STABLTE VE NANOPARTKL

NANOPARTKLLERN STABLTESRess. Ast. Gamze Rzgar12.4.20161

GRSon yllarda nanomateryal bazl ila tayc sistemlerine ilgi olduka artmtr.Eiz yaplarnn ve geni kullanm alanlarnn olmas bu gruptaki ilalar tercih edilebilir yapmtr.

ANCAK; btn avantajlarnn yannda dier ila ekillerinde olduu gibi stabilite sorunlar vardr.

12.4.20162

GR

Nanopartikllerin karakterizasyonlar ve bunlarla ilgili olan fiziksel ve kimyasal stabilite bozukluklar ve bunlarn mekanizmas,Yaygn olarak bilinen stabilite sorunlarnn giderilmesi,

ile ilgili almalar artmaktadr.

12.4.20163

Partikl boyutlar: 1-100nmNANOPARTKLLER; farkl nanopartikler yaplarda mevcuttur. Bunlar;

POLMERK NANOPARTKLLERLPOZOMLARKARBON BAZLI TAIYICILARKATI LPT NANOPARTKLER SSTEMLER (SLN)LPOZOMLARNANOKRSTALLER

12.4.20164

Nanopartikllerin Stabilitesine Etki Eden Faktrler

12.4.20165

Dozaj eklinin EtkisiNanopartikller insan vcuduna bir ok yol ile(oral, parenteral, ocular, pulmonary, dermal ve dier zel verili yollar) verilirler.

Farkl dozaj formlar; aglemerasyon, sedimentasyon, kristal bymesi gibi ortak stabilite sorunlar yaamasna ramen, ilalar zerindeki etkileri farkl olur.12.4.20166

Dozaj eklinin Etkisirnein; pulmoner yolla verilen bir dozaj formunda aglomerasyon oluumu byk bir sorundur.

Dier bir yandan; IV yolda, aglomerasyon, klcal kan damarlarnda tkanmaya neden olur ve kan ak engellenir.

Ayrca stabilizr seimi de bu konuda nemlidir.(FDA yntemlikleri nemlidir)12.4.20167

NANOPARTKLLER

Kuru toz SspansiyonKuru toz inhaler,NanosspansiyonEnjeksiyon iin liyofilize toz,Oral tablet/kapsl,

Saklama koullarnda daha stabil12.4.20168

Partikl boyutunun kk ya da byk olmas yznden stabilite sorunlarnda farkl bozunma reaksiyonlar gsterirler.Kk partikller, dk molekl arlkl organik bileikler, byk partikller ise byk bioaktif molekllerdir(protein, peptid gibi) 3 boyutlu molekler yapya sahiptirler.12.4.20169

Nanosspansiyonlarda Fiziksel Stabilite Sorunlar,Sedimentasyon/kremleme,Aglomerasyon, Kristal bymesi,Kristal yapnn deiimi,12.4.201610

Sedimentasyonla partiklleri ortamn younluuna bal olarak bir araya gelip kremleebilir.

Sedimentassyon hz iin Stokes eitliinden yararlanlr. Bu eitlie gre; partikl boyutu, ortam viskozitesi, dispers faz ve ortam arasndaki dansite fark nemlidir.

12.4.201611

Stokes yasas,akkan ortamda hareket eden kk kresel paracklarn kelme hzlarna ilikin matematiksel eitlik. sv ortam iinde ktleekimi etkisiyle aa doru yol alan bir paraca etkiyen kuvvetler gz nne alnarak bulunurDmeye kar kan diren kuvveti 6nrnv olarak vrelirBurada r kresel paracn yarap n svsnn adall ,v ise paracn hzdrAa doru etkiyen kuvvet ise 4/3nr3 (d1-d2)g deerindedirburada d1 paracnn younluu d2 svnn younluu,g ise ktleekimi sabitidirD sabit hza ulatnda ,aaya ve yukarya doru olan bu iki kuvvetin eit ve dengede olmas gerekirYukardaki iki ifade eitlenirve v iin zlrse aranan hz bulunmu olurv= 2/9 ( d1-d2)gr2/nBu eitlik Stokes yasas olarak adlandrlr11

SedimentasyonPartikl boyutunun kltlmesi ile kelme sorunu zlebilir.Dier yaygn bir yaklam ise; ortamn viskozitesi arttrlarak partikllerin dansitesinin arttrlmasdr.12.4.201612

12

Deflokle sspansiyonda, partikller bireysel sekilde ve yava sedimentasyon hzyla topaklanmayabalarlar.alkalama ile resspande olmalar zordur.

Flokle sspansiyonda, partikller ayrayr durmazlar, gevek topaklanmalar oluur.Sedimentasyon hzldr.alkalanma ile eski haline gelebilir.Bir almada ise, stabil nanosspansiyon elde etmek iin open-flocs sspansiyonlar gelitirilmitir.BSA nanoubuklar elde etmek iin kullanlmtr.(K.P. Johnston et al)Nanoubuklar arasndaki Van der Waals balarnn kuvvetli olmas nedeniyle , kme kuvvetleri nhibe edilerek stabil sspansyon oluturulmutur.12.4.201613

YZEY AKTF MADDELER, partikl aglomerasyonunu bir miktar inhibe eder, nanosspansiyonlarn ounda kullanlr, sedimantasyon sorunlarn hafifletir.

PATKL BOYUTU, nemli lde kk nano-boyutlu partikllerde sedimantasyon orann azaltabilir.

Sedimentasyoni kolloidal sspansiyonlar iin byk bir sorun olmasna ramen, su bazl sspansiyonlarn kelme sorunlarn ieren almalar ok azdr12.4.201614

Sorunu zmek iin en yaygn kullanlan yntem formlasyona stabilizan ilavesidir.

Gvenlik ve reglasyonlarn gz nnde bulundurulmasnn yannda, stabilizan seimi partikllerin yzeyinin slanmasn salar ve aglomerasyona neden olmayacak ekilde yaplr.

Aglomerasyon 12.4.201615

Aglomerasyon Nanopartikllerinin byk yzey alan, termodinamik olarak elverisiz olan yksek yzey enerjisi oluturur.

Bu durumda, partikller yzey enerjisini azaltmak iin topaklanma eilimi gstermektedir.

Nanopartikller hazrlanrken hzl ktrme,Kristal bymesi,Yanl dozlama,

12.4.201616

Kolloidal sspansiyonlarn hem sulu hem de susuz ortamda stabil olabildii 2 ana mekanizma vardr.Bu iki mekanizma srasyla iyonik ve non iyonik stabilizanlar eklenerek elde edilir.Elektrostatik itmeden gelen stabilizasyon, klasik Derjaguin-Landau Verwey-Overbeek (DLVO) Teorisi ile tarif edilir.Aglomerasyon 12.4.201617

DLVO TeorisiDerjaguin, Landau, Verwey ve Overbeek adndaki bilim adamlar tarafndan ortaya atlan ve liyofobik kolloidlerin stabilitesini aklyan bir teoridir.Bu teori, sspande ve emlsifiye olan partikller arasndaki etkilemenin enerjisini aklar.Farmastik kolloidal dalmlara, zellikle sspansiyonlar ve Y/S tipi emlsiyonlara uygulanmaktadr.S/Y emlsiyon sistemlerinde dikkatlice uygulanmaldr. ki ykl partikl arasndaki etkileme, partikller arasndaki mesafenin bir fonksiyonu olarak potansiyel enerji erileri eklinde gsterilmektedir12.4.201618

12.4.201619

DLVO teorisi bir ortamda kolloidal paracklar zerine etki eden kuvvetlerin,

itici elektrostatik kuvvetler ve ekici VDW kuvvetleri olduunu varsayarOrtamdaki partiklleri evreleyen elektriksel ift tabakalarn st ste binmesinden kaynaklanyor buda aglomerasyonu nlyor.12.4.201620

12.4.201621

VR parack boyutu, paracklarn arasndaki mesafe, zeta potansiyeli, iyon konsantrasyonu ve ortamn dielektrik sabitine bal iken VA, partikl bykl ve partikller aras mesafe ile belirlenir.

yon gc ortam iinde arttrldka, yzey yklenmesinde grnen EDL'nin kalnl azalr.VRnin azalmasyla agregatlar oluur.

12.4.201622

Parack-parack etkileiminin toplam potansiyel enerjisi(VT) elektrik ift katman ve VDW glerinden cazibe potansiyeli (VA) elde edilen itme toplam potansiyeli (VR) 'dir.VR ortamda iyon konsantrasyonu son derece duyarldr22

Sterik stabilizasyon durumunda,Amfifilik iyonik olmayan stabilizanlarla, genellikle znme etkisinin hakim olduu sterik stabilizasyon salanr.

Iyonik olmayan stabilizatrler nanosspansiyonda gl dalm partikller ile etkileime giren bir balant noktasyla ila moleklleri zerine emilir.12.4.201623

As the non-ionic stabilizers are introduced into nanosuspensions, they are absorbed onto the drug particles through an anchor segment that strongly interacts with the dispersed particles, while the other well-solvated tail segment extends into the bulk medium23

Sterik stabilizasyon durumunda,

12.4.201624

Sterik stabilizasyon, herhangi bir elektrostatik bileik olmadan kolloidlerin stabilizasyonunun salanmasdr.

Belirli artlar altnda elektrostatikten sterik stabilizasyona bir gei meydana gelir17.

24

ki kolloidal partikl birbirini yaklatka, stabilize segmentler arasnda partikller alandan darya doru kayabilir.12.4.201625

25

yonik stabilizanlarSodium dodecyl sulfate (SDS), Sodium lauryl sulfate (SLS), Lecithin and docusate sodium. 12.4.201626

Non-iyonik stabilizanlarTween 80, Polyethylene glycol (PEG), Polyvinyl alcohol (PVA) polyvinylpyrrolidone (PVP)Hydroxypropyl cellulose (HPC) ve hydroxypropyl methylcellulose (HPMC)12.4.201627

27

12.4.201628

12.4.201629

Nanopartikllerin fiziksel olarak stabil olduklarn anlayabilmek iin partikl boyutu ve partikllerin dalmna baklr. Dinamik k salmas, lazer krnm, foton korrelasyon spektroskopisi gibi yntemlerle partikl boyutu ve partikl dalmlar elde edilebilir. 12.4.201630

Bu yntemde de en nemli parametre PDI (Poly dispersity index) deeridir.

PDI deeri 0.1- 0.25 arasnda olursa istenilen dar dalm elde edilebilir. Eer elde edilen PDI deeri 0.5in zerinde olursa geni dalm elde edilir.12.4.201631

Zeta potansiyeli-Stabilite

Zeta potansiyeli (ZP) ortam iinde hareket eden partikllere bal sv tabakasnn snr yzeyi dzlemi arasndaki elektrik potansiyeldir.

ZP yaygn olarak sspansiyon stabilitesini tahmin etmek iin kullanlan temel bir parametredir.

12.4.201632

ZP daha yksekse, sspansiyon daha stabildir denilebilir.

32

Zeta potansiyeli-StabiliteZeta potansiyelinin llmesi, kolloidal dispersiyonun saklama stabilitesi hakknda tahminde bulunmaya olanak vermektedir.

Genel olarak, ykl partikllerde (yksek zeta potansiyeli), elektriksel itme nedeniyle, partikl agregasyonunun meydana gelme ihtimali daha azdr.

12.4.201633

Zeta potansiyeli-StabiliteNanopartikllerin zeta potansiyellerine baklarak stabiliteleri ve topaklanma eilimleri hakknda bilgi elde edilebilir. Zeta potansiyeli 60mV zerinde ise partikllerinin ok iyi seviyede, 20-30 mV arasnda ise stabildir.

Sentezlenen nanopartikller bu deerler aralnda deilse stabil deildir ve topaklaarak kelme eilimindedirler.

12.4.201634

Nanopartikllerde Stabilite Karakterizasyonu

12.4.201635

Nanopartikllerin Kimyasal Stabilitesi

Etkin madde nanopartiklleri genellikle nanosspansiyonlarda snrl miktarda znd/dalm olduu iin kimyasal tepkimelerin olma olasl daha dktr.

Nanosspansiyonlarn kimyasal stabilitesi yinede zeltilerden daha iyidir.Buna en iyi rnek Paclitaxeldir.12.4.201636

12.4.201637

12.4.201638

HPLC diagram of paclitaxel nanosuspensionsstabilized with Pluronic F68 after 4 years of storage at 48 C38

Grnr bozunma rn% 99'dan fazla bir geri kazanmla gzlenmitir.

te yandan, metanol ile, paklitaksel zeltisi, oda scaklnda 48 saatte (b)effaf bir bozunma gstermitir.Su ve oksijene maruz braklnca nanokristallerin yzeyi zerinde tabakal bozulmas olumutur.(c)

12.4.201639

Paklitaksel nanosuspensions mkemmel kimyasal stabilite, alminyum yzeyi zerinde oksitlenmi tabaka benzer bir mekanizmaya balanmtr.

Bu tek tabaka daha fazla bozulmaya ila kristallerinin i ksmn korur ve bylece nanosuspensions kimyasal stabilitesini arttrabilir.

39

Nanosspansiyon iin fiziksel stabiliteye gre kimyasal stabilite daha byk sorundur.Her bir molekln fonksiyonel grubu ve bozunma reaksiyonlar nemlidir.rnein, bu tr ester ve amidler, hidrolitik bozunmaya hassastrlar.Amino gruplar, oksidatif bozulmaya neden olabilir.znrl 1 mg / mL ya da daha dk olan ila moleklleri sspansiyon iinde stabil olmayabilir.12.4.201640

Nanosuspensions kimyasal kararll nemli bir sorun, genellikle, ilave olmamasna ramenDikkat znrl en az 1 mg / mL ya da sspansiyon iinde dk konsantrasyonda, ila moleklleri iin dikkat edilmelidir.

40

Kimyasal stabiliteyi artrmak iin yaygn olan bir strateji, daha kuru kat bir dozaj formu halinde kararl formlasyonlar hazrlamak ya da nanosspansiyon konsantrasyonunu arttrmaktr.

12.4.201641

Nanopartikller, karanlkta saklanmal, buzdolabnda tutulmal ve kullanmdan hemen sonra ielerin kapaklar k, s, ya da havaya maruz kalmamas iin kapatlmal.

Nanopartikller evrelerine son derece duyarl ve dikkatli depolama ve tama gerektirebilir.

12.4.201642

Dkme yerine ienin iine dorudan bir pipet ucu taklarak yaplmal, gerekirse, kapsaml daldrmadan nce yksek saflkta su ile pipet ucu ykanmaldr.Kullanmadan nce ieyi ya da kab kuvvetli alkalamak gerekir. Metal nanopartikller uzun bir sre boyunca sallanarak sonikaasyon olmadan datmak gerekir.

12.4.201643

Dikkatli depolama ve tama prosedrleri uygulanarak nanopartikller depolama esnasnda stabil kalmasn salamak iin takip edilmelidir.Nanopartikl fiziksel ve kimyasal zelliklerine bal olarak, k miktar, scaklk ve havaya maruz kalmaya duyarl olabilir.

Nanopartikller deneylerde kullanlmadan nce tekrarlanabilirlii ve deneyler uygunluunu salamak iin, test edilmelidir.

12.4.201644

Bu testler:1) Grsel Analiz2) UV-Grnr Spektroskopisi3) Dinamik k salm (DLS)4) Transmisyon Elektron Mikroskobu (TEM)

12.4.201645

12.4.201646

Biyolojik ortamda polimerik nanopartikllerin (NPS) 'in kolloidal stabilitesini tahmin etmede uygun preparatlarn tasarm ve uygulamadan sonra kullanlan cihazlarnn durumu byk nem tar.

Biyomedikal uygulamalar iin uygun nanocihazlarn karakterizasyonu ve fiziksel stabilitesini lmek iin, poli-laktik asit (PLA) ve poli-metil-metakrilatdam (PMMA) (100-200 nm) oluan kresel NPler hazrlanmtr.

Tuz zeltileri, biyolojik svlar, serum ve doku homojenatlarnda NPlerin stabilitesi dinamik k salm ile analiz edilmitir.(DLS)

12.4.201647

Polidispersite indeksi ve zeta potansiyeli DLS ile karakterize edilmitir.Nanoktrme ile retilen PLA NPler PMMA ile retilenlere oranla daha byk bir boyut ve polidispersite indeksi gstermitir.

TEM ve SEM analizlerinde PLA ve PMMA NPlerin kresel yap gstermi ve DLS sonular ile uyumlu kmtr.12.4.201648

12.4.201649

PMMA NPlerin byk zeta potansiyel deerini, yksek kritik koaglasyon konsantrasyonuyla beraber gstermesi stabil olduunun kantdr.

12.4.201650NPler 37 C'de, kolloidal stabilitesini incelemek iin farkl stok zeltileri olarak gastrointestinal svlar, serum ve doku homojenatlar kullanlarak enkbe edilmitir.

12.4.201651

Stok zeltilerdeki boyut dalmnn stabil olduu kantlanmtr PLA PMMAde, farkl kmamtr.(2 a,b)distilled water (filled diamond), PBS (filled square),isotonic (filled triangle), dextrose (filled circle);

homogenates: serum (open diamond), brain (open square), spleen (open triangle), liver (open circle)

gastrointestinal fluids:synthetic intestinal fluid (shaded diamond), Artificial lysosomal fluid (shaded square), saliva (shaded triangle),gastric juice (shaded circle)

12.4.201652

Sentetik gastrointestinal svlarda NP stabilitesi oral uygulamadan sonra mide-barsak sisteminde kal sresini simle etmek iin 60 saat boyunca tutulmutur.

PSDde nemli herhangi bir deiiklik gzlenmemitir.( 2c,d)

PPMMA NPS kendi yksek zeta potansiyeli sayesinde stabil kalrken; suni mide suyunda, PLA NPSler agregasyon gstermi, PSD ortalama yaklak% 20 artmtr. (24 saat inkbasyonda)(ek. 2c; d).Barsakdaki pankreatin olmadan hazrlanan yapay barsak svsnda PLA ve PMMA NPlerin PSD'lerin stabiltesi deimedi.12.4.201653

(Mide barsak yolunun farkl kimyasal ortamlar oluturmak iin, yani, az,United States Pharmacopeia de tarif edildii gibi, mide ve barsak), genellikle, ila formlasyonlarnn stabilitesini deerlendirmek iin kullanlan svlar hazrlanmtr.(US Pharmacopeia XXIV, 2006) (Tablo 1).53

Serum, beyin ve karacier homojenatlarnda PLA NPlerin (serum proteinleri ya da karacierdeki detoksifiye edici enzimlerin varl ile) fiziksel stabilitesinin deimedii gzlenmitir.Ancak, nemli lde 48 saat sonra, yaklak 800 nm byk kmeler oluturarak, yaklak 15-16 saat inkbasyondan sonra, dalak homojenat toplanmtr.

PMMA NPS nedeniyle yksek zeta potansiyeli btn analizlerde tm homojenatlarda sabit kalmtr.12.4.201654

SONUPLA NPS mide suyu ve dalak homojenatnda toplanm; PMMA NPS, tm svlarnda stabil kalmtr.nerilen stabilite testi in vivo uygulandnda, NPS agrega olabilir ve bunu nceden grmek faydaldr.

Ex vivo koloidal stabilitesini deerlendirmek iin, spektroflorometrik analizi, DLS ile karlatrlabilir sonular vermitir.12.4.201655

SONUBu verilerle DLSnin, in vitro olarak NP lerin kolloidal stabilitesini deerlendirmek iin gl bir ara olduunu gsterir / ex vivo deneyler ve SPF analizi da stabilitesini deerlendirmek iin de kullanlabilir.DSL ve spektroflorometere arasnda kantitatif iliki saptand.Biyolojik numunelerin bulankln engellemek iin ex vivo analizden in vitro ynteme geildiinde bunun kullanlabilir olduunu kantlamaktadr.12.4.201656

Bu stabilite deerlendirme prosedrleri nedeniyle in vivo almalar balamadan nce herhangi bir yeni NP formlasyonu iin kabul edilmelidir.

spectrophotofluorimetric(SPF)56

KAYNAKPhysical and chemical stability of drug nanoparticles Libo Wu, Jian Zhang, Wiwik Watanabe MAP Pharmaceuticals, Inc. 2400 Bayshore Parkway, Mountain View, CA 94043, USAHacettepe niversitesi Yayn, Nanoblten say:13Colloidal stability of polymeric nanoparticles in biological fluids Stefano Lazzari Davide Moscatelli Fabio Codari Mario Salmona Massimo Morbidelli Luisa Diomede12.4.201657

TEEKKRLER

12.4.201658