Metoda XRPD jest również stosowana na szero
ką skalę w farmacji (rycina 3). Jednym ze zjawisk, którego badanie umożliwia rentgenografia prosz
kowa jest polimorfizm substancji leczniczych. Sub
stancje aktywne farmaceutycznie (active pharma-ceutical ingredient, API), bardzo często występują jako polimorfy o odmiennej budowie krystalicz
nej, co przekłada się na istotne różnice w proce
sach technologicznych ich otrzymywania. Charak
teryzują się one różnymi właściwościami fizycznymi
(np. temperatura topnienia, rozpuszczalność), me
chanicznymi (podatność na kompresję) i chemicz
nymi (np. stabilnością chemiczną substancji) [9].
To właśnie konkretne formy polimorficzne są zastrzegane w zgłoszeniach patentowych orygi
nalnych produktów leczniczych. Dlatego też XRPD jest jedną z metod wykorzystywanych przy rejestra
cji nowych produktów leczniczych. Umożliwia ona stosunkowo szybkie zbadanie zależności powstawa
nia nowych odmian polimorficznych wynikających z zastosowania substancji pomocniczych i wypeł
niających w lekach. Oprócz procesów rejestracyj
nych, badania polimorfów prowadzi się również w już zarejestrowanych produktach leczniczych lub podczas poszukiwań ich aktywnych pochodnych.
Dlatego ocenia się trwałość substancji w posta
ci leczniczej, np. badania trwałości odmian poli
morficznych Risperidonu w tabletkach po ich dwu
letnim przechowywaniu. W swojej pracy Karabas i wsp. opisali badanie przeprowadzone na komer
cyjnych tabletkach Risperidonu [10]. Przy pomocy metody XRPD ustalono, że tabletki zawierały od
mianę – Risperidon A. Po dwóch latach przechowy
wania badanie powtórzono, otrzymano identyczny wynik. Dowodzi to, że odmiana Risperidonu A jest stabilna podczas przechowywania przez co naj
mniej 2 lata.
Badania z wykorzystaniem XRPD posłuży
ły do poszukiwania nowych form już zarejestro
wanych leków, np. analiza form roksytromycy
ny (formy I zawierającej monohydrat, formy II
Rycina 3. Przykłady zastosowań metody XRDP w farmacji
A N A L I Z A FA R M A C E U T Y C Z N A
– amorficznej, formy III – bezwodnej oraz miesza
niny form I i III) pod względem ich rozpuszczalno
ści. W kolejnym artykule opisano przejście formy II i III w stabilną formę I [11]. Przemianę tę udowod
niono dzięki badaniom rozpuszczalności i ilościowej analizie faz w funkcji czasu.
Ogromną rolę XRPD pełni również w dziedzi
nie technologii postaci leku. Jednym z zastosowań dla dyfraktometrii proszkowej jest poszukiwanie obojętnych dla API substancji pomocniczych. Jest to ważne zagadnienie, ponieważ często dochodzi do niezgodności fizykochemicznych w procesach technologicznych. Każda substancja chemiczna po
siada charakterystyczne dla siebie dyfraktogramy.
Poprzez analizę porównawczą refleksów pocho
dzących od czystych związków z dyfraktogramem mieszaniny można wysnuwać wnioski dotyczące interakcji między składnikami. Porównuje się zni
kające charakterystyczne refleksy lub pojawiające się nowe, a także ocenia się kształt i intensywno
ści pozostałych refleksów. Metoda XRPD wsparta innymi technikami analitycznymi umożliwia po
twierdzenie lub wykluczenie występowania nie
zgodności pomiędzy substancjami aktywnymi a po
mocniczymi (tabela 1).
Nie tylko substancje pomocnicze stosowane w produkcji leków mają wpływ na struktury kry
staliczne API. Bardzo istotną rolę odgrywa rodzaj postaci leku. Można zaobserwować zmiany stopnia krystaliczności substancji leczniczych podczas two
rzenia stałych rozproszeń (solid dispersion) oraz z tym związane zmiany we właściwościach fizyko
chemicznych oraz farmakokinetycznych.
Analiza dyfraktogramów jest niezbędna w we
ryfikacji ilościowej i jakościowej produktu lecz
niczego. Metodą XRPD określono zawartość po
limorficznego mesylatu imatynibu w tabletkach, który w wyniku technologii wytwarzania tej for
mulacji ulega konwersji polimorficznej [18]. Udo
wodniono także, że podczas mielenia diklofena
ku ze stearynianem magnezu nie powstały nowe formy krystaliczne, czyli nie zaszła interakcja po
między składnikami leku [19]. Wykazano zaś za
leżność między wzrostem stężenia substancji hy
drofobowych w stałych rozproszeniach diklofenaku
sodowego a zwiększeniem się czasu i zmniejsze
niem szybkości uwalniania substancji farmaceu
tycznie czynnej, co poprawiło właściwości farma
kokinetyczne leku.
Badania rentgenograficzne umożliwiają również ocenę wpływu zastosowanych polimerów na rekry
stalizację substancji leczniczej. W badaniu witaminy C analizowano dyfraktogramy otrzymanych stałych rozproszeń witaminy C z różnymi pektynami (po
chodzącymi z cytryn i jabłek) oraz polimerami (po
livinylopirolidonem – PVP i kwasem poliakrylowym – PAA) [20]. Badanie wykonano w kilku temperatu
rach i przy różnej wilgotności. Eksperyment prze
prowadzono w oparciu o różnice w higroskopijno
ści, budowie krystalicznej i interakcjach między witaminą C a polimerami. Wpływ wszystkich tych parametrów na strukturę krystaliczną API podczas badania mierzono przy użyciu XRPD. Porównywano dyfraktogramy stałych rozproszeń przed i po wy
stawieniu ich na określone warunki. Ustalono, że zwiększona higroskopijność polimeru ma wpływ na zwiększenie stabilności amorficznej witaminy C.
Dyfraktometria proszkowa może być stosowa
na w badaniu zwiększonej aktywności leku poprzez wytworzenie jego stałego rozproszenia, np. metodą nadkrytycznego suszenia w CO2. Badaniom podda
no kilka stałych rozproszeń o różnych stosunkach nimodypiny i PVP [21]. Zwiększona ilość polime
ru miała wpływ na wzrost amorficzności mieszani
ny, co spotęgowało efekt hipotensyjny nimodypiny.
Kolejnym aspektem ważnym przy produkcji le
ków, który może mieć wpływ na budowę krysta
liczną API, jest rodzaj zastosowanego procesu tech
nologicznego. Różne metody mielenia czy suszenia mogą powodować zmiany w krystaliczności sub
stancji leczniczych. XRPD można wykorzystać na przykład w badaniu form polimorficznych teofili
ny powstających podczas jej suszenia [22]. W pracy tej wykazano występowanie dwóch form polimor
ficznych podczas suszenia w suszarce MMFD (mul-tichamber microscale fluid bed dryer) oraz stosu
jąc metodę VTXRPD (variable temperature X-ray powder diffraction). Ustalono, że podczas suszenia w temperaturze 40–50
°
C, niezależnie od metody, powstawała głównie metastabilna bezwodna formaAPI Substancja pomocnicza Niezgodności Metody analityczne Źródło
Diflunisal powidon brak XRPD, DSC, FTIR, SEM, HSM, NMR [12]
Kw. ursodeoksycholowy 2-hydroksypropylo-β-dekstryna brak XRPD, DSC, 13C – NMR, IR [13]
Nystatyna gliceryna, pektyna brak XRPD, IR [14]
Tolbutamid β-cyklodekstryna brak XRPD, DSC, IR [15]
Tolbutamid hydroksypropylo-β-cyklodekstryna brak XRPD, DSC, IR [16]
Imatynib Stearynian magnezu, poliwinylopirolidon, celluloza mikrokrystaliczna brak XRPD, DSC, TG, IR [17]
Tabela 1. Przykłady zastosowania metody XRPD do badania niezgodności pomiędzy API a substancjami pomocniczymi
teofiliny. Przy zastosowaniu suszarki MMFD powy
żej temperatury 50
°
C uzyskano głównie stabilną bezwodną teofilinę, a forma metastabilna (w ilości powyżej 20%) występowała nawet w temp. 90°
C.Jednak podczas suszenia metodą VTXRPD w tem
peraturze 60
°
C, po ok. 15 minutach otrzymano tylko stabilną bezwodną formę tej substancji.
Badania rentgenograficzne są przydatne rów
nież do wykrywania różnic w budowie krystalicz
nej stałych dyspersji API z nośnikami powstałymi różnymi metodami (np. poprzez suszenie rozpyło
we, elektrorozdmuchiwanie i elektroprzędzenie).
Według Sóti P. i wsp. stałe rozproszenia itrakonazolu w Eudragicie E, w świeżo przygotowanym produk
cie, są w 100% amorficzne przy zastosowaniu każ
dej z metod otrzymywania [23]. Jednak po 3 mie
siącach przechowywania próbka otrzymana poprzez metodę suszenia rozpyłowego, jako jedyna, zaczę
ła krystalizować.
Dyfraktometria proszkowa umożliwia zaobser
wowanie powstawania mezofazy podczas kriomie
lenia, np. gryzeofulwiny [24]. Mezofaza charaktery
zuje materię posiadającą cechy wspólne ciał stałych (uporządkowanie dalekozasięgowe) i cieczy (płyn
ność). Określana jest jako ciekły kryształ. W bada
niu porównano dyfraktogramy otrzymane w wy
niku analizy substancji zmielonej metodą szybkiego chłodzenia cieczy i kriomielenia. Według autorów tej pracy różnice w dyfraktogramach sugerują od
mienność w przejściu formy krystalicznej w amor
ficzną gryzeofulwiny w zależności od stosowanej metody mielenia.
Metoda XRPD jest również przydatna przy opracowywaniu nowych postaci leków, jak cho
ciażby kokryształów. Kokryształy z definicji, są homogennymi strukturami krystalicznymi zawie
rającymi dwa lub więcej komponentów wystę
pujących w odpowiednim stosunku stechiome
trycznym [25]. Komponenty te to neutralne ciała stałe. Kokryształy są interesującą formą leków ze względu na łatwość w modyfikacji ich właściwo
ści fizykochemicznych, jak np. rozpuszczalność.
Dzięki metodzie XRPD można w prosty sposób określić, czy badana mieszanina jest kokryszta
łem. Jest to przydatne przy wprowadzaniu no
wych metod tworzenia kokryształów oraz w okre
ślaniu wpływu warunków przechowywania API na zmiany strukturalne w nich zachodzące. W ba
daniu przeprowadzonym przez Ervasti T. i wsp.
sprawdzano możliwość samoistnego tworzenia się kokryształów bezwodnej teofiliny i nikotynami
du w trakcie mielenia w stanie stałym [26]. Zaletą tego procesu jest możliwość uniknięcia powstawa
nia monohydratu teofiliny, który tworzy się w wa
runkach wysokiej wilgotności. Dlatego produkcja kokryształów zawierających teofilinę jest założe
niem koncepcji zielonej chemii, która opiera się na
projektowaniu i otrzymywaniu produktów przy ograniczeniu użycia i powstawania niebezpiecz
nych substancji. Podobnie imatynib, należący do leków przeciwnowotworowych, tworzy kokrysz
tały m.in. z 5chlorouracylem, 5fluorouracylem, z hydroksymocznikiem, czy aminokwasami [27, 28]. Terapia skojarzona posiada zaletę synergiczne
go wzmocnienia działania przeciwnowotworowe
go pojedynczych substancji. Poprzez zastosowanie tej terapii można podawać różne substancje czyn
ne zawarte w jednym preparacie [29].
Oprócz szerokiego stosowania metody XRPD w dziedzinie technologii otrzymywania prepara
tów leczniczych jest ona również wykorzystywa
na w laboratoriach, jako szybka metoda określają
ca, czy dany lek jest oryginalny, czy też fałszywy.
W jednej z prac wykazano, że dyfraktometria prosz
kowa w szybki sposób pomogła w ocenie struktur krystalicznych API badanych tabletek, a uzyskane wyniki są jednoznaczne [30]. Zbadano oryginalne tabletki Viagra firmy Pfizer, które następnie po
równywano z dyfraktogramami pochodzącymi od leków fałszywych, zatrzymanych na terenie Polski przez policję. Dodatkowo metodę dyfrakcji prosz
kowej można zastosować w celu określenia skła
du nieznanego, podejrzanego leku lub suplemen
tu diety. Kontrola „ziołowych” suplementów diety z Dalekiego Wschodu wspomagających odchudzanie dowiodła obecność sibutraminy w aż 23 z 25 pod
danych badaniu preparatach [31].
Powyższe przykłady pokazują, jak olbrzymie możliwości daje w przemyśle farmaceutycznym wykorzystanie metody dyfraktometrii proszkowej.
Zaczynając od procesów technologicznych, w któ
rym API są produkowane, poprzez weryfikację ich stabilności w trakcie produkcji postaci leku, koń
cząc na ocenie trwałości leków podczas ich przecho
wywania. Metoda okazała się pomocna również przy weryfikacji podejrzanych substancji leczniczych oraz tych nielegalnie znajdujących się w sprzedaży.
Podsumowanie
Zaletą rentgenowskiej dyfraktometri proszko
wej XRPD jest możliwość charakterystyki nie tyl
ko pojedynczych substancji chemicznych, ale rów
nież całego preparatu. Badania przy użyciu metody XRPD mogą dostarczyć istotnych danych o struktu
rze krystalograficznej, profilach stabilności API czy wpływie czynników technologicznych na składniki preparatów, a także mogą być pomocne w poszuki
waniu nowych form substancji aktywnych. Dlatego też metoda rentgenowskiej dyfraktometrii proszko
wej staje się kluczowym narzędziem analitycznym wykorzystywanym w przemyśle farmaceutycznym.
Otrzymano: 2016.08.25 · Zaakceptowano: 2016.10.14
A N A L I Z A FA R M A C E U T Y C Z N A
Piśmiennictwo
1. Bojarski Z.: Krystalografia. Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa, 2007: 382–396.
2. Warren B.E.: Xray Diffraction. Dover Publications Inc. New York, 1990: 51–85.
3. Lavina B.: Modern Xray Diffraction Methods in Mineralogy and Geo
sciences. Rev. Mineral. Geochem. 2014, 78: 1–31.
4. Jedynak K., Wideł D., Surga W., Jóźwiak M. A., Choma J.: Synteza i ba
danie właściwości adsorpcyjnych mezoporowatych kompozytów wę
glowoplatynowych. Inżynieria Ochrony Środowiska. 2013, 16(2):
179–192.
5. Sąkol G., Brewczyński P., Bienek M.: Określenie rodzaju azbestu w izolacji termicznej metodą proszkową (DSH) dyfrakcji rentgenow
skiej. Medycyna Środowiskowa – Environmental Medicine, 2012, 15(3): 72–77.
6. Kowalski Ł., Adamczak K.: Ceramika pradziejowa ze stanowiska Skrzypkowo 13 – analiza porównawcza z zastosowaniem ASA, XRD i spektroskopii γ. Materiały ceramiczne, 2015, 67(2): 191–200.
7. Riegert D., Konopka K., Kobylińska U.: Analiza składu chemicznego i fazowego ceramicznych naczyń archeologicznych. Materiały cera
miczne, 2012, 64(1): 103–107.
8. Rendle D.F.: Xray diffraction in forensic science. Rigaku J., 2003, 19(2): 11–22.
9. Somnath Singh A.D., Tolman J.: Pharmaceutics: Basic Principles and Application to Pharmacy Practice. San Diego, CA, USA: Elsevier, AP, Academic Press is an imprint of Elsevier. 2014: 51–83.
10. Karabas I., Orkoula M. G., Kontoyannis C.G.: Analysis and stability of polymorphs in tablets: The case of Risperidone. Talanta, 2007, 71:
1382–1386.
11. Aucamp M., Stieger N., Barnard N., Liebenberg W.: Solutionme
diated phase transformation of different roxithromycin solidsta
te forms: Implications on dissolution and solubility. Int. J. Pharma
ceut., 2013, 449: 18–27.
12. Chadha R., Kapoor V. K., Kumar A.: Analytical techniques used to characterize drug – polivinylpyrrolidone system in solid and liquid states – An overview. JSIR., 2006, 65: 459–469.
13. Vandelli M.A., Salvioli G., Mucci A., Panini R., MalmusiL., Forni F.: 2 – Hydroxypropyl3cyclodextrin complexation with ursodeoxycho
lic acid. Int. J. Pharmaceut., 1995, 118: 77–83.
14. Kalinkova G. N.: Studies of beneficial interactions between active medicaments and excipients in pharmaceutical formulations. Int. J.
Pharmaceut., 1999, 187: 1–15.
15. Kedzierewicz F., Villieras F., Zinutti C., Hoffman M., Maincent P.:
A 3 year stability study of tolbutamide solid dispersions and 13cyc
lodextrin complex. Int. J. Pharmaceut. 1995, 117: 247–251.
16. Veiga F., TeixeiraDias J., Kedzierewicz F., Sousa A., Maincent P.: Inc
lusion complexation of tolbutamide with flcyclodextrin and hydro
xypropylflcyclodextrin. Int. J. Pharmaceut. 1996, 129: 63–71.
17. Łaszcz M., Kosmacińska B., Korczak K., Śmigielska B., Glice M., Ma
ruszak W., Groman A., Beczkowicz H., Żelazko Ł.: Study on compa
tibility of imatinib mesylate with pharmaceutical excipient. J. Therm.
Anal. Calorym. 2007, 88(2): 305–310.
18. Bellur Atici E., Karlığa B.: Quantitative determination of two poly
morphic forms of imatinib mesylate in a drug substance and tablet formulation by Xray powder diffraction, differential scanning ca
lorimetry and attenuated total reflectance Fourier transform infra
red spectroscopy. J. Pharm. Biomed. Anal. 2015, 114: 330–340.
19. Javadzadeh Y., Adibkia K., Bozorgmehr Z.,, Dastmalchi S.: Evaluating retardation and physicochemical properties of coground mixture of Na diclofenac with magnesium stearate. Powder Technol, 2012, 218:
51–56.
20. Christina B., Taylor L., Mauer L.: Physical stability of Lascorbic acid amorphous solid dispersions in different polymers: A study of po
lymer crystallization inhibitor properties. Food Res. Int. 2015, 76:
867–877.
21. Riekes M. K., Caon T., Silva J.: Enhanced hypotensive effect of nimo
dipine solid dispersions produced by supercritical CO2 drying. Po
wder Technol. 2015, 278: 204–210.
22. Airaksinen S., Karjalainen M., Räsänen E., Rantanen J., Yliruusi J.:
Comparison of the effects of two drying methods on polymorphism of theophylline. Int. J. Pharmaceut. 2004, 276: 129–141.
23. Sóti P., Bocz K., Pataki H., Eke Z.: Comparison of spray drying, elec
troblowing and electrospinning for preparation of Eudragit E and itraconazole solid dispersions. Int. J. Pharmaceut. 2015, 494: 23–30.
24. Feng T., Bates S., Carvajal M. T.: Toward understanding the evolution of griseofulvin crystal structure to a mesophase after cryogenic mil
ling. Int. J. Pharmaceut., 2009, 367: 16–19.
25. Qiao N., Schlindwein W., Malek N., Davis A., Trappitt G.: Pharma
ceutical cocrystals: an overview. Int. J. Pharm. 2011, 419: 1–11.
26. Ervasti T., Aaltonen J., Ketolainen J.: Theophylline–nicotinamide co
crystal formation in physical mixture during storage. Int. J. Pharma
ceut. 2015, 486: 121–130.
27. Druker B, STI571 (Gleevec™) as a paradigm for cancer therapy, Trends Mol Med 2002, 8(4): S14–S18.
28. Veverka M., Šimon P., Gallovič J., Jorík V., Veverková E., Dubaj T:.
Imatinib mesylate cocrystals: synthesis, screening, and preliminary characterization. Monatsh. Chem. 2012, 143(10): 1405–1415.
29. Ho J.W.: Potential and cytotoxicity of cisplatinum complex with an
titumor activity in combination therapy. Recent Pat AntiCancer Drug Discov. 2006, 1(1): 129–134.
30. Maurin J., Pluciński F., Mazurek A., Fijałek Z.: The usefulness of sim
ple Xray powder diffraction analysis for counterfeit control – The Viagra® example. J.Pharmaceut. Biomed. 2007, 43: 1514–1518.
31. Stypułkowska K., Błażewicz A., Maurin J., Sarna K., Fijałek Z.: Xray powder diffractometry and liquid chromatography studies of sibu
tramine and its analogues content in herbal dietary supplements. J Pharmaceut. Biomed., 2011, 56: 969–975.
Można również stosować leki rozszerzające źreni
cę oraz krople nawilżające. W przypadku zakażeń szczepami bakterii Staphylococcus aureus opor
nymi na metycylinę oraz szczepami Bacillus ce-reus proponowana jest wankomycyna oraz fluoro
chinolony [1, 2].
Również zakażenia miejscowe Candida, Fusa-rium, Aspergillus są przyczyną owrzodzeń rogów
ki. Drobnoustroje grzybicze mogą powodować nie tylko stany zapalne i martwicę tkanek istoty właści
wej rogówki, ale również stany zapalne wewnętrz
nych struktur gałki ocznej poprzez penetrację do komory przedniej lub tylnego odcinka gałki ocznej.
W grzybiczych zapaleniach rogówki (keratomyco-sis) wywołanych przez drożdżaki stosuje się m.in.
krople z amfoterycyną B w połączeniu z kroplami z flucytozyną, a także doustnie ketokonazol i flu
konazol [1, 3].
Uzyskanie korzystnego efektu terapeutycznego w przypadku chorób infekcyjnych wiąże się m.in.
z podaniem leku we wczesnej fazie zmian chorobo
wych, w odpowiedniej dawce i postaci, umożliwia
jącej uzyskanie stężenia terapeutycznego w miej
scu zakażenia.
Asortyment leków stosowanych w terapii okuli
stycznej obejmuje leki produkowane przez przemysł, jak również sporządzane w aptece dla indywidual
nego pacjenta. Leki recepturowe, jako preparaty do bezpośredniego użycia po ich wykonaniu, ponownie zyskują na znaczeniu, przede wszystkim ze względu na możliwość ustalenia przez lekarza składu leku do
stosowanego do stanu zaawansowania zmian choro
bowych oraz indywidualnych cech chorego. Zgod
nie z zapisem w monografii Pharmaceutica FP X
„pacjent otrzyma preparat farmaceutyczny w od
powiedniej postaci, trwały oraz skuteczny przez wymagany okres” [4]. Sformułowanie to wskazu
je na konieczność przemyślanego postępowania na
Z
miany chorobowe w obrębie gałki ocznej, a zwłaszcza rogówki i spojówki mają zazwyczaj podłoże bakteryjne, wirusowe lub grzybicze [1].Obok zakażeń na tle alergicznym choroby infek
cyjne narządu wzroku są najczęstszą przyczyną do
legliwości u dorosłych pacjentów. Zakażenia bak
teryjne wywołane są najczęściej przez gronkowce (Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermi-dis), paciorkowce (Streptococcus pyogenes, Strep-tococcus pneumoniae, StrepStrep-tococcus viridans), dwoinkę rzeżączki (Neisseria gonorrhoeae), pa
łeczkę Haemophilus influenzae, często poprze
dzone są mechanicznym uszkodzeniem nabłonka rogówki albo niedrożnością dróg łzowych odprowa
dzających, co może prowadzić do powstania owrzo
dzenia rogówki. W celu leczenia stosowane są leki przeciwbakteryjne: chemioteraputyki oraz antybio
tyki. W leczeniu infekcji powiek, spojówek, przed
niego odcinka oka podawane są miejscowo m.in.
antybiotyki i sulfonamidy, natomiast w przypad
ku bakteryjnego zapalenia rogówki fluorochino
lony w połączeniu z antybiotykami aminoglikozy
dowymi, z uwagi na szeroki zakres ich działania.
Solutions for the preparation of pharmaceutical compounding eye drops · Difficulties in preparing pharmaceutical compounding due to the lack of certain substances pro recipe. It is allowed to use the medicines for the preparation of pharmaceutical compounding, provided that the prepare dosage forms meets the requirements of the pharmacopoeia, the required stability during use. Based on data from the literature and the study proposes solutions for the preparation of eye drops with phenylephrine, vancomycin, amphotericin B.
Keywords: eye drops, phenylephrine hydrochloride, vancomycin, amphotericin B
© Farm Pol, 2016, 72(11): 758–762