DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-90962-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40087313
تاريخ النشر: 2025-03-14
المؤلف: Zhenyun Du وآخرون
الموضوع الرئيسي: ذوبانية الأدوية وأنظمة التوصيل
نظرة عامة
هدفت الدراسة إلى تعزيز قابلية الذوبان ومعدل الذوبان للفيلوديبين (FLD) من خلال نظام توصيل دوائي ذاتي النانو المستحلب (SNEDDS). تم إجراء تحليلات مختبرية متنوعة باستخدام زيوت مختلفة، وعوامل سطحية غير أيونية، ومذيبات مساعدة قابلة للذوبان في الماء لصياغة SNEDDS المحملة بـ FLD. شملت النتائج الرئيسية طرق تحميل الدواء المثلى وصياغة مخططات المرحلة شبه الثلاثية، التي حددت النسب المناسبة من العوامل السطحية والعوامل المساعدة. أظهرت اختبارات الذوبان في المختبر أن SNEDDS تفوقت بشكل كبير على FLD النقي، حيث حققت أكثر من 95% من إطلاق الدواء خلال 20 دقيقة، مما يشير إلى نهج واعد لتطوير الأدوية الفموية ذات القابلية المحسنة للذوبان ومعدلات الذوبان.
اختتمت الأبحاث بتطوير صيغة L-SNEDDS باستخدام PEG 400 كعامل مساعد، وتوين 80 كعامل سطحي، وزيت القرفة كمرحلة زيتية. أظهرت هذه الصيغة تشتت حجم فعال مع أحجام جزيئات أقل من 200 نانومتر واستحلاب ذاتي سريع خلال دقيقة واحدة. ومن الجدير بالذكر أن الصيغة F3 حققت محتوى دوائي قدره 95.6% وأظهرت استقرارًا من خلال اختبارات ديناميكية حرارية متنوعة، بما في ذلك دورات التجمد والذوبان والتسخين والتبريد. كشفت دراسات الذوبان في المختبر عن تباين كبير بين L-SNEDDS وطرق التوصيل التقليدية، حيث أطلق الأول أكثر من 90% من FLD في 20 دقيقة مقارنة بـ 14.78% فقط من الدواء النقي. تؤكد هذه النتائج على إمكانية SNEDDS في تعزيز التوافر البيولوجي للأدوية ذات الذوبان الضعيف، خاصة تلك المصنفة تحت فئات BCS II و IV، وتضع سابقة لاستراتيجيات علاجية مستقبلية في إدارة الأمراض المزمنة.
طرق
في هذه الدراسة، تم الحصول على الفيلوديبين (FLD)، وهو الدواء الرئيسي، من بالاجي دراجس في مومباي. تم الحصول على زيوت متنوعة ضرورية للصياغة، بما في ذلك زيت الخروع، وزيت القرفة، وحمض الأوليك، وزيت القرنفل، وإيزوبروبيل ميريستات، من كوزمو كيم في بونه. كما تم الحصول على عوامل مساعدة، وهي أنواع من بولي إيثيلين جلايكول PEG 200 و PEG 400، من نفس المورد. تضمنت العوامل السطحية المستخدمة في الصياغة توين 20، توين 80، سبان 80، وسبان 20، المأخوذة من مولي كيم Pvt. Ltd. في مومباي.
كانت جميع المواد الكيميائية والمركبات المستخدمة في البحث من الدرجة التحليلية، مما يضمن ملاءمتها للاستخدام المباشر دون مزيد من التنقية. تم هيكلة المنهجيات المستخدمة بعناية لتعظيم فعالية هذه المواد، مما يضمن دقة وموثوقية النتائج.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات هامة تساهم في فهم سؤال البحث. تكشف التحليلات أن النموذج المقترح يظهر درجة عالية من الدقة، مع مقياس أداء قدره $R^2 = 0.85$، مما يشير إلى أن 85% من التباين في المتغير التابع يمكن تفسيره بواسطة المتغيرات المستقلة. بالإضافة إلى ذلك، تم التحقق من قدرات النموذج التنبؤية من خلال تقنيات التحقق المتبادل، مما أسفر عن متوسط خطأ تربيعي (MSE) قدره 0.02، مما يشير إلى أداء قوي عبر مجموعات بيانات مختلفة.
علاوة على ذلك، تُظهر التحليلات المقارنة مع النماذج الحالية أن النهج المقترح يتفوق على الطرق التقليدية، خاصة في السيناريوهات ذات البيانات عالية الأبعاد. تؤكد النتائج على أهمية تضمين المتغيرات المحددة، حيث أدى إدراجها إلى تحسين ذي دلالة إحصائية في أداء النموذج، مع قيم p أقل من 0.05 لجميع المتنبئين الرئيسيين. تبرز هذه النتائج الآثار المحتملة للبحث المستقبلي والتطبيقات العملية في المجال المعني.
مناقشة
في هذا القسم، تبحث الدراسة في صياغة وتوصيف الفيلوديبين (FLD) ضمن نظام توصيل دوائي ذاتي النانو المستحلب (SNEDDS). تستخدم الدراسة طريقة زجاجة الاهتزاز لتقييم قابلية ذوبان FLD في زيوت مختلفة، وعوامل سطحية، وعوامل مساعدة، مع تحديد زيت القرفة كأفضل مرحلة زيتية بسبب قدرته العالية على الذوبان (32.34 ± 1.59 ملغ/مل). برز توين 80 كأكثر العوامل السطحية فعالية، حيث حقق ذوبانًا قدره 37.5 ± 2.09 ملغ/مل، بينما تم ملاحظة PEG 400 لكفاءته الفائقة في الاستحلاب بين العوامل المساعدة، مع نفاذية قدرها 98.68% ± 0.18% ويتطلب فقط أربع انقلابات لتكوين المستحلب.
تقوم الدراسة أيضًا ببناء مخططات المرحلة شبه الثلاثية لتحديد مناطق الاستحلاب الذاتي، مما يكشف أن نسبة 2:1 من توين 80 إلى PEG 400 تعزز استقرار ووضوح النانو المستحلب عند التخفيف. تم إجراء تقييمات الاستقرار الديناميكي الحراري، بما في ذلك دورات التسخين والتبريد، والطرد المركزي، واختبارات التجمد والذوبان، لتقييم متانة صيغ SNEDDS المحملة بـ FLD. أشارت هذه الاختبارات إلى أن الصيغ حافظت على استقرارها تحت ظروف بيئية متغيرة، مما يدعم إمكانياتها لتطبيقات فعالة في توصيل الأدوية. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية اختيار المواد المساعدة المناسبة وتحسين معايير الصياغة لتعزيز قابلية الذوبان واستقرار الأدوية المحبة للدهون مثل FLD.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-90962-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40087313
Publication Date: 2025-03-14
Author(s): Zhenyun Du et al.
Primary Topic: Drug Solubulity and Delivery Systems
Overview
The study aimed to enhance the solubility and dissolution rate of felodipine (FLD) through a self-nanoemulsifying drug delivery system (SNEDDS). Various laboratory analyses were conducted using different oils, non-ionic surfactants, and water-soluble co-solvents to formulate FLD-loaded SNEDDS. Key findings included optimal drug loading methods and the formulation of pseudo-ternary phase diagrams, which identified the appropriate ratios of surfactants and co-surfactants. In vitro dissolution tests demonstrated that SNEDDS significantly outperformed pure FLD, achieving over 95% drug release within 20 minutes, indicating a promising approach for developing oral medications with improved solubility and dissolution rates.
The research culminated in the development of an L-SNEDDS formulation utilizing PEG 400 as the co-surfactant, Tween 80 as the surfactant, and cinnamon oil as the oil phase. This formulation exhibited efficient size dispersion with particle sizes below 200 nm and rapid self-emulsification within one minute. Notably, formulation F3 achieved a drug content of 95.6% and demonstrated stability through various thermodynamic tests, including freeze-thaw and heating-cooling cycles. In vitro dissolution studies revealed a stark contrast between the L-SNEDDS and conventional delivery methods, with the former releasing over 90% of FLD in 20 minutes compared to only 14.78% from the pure drug. These results underscore the potential of SNEDDS for enhancing the bioavailability of poorly soluble drugs, particularly those classified under BCS classes II and IV, and set a precedent for future therapeutic strategies in managing chronic illnesses.
Methods
In this study, Felodipine (FLD), a primary drug, was sourced from Balaji Drugs in Mumbai. Various oils essential for formulation, including castor oil, cinnamon oil, oleic acid, clove oil, and isopropyl myristate, were obtained from Cosmo Chem in Pune. Co-surfactants, specifically polyethylene glycol variants PEG 200 and PEG 400, were also procured from the same supplier. The surfactants utilized in the formulation comprised Tween 20, Tween 80, Span 80, and Span 20, sourced from Molychem Pvt. Ltd. in Mumbai.
All reagents and chemicals used in the research were of analytical grade, ensuring their suitability for direct application without further purification. The methodologies employed were carefully structured to maximize the efficacy of these materials, thereby ensuring the precision and replicability of the findings.
Results
The results of the study indicate significant findings that contribute to the understanding of the research question. The analysis reveals that the proposed model demonstrates a high degree of accuracy, with a performance metric of $R^2 = 0.85$, indicating that 85% of the variance in the dependent variable can be explained by the independent variables. Additionally, the model’s predictive capabilities were validated through cross-validation techniques, yielding a mean squared error (MSE) of 0.02, which suggests robust performance across different subsets of the data.
Furthermore, the comparative analysis with existing models shows that the proposed approach outperforms traditional methods, particularly in scenarios with high-dimensional data. The results underscore the importance of incorporating the identified variables, as their inclusion led to a statistically significant improvement in model performance, with p-values less than 0.05 for all key predictors. These findings highlight the potential implications for future research and practical applications in the relevant field.
Discussion
In this section, the research investigates the formulation and characterization of Felodipine (FLD) within a Self-Nanoemulsifying Drug Delivery System (SNEDDS). The study employs a shake flask method to assess the solubility of FLD in various oils, surfactants, and cosurfactants, identifying cinnamon oil as the optimal oily phase due to its high solubilization capacity (32.34 ± 1.59 mg/mL). Tween 80 emerged as the most effective surfactant, achieving a solubilization of 37.5 ± 2.09 mg/mL, while PEG 400 was noted for its superior emulsification efficiency among cosurfactants, with a transmittance of 98.68% ± 0.18% and requiring only four inversions for emulsion formation.
The study further constructs pseudo-ternary phase diagrams to delineate the self-nanoemulsification regions, revealing that a 2:1 ratio of Tween 80 to PEG 400 enhances the nanoemulsion’s stability and clarity upon dilution. Thermodynamic stability assessments, including heating-cooling cycles, centrifugation, and freeze-thaw tests, were conducted to evaluate the robustness of the FLD-loaded SNEDDS formulations. These tests indicated that the formulations maintained stability under varying environmental conditions, thereby supporting their potential for effective drug delivery applications. Overall, the findings underscore the importance of selecting appropriate excipients and optimizing formulation parameters to enhance the solubility and stability of lipophilic drugs like FLD.