Příprava a hodnocení sprejově sušených mikročástic s obsahem N-acetylcysteinu pro plicní aplikaci

Mgr. Hana Hořavová

Advanced ('rigorózní') thesis

Preparation and evaluation of spray-dried microparticles containing N-acetylcysteine for lung application

Abstract:

Inhalace je preferovanou cestou podání aktivních látek v případě plicních onemocnění, jakým je například i cystická fibróza. V případě tohoto onemocnění je základním terapeutickým přístupem podávání mukolytik a jedním z běžně používaných je N-acetylcystein. Jeho podávání ve formě suchých mikročástic může přinášet výhodu vyšší fyzikální a chemické stability, lepší kontroly velikosti částic a snížení rizika bronschokonstrikce po inhalaci v porovnání s kapalným aerosolem. Cílem této práce byla příprava a hodnocení sprejově sušených částic s obsahem N-acetylcysteinu, manitolem jako nosičem a leucinem jako antiadherentem. Snahou bylo aplikací různých podmínek sušení a přísad do vstupní disperze optimalizovat proces tak, aby měl produkt vhodné vlastnosti k inhalačnímu podání. Výsledky naznačují, že nelze uspokojivě sprejově vysušit N-acetylcystein s manitolem ve zvoleném složení bez přídavku další pomocné látky. Přídavek neutralizační přísady (hydroxid sodný), látek zvyšujících teplotu skleného přechodu (dextran, maltodextrin) nebo enkapsulačního polymeru (chitosan) sice vedl ke sférickým primárním částicím, ale částice byly přítomny ve shlucích a překračovaly doporučenou velikost. Jako jediná efektivní pomocná látka se ukázal leucin v koncentraci 20–25 % pevné složky, kdy částice této formulace měly vyhovující velikost i tvar a morfologii.

Abstract:

Inhalation is the preferred route of administration for active substances in the case of lung diseases, such as cystic fibrosis. In this disease, the basic therapeutic approach is the administration of mucolytics and one of the commonly used is N-acetylcysteine. Its administration in the form of dry microparticles can bring the advantage of higher physical and chemical stability, better control of particle, size and a reduced risk of bronchoconstriction after inhalation compared to a liquid aerosol. This work aimed to prepare and evaluate spray-dried particles containing N-acetylcysteine, mannitol as a carrier, and leucine as an antiadherent. An attempt has been made to optimize the process by applying different drying conditions and additives to the input dispersion so that the product has suitable properties for inhalation administration. The results indicate that it is not possible to satisfactorily spray-dry N-acetylcysteine with mannitol in the selected composition without adding another excipient. Although the addition of a neutralizing additive (sodium hydroxide), glass transition temperature modifiers (dextran, maltodextrin), or an encapsulation polymer (chitosan) resulted in spherical primary particles, the particles were present in clusters and exceeded the recommended size. Leucine proved to be the only effective excipient in a concentration of 20–25 % (of the solid component), where the particles of this formulation had a suitable size and shape and morphology.

Keywords

N-acetylcystein, leucin, sprejové sušení, inhalační podání, teplota skelného přechodu, N-acetylcysteine, leucine, spray drying, inhalation administratioin, glass transition temperature

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 1. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 14. 2. 2022
• Supervisor: doc. PharmDr. Jan Gajdziok, Ph.D.
• Reader: František Lízal, PharmDr. Jakub Vysloužil, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Pharmacy

Advanced ('rigorózní řízení') programme / field:
Pharmacy / Pharmacy