Физико химические свойства лекарственных средств фармакология

Зависимость действия лекарств от их структуры, физико-химических свойств, лекарственной формы и путей введения.

Химическая структуралекарства определяет следующие особенности его действия:

Пространственную конфигурацию молекул лекарства и его способность активировать или блокировать рецепторы. Так, например, l-энантиомер пропранолола способен блокировать₁и₂-адренорецепторы, тогда как егоd-энантиомер в несколько раз более слабый адреноблокатор.

Тип биосубстрата, с которым вещество способно взаимодействовать. Например, стероидные молекулы с ароматизированным кольцом из класса С₁₈-стероидов активируют эстрогеновые рецепторы, а при насыщении кольца приобретают способность стимулировать андрогеновые рецепторы.

Характер устанавливаемых с биосубстратом связей и продолжительность действия. Например, ацетилсалициловая кислота образует ковалентную связь с циклооксигеназой, ацетилирует активный центр фермента и необратимо лишает его активности. Напротив салицилат натрия образует с активным центром фермента ионную связь и лишь временно лишает его активности.

Физико-химические свойства лекарства.Данная группа свойств определяет, главным образом, кинетику лекарства и его концентрацию в области биологического субстрата. Ведущую роль здесь играет степень полярности молекулы вещества, сочетание липофильных и гидрофильных свойств. Все эти факторы были уже рассмотрены ранее.

Лекарственная форма.Лекарственная форма определяет скорость поступления лекарства в системный кровоток и продолжительность его действия. Так, в ряду водный раствор > суспензия > порошок > таблетка скорость поступления в кровоток падает. Данный эффект связан, отчасти, с площадью поверхности лекарственной формы – чем она больше, тем быстрее происходит всасывание, т.к. большая часть лекарства контактирует с биологической мембраной. Данную зависимость можно проиллюстрировать следующим примером: площадь поверхности куба с ребром 1 см составляет 6 см 2 , а если этот куб разделить на меньшие кубики с ребром 1 мм, то площадь поверхности составит 60 см 2 при том же общем объеме.

Иногда размер частиц или вид лекарственной формы являются определяющими факторами для реализации фармакологического эффекта лекарства. Например, абсорбция гризеофульвина или солей лития возможна только в том случае, если они имеют вид мельчайших частиц, поэтому все лекарственные формы этих средств представляют собой микрокристаллические суспензии, таблетки или порошки.

Пути введения.Путь введения также определяет скорость поступления лекарства в системный кровоток. В ряду внутривенное > внутримышечное > подкожное введение скорость поступления лекарства в организм уменьшается и время развития эффекта лекарства замедляется. Иногда путь введения может определять характер действия лекарства. Например, раствор сульфата магнезии при пероральном введении оказывает послабляющее действие, при введении в мышцу он оказывает гипотензивный эффект, а при внутривенном введении – наркотическое действие.

Проблема биоэквивалентности лекарственных средств

Выше уже упоминалось о том, что каждое лекарство может быть представлено на рынке как в брендовой, так и в генерической форме, причем генерические средства могут иметь несколько вариантов торговых названий. Например, транквилизатор диазепам представлен на рынке 10 генерическими препаратами, противовоспалительное средство диклофенак – 14. Все это многообразие лекарственных средств отличается часто не только внешним видом, но и стоимостью (причем, разница в цене иногда может быть довольно ощутимой).

Естественно, что врач и пациент предполагают, что все это многообразие лекарств должно обеспечить равное по эффективности лечение болезни. Т.е. они исходят из предположения об эквивалентности различных препаратов одного и того же лекарственного средства, произведенного разными фирмами.

Различают 3 вида эквивалентности:

Химическая (фармацевтическая) эквивалентность – означает, что 2 лекарственных препарата содержат одно и то же лекарственное вещество в равных количествах и в соответствии с действующими стандартами (фармакопейными статьями). При этом неактивные ингридиенты лекарственных препаратов могут различаться. Например, таблетки ренитека и энама по 10 мг являются химически эквивалентными, т.к. содержат по 10 мг эналаприла малеата (ингибитора АПФ).

Биоэквивалентность – означает, что два химически эквивалентных лекарственных препарата различных производителей при введении в организм человека в равных дозах и по одинаковой схеме всасываются и поступают в системный кровоток в равной степени, т.е. обладают сопоставимыми показателями биодоступности. Доказательство биоэквивалентности генерического лекарственного препарата его брендовому аналогу – необходимое условие регистрации любого генерического препарата.

Основным критерием биоэквивалентности является отношение площадей под фармакокинетической кривой для двух изучаемых лекарственных средств, а также отношение максимальных концентраций этих лекарств в крови пациента:

и

Считают, что допустимыми колебаниями этих параметров является диапазон 0,8-1,2 (т.е. биодоступность двух сравниваемых лекарств не должна различаться более чем на 20%).

Если генерический лекарственный препарат является небиоэквивалентным его брендовому аналогу то данное лекарство не может быть зарегистрировано и разрешено к применению. Показателен пример с препаратами пиридинолкарбамата. Это средство было представлено на рынке в виде таблеток пармидин (Россия), продектин (Венгрия) и ангинин (Япония) 2 . Разница показателей биодоступности между пармидином и ангинином составляла 7,1%, тогда как та же разница для продектина и ангинина была 46,4%. Неудивительно, что доза продектина должна была быть в 2 раза больше дозы ангинина, чтобы оказать сопоставимое терапевтическое действие.

Доказательств биоэквивалентности не требуется для отдельных лекарственных препаратов: дигоксина, фенитоина, оральных контрацептивов. Это связано с тем, что обеспечить равную биодоступность для этих средств сложно даже в пределах одного производителя – иногда разные серии препарата, изготовленные на одном заводе могут иметь значимые колебания показателей биодоступности.

Следует помнить, что биоэквивалентность лекарств еще ничего не говорит об их терапевтической эквивалентности. Ниже приведен пример подобной ситуации.

Терапевтическая эквивалентность. Данное понятие означает, что 2 лекарственных препарата, содержащих одно и то же лекарственное средство, которые применяют в равных дозах и по одинаковой схеме вызывают сопоставимый терапевтический эффект. Терапевтическая эквивалентность не зависит от биоэквивалентности лекарственных препаратов. Два препарата могут быть биологически эквивалентны, но при этом иметь разную терапевтическую эквивалентность. Примером может служить ситуация, которая сложилась после выхода на рынок лекарств 2 препаратов коллоидного висмута субцитрата – брендового препарата «Де-нол» (YamanouchiEuropeB.V., Нидерланды) и «Трибимол» (TorrentHouse, Индия), которые были биоэквивалентны. Однако, изучение их антигеликобактерной активности показало, что незначительное изменение фирмойTorrentтехнологии производства практически лишило трибимол активности в отношенииH.pylori. Следует отдать должное сотрудникам фирмы – они исправили допущенную ошибку (хотя репутация фирмы при этом несколько пострадала).

Возможна иная ситуация, когда два биологически неэквивалентных препарата оказываются терапевтически эквивалентными. В частности, два оральных контрацептива — новинет (GedeonRichter) и мерсилон (Organon) содержат по 150 мг дезогестрела и 20 мкг этинилэстрадиола. Несмотря на одинаковый состав, они являются бионеэквивалентными, но при этом равноэффективно предупреждают беременность.

Источник

Электронный учебник

Содержание

Глава 2. Таблетки (Tabulettae)

2.4. Свойства порошкообразных лекарственных субстанций

Эти свойства часто подразделяют на две большие группы: физико-химические и технологические.

2.4.1. Физико-химические свойства

Форма и размер частиц. Порошкообразные лекарственные субстанции являются грубодисперсными системами и имеют частицы различных форм и размеров. Большинство из них является кристаллическими системами; Вещества аморфные – вещества, не имеющие кристаллической структуры»>аморфное состояние встречается реже.

У многих лекарственных препаратов частицы анизодиаметрические (несимметричные, разноосные). Они могут быть удлиненной формы, когда длина значительно превышает поперечные размеры (палочки, иголки и т.п.), или пластинчатыми, когда длина и ширина значительно больше толщины (пластинки, чешуйки, таблички, листочки и т.п.). Меньшая часть порошкообразных веществ имеет частицы изодиаметрические (симметричные, равноосные) – это шаровидные образования, глыбки, многогранники и т.п.

Форма и размер частиц порошков зависят: у кристаллических веществ (химико-фармацевтические препараты) – от структуры кристаллической решетки и условий роста частиц в процессе кристаллизации, у измельченных растительных материалов – от анатомо-морфологических особенностей измельченных органов растений и типа измельчающей машины.

Размер частиц порошков определяют по их длине и ширине, которые измеряют с помощью микроскопа, снабженного микрометрической сеткой, при увеличении в 400 или 600 раз.

Форму частиц устанавливают по отношению средней длины частиц к средней ширине. При этом методе частицы условно подразделяются на три основные вида: удлиненные – отношение длины к ширине – более чем 3:1; пластинчатые – длина превышает ширину и толщину но не более чем в 3 раза; равноосные – имеют шарообразную, многогранную форму близкую к изодиаметрической.

Существует 6 кристаллических систем: кубическая, гексагональная, тетрагональная, ромбическая, моноклиническая, триклиническая.

Наибольшее количество среди кристаллических продуктов составляют вещества моноклинической системы

Обычно порошки, имеющие форму частиц в виде палочек, характеризуются мелкодисперсностью, хорошей уплотняемостью и достаточной пористостью (анальгин, норсульфазол, акрихин и др.).

Физические свойства порошков определяются удельной и контактной поверхностью и истинной Плотность – отношение массы вещества или тела к его объему»>плотностью.

Удельная поверхность – суммарная поверхность, которую занимает порошкообразное вещество, а контактная поверхность – поверхность, которая образуется при соприкосновении между собой частицами порошка.

,

где m – масса вещества, г;

ρ_ж – плотность жидкости, г/см 3 ;

m₁ – масса волюметра с веществом, г;

m₂ – масса волюметра с жидкостью и веществом, г.

По коэффициенту контактного трения (f) косвенно судят об абразивности таблетируемых масс. Чем больше его значение, тем более стойким к износу должен быть Пресс-инструмент, -та, м. – составная часть таблеточного пресса, состоит из матрицы и двух пуансонов (верхний и нижний)»>пресс-инструмент таблеточных машин.

Гигроскопичность (от др.-греч. υγρος – влажный и σκοπεω – наблюдаю) – свойство некоторых веществ поглощать водяные пары из воздуха»>Гигроскопичность. Если упругость паров в воздухе больше, чем их упругость на поверхности твердых частиц, тогда порошкообразная масса, подготовленная к таблетированию, начнет поглощать пары из воздуха и расплываться в поглощенной воде. Кинетику влагопоглощения определяют весовым методом в нормальных (обычных) условиях, в экстремальных (эксикаторе над водой – 100% относительная влажность), или же в климатической камере.

Кристаллизационная вода. Молекулы кристаллизационной воды определяют механические (прочность, Пластичность, -ности, ж. – свойство твердых тел сохранять пластические (остаточные) деформации тела прекращения действия внешних сил, которые повлекли деформацию»>пластичность) и термические (отношение к температуре воздушной среды) свойства кристалла и оказывают существенное влияние на поведение кристалла под давлением. Явление «цементации» также тесно связано с наличием кристаллизационной воды в таблетируемых субстанциях.

2.4.2. Технологические свойства

Технологические свойства порошкообразных лекарственных веществ зависят от их физико-химических свойств.

Наиболее быстрым и удобным методом определения Дисперсность – характеристика размеров частиц дисперсной фазы, выраженная величиной удельной поверхности либо величиной, обратно-пропорциональной среднему диаметру частиц»>дисперсности является ситовой анализ. Техника этого анализа заключается в том, что 100,0 г исследуемого порошка просеивают через набор сит (диаметр отверстий 2,0; 1,0; 0,5; 0,25 и 0,1 мм). Навеску материала помещают на самое крупное (верхнее) сито и весь комплект сит встряхивают (вручную или на виброустановке) в течение 5 минут, а затем находят массу каждой Фракция, -и, ж. – химические частицы (твердые или жидкие) на которых распределяется смесь порошков при просеивании через набор сит»>фракции и ее процентное содержание.

Рис. 2.1. Прибор для определения максимальной насыпной Плотность – отношение массы вещества или тела к его объему»>плотности порошков
1 – измерительный цилиндр; 2 – шкала; 3 – тумблер; 4 – регулировочный винт; 5 – контргайка

Взвешивают 5,0 г порошка с точностью до 0,001 г и засыпают его в измерительный цилиндр. Устанавливают амплитуду колебаний (35-40 мм) посредством регулировочного винта и после отметки по шкале фиксируют положение контргайкой. Частоту колебаний устанавливают при помощи трансформатора в пределах 100 – 120 кол/мин по счетчику. Далее включают прибор тумблером и следят за отметкой уровня порошка в цилиндре. Когда уровень порошка становится постоянным (обычно до 10 мин), прибор отключают.

,

m – масса сыпучего материала, кг;

V – объем порошка в цилиндре после уплотнения, м 3 .

ρ_н > 2000 кг/м 3 – весьма тяжелые;

2000 > ρ_н > 1100 кг/м 3 – тяжелые;

1100 > ρ_н > 600 кг/м 3 – средние;

,

Пористость, -тости, ж. – наличие полостей (пор) в теле. Определяться отношением суммарного объема пор в материале к его общему объему (в частях единицы или %)»>Пористость – объем свободного п ространства (пор, пустот) между частицами порошка.

Определение проводят в матрице. Матричный канал заполн яют порошком и осуществляют Давление –
1) сила, приложенная к единице площади; обозначается Д. Единица измерения давления в системе СИ – Паскаль (Па), которая равняется одному Ньютону на квадратный метр площади;
2) принудительно осуществленное влияние.
Давление вызвано атмосферой»>давление Прессование (таблетирование) – процесс образования таблеток из гранулированного или порошкообразного материала под действием давления»>прессования 1200 кг/см 2 . Полученную Таблетки (лат. Tabulettae) – твердая дозированная лекарственная форма, получаемая прессованием (реже – формованием) порошков и гранул, содержащих одно или более лекарственных веществ с добавлением или без вспомогательных веществ»>таблетку выталкивают Пуансон, -а, м. – одна из основных деталей инструмента, используемого при штамповании и прессовании. При штамповании пуансон осуществляет непосредственное давление на обрабатываемое вещество»>пуансоном и замеряют высоту.

В приборе предусмотрена Вибрация – быстрые движения вперед и обратно»>вибрация конусной воронки путем жесткого соединения его с электромагнитным устройством, работающим от сети переменного тока. Навеску порошка (Гранула – твердая лекарственная форма в виде однородной частицы округлой, цилиндрической или неправильной формы, предназначенная, как правило, для внутреннего, реже для наружного применения»>гранул) массой 50,0 г (с точностью до 0,01 г) засыпают в воронку при закрытой заслонке, включают прибор и секундомер. После 20 с утряски, необходимой для получения стабильных показаний, открывают заслонку и фиксируют время истечения материала из воронки. Точность времени истечения – до 0,2 с.

,

m – масса навески, кг;

t – полное время опыта, с;

20 – время утряски, с.

При определении Сыпучесть, -ести, ж. – способность порошка высыпаться из воронки («течь») под воздействием собственной тяжести (силы притяжения) и обеспечивать равномерное заполнение матричного канала. Несоблюдение показателя С. приводит к неравномерной работе таблеточного пресса»>сыпучести порошков с малой насыпной Плотность – отношение массы вещества или тела к его объему»>плотностью допускается использование навески массой 30,0 г. С помощью прибора ВП-12А определяется также угол естественного откоса – угол между образующей конуса сыпучего материала и горизонтальной плоскостью. Угол естественного откоса изменяется в широких пределах – от 25 до 30°С для хорошо сыпучих материалов и 60-70°С для связанных материалов.

,

где: m – масса таблетки, г;

Н – высота таблетки, мм.

Расчет выталкивающего усилия производят по формуле:

S_пл – площадь плунжера, м 2 ;

Рис. 2.3. Зависимость объема порошка от давления прессования

В каждой из этих стадий протекают характерные для нее механические Процесс (от лат. processus – продвижение) – последовательная смена состояний объекта во времени»>процессы. В начале сжатия происходит перераспределение частиц: малые частицы укладываются в промежутках между большими и ориентируются в направлениях, обеспечивающих максимальное сопротивление сжатию (участки А и В). Усилия, преодолеваемые при этом незначительны, уплотнение становится заметным уже при малых Давление –
1) сила, приложенная к единице площади; обозначается Д. Единица измерения давления в системе СИ – Паскаль (Па), которая равняется одному Ньютону на квадратный метр площади;
2) принудительно осуществленное влияние.
Давление вызвано атмосферой»>давлениях. Прилагаемая энергия в основном расходуется на преодоление внутреннего (между частицами) и внешнего (между частицами и стенками матрицы) трения.

В действительности между тремя стадиями нет резких границ, так как процессы, протекающие во второй стадии, имеют место в первой и третьей стадиях и можно говорить только о преимущественной роли отдельных процессов в каждой из них.

Механическая теория не дает полного представления о механизме образования связей в фармацевтических композициях.

Капиллярно-коллоидная теория. Согласно теории П.А. Ребиндера, силы межповерхностного взаимодействия во многом определяются характером твердых и наличием жидких фаз. Прочность структурированных систем зависит от количества воды и ее расположения. В Вещество гидрофильное – вещество, имеющее склонность смачиваться водой»>гидрофильных веществах адсорбционная вода с толщиной пленки до 3 нм вследствие наличия на поверхности частиц ненасыщенного молекулярного силового поля является прочно связанной. Она не может свободно перемещаться и не обеспечивает адгезии между частицами, но и не препятствует силам сцепления. При увеличении влажности образуется более толстый, но менее прочный слой воды, так как через него действуют ван-дер-ваальсовы силы молекулярного притяжения, в различной степени ослабленные расстоянием. Прослойки воды в местах контакта играют также роль поверхностно-активной смазки и определяют подвижность частиц структуры и ее Пластичность, -ности, ж. – свойство твердых тел сохранять пластические (остаточные) деформации тела прекращения действия внешних сил, которые повлекли деформацию»>пластичность в целом под Давление –
1) сила, приложенная к единице площади; обозначается Д. Единица измерения давления в системе СИ – Паскаль (Па), которая равняется одному Ньютону на квадратный метр площади;
2) принудительно осуществленное влияние.
Давление вызвано атмосферой»>давлением. Чем тоньше слой жидкости, обволакивающей твердые частицы, тем сильнее проявляется действие молекулярных сил сцепления. В таком случае оказывается, что в Пористость, -тости, ж. – наличие полостей (пор) в теле. Определяться отношением суммарного объема пор в материале к его общему объему (в частях единицы или %)»>пористой структуре Таблетки (лат. Tabulettae) – твердая дозированная лекарственная форма, получаемая прессованием (реже – формованием) порошков и гранул, содержащих одно или более лекарственных веществ с добавлением или без вспомогательных веществ»>таблеток капиллярная система заполнена водой. Так как в Таблетки (лат. Tabulettae) – твердая дозированная лекарственная форма, получаемая прессованием (реже – формованием) порошков и гранул, содержащих одно или более лекарственных веществ с добавлением или без вспомогательных веществ»>таблетках диаметр капилляров составляет 10 –6 – 10 –7 см, то после снятия Давление –
1) сила, приложенная к единице площади; обозначается Д. Единица измерения давления в системе СИ – Паскаль (Па), которая равняется одному Ньютону на квадратный метр площади;
2) принудительно осуществленное влияние.
Давление вызвано атмосферой»>давления сжатые капилляры стремятся расшириться и, по закону капиллярного всасывания, поглотить выжатую воду. Поскольку всасывающая сила в капиллярных системах с радиусом 10 –6 см равняется примерно 14,7 мН/м 2 (150 кг/см 2 ), то при малой длине капилляров в них создается отрицательное Давление –
1) сила, приложенная к единице площади; обозначается Д. Единица измерения давления в системе СИ – Паскаль (Па), которая равняется одному Ньютону на квадратный метр площади;
2) принудительно осуществленное влияние.
Давление вызвано атмосферой»>давление, приводящее к сжатию стенок капилляров, а следовательно, к увеличению сил адгезии.

Электростатическая теория сцепления частиц. Капиллярно-коллоидная теория предполагает также наличие молекулярных сил сцепления, которые имеют электрическую природу и слагаются из совместного электростатического взаимодействия разноименных зарядов и квантово-механического эффекта притяжения.

Энергия адгезии, как одна из форм межмолекулярного взаимодействия, особенно проявляется при наличии полярных соединений. На поверхности частиц порошкообразных лекарственных веществ имеются активные кислородсодержащие группы, свободные радикалы и другие функциональные группы, которые обладают определенной силой взаимодействия. Поэтому в процессе формирования Таблетки (лат. Tabulettae) – твердая дозированная лекарственная форма, получаемая прессованием (реже – формованием) порошков и гранул, содержащих одно или более лекарственных веществ с добавлением или без вспомогательных веществ»>таблеток сцепление частиц под действием ван-дер-ваальсовых сил и величина адгезии будут максимальными в том случае, если молекулы соприкасающихся поверхностей могут вступить в максимальное число контактов.

Современная молекулярная физика разделяет молекулярные силы на дисперсионные, индукционные и электростатические. На долю дисперсионных приходится около 100% общей величины когезионных сил, но они являются неполярными и не зависят от наличия или отсутствия электрического заряда. Индукционные силы рассматриваются как полярные, и если полярность вещества невелика, то ими можно пренебречь. Электростатические характеризуются активностью положительных и отрицательных зарядов на поверхности молекул вещества. Они особенно активизируются при обработке поверхности проводящими электричество материалами (вода, поверхностно-активные вещества), в результате чего образуется двойной электрический слой ионов противоположного значения. Для неполярных веществ электрический механизм адгезии исключается.

Сцепление различных веществ с металлом Пресс-инструмент, -та, м. – составная часть таблеточного пресса, состоит из матрицы и двух пуансонов (верхний и нижний)»>пресс-инструмента с точки зрения электростатических сил обусловлено тем, что с приближением электрического заряда к поверхности металла он поляризуется и образующееся электрическое поле приводит к сильнейшему сцеплению. Отсюда следует, что полярные вещества дают особенно прочное сцепление с металлическими поверхностями.

Электрические свойства твердых дисперсных систем определяются их физико-химическими свойствами. У большинства порошкообразных лекарственных веществ диэлектрическая проницаемость невелика и находится в пределах 4,12-6,85, что говорит о сравнительно малой их поляризации и проводимости. По этим значениям таблетируемые вещества можно отнести к категории характерных твердых диэлектриков – асимметричных кристаллов с молекулярной связью и определенным содержанием полярных групп, в частности, гидроксилов ОН – , входящих в структуру молекулы или в состав адсорбционной пленки воды. Такие вещества в какой-то мере поляризуются при механическом воздействии и на поверхности их частиц образуются заряды. Факты явления электризации порошкообразных лекарственных веществ при их обработке и Прессование (таблетирование) – процесс образования таблеток из гранулированного или порошкообразного материала под действием давления»>прессовании позволяют сделать вывод, что диэлектрические характеристики наряду с деформационными также необходимы при рассмотрении механизма связи частиц в Таблетки (лат. Tabulettae) – твердая дозированная лекарственная форма, получаемая прессованием (реже – формованием) порошков и гранул, содержащих одно или более лекарственных веществ с добавлением или без вспомогательных веществ»>таблетках. При изучении электрических свойств порошкообразных лекарственных веществ оказалось, что в процессе Прессование (таблетирование) – процесс образования таблеток из гранулированного или порошкообразного материала под действием давления»>прессования одновременно с ориентацией частиц, трением поверхностей, сжатием в каком-либо направлении происходит их поляризация и возникновение поверхностных зарядов. При соприкосновении частиц между собой или со стенкой матрицы электрические заряды, находящиеся на поверхности, притягивают равные по величине и обратные по знаку заряды. На границе возникает контактная разность потенциалов, величина которой зависит от электропроводимости поверхностей контактирующих частиц и плотности зарядов. Увеличение контактной разности потенциалов неизменно влечет и увеличение сил когезии. Когезионная способность Вещество гидрофильное – вещество, имеющее склонность смачиваться водой»>гидрофильных веществ значительно больше так, как они обладают большей поверхностной электропроводимостью, Вещество гидрофобное – вещество, неспособное смачиваться водой»>гидрофобных – меньше.

Источник