Кінетичні біофармацевтичні дослідження нового анальгетичного препарату парацетамол–глюкозамін
Анотація
Актуальність. Міжкомпонентні взаємодії у фармпрепаратах можуть відігравати важливу роль у вивільненні лікарської речовини, її проникненні крізь мембрану та мембранотропній дії. Таким чином, новітні препарати потребують перевірки їх біофармацевтичних характеристик. Розроблений новий анальгетичний препарат на основі парацетамолу (Actimask® Acetaminoprofen) та гепатопротектору N-ацетил-D-глюкозаміну показав підвищену безпечність та підсилення анальгетичного ефекту (Ruban O., 2022). Мультибішарові ліпідні мембрани було обрано як перспективне тестове середовище завдяки їх встановленій доречності та чутливості при вивченні мультикомпонентних взаємодій лікарських речовин з мембраною. Це створило основу для кінетичного підходу, який дозволяє виявляти біофармацевтичні взаємодії у модельному мембранному середовищі.
Метою роботи було виявлення змін вивільнення парацетамолу з нового препарату парацетамол-глюкозамін та його проникнення крізь мембрану, а також оцінка придатності розроблюваного підходу до моніторингу біофармацевтичних взаємодій у мембранному середовищі.
Матеріали і методи. Мультибішарові мембрани L-a-диміристоїлфосфатидилхоліну були використані як біомиметичне тестове середовище. Метод диференціальної скануючої калориметрії був застосований для моніторингу кінетики взаємодії лікарських речовин з мембраною.
Результати. Желатин як складова Actimask® підвищує характерний час дифузії парацетамолу майже втричі, але не впливає на його рівноважний розподіл у мембрану. Глюкозамін індивідуально не має вираженого мембранотропного ефекту за умов експерименту, втім у комбінації з желатином суттєво зменшує рівноважний розподіл парацетамолу у мембрану, майже не впливаючи на його дифузію. Повний набір компонентів препарату підвищує мембранотропний ефект на 34% у порівнянні з індивідуальним парацетамолом.
Висновки. Глюкозамін та желатин можуть впливати як на кінетичні, так і на рівноважні параметри взаємодії парацетамолу з ліпідною мембраною, тоді як повний набір компонентів препарату підвищує ефект парацетамолу, що добре корелює з попередньо встановленим підсиленням анальгетичного ефекту препарату. Розроблюваний підхід дозволяє чітко відстежувати вивільнення лікарської речовини та її проникнення крізь мембрану у залежності від набору компонентів препарату. Загалом отримані результати показують придатність даного підходу для застосування у доклінічних дослідженнях фармпрепаратів.
Завантаження
Посилання
Ruban O, Zupanets I, Kolisnyk T, Shebeko S, Vashchenko O, Zimin S, et al. Pharmacological and biopharmaceutical studies of paracetamol and N-acetyl-D-glucosamine combination as an analgetic drug. ScienceRise: Pharm. Sci. 2022;35(1):28–36. https://doi.org/10.15587/2519-4852.2022.253474
Jackson K, Young D, Pant S. Drug-excipient interactions and their affect on absorption. Pharmaceutical Science & Technology Today. 2000;3(10):336–45. https://doi.org/10.1016/s1461-5347(00)00301-1
Narang AS, Boddu SHS. Excipient applications in formulation design and drug delivery. In: Narang AS, Boddu SHS, editors. Excipient applications in formulation design and drug delivery. Springer International Publishing Switzerland; 2015. Chapt. 1. p. 1–10. http://doi.org/10.1007/978-3-319-20206-8_1
Gorain B, Choudhury H, Pandey M, Madheswaran T, Kesharwani P, Tekade RK. Drug-excipient interaction and incompatibilities. In: Rakesh K, editor. Dosage form design parameters. Vol. II. Advances in pharmaceutical product development and research. Academic Press; 2018. p. 363–402. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814421-3.00011-7
Bharate SS, Bharate SB, Bajaj AN. Interactions and incompatibilities of pharmaceutical excipients with active pharmaceutical ingredients: a comprehensive review. J Excipients Food Chem. 2010;1(3):3–27.
Balasubramaniam J, Bindu K, Rao VU, Ray D, Haldar R, Brzeczko AW. Effect of superdisintegrants on dissolution of cationic drugs. Dissol. Technol. 2008;15(2):18–25. https://doi.org/10.14227/DT150208P18
Kolisnyk T, Vashchenko O, Ruban O, Fil N, Slipchenko G. Assessing compatibility of excipients selected for sustained release formulation of bilberry leaf extract. Braz J Pharm Sci. 2022;58. https://doi.org/10.1590/s2175-97902022e19753
Lichtenberger LM, Barron M, Marathi U. Association of phosphatidylcholine and NSAIDS as a novel strategy to reduce gastrointestinal toxicity. Drugs Today. 2009;45(12):877–90. https://doi.org/1396674/dot.2009.45.12.1441075
Orme M. Drug absorption in the gut. Br J Anaesth. 1984;56:59–67. https://doi.org/10.1093/bja/56.1.59
Seydel JK, Wiese M. Drug-membrane interactions: analysis, drug distribution, modeling. In: Mannhold R, Kubinyi H, Folkers G, editors. Methods and Principles in Medicinal Chemistry. Vol. 15. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH; 2002. 349 p.
Vashchenko OV. Individual and joint interactions of components of medicinal products with model lipid membranes [dissertation]. D. Sc. thesis. Kharkiv; 2020. 363 p. (in Ukrainian) Available from: https://rbecs.karazin.ua/wp-content/uploads/2018/dis/dis_Vashchenko.pdf
Lucio M, Lima J, Reis S. Drug-membrane interactions: significance for medicinal chemistry. Curr. Med. Chem. 2010;17:1795–809. https://doi.org/10.2174/092986710791111233
Lopes LB, Scarpa MV, Pereira NL, de Oliveira LC, Oliveira AG. Interaction of sodium diclofenac with freeze-dried soya phosphatidylcholine and unilamellar liposomes. Rev Bras Cienc Farm. 2006;42(4):497–504. https://doi.org/10.1590/S1516-93322006000400004
Kyrikou I, Hadjikakou SK, Kovala-Demertzi D, Viras K, Mavromoustakos T. Effects of non-steroid anti-inflammatory drugs in membrane bilayers. Chem Phys Lipids. 2004;132(2):157–69. https://doi.org/10.1016/j.chemphyslip.2004.06.005
Sun S, Sendecki AM, Pullanchery S, Huang D, Yang T, Cremer PS. Multistep Interactions between ibuprofen and lipid membranes. Langmuir. 2018;34(36):10782–92. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.8b01878
Panicker L, Sharma VK, Datta G, Deniz KU, Parvathanathan PS, Ramanathan KV, et al. Interaction of aspirin with DPPC in the lyotropic, DPPC-aspirin-H2O/D2O membrane. Mol Cryst Liq Cryst. 1995;260(1):611–21. https://doi.org/10.1080/10587259508038734
Pereira-Leite C, Nunes C, Reis S. Interaction of nonsteroidal anti-inflammatory drugs with membranes: in vitro assessment and relevance for their biological actions. Progr Lipid Res. 2013;52(4):571–84. https://doi.org/10.1016/j.plipres.2013.08.003
Flaten GE, Luthman K, Vasskog T, Brandl M. Drug permeability across a phospholipid vesicle-based barrier: 4. The effect of tensides, co-solvents and pH changes on barrier integrity and on drug permeability. Eur J Pharm Sci. 2008;34(2–3):173–80. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2008.04.001
Lee CK, Uchida T, Kitagawa K, Yagi A, Kim NS, Goto S. Relatioship between lipophylicity and skin permeability of various drugs form an ethanol/water/lauric acid system. Biol Pharm Bull. 1994;17(10):1421–4. https://doi.org/10.1248/bpb.17.1421
Vashchenko OV, Kasian NA, Budіanska LV. Comparative effects of stearic acid, calcium and magnesium stearates as dopants in model lipid membranes. Funct Mater. 2018;25(2):300–7. https://doi.org/10.15407/FM25.02.300
Krasnikova AO, Vashchenko OV, Kasian NA, Iermak IuL, Markevich MA. Thermodynamical parameters of phase transitions in model lipid membranes as a marker of membranotropic effects of antibiotics in generic drugs. Biophysical Bulletin. 2014;32(2):27–38. Available from: https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/1589/1332 (In Russian)
Bottner M, Winter R. Influence of the local anesthetic tetracaine on the phase behavior and the thermodynamic properties of phospholipid bilayers. Biophys J. 1993;65(5):2041–6. https://doi.org/10.1016/S0006-3495(93)81254-2
Toyran N, Severcan F. The effect of magnesium ions on vitamin D2-phospholipid model membrane interactions in the presence of different buffer media. Talanta. 2000;53(1):23–7. https://doi.org/10.1016/S0039-9140(00)00378-7
Toyran N, Severcan F. Infrared spectroscopic studies on the dipalmitoyl phosphatidylcholine bilayer interactions with calcium phosphate: effect of vitamin D2. Spectroscopy. 2002;16(3):399–408. https://doi.org/10.1155/2002/381692
Toyran N, Severcan F. Competitive effect of vitamin D2 and Ca2+ on phospholipid model membranes: an FTIR study. Chem Phys Lipids. 2003;123(2):165–76. https://doi.org/10.1016/s0009-3084(02)00194-9
Ricci M, Oliva R, Del Vecchio P, Paolantoni M, Morresi A, Sassi P. DMSO-induced perturbation of thermotropic properties of cholesterol-containing DPPC liposomes. Biochim Biophys Acta – Biomembranes. 2016;1858(12):3024–31. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2016.09.012
Vashchenko OV, Budianska LV. Joint action of pharmaceuticals in model lipid membranes: calorimetric effects. Biophysical Bulletin. 2016;36(2):11–8. https://doi.org/10.26565/2075-3810-2016-36-02 (In Russian)
Johansson ME, Nicklasson M. Investigation of the film formation of magnesium stearate by applying a flow-through dissolution technique. J Pharm Pharmacol. 1986;38(1):51–4. https://doi.org/10.1111/j.2042-7158.1986.tb04466.x
Drug-biomembrane interaction studies. The application of calorimetric techniques. Pignatello R, editor. New Delhi: Woodhead Publishing; 2013. 436 р.
Mavromoustakos TM. The use of differential scanning calorimetry to study drug-membrane interactions. In: Dopico AM, editor. Methods in Membrane Lipids. Methods in Molecular Biology™, vol. 400. Humana Press. 2007. p. 587–600. https://doi.org/10.1007/978-1-59745-519-0_39
Kasian NA, Vashchenko OV, Budianska LV, Brodskii RYe, Lisetski LN. Thermodynamics and kinetics of joint action of antiviral agent tilorone and DMSO on model lipid membranes. Biochim Biophys Acta – Biomembranes. 2019;1861(1):123–9. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2018.08.007
Lvov JM, Mogilevskij LJ, Fejgin LA, Györgyi S, Ronto Gy, Thompson KK, et al. Structural parameters of phosphatidylcholine bilayer membranes. Mol Cryst Liq Cryst. 1986;133(1–2):65–73. https://doi.org/10.1080/00268948608079561
Nademi Y, Iranagh SA, Pour АY, Mousavi SZ, Modarress H. Molecular dynamics simulations and free energy profile of paracetamol in DPPC and DMPC lipid bilayers. J Chem Sci. 2014;126(3):637–47. https://doi.org/10.1007/s12039-013-0556-x
Digenis GA, Sandefer EP, Page RC, Doll WJ, Gold TB, Darwazeh NB. Bioequivalence study of stressed and nonstressed hard gelatin capsules using amoxicillin as a drug marker and gamma scintigraphy to confirm time and GI location of in vivo capsule rupture. Pharm Res. 2000;17(5):572–82. https://doi.org/doi:10.1023/a:1007568900147
Meyer MC, Straughn AB, Mhatre RM, Hussain A, Shah VP, Bottom CB, et al. The effect of gelatin cross-linking on the bioequivalence of hard and soft gelatin acetaminophen capsules. Pharm Res. 2000;17(8):962–6. https://doi.org/10.1023/A:1007579221726
Koynova R, Caffrey M. Phases and phase transitions of the phosphatidylcholines. Biochim Biophys Acta – Reviews on Biomembranes. 1998;1376(1):91–145. https://doi.org/10.1016/S0304-4157(98)00006-9
Lewis RNAH, McElhaney RN. The mesomorphic phase behavior of lipid bilayers In: Yeagle PL, editor. The structure of biological membranes. 2nd ed. Boca Raton: CRC Press; 2004. p. 53–72. https://doi.org/10.1201/9781420040203
Kasian NA, Vashchenko OV, Budianska LV, Brodskii RYe, Lisetski LN. Cooperative domains in lipid membranes: size determination by calorimetry. J Therm Anal Calorim. 2019;136(2):795–801. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7695-8
Tomassetti M, Catalani A, Rossi V, Vecchio S. Thermal analysis study of the interactions between acetaminophen and excipients in solid dosage forms and in some binary mixtures. J Pharm Biomed Anal. 2005;37(5):949–55. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2004.10.008
Patel S, Patel M, Kulkarni M, Patel MS. DE-INTERACT: A machine-learning-based predictive tool for the drug-excipient interaction study during product development—Validation through paracetamol and vanillin as a case study. Int J Pharm. 2023;637:122839. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2023.122839
Chayka LA, Povolotskaya VA, Lisetskiy LN, Panikarskaya VD, Kostrova AA. Vliyanie paratsetamola i ego kombinatsiy na termodinamicheskie harakteristiki membrannyih struktur [Effect of paracetamol and its combinations on thermodynamic characteristics of membrane structures]. Pharmacom. 1995;7:20–2 (In Russian)
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
