Permeation durch eine synthetische Membran

Um weitere Erkenntnisse über den Einfluss der Zusammensetzung von Donator- und Akzep-torlösung auf den Arzneistofftransport durch eine Membran zu gewinnen, wurde eine hydrophile synthetische Membran (Nephrophan^® = NP) als Permeationsbarriere für P-HCl und D-Na eingesetzt, für die keine relevante Beeinflussung durch die Permeationsmedien zu erwarten war.

Abb. 35: Peff von P-HCl und D-Na durch Nephrophan^®, n=5

Aus Untersuchungen von Krase et al. [287] geht hervor, dass die getesteten, hydrophilen Substanzen, ungeachtet der Molekülgröße und des VK, einen Peff von 2.7 x 10^-5cm/s durch diese Membran aus regenerierter Zellulose erbrachten. Der in der vorliegenden Versuchsreihe ermittelte Peff für P-HCl (Tabelle 20) ist mit diesem referierten Koeffizienten vergleichbar.

Geringfügige Unterschiede sind den unterschiedlichen Permeationsapparaturen zuzuschrei-ben.

Tabelle 20 weist einen statistisch signifikanten Unterschied zwischen den Peff von D-Na und P-HCl aus. D-Na war nach 300 min in geringerer Konzentration im Akzeptor zu detektieren.

Während für D-Na wieder das PG enthaltende Puffersystem als Permeationsmedium diente, kam für P-HCl nur GBR zum Einsatz.

Neben der stark erhöhten Tonizität von GBR/PG gegenüber GBR, könnte auch die durch den PG-Zusatz erhöhte Viskosität (3.454 mPas) verglichen mit GBR (0.722 mPas) eine Rolle bei der Arzneistoffliberation spielen. Ist ein Arzneistoff in einem LM gelöst, so kann die Dif-fusion in dem LM zum geschwindigkeitsbestimmenden Schritt für die Liberation werden. Der

D-Na

P-HCl

15 17 19 21 23 25

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Peff [10-6 cm/s]

ERGEBNISSE UND DISKUSSION

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Diffusionskoeffizient einer Substanz ist u.a. abhängig von der Viskosität des umgebenden Mediums; je größer die Viskosität, desto kleiner ist der Diffusionskoeffizient. Natürlich spielt dieser Viskositätseffekt nicht nur bei Permeationen durch NP, sondern auch bei biologischen Membranen eine Rolle, jedoch ist dieser im vorliegenden Fall gegenüber dem osmotischen Druck zu vernachlässigen.

Tabelle 20: Permeationsdaten der D-Na- und P-HCl-Lösungen durch Nephrophan^® Q300

Zubereitung

Peff

[10^-6 cm/s] log Peff [µg] [%]

P-HCl 2% 22.27 (1.70) -4.65 4990.55 (182.16) 24.95 D-Na 2% 19.75 (0.96)^* -4.70 3551.18 (126.78)^* 17.76^* n=5, (*) p<0.05 verglichen mit P-HCl, SD in Klammern

Beim Vergleich der Peff von P-HCl aus GBR bzw. GBR/PG durch SC, stellte sich eine Dezi-mierung des Koeffizienten durch GBR/PG heraus (vgl.4.2.5.2). Der wasserentziehende Effekt von GBR/PG fehlt bei den Versuchen mit NP, da die synthetische Membran kein Wasser bzw. wässriges Medium mit niedrigerer Tonizität als GBR/PG enthält. Folglich sind Einflüs-se, wie osmotischer Druck und Arzneistofftransport entgegen dem Wasserstrom ausgeschaltet und der Einfluss von GBR/PG auf die Diffusion durch NP wird als moderat angenommen.

Als Resümee dieser Studie kann postuliert werden, dass die Permeation durch NP wesentlich weniger durch die Zusammensetzung der Donator-/Akzeptorlösung beeinflusst wird als die Permeation durch okulare Gewebe. Effekte der Versuchsmedien bzw. Einflüsse der Arznei-formulierung auf die Gewebe und daraus resultierende Veränderungen im Permeations-verhalten sind unter Verwendung von NP ausgeschaltet. Aufgrund dieser Tatsache ist NP geeignet, Wechselwirkungen zwischen dem Arzneistoff und dem Versuchsmedium bzw. mit zugesetzten Hilfsstoffen der Arzneistofflösung, die zu einer veränderten Permeation führen können, zu erfassen [288].

4.2.6 Mycophenolatmofetil

Die extrem geringe Löslichkeit von MMF (vgl. 4.1.1.2) erforderte Maßnahmen zur Löslich-keitsvermittlung. Die unter Zusatz von HP-β-CD entwickelten Formulierungen sind in Tabel-le 9 charakterisiert. Zur Testung gelangte eine Zubereitung mit 1% MMF, das zunächst in

GBR, versetzt mit 10% HP-β-CD, suspendiert wurde. Diese Suspension wurde dann bei 121°

C und 200 kPa für 15 min autoklaviert, um das schwerlösliche MMF in Lösung zu bringen (vgl. 4.1.1.2). Bei dieser Bearbeitung fand eine teilweise Hydrolyse des Esters MMF statt, so dass in der Lösung auch MPA zu detektieren war (vgl. 4.1.1.2). Beide Substanzen lagen nach dem Autoklavieren in einem Verhältnis von 43.34 ± 5.36 % MMF : 56.67 ± 5.36 % MPA (n=13) vor.

Ausgehend von dieser Lösung wurde die Permeation beider Komponenten durch isolierte SC erfasst. In drei von zehn Ussing-Kammern war MMF während der gesamten Experimentdauer nicht im Akzeptormedium zu detektieren. Für die restlichen sieben Ansätze errechnete sich eine minimale Permeabilität von 0.23% MMF nach 5 h, was einer Konzentration von 0.38 µg/ml entsprach. Die Peff wurden aufgrund der Tatsache, dass teilweise erst nach geraumer Zeit (t > 210 min) MMF-Konzentrationen im Akzeptormedium messbar waren, nicht berech-net. Es ist also anzunehmen, dass die metabolische Aktivität des isolierten Gewebes erhalten blieb und das im Donator vorliegende Prodrug bei der Membranpassage nahezu vollständig enzymatisch gespalten wurde.

Wird bereits der aktive Metabolit MPA im Donatorkompartiment vorgelegt (hier in stöchio-metrischer Konzentration zu 1% MMF in GBR/10% HP-β-CD, d.h. 0.74% MPA) ergibt sich eine um 78% erhöhte Permeationsrate (5 h-Wert) gegenüber MPA, das aus der MMF-Präpara-tion freigesetzt wird (Abb. 36, Tabelle 21).

Trotz der größeren Hydrophilie von MPA (VK 0.46) passierte dieser Wirkstoff die Cornea in größerem Ausmaß als MMF (VK 12.25), welches deutlich lipophiler ist und damit eigentlich favorisiert für den Durchtritt durch das Gewebe sein sollte. Eine Ursache für dieses uner-wartete Phänomen könnte neben der Metabolisierung zu MPA die höhere Molekülmasse von MMF (Mrel 433.5), verglichen mit MPA (Mrel 320.3), sein. Wie bereits erwähnt, bestimmten Liaw and Robinson [207] für Polyethylenglykol ein Cut-off für die corneale Permeation bei einer Molekülmasse von 400-600. Sasaki et al. [208] berichteten, dass die Permeabilität von hydrophilen Molekülen eine signifikante Korrelation zur Molekülmasse zeigte.

An Hand dieser in vitro-Resultate war zu schlussfolgern, dass das Prodrug MMF keine Vor-teile hinsichtlich der Verfügbarkeit bei der topischen okularen Anwendung gegenüber MPA bietet. Allerdings wurde bei in vivo-Verteilungsstudien an Kaninchenaugen, durchgeführt in

ERGEBNISSE UND DISKUSSION

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unserer Arbeitsgruppe [289], eine größere MPA-Konzentration in der Cornea bei topischer Applikation von 1%iger MMF-Lösung gefunden als bei der Anwendung von MPA-Lösung gleicher Konzentration (Sörensen-Phosphat-Pufferlösung pH 7.4, 10% HP-β-CD, Autokla-vieren).

Abb. 36: Permeation von MPA aus einer MMF-Lösung 1% (= 0.43% MPA) und aus einer Lösung 0.74%, n = 9-10

Auch von anderen Wissenschaftlern konnte bewiesen werden, dass MPA eine zweimal größere Bioverfügbarkeit aufgrund verstärkter Absorption hatte, wenn es oral als MMF an nicht-menschliche Primaten verabreicht wurde [290]. Jedoch lässt sich dieser Befund aus der durchgeführten in vitro-Studie mit SC nicht verifizieren.

Tabelle 21: Permeationsdaten von MPA aus einer MMF-Lösung 1% (= 0.43% MPA) und aus einer MPA-Lösung 0.74%

Q300

Zubereitung

Peff

[10^-6 cm/s] log Peff [µg] [%]

MMF 1.0% 2.81 (1.03) -5.55 132.02 (49.79) 4.57 MPA 0.74% 5.48 (1.96) -5.26 337.89 (105.35) 2.57 n=9-10, SD in Klammern

Als Nachteil hinsichtlich der Verwendung von MMF-Lösung ist die mehr oder weniger un-kontrollierte Hydrolyse des Wirkstoffs während des Autoklavierens und ggf. bei der Lagerung anzusehen. Obwohl sich das Ausmaß der Esterhydrolyse von MMF sofort nach der Herstel-lung in definierten Grenzen (43.34 ± 5.36 % MMF : 56.67 ± 5.36 % MPA) bewegt, muss mit unterschiedlichen Verfügbarkeiten gerechnet werden. Die Esterhydrolyse von MMF findet

0

auch bei Raumtemperatur ohne vorherige Autoklavierung und Lagerung im verwendeten Puf-fersystem statt. Nach 24 h wurden 88.35 ± 0.38% des gelösten MMF als Ester wieder-gefunden, die restlichen 11.65 ± 0.38% waren als MPA zu identifizieren. Weiterführende Stabilitätstests der MMF- und MPA-Lösungen sind notwendig, um geeignete, praxisrelevante Formulierungen zu erhalten.

Gemäß den vorliegenden Ergebnissen kann der Einsatz von MPA anstatt MMF in Augen-tropfen in Erwägung gezogen werden, da erstens eine höhere in vitro-Verfügbarkeit erzielt wurde, zweitens eine Spaltung von MPA nicht nachgewiesen werden konnte und drittens MPA besser wasserlöslich ist als MMF. Allerdings sollten die Resultate der in vivo-Unter-suchungen an Kaninchenaugen unserer Forschungsgruppe [289] kritisch in die Bewertung der Ergebnisse der in vitro-Studie einbezogen werden.

4.2.7 Permeation durch gelaserte Schweinecornea