하이브리드 베라파밀-덱스트란 나노구조 지질 캐리어: 통계적 최적화 제형으로 세포 흡수 및 지속 방출 향상

요약

고혈압, 협심증, 부정맥에 사용되는 칼슘 채널 차단제 베라파밀은 광범위한 초회 통과 대사로 인해 낮은 경구 생체이용률(20-35%)을 겪습니다. 이 연구는 세포 흡수를 촉진하고 생체이용률을 개선하기 위한 하이브리드 베라파밀-덱스트란 나노구조 지질 캐리어(HVD-NLCs) 개발을 제시합니다. 제형은 고전단 균질화로 제조되었으며 2⁴ 완전 요인 설계로 최적화되었습니다. 선도 제제(VER-9)는 192.3 ± 3.0nm의 입자 크기, 0.553 ± 0.075의 다분산성 지수, 93.3 ± 2.7%의 포집 효율을 달성했습니다. 덱스트란 황산염 포함으로 모의 위액(pH 1.2)과 장액(pH 6.8) 모두에서 약 85%(48시간 후) 지속 방출되었습니다. 시차 주사 열량법은 약물과 부형제 간 화학적 상호작용이 없음을 확인했으며, 광각 X-선 산란은 약물이 NLC 매트릭스 내 비정질 상태로 존재함을 보였습니다. 투과 및 주사 전자 현미경은 균일하게 구형의 나노입자를 보여주었습니다. Caco-2 세포에서 VER-9는 유리 베라파밀 용액과 베라파밀-덱스트란 복합체 대비 각각 10.9배 및 135배 높은 세포 내 농도를 전달했습니다. 냉장 보관(5 ± 3°C)에서 6개월간 안정성을 유지했습니다. 종합적으로 HVD-NLCs는 베라파밀의 세포 흡수를 현저히 향상시키고 지속 방출을 제공하는 유망한 캐리어 시스템으로, 향상된 치료 효능으로 이어질 잠재력을 가집니다.

배경

베라파밀은 L-형 칼슘 채널 차단제이자 α-아드레날린 길항제로, 고혈압, 상심실성 빈맥성 부정맥, 협심증, 군집 두통의 근간 치료제입니다. BCS 1등급으로 잘 흡수되지만(≤90%), 경구 투여량의 20-35%만 현저한 초회 통과 간 대사로 인해 전신 순환에 도달합니다. 따라서 장 흡수를 향상시키는 것이 중요한 제형 과제입니다.

나노구조 지질 캐리어(NLCs)는 고체 지질 나노입자에 비해 우수한 지질 기반 나노캐리어로 부상했으며, 더 높은 약물 적재량, 향상된 물리적 안정성, 제어된 방출을 제공합니다. 지질 매트릭스는 킬로미크론 형성을 촉진하여 경구 생체이용률을 잠재적으로 높일 수 있습니다. 그러나 베라파밀 같은 친수성 약물을 NLCs에 캡슐화하는 것은 어렵습니다. 따라서 베라파밀을 음이온성 폴리머 덱스트란 황산염과 복합화하여 지질 매트릭스에 포집할 수 있는 대향 이온 복합체를 형성하는 하이브리드 NLCs를 설계했으며, 요인 설계를 사용하여 제형 변수가 입자 특성에 미치는 영향을 연구했습니다.

방법

재료

베라파밀 HCl, Compritol 888 ATO®, 올레산, Tween 80®, Poloxamer 188, 트레할로스 및 기타 시약은 상업적 공급업체에서 조달했습니다. Caco-2 세포는 ATCC에서 얻었습니다.

HVD-NLCs 제조

지질상(Compritol + 올레산)을 85°C에서 녹였습니다. Tween 80®과 Poloxamer 188의 1:1 w/w 혼합물에 녹인 베라파밀을 85°C로 가열하여 고속 균질화(24,000rpm) 하에 지질상에 점적 첨가했습니다. 덱스트란 황산염 용액(베라파밀 대비 1:1 w/w)을 균질화 중에 혼입했습니다. 혼합물을 실온으로 냉각한 후 트레할로스를 동결보호제로 사용하여 동결건조했습니다.

통계적 최적화

2⁴ 완전 요인 설계로 균질화 시간(A), 고체 지질 농도(B), 액체 지질 농도(C), 계면활성제 농도(D)를 변화시켰습니다. 종속 반응 변수는 입자 크기(PS), 다분산성 지수(PDI), 제타 전위(ZP), 포집 효율(%EE)이었습니다. Design-Expert® 소프트웨어가 다항식 모델과 바람직도 함수를 생성했으며, 바람직도 >0.85인 제형을 선택했습니다.

특성 분석

PS, PDI, ZP는 동적 빛 산란으로 측정했습니다. 포집 효율은 Sephadex G-25 컬럼으로 유리 약물 분리 후 HPLC 정량으로 결정했습니다. 동결건조 시험은 트레할로스(지질:동결보호제 1:1 및 1:2 비율)를 사용했습니다. 체외 방출은 투석 백(12,000Da 컷오프)을 사용하여 SGF(pH 1.2)와 SIF(pH 6.8)에서 평가했습니다. DSC와 WAXS로 약물-부형제 상용성과 결정 상태를 평가했습니다. TEM과 SEM으로 형태를 조사했습니다. Caco-2 세포 흡수는 6시간 배양 및 수동 용해 후 HPLC 분석으로 정량화했습니다.

안정성

동결건조 VER-9를 5 ± 3°C, 25 ± 2°C/60% RH, 40 ± 2°C/75% RH에서 6개월간 보관하며 PS, PDI, ZP, %EE를 모니터링했습니다.

결과 및 논의

요인 설계 결과

네 가지 요인 모두 PS, PDI, ZP, %EE에 유의미한 영향을 미쳤습니다(p < 0.05). 균질화 시간, 액체 지질, 계면활성제 농도 증가는 입자 크기를 감소시켰으며, 고체 지질과 계면활성제 수준 증가는 제타 전위를 증가시켰습니다. %EE는 균질화 시간 연장에 따라 감소했으나 계면활성제 농도 증가와 함께 증가했습니다. 상호작용 항(AC, BD, CD)이 이러한 효과를 추가로 조절했습니다.

최적화 제형(VER-9)

VER-9는 192.3 ± 3.0nm 크기, 0.553 ± 0.075 PDI, -46.8 ± 1.2mV ZP, 93.3 ± 2.7% EE를 보였습니다. 트레할로스(1:1 비율)로 동결건조 시 재구성 후 이러한 특성이 보존되었습니다.

체외 방출

VER-9는 SGF와 SIF 모두에서 48시간 동안 약 85% 베라파밀을 방출한 반면, 유리 약물은 4시간 내 95% 이상 용해되었습니다. 지속 방출은 덱스트란 황산염과의 정전기적 복합체와 지질 매트릭스에 기인합니다.

DSC 및 WAXS

DSC 곡선에서 VER-9 내 베라파밀의 융해 피크 소실은 비정질 상태임을 확인했습니다. WAXS 패턴에서 결정성 베라파밀 피크 소실은 NLCs 내 비정질 분산을 지지합니다.

형태

TEM 이미지는 200nm 미만의 구형 입자를 보여주었습니다. 트레할로스 존재 시 동결건조 VER-9의 SEM 이미지는 온전한 형태를 보여주며, 그 보호 역할을 확인했습니다.

세포 흡수

VER-9는 유리 용액 대비 10.9배, 베라파밀-덱스트란 복합체 대비 135배 높은 세포 내 베라파밀을 전달했습니다(p < 0.01). 향상된 흡수는 킬로미크론 매개 수송 강화와 지질 캐리어의 세포막 융합 능력 때문일 가능성이 높습니다.

안정성

5 ± 3°C에서 VER-9는 PS, PDI, ZP, EE의 무시할 만한 변화로 6개월간 안정했습니다. 25°C/60% RH 또는 40°C/75% RH 보관 시 1개월 내 응집되어 정량화할 수 없었습니다.

결론

하이브리드 베라파밀-덱스트란 NLCs(VER-9)는 지속 방출, 높은 포집 효율, 베라파밀의 현저히 향상된 세포 흡수를 제공하는 견고하고 동결건조 가능한 플랫폼입니다. 냉장 온도에서의 안정성은 임상 개발 적합성을 시사하며, 잠재적으로 경구 생체이용률과 치료 결과를 개선할 수 있습니다.

약어

%EE

포집 효율 백분율

DMEM

둘베코 변형 이글 배지

DSC

시차 주사 열량법

FBS

태아 소 혈청

HVD-NLCs

하이브리드 베라파밀-덱스트란 나노구조 지질 캐리어

ICH

의약품 기술 요건 조화를 위한 국제 위원회

IDL

중간 밀도 지단백

LDL

저밀도 지단백

NLCs

나노구조 지질 캐리어

PBS

인산염 완충 식염수

PDI

다분산성 지수

PS

입자 크기

RH

상대 습도

SEM

주사 전자 현미경

TEM

투과 전자 현미경

VLDL

초저밀도 지단백

WAXS

광각 X-선 산란

ZP

제타 전위