DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-05646-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40596164
تاريخ النشر: 2025-07-01
المؤلف: Muhammad Danish Saeed وآخرون
الموضوع الرئيسي: ذوبانية الأدوية وأنظمة التوصيل
نظرة عامة
هدفت الدراسة إلى تعزيز قابلية ذوبان الأتورفاستاتين ومعالجة مشكلات الاستقرار المرتبطة بأنظمة توصيل الأدوية السائلة ذات النانو المستحلب الذاتي (SNEDDS) من خلال تصنيع جزيئات SNEDDS متصلبة بقطر هوائي ≤ 3 ميكرومتر. باستخدام طريقة التجفيف بالرش مع البكتين كعامل تشكيل مصفوفة، تم إنتاج وتقييم كل من SNEDDS السائلة البسيطة والمزينة بالكيتوزان من حيث خصائصها الفيزيائية والكيميائية، وخصائص الإفراج، والأداء الهوائي. أظهرت SNEDDS المتصلبة المغلفة بالكيتوزان (SF10) خصائص متفوقة، بما في ذلك حجم جزيئات أصغر (2.02 ميكرومتر)، وكثافة مضغوطة أعلى (0.733 غرام/سم³)، ومحتوى دواء معزز مقارنة بـ SNEDDS المتصلبة غير المغلفة (SF8). ومن الجدير بالذكر أن SF10 أظهرت خشونة أقل بشكل ملحوظ وإفراج دوائي مفاجئ، مما يُعزى إلى خصائصها الهيكلية.
أشارت التقييمات الدوائية في الأرانب إلى أن SNEDDS المتصلبة المزينة بالكيتوزان حققت توافر حيوي أكبر بمقدار 1.5 مرة من LIPITOR، مع متوسط قطر هوائي أقصى (MMAD) يبلغ 1.24 ميكرومتر ونسبة جزيئات دقيقة (FPF) تبلغ 54%. كشفت تحليل ترسيب الهباء الجوي عن ترسيب مثالي في المراحل 5 و6 و7 من جهاز التأثير المتسلسل أندرسون (ACI)، مما يبرز إمكانية استخدام SNEDDS المتصلبة لتوصيل الأتورفاستاتين بشكل نظامي عبر الاستنشاق. ومع ذلك، تسلط الدراسة الضوء على ضرورة إجراء تقييمات سامة إضافية للناقلات وتأثير أجهزة الاستنشاق البودرة الجافة (DPI) على أداء الناقلات المحملة بالأدوية قبل التقدم إلى الدراسات اللاحقة.
طرق
في هذه الدراسة، تم الحصول على الأتورفاستاتين من CCL Pharmaceuticals في لاهور، باكستان، بينما تم استخدام حمض الأوليك كمرحلة زيتية، تم الحصول عليه من Sigma Aldrich، الولايات المتحدة الأمريكية. تضمنت صياغة أنظمة توصيل الأدوية ذات النانو المستحلب الذاتي (SNEDDS) استخدام Tween 80 وSpan 80 كعوامل سطحية، أيضًا من Sigma Aldrich. تم استخدام الكيتوزان، بوزن جزيئي يبلغ 50,000، كعامل تغليف لقطيرات النانو المستحلب. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام البكتين، واللاكتوز، والمانيتول كمواد جدارية خلال عملية التجفيف بالرش. تم استخدام محلول فوسفات الملح كوسيط ذوبان، وكانت جميع المواد الكيميائية الأخرى من الدرجة التحليلية، مما يضمن موثوقية النتائج التجريبية.
نتائج
يقدم قسم النتائج نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية وآثارها. تكشف التحليلات عن ارتباطات كبيرة بين المتغيرات قيد التحقيق، مع اختبارات إحصائية تشير إلى قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية. بالإضافة إلى ذلك، تظهر البيانات اتجاهًا واضحًا يدعم الفرضية الأولية، مع حساب أحجام التأثير لتوفير مزيد من السياق للنتائج.
تتناول المناقشة هذه النتائج، وتفسرها في إطار الأدبيات الموجودة. يؤكد المؤلفون على أهمية نتائجهم في تعزيز الفهم للموضوع ويقترحون تطبيقات محتملة في الممارسة العملية. يتم الاعتراف بحدود الدراسة، ويتم اقتراح اتجاهات للبحث المستقبلي لبناء على الرؤى المستخلصة من هذا العمل. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم معرفة قيمة في هذا المجال، مما يعزز أهمية العلاقات التي تم التحقيق فيها.
مناقشة
في هذا القسم، يتم مناقشة إعداد وتوصيف كل من أنظمة توصيل الأدوية السائلة والمتصلبة ذات النانو المستحلب الذاتي (SNEDDS) التي تحتوي على الأتورفاستاتين. تم إنشاء SNEDDS السائلة عبر طريقة الاستحلاب التلقائي، محققةً محلولًا متجانسًا من خلال دمج الأتورفاستاتين مع حمض الأوليك وعوامل السطح (Tween 80 وSpan 80). أدت إضافة 1% w/w من الكيتوزان إلى تعزيز النفاذية عبر أنسجة الرئة ولكنها زادت من حجم الجزيئات واللزوجة عند تجاوزها، مما أثر على التبخير. شمل توصيف SNEDDS تقييمات لحجم الجزيئات، وزاوية زتا، واللزوجة، وسلوك الإفراج عن الدواء.
لمعالجة قيود SNEDDS السائلة، مثل عدم الاستقرار الفيزيائي والكيميائي وخطر التلوث، حولت الدراسة هذه الأنظمة إلى أشكال متصلبة باستخدام تقنية التجفيف بالرش. تم توصيف SNEDDS المتصلبة من حيث حجم الجزيئات، والشكل، ومحتوى الدواء. أظهرت النتائج أن SNEDDS المتصلبة المغلفة بالكيتوزان تمتلك أحجام جزيئات أصغر وكفاءة احتجاز محسنة مقارنةً بنظيراتها غير المغلفة، مما يُعزى إلى تأثير الكيتوزان المثبت خلال عملية التجفيف. تم تقييم الأداء الهوائي باستخدام جهاز التأثير المتسلسل أندرسون، مما أكد أن SNEDDS المتصلبة مناسبة للتوصيل العميق للرئة، مع تحقيق التركيبات المحسّنة توزيعات حجم الجزيئات وخصائص التدفق المرغوبة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-05646-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40596164
Publication Date: 2025-07-01
Author(s): Muhammad Danish Saeed et al.
Primary Topic: Drug Solubulity and Delivery Systems
Overview
The study aimed to enhance the solubility of atorvastatin and address stability issues associated with liquid self-nanoemulsifying drug delivery systems (SNEDDS) by synthesizing solidified SNEDDS particles with an aerodynamic diameter of ≤ 3 μm. Utilizing a spray drying method with pectin as a matrix former, both simple and chitosan-decorated liquid SNEDDS were produced and assessed for their physicochemical properties, release characteristics, and aerodynamic performance. The chitosan-coated solidified SNEDDS (SF10) demonstrated superior properties, including a smaller particle size (2.02 μm), higher tapped density (0.733 g/cm³), and enhanced drug content compared to uncoated solidified SNEDDS (SF8). Notably, SF10 exhibited significantly lower roughness and burst drug release, attributed to its structural characteristics.
The pharmacokinetic evaluation in rabbits indicated that the chitosan-decorated solidified SNEDDS achieved a bioavailability 1.5 times greater than that of LIPITOR, with a mean maximum aerodynamic diameter (MMAD) of 1.24 μm and a fine particle fraction (FPF) of 54%. The aerosol deposition analysis revealed optimal deposition on stages 5, 6, and 7 of the Andersen Cascade Impactor (ACI), emphasizing the potential of solidified SNEDDS for systemic atorvastatin delivery via inhalation. However, the study highlights the necessity for further toxicological assessments of the carriers and the impact of dry powder inhalers (DPI) on the performance of drug-loaded carriers before advancing to subsequent studies.
Methods
In this study, atorvastatin was sourced from CCL Pharmaceuticals in Lahore, Pakistan, while oleic acid served as the oil phase, obtained from Sigma Aldrich, USA. The formulation of self-nanoemulsifying drug delivery systems (SNEDDS) involved the use of Tween 80 and Span 80 as surfactants, also from Sigma Aldrich. Chitosan, with a molecular weight of 50,000, was employed as a coating agent for the nanoemulsion droplets. Additionally, pectin, lactose, and mannitol were utilized as wall materials during the spray drying process. Phosphate buffer saline was used as the dissolution medium, and all other chemicals were of analytical grade, ensuring the reliability of the experimental results.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes and their implications. The analysis reveals significant correlations between the variables under investigation, with statistical tests indicating a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant. Additionally, the data demonstrate a clear trend that supports the initial hypothesis, with effect sizes calculated to provide further context to the findings.
The discussion elaborates on these results, interpreting them within the framework of existing literature. The authors emphasize the relevance of their findings in advancing understanding of the topic and suggest potential applications in practice. Limitations of the study are acknowledged, and directions for future research are proposed to build on the insights gained from this work. Overall, the results contribute valuable knowledge to the field, reinforcing the importance of the investigated relationships.
Discussion
In this section, the preparation and characterization of both liquid and solidified self-nanoemulsifying drug delivery systems (SNEDDS) containing atorvastatin are discussed. The liquid SNEDDS were created via a spontaneous emulsification method, achieving a homogeneous solution by combining atorvastatin with oleic acid and surfactants (Tween 80 and Span 80). The addition of 1% w/w chitosan enhanced permeation through lung tissue but increased particle size and viscosity when exceeded, impacting aerosolization. Characterization of the SNEDDS included assessments of particle size, Zeta potential, viscosity, and drug release behavior.
To address the limitations of liquid SNEDDS, such as physicochemical instability and risk of contamination, the study converted them into solidified forms using a spray drying technique. The solidified SNEDDS were characterized for particle size, morphology, and drug content. Results indicated that chitosan-coated solidified SNEDDS exhibited smaller particle sizes and improved entrapment efficiency compared to non-coated counterparts, attributed to the stabilizing effect of chitosan during the drying process. The aerodynamic performance was evaluated using an Anderson Cascade Impactor, confirming that the solidified SNEDDS are suitable for deep lung delivery, with optimized formulations achieving desirable particle size distributions and flow characteristics.