Fenitoinin katı ilaç şekillerinin tasarımı ve insanda tek doz biyoyararlanımları

Abstract

ÖZET Fenitoin (PHT) zayıf asidik karakterde, oldukça hidrofobik, sudaki çözünürlüğü çok az olan bir ilaçtır. Karaciğerde yüksek ilk geçiş etkisine uğrar ve tipik Michaelis Menten kinetiği gösterip, nonlineer farmakokinetik özelliğine sahiptir. İlacın oral alımını takiben gözlenen biyoyararlanım kişiden kişiye büyük farklılıklar göstermektedir. Bunun nedeni de mide-barsak kanalında ilacın çözünürlüğünün çok düşük olması sebebi ile, çözünme hızı da düşük olmakta ve emilen ilaç miktarı yetersiz kalmaktadır. Farklı üreticilere ait PHT kapsülllerinde gözlenen kan seviyeleri çok büyük değişkenlik göstermektedir. Tedavide terapötik plazma düzeyi olan 10-20 lig/mi sınırlarını aşmadan sürdürmek oldukça zordur. Optimum PHT tedavisini sürdürebilmek için plazma PHT seviyelerinin hastada izlenmesi genelde zorunlu hale gelmektedir. Çalışmamızda Fenitoin sodyum (PHT-Na)'dan fenitoin asit(PHT-asit) haline dönüşümün invivo koşullarda, yani kişiden kişiye değişen mide ortamı koşullarında oluşumu ve kristal özellikleri, büyüklükleri bu koşullara bağlı olan PHT kristalleri yerine, invitro koşullarda polimer etkileşmesi ile büyüklüğü ve şekli kontrol edilebilir PHT kristallerinin elde edilmesi araştırılmıştır. PHT'nin çözünürlüğü ve kristal lenmesi üzerine polimerlerin etkisi incelenmiştir. Suda çözünen polimerler varlığında PHT- Na'dan hareketle pH değişmelerine bağlı olarak polimer varlığında ve yokluğunda küresel ve hidrofilik karakterde PHT mikrokristalleri elde edilmiştir. Elde edilen kristaller süzülerek alınmış, su ile yıkanıp oda sıcaklığında kurutulmuşlardır. Metilhidroksietilselüloz(MHEC), Hidroksipropilmetilselüloz(HPMC), Hidroksipropil selüloz(HPC) ve Metilselüloz(MC) varlığında elde edilen kristaller küresel olup, bunların ortalama partikül büyüklükleri(dg), polimersiz ortamda elde edilen kristallerinkinden(dg=45j.m) daha küçüktür. HPC varlığında elde edilen mikrokristallerin partikül büyüklüğü dağılımları, diğer polimerlerle olanlara göre daha dar alanda (5g=1.40) olduğu gözlenmiştir. Partikül büyüklüğü üzerine Jelatin B ve 141PVP oldukça etkili bulunmuş, fakat bu polimerler varlığında elde edilen PHT'nin kristal şekilleri küresel olmamıştır.. En küçük kristaller Jelatin B, PVP ve HPC varlığında elde edilmişler ve ortalama partikül büyüklükleri (dg) sırasıyla 7.0jım, 7.8(j,m,10.5 j.m olmuştur. PHT ile en az etkileşen polimerin PEG 6000 olduğu bulunmuştur. Etkileştiği polimerler varlığında kristallenmesi esnasında, PHT kristallerinin daha küçük oluşması, bu kristallerin büyümesi süresince PHT-polimer etkileşmesi nedeni ile kristal çekirdeği yüzeyindeki PHT molekülleri üzerine polimer moleküllerinin adsorbe edilmesi veya bağlanması nedeni ile kristal çekirdeği yüzeyine başka PHT molekülünün yerleşmesinin engellenmesi ve böylece kristal büyümesinin durması şeklinde açıklanabilir. Küresel mikrokristalerin ve diğer kristalerin yapıları İR ve X-ışını difraktometrisi ile incelenmiştir. Polimerli ve polimersiz ortamda hazırlanan PHT kristallerinin İR spektrumları farklılık göstermezken, X-ışını difraktogramları bazı farklılıklar göstermektedir. PHT'e ait karakteristik piklerin bazıları polimerli ortamda (MHEC, HPMC, HPC, MC, PVP, PVA) elde edilen kristallerde görülmemektedir.Suda çözünen selüloz eterlerinden HEC hariç PVP, PVA, MC, MHEC, HPC, HPMC ve Jelatin B PHT'nin çözünürlüğü üzerine etkili bulunmuştur. MC ve HPMC, suda ve pH'sı 1.2 olan ortamda PHT'nin çözünürlüğünü 3 kat arttırmıştır. Çözünürlük üzerine en az etkili olan selüloz eterinin HEC olduğu gözlenmiştir. Su emme,akıcılık ve konsolidasyon özellikleri yönünden polimerler varlığında elde edilen mikrokristallerin (PHT-M), polimersiz ortamda elde edilen mikrokristallerden (PHT-N) daha iyi özellikler gösterdiği, hidrofobik karakterlerinin düşük olduğu görülmüştür. Bu da kristallenme esnasında mikrokristallerin polimer molekülleri ile etkileşip onları adsorbe ederek kaplandığı sonucunu vermektedir. Polimerin PHT'nin kristal yüzeylerine adsorbe olup ona hidrofilik özellik kazandırması sonucu değişen hidrofobluğunu incelemek için yapılan su emme özelliklerinin karşılaştırılması çalışmasında, PHT-N'nin belirli süre içinde su emme miktarı120 saniyede 0.80 ml/g olurken, PHT-M kristallerinde bu değerler 30 saniyede 1.07ml/g bulunmuştur. PHT- N ve PHT-M (HPMC) kristallerinin kapsül formülasyonlarına ait toz karışımlarında su emme özellikleri sırasıyla 120 saniyede 1.40ml/g ve 10 saniyede 1.84ml/g olarak bulunmuştur. Elde edilen bu sonuçlar ile kapsül ve tablet formülasyonlarının dağılma 142zamanı ve çözünme hızı arasında ilişki olduğu da görülmektedir. PHT-N ve PHT-Na içeren tablet ve kapsüllerin dağılma zamanı, PHT-M mikrokristalleri ile yapılan ilaç şekillerininkine göre oldukça uzun bulunmuştur. PHT-M mikrokristallerinin kapsül ve tablet formülasyonlanna ait çözünme hızları, PHT-N ve PHT-Na ile yapılanlarınkinden daha yüksek bulunmuştur. Küresel PHT-M mikrokristalleri ile hazırlanan direkt basım tablet ve kapsül formülasyonlarının yapay mide ortamındaki çözünme hızları arasında anlamlı bir fark olmadığı fakat, PHT-N kristalleri ile yapılanlarınkinden, ticari PHT-Na tablet ve kapsüllerinkinden çok daha yüksek çözünme hızına sahip olduğu saptanmıştır. PHT- M ile yapılan kapsül ve tabletlerin 30 ve 60.ncı dakikalardaki kümülatif çözünme miktarları, ticari PHT-Na kapsül ve tabletlerinkinden iki kat daha fazla olmuştur. Küresel mikrokristal PHT-M'nin göstermiş olduğu fizikofarmasötik bu özellikleri, hastanın PHT ile tedavisi sırasında ilacın hızlı çözünmesi ve emilimi sonucu biyoyararlanımı artırarak klinik bir avantaj sağlamaktadır. Biyoyararlanım çalışmaları erkek gönüllü denekler üzerinde gerçekleştirilmiş, 92 mg mikrokristal PHT-M (HPMC) içeren PHT kapsülleri ile 100mg PHT-Na içeren ticari kapsüller her bir deneğe çapraz çalışma düzeninde verilmiştir.Deneklerin PHT kan profilleri karşılaştırıldığında, PHT-M kapsüllerinin ortalama tmax sürelerinin (3 ±1 saat) ticari kapsüllerinkine (7±2 saat) göre daha az olduğu bulunurken, Cmax değerinin (2.12+0.39 (ig/ml, 1.57+0.34 jıg/ml) daha yüksek olduğu saptanmıştır. AUCo^oo açısından karşılaştırıldıklarında ise (64±18 (ig/ml.saat; 68+18 fig/ml.saat ) anlamlı bir fark olmadığı gözlenmiştir. 143

SUMMARY : Phenytoin (PHT) is slightly soluble in water and it is a very hydrophobic drug. The pharmacokinetics of PHT is nonlinear (Michaelis Menten) with high first pass effect. PHT has been pointed out to be a drug that exhibits large differences in bioavailability following oral administration to patients. This is because its dissolution is slow, and its absorption after oral administration is incomplete and irregular. Significant variations in blood levels were reported when phenytoin capsules made by different manufactures were administered. It is often difficult in phenytoin therapy to keep the effective therapeutic blood levels (10-20 jig/mL). It is generally accepted that effective therapy requires monitoring of plasma phenytoin concentrations. In this study, crystal ization conditions of phenytoin have been investigated. The effect of polymers on the solubility and crystal ization of PHT has been studied. Spherical and hydrophilic PHT microcrystals (PHT-M) with dissolution rates superior to the currently available PHT and PHT Na have been produced. PHT was crystalized in the aquous solutions of PHT-Na by changing the pH in the presence (PHT-M) or the absence (PHT-N) of some water soluble polymers. The crystals were filtered and washed and dried at room temperature. In the presence of Methylhydroxyethylcellulose (MHEC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Hydroxypropylcellulose (HPC) and Methylcellulose (MC), the crystals were spherical in shape and the particle size was much smaller than those without polymer of which geometric mean diameter (dg) was 45 jim. The particle size distributions of the microcrystals with HPC were much narrower than those with other polymers (8g=1.40). Gelatin B and Polyvinylpyrolidone (PVP) were also found to be effective on the particle size of PHT but the crystals were not sphericle. The smallest crystals were formed with gelatin B, PVP and HPC of which (dg) 7.0 jim, 7.8 im, 10.5 jim, respectively. The less 144effective polymer was found to be PEG 6000. During the formation and growth of PHT crystals, PHT molecules on the surface of the crystal nuclei interact with the polymer molecules in the crystallization medium and adsorbed them. The adsorbed polymer molecules on the surface of the crystal nuclei prevent successive crystal growth by preventing surface interaction of drug molecules and in this manner other crystal nuclei are formed instead of crystal growth. Spherical microcrystals and other crystals were investigated by IR and X-ray diffraction methods. There are no differences among the IR spectra of PHT-N and PHT-M crystals. But X-ray diffractograms of the crystals showed some differences. Some of the characteristic peaks of phenytoin were not seen in the PHT-M crystals prepared with MHEC,HPMC,MC, HPC.PVP and PVA. All of the water soluble cellulose ethers except HEC interact with PHT and solubility studies support these results. Solubility studies showed that PVP, PVA, MC, MHEC, HPC, HPMC and gelatin B were effective on the solubility of PHT. The solubility of PHT was increased more than three folds in the presence of MC and HPMC both in water and 0.1 nHCI. The less effective cellulose ether on the solubility of PHT was found to be HEC. Water uptake, and rheological studies showed that the hidrofobicity and cohesive characteristics of the (PHT-M) crystals are much lower than those of the PHT-N crystals This also shows that the microcrystals are covered with the polymer molecules through interaction during the crystallization. The water uptake studies showed that the hydrophobic character of PHT crystal was modified by interaction of polymers with the surface of crystals. The amount of water uptake of PHT-N and PHT-M crystals were 0.80 mL/g within 120 seconds, and 1.07 ml_/g within 30 seconds respectively. In the case of capsule formulations of PHT-N and PHT-M (HPMC) crystals, the water uptakes were found to be 1.40 mL/g within 120 seconds and 1.84 ml_/g within 10 seconds respectively. These results are related with the disintegration time and dissolution rate of the capsule and tablet formulations. The disintegration time of the tablets and capsules which contain PHT-N and PHT-Na were significantly longer than that of the PHT-M microcrystals. The dissolution rates of the capsule and tablet formulations of PHT-M microcrystals were found to be much higher than those of the PHT-N and PHT-Na crystals. 145The dissolutions of the hard gelatin capsule formulations of the spherical PHT-M microcrystals were found to be greater than twice those of PHT-N crystals and commercial PHT-Na capsules and tablets in simulated gastric juice after 30 and 60 minutes. Dissolution rate of PHT-M capsule was significantly higher than that of PHT-N capsule in water. The dissolutions of the direct tablet formulation of the microcrystals were also studied and the results were similar to those of capsules. The single dose bioavailability studies were carried out in male subjects. The phenytoin capsule which contain 92 mg of microcrystaline phenytoin or commercial phenytoin capsule which contain 100 mg of phenytoin sodium were given each subject and blood levels were recorded. Mean tmax (3+1 hours) was significantly shorter and Cmax (2.12+0.39 (ig/ml) was significantly higher than those of commercial sodium phenytoin capsules (Tmax=7±2 hours; Cmax=1. 57+0.34 (ig/ml). The difference of the AUCo^oo of the PHT-M capsules (68±18 jj.g.h.mr1) and commercial PHT-Na capsules (64±18 ng.h.mr1) was not significant. But the standart deviations (p<0.05) of AUC and tmax of PHT-M capsules were smaller than those of commercial PHT-Na capsules. 146