Dostępność farmaceutyczna jako kryterium oceny jakości postaci leku i równoważności preparatów.

W tym artykule będzie zwrócona uwaga na dwa ważne zagadnienia w zasadzie ściśle ze sobą związane, czyli dostępność farmaceutyczną w kontekście zarówno oceny jakości postaci leku jak i badań równoważności preparatów oraz równoważność. Ze względu na to, że bardzo często w testach pojawiały się pytania dotyczące tych zagadnień, dlatego warto przypomnieć sobie zarówno sposób prowadzenia badań uwalniania substancji leczniczych z różnych postaci leków i interpretację wyników, jak też terminy dotyczące równoważności preparatów.

Dostępność farmaceutyczna definiowana jest jako mierzona w warunkach in vitro ilość substancji leczniczej uwalniającej się z postaci leku i rozpuszczającej się w otaczającym płynie oraz szybkość, z jaką ten proces zachodzi. Jest to wartość opisująca pierwszy etap w układzie przemian leku w ustroju (LADME: Liberation – uwalnianie, Absorption – absorpcja, Distribution – dystrybucja, Metabolism – metabolizm, Excretion – eliminacja).

Etap uwalniania substancji leczniczej do otaczających płynów ustrojowych jest kluczowy dla skuteczności terapii, ponieważ tylko substancja uwolniona z postaci leku i rozpuszczona w płynach ustrojowych może być wchłaniana i wywierać swoje działanie farmakologiczne. Do badania uwalniania stosuje się aparaty, które imitują warunki panujące w przewodzie pokarmowym in vitro, czyli takie, jakim poddana jest postać leku po wprowadzeniu, np. do przewodu pokarmowego. Z tego względu ważnymi czynnikami w badaniu jest utrzymanie stałej temperatury (37⁰C ± 0,5⁰C lub 32⁰C ± 0,5⁰C), dobór rodzaju i objętości płynu do uwalniania oraz szybkość jego mieszania lub przepływu.

Proces uwalniania substancji leczniczej z postaci leku zależy od rozpuszczalności substancji leczniczej, powierzchni kontaktu substancji leczniczej z płynem do uwalniania, stopnia rozdrobnienia substancji leczniczej, struktury krystalicznej substancji leczniczej, szybkości rozpadu formy leku w miejscu wchłaniania i obecności substancji pomocniczych modyfikujących uwalnianie.

Ze względu na to, że pojawiały się szczegółowe pytania testowe o metody badania uwalniania postaci leku, na przykład – dla których form leku są farmakopealne, czy też dotyczące sposobu prowadzenia badań dla konkretnych postaci leku, jak np. częstość pobierania próbek, dlatego poniżej przedstawiłam podstawowe wiadomości dotyczące aparatów farmakopealnych, sposobu prowadzenia badań i interpretacji wyników.

APARATY DO BADANIA UWALNIANIA

            Obecnie do badania uwalniania Farmakopea Polska (FP X) i Europejska (Eur. Ph. 8th ed) zalecają cztery aparaty:

• aparat 1 (aparat koszyczkowy);
• aparat 2 (aparat łopatkowy);
• aparat 3 (aparat z ruchomym cylindrem);
• aparat 4 (aparat przepływowy).

Aparaty koszyczkowy i łopatkowy (aparaty 1 i 2) stanowią w zasadzie ten sam zestaw, tylko różniący się elementem mieszającym i sposobem umieszczenia postaci leku. W skład zestawu wchodzi 6-8 zlewek okrągłodennych o pojemności 1 litra umieszczonych w łaźni wodnej, do badania jednocześnie sześciu jednostek (np. tabletek). Każda zlewka jest zaopatrzona w przykrywkę z otworami do umieszczenia elementu mieszającego, do pobierania próbek i do kontroli temperatury płynu wewnątrz zlewki.

W aparacie koszyczkowym (1) postać leku umieszcza się w suchym koszyczku przed badaniem, a następnie wkłada się koszyczek do zlewki z płynem i wprowadza go w ruch obrotowy, natomiast w aparacie łopatkowym (2) postać leku umieszcza się na dnie zlewki i wprowadza mieszadło łopatkowe w ruch obrotowy. Jeśli forma leku ulega flotacji to można dołączyć mały element obciążający, np. drucianą spiralę. Dla obu typów aparatów FP X poleca stosować szybkość obrotów pomiędzy 50 i 100 obrotów na minutę, nie powinna ona przekroczyć 150 obrotów na minutę. Zwykle stosowana szybkość dla aparatu łopatkowego wynosi 75 obrotów na minutę, a dla koszyczkowego 100 obrotów na minutę. Objętość płynu do uwalniania w zlewkach powinna wynosić od 500 ml do 1000 ml.

Fot. Aparat łopatkowy oraz same koszyczki, które po umieszczeniu zamiast łopatek pozwalają na utworzenie aparatu koszyczkowego. Fotografie Autorki.

Aparat z ruchomym cylindrem (aparat 3) jest wyposażony w zestaw cylindrycznych, płaskodennych szklanych zlewek, zestaw szklanych cylindrów poruszających się ruchem posuwisto-zwrotnym, oprawki ze stali nierdzewnej i sita, umieszczonego na dole i górze ruchomych cylindrów. Silnik wprowadza cylindry w pionowy ruch posuwisto-zwrotny wewnątrz zlewek. Zlewki są częściowo zanurzone w łaźni wodnej i zaopatrzone w pokrywę zapobiegającą parowaniu cieczy podczas badania. Postać leku umieszcza się w cylindrze.

W celu przeprowadzenia badania w aparatach 1, 2, 3 należy odmierzyć odpowiednią ilość płynu do uwalniania, doprowadzić go do stałej temperatury i umieścić w nim formę leku. Próbki pobierać należy w odpowiednich odstępach czasu, w jednakowym miejscu, jednak nie bliżej niż 1 cm od ściany zlewki. Objętość cieczy w zlewce uzupełnić należy odpowiednią ilością płynu do uwalniania o stałej temperaturze.

W aparacie przepływowym (aparacie 4) zestaw składa się ze zbiornika płynu do uwalniania, pompy, komory przepływowej i łaźni wodnej utrzymującej temperaturę badania. Komora przepływowa znajduje się w termostatowanej łaźni wodnej. Postać leku umieszcza się w komorze aparatu na szklanych kulkach lub w metalowym uchwycie, po czym wprowadza się płyn o stałej temperaturze, z odpowiednim przepływem za pomocą pompy perystaltycznej lub tłokowej z wybraną szybkością 4 ml/min, 8 ml/min, 16 ml/min (pomiędzy 4 ml/min i 50 ml/min).

Farmakopealne komory przepływowe dla stałych postaci leku (tabletek, kapsułek) mają średnicę 22,6 mm lub 12 mm i wykonane są z przezroczystego obojętnego materiału. W celu zachowania korzystnych warunków hydrodynamicznych dolna część komory przepływowej ma kształt stożka, w którym na dnie umieszcza się kulkę o średnicy 5 mm, a następnie wypełnia się cały stożek szklanymi kulkami o średnicy około 1 mm, aby zapewnić laminarny przepływ cieczy i zapobiec jej cofaniu się. W określonych odstępach czasu pobiera się wypływający płyn.

Farmakopealna komora do badania uwalniania substancji czynnej z lipofilowych stałych postaci leku (czopki, kapsułki miękkie) ma nieco inną budowę, ponieważ jest dwudzielna, co ułatwia zatrzymywanie lipofilowych składników.

BADANIE UWALNIANIA Z SYSTEMÓW TRANSDERMALNYCH

Monografia farmakopealna opisuje także aparaty do badania uwalniania z systemów transdermalnych i leczniczych gum do żucia.

Uwalnianie z systemów transdermalnych przeprowadza się w zestawie aparatu łopatkowego, stosując:

– metodę z dyskiem nośnym – badania przeprowadza się w ten sposób, że system transdermalny umieszcza się na dysku nośnym, układa go płasko na dnie zlewki w płynie do uwalniania, tak aby powierzchnia uwalniania była skierowana do góry i uruchamia mieszadło łopatkowe z szybkością 100 obrotów na minutę. W ustalonych przedziałach czasowych pobiera się próbkę płynu do badania.

– metodę z komorą – system transdermalny umieszcza się w komorze ekstrakcyjnej, powierzchnią uwalniającą do góry. Komora składa się z podstawy i nakładki oraz błony umieszczanej na systemie transdermalnym.

– metodę z wirującym cylindrem – z tą różnicą, że w zestawie aparatu łopatkowego należy zastąpić mieszadło łopatkowe i wałek napędowy elementem mieszającym ze stali nierdzewnej z cylindrem. System transdermalny umieszcza się na cylindrze nośną warstwą zewnętrzną skierowaną do niego tak, aby powierzchnia uwalniająca kontaktowała się z płynem do uwalniania. Następnie umieszcza się cylinder w aparacie i uruchamia mieszadło z prędkością np. 100 obrotów na minutę.

Ważnym parametrem badania uwalniania substancji czynnej z systemów transdermalnych jest temperatura płynu do uwalniania, która powinna wynosić 32 ± 0,5⁰C.

BADANIE UWALNIANIA Z SYSTEMÓW TRANSDERMALNYCH

Do uwalniania substancji czynnej z leczniczych gum do żucia monografia farmakopealna podaje dwa aparaty, w których stała temperatura badania 37⁰C ± 0,5 ⁰C jest utrzymywana przez zastosowanie urządzenia elektrycznego z zewnętrznym sterowaniem (Aparat A) lub przy pomocy termostatu (Aparat B). W komorze ugniatania umieszcza się zalecaną objętość płynu do uwalniania (zwykle 20 ml, a jest nim najczęściej bufor fosforanowy o pH 6,0) o temp. 37⁰C ± 0,5 ⁰C. Następnie ustawia się szybkość ruchu tłoczków na podaną liczbę cykli na minutę (zwykle do 60), po czym umieszcza się gumę w komorze ugniatania i włącza aparat. Po określonym czasie, zatrzymuje się aparat, usuwa pozostałość gumy i pobiera próbkę płynu do badania.

PŁYNY DO UWALNIANIA

FP X zaleca do badania uwalniania stosować płyny wodne. Skład płynu powinien być dobrany na podstawie fizykochemicznych właściwości substancji czynnych i pomocniczych oraz powinien być dostosowany do warunków,  jakim postać leku będzie poddana. Odnosi się to do pH i siły jonowej płynu do uwalniania.

Użycie aparatu koszyczkowego lub łopatkowego oraz z ruchomym cylindrem opiera się na zasadzie pracy w „warunkach sink”, czyli takich, w których substancja już obecna w roztworze nie wywiera znaczącego wpływu na szybkość uwalniania jej pozostałej ilości. Takie warunki można uzyskać w objętości płynu do uwalniania, która jest przynajmniej 3 do 10 razy większa niż objętość nasycenia.

FP X określa pH płynu do uwalniania od 1 do 8 (w uzasadnionych przypadkach może być wyższe) i podaje przykładowe płyny:

• kwas solny pH 1;
• kwas solny z chlorkiem sodu pH 1,2 i pH 1,5;
• bufor fosforanowy lub octanowy pH 4,5; pH 5,5 i 5,8;
• bufor fosforanowy pH 6,8; pH 7,2 i 7,5;
• sztuczny płyn jelitowy o pH 6,8;
• sztuczny sok żołądkowy.

Dla postaci leków zawierających substancje czynne słabo rozpuszczalne w wodzie można zastosować modyfikację płynu do uwalniania przez dodatek substancji powierzchniowo czynnych w niskich stężeniach czy enzymów, natomiast niewskazany jest dodatek rozpuszczalników organicznych. Płyny do uwalniania nie powinny zawierać gazów atmosferycznych, gdyż ich obecność może negatywnie wpływać na wyniki badań.

INTERPRETACJA WYNIKÓW

FP X zaleca interpretację wyników uwalniania poprzez określenie wartości Q, która oznacza wymaganą ilość uwolnionej substancji czynnej wyrażoną jako procent zawartości deklarowanej. Wartość Q wynosi 75 % uwolnienia substancji czynnej.

Interpretacja wyników dla stałych postaci leku

o niemodyfikowanym uwalnianiu

Badanie prowadzi się w pierwszym poziomie na 6 jednostkach  (np. tabletkach) i z każdej jednostki powinno uwolnić  się nie mniej niż Q+5%, czyli 80%. Jeśli tabletki nie spełniają tego wymagania, wtedy badanie przeprowadza się w drugim poziomie na kolejnych 6 jednostkach, ale interpretacja wyników odnoszona jest do 12 jednostek. Średnia wartość z 12 jednostek powinna wynosić nie mniej niż Q (czyli 75%), a wszystkie jednostki nie mniej niż Q-15%, czyli 60%. Jeśli nie są spełnione powyższe wymagania, wtedy badanie prowadzi się w trzecim poziomie na kolejnych 12 jednostkach, a interpretacja odnosi się do 24 jednostek. Średnia wartość w 24 jednostkach nie mniej niż Q (75%), najwyżej w 2 jednostkach nie mniej niż (Q-15%) czyli 60%, wszystkie jednostki mają mieć nie mniej niż 50% ilości uwolnionej substancji czynnej.

W wytycznych dotyczących wymagań badania uwalniania z doustnych postaci leku o niemodyfikowanym uwalnianiu FP X określa, że przynajmniej 80% substancji czynnej powinno uwolnić się w czasie 45 minut lub krótszym. Zazwyczaj jeden punkt czasowy jest wystarczający jako kryterium akceptacji do wykazania, że większość substancji czynnej została uwolniona.

Postacie leku o przedłużonym uwalnianiu

Kryteria akceptacji badania uwalniania substancji czynnej dla postaci leku o przedłużonym uwalnianiu dotyczą trzech lub więcej punktów czasowych (kiedyś trafiło się pytanie testowe odnoszące się do powyższego zdania). Pierwszy punkt pomiaru ma na celu wykazanie niepożądanego szybkiego uwolnienia substancji czynnej („efekt wyrzutu”) i ustalony jest na okres odpowiadający uwolnieniu 20-30% substancji czynnej. Drugi punkt czasowy charakteryzuje profil uwalniania i odpowiada uwolnieniu ok. 50% substancji. Końcowy punkt czasowy ma na celu wykazanie prawie całkowitego uwolnienia, co zwykle odpowiada uwolnieniu więcej niż 80% substancji.

Sposób prowadzenia badania jest analogiczny jak dla postaci o niemodyfikowanym uwalnianiu, czyli na poziomie pierwszym dla 6 jednostek, na drugim dla kolejnych 6 jednostek i na trzecim dla 12 jednostek. Dokładne kryteria akceptacji są podane w FP X, jednak sądzę, że nie ma potrzeby dokładnie ich tu opisywać.

Postacie leku o opóźnionym uwalnianiu

Dojelitowe postacie leku wymagają pobrania próbek i oznaczenia ilości uwolnionej substancji przynajmniej w dwóch punktach czasowych, określanych w środowisku kwasowym i buforowym.

Pierwszy punkt badania określa górny limit uwalniania i jest ustalony po 1 godzinie lub 2 godzinach w środowisku kwasowym. Pierwszy etap ma wykazać nieznaczne uwalnianie lub jego brak w środowisku kwasowym, np. dla tabletek z otoczką dojelitową (FP X dopuszcza uwalnianie do 10% dla każdej jednostki z 6 badanych na pierwszym poziomie). Drugi etap badania uwalniania w fazie buforu prowadzi się dla wykazania uwalniania substancji czynnej (80%).

Badanie zarówno w fazie kwasu i fazie buforu przeprowadza się na trzech poziomach (jeśli nie są spełnione wymagania uwalniania na danym poziomie) kolejno dla 6, 6 i 12 jednostek. Kryteria uwalniania są dokładnie opisane w monografii farmakopealnej.

Uwalnianie substancji czynnej z półstałych form leków

– metody niefarmakopealne

Badania uwalniania np. z maści czy żeli przeprowadza się w modelowych układach membran in vitro. W układach występuje model dwukomorowy. Komora donorowa substancji czynnej jest oddzielona od komory akceptorowej membraną resorpcyjną. Półstały preparat leczniczy umieszcza się po tej stronie membrany, która jest skierowana do wewnątrz komory donorowej. Uwalniania substancja czynna dyfunduje przez membranę do komory akceptorowej, przez którą jest przepuszczany roztwór buforowy. Cały układ jest termostatowany. W metodzie tej wyznacza się zmiany stężenia uwolnionej substancji czynnej w roztworze buforowym w zależności od czasu.

RÓWNOWAŻNOŚĆ PREPARATÓW

Powyżej opisane badania uwalniania przeprowadza się jako badania kontrolne wytworzonej postaci leku zarówno na etapie preformulacji jak i właściwej produkcji. Jednak takie badania są też wykonywane w celu wykazania równoważności preparatu odtwórczego (generycznego) względem preparatu referencyjnego. Dla przypomnienia definicje:

Produkt referencyjny – jest to produkt dotychczas obecny w praktyce klinicznej.

Produkt odtwórczy (generyczny) – jest to nowa wersja produktu, analogiczna względem produktu dotychczas obecnego w praktyce klinicznej. To produkt leczniczy posiadający taki sam skład jakościowy i ilościowy substancji czynnych, postać farmaceutyczną i równoważność biologiczną wobec oryginalnego produktu leczniczego, potwierdzoną, jeśli to niezbędne, właściwie przeprowadzonymi badaniami dostępności biologicznej.

Odtwórczy produkt leczniczy powinien mieć dwa zakresy podobieństwa (równoważności): równoważność farmaceutyczną i równoważność biologiczną. Spełnienie tych dwóch równoważności decyduje o równoważności terapeutycznej, co jest wystarczającą przesłanką dopuszczenia do obrotu odtwórczego produktu leczniczego jako produktu o takiej samej skuteczności i bezpieczeństwie jak produkt już dopuszczony do obrotu.

Produkt odtwórczy, jeśli ma być dopuszczony do obrotu i uznany za równoważny terapeutycznie, musi być zarówno równoważny farmaceutycznie, jak i biologicznie, czyli musi zapewniać uwolnienie substancji leczniczej, dostępność biologiczną i efekt farmakologiczny.

Czynniki zapewniające równoważność układają się w sekwencję równoważności, a każda jest konsekwencją także innej równoważności, jak opisano poniżej. Równoważność farmaceutyczna (oceniona w badaniu uwalniania) stwarza warunki dla wystąpienia równoważności biologicznej (ocenionej w badaniu farmakokinetycznym lub farmakodynamicznym lub klinicznym), która jest podstawą równoważnego efektu farmakologicznego, co przekłada się na równoważność terapeutyczną. Potwierdzona równoważność terapeutyczna jest wystarczającą podstawą do uznania zamienności terapeutycznej.

Ryc. 1. Schemat wykonywania badań równoważności

na tle sekwencji losów leku w ustroju [3]

Równoważność farmaceutyczna oznacza identyczność: składu, dawki, formy substancji czynnej, postaci farmaceutycznej, które to czynniki decydują o wchłanianiu substancji leczniczej, dostępności biologicznej i równoważności biologicznej. Leki są równoważne biologicznie, jeśli szybkość i stopień absorpcji substancji leczniczej jest taki sam. Dla określenia równoważności biologicznej decydujące znaczenie mają: proces uwalniania substancji leczniczej z postaci farmaceutycznej (zależy od właściwości preparatu) i proces absorpcji substancji leczniczej (zależy od właściwości substancji czynnej).

Równoważność biologiczna określa zakres oraz szybkość, z jaką substancja czynna osiąga krążenie ogólne z podanej postaci farmaceutycznej. Równoważność biologiczna oznacza brak znaczących różnic w szybkości i stopniu dostępności leku w miejscu działania, jeśli został podany w tej samej dawce. Jako kryterium oceny przyjmuje się pomiar stężenia leku we krwi w badaniu farmakokinetycznym w odstępach czasowych, a na podstawie otrzymanych wyników wyznacza się parametry farmakokinetyczne i dostępność biologiczną preparatu.

Dostępność biologiczna określa szybkość i stopień wchłaniania substancji leczniczej z preparatu farmaceutycznego. Charakteryzują ją następujące parametry farmakokinetyczne:

– AUC (Area Under the Curve) – pole powierzchni pod krzywą zależności stężenia leku we krwi od czasu. Parametr ten informuje o całkowitej ilości leku, jaka została wchłonięta do organizmu.

– C_max – maksymalne stężenie leku, jakie jest osiągane we krwi po jego podaniu.

– t_max – czas, który mija od podania leku do osiągnięcia we krwi maksymalnego stężenia substancji aktywnej.

W celu wykazania równoważności preparatów zwykle określa się dostępność biologiczną względną. Dostępność biologiczna względna –  to ilość substancji leczniczej wchłoniętej po podaniu pozanaczyniowym w stosunku do preparatu referencyjnego i wielkości podanych dawek. Jednak należy pamiętać, że jest jeszcze pojęcie dostępności biologicznej bezwzględnej. Dostępność biologiczna bezwzględna – to ułamek dawki substancji leczniczej, jaki ulega wchłonięciu po podaniu pozanaczyniowym w stosunku do podania dożylnego i wielkości podanych dawek.

Badaniem farmakokinetycznym z wyboru dla dwóch preparatów jest oznaczanie w surowicy, osoczu lub pełnej krwi pobranej z łożyska naczyniowego (kompartmentu centralnego) stężenia leku w postaci niezmienionej, na grupie jednorodnych, zdrowych ochotników, bądź pacjentach z określonym schorzeniem, po podaniu pojedynczej dawki leku, zwykle na czczo.

Odstępstwa od powyższego schematu obejmują:

– badania leków zawierających substancje cytotoksyczne – takie badania prowadzi się na pacjentach z określonym rodzajem nowotworu;

– ocenę dostępności biologicznej na specjalnych populacjach, np. na dzieciach lub osobach z niewydolnością nerek bądź wątroby;

– przypadki stwierdzenia istotnego wpływu posiłku na dostępność substancji leczniczej – wtedy przeprowadza się badania uwzględniające interakcje pokarmowe, a także interakcje z innymi lekami.

O odstąpienie od badań równoważności biologicznej można wnioskować, kiedy badane są preparaty, które z założenia są równoważne ze swoimi odpowiednikami farmaceutycznymi ex definitione, a są to:

– roztwory wodne do podawania parenteralnego (dożylnie, domięśniowo, podskórnie, dooponowo, itp.) – o takim samym składzie, stężeniu substancji czynnych i dodatków;

– roztwory wodne do podawania doustnego – o takim samym składzie i stężeniu substancji czynnej, niezawierające dodatków wpływających na pasaż żołądkowo-jelitowy lub absorpcję leku;

– produkty gazowe do inhalacji;

– proszki do przygotowania roztworów, o których mowa w dwóch pierwszych punktach;

– roztwory wodne jako preparaty uszne bądź oczne, o takim samym składzie i stężeniu substancji czynnych i dodatków;

– roztwory wodne o działaniu miejscowym (bez procesu absorpcji) – o takim samym składzie i stężeniu substancji czynnych i dodatków;

– roztwory wodne do inhalacji lub rozpylane donosowo, o takim samym składzie i stężeniu substancji czynnych i dodatków, podawane przy użyciu tego samego urządzenia.

Badania równoważności biologicznej są konieczne do przeprowadzenia w przypadku następujących preparatów: doustnych postaci szybko uwalniających leków o działaniu układowym, postaci o modyfikowanym procesie uwalniania substancji czynnej o działaniu układowym po procesie absorpcji, preparatów doustnych, donosowych, ocznych, skórnych – niebędących preparatami o działaniu miejscowym.

Równoważność i zamienność dwóch preparatów farmaceutycznych potwierdza się porównawczymi badaniami farmakokinetycznymi, które są pierwszymi z wyboru badaniami, jednak w szczególnych przypadkach mogą to być innego rodzaju badania jak: badania farmakodynamiczne u ludzi, porównawcze badania kliniczne, badania uwalniania in vitro, badania farmakokinetyczne na zwierzętach (w niektórych krajach).

Porównawcze badania farmakodynamiczne

Mogą służyć ocenie preparatów odtwórczych w przypadku braku możliwości przeprowadzenia badań dostępności biologicznej substancji czynnej w badaniu farmakokinetycznym. Występuje to najczęściej:

– ze względów analitycznych – gdy brak jest odpowiednio czułej lub precyzyjnej metody analitycznej, gdy ani lek, ani jego metabolit nie występują we krwi i płynach ustrojowych w ilościach pozwalających na jego ilościowe oznaczenie;

– z przyczyn merytorycznych – gdy stężenie leku nie może być kryterium świadczącym o jego skuteczności i bezpieczeństwie stosowania.

Najważniejszym elementem w planowaniu farmakodynamicznych badań równoważności jest wybór mierzonego parametru najlepiej obrazującego efekt terapeutyczny leku, np. parametr laboratoryjny – stężenie cholesterolu w krwi, stężenie glukozy). Dobrze jest, gdy wybrany do oceny efekt farmakologiczny może być mierzony w sposób ciągły i obiektywny, co pozwala na wykreślenie krzywej zależności efekt-czas i wyznaczenie wartości pola powierzchni pod krzywą.

Mając wyniki badań zależności farmakologicznych (efekt-czas, dawka-efekt), można skonstruować model łączący odpowiedź farmakodynamiczną z danymi farmakokinetycznymi zależności dawka-czas, co może zastąpić część badań równoważności biologicznej, przez wykorzystanie modeli farmakokinetyczno – farmakodynamicznych.

Porównawcze badania kliniczne

Stosowane są w ocenie równoważności dwóch preparatów, jeśli nie jest możliwe przeprowadzenie badań farmakokinetycznych i farmakodynamicznych. Metoda ta jest wybierana dla preparatów o działaniu miejscowym najczęściej preparatów dermatologicznych i oftalmologicznych.

Badania uwalniania in vitro

Jeśli wykonuje się badania uwalniania dla wykazania odpowiedniej dostępności farmaceutycznej w celu  odstąpienia od badań równoważności biologicznej to należy:

– udowodnić, że preparaty te nie wykazują różnic uwalniania substancji leczniczej;

– wykonać badania porównawcze różnymi metodami np.: metodą łopatkową i metodą koszyczkową oraz stosując różne płyny do uwalniania, np. roztwór kwasu solnego (0,1 mol/L) oraz bufory o pH 4,5 i 6,8;

– porównać uzyskane profile uwalniania metodami matematycznymi, np. stosując współczynniki podobieństwa i różnicy.

Dostępność farmaceutyczną modyfikują zarówno rodzaj, ilość substancji pomocniczych jak i modyfikacje technologiczne. Niektóre agencje rejestrujące leki dopuszczają możliwość uznania równoważności preparatu na podstawie wykazania korelacji in vitro/in vivo np. dla transdermalnych systemów terapeutycznych czy doustnych form o przedłużonym uwalnianiu.

Substancje lecznicze zalicza się do poszczególnych grup Biofarmaceutycznego Systemu Klasyfikacji (Biopharmaceutical Classification System, BCS), w zależności od rozpuszczalności substancji w roztworach wodnych i zdolności przenikania przez ściany przewodu pokarmowego, co przedstawia tabela 1.

KLASA (GRUPA) I Rozpuszczalność – wysoka Przenikalność – wysoka	KLASA (GRUPA) II Rozpuszczalność – niska Przenikalność – wysoka
KLASA (GRUPA) III Rozpuszczalność – wysoka Przenikalność – niska	KLASA (GRUPA) IV Rozpuszczalność – niska Przenikalność – niska

Tabela 1. Biofarmaceutyczny system klasyfikacji leków (BCS)

Ograniczenie badań porównawczych do badania uwalniania in vitro

Może ono wystąpić, wtedy kiedy substancja należy do I grupy BCS. Ewentualnie dla substancji z II grupy BCS jeśli wykaże się korelację in vitro/in vivo.

W przypadku substancji leczniczych z grup I i III dostępność biologiczna nie jest ograniczona przez uwalnianie. Można to zbadać następująco: jeśli w czasie do 15 minut po podaniu preparatu na czczo rozpuszcza się około 85% substancji leczniczej, to jej dostępność biologiczna jest taka sama, jak w przypadku roztworu tej substancji.

W przypadku substancji leczniczych z grupy II uwalnianie ogranicza ich dostępność biologiczną. W przypadku substancji leczniczych z grupy III wchłanianie z przewodu pokarmowego ogranicza ich dostępność biologiczną. W przypadku substancji leczniczych z grupy IV sporządzenie postaci doustnej może być utrudnione.

Korelacja in vitro/in vivo

Korelacja ta określa modele matematyczne opisujące korelację pomiędzy właściwościami preparatu w warunkach in vitro (szybkość uwalniania, ilość uwolnionej substancji leczniczej), a odpowiedzią biologiczną in vivo (ilość wchłoniętej substancji leczniczej, stężenie leku we krwi).

Uzyskanie pozytywnych wyników korelacji in vitro/in vivo umożliwia:

– przewidywanie dostępności biologicznej substancji leczniczej z postaci leku na podstawie badań in vitro;

– ocenę równoważności biologicznej preparatów na podstawie badań in vitro;

– uzasadnienie dla odstąpienia od badań równoważności i dostępności biologicznej dla substancji leczniczych należących do II grupy systemu BCS oraz dla preparatów o kontrolowanym uwalnianiu.

Kategorie korelacji in vitro/in vivo:

POZIOM A – profil uwalniania substancji leczniczej i zmiany poziomu leku we krwi są porównywalne we wszystkich punktach czasowych. Porównanie profili uwalniania i zmian stężenia leku we krwi można przeprowadzić „punkt po punkcie”. Możliwe jest więc bezpośrednie porównanie profilu uwalniania i krzywej stężenia leku we krwi. Korelacja na tym poziomie ma najczęściej charakter liniowy. Uzyskanie pozytywnych wyników badań korelacji in vitro/in vivo na poziomie A pozwala na uzasadnienie wniosku o odstąpienie od badań in vivo.

POZIOM B – korelacja opiera się na analizie momentów statystycznych, np. porównanie średniego czasu uwalniania w warunkach in vitro ze średnim okresem trwania leku w organizmie. Nie jest możliwe porównanie danych in vitro i in vivo „punkt po punkcie”. Ta korelacja nie pozwala odtworzyć zmian stężenia leku we krwi. Nie daje możliwości uzasadnienia wniosku o odstąpienia od badań równoważności biologicznej.

POZIOM C – w tym przypadku możliwa jest jedynie korelacja pojedynczych parametrów farmakokinetycznych (np. AUC) z parametrami dostępności farmaceutycznej (np. t_50%). Dane te mogą być przydatne we wstępnej fazie prac rozwojowych nad produktem.

ROZSZERZONY POZIOM C – tak dobrze przydatny jak poziom A do wnioskowania o odstąpienie od badań równoważności biologicznej. Wyniki uzyskane na tym poziomie pozwalają powiązać jeden lub kilka parametrów farmakokinetycznych z parametrami dostępności farmaceutycznej dla kilku punktów czasowych. Pozytywne wyniki na tym poziomie wskazują, że także korelacja na poziomie A jest możliwa do wykazania.

Zasady prowadzenia badań mających na celu wykazanie korelacji in vitro/in vivo:

• Badania powinny być prowadzone w odniesieniu do kilku formulacji, różniących się szybkością uwalniania substancji leczniczej.
• W badaniach dostępności biologicznej należy określić zmiany stężenia leku we krwi po podaniu preparatów, które wcześniej były badane w warunkach in vitro.
• Skala czasowa badania – zarówno in vitro jak i in vivo – musi być jednakowa i analogiczna dla wszystkich formulacji.
• Wyniki badań in vitro/in vivo należy ocenić pod kątem ich przydatności do przewidywania właściwości produktu leczniczego in vivo w oparciu o dane uzyskane w badaniach dostępności farmaceutycznej in vitro.

Kończąc powyższy temat repetytorium, mam nadzieję, że ten artykuł pozwolił Czytelnikowi powtórzyć podstawowe pojęcia dotyczące zagadnień dostępności farmaceutycznej, dostępności biologicznej oraz równoważności i daje pełne zrozumienie określonych pojęć, a w konsekwencji właściwe ich rozróżnienie w ewentualnych pytaniach egzaminacyjnych.

dr n. farm. Regina Kasperek

Katedra i Zakład Farmacji Stosowanej

Uniwersytet Medyczny w Lublinie

Piśmiennictwo:

1. Farmakopea Polska X. Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, PTF Warszawa 2014.
2. European Pharmacopeia 8.0. Strasbourg: Council of Europe 2014.
3. Marzec A. (red.). Badania dostępności i równoważności biologicznej. Organizacja. Metodyka. Jakość. Dokumentacja. Ośrodek Informacji Naukowej Oinpharma, Warszawa 2007.
4. Hermann T.W. Farmakokinetyka. Teoria i praktyka. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2002.
5. Janicki S., Sznitowska M., Zieliński W. Dostępność farmaceutyczna i dostępność biologiczna. Ośrodek Informacji Naukowej „Polfa”, Warszawa 2001.
6. Jaehde U., Radziwill R., Kloft C. (red. wyd. pol. Wiela-Hojeńska A. i wsp.). Farmacja kliniczna. MedPharm Polska, Wrocław 2014.
7. Bauer K.H., Frömming K.H., Führer C. (red. wyd. pol. Pluta J.). Technologia postaci leku z elementami biofarmacji. MedPharm Polska, Wrocław 2012.