Pengemasan Lipid Nanostruktur Hybrid Verapamil-Deksiran: Formulasi Terstatistik untuk Penyerapan Sel yang Ditingkatkan dan Peluncuran Terkontinu

Abstrak

Verapamil, pemblokir saluran kalsium yang digunakan untuk hipertensi, angina, dan aritmia, menderita bioavailabilitas oral rendah (20–35%) karena metabolisme lalulintas pertama yang ekstensif. Studi ini menyajikan pengembangan pengemasan lipid nanostruktur hybrid verapamil-deksiran (HVD-NLCs) yang bertujuan untuk meningkatkan penyerapan sel dan meningkatkan bioavailabilitas. Formulasi diproduksi oleh homogenisasi sentak tinggi dan dioptimalkan melalui desain faktorial penuh 2⁴. Persiapan unggulan (VER-9) mencapai ukuran partikel 192,3 ± 3,0 nm, indeks polidispersi 0,553 ± 0,075, dan efisiensi penangkap 93,3 ± 2,7 %. Penyertaan deksiran sulfat memperpanjang peluncuran (~85 % setelah 48 jam) dalam media lambung simulasi (pH 1,2) dan usus (pH 6,8). Kalorimetri pemindaian diferensial mengonfirmasi tidak ada interaksi kimia antara obat dan eksipien, sementara pemancaran sinar-X sudut lebar menunjukkan obat berada dalam keadaan amorf dalam matriks NLC. Mikroskopi transmisi dan pemindai elektron mengungkapkan nanopartikel bola yang seragam. Dalam sel Caco-2, VER-9 secara nyata mengungguli larutan verapamil bebas dan kompleks verapamil-deksiran, memberikan konsentrasi seluler dalam 10,9- dan 135-kali lebih tinggi, masing-masing. Penyimpanan dalam lemari pendingin (5 ± 3 °C) mempertahankan stabilitas selama 6 bulan. Secara kolektif, HVD-NLCs mewakili sistem pengemasan yang menjanjikan yang secara signifikan meningkatkan penyerapan seluler verapamil dan menyediakan peluncuran terkontinu, yang potensial mengarah pada efikasi terapeutik yang ditingkatkan.

Latar Belakang

Verapamil, pemblokir saluran kalsium tipe-L dan antagonis α-adrenergik, adalah terapi dasar untuk hipertensi, tachiaritmia supraventrikular, angina, dan sakit kepala klaster. Diklasifikasikan sebagai BCS Kelas I, ia terserap dengan baik (≤90 %) namun hanya 20–35 % dari dosis oral yang mencapai sirkulasi sistemik karena metabolisme hati lalulintas pertama yang mencolok. Meningkatkan penyerapannya di usus adalah tantangan formulasi yang krusial.

Pengemasan lipid nanostruktur (NLCs) telah muncul sebagai pengemasan lipid nano yang lebih unggul dibandingkan nanopartikel lipid padat, menawarkan beban obat yang lebih tinggi, stabilitas fisik yang ditingkatkan, dan peluncuran terkontrol. Matriks lipidnya mempromosikan pembungan chilomikron, yang potensial meningkatkan bioavailabilitas oral. Namun, mengenkapsulasi obat hidrofilik seperti verapamil dalam NLCs sulit. Oleh karena itu, kami merancang NLC hybrid dengan komplekskan verapamil dengan polimer anionik deksiran sulfat, membentuk kompleks ion-lawatan yang dapat ditangkap dalam matriks lipid, dan mempelajari dampak variabel formulasi pada atribut partikel menggunakan desain faktorial.

Metode

Bahan

Verapamil HCl, Compritol 888 ATO®, asam oleat, Tween 80®, Poloxamer 188, trehalose, dan reagen lain diperoleh dari pemasok komersial. Sel Caco-2 diperoleh dari ATCC.

Persiapan HVD-NLCs

Fasa lipid (Compritol + asam oleat) dilelehkan pada 85 °C. Verapamil yang dilarutkan dalam campuran 1:1 w/w Tween 80® dan Poloxamer 188 dipanaskan pada 85 °C dan ditambahkan secara tetes ke fasa lipid di bawah homogenisasi sentak tinggi (24.000 rpm). Larutan deksiran sulfat (1:1 w/w terhadap verapamil) disisipkan selama homogenisasi. Campuran didinginkan ke suhu ruang dan kemudian liofilisasi menggunakan trehalose sebagai krioprotektant.

Optimasi Statistik

Desain faktorial penuh 2⁴ memvariasi waktu homogenisasi (A), konsentrasi lipid padat (B), konsentrasi lipid cair (C), dan konsentrasi surfaktan (D). Respons dependen adalah ukuran partikel (PS), indeks polidispersi (PDI), potensi zeta (ZP), dan efisiensi penangkap (%EE). Perangkat lunak Design-Expert® menghasilkan model polinomial dan fungsi keinginan; formulasi dengan keinginan >0,85 dipilih.

Karakterisasi

PS, PDI, dan ZP diukur oleh pencitraan cahaya dinamis. Efisiensi penangkap ditentukan setelah pemisahan obat bebas dengan kolum Sephadex G-25 dan kuantifikasi HPLC. Percobaan liofilisasi menggunakan trehalose (rasio 1:1 dan 1:2 lipid:krioprotektant). Peluncuran in vitro dievaluasi dalam SGF (pH 1,2) dan SIF (pH 6,8) menggunakan kantong dialisis (putus 12.000 Da). DSC dan WAXS menilai kompatibilitas obat-eksipien dan keadaan kristal. TEM dan SEM memeriksa morfologi. Penyerapan seluler Caco-2 diukur setelah inkubasi 6 jam dan lysis pasif, diikuti analisis HPLC.

Stabilitas

VER-9 yang liofilisasi disimpan pada 5 ± 3 °C, 25 ± 2 °C/60 % RH, dan 40 ± 2 °C/75 % RH selama 6 bulan; PS, PDI, ZP, dan %EE dipantau.

Hasil dan Pembahasan

Hasil Desain Faktorial

Empat faktor secara signifikan mempengaruhi PS, PDI, ZP, dan %EE (p < 0,05). Peningkatan waktu homogenisasi, konsentrasi lipid cair, dan konsentrasi surfaktan mengurangi ukuran partikel, sementara konsentrasi lipid padat dan surfaktan yang lebih tinggi meningkatkan potensi zeta. %EE menurun seiring waktu homogenisasi yang lebih lama tetapi meningkat seiring konsentrasi surfaktan. Istilah interaksi (AC, BD, CD) lebih memodulasi efek ini.

Formulasi Teroptimasi (VER-9)

VER-9 menunjukkan ukuran 192,3 ± 3,0 nm, PDI 0,553 ± 0,075, ZP −46,8 ± 1,2 mV, dan EE 93,3 ± 2,7 %. Liofilisasi dengan trehalose (rasio 1:1) mempertahankan atribut ini saat direkonstitusi.

Peluncuran In Vitro

VER-9 melepaskan ~85 % verapamil selama 48 jam dalam SGF dan SIF, sedangkan obat bebas terlarut >95 % dalam 4 jam. Peluncuran terkontinu disebabkan oleh kompleks elektrostatis dengan deksiran sulfat dan matriks lipid.

DSC dan WAXS

Kurva DSC menunjukkan hilangnya puncak leleh verapamil dalam VER-9, mengonfirmasi keadaan amorfnya. Pola WAXS menampilkan hilangnya puncak kristal verapamil, mendukung dispersi amorf dalam NLCs.

Morfologi

Gambar TEM menunjukkan partikel bola <200 nm. Gambar SEM VER-9 yang liofilisasi menunjukkan morfologi utuh ketika trehalose ada, mengonfirmasi peran pelindungnya.

Penyerapan Seluler

VER-9 menyampaikan verapamil intrakelular 10,9 kali lebih tinggi daripada larutan bebas dan 135 kali lebih tinggi daripada kompleks verapamil-deksiran (p < 0,01). Peningkatan penyerapan kemungkinan disebabkan oleh transportasi chilomikron yang ditingkatkan dan kemampuan pengemasan lipid untuk bersatu dengan membran sel.

Stabilitas

Pada 5 ± 3 °C, VER-9 tetap stabil selama 6 bulan dengan perubahan yang kecil dalam PS, PDI, ZP, dan EE. Sampel yang disimpan pada 25 °C/60 % RH atau 40 °C/75 % RH mengagregasi dalam 1 bulan dan tidak dapat diukur.

Kesimpulan

NLC hybrid verapamil-deksiran (VER-9) mewakili platform liofilisasi yang kuat yang menyediakan peluncuran terkontinu, efisiensi penangkap yang tinggi, dan penyerapan seluler verapamil yang ditingkatkan secara signifikan. Stabilitasnya pada suhu pendingin menunjukkan kesesuaian untuk pengembangan klinis, yang potensial mengarah pada bioavailabilitas oral dan hasil terapeutik yang ditingkatkan.

Singkatan

%EE

Persentase efisiensi penangkap

DMEM

Dulbecco’s modified Eagle’s medium

DSC

Kalorimetri pemindaian diferensial

FBS

Serum sapi janin

HVD-NLCs

Pengemasan lipid nanostruktur hybrid verapamil-deksiran

ICH

Dewan Internasional untuk Harmonisasi Persyaratan Teknis untuk Farmasi untuk Pengguna Manusia

IDL

Lipoprotein densitas menengah

LDL

Lipoprotein densitas rendah

NLCs

Pengemasan lipid nanostruktur

PBS

Layar penyangga fosfat

PDI

Indeks polidispersi

PS

Ukuran partikel

RH

Kelembaban relatif

SEM

Mikroskopi elektron pemindai

TEM

Mikroskopi elektron transmisi

VLDL

Lipoprotein densitas sangat rendah

WAXS

Pemancaran sinar-X sudut lebar

ZP

Potensi zeta