substancje hydrokolo..

Farmakoterapia
Zastosowanie substancji
hydrokoloidowych w lecznictwie
Wiele preparatów farmaceutycznych stosowanych na
błony śluzowe zawiera polimery. Dzięki dużej masie cząsteczkowej oraz specyfice wiązań w nich występujących
mają one właściwości mukoadhezyjne. Nowoczesna
technologia stwarza dziś wiele możliwości formułowania
takich postaci leku, które poprzez odpowiedni dobór
substancji bioadhezyjnych są łatwe do naniesienia na
błony śluzowe i utrzymują się na nich przez długi czas.
Bioadhezja to stan łączenia się dwóch
różnych materiałów biologicznych lub
adhezja materiału biologicznego (najczęściej komórek bądź ich wydzielin,
np. śluzu) do powierzchni syntetycznej,
którą może być np. warstwa polimeru.
Oddziaływania różnych materiałów
z błoną śluzową organizmów żywych
określa się terminem mukoadhezja.
Materiały o właściwościach bioadhezyjnych znajdują liczne zastosowania
w lecznictwie – są wykorzystywane
m.in. jako kleje chirurgiczne i stomatologiczne, natomiast w technologii
farmaceutycznej korzysta się przede
wszystkim z polimerów mukoadhezyjnych, które w obecności wody zapewniają odpowiednio długie utrzymanie
postaci leku (systemu bioadhezyjnego) w określonym miejscu aplikacji,
np. w jamie ustnej, jamie nosa, oku,
żołądku lub jelicie.
Śluz (łac. mucus) to hydrożel o dużej lepkości, składający się z wody
(ok. 95%), lipidów, soli nieorganicznych oraz mucyny. Mucyna
jest glikoproteiną zbudowaną
z białkowego rdzenia i bocznych
łańcuchów wielocukrów.
Podstawowymi aminokwasami budującymi rdzeń są: seryna, treonina i prolina, natomiast łańcuch węglowodanowy zbudowany jest z takich monosacharydów jak: L-fukoza,
N-acetyloglukozamina, D-galaktoza,
N-acetylogalaktozamina i kwas sialowy.
Śluz powleka błonę śluzową warstwą,
której grubość zależy m.in. od lokalizacji tkanki oraz jej stanu fizjologicznego i może wynosić nawet ok.
1 mm. Warstwa ta zapewnia odpowiednie nawilżenie oraz pełni funkcję
ochronną, biorąc udział w wytwarzaniu
miejscowej, nieswoistej odporności,
a także zabezpieczając tkankę przed
szkodliwym wpływem ksenobiotyków.
W fizjologicznym pH śluz zazwyczaj
posiada ładunek ujemny, co jest związane z obecnością w jego składzie
kwasów sialowych i estrów siarczanowych wielocukrów. Właściwość ta
ma olbrzymie znaczenie dla zjawiska
mukoadhezji, warunkującego kilkugodzinne utrzymanie adhezyjnych form
leku w miejscu aplikacji.
Proces tworzenia wiązań bioadhezyjnych pomiędzy polimerem zastosowanym w postaci leku a błoną śluzową obejmuje zawsze trzy kolejno
następujące po sobie etapy:
• zwilżenie i spęcznienie polimeru,
• wzajemne przenikanie oraz splątanie łańcuchów polimeru i mucyny,
• wytworzenie słabych wiązań chemicznych pomiędzy łańcuchami.
Polimery bioadhezyjne mają zdolność do wytwarzania niekowalen-
cyjnych wiązań z cząsteczkami mucyny – głównego składnika warstwy
śluzowej. Polimerami szeroko wykorzystywanymi w farmacji są celuloza
oraz jej pochodne.
Celuloza jest polisacharydem stanowiącym podstawowy element strukturalny ścian komórkowych roślin
wyższych. Zbudowana jest liniowo,
z 3000 –14000 cząsteczek beta-Dglukopiranozy, połączonych wiązaniami beta-1,4-glikozydowymi. Pomiędzy
cząsteczkami glukozy tworzącymi
jednostki dwucukrowe (celobioza)
występują wiązania wodorowe. Dzięki
tym licznym wiązaniom oraz wydłużonej strukturze liniowej możliwe jest
powstawanie struktur określanych
jako fibryle. W ich przestrzeniach
tworzą się tzw. micele, które stanowią
struktury krystaliczne celulozy. Poza
nimi występują także wolne przestrzenie międzymicelarne oraz celuloza
bezpostaciowa. Celuloza w postaci
proszku jest stosowana do produkcji kapsułek i tabletek jako substancja wypełniająca (do 50%), wiążąca
(5–20%) i rozsadzająca (3–15%). Pod
względem chemicznym jest nierozpuszczalna w wodzie, rozcieńczonych
kwasach i większości rozpuszczalników
organicznych. Degradacja kwasem
solnym prowadzi do zmniejszenia
ciężaru cząsteczkowego. Celuloza
otrzymana na drodze hydrolizy (celuloza krystaliczna, Avicel) ma zdolność do tworzenia z wodą układów
żelowych. Stosowana jest jako stabilizator emulsji oraz czynnik wiążący, zapobiegający rozdzielaniu się
składników ciekłych i stałych. Tę właściwość wykorzystuje się w pastach
do zębów, pudrach leczniczych oraz
maseczkach do twarzy.
Ze względu na obecność grup hydroksylowych celuloza może tworzyć
wiązania eterowe, a także ulegać
reakcji estryfikacji kwasowej. Estry
kwasowe oraz etery mają szerokie
zastosowanie w preparatach farma7
Farmakoterapia
Pierwszy krok w prewencji alergicznego nieżytu nosa1
Zacznij terapię alergii u swojego pacjenta od StopAL
ceutycznych. Spośród pochodnych
celulozy o właściwościach błonotwórczych zazwyczaj stosuje się azotany,
octany, octanoftalany, bursztyniany,
maślany oraz propioniany. Bardzo
często stosowane są również: karboksymetyloceluloza (CMC), hydro­
ksyetyloceluloza (HEC), metyloceluloza (MC) i etyloceluloza (EC). Jedną
z pochodnych celulozy najpowszechniej wykorzystywaną w przemyśle farmaceutycznym jest hydroksypropylometyloceluloza (HPMC, Methocel,
Metolose) – hypromeloza. HPMC to
polimer hydrofilowy zawierający nie
mniej niż 19%, a nie więcej niż 30%
grup meto­k sylowych, natomiast nie
mniej niż 4% i nie więcej niż 12% grup
hydroksypropylowych w przeliczeniu
na suchą substancję. W przemyśle
farmaceutycznym hypromeloza występuje w kilku rodzajach. Różnią się
one podstawnikami oraz lepkością
2-procentrowych roztworów w temperaturze 20°C. HPMC wykorzystywana jest jako substancja wypełniająca w procesie produkcji tabletek
i kapsułek o przedłużonym działaniu.
W stężeniu 2–5% stosowana jest jako substancja wiążąca, a w stężeniu
2–10% jako substancja błonotwórcza podczas procesu powlekania.
Hypromeloza, ze względu na doskonałe właściwości bioadhezyjne,
bardzo często znajduje zastosowanie
również jako składnik zwiększający
lepkość kropli do oczu. W tym celu
wykorzystywane są stężenia HPMC
mieszczące się w granicach 0,5–1%.
W zależności od użytego stężenia
i lepkości roztworu substancja może być stosowana jako tzw. sztuczne łzy lub preparat diagnostyczny
(w badaniach gonioskopowych).
Ze względu na wielkość cząsteczki
hypromeloza nie przenika do wnętrza gałki ocznej, wykazując działanie ochronne na nabłonek rogówki
i spojówkę. Dzięki właściwościom
nawilżającym łagodzi dolegliwości
związane z wysychaniem rogówki
w zespole suchego oka, odczuwane
8
jako dyskomfort, świąd i zaczerwienienie oczu. Krople do oczu mające
w składzie hypromelozę stosuje się
także jako preparaty ułatwiające zakładanie oraz zdejmowanie soczewek
kontaktowych. Ponadto HPMC służy
jako emulgator i stabilizator w żelach
oraz maściach, a także składnik opatrunków adhezyjnych.
Nowym wykorzystaniem właściwości bioadhezyjnych i hydrożelowych hypromelozy jest zastosowanie w postaci sprayu do nosa.
Pęczniejąc po kontakcie z wydzieliną
błony śluzowej nosa, HPMC tworzy
hydrożel, który zapewnia skuteczną ochronę przed czynnikami zewnętrznymi, np. przed alergenami.
Jednocześnie zatrzymuje wilgoć,
zapewniając błonie odpowiednie,
fizjologiczne nawilżenie.
Karboksymetyloceluloza (CMC) najczęściej stosowana jest w postaci soli
sodowej (karmeloza sodu). W kontakcie z wodą pęcznieje, tworząc
hydrokoloidy, będące czynnikiem
stabilizującym w emulsjach typu O/W.
Wodne roztwory soli sodowej karboksymetylocelulozy wykazują lepkość,
zwiększającą się wraz ze wzrostem
stopnia polimeryzacji. Preparaty farmaceutyczne w postaci kropli do
oczu zawierają karmelozę sodową,
która ma również właściwości nawilżające, wykorzystywane w leczeniu
dolegliwości zespołu suchego oka.
CMC jest też środkiem zagęszczającym, zapobiegającym zbrylaniu,
i anionowoczynnym emulgatorem.
W stężeniu 4–6% jest stosowana jako składnik maści i past oraz jako
podłoże hydrożelowe. W procesie
granulacji na mokro wykorzystywane
są roztwory wodne w zakresie stężeń
2–6%. Karmeloza sodowa znalazła
również zastosowanie w procesie
tabletkowania, gdyż ma właściwości
rozsadzające (choć jej słabo zasadowy odczyn może mieć wpływ na hy-
drolizę substancji leczniczych), a także
powlekania i drażowania tabletek.
Hydroksyetyloceluloza (HEC) jest substancją o właściwościach higroskopijnych, rozpuszczalną w zimnej i gorącej wodzie. Roztwory wodne HEC
w stężeniu do 5% mają zastosowanie
jako lepiszcza w procesie granulacji.
W produkcji tabletek o przedłużonym
uwalnianiu hydroksyetyloceluloza wykorzystywana jest jako substancja błonotwórcza. Roztwory o stężeniach 0,2–
0,5% i o lepkości większej niż 10 mPas
wpływają na zwiększenie bioadhezji
do rogówki, dlatego wykorzystywane
są jako podłoża w kroplach do oczu.
Pozwala to na przedłużenie przebywania preparatu w worku spojówkowym i rzadsze stosowanie kropli. HEC
ma także właściwości zagęszczające
dla substancji powierzchniowo czynnych (szampony, mydła), a w stężeniu
10–15% tworzy hydrożelowe podłoża
do maści i kremów. Wpływa również
na właściwości reologiczne kosmetyków – jest stabilizatorem emulsji,
zapobiega ich rozwarstwianiu się
oraz przedłuża ich trwałość. Podobne
właściwości posiadają też metyloceluloza i etyloceluloza.
Sproszkowana hydroksypropylometyloceluloza
w zetknięciu z wilgotną błoną śluzową nosa tworzy
film ochronny, który zapobiega bezpośredniemu
narażeniu na alergeny wziewne nie dopuszczając
do wywołania reakcji alergicznej.
naturalne pochodzenie
skuteczny, bezpieczny, wygodny w stosowaniu
Metyloceluloza bierze udział w produkcji żeli – używana jest jako regulator konsystencji szamponów oraz
kremów do golenia, stabilizator emulsji i lepiszcze w kosmetykach.
Podsumowanie
Celuloza oraz jej pochodne znalazły
zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu farmaceutycznego; polimery
te mają wielokierunkowe działanie.
Wpływają na przedłużenie kontaktu
substancji leczniczych z miejscami
ich aplikacji dzięki dużej lepkości,
a z powodu dużej masy cząsteczkowej
praktycznie nie wchłaniają się z miejsc
aplikacji, tworząc na nich skuteczny
film, stanowiący barierę ochronną.
mgr farm. Kamila Kulbaka
nie powoduje senności i działań niepożądanych
zmniejsza konieczność stosowania leków
przeciwhistaminowych
brak ryzyka interakcji lekowej i przedawkowania preparatu
Odpowiedni dla:
pacjentów, u których
inne metody leczenia
są przeciwwskazane
kobiet w ciąży
i karmiących
piersią
dzieci powyżej
18. miesiąca życia
każdego alergika
(alergia wziewna)
nr ref STOAJ 008/2013; data oprac. 05.13
1. Josling P., Steadman S., Adv Ther. 2003 20 (4), 213-9