Pektyna z limonki rewolucjonizuje systemy dostarczania leków GRDDS

Czy pektyna z limonki rewolucjonizuje systemy GRDDS?

Wyizolowana z odpadów skórki limonki (Citrus aurantifolia) pektyna okazała się skutecznym polimerem w formulacji tabletek matrycowych o właściwościach pływających i bioadhezyjnych dla furosemidu. Badacze wykorzystali tę naturalną substancję jako alternatywę dla syntetycznych polimerów w systemach dostarczania leków o przedłużonym czasie retencji żołądkowej (GRDDS).

Furosemid, diuretyk pętlowy stosowany w leczeniu stanów obrzękowych, charakteryzuje się nieregularną absorpcją po podaniu doustnym (37-51%) oraz znaczną zmiennością wchłaniania między- i wewnątrzosobniczą u zdrowych osób. Jako lek klasy IV według BCS (Biopharmaceutics Classification System), cechuje się niską rozpuszczalnością i przepuszczalnością, a jego krótki okres półtrwania wymaga częstego dawkowania. Te właściwości czynią furosemid idealnym kandydatem do zastosowania w systemach gastroretencyjnych, które mogą poprawić jego biodostępność.

Jak działają systemy gastroretencyjne?

Systemy GRDDS wydłużają czas przebywania leku w żołądku oraz jego kontakt z miejscem absorpcji, co zwiększa stężenie substancji aktywnej w miejscu wchłaniania, poprawia biodostępność i zmniejsza wahania poziomu leku w osoczu. Wśród różnych podejść do GRDDS, systemy pływające działają poprzez interakcję ze środowiskiem wodnym, utrzymując się na powierzchni zawartości żołądka, podczas gdy systemy bioadhezyjne funkcjonują poprzez przyleganie do błony śluzowej żołądka. System łączący oba te podejścia może niwelować ograniczenia pojedynczych metod i umożliwiać oporność na wpływ nieregularnego opróżniania żołądka lub warunków fizjologicznych.

Wybór odpowiedniego polimeru jest kluczowy dla uzyskania dobrego systemu GRDDS. Chociaż polimery syntetyczne są szeroko dostępne, wykorzystanie polimerów naturalnych w zastosowaniach farmaceutycznych staje się obecnie atrakcyjnym obszarem badań, ponieważ są one odnawialne, zrównoważone, obfite, niedrogie, biodegradowalne, przyjazne dla środowiska i względnie bezpieczne.

Czy naturalna pektyna ma potencjał w nowoczesnych tabletkach?

Badanie wykazało, że pektyna wyizolowana z odpadów skórki Citrus aurantifolia charakteryzuje się wysokim stopniem estryfikacji (85,49%), co klasyfikuje ją jako pektynę wysokometoksylową. Ta cecha umożliwia tworzenie żelu w środowisku cukrowym lub kwaśnym. Wydajność ekstrakcji pektyny wyniosła 24,02% dla dojrzałych i 34,4% dla niedojrzałych skórek, co jest wartością porównywalną lub wyższą niż w przypadku innych źródeł cytrusowych. Analizy FTIR i DSC potwierdziły brak niekorzystnych interakcji między furosemidem a pektyną, co wskazuje na stabilność formulacji.

Pektyna obecnie zyskuje dużą uwagę ze względu na swoje praktyczne zastosowania i implikacje w zmodyfikowanym dostarczaniu leków, dzięki zdolnościom do pęcznienia i hydratacji w środowisku wodnym. Jest naturalnym składnikiem ściany komórkowej roślin, składającym się z kwaśnego szkieletu cukrowego z dołączonymi neutralnymi łańcuchami bocznymi cukrów. Znaczną ilość pektyny uzyskuje się ze skórek owoców cytrusowych (limonka, pomarańcza, cytryna) w porównaniu do innych źródeł. Jej biokompatybilność, biodegradowalność i jadalny charakter umożliwiają szerokie zastosowania nutraceutyczne i farmaceutyczne.

Jak zoptymalizowano formulację i oceniono właściwości tabletek?

Badacze zastosowali metodologię central composite design (CCD) do optymalizacji formulacji, analizując wpływ stężenia pektyny i wodorowęglanu sodu (NaHCO₃) na kluczowe parametry tabletek. Wykazano, że zwiększenie stężenia pektyny wydłuża czas unoszenia tabletek, zwiększa siłę bioadhezji i wskaźnik pęcznienia, jednocześnie zmniejszając uwalnianie leku w pierwszej godzinie oraz ogólną szybkość uwalniania. Z kolei zwiększenie stężenia NaHCO₃ skraca czas unoszenia, zmniejsza siłę bioadhezji, ale zwiększa wskaźnik pęcznienia i przyspiesza uwalnianie leku.

W badaniach wstępnych oceniano również wpływ różnych stężeń polimerów (pektyny i HPMC) na parametry tabletek. Przy stężeniu 10% pektyna wykazywała lepszą siłę bioadhezji niż HPMC, chociaż nie utrzymywała integralności matrycy i nie zapewniała przedłużonego uwalniania leku. Formulacje zawierające wyższy poziom pektyny wykazywały poprawiony czas bioadhezji i siłę bioadhezji w porównaniu do tych zawierających wyższy poziom HPMC. Formulacje zawierające różne proporcje pektyny i HPMC wykazywały mniejszą siłę bioadhezji i krótszy czas bioadhezji w porównaniu do formulacji zawierających tylko pektynę, co może wynikać z wyższych właściwości żelujących pektyny.

Optymalna formulacja zawierała 22,306% pektyny i 5% NaHCO₃, co zapewniało czas unoszenia przekraczający 12 godzin, siłę bioadhezji 29,32 g, wskaźnik pęcznienia 263,12%, uwalnianie leku po 1 godzinie na poziomie 27,33% oraz szybkość uwalniania 27,45%/h⁻¹/². Kinetyka uwalniania leku najlepiej odpowiadała modelowi Higuchiego (R² = 0,981), a wartość wykładnika n = 0,586 w modelu Korsmeyera-Peppasa wskazywała na mechanizm uwalniania typu non-Fickian, łączący dyfuzję i erozję.

Badanie wykazało również, że wszystkie opracowane tabletki miały akceptowalną twardość (62,69-75,25 N), jednolitość zawartości (96,42-103,55%) oraz spełniały wymagania farmakopealne dotyczące ścieralności i jednolitości masy. Czas opóźnienia unoszenia (floating lag time) dla wszystkich formulacji był krótszy niż 30 sekund i zwiększał się wraz ze wzrostem stężenia polimeru. Uwalnianie leku w pierwszej godzinie przy 10% stężeniu pektyny i HPMC wynosiło odpowiednio 38,25% i 37,42%, co jest istotne, ponieważ uwalnianie przekraczające 30% w pierwszej godzinie zwiększa ryzyko wystąpienia tzw. “dose dumping”.

Czy nowatorska formulacja furosemidu to krok milowy w terapii?

Badanie to ma istotne implikacje kliniczne. Opracowana formulacja może znacząco poprawić biodostępność furosemidu poprzez wydłużenie czasu jego przebywania w żołądku, co potencjalnie przełoży się na bardziej stabilny efekt terapeutyczny i zmniejszenie fluktuacji stężenia leku w osoczu. Jest to szczególnie ważne w leczeniu stanów obrzękowych, gdzie przewidywalność działania diuretycznego ma kluczowe znaczenie dla skuteczności terapii.

Dodatkowo, wykorzystanie odpadów rolniczych jako źródła excipientów farmaceutycznych wpisuje się w trend zrównoważonego rozwoju i gospodarki cyrkularnej. Pektyna z odpadów Citrus aurantifolia stanowi ekonomiczną i ekologiczną alternatywę dla syntetycznych polimerów, co ma znaczenie zarówno dla przemysłu farmaceutycznego, jak i dla środowiska. Szacuje się, że przemysł spożywczy wytwarza około 1600 ton pektyny rocznie jako produkt uboczny, który można wykorzystać, oszczędzając znaczne środki ekonomiczne i ograniczając problemy środowiskowe.

Wyniki badania potwierdzają potencjał pektyny pozyskiwanej z odpadów cytrusowych jako skutecznego polimeru w formulacji systemów gastroretencyjnych. Dalsze badania mogą koncentrować się na ocenie klinicznej opracowanych formulacji oraz rozszerzeniu zastosowania tej technologii na inne substancje lecznicze o podobnych ograniczeniach biofarmaceutycznych jak furosemid.

Podsumowanie

Badacze opracowali innowacyjną formulację tabletek matrycowych z furosemidem, wykorzystując pektynę pozyskaną z odpadów skórki limonki. Naturalna pektyna o wysokim stopniu estryfikacji (85,49%) wykazała doskonałe właściwości jako polimer w systemach dostarczania leków o przedłużonym czasie retencji żołądkowej (GRDDS). Optymalna formulacja zawierająca 22,306% pektyny i 5% wodorowęglanu sodu zapewniła czas unoszenia przekraczający 12 godzin oraz kontrolowane uwalnianie leku. Tabletki charakteryzowały się odpowiednią twardością, jednolitością zawartości i spełniały wymagania farmakopealne. Wykorzystanie pektyny z odpadów cytrusowych stanowi ekonomiczną i ekologiczną alternatywę dla syntetycznych polimerów, jednocześnie potencjalnie poprawiając biodostępność furosemidu i stabilność jego działania terapeutycznego w leczeniu stanów obrzękowych.