Введение

К современным вспомогательным веществам для фармацевтической технологии предъявляются все более жесткие требования – они должны не только обеспечивать необходимые физико-технологические свойства промежуточных продуктов производства, но и зачастую влиять на растворимость субстанций, участвовать в создании сложных структур для модифицированного высвобождения активных компонентов, в некоторых случаях, быть апирогенными и сохранять свои свойства в широком диапазоне температур и значений pH.

Основная часть

В настоящее время известно более 6000 наименований вспомогательных веществ, используемых в фармацевтическом производстве, поэтому остро встает вопрос грамотного подбора определенных типов вспомогательных веществ, либо их комбинаций, обеспечивающих оптимизацию проведения технологического процесса и получения готовой лекарственной формы, соответствующей всем международным стандартам.

Среди множества вспомогательных веществ можно выделить производные винилпирролидона, проявляющих разнообразные свойства и относящиеся к разным группам вспомогательных веществ (загустители-пролонгаторы, связующие, пленкообразователи, солюбилизаторы, стабилизаторы и т.д.).

Одной из крупнейших фирм производителей поливинилпирролидонов является немецкая фирма BASF, выпускающая свою продукцию под наименованием Kollidon^® с середины прошлого века [5]. Разнообразные свойства, проявляемые этой группой вспомогательных веществ диктуют необходимость систематизации и конкретизации данных, характеризующих их физико-химические и технологические характеристики, из которых вытекает способ и область применения этой группы вспомогательных веществ.

Цель работы: характеристика физико-химических и технологических свойств различных марок загустителей-прологаторов, производных винилпирролидона.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования является ассортимент различных марок вспомогательных веществ класса поливинилпирролидона, используемых в составе различных лекарственных форм. Исследования проводили посредством контент-анализа литературных данных, используя структурный и графический методы анализа.

Результаты и обсуждение

Фирмой BASF выпускаются Коллидоны с различными физико-химическими и технологическими характеристиками, что позволяет подобрать определенную марку для конкретного процесса и с заданными свойствами. Различные марки поливинилпирролидона (ПВП, Коллидона) получают в результате полимеризации N-винилпирролидона.

Структурная формула ПВП представлена на рис. 1.

Механизм проведения реакции таков, что на завершающей стадии могут быть получены ПВП практически любой молекулярной массы. Растворимые марки Коллидона (Повидоны) относят сегодня к одним из наиболее универсальных и широко используемых в фармацевтической промышленности вспомогательных веществ. Нерастворимые виды (Кросповидоны) широко применяются в фармации, а так же для производства напитков в качестве набухающего губчатого полимера, обладающего селективными адсорбционными характеристиками. Такие характеристики, как способность улучшать распадаемость таблеток, гидрофилизировать нерастворимые лекарственные вещества, а так же адсорбироваться и образовывать комплексы, позволяют использовать их в качестве разрыхляющих, связующих веществ, а так же наполнителей. В настоящее время такие марки (Коллидон CL) считают одними из самых эффективных средств, обеспечивающих распадаемость таблеток [1, 5].

Водорастворимый Коллидон VA 64 часто используется в качестве связующего и пленкообразующего реагента, в особенности для твердых лекарственных форм.

Современный ассортимент растворимых марок Коллидона представлен следующими фармацевтическими продуктами: Коллидон 12 PF, Коллидон 17 PF, Коллидон 25, Коллидон 30, Коллидон 90 F. Аббревиатура «PF» обозначает «Pyrogen Free», что говорит о том, что продукт не содержит бактериальных эндотоксинов. Числовое значение (К) указывает на среднюю молекулярную массу, которая всегда является частью торгового названия.

Все марки Коллидона являются фармацевтически чистыми. Они представляют собой сыпучий белый или желтовато-белый порошок с частицами различного размера. Типичный запах продуктов неодинаков и зависит от метода их синтеза (например, Коллидон 25 и Коллидон 30 обладают слабым аммиачным запахом).

 Все растворимые марки образуют водные растворы, обладающие очень слабым специфическим вкусом [5]. Одной из основных характеристик растворимых марок Коллидона является их универсальная растворимость в широком спектре растворителей от сильно гидрофильных, таких, как вода, до гидрофобных жидкостей, как бутанол. Режим и скорость растворения типичны для полимеров.

Для диспергирования и быстрого растворения без образования комков необходимо добавлять порошок к растворителю медленно и небольшими порциями при энергичном перемешивании. В особенности это правило применимо к Коллидонам с высокой молекулярной массой (Коллидон 90) .

Добавление Коллидона не влияет на поверхностное натяжение и электропроводность растворов, содержащих ПАВ.

Вязкость водных растворов различных марок зависит от их средней молекулярной массы. Типичные значения вязкости приведены в таблице 1 [5].

Таблица 1

Типичные значения динамической вязкости 10% водных растворов марок Коллидона (капиллярный вискозиметр, 20°С)

Table 1

Typical dynamics of viscosity values for 10% aqueous solutions of the soluble Kollidon grades  (capillaty viscosimetr, 20°С)

Следует отметить, что вязкость растворов Коллидона в широком диапазоне не зависит от значения pH.  Однако концентрированная соляная кислота увеличивает их вязкость, а концентрированные растворы щелочей осаждают повидон (при добавлении воды вновь растворяется). Вязкость спиртовых растворов намного выше вязкости водных.

При изготовлении как жидких, так и твердых лекарственных форм, важное значение имеет фракционный состав субстанций. В таблице 2. приведены типичные показатели размера частиц для отдельных марок растворимого Коллидона [5].

Таблица 2

Основные технологические характеристики водорастворимых марок Коллидона

Table 2

The main technological characteristics of the soluble Kollidon grades

Из таблицы видно,  что марки Коллидона обладают хорошей сыпучестью и достаточно однородным фракционным составом, что оптимизирует технологические процессы.

Следует учитывать, что повидон - гигроскопичное вещество, и в зависимости от способа применения это качество может являться как достоинством, так и недостатком. При использовании в качестве связующего или клеящего вещества, это является достоинством, в то время как это качество нежелательно для вспомогательных веществ, используемых в составе суспензий для нанесений пленочных покрытий. При использовании Коллидонов в составе растворов и суспензий гигроскопичность не имеет существенного значения [5].

Структура Коллидона такова, что различные его марки образуют комплексные соединения с целым рядом веществ, включая фармакологически активные субстанции. Практически все такие комплексы растворяются в воде быстрее и легче, чем чистое лекарственное вещество (исключением являются, например, полифенолы) [6, 7].

В связи с широким диапазоном свойств, различные марки Коллидона находят применение при изготовлении практически всех лекарственных форм.

Легкая растворимость в воде и других растворителях применяется для влажной грануляции при изготовлении таблеток, для растворов, предназначенных для перорального и инъекционного введения, сиропов и капель, а так же нанесения пленочных покрытий на таблетки.

Склеивающая и связывающая способности особенно важны при таблетировании (влажная грануляция, сухое таблетирование, прямое прессование). Это свойство так же полезно для пленочных покрытий и адгезивных гелей [1, 4].

Способность образовывать пленки используется при нанесении пленочных покрытий на таблетки, в трансдермальных терапевтических системах и в аэрозольных лекарственных препаратах.

Сродство с гидрофильными и гидрофобными поверхностями важно при нанесении сахарных или пленочных покрытий [4].

Способность образовывать комплексы используется для увеличения растворимости лекарственных веществ (жидкие лекарственные формы), а так же с целью увеличения биодоступности (твердые лекарственные формы). Посредством образования комплексов, возможно снизить локальную токсичность некоторых лекарственных веществ.

Загущающая способность применяется в жидких лекарственных формах, предназначенных для перорального введения и местного применения (сиропах, суспензиях).

Практически все описанные свойства зависят от молекулярной массы. При ее увеличении уменьшается растворимость Коллидонов, а склеивающая способность, вязкость, и зачастую способность к комплексообразованию увеличиваются. Эта зависимость свойств от молекулярной массы делает возможным применение для каждой лекарственной формы или рецептуры оптимальной марки повидона, обладающей необходимыми свойствами.

Все растворимые марки Коллидона используются в растворах для офтальмологии. Коллидоны 17 PF, 25 и 30 обычно используют в глазных каплях, а высокомолекулярный Коллидон 90 F предпочтительно применять в растворах для контактных линз. Коллидон обычно добавляют в эти лекарственные формы в концентрациях от 2 до 10% [5].

Способность Коллидона к пленкообразованию и повышению вязкости растворов, а зачастую и способность к комплексообразованию, помогает удерживать раствор на поверхности глаза в течении более длительного времени. Такие свойства улучшают фармакотерапевтическое действие офтальмологических растворов, сокращают количество необходимых инстилляций, а так же используются в заменителях слезной жидкости.

Использование Коллидонов в технологии офтальмологических лекарственных средств так же повышает растворимость активных субстанций [2], повышает стабильность  суспензий (суспензия мефенамовой кислоты), снижает их раздражающее действие (капли оксиметазолина). Косвенным применением в офтальмологии является использование Коллидона 30 в шипучих таблетках очищающих средств для контактных линз [5].

С нерастворимыми марками Коллидона невозможно применить методику их идентификации по величинам молекулярных масс и значениям К, так как они абсолютно нерастворимы и определить их молекулярные массы невозможно. Такие продукты представлены Коллидоном CL и Коллидоном CL-M (тонкоизмельченным), которые представляют собой фармацевтически чистые продукты, которые являются белыми или почти белыми порошками и обладают пористой структурой с большой площадью поверхности. Эти продукты практически не обладают ни вкусом, ни запахом.

Выпускаемые марки различаются по физическим и технологическим характеристикам – способности к набуханию, насыпной плотности и размеру частиц, что иллюстрирует таблице 3 [5].

Таблица 3

Основные технологические характеристики нерастворимых марок Кросповидона

Table 3

The main technological characteristics of the insoluble Crospovidone grades

Относительно небольшой размер частиц был выбран для Коллидона CL с целью минимизации изменений на поверхности таблеток, происходящих в результате воздействия атмосферной влаги и набухания, несмотря на то, что частицы более крупных размеров с их более высокой степенью набухания должны приводить к улучшению распадаемости.

Различные значения насыпной плотности позволяют подобрать определенную марку для конкретной области применения.

Одной из наиболее важных характеристик является способность к набуханию предсказуемым образом без образования геля. Давление набухания у Коллидона CL в воде примерно в два раза выше, чем у тонкоизмельченного Коллидона CL-M. Наибольшее давление набухания достигнуто при размере частиц 106-125 мкм. В неполярных растворителях Кросповидон практически не набухает [5].

Так же, как и растворимые марки Коллидона, Коллидон CL и CL-M образуют комплексы и ассоциаты с большим числом молекул. Для большинства лекарственных веществ, степень комплексообразования такова, что обеспечивает увеличение скорости растворения. Благодаря своей способности образовывать комплексы, коллидоны используются в качестве активного компонента при лечении диареи, гастрита, язвы и грыжи пищеводного отверстия диафрагмы.

Готовые лекарственные формы, имеющие в составе коллидоны, обладают высокой стабильностью, однако следует учитывать их гигроскопичность при подборе упаковок и условий хранения.

Исходя из того, что нерастворимые марки Коллидона обладают многими полезными свойствами, они нашли применение при производстве различных фармацевтических препаратов.

Важнейшее свойство – ускорение распада – используется при производстве таблеток, гранул, твердых желатиновых капсул. Способность образовывать комплексы применяется при производстве твердых и жидких лекарственных форм. Свойство Коллидона CL-M стабилизировать суспензии находит применение при производстве антибиотиков, антацидов и витаминных препаратов [5]. Кроме того, известно свойство Коллидона CL-M коррегировать вкус препаратов [3].

Гигроскопичность используется для впитывания воды в препаратах, содержащих чувствительные к ней лекарственные вещества, что улучшает стабильность.

Несколько обособленное положение занимает Коллидон VA 64 (Коповидон), который производится с помощью полимеризации 6 частей винилпиирролидона и 4 частей винилацетата (на что и указывают цифры в названии). Структурная формула представлена на рис. 2.

В результате получается растворимый в воде полимер с цепочечной структурой. Представляет собой желтовато-белый порошок с тонкоизмельченными частицами и хорошей сыпучестью. Обладает слабым характерным запахом и слабым вкусом в водных растворах. Как и растворимые Коллидоны, Коповидон обладает универсальной растворимостью.

Применение основывается главным образом на его хорошей связующей и пленкообразующей способности, сродстве к гидрофильным и гидрофобным поверхностям и относительно низкой гигроскопичности. Благодаря этим свойствам используется в качестве вспомогательного вещества при производстве гранул и таблеток, в качестве связующего при прямом прессовании, в пленочных покрытиях, в качестве защитного слоя и дополнительного покрытия таблеток-ядер, в качестве пленкообразующего реагента в аэрозольных препаратах [5, 11].

Среди марок Коллидона так же выделяют Коллидон SR, представляющий собой смесь полимеров поливинилацетата и повидона в соотношении 8+2. Структурная формула предствалена на рис. 3.

Эта марка Коллидона представляет собой слегка желтый сыпучий порошок. Из-за наличия гидрофобных винилацетатных групп нерастворим в воде. Это делает его подходящим для применения в матричных формах с модифицированным высвобождением активного компонента, с использованием технологии прямого прессования, влажной грануляции или экструзии [1, 10].

Заключение

На основе анализа литературных данных выявлено, что в настоящее время выпускается широкий ассортимент производных пирролидона, относящихся к различным группам вспомогательных веществ: наполнителей, связующих, пленкообразователей, солюбилизаторов, разрыхляющих, модифицирующих высвобождение и обеспечивающих пролонгацию терапевтического действия активных компонентов. Коллидоны в зависимости от типа обладают различными физико-химическими и технологическими характеристиками, что позволяет подобрать определенную марку для конкретной лекарственной формы с определенными заданными свойствами.