LIPIDEN

In de farmaceutische industrie is er een toenemende interesse in het gebruik

van lipiden voor de productie van orale doseervormen [13,14]. Er bestaan

verschillende soorten lipiden, waarvan triglyceriden en vetzuren het meest gebruikt

worden voor farmaceutische doeleinden. Lipiden bieden een groot aantal voordelen.

Ze zijn biologisch afbreekbaar en niet toxisch. Ze beschikken over een sterke

hydrofobiciteit, een lage densiteit en een relatief laag smeltpunt. Daarnaast zijn

lipiden ook biocompatibel en hebben ze een lage kostprijs [1,2,13,14,15].

Lipiden kunnen worden gebruikt als hulpstof in formulaties om de

oplosbaarheid en permeabiliteit van geneesmiddelen met een lage biologische

beschikbaarheid te verhogen. Met biologische beschikbaarheid bedoelt men de mate

waarin een geneesmiddeldosis onveranderd de algemene bloedcirculatie bereikt,

alsook de snelheid waarmee dit gebeurt. Lipiden kunnen ook dienen als matrix voor

doseervormen met gecontroleerde vrijstelling. Nog andere mogelijke toepassingen

van lipiden zijn het formuleren van drijvende doseervormen en het maskeren van de

bittere smaak van bepaalde farmaca. Deze laatste toepassing heeft een gunstig

effect op de therapietrouw [1,13,15].

In de loop der jaren zijn reeds verscheidene technieken gebruikt om

doseervormen te bereiden die gebaseerd zijn op lipiden. Hiertoe wordt gebruik

gemaakt van thermische energie, mechanische energie of een combinatie van beide.

Algemeen houdt de productie van dergelijke formulaties in dat de lipiden eerst

(deels) gesmolten worden om nadien terug te verharden in combinatie met een vast

geneesmiddel. Op die manier wordt een matrix gevormd waarin het geneesmiddel

homogeen gedispergeerd is [14]. Voorbeelden van zulke technieken zijn prilling (zie

1.1) en extrusie (zie 1.2).

7

Polymorfisme en fysische instabiliteit vormen de twee grootste nadelen die

met lipiden gepaard gaan [1,14]. Deze nadelen komen frequenter voor bij

triglyceriden dan bij vetzuren. Lipiden beschikken gewoonlijk over drie verschillende

polymorfe vormen: de thermodynamisch minst stabiele α-vorm, de metastabiele β’-

vorm en de stabiele β-vorm. Elke vorm wordt gekenmerkt door een eigen ordening

van de vetzuurketens. Vaak zal er bij de processing van lipiden een transformatie

plaatsvinden naar minder stabiele vormen, die zich tijdens bewaring terug kunnen

omzetten naar meer stabiele vormen. Dit fenomeen kan een sterke invloed hebben

op het dissolutieprofiel. Dit maakt dat het dissolutiegedrag van dergelijke formulaties

op lange termijn vaak moeilijk te voorspellen is [14].

In dit onderzoek wordt gebruik gemaakt van vier vaste vetzuren met een even

aantal koolstofatomen, namelijk beheenzuur, stearinezuur, myristinezuur en

palmitinezuur. Het doel van deze vetzuren is het vormen van een lipide matrix voor

de vertraagde vrijstelling van metoprololtartraat (MPT), een sterk wateroplosbaar

geneesmiddel. Ook combinaties van deze vetzuren zullen worden gebruikt.

Thermische parameters zoals het smeltpunt en de warmte-energie van

smelten en kristallisatie nemen bij vetzuren met een even aantal koolstofatomen

hogere waarden aan dan bij vetzuren met een oneven aantal koolstofatomen.

Tevens bevordert de structuur van vetzuren met een even aantal koolstofatomen de

vorming van waterstofbruggen, wat de kristalliniteit verder doet toenemen [16].

1.4 GECONTROLEERDE VRIJSTELLING

1.4.1 Algemeen

De meeste doseervormen zijn bestemd voor orale inname. Het gemakkelijk

gebruik ervan bevordert de therapietrouw [3]. Er zijn twee manieren van vrijstelling na

orale inname: onmiddellijke vrijstelling en gecontroleerde vrijstelling (figuur 1.4). Via

de eerste manier wordt het geneesmiddel in korte tijd vrijgesteld, waardoor het snel

kan worden opgenomen in de bloedbaan [17]. Via gecontroleerde vrijstelling wordt

de vrijstelling over een langere periode gespreid, wat enkele voor- en nadelen met

zich meebrengt (zie 1.4.3). Polymeren en lipiden vertonen excellente eigenschappen

als hulpmiddelen in formulaties voor zowel onmiddellijke vrijstelling als voor

gecontroleerde vrijstelling [12].

8

Figuur 1.4: Onmiddellijke vrijstelling (A) en gecontroleerde vrijstelling (B) [17]

Twee voorname redenen waarom doseervormen met gecontroleerde

vrijstelling geproduceerd worden, zijn het vermijden van extreme plasmawaarden van

een API en het reduceren van de vereiste doseringsfrequentie, wat een gunstig

effect heeft op de therapietrouw. Een andere belangrijke reden is dat de verlengde

vrijstelling van een API zorgt voor een aanhoudende therapeutische activiteit [12,18].

Formulaties met gecontroleerde vrijstelling worden vaak gebruikt voor

geneesmiddelen met een snelle eliminatie. Enkele voorbeelden van farmaca die op

de markt verkrijgbaar zijn in dergelijke doseervormen zijn triptoreline

(hormoonbehandeling) [19], theofylline (behandeling van COPD) [20] en

morfinesulfaat (pijnbestrijding) [21,22].

Naast farmaceutische toepassingen wordt gecontroleerde vrijstelling ook

gebruikt in andere sectoren. In de landbouw wordt op dit principe beroep gedaan om

gewassen continu bloot te stellen aan voedingsstoffen, insecticiden en herbiciden

[21].

1.4.2 Mechanismen

Er bestaan drie grote groepen van formulaties met gecontroleerde vrijstelling.

De eerste groep zijn de reservoir systemen. De vrijstelling van het farmacon wordt

hierbij gecontroleerd door middel van ofwel dissolutie ofwel diffusie. De dissolutie

gecontroleerde systemen omvatten granulaten, pellets of tabletten die omhuld zijn

met wassen, vetten of polymeren. Ook de enterisch omhulde preparaten behoren tot

deze groep. De omhullende film zal na inname oplossen of eroderen zodat het

geneesmiddel vrijgesteld wordt. De diffusie gecontroleerde systemen bestaan uit een

kern (tablet of pellet) omgeven door een onoplosbare barrière. Het geneesmiddel

9

diffundeert na inname vanuit de kern doorheen de barrière naar het gastro-intestinaal

milieu.

De tweede grote groep omvat de matrixsystemen. Deze groep kan eveneens

verder ingedeeld worden in dissolutie gestuurde systemen en diffusie gestuurde

systemen. Bij de eerste subgroep worden vetten, wassen, vetalcoholen of polymeren

verwerkt in granulaten die nadien worden gecomprimeerd. De matrix lost op of

erodeert in het gastro-intestinaal milieu waardoor het geneesmiddel vrijgesteld wordt.

Bij de diffusie gestuurde systemen worden farmaca gemengd met een onoplosbare

drager en worden hiermee granulaten of tabletten bereid. De matrix lost niet op en

het geneesmiddel diffundeert na inname doorheen microporiën.

De laatste grote groep zijn de osmotisch gecontroleerde systemen. Hierbij

doet een osmotische druk de farmaca aan een constante snelheid vrijstellen. De

systemen bestaan uit een geneesmiddelkern omgeven door een semipermeabele

wand voorzien van een laser gemaakte opening. Water penetreert doorheen de

semipermeabele wand en veroorzaakt een GM-efflux via de laser gemaakte opening.

Naast deze drie grote groepen kan gecontroleerde vrijstelling ook gerealiseerd

worden door toepassing van ionenuitwisseling. Doordat zeer veel variabelen hierbij

een invloed hebben op het vrijstellingsprofiel van het API gaat de voorkeur uit naar

bovenstaande technieken.

In dit onderzoek zullen formulaties bereid worden waarbij de vrijstelling van

MPT diffusie-gecontroleerd verloopt uit niet-degradeerbare matrices opgebouwd uit

vetzuren [1]. Een eerste stap in het vrijstellingsmechanisme van MPT is de diffusie

van water in de prills of extrudaten. Door het sterk hydrofobe karakter van vetzuren is

de enige mogelijke diffusieweg voor water het hydrofiele API netwerk. De

dissolutievloeistof penetreert dus als het ware de formulaties via kanalen die

progressief gevormd worden door het oplossen van het geneesmiddel. Dit proces

begint aan de contactoppervlakken tussen de formulaties en de dissolutievloeistof.

Eens MPT opgelost is, diffunderen geneesmiddelmoleculen vanuit de formulaties

naar het dissolutiemedium. Deze diffusie verloopt langs de kanalen die gevormd

werden door het binnendringen van water [2].

10

Figuur 1.5: Schematische voorstelling van formulaties met gecontroleerde

vrijstelling: A) dissolutie gestuurde vrijstelling uit een matrixsysteem B)

diffusie gestuurde vrijstelling uit een matrixsysteem C) diffusie gestuurde

vrijstelling uit een reservoir systeem [9]


Formulaties met gecontroleerde vrijstelling hebben een aantal voordelen ten

opzichte van formulaties met onmiddellijke vrijstelling. Een eerste verschil is de

lagere doseringsfrequentie. Door de geleidelijke vrijstelling van het geneesmiddel

treden slechts beperkte fluctuaties op in de plasmaspiegels en worden minder

extreme plasmawaarden bereikt. Hierdoor wordt het therapeutisch effect langer

aangehouden en komen minder vaak bijwerkingen voor. Het lager aantal vereiste

innames en het verminderd voorkomen van nevenwerkingen hebben een gunstige

invloed op de therapietrouw. Doseervormen met gecontroleerde vrijstelling hebben

ook een gunstig effect op de biologische beschikbaarheid van het geneesmiddel [2].

Eén van de nadelen van gecontroleerde vrijstelling is dat de therapeutische

concentratie pas na enige tijd wordt bereikt. Om dit probleem op te lossen kan

eventueel gestart worden met een formulatie met onmiddellijke vrijstelling aan het

begin van de therapie. Geneesmiddelen die vertraagd vrijgesteld worden, ondergaan

11

een hoger first-pass effect. Tevens kan de biologische beschikbaarheid van het API

sterk interindividueel variëren. Formulaties met gecontroleerde vrijstelling zijn vaak

ook duurder in vergelijking met doseervormen met onmiddellijke vrijstelling [3].

1.5 BIOFARMACEUTISCH CLASSIFICATIESYSTEEM

Vooraleer een geneesmiddel na orale toediening kan worden opgenomen in

de bloedbaan, dient het eerst te worden vrijgesteld uit zijn doseervorm om

vervolgens te kunnen oplossen in het gastro-intestinaal milieu. Ook de permeabiliteit

doorheen de maag- en darmwand oefent een invloed uit op de biologische

beschikbaarheid van het API. Door onder andere de vrij recente opkomst van ‘high

throughput screening’ van potentieel therapeutische agentia, zijn nieuwe

verbindingen vaak slecht wateroplosbaar (BCS klasse II, zie later). De

snelheidsbepalende stap bij de opname van dergelijke farmaca is de dissolutiestap.

In de farmaceutische industrie wordt veel onderzoek verricht om goede formulaties te

ontwikkelen voor dit soort slecht oplosbare geneesmiddelen [3,23].

Het biofarmaceutisch classificatiesysteem (BCS) deelt geneesmiddelen op in

vier verschillende klassen. Deze selectie wordt gemaakt op basis van de

wateroplosbaarheid en de permeabiliteit van het API. Op die manier kan men

gemakkelijker een geschikte doseervorm kiezen voor een bepaald farmacon [3,9].

Tabel 1.1: Biofarmaceutisch classificatiesysteem

Klasse Oplosbaarheid Permeabiliteit

I Hoog Hoog

II Laag Hoog

III Hoog Laag

IV Laag Laag

Farmaca uit klasse I hebben ideale eigenschappen voor orale absorptie.

Klasse II geneesmiddelen worden veelal gekenmerkt door een lage biologische

beschikbaarheid. Prodrug strategieën worden vaak gebruikt voor API’s uit klasse III.

Formulaties voor klasse IV farmaca worden moeilijk ontwikkeld en vertonen veelal

een gebrek aan in vitro/in vivo correlatie [9].

12

Er wordt geprobeerd om de biologische beschikbaarheid van klasse II farmaca

te verhogen door in te werken op de snelheidsbepalende stap van het

opnameproces, namelijk de dissolutiestap. De vergelijking van Noyes-Whitney geeft

een wiskundige benadering van deze stap:

(1.1)

dC/dT = dissolutiesnelheid

A = oppervlakte beschikbaar voor dissolutie

D = diffusiecoëfficiënt van het geneesmiddel

Cs = oplosbaarheid van het geneesmiddel in het dissolutiemedium

C = geneesmiddelconcentratie in het medium op tijdstip t

h = dikte van de diffusielaag

Deze vergelijking geeft enkele parameters weer waarop kan worden ingewerkt

om de dissolutiesnelheid te verhogen. Eén van de mogelijkheden is het reduceren

van de partikelgrootte om een groter beschikbaar oppervlak voor dissolutie te

bekomen. Een andere mogelijkheid is het verhogen van de oplosbaarheid. Dit kan

enerzijds chemisch gebeuren door het vormen van een zout of door het incorporeren

van polaire of ioniseerbare groepen in de moleculaire structuur van het API.

Anderzijds kan men de oplosbaarheid ook verhogen door te opteren voor een

alternatieve doseervorm, bijvoorbeeld een solid dispersion [3,9,23].

1.6 SOLID DISPERSIONS

Een solid dispersion is een dispersie van één of meerdere geneesmiddelen in

een vaste carrier of matrix [9]. Deze doseervorm is in staat de vrijstellingssnelheid en

orale biologische beschikbaarheid van BCS klasse II farmaca te verhogen [23].

Eveneens kunnen solid dispersions gebruikt worden om een vertraagde vrijstelling te

bekomen van sterk wateroplosbare geneesmiddelen, zoals het modelgeneesmiddel

metoprololtartraat in dit onderzoek. Solid dispersions kunnen bereid worden via de

fusiemethode of via de solventmethode. Bij de fusiemethode worden de

matrixcomponenten eerst gesmolten, waarna het geneesmiddel wordt toegevoegd

en het mengsel terug wordt afgekoeld. De solventmethode bestaat erin de farmaca

13

en matrixbestanddelen samen op te lossen in een organisch solvent, dat nadien via

verdamping wordt verwijderd. Door de lagere milieubelasting geniet de fusiemethode

de voorkeur [3,9].

Solid dispersions kunnen onderverdeeld worden in drie subtypes: glassy

suspensions, crystalline suspensions en solid solutions. Bij glassy suspensions

bevinden zowel het geneesmiddel als de matrix zich in de amorfe vorm. Het

thermogram zal twee glastransitietemperaturen weergeven, wat duidt op twee niet-

gemengde fases. Een crystalline suspension wordt gekenmerkt door een kristallijn

farmacon en een amorfe matrix. Uit het thermogram zijn één glastransitietemperatuur

(afkomstig van de matrix) en één smeltpiek (afkomstig van het farmacon) af te leiden.

Dit subtype wordt voornamelijk gebruikt om vertraagde vrijstelling van het API te

bekomen. Solid solutions zijn net zoals glassy suspensions opgebouwd uit zowel een

amorf geneesmiddel als een amorfe matrix. In tegenstelling tot een glassy

suspension, dat twee fasen bevat, bestaat een solid solution uit slechts één fase,

onafhankelijk van het aantal componenten. Het geneesmiddel is moleculair

gedispergeerd in de matrix. Er wordt slechts één glastransitietemperatuur

waargenomen [9].

Voor de formulatie van solid dispersions kunnen veel matrixvormers

aangewend worden die reeds veelvuldig gebruikt zijn in de farmaceutische industrie.

Hierdoor zijn geen bijkomstige toxiciteitsstudies vereist. Door de gestegen

dissolutiesnelheid kan de biologische beschikbaarheid van het farmacon zodanig

worden verhoogd dat de toegediende dosis geneesmiddel kan verlaagd worden. De

grootste nadelen van deze doseervorm zijn de moeilijkheid tot opschaling van het

productieproces, de fysische instabiliteit van de dispersie en de soms minder goede

correlatie tussen in vivo en in vitro studies [23].

1.7 MULTIPARTICULAIRE DOSEERVORMEN

Single-unit doseervormen, ook monolithische doseervormen genoemd [7], zijn

opgebouwd uit één unit waarin het geneesmiddel homogeen verdeeld is.

Multiparticulaire doseervormen daarentegen bestaan uit één hoofdunit, dat na

inname in het lichaam uiteenvalt in meerdere subunits. Een voorbeeld hiervan zijn

14

gelatinecapsules opgevuld met prills of pellets. Eén hoofdunit kan tot enkele

honderdtallen subunits bevatten [3].

Multiparticulaire doseervormen bieden enkele voordelen ten opzichte van

monolithische formulaties. Het transport van de subunits naar het duodenum is door

hun beperkte grootte onafhankelijk van de maaglediging, indien de formulatie

logischerwijs reeds in de maag uiteengevallen is. Tevens wordt het transport slechts

in geringe mate beïnvloed door de darmmotiliteit en de transittijd van het voedsel,

waardoor een reproduceerbare biologische beschikbaarheid wordt verzekerd. De

dosis kan makkelijk aangepast worden door het aantal subunits te wijzigen. Ook is er

een lager risico op accumulatie van het geneesmiddel. Een groot aantal kleine

subunits levert een groter totaal oppervlak dan het oppervlak van monolithische

doseervormen. Dit heeft tot gevolg dat er een hogere graad van absorptie bereikt

wordt en er een lager risico op irritatie ter hoogte van de gastro-intestinale tractus is.

Aangezien iedere subunit een eigen vrijstellingsproces ondergaat, zal de totale

geneesmiddelvrijstelling slechts in beperkte mate beïnvloed worden door afwijkingen

in een enkelvoudige subunit [1].

Figuur 1.6: Capsule gevuld met pellets [24]

Multiparticulaire doseervormen met gecontroleerde vrijstelling geven dus

aanleiding tot een lagere doseringsfrequentie, een hogere biologische

beschikbaarheid en minder nevenwerkingen. De lagere doseringsfrequentie

begunstigt de therapietrouw en zorgt voor meer stabiliteit in de plasmaspiegels van

het geneesmiddel [3].

15

2 OBJECTIEVEN

Het doel van dit onderzoek is om via prilling en extrusie formulaties aan te

maken waaruit het modelgeneesmiddel metoprololtartraat gecontroleerd vrijgesteld

wordt. MPT is een β-blokker gebruikt voor de behandeling van allerlei

cardiovasculaire aandoeningen. Door dit geneesmiddel te verwerken in preparaten

met langdurige vrijstelling wordt het bloeddrukverlagend effect langer aangehouden.

Dit zorgt ervoor dat een lagere doseringsfrequentie kan ingesteld worden, wat een

positief effect heeft op de therapietrouw.

MPT zal bij het bereiden van de formulaties gecombineerd worden met

verschillende mengsels van vetzuren. De vetzuren die hiervoor gebruikt zullen

worden, zijn beheenzuur, stearinezuur, palmitinezuur en myristinezuur. Dit zijn vaste

vetzuren met een even aantal koolstofatomen. De vetzuurmengsels vormen tijdens

prilling en extrusie een lipide matrix waarin het geneesmiddel gesuspendeerd zal zijn.

Deze matrix zal in contact met water niet degraderen waardoor MPT diffusie-

gecontroleerd vrijgesteld wordt. In deze studie zal onderzocht worden wat het effect

op de geneesmiddelvrijstelling is, wanneer een bepaald gehalte van de

bovenvermelde vetzuren toegevoegd wordt aan de formulatie. Er zullen eveneens

prills en extrudaten geformuleerd worden met een identieke samenstelling, waarvan

nadien de vrijstelling van MPT vergeleken wordt.

Om de invloed van de extrusieparameters op de geneesmiddelvrijstelling te

evalueren, zullen extrudaten geformuleerd worden met eenzelfde samenstelling,

maar bij een verschillende voedingssnelheid of procestemperatuur. Door de sterk

verschillende smeltpunten van de vetzuren wordt immers verwacht dat de

procestemperatuur een belangrijk effect heeft op zowel de vrijstelling van MPT als op

de vaste toestand van de componenten in de extrudaten. Deze vaste toestand zal

door middel van Raman spectroscopie geanalyseerd worden. Vervolgens zullen de

geneesmiddelvrijstelling en de Raman spectra van de extrudaten vergeleken worden

en zal worden onderzocht of de geneesmiddelvrijstelling kan verklaard worden aan

de hand van de Raman spectra.

16

3 MATERIALEN EN METHODEN

3.1 MATERIALEN

3.1.1 Metoprololtartraat

Metoprolol is een cardioselectieve β1-blokker gebruikt voor de behandeling

van acuut myocardinfarct, hartfalen, angina pectoris en milde tot matige hypertensie.

Het behoort tot de klasse I farmaca volgens het BCS-systeem (tabel 1.1). De pKa-

waarden van metoprolol bedragen 9,67 en 14,09. De logP-waarde ligt rond de 1,8

[25].

Metoprololtartraat (MPT) (Esteve Quimica, Barcelona, Spanje) is een

zoutvorm van metoprolol met een moleculair gewicht van 684,8 g/mol [26]. Het witte,

kristallijne poeder is zeer goed oplosbaar in water (>1000 mg/mL) en in ethanol (31

mg/mL bij 25°C) [27] en is tevens ook vetoplosbaar. Het smelt bij een temperatuur

van 120°C. Het is aangewezen het poeder zo weinig mogelijk bloot te stellen aan

licht en te bewaren in luchtdichte containers bij kamertemperatuur [25]. Lopresor® en

Seloken® zijn voorbeelden van formulaties waarvan MPT het actieve bestanddeel is

[28].

Figuur 3.1: Structuurformule van MPT [29]

3.1.2 Beheenzuur

Beheenzuur (BA; Radiacid 0560) (Oleon, Ertvelde, België) is een verzadigd

vetzuur opgebouwd uit 22 koolstofatomen. Het heeft een moleculair gewicht van

340,57 g/mol en is zeer slecht wateroplosbaar. De smelttemperatuur ervan bedraagt

80°C [3,30]. BA komt voor in raapzaad, pindaolie en beheenolie en wordt verwerkt in

hairconditioners en vochtinbrengende crèmes [31].

17

Figuur 3.2: Structuurformule van beheenzuur [32]

3.1.3 Stearinezuur

Stearinezuur (StA) (Mosselman, Ghlin, België) is een verzadigd vetzuur dat

18 koolstofatomen bevat en een moleculair gewicht heeft van 284,47 g/mol. Het is

slecht wateroplosbaar en smelt bij 69 à 70°C. StA komt voor in dierlijke vetten en in

mindere mate ook in sommige plantaardige oliën. Het wordt gebruikt in de

farmaceutische industrie bij de formulatie van suppositoires, enterisch gecoate pillen,

zalven en voor het coaten van bitter smakende farmaca [30]. Het is het meest

geprefereerde glijmiddel na magnesium stearaat [33]. StA wordt verder ook gebruikt

voor de productie van kaarsen en zepen [34].

Figuur 3.3: Structuurformule van stearinezuur [35]

3.1.4 Palmitinezuur

Palmitinezuur (PA) (Mosselman, Ghlin, België) is een verzadigd vetzuur

bestaande uit 16 koolstofatomen. Het heeft een moleculair gewicht van 256,42 g/mol

en smelt bij 63 à 64°C. Het heeft een zeer slechte wateroplosbaarheid. PA komt voor

in veel oliën en vetten onder de vorm van triglyceriden en wordt veelal uit palmolie

gewonnen [30]. Het wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van zepen,

cosmetica en farmaceutische formulaties met vertraagde vrijstelling [36].

Figuur 3.4: Structuurformule van palmitinezuur [37]

18

3.1.5 Myristinezuur

Myristinezuur (MA) (Mosselman, Ghlin, België) bevat 14 koolstofatomen en

smelt bij 58,5°C. Het verzadigd vetzuur heeft een moleculair gewicht van 228,36

g/mol. Het is zeer slecht wateroplosbaar. MA komt voor in de meeste dierlijke en

plantaardige vetten en vormt 8 tot 12% van de totale vetten in melk [30]. Het kan

irritaties van de huid en ogen veroorzaken bij overmatige blootstelling in zuivere vorm

[38].

Figuur 3.5: Structuurformule van myristinezuur [39]

3.2 METHODEN

3.2.1 Prilling

De prills werden geformuleerd met een custom-made priltoestel (figuur 3.6),

ontwikkeld door Peira (Turnhout, België). Na het smelten van de vetzuurfase en het

opwarmen ervan tot 100°C; werd MPT hieraan stapsgewijs toegevoegd onder

continu roeren. Druppelvorming werd pas gestart nadat alle MPT volledig opgelost

was in de gesmolten matrix. Het mengsel werd continu homogeen gehouden in het

priltoestel via een magnetische roervlo die spinde aan 250 toeren per minuut. Onder

een luchtdruk van 0,5 bar werd het mengsel naar de nozzle gestuwd. Deze nozzle

bestaat uit een ventiel en een naald (inwendige diameter: 0,33 mm) en werd

gethermostatiseerd bij 90°C. Er werd gekozen voor een drop tijd van 0,07 seconden

en een pauze van 0,5 seconden. De drop tijd is het tijdsinterval waarin het ventiel

open staat en de pauze is de periode gedurende het ventiel gesloten is. De

procesparameters waren voor alle mengsels identiek. De druppels die gevormd

werden aan het uiteinde van de naald ondergingen quench cooling in vloeibare

stikstof. Op die manier werden vaste, sferische prills bekomen. Quench cooling

betekent een zeer snelle afkoeling. De samenstelling van de verschillende

geformuleerde batches wordt weergegeven in tabel 4.1.

19

3.2.2 Extrusie

Verschillende mengsels van vetzuren met MPT werden vanuit een

voedingssysteem (DD Flexwall® 18 Feeder, Brabender Technologie, Stad, Land)

geleid naar de schroefkamer van een co-roterende twin-screw extruder (Prism

Eurolab 16 TSE, Thermo Fisher Scientific, Stad, Land) (figuur 3.7). De massa werd

vervolgens via één-stap extrusie geëxtrudeerd doorheen een matrijs met een

diameter van 3,5 mm. De samenstelling van de verschillende formulaties (F1-21) en

de procesparameters worden weergegeven in tabel 3.1. Voorafgaandelijk aan het

bereiden van de mengsels werden MPT en de vetzuren gemalen. De mengsels

werden 15 minuten gehomogeniseerd met behulp van een Turbula® mixer (Willy A.

Bachofen AG Maschinenfabrik, Zwitserland) alvorens ze geëxtrudeerd werden. Na

productie werden de extrudaten gesneden in stukjes met een lengte van ongeveer 4

mm.

3.2.3 Deeltjesgrootte en sfericiteit prills

De deeltjesgrootte en de vorm van de prills werden bepaald door middel van

een beeldanalysesysteem. Er werden microscoopfoto’s genomen van de prills via

een digitale camera (Camedia® C-3030 Zoom, Olympus, Tokyo, Japan) verbonden

met een stereomicroscoopsysteem (SZX9 DF PL 1.5x, Olympus, Tokyo, Japan). De

prills werden tegen een donker oppervlak belicht gebruik makende van een koude

lichtbron (Highlight 2100, Olympus, Duitsland) en een lichtgeleider (LG-R66,

Olympus, Duitsland). De afbeeldingen werden geanalyseerd via een fotoanalyse

softwaresysteem (AnalySIS®, Soft Imaging System, Münster, Duitsland). Van elke

batch werden dertig prills geanalyseerd. Elke individuele prill werd gekarakteriseerd

door zijn gemiddelde Feret diameter (FD). Een FD is de afstand tussen twee

evenwijdige raaklijnen aan weerszijden van de prill [41]. De gemiddelde FD is het

gemiddelde van de 180 FD’s gemeten met een rotatiehoek van 1°. Voor elke batch

werd dan het gemiddelde van de 30 gemiddelde Feret diameters van de prills

berekend en deze waarde werd gebruikt als maat voor de deeltjesgrootte. Om de

sfericiteit te beoordelen werden de prills gekarakteriseerd door hun aspect ratio (AR).

De AR is de maximale verhouding tussen breedte en lengte van een rechthoek die

de prill volledig omsluit. Een AR die gelijk is aan 1 wijst op een perfecte sfericiteit.

20

Figuur 3.6: Priltoestel Figuur 3.7: Extruder

Figuur 3.8: Schroeven in de schroefkamer met mengzones (A) en

transportelementen (B) [40]

21

Tabel 3.1: Samenstelling en procesparameters van de extrudaten

Nr. Samenstelling Matrijs (°C) Z6 (°C) Z5 (°C) Z4 (°C) Z3 (°C) Z2 (°C) FR (kg/h) RPM Torque (%)

F1 10% MPT 90% BA 65 80 80 80 80 80 0,3 40 50-60

F2 20% MPT 80% BA 65 80 80 80 80 80 0,3 40 50-60

F3 30% MPT 70% BA 64 80 80 80 80 80 0,3 40 48-57

F4 30% MPT 70% StA 54 60 70 70 70 70 0,3 60 34-42

F5 30% MPT 70% MA 47 60 60 60 60 60 0,3 40 41-49

F6 30% MPT 70% PA 56 60 60 60 60 60 0,3 40 24-33

F7 30% MPT 20% StA 50% BA 63 70 80 80 80 80 0,3 40 60-70

F8 30% MPT 35% StA 35% BA 63 70 80 80 80 80 0,3 40 70-80

F9 30% MPT 50% StA 20% BA 63 70 80 80 80 80 0,3 40 70-80

F10 30% MPT 60% StA 10% BA 56 60 65 70 70 70 0,3 60 58-65

F11 30% MPT 20% MA 50% BA 50 60 70 70 70 70 0,3 40 34-41

F12 30% MPT 35% MA 35% BA 40 55 70 70 70 70 0,3 40 20-30

F13 30% MPT 50% MA 20% BA 40 55 70 70 70 70 0,3 40 18-26

F14 30% MPT 20% PA 50% BA 55 70 70 70 70 70 0,3 40 47-52

F15 30% MPT 35% PA 35% BA 50 60 70 70 70 70 0,3 40 44-51

F16 30% MPT 50% PA 20% BA 47 60 70 70 70 70 0,3 40 37-41

F17 30% MPT 70% BA 62 62 62 62 62 62 0,2 40 24-30

F18 30% MPT 70% BA 63 63 63 63 63 63 0,3 40 75-85

F19 30% MPT 70% BA 64 80 80 80 80 80 0,2 40 18-25

F20 30% MPT 50% MA 20% BA 40 40 40 40 40 40 0,3 40 57-64

F21 30% MPT 20% MA 50% BA 50 50 50 50 50 50 0,3 40 59-67

F22 30% MPT 70% BA 63 63 63 63 63 63 0,2 40 18-25

F23 30% MPT 70% BA 64 80 80 80 80 80 0,2 40 20-27

22

3.2.4 Kalibratiecurves MPT in water en ethanol

3.2.4.1 Water

Er werd een stockoplossing bereid van ongeveer 0,250 mg/mL MPT in

gedemineraliseerd water. Uitgaande van deze stockoplossing werd een

standaardreeks aangemaakt door een aantal volumes (0.2, 0.4, 0.8, 1.6, 2, 2.4, 2.8

en 3.2 mL) stockoplossing aan te lengen met gedemineraliseerd water tot 25 mL.

Van deze standaarden werd via een spectrofotometer (UV-1650PC, Shimadzu,

Antwerpen, België) de absorbantie bepaald bij 222 nm.

3.2.4.2 Ethanol

De uitvoering was identiek aan de methode voor het opstellen van de

kalibratiecurve van MPT in gedemineraliseerd water. Het enige verschil is dat hier

absolute ethanol in plaats van gedemineraliseerd water werd gebruikt.

3.2.5 Gehaltebepaling

Er werd per gehaltebepaling 20 tot 25 mg prill of extrudaat afgewogen en

opgelost in 50 mL absolute ethanol. De bekomen oplossingen werden tienmaal

verdund en de absorbantie van de verdunde oplossingen werd spectrofotometrisch

gemeten bij 222 nm via een spectrofotometer (UV-1650PC, Shimadzu, Antwerpen,

België). Via de vooraf opgestelde kalibratiecurve (zie 4.3.2) konden de MPT

concentraties eenvoudig berekend worden. Per batch werd het gehalte bepaald van

drie willekeurig gekozen stukjes extrudaat/prill. Hiervan werd nadien het gemiddelde

gehalte en de standaarddeviatie mathematisch berekend.

3.2.6 In vitro geneesmiddelvrijstelling

De in vitro geneesmiddelvrijstelling werd uitgevoerd via een USP

dissolutietoestel 1 (baskets). Het toestel bestond uit een VK 7010 dissolutiebad

gekoppeld aan een automatisch VK 8000 staalnamestation (Vankel, New Jersey,

USA). 900 mL gedemineraliseerd water fungeerde als dissolutiemedium. Per basket

werd een hoeveelheid prill of extrudaat overgebracht, dat overeenkomt met 25 tot 30

mg MPT. De rotatiesnelheid van de baskets bedroeg 100 RPM en de temperatuur

van het dissolutiemedium werd constant gehouden bij 37 + 0,5°C. Na 30 min, 1 h, 2

23

h, 4 h, 6 h, 8 h, 12 h, 16 h, 20 h en 24 h werden stalen van 5 mL genomen uit het

dissolutiemedium en spectrofotometrisch geanalyseerd bij 222 nm via een

spectrofotometer (UV-1650PC, Shimadzu, Antwerpen, België). Via de vooraf

opgestelde kalibratiecurve (zie 4.3.1) konden de MPT concentraties eenvoudig

berekend worden. De in vitro geneesmiddelvrijstelling werd voor elke batch in

drievoud uitgevoerd. Nadien werden hiervan gemiddeldes en standaarddeviaties

mathematisch berekend.

3.2.7 Raman spectroscopie

Raman spectra werden gecollecteerd met behulp van een Raman Rxn1

spectrometer (Kaiser Optical Systems, Ann Arbor, MI, USA), uitgerust met een

luchtgekoelde CCD detector. De golflengte van de laser was de 785 nm lijn van een

785 nm Invictus NIR diode laser. Alle spectra werden opgenomen over het 0 – 1800

cm-1 gebied met een resolutie van 4 cm-1. Het vermogen van de laser bedroeg 400

mW. Het collecteren en het doorsturen van de bekomen data werden

geautomatiseerd door het gebruik van de HoloGRAMSTM data collection software, de

HoloREACTTM reaction analysis and profiling software en de Matlab software (versie

7.1, The MathWorks Inc., Natick, MA). Data analyse werd uitgevoerd via SIMCA P+

(versie 12.0.1.0, Umetrics, Umea, Zweden). Alle spectra werden SNV-voorbewerkt

om Raman scattering en fysische invloeden te verwijderen. Raman spectroscopie

werd toegepast op de zuivere componenten (MPT, BA, StA, MA en PA), de fysische

mengsels en de overeenkomstige formulaties (prills en extrudaten).

24

4 RESULTATEN EN DISCUSSIE

4.1 EXTRUSIE EN PRILLING

4.1.1 Prilling

De vetzuren werden gesmolten bij 100°C en MPT werd hieraan toegevoegd.

Pas nadat alle MPT volledig opgelost was in de gesmolten vetzuurfase, werd de

druppelvorming gestart. De procesparameters werden zodanig gekozen dat er een

snelle druppelvorming bereikt werd en de verblijftijd van het API/vetzuur-mengsel in

het priltoestel beperkt was. Alle prills werden bereid onder dezelfde

procesparameters (zie 3.2.1). De samenstelling, de gemiddelde Feret diameter (FD)

en de gemiddelde aspect ratio (AR) van de verschillende formulaties worden

weergegeven in tabel 4.1. De gemiddelde FD van alle batches was ongeveer 2,40

mm. Hieruit kon besloten worden dat de deeltjesgrootte van de prills onafhankelijk

was van zowel de gebruikte vetzuren alsook van hun onderlinge concentraties. De

standaarddeviatie van de gemiddelde FD varieerde bij alle batches tussen 0,04 mm

en 0,10 mm, wat aantoonde dat via prilling partikels konden geformuleerd worden

met een nauwe deeltjesgroottedistributie. De waarden voor de AR van de

verschillende batches waren vergelijkbaar en bedroegen ongeveer 1,09. Dit toonde

enerzijds aan dat de prills beschikten over een hoge graad van sfericiteit en

anderzijds dat naast de deeltjesgrootte eveneens de sfericiteit van de prills

onafhankelijk was van de gebruikte vetzuren en hun onderlinge concentraties. Ook

de standaarddeviatie van de AR vertoonde weinig variatie. Alle prills vertoonden een

glad oppervlak.

4.1.2 Extrusie

Verschillende mengsels bestaande uit vetzuren en MPT werden geëxtrudeerd

door middel van een co-roterende twin-screw extruder. De diameter van de

extrudaten bedroeg 3,5 mm. Na productie werden de extrudaten gesneden in stukjes

met een lengte van 4 mm. De samenstelling van de verschillende batches en de

procesparameters worden weergegeven in tabel 3.1. De temperatuur was steeds het

hoogst in zone 2 van de schroefkamer en werd behouden of daalde doorheen de

opeenvolgende segmenten. Ter hoogte van de matrijs was de temperatuur het

25

Tabel 4.1: Samenstelling, Feret diameter en aspect ratio van de prills

MPT (%) BA (%) StA (%) MA (%) PA (%) FD (mm) AR

30 50 - 20 - 2,38 + 0,08 1,09 + 0,05

30 35 - 35 - 2,44 + 0,08 1,12 + 0,06

30 50 - - 20 2,38 + 0,04 1,07 + 0,04

30 35 - - 35 2,37 + 0,07 1,08 + 0,05

30 - - - 70 2,35 + 0,10 1,09 + 0,06

30 50 20 - - 2,39 + 0,04 1,08 + 0,06

30 35 35 - - 2,41 + 0,05 1,07 + 0,04

30 20 50 - - 2,41 + 0,07 1,08 + 0,04

30 10 60 - - 2,40 + 0,08 1,10 + 0,06

30 - 70 - - 2,35 + 0,05 1,08 + 0,04

10 90 - - - 2,35 + 0,07 1,07 + 0,03

20 80 - - - 2,36 + 0,05 1,07 + 0,04

30 70 - - - 2,37 + 0,06 1,09 + 0,05

laagst, wat nodig is om de extrudaten een vaste vorm te geven. De

matrijstemperatuur was zeer kritiek: een verandering van 1°C kon een sterke

wijziging van het eindproduct veroorzaken. Dit is te wijten aan het feit dat vetzuren

gekenmerkt worden door een scherpe smeltpiek. Bij een te hoge matrijstemperatuur

was het eindproduct te vloeibaar, bij een te lage temperatuur vertoonden de

extrudaten barstjes en schilfers. Dit laatste verschijnsel wordt in de literatuur ‘shark

skin’ genoemd. Stearinezuur was het meest gevoelig aan temperatuurwijzigingen:

kleine veranderingen veroorzaakten een sterk verschillende consistentie van het

eindresultaat. Myristinezuur maakte de extrudaten minder broos, wat het snijden in

onafgebrokkelde stukjes aanzienlijk vergemakkelijkte.

4.2 KALIBRATIECURVES MPT IN WATER EN ETHANOL

4.2.1 Water

Uitgaande van een stockoplossing van 0,286 mg/mL MPT werd een

standaardreeks aangemaakt. De gemeten absorbantie bij 222 nm van deze

standaarden werd uitgezet in functie van hun concentratie. De kalibratiecurve heeft

volgende vergelijking: y = 28,48x + 0,01219. R2 bedraagt 0,9999.

26

4.2.2 Ethanol

Uitgaande van een stockoplossing van 0,296 mg/mL MPT werd een

standaardreeks aangemaakt. De gemeten absorbantie bij 222 nm van deze

standaarden werd uitgezet in functie van hun concentratie. De kalibratiecurve heeft

volgende vergelijking: y = 29,21x + 0,008831. R2 bedraagt 0,9992.

Figuur 4.1: Kalibratiecurves MPT in water (A) en ethanol (B)

4.3 IN VITRO GENEESMIDDELVRIJSTELLING

4.3.1 Invloed van de geneesmiddelconcentratie

In een eerste deel van deze studie werd de geneesmiddelvrijstelling

geanalyseerd uit extrudaten met een stijgende concentratie (10%, 20% en 30%) aan

MPT en met beheenzuur als matrix. Deze extrudaten werden bereid onder dezelfde

procesparameters (tabel 3.1). De resultaten werden vergeleken met de

geneesmiddelvrijstelling uit de overeenkomstige prills. Op die manier kon de invloed

van de geneesmiddelconcentratie op de vrijstelling van MPT nagegaan worden bij

beide types formulatie. De vrijstellingsprofielen uit de prills worden weergegeven in

figuur 4.2A en deze uit de extrudaten in figuur 4.2B.

Uit figuur 4.2 konden twee belangrijke zaken worden afgeleid. Enerzijds gold

zowel voor de prills als voor de extrudaten dat de geneesmiddelvrijstelling sneller

verliep naarmate de geneesmiddelconcentratie hoger was. Een mogelijke verklaring

hiervoor was dat er binnenin de formulatie een groter API netwerk gevormd werd

wanneer de geneesmiddelconcentratie hoger was. Hoe groter dit hydrofiele netwerk,

hoe groter de diffusieweg voor water was en hoe sneller de geneesmiddelmoleculen

konden diffunderen uit de formulatie (zie 1.4.2). Bij beide types formulatie was tevens

y = 28,48x + 0,01219 R² = 0,9999

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0,000 0,010 0,020 0,030 0,040

Ab

sorb

anti

e

Concentratie (mg/mL)

A y = 29,21x + 0,008831

R² = 0,9992

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0,000 0,010 0,020 0,030 0,040

Ab

sorb

anti

e

Concentratie (mg/mL)

B

27

Figuur 4.2: De vrijstelling van MPT uit de prills (A) en de extrudaten (B) met een

stijgende geneesmiddelconcentratie en met BA als matrix

het verschil in vrijstelling groter tussen 10% en 20% MPT dan tussen 20% en 30%

MPT. Anderzijds veroorzaakten de extrudaten een snellere geneesmiddelvrijstelling

in vergelijking met de overeenkomstige prills, wat niet te verwachten was op basis

van het grotere contactoppervlak van de prills. Bij bijvoorbeeld de prills bestaande uit

10% MPT en 90% BA was na 24 uur slechts 37,6% MPT vrijgesteld (figuur 4.2A),

terwijl bij de extrudaten met dezelfde samenstelling na 24 u reeds 85,0% MPT

vrijgekomen was (figuur 4.2B). Ook bij de formulaties met 30% MPT werd een

snellere vrijstelling uit de extrudaten gedetecteerd. Na 4 uur bedroeg het verschil in

geneesmiddelvrijstelling tussen de extrudaten en de prills hierbij 22,6% (figuur 4.2).

Verder onderzoek is vereist om deze vaststellingen te kunnen verklaren.

4.3.2 Invloed van het vetzuur

Om de invloed van het vetzuur op de vrijstelling van MPT te evalueren,

werden extrudaten en prills geformuleerd waarvan de matrix opgebouwd was uit

slechts één vetzuur (beheenzuur, stearinezuur, palmitinezuur of myristinezuur). De

geneesmiddelconcentratie werd constant gehouden op 30%. De procesparameters

van de extrudaten worden weergegeven in tabel 3.1. Er werden geen prills bereid

bestaande uit 30% MPT en 70% MA. Er trad immers bij het oplossen van MPT in

gesmolten MA een roosverkleuring op, wat bij de andere mengsels niet gebeurde.

Mogelijks was dit het gevolg van een opgetreden oxidatiereactie. De reden waarom

dit enkel gebeurde wanneer MA als enige matrixcomponent gebruikt werd, is nog

onduidelijk. Verder onderzoek zoals bijvoorbeeld IR-spectroscopie is vereist om dit

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

PRILLS

30% MPT20% MPT10% MPT

A

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

EXTRUDATEN

30% MPT (F3)20% MPT (F2)10% MPT (F1)

B

28

fenomeen te kunnen verklaren. De vrijstellingsprofielen van MPT uit de prills worden

weergegeven in figuur 4.3A, deze uit de extrudaten in figuur 4.3B.

Figuur 4.3: De vrijstelling van MPT uit de prills (A) en de extrudaten (B)

opgebouwd uit BA, StA, PA of MA als matrix

Zowel bij de prills als bij de extrudaten veroorzaakte BA de traagste

geneesmiddelvrijstelling en PA de snelste (figuur 4.3). De tragere vrijstelling door BA

kon verklaard worden door zijn langere vetzuurketen in vergelijking met de andere

vetzuren [1]. De vrijstelling van MPT uit de extrudaten met MA en met PA verliep

gelijkaardig (figuur 4.3B). Na 1 uur was reeds 86,7% MPT vrijgesteld uit de

extrudaten met PA als matrix (figuur 4.3B), terwijl de geneesmiddelvrijstelling uit de

overeenkomstige prills slechts 72,5% bedroeg (figuur 4.3A). Dit bevestigde opnieuw

dat de geneesmiddelvrijstelling sneller verliep uit de extrudaten ten opzichte van uit

de prills. Echter wanneer de matrix uit StA opgebouwd was, werd MPT sneller

vrijgesteld uit de prills dan uit de extrudaten (figuur 4.3). Na twee uur bedroeg het

verschil in vrijstelling hierbij 10,4% MPT. De oorzaak hiervan is nog onduidelijk en

vereist verder onderzoek.

4.3.3 Invloed van stearinezuur

Om de invloed van stearinezuur op de geneesmiddelvrijstelling na te gaan,

werd de vrijstelling van MPT uit prills en extrudaten met een stijgende concentratie

(20%, 35%, 50% en 60%) aan StA vergeleken met de vrijstelling uit de formulatie

met enkel beheenzuur als matrix. De geneesmiddelconcentratie werd opnieuw

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

PRILLS

PA

StA

BA

A

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

EXTRUDATEN

PA (F6)

MA (F5)

StA (F4)

BA (F3)

B

29

constant gehouden op 30%. De laatstgenoemde formulatie werd als referentie

gekozen aangezien BA de traagste geneesmiddelvrijstelling veroorzaakte in

vergelijking met de andere vetzuren (figuur 4.3). Door deze formulatie als referentie

te kiezen, kon de invloed van verschillende concentraties aan stearinezuur,

myristinezuur en palmitinezuur het best geanalyseerd worden. De procesparameters

van de extrudaten (tabel 3.1) werden zo constant mogelijk gehouden. De

vrijstellingsprofielen uit de prills worden weergegeven in figuur 4.4A, deze uit de

extrudaten in figuur 4.4B.


stijgende concentratie aan StA

De prills bestaande uit 0%, 35%, 50% en 60% StA vertoonden een

gelijkaardige vrijstelling van MPT, terwijl de vrijstelling uit de prills met 20% StA

trager verliep (figuur 4.4A). Bij de extrudaten werd MPT het traagst vrijgesteld uit de

formulaties met 60% StA (figuur 4.4B). De verschillende extrudaten vertoonden

onderling kleinere afwijkingen in geneesmiddelvrijstelling in vergelijking met de

verschillende prills (figuur 4.4). Er was bij beide types formulatie geen rechtlijnig

verband tussen de vrijstellingssnelheid van MPT en het gehalte aan StA. De oorzaak

waardoor de geneesmiddelvrijstelling bij bepaalde concentraties aan StA sneller

verliep ten opzichte van bij andere concentraties is nog onduidelijk. Verder

onderzoek door middel van bijvoorbeeld IR-spectroscopie, MDSC en/of in-line

Ramanmetingen is vereist om deze vaststellingen te kunnen verklaren. Ook hier was

opnieuw vast te stellen dat de prills een tragere geneesmiddelvrijstelling

veroorzaakten ten opzichte van de extrudaten. Dit bleek uit het feit dat voor alle

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

PRILLS

0% StA60% StA50% StA35% StA20% StA

A

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

EXTRUDATEN

0% StA (F3)

20% StA (F7)

50% StA (F9)

35% StA (F8)

60% StA (F10)

B

30

concentraties aan StA gold dat de vrijstellingscurve van MPT uit de prills lager lag

dan die uit de extrudaten (figuur 4.4).

4.3.4 Invloed van palmitinezuur

In dit onderzoek werden onder meer prills en extrudaten bereid met een

stijgende concentratie (20%, 35% en 50%) aan palmitinezuur. Om de invloed van PA

op de geneesmiddelvrijstelling na te gaan, werd de vrijstelling van MPT uit deze

formulaties vergeleken met de vrijstelling uit de formulatie met enkel beheenzuur als

matrix. Ook hier werd de concentratie aan MPT constant gehouden op 30%. De

procesparameters van de extrudaten (tabel 3.1) werden zo gelijk mogelijk gehouden.

Er konden geen prills met 50% PA geformuleerd worden aangezien deze

uiteenvielen in de vloeibare stikstof. Figuur 4.5A geeft de vrijstellingsprofielen weer

uit de prills en figuur 4.5B deze uit de extrudaten.


stijgende concentratie aan PA

De prills met 20% PA veroorzaakten eenzelfde geneesmiddelvrijstelling als

deze met enkel BA als matrix (figuur 4.5A). De vrijstelling uit de prills met 35% PA

verliep sneller in vergelijking met deze uit de prills met 0% PA of 20% PA. Na 2 uur

bijvoorbeeld was reeds 37,9% MPT meer vrijgesteld uit de prills met 35% PA ten

opzichte van uit de prills met 20% PA (figuur 4.5A). Bij de extrudaten had een

verschillend gehalte aan PA nagenoeg geen effect op het vrijstellingsprofiel van MPT

(figuur 4.5B). Echter wanneer de matrix opgebouwd was uit enkel PA werd het

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

PRILLS

35% PA

20% PA

0% PA

A

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

EXTRUDATEN

35% PA (F15)

0% PA (F3)

50% PA (F16)

20% PA (F14)

B

31

geneesmiddel sneller vrijgesteld dan wanneer ook BA toegevoegd werd. Dit bleek uit

het feit dat na 2 uur de geneesmiddelvrijstelling uit het extrudaat met enkel PA als

matrix reeds 99,1% bedroeg (figuur 4.3B), terwijl uit de extrudaten met zowel PA als

BA in de matrix na 2 uur maximaal 61,5 % MPT vrijgekomen was (figuur 4.5B). Er

was opnieuw geen rechtlijnig verband vast te stellen tussen de vrijstellingssnelheid

van MPT en het gehalte aan PA.

4.3.5 Invloed van myristinezuur

Om de invloed van myristinezuur op de geneesmiddelvrijstelling na te gaan

werden prills en extrudaten met een stijgende concentratie (20%, 35% en 50%) aan

MA geformuleerd. De vrijstelling van MPT uit deze formulaties werd vergeleken met

de vrijstelling uit de prills en het extrudaat met enkel BA als matrix. De concentratie

aan MPT bedroeg in alle formulaties opnieuw 30%. De procesparameters van de

extrudaten (tabel 3.1) werden zo constant mogelijk gehouden. Ook hier konden geen

prills met 50% MA geformuleerd worden wegens het uiteenvallen ervan in de

vloeibare stikstof. De vrijstellingsprofielen uit de prills worden weergegeven in figuur

4.6A en deze uit de extrudaten in figuur 4.6B.


stijgende concentratie aan MA

De prills bestaande uit 20% MA veroorzaakten een tragere vrijstelling van

MPT ten opzichte van de prills met 0% MA en de prills met 35% MA (figuur 4.6A).

Ook bij de extrudaten veroorzaakten de formulaties met 20% MA, evenals deze met

50% MA, de traagste geneesmiddelvrijstelling (figuur 4.6B). Net zoals bij StA was

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

PRILLS

0% MA

35% MA

20% MA

A

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

EXTRUDATEN

0% MA (F3)

35% MA (F12)

50% MA (F13)

20% MA (F11)

B

32

ook hier geen rechtlijnig verband vast te stellen tussen de vrijstellingssnelheid van

MPT en de concentratie aan MA. Bij zowel de formulaties met 20% MA als 35% MA

werd opnieuw vastgesteld dat de geneesmiddelvrijstelling sneller verliep uit de

extrudaten dan uit de prills (figuur 4.6). Van de drie bestudeerde vetzuren (StA, MA

en PA) was MA het meest in staat de geneesmiddelvrijstelling te vertragen. Na 8 uur

bijvoorbeeld bedroeg de vrijstelling van MPT uit de prills met 20% MA slechts 47,2%

(figuur 4.6A), terwijl de vrijstelling uit de prills met 20% StA reeds 54,3% bedroeg

(figuur 4.4A). Mogelijks trad er tijdens het formuleren een interactie op tussen MPT

en MA, bijvoorbeeld een estervorming tussen beide componenten. De vastgestelde

roosverkleuring bij het oplossen van MPT in gesmolten MA (zie 4.3.2) zou hiervan

het gevolg kunnen zijn. Een andere mogelijkheid van de vertraagde vrijstelling door

MA is het optreden van een moleculaire interactie tussen MA en BA tijdens het

formuleren. Verder onderzoek is vereist om de werkelijke oorzaak hiervan te kunnen

achterhalen.

4.4 INVLOED VAN DE VOEDINGSSNELHEID BIJ EXTRUSIE

Extrusie kan uitgevoerd worden aan verschillende voedingssnelheden. Om de

invloed hiervan op de geneesmiddelvrijstelling te onderzoeken, werden extrudaten

geformuleerd met een identieke samenstelling, maar aan een verschillende

voedingssnelheid. De andere procesparameters (tabel 3.1) werden zo constant

mogelijk gehouden. Nadien werden de vrijstellingsprofielen van MPT uit deze

extrudaten met elkaar vergeleken. Voor deze experimenten werd gekozen voor de

formulaties bestaande uit 30% MPT en 70% BA. De extrusie werd zowel bij 63°C

(onder het smeltpunt van BA) als bij 80°C (smeltpunt van BA) uitgevoerd aan een

voedingssnelheid van 0,2 kg/h en 0,3 kg/h. Figuur 4.7A geeft de vrijstellingsprofielen

weer uit de extrudaten bereid bij 63°C, figuur 4.7B geeft deze weer uit de extrudaten

bereid bij 80°C.

Er werd vastgesteld dat de torque, zowel bij een procestemperatuur van 63°C

als 80°C, dubbel zo hoog was bij extrusie aan 0,3 kg/h in vergelijking met extrusie

aan 0,2 kg/h (tabel 3.1). Ondanks dit grote verschil in torque verliep bij beide

temperaturen de geneesmiddelvrijstelling uit de twee extrudaten gelijkaardig (figuur

4.7). Hieruit kon besloten worden dat de voedingssnelheid geen effect had op de

vrijstelling van MPT.

33

Figuur 4.7: De vrijstelling van MPT uit de extrudaten geformuleerd bij 63°C (A)

en bij 80°C (B)

4.5 INVLOED VAN DE EXTRUSIETEMPERATUUR

4.5.1 30% MPT 70% BA

4.5.1.1 In vitro geneesmiddelvrijstelling

Om de invloed van de extrusietemperatuur op de geneesmiddelvrijstelling na

te gaan, werden extrudaten met een identieke samenstelling geformuleerd bij

verschillende procestemperaturen. Zowel de voedingssnelheid als de

schroefsnelheid werden constant gehouden. Nadien werden de vrijstellingsprofielen

van MPT uit deze extrudaten met elkaar vergeleken. In een eerste deel van de studie

formuleerden we twee extrudaten bestaande uit 30% MPT en 70% BA. Het ene

extrudaat (F17) werd geformuleerd bij 62°C, wat onder het smeltpunt van BA (80°C)

ligt. De extrusietemperatuur van het andere extrudaat (F19) bedroeg 80°C en ligt in

het smeltgebied van BA. De procesparameters van de formulaties worden

weergegeven in tabel 3.1. Figuur 4.8 geeft de vrijstelling van MPT weer uit beide

extrudaten.

De vrijstelling van MPT uit beide extrudaten verliep zeer gelijkaardig (figuur

4.8). Dit was niet te verwachten. Er werd immers aangenomen dat BA wel bij 80°C

gesmolten was, maar niet bij 62°C. Het al dan niet gesmolten zijn van BA tijdens

extrusie werd verondersteld een invloed uit te oefenen op de vaste toestand van

MPT in de extrudaten. Hierdoor zou eveneens de geneesmiddelvrijstelling uit de

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

0,3 kg/h (F18)

0,2 kg/h (F22)

A

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

0,2 kg/h (F23)

0,3 kg/h (F3)

B

34

Figuur 4.8: De vrijstelling van MPT uit de extrudaten opgebouwd uit 30% MPT

en 70% BA, geëxtrudeerd bij een verschillende temperatuur

extrudaten beïnvloed worden. In-line Raman spectroscopie is vereist om deze

vaststelling te kunnen verklaren.

4.5.1.2 Raman spectroscopie

Raman spectroscopie is een techniek die aangewend wordt om stoffen te

identificeren en hun kristalliniteit te bepalen. Moleculaire vibraties en het elektrisch

veld van licht kunnen interageren met elkaar. De hoeveelheid energie die hierbij

uitgewisseld wordt tussen de molecule en het licht is steeds gelijk aan het

energieverschil tussen twee vibratie-energieniveaus van de molecule. De

energieverschuiving die het invallend licht ondergaat, wordt het Ramaneffect

genoemd. Als lichtbron wordt bij Raman spectroscopie monochromatisch licht

gebruikt. Elke molecule wordt gekarakteriseerd door een eigen uniek Raman

spectrum [42]. In dit onderzoek werden spectra verzameld van zuivere stoffen,

fysische mengsels en formulaties om de kristalliniteit van de componenten te

bepalen en de aanwezigheid van nieuwe stoffen op te sporen, die mogelijks gevormd

werden door een reactie tussen twee of meerdere componenten.

In figuur 4.9 worden de Raman spectra weergegeven van MPT, BA, het

fysisch mengsel bestaande uit 30% MPT en 70% BA en het overeenkomstig

extrudaat (F19) geformuleerd bij 80°C. De procesparameters waarbij dit extrudaat

geformuleerd werd, is te terug te vinden in tabel 3.1. Wanneer in deze spectra pieken

worden weergegeven, betekent dit dat de component zich in de kristallijne toestand

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

Extr.T < Tm BA (F17)

Extr.T > Tm BA (F19)

35

bevindt. Verbreding van deze pieken wijst op amorfisering en piekverschuivingen zijn

meestal het gevolg van moleculaire interacties.

Figuur 4.9: De Raman spectra van MPT, BA, het fysisch mengsel bestaande uit

30% MPT en 70% BA en het overeenkomstig extrudaat (F19) geformuleerd bij

80°C

In het spectrum van MPT werden duidelijke pieken vastgesteld in de gebieden 800-

870 cm-1, 920-980 cm-1 (figuur 4.9A) en 1200-1230 cm-1 (figuur 4.9B). We konden

deze gebieden gebruiken om de kristalliniteit van MPT aan te tonen, aangezien noch

BA noch MA (zie later) in deze zones Ramansignalen veroorzaakte. BA vertoonde

specifieke pieken in de gebieden 870-930 cm-1 (figuur 4.9A) en 1040-1140 cm-1

(figuur 4.9B). In het spectrum van MPT werden in deze gebieden geen pieken

vastgesteld zodat deze zones konden gebruikt worden om aan te tonen of BA zich al

-0,5

0,5

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)

MPT

Beheenzuur

Fysisch mengsel

Extrudaat (F19)

A MPT

MPT

BA

-0,5

0,5

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

7,5

1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1260

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)

MPT

Beheenzuur

Fysisch mengsel

Extrudaat (F19)

B BA

MPT

36

dan niet in de kristallijne toestand bevond. De Raman spectra van het fysisch

mengsel en het overeenkomstig extrudaat (F19) overlapten elkaar nagenoeg volledig

(figuur 4.9). De karakteristieke pieken van MPT en BA werden vastgesteld. Hieruit

kon besloten worden dat MPT en BA zich in de kristallijne toestand bevonden in het

extrudaat. In een voorgaande studie [1] werd ontdekt dat MPT zich deels in de

amorfe toestand bevond in prills bestaande uit 30% MPT en 70% BA. De Raman

spectra van deze prills vertoonden verbreding van de karakteristieke pieken van MPT

in het gebied 800-870 cm-1. In het gebied 920-980 cm-1 waren de karakteristieke

pieken van het geneesmiddel zelfs afwezig. De karakteristieke piek rond 1210 cm-1

onderging een verschuiving.

Figuur 4.10 geeft de Raman spectra weer van de twee extrudaten bestaande

uit 30% MPT en 70% BA waarvan de geneesmiddelvrijstelling reeds vergeleken werd

in 4.5.1.1. Het ene extrudaat (F17) werd geformuleerd bij 62°C (onder

smelttemperatuur van BA) en het andere (F19) bij 80°C (in het smeltgebied van BA).

De vrijstellingsprofielen van MPT uit deze extrudaten waren gelijkaardig (figuur 4.8).

Door de Raman spectra van beide formulaties te vergelijken werd de invloed van de

extrusietemperatuur op de vaste toestand van de componenten geanalyseerd.

Nadien werd nagegaan of deze invloed kon gelinkt worden aan de vaststelling dat de

extrusietemperatuur geen effect uitoefende op de geneesmiddelvrijstelling (zie

4.5.1.1).

De Raman spectra van beide formulaties vertoonden geen verschillen (figuur

4.10). In de gebieden 800-870 cm-1, 920-980 cm-1 (figuur 4.10A) en 1200-1260 cm-1

(figuur 4.10B) werden de specifieke pieken van MPT waargenomen, alsook die van

BA in de gebieden 870-930 cm-1 (figuur 4.10A) en 1040-1140 cm-1 (figuur 4.10B).

Hieruit kon worden besloten dat de twee componenten zich in beide extrudaten in de

kristallijne toestand bevonden, ondanks het verschil in extrusietemperatuur. Dit was

zoals reeds vermeld in 4.5.1.1 niet te verwachten. Er werd immers verondersteld dat

BA enkel bij 80°C gesmolten was, en niet bij 62°C. Voorts werd ook verondersteld

dat het al dan niet gesmolten zijn van BA tijdens extrusie een effect uitoefende op de

vaste toestand van de componenten in de extrudaten. Aangezien de torque van

beide extrusies gelijkaardig was (maximaal verschil van 12%) en tevens ook relatief

laag was, kon verondersteld worden dat deze geen extra invloed had op de vaste

37

Figuur 4.10: De Raman spectra van de extrudaten opgebouwd uit 30% MPT en

70% BA, geëxtrudeerd bij een verschillende temperatuur

toestand van de componenten. De gelijke kristalliniteit van MPT en BA in beide

formulaties kon wel gecorreleerd worden aan het gelijkaardig vrijstellingsprofiel van

MPT uit deze extrudaten (figuur 4.8).

4.5.2 30% MPT 50% MA 20% BA


De invloed van de extrusietemperatuur op de geneesmiddelvrijstelling werd

ook onderzocht bij extrudaten bestaande uit 30% MPT, 50% MA en 20% BA. Een

extrudaat (F13) werd geformuleerd bij 70°C. Deze temperatuur lag onder het

smeltpunt van BA (80°C), maar boven het smeltpunt van MA (58,5°C). Een tweede

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)



A MPT

MPT

BA

-0,5

0,5

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1260

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)



B

MPT

BA

38

extrudaat (F20) werd geformuleerd bij 40°C, wat lager was dan de smeltpunten van

beide vetzuren. De voedingssnelheid en de schroefsnelheid werden gelijk gehouden.

De procesparameters van beide extrudaten worden weergegeven in tabel 3.1 De

vrijstellingsprofielen van MPT uit deze twee extrudaten worden voorgesteld in figuur

4.11.

Figuur 4.11: De vrijstelling van MPT uit de extrudaten opgebouwd uit 30% MPT,

50% MA en 20% BA, geëxtrudeerd bij een verschillende temperatuur

De geneesmiddelvrijstelling uit beide extrudaten vertoonde geen verschillen

(figuur 4.11). Net zoals bij de extrudaten bestaande uit 30% MPT en 70% BA (zie

4.5.1.1) was dit opnieuw niet te verwachten. MA werd immers verondersteld enkel bij

70°C gesmolten te zijn en niet bij 40°C. De fysische toestand van MA tijdens extrusie

werd op zijn beurt verondersteld een invloed te hebben op de vaste toestand van de

componenten in de extrudaten. Hierdoor kon de geneesmiddelvrijstelling eveneens

beïnvloed worden. Verder onderzoek is vereist om deze vaststelling te kunnen

verklaren.


Figuur 4.12 geeft de Raman spectra weer van MPT, MA, BA, het fysisch

mengsel bestaande uit 30% MPT, 50% MA en 20% BA en het overeenkomstig

extrudaat (F13) geformuleerd bij 70°C. De extrusieparameters van dit extrudaat

worden weergegeven in tabel 3.1.

De karakteristieke pieken van MPT bevonden zich in de gebieden 800-870

cm-1, 920-980 cm-1 (figuur 4.12A) en 1200-1260 cm-1 (figuur 4.12B) en deze van BA

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)

Extr.T < Tm MA (F20)

Extr.T > Tm MA (F13)

39

Figuur 4.12: De Raman spectra van MPT, MA, BA, het fysisch mengsel

bestaande uit 30% MPT, 50% MA en 20% BA en het overeenkomstig extrudaat

(F13) geformuleerd bij 70°C

-0,5

0,5

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

800 850 900 950 1000

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)

MPT

MA

BA

Fysisch mengsel

Extrudaat (F13)

A MPT

MPT BA/MA

-0,5

0,5

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

7,5

1040 1090 1140 1190 1240

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)

MPT

MA

BA

Fysisch mengsel

Extrudaat (F13)

B

MPT

BA/MA

-0,5

-0,3

-0,1

0,1

0,3

0,5

405 410 415 420 425

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)

MPT

MA

BA

Fysisch mengsel

Extrudaat (F13)

C MA

40

in de gebieden 870-930 cm-1 (figuur 4.12A) en 1040-1140 cm-1 (figuur 4.12B) (zie

4.5.1.2). Het spectrum van MA vertoonde eveneens Raman signalen bij de

karakteristieke pieken van BA. Hierdoor konden de pieken in de gebieden 870-930

cm-1 (figuur 4.12A) en 1040-1140 cm-1 (figuur 4.12B) het gevolg zijn zowel van

kristallijn BA als van kristallijn MA. Om de kristalliniteit van MA te achterhalen werden

de Ramansignalen in het gebied 410-420 cm-1 bestudeerd. In dit gebied werden

enkel door MA pieken veroorzaakt, en niet door MPT of BA (figuur 4.12C). De

Raman spectra van het fysisch mengsel en het overeenkomstig extrudaat (F13)

waren gelijkaardig (figuur 4.12). De karakteristieke pieken van MPT, BA/MA en MA

werden vastgesteld. Hieruit konden we besluiten dat MPT, BA en MA zich in de

kristallijne toestand bevonden in het extrudaat.

In figuur 4.13 worden de Raman spectra weergegeven van beide extrudaten

bestaande uit 30% MPT, 50% MA en 20% StA waarvan de geneesmiddelvrijstelling

reeds vergeleken werd in 4.5.2.1. Het ene extrudaat (F13) werd geformuleerd bij

70°C (onder het smeltpunt van BA (80°C), maar boven het smeltpunt van MA

(58,5°C)) en het andere extrudaat (F20) bij 40°C (onder het smeltpunt van beide

vetzuren). Beide extrudaten veroorzaakten een gelijkaardige vrijstelling van MPT

(figuur 4.11). De Raman spectra van deze formulaties werden vergeleken om de

invloed van de extrusietemperatuur op de vaste toestand van MPT, BA en MA te

analyseren. Nadien werd onderzocht of deze invloed gecorreleerd kon worden aan

de geneesmiddelvrijstelling uit de extrudaten.

De Raman spectra van beide extrudaten waren gelijkaardig (figuur 4.13). De

karakteristieke pieken van MPT werden vastgesteld in de gebieden 800-870 cm-1,

920-980 cm-1 (figuur 4.13A) en 1200-1260 cm-1 (figuur 4.13B). In de gebieden 870-

930 cm-1 (figuur 4.13A) en 1040-1140 cm-1 (figuur 4.13B) werden de specifieke

Ramansignalen afkomstig van BA/MA weergegeven. De kristalliniteit van MA werd

aangetoond door de piek in het gebied 410-420 cm-1 (figuur 4.13C). Hieruit kon

besloten worden dat alle drie de componenten zich in beide formulaties in de

kristallijne toestand bevonden. Bijgevolg had de extrusietemperatuur geen invloed op

de vaste toestand van de componenten. Dit was zoals reeds eerder vermeld niet te

verwachten. De gelijke kristalliniteit van alle componenten in beide formulaties kon

ook hier gecorreleerd worden aan de gelijkaardige vrijstelling van MPT (figuur 4.11).

41

Figuur 4.13: De Raman spectra van de extrudaten opgebouwd uit 30% MPT,


-0,1

0,1

0,3

0,5

0,7

0,9

1,1

1,3

1,5

800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)



A MPT

MPT

BA/MA

0

1

2

3

4

5

1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1260

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)



B

MPT

BA/MA

-0,25

-0,15

-0,05

0,05

0,15

405 410 415 420 425

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)



C MA

42

Aangezien de torque van de extrusie bij 40°C (57-64%) dubbel zo hoog was als deze

van de extrusie bij 70°C (18-26%), kon niet uitgesloten worden dat de torque geen

invloed had op de vaste toestand van de componenten. Een hoge torque wees op

veel frictie in de schroefkamer tijdens het extrusieproces. Ondanks de extrusie bij

40°C uitgevoerd werd onder het smeltpunt van MA, was MA toch mogelijks partieel

gesmolten door de sterke frictie tijdens het proces. Wanneer MA gesmolten was bij

zowel 70°C (als gevolg van de temperatuur) als bij 40°C (als gevolg van de frictie),

kon dit mogelijks een verklaring bieden voor het gelijkaardige Raman spectrum en de

gelijkaardige vrijstelling van MPT bij beide extrudaten.

4.5.3 30% MPT 20% MA 50% BA


De invloed van de extrusietemperatuur op de geneesmiddelvrijstelling werd

eveneens onderzocht bij twee extrudaten met als samenstelling 30% MPT, 20% MA

en 50% BA. De extrusietemperatuur van het ene extrudaat (F11) bedroeg 70°C, wat

lager was dan het smeltpunt van BA (80°C), maar hoger dan dat van MA (58,5°C).

Het tweede extrudaat (F21) werd geformuleerd bij 50°C. Deze temperatuur was lager

dan zowel het smeltpunt van BA als dat van MA. Beide extrudaten werden bereid

aan gelijke voedingssnelheid en gelijke schroefsnelheid. De procesparameters van

de extrudaten worden weergegeven in tabel 3.1. De geneesmiddelvrijstelling uit

beide extrudaten wordt voorgesteld in figuur 4.14.

Figuur 4.14: De vrijstelling van MPT uit de extrudaten opgebouwd uit 30% MPT,


0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20 24

Vri

jste

llin

g M

PT

(%)

Tijd (u)



43

Er werd opnieuw geen verschil vastgesteld tussen de vrijstellingsprofielen van

MPT uit beide extrudaten (figuur 4.14). Omwille van dezelfde veronderstellingen die

reeds eerder aangehaald werden bij de extrudaten opgebouwd uit 30% MPT, 50%

MA en 20% BA (zie 4.5.2.1), was deze vaststelling ook hier niet te verwachten. MA

werd verondersteld enkel bij 70°C te smelten en niet bij 50°C. Verder werd

verondersteld dat het al dan niet gesmolten zijn van MA tijdens het extrusieproces

een invloed had op de vaste toestand van de componenten in de extrudaten.

Hierdoor kon eveneens de geneesmiddelvrijstelling worden beïnvloed. Ook hier zijn

in-line Raman metingen vereist om deze vaststelling te kunnen verklaren.


Figuur 4.15 toont de Raman spectra van MPT, MA, BA, het fysisch mengsel

bestaande uit 30% MPT, 20% MA en 50% BA en het overeenkomstig extrudaat

(F11) geformuleerd bij 70°C. De procesparameters van het overeenkomstige

extrudaat worden weergegeven in tabel 3.1. In figuur 4.15 worden eveneens de

Raman spectra weergegeven van de prills met een identieke samenstelling aan het

fysisch mengsel en het extrudaat (F11).

Zoals reeds eerder vermeld werd (zie 4.5.1.2), kon de kristalliniteit van MPT

aangetoond worden aan de hand van zijn karakteristieke pieken in de gebieden 800-

870 cm-1, 920-980 cm-1 (figuur 4.15A) en 1200-1260 cm-1 (figuur 4.15B). De Raman

spectra van zowel BA als MA vertoonden pieken in de gebieden 870-930 cm-1 (figuur

4.15A) en 1040-1140 cm-1 (figuur 4.15B). De kristalliniteit van MA werd aangetoond

in het gebied 410-420 cm-1 (figuur 4.15C) (zie 4.5.2.2). De Raman spectra van het

fysisch mengsel, het overeenkomstige extrudaat en de overeenkomstige prills waren

nagenoeg identiek (figuur 4.15). De karakteristieke Raman signalen van MPT,

BA/MA en MA werden opgemerkt. Hieruit konden we besluiten dat MPT, BA en MA

zich zowel in het extrudaat als in de prills in de kristallijne toestand bevonden. De

oorzaak van de tragere geneesmiddelvrijstelling bij de prills met 30% MPT, 20% MA

en 50% BA ten opzichte van bij het overeenkomstige extrudaat (F11) geformuleerd

bij 70°C (figuur 4.6), kon dus niet verklaard worden door een verschil in kristalliniteit

van de componenten.

44

Figuur 4.15: De Raman spectra van MPT, MA, BA, het fysisch mengsel

bestaande uit 30% MPT, 20% MA en 50% BA, het overeenkomstig extrudaat

(F11) geformuleerd bij 70°C en de overeenkomstige prills

-0,5

0,5

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)

MPT

MA

BA

Fysisch mengsel

Extrudaat (F11)

Prill

A

MPT BA/MA

MPT

-0,5

0,5

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

7,5

1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1260

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)

MPT

MA

BA

Fysisch mengsel

Extrudaat (F11)

Prill

B

MPT

BA/MA

-0,45

-0,25

-0,05

0,15

0,35

0,55

405 410 415 420 425

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)

MPT

MA

BA

Fysisch mengsel

Extrudaat (F11)

Prill

C MA

45

In figuur 4.16 worden de Raman spectra weergegeven van de twee extrudaten

waarvan de vrijstelling van MPT reeds vergeleken werd in 4.5.3.1. Deze formulaties

waren opgebouwd uit 30% MPT, 20% MA en 50% BA. Een extrudaat (F11) werd

geformuleerd bij 70°C (boven het smeltpunt van MA (58,5°C), maar onder dat van

BA (80°C)) en een tweede extrudaat (F21) bij 50°C (onder het smeltpunt van beide

vetzuren). Door de Raman spectra van beide formulaties te vergelijken, konden we

de invloed van de extrusietemperatuur op de vaste toestand van de componenten

analyseren. Nadien werd nagegaan of deze Raman analyse gelinkt kon worden aan

het vrijstellingsprofiel van MPT uit de extrudaten.

Beide extrudaten hadden zeer gelijkaardige Raman spectra (figuur 4.16). De

karakteristieke pieken van MPT werden opgemerkt in de gebieden 800-870 cm-1,

920-980 cm-1 (figuur 4.16A) en 1200-1260 cm-1 (figuur 4.16B). De spectra

vertoonden in de zones 870-930 cm-1 (figuur 4.16A) en 1040-1140 cm-1 (figuur

4.16B) de karakteristieke Raman signalen toe te wijzen aan BA/MA. De piek in het

gebied 410-420 cm-1 (figuur 4.16C) toonde de kristalliniteit van MA aan. Hieruit

volgde dat alle drie de componenten zich in beide formulaties in de kristallijne

toestand bevonden, ondanks het verschil in procestemperatuur. Deze vaststelling

was niet te verwachten (zie 4.5.3.1). Er werd aangenomen dat MA enkel gesmolten

was tijdens extrusie bij 70°C en niet bij 50°C. Dit verschil in fysische toestand van MA

tijdens beide extrusies werd verondersteld een invloed uit te oefenen op de vaste

toestand van de componenten in de extrudaten. De gelijke kristalliniteit van alle

componenten in beide formulaties kon opnieuw gecorreleerd worden aan het

gelijkaardig vrijstellingsprofiel van MPT (figuur 4.14). De torque van de extrusie bij

50°C (59-67%) was beduidend veel groter ten opzichte van deze van de extrusie bij

70°C (34-41%). Bijgevolg kon ook hier niet uitgesloten worden dat de torque geen

invloed had op de vaste toestand van de componenten. Mogelijks was MA partieel

gesmolten tijdens extrusie bij 50°C door de sterke frictie. Als MA zowel bij 70°C (als

gevolg van de temperatuur) als bij 50°C (als gevolg van de frictie) gesmolten was,

bood dit mogelijks een verklaring waarom de Raman spectra en de

vrijstellingsprofielen van MPT bij beide extrudaten gelijkaardig waren.

46

Figuur 4.16: De Raman spectra van de extrudaten opgebouwd uit 30% MPT,


-0,1

0,1

0,3

0,5

0,7

0,9

1,1

1,3

1,5

800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)



A MPT BA/MA

MPT

-0,1

0,9

1,9

2,9

3,9

4,9

1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1260

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)



B BA/MA

MPT

-0,3

-0,28

-0,26

-0,24

-0,22

-0,2

-0,18

-0,16

-0,14

405 410 415 420 425

Re

lati

eve

inte

nsi

teit

(A

U)

Raman shift (cm-1)



C MA

47

5 CONCLUSIE

In deze studie werden formulaties bestaande uit metoprololtartraat en

verschillende vetzuren succesvol aangemaakt via prilling en extrusie. De hierbij

gebruikte vetzuren waren beheenzuur, stearinezuur, palmitinezuur en myristinezuur.

De procestemperatuur speelde bij prilling slechts een kleine rol. Zolang deze hoog

genoeg was om de vetzuren te doen smelten, kon prilling eenvoudig uitgevoerd

worden. De procestemperatuur bij extrusie daarentegen was van groter belang. Om

goede extrudaten te formuleren, diende de temperatuur constant te worden

gehouden of geleidelijk te dalen doorheen de opeenvolgende segmenten van de

schroefkamer. De matrijstemperatuur speelde een zeer kritieke rol op het uitzicht van

de eindproducten.

Uit de vrijstellingsprofielen van MPT kon besloten worden dat de vrijstelling

sneller verliep uit de extrudaten in vergelijking met de prills, ondanks het kleiner

contactoppervlak van de extrudaten. Ook werd vastgesteld dat een hogere

geneesmiddelconcentratie aanleiding gaf tot een snellere geneesmiddelvrijstelling.

Van de vier gebruikte vetzuren veroorzaakte beheenzuur de traagste

geneesmiddelvrijstelling en palmitinezuur de snelste. Doordat beheenzuur de

traagste vrijstelling veroorzaakte, werd dit vetzuur als basiscomponent van de

verschillende geformuleerde matrices gebruikt. Tevens bleek toevoeging van

myristinezuur aan deze matrix meer in staat te zijn de vrijstelling van MPT te

vertragen ten opzichte van toevoeging van stearinezuur of palmitinezuur. Zowel bij

het toevoegen van stearinezuur, myristinezuur of palmitinezuur aan een

beheenzuurmatrix kon er geen rechtlijnig verband vastgesteld worden tussen de

vrijstellingssnelheid van MPT en het gehalte aan toegevoegd vetzuur.

Uit de studie over de invloed van de extrusieparameters werd besloten dat

zowel de voedingssnelheid als de procestemperatuur geen effect hadden op de

geneesmiddelvrijstelling uit de extrudaten.

De Raman spectra van de onderzochte formulaties toonden aan dat de

componenten zich in al deze extrudaten in de kristallijne toestand bevonden. Er werd

bijgevolg aangetoond dat de extrusietemperatuur geen invloed had op de vaste

toestand van de componenten.

48

6 LITERATUURLIJST

[1] A. Vervaeck, L. Saerens, B.G. De Geest, T. De Beer, R. Carleer, P. Adriaensens,

J.P. Remon, C. Vervaet, Prilling of fatty acids as a continuous process for the

development of controlled release multiparticulate dosage forms, European Journal

of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 85 (2013) 587-596

[2] P. Pivette, V. Faivre, L. Mancini, C. Gueutin, G. Daste, M. Ollivon, S. Lesieur,

Controlled release of a highly hydrophilic API from lipid microspheres obtained by

prilling: Analysis of drug and water diffusion processes with X-ray-based methods,

Journal of Controlled Release 158 (2012) 393-402

[3] E. Ampe, A. Vervaeck, C. Vervaet, Prilling voor de ontwikkeling van

multiparticulaire doseervormen met onmiddellijke en gecontroleerde

geneesmiddelvrijgave, Masterproef UGent Faculteit Farmaceutische Wetenschepen,

Vakgroep Geneesmiddelenleer, Labo voor Farmaceutische Technologie, 2012-2013

[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Prill (12/04/2014)

[5] http://www.aveka.com/colored-beads-visual-effects-food-applications.html

(12/04/2014)

[6] http://worldwidebusiness45.com/new%20product1.html (16/04/2014)

[7] P. Pivette, V. Faivre, G. Daste, M. Ollivon, S. Lesieur, Rapid cooling of lipid in a

prilling tower: Theoretical considerations and consequences on the structure of the

microspheres, J Therm Anal Calorim (2009) 98:47-55

[8] http://www.bytrade.com/html/photo1/1/67/66061_ori.jpg (30/05/2014)

[9] A. Almeida, B. Claeys, J.P. Remon, C. Vervaet, Hot-Melt Extrusion:

Pharmaceutical Applications: Hot-Melt Extrusion Developments in the

Pharmaceutical Industry. In D. Douroumis (Ed.) (2012), A. John Wiley & Sons, Ltd.,

Publication, UK, ISBN: 9780470711187

[10] http://www.glatt.com/cm/en/process-technologies/pelletizing/extrusion-

spheronization.html (19/04/2014)

49

[11] J. Breitenbach, Melt extrusion: from process to drug delivery technology,

European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 54 (2002) 107-117

[12] M. Windbergs, S. Gueres, C. J. Strachan, P. Kleinebudde, Two-Step Solid Lipid

Extrusion as a Process to Modify Dissolution Behavior, AAPS PharmSciTech, Vol.

11, No. 1, March 2010

[13] C. Reitz, P. Kleinebudde, INFLUENCE OF THERMAL AND THERMO-

MECHANICAL TREATMENT Comparison of two lipids with respect to their suitability

for solid lipid extrusion, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 89 (2007)

3, 669-673

[14] M. Windbergs, C. J. Strachan, P. Kleinebudde, Influence of the composition of

glycerides on the solid-state behaviour and the dissolution profiles of solid lipid

extrudates, International Journal of Pharmaceutics 381 (2009) 184-191

[15] C. Reitz, P. Kleinebudde, Solid lipid extrusion of sustained release dosage

forms, European Journal of Pharmaceutics 67 (2007) 440-448

[16] K. Pielichowski, K. Flejtuch, Differential Scanning Calorimetry Study of Blends of

Poly(ethylene glycol) with Selected Fatty Acids, Macromol. Mater. Eng. 2003, 288,

259-264

[17] http://www.glatt.com/cm/de/pharmaceutical-services/formulations-and-

technologies/drug-release-profiles.html (16/04/2014)

[18] M. Windbergs, M. Haaser, C. M. McGoverin, K. C. Gordon, P. Kleinebudde, C. J.

Strachan, Investigating the Relationship between Drug Distribution in Solid Lipid

Matrices and Dissolution Behaviour Using Raman Spectroscopy and Mapping,

Journal of Pharmaceutical Sciences, Vol. 99, NO. 3, March 2010

[19] Bijsluiter: informatie voor de gebruiker: Decapeptyl Sustained Release 3,75 mg

poeder en oplosmiddel voor suspensie voor injectie: Triptoreline (14/04/2014)

[20] http://www.medicinenet.com/theophylline_sustained_release-oral/article.htm

(14/04/2014)

50

[21] M. N. V. R. Kumar, N. Kumar, Polymeric Controlled Drug-Delivery Systems:

Perspective Issues and Opportunities, Drug Development and Industrial Pharmacy,

27(1), 1-30 (2001)

[22] http://www.fda.gov/drugs/drugsafety/Informationbydrugclass/ucm251735.htm

(16/04/2014)

[23] C. Leuner, J. Dressman, Improving drug solubility for oral delivery using solid

dispersions, European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 50 (2000)

47-60

[24] http://knsmedia.tradeindia.com/capsule-section-598976.html (15/04/2014)

[25] http://www.drugbank.ca/drugs/DB00264 (20/04/2014)

[26] MARTINDALE The Complete Drug Reference 36th edition, 1338-1339

[27] http://www.scbt.com/datasheet-205751-metoprolol-tartrate.html (17/05/2014)

[28] GECOMMENTARIEERD GENEESMIDDELENREPERTORIUM 2012, BCFI,

D/2012/0435/1, 56-57

[29] http://www.rxlist.com/lopressor-drug.htm (20/04/2014)

[30] THE MERCK INDEX 8th edition

[31] http://nl.wikipedia.org/wiki/Beheenzuur (23/04/2014)

[32] http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Behens%C3%A4ure_Skelett.svg

(20/04/2014)

[33] D. Desai, S. Kothari, M. Huang, Solid-state interaction of stearic acid with

povidone and its effect on dissolution stability of capsules, International Journal of

Pharmaceutics 354 (2008) 77-81

[34] http://nl.wikipedia.org/wiki/Stearinezuur (23/04/2014)

[35] http://www.antonides.com/producten/00002-202S12 (20/04/2014)

[36] http://en.wikipedia.org/wiki/Palmitic_acid (23/04/2014)

51

[37] http://www.misterie.be/Beeld/Palmitinezuur.gif (20/04/2014)

[38] G. A. Burdock, I. G. Carabin, Safety assessment of myristic acid as a food

ingredient, Food and Chemical Toxicology 45 (2007) 517-529

[39] http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Myristins%C3%A4ure_Skelett.svg

(20/04/2014)

[40] A. T. M. Serajuddin (Ph.D.), MELT EXTRUSION AND MELT GRANULATION

PROCESSES IN DEVELOPMENT OF DRUG REPORTS, St. John’s University,

Queens, New York

[41] http://books.google.be/books?id=lLx4GzA-7AUC&pg=PA15&redir_esc=y#v=one

page&q=mean%20feret&f= false (27/04/2014)

[42] http://nl.wikipedia.org/wiki/Ramanspectroscopie (5/5/2014)

EVENING LECTURES

INAUGURAL LECTURE: IMPACT OF THE PHARMACEUTICAL SCIENCES OVER

THE PAST 50 YEARS AND … QUO VADIS?

50 jaar geleden was de behandeling van verschillende aandoeningen door

middel van geneesmiddelen vaak zeer gelimiteerd. Zo waren er nog geen

geneesmiddelen op de markt tegen bepaalde dodelijke parasitaire en virale infecties.

Er bestonden eveneens nog geen orale contraceptiva of geneesmiddelen die het

cholesterolgehalte in het bloed kunnen verlagen.

Vandaag de dag is de farmaceutische wereld heel wat verder geëvolueerd. Er

wordt veel meer controle uitgeoefend op de farmaceutische markt. Er dienen

bijvoorbeeld verslagen van potentiële farmaca omtrent de farmacokinetiek en de

toxiciteit goedgekeurd te worden door verschillende autoritaire organisaties, alvorens

het geneesmiddel ontwikkeld en gebruikt mag worden. Dit zorgt er onder andere voor

dat het aantal nieuwe formulaties per tijdseenheid verder blijft afslanken. Daarnaast

worden steeds meer verschillende soorten formulaties op de markt gebracht die in

staat zijn de bestaande therapieën te verbeteren. Het belang van nieuwe

onderzoeksdomeinen zoals de genetica wordt alsmaar groter, evenals de interesse

in gepersonaliseerde behandelingen van aandoeningen. Nieuwe

onderzoekstechnieken hebben ervoor gezorgd dat het mechanisme van vele

pathologieën opgehelderd werd tot op cellulair en moleculair niveau. Hierdoor

kunnen naast de klachten ook de oorzaken van aandoeningen beter behandeld

worden. Ondanks de grote evoluties zijn er toch nog steeds beperkingen in de

farmaceutische industrie. Zo zijn we bijvoorbeeld nog niet in staat insuline oraal toe

te dienen, wat veel gebruiksvriendelijker is in vergelijking met de injecties.

Algemeen zal het DDD-concept van groot belang blijven. DDD is de afkorting

voor ‘Diagnosis, Drugs and Devices (diagnose, geneesmiddelen en doseervormen)’.

Een uitgebreidere kennis van de apotheker over pathologieën, behandelingswijzen

en geneesmiddelen zal in de toekomst vereist worden.

Persoonlijk denk ik dat er nog meer energie en financiële middelen

geïnvesteerd moeten worden in de samenwerking tussen geneeskundigen en

apothekers, aangezien hun vakgebieden elkaar steeds meer overlappen. Dit uit zich

reeds in de toenemende interesse voor de farmaceutische zorg verleend door

apothekers. Doordat de productie van geneesmiddelen alsmaar meer

geautomatiseerd gebeurt, zal deze interesse blijven toenemen.

BIOTECH TAKES OVER AND WE BETTER BE PREPARED

GENERIC PARADIGM REVISITED: BIOSIMILARS AND NON-BIOLOGICAL-

COMPLEX DRUGS

De farmaceutische biotechnologie, die instaat voor de productie van

zogenaamde biologicals, geniet heden ten dage veel interesse. Voorbeelden van

dergelijke biologicals zijn hormonen, groeifactoren, enzymen en monoklonale

antilichamen. Ook veelgebruikte antigenen in vaccins werden biotechnologisch

aangemaakt. Het productieproces van biologicals is relatief duur en ingewikkeld. Er is

zowel in-line als off-line controle vereist om de hoge kwaliteit en zuiverheid ervan te

verzekeren. Biologicals kunnen vaak onmogelijk oraal toegediend worden, waardoor

ze veelal geïnjecteerd moeten worden, al dan niet via micronaalden. Ze hebben

tevens een groot moleculair gewicht, wat ervoor zorgt dat het transport in het lichaam

niet verloopt via het bloedvatenstelsel, maar wel via de lymfevaten. Dit geeft

aanleiding tot een variërende biologische beschikbaarheid tussen verschillende

patiënten. Biosimilars zijn de generieken van biologicals en zijn bijgevolg goedkoper.

Ik heb het gevoel dat het belang van biologicals in de toekomst alleen maar

groter zal worden. Het is dus van cruciaal belang de farmaceutische biotechnologie

optimaal te ondersteunen en te promoten, zodat de reeds bestaande

geneesmiddelen verder kunnen geoptimaliseerd worden en nieuwe biologicals

kunnen ontwikkeld worden. Dit zal ons in staat stellen allerlei aandoeningen te

behandelen, waartegen momenteel nog geen geneesmiddelen op de markt zijn.

SCENARIOS FOR THE FUTURE OF THE PHARMACEUTICAL SCIENCES AND

IMPLICATIONS

INNOVATION STRATEGIES AND PUBLIC-PRIVATE PARTNERSHIPS

THE CHANGING ROLE OF THE PHARMACIST IN AN INTERNATIONAL

PERSPECTIVE (FIP)

De toekomst van de farmaceutische industrie is moeilijk te voorspellen. Het zal

altijd belangrijk zijn zich snel te kunnen aanpassen aan nieuwe ontdekkingen en

technieken. De farmaceutische industrie staat in voor de ontwikkeling en de productie

van geneesmiddelen, terwijl de academische wereld nieuwe mechanismes probeert

op te helderen en nieuwe technieken tracht uit te vinden. Een nauwere

samenwerking tussen deze twee instanties zou de farmaceutische evolutie kunnen

stimuleren. Wetenschappen betekent geld omzetten naar ideeën, het omgekeerde

heet innovatie. Vaak is de patiënt te weinig op de hoogte van de gebruikswijze een

geneesmiddel. Daarnaast worden veel geneesmiddelen off-label gebruikt en voldoet

de therapietrouw niet om een effectieve behandeling in te zetten. In dergelijke

gevallen dient de apotheker steeds meer in te grijpen. Hiervoor werd een nieuwe

subdivisie in de farmaceutische industrie ontwikkeld, nl de farmaceutische zorg.

UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT FARMACEUTISCHE...

Documents

Transcript of UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT FARMACEUTISCHE...