Файл: Полисорбат-80 для инъекций – золотой стандарт выбора вспомогательного вещества .doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.04.2019

Просмотров: 17341

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Полисорбат-80 для инъекций –

золотой стандарт выбора вспомогательного вещества

для лекарственных препаратов

и гриппозных инактивированных вакцин.

Как выбрать полисорбат 80 для инъекционного применения приемлемого качества ?

Исрафилов А.Г., Калинин С.П., Шакирова Э.А., Галиуллина С.А., Хазиев А.Ф., Мансурова Н.Н. АО «НПО» Микроген


  1. Общая информационная часть по полисорбату 80 (polysorbate 80/tween 80) для инъекций. Стабилизация полисорбатом 80 лекарственных препаратов и механизм действия.

  2. Сравнение спецификаций полисорбата 80 (polysorbate 80/tween 80) для инъекций различных производителей

  3. Сравнение монографий полисорбата 80 (polysorbate 80/tween 80) в ведущих фармакопеях мира – Американской, Японской, Европейской, Китайской.

  4. Полисорбат 80 (polysorbate 80/tween 80) – золотой стандарт вспомогательного вещества для гриппозных инактивированных вакцин.

  5. Безопасность использования полисорбата 80 (polysorbate 80/tween 80) при парентеральном применении.


  1. Общая информационная часть по полисорбату 80 (polysorbate-80/tween 80) для инъекций. Стабилизация полисорбатом 80 лекарственных препаратов и механизм действия.

Наиболее часто употребляемый синоним полисорбата80 (ПС 80) – твин 80 (Tween 80).

Химическое наименование ПС 80: Полиоксиэтилен-20 сорбитан моноолеат (Polyoxyethylene 20 sorbitan monooleate).

CAS: 9005-65-6.

Эмпирическая формула: C64H124O26.

Молекулярная масса: 1310.

Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) полисорбата-80 в воде равна 0,012 мМ (1).

ПС 80 - это гетерогенная смесь молекул различного размера.

Метод производства (2). Полисорбаты получают из сорбитола трех(двух)ступенчатым способом. Вначале вода удаляется из сорбитола с образованием сорбита (циклический ангидрид сорбитола), - некоторые авторы не засчитывают эту стадию. Потом сорбит частично этерифицируется с жирной кислотой (олеиновой), образуя эфир гексанитана. Затем осуществляется реакция полимеризации - в присутствии катализатора добавляется оксид этилена - получается ПС 80. Есть второй метод синтеза ПС 80, где стадии меняются местами: сначала полимеризация с оксидом этилена, затем этерифицирование с олеиновой кислотой. ПС 80 получают из натуральных компонентов - сорбитола и олеиновой кислоты (омега-9 жирная кислота/оливковое масло). Сорбит получают из различных фруктов (3). Там же указано, что в природе полисорбаты легко разлагаются.

ПС 80 считается критическим вспомогательным веществом при формулировании лекарственных препаратов, так как влияет и на качество, и на стабильность (4). Широкое использование ПС 80 в качестве вспомогательного вещества в формулировании белков объясняется его свойствами - предупреждением агрегации и поверхностной денатурации (5). ПС 80 минимизирует агрегацию протеинов на различных поверхностях – воздух/вода, вода/твердое тело. ПС 80 является одним из ключевых компонентов формулирования протеинов. Он первично ингибирует межфазовые повреждения белковых молекул, вызванных механическим стрессом в процессе транспортировки и ручных манипуляций. ПС 80 также может иметь фотостабилизирующий эффект (6).

Преимущества ПС 80 над другими детергентами объясняются его некоторыми особыми физико-химическими свойствами. Стабилизирующие свойства ПС 80 вызваны оптимальным (должен быть не менее 14,5) гидрофильно-липофильным балансом, равным 15 (степень гидрофильности), что в максимальной степени сохраняет нативность выделяемых компонентов, по сравнению с другими детергентами. Гидрофильными группами в этом соединении являются полиэфиры или группы полиоксиэтилена, сшитые полимерами окиси этилена. Другие детергенты, типа Brij 35, Lubrol-px, тритона Х-100 (Triton X-100), додецилсульфата натрия, также защищают белки от денатурации, но официально не разрешены для использования при формулировании лекарственных препаратов для инъекционного применения (7).

Считается, что широкая распространенность использования ПС 80 объясняется более длительной историей его использования, большей степенью признания регулирующими органами из-за большого количества публикаций по изучению его безопасности (см. раздел «Безопасность»). Протеины и некоторые препараты часто адсорбируются на фильтрах, оборудовании, контактирующем с растворами, поверхностью контейнеров, что вызывает потери лекарств, биологически активных молекул. Такие потери имеют значение, если концентрация активного вещества очень низкая. Добавление низких концентраций детергента часто может снизить уровень лекарственной адсорбции, так как детергент легче сорбируется на этих поверхностях (вода/воздух, вода/стекло, вода/полимер, вода/металл). При адсорбции протеинов на поверхности может произойти их денатурация, конформационные изменения, необратимая агрегация. Кроме того, ПС 80 используется для многократного повышения растворимости плохорастворимых в воде и в других растворителях препаратов. ПС20 и ПС 80 используются при формулировании биотерапевтических белков для повышения стабильности, в том числе, за счет поддержания растворимости, предупреждения поверхностной адсорбции (в том числе за счет реконструкции вирусов) и как стабилизаторы против агрегации (8). Выбор между конкретными типами ПС зависит от их специфического взаимодействия с препаратом или с другими вспомогательными веществами (9).

Агрегация молекул может быть вызвана различными причинами. Агрегация от механического стресса может быть частично подавлена за счет использования детергентов (10). При снижении концентрации ПС 80 снижается стабильность белка к перемешиванию cуспензии, а увеличение, наоборот, повышает стабильность к перемешиванию и снижает адсорбцию к твердым поверхностям, а еще более высокая концентрация ПС 80 даже может элюировать белок с поверхностей (11).

Механизм действия ПС 80 объясняется тем, что он связывается с белком и уменьшает доступность гидрофобных участков молекулы и, таким образом, снижает белковую самоассоциацию и взаимодействие с гидрофобными поверхностями (12). Гидрофобная часть неионного детергента может связываться с гидрофобной частью белка, так что белок-детергентный комплекс становится более гидрофильным, чем отдельные детергент или белок, тем самым увеличивая растворимость белка и уменьшая тенденцию к агрегации. Детергенты выполняют функции эмульгатора. Они помогают суспендированным частицам оставаться в жидкости во взвешенном состоянии, предупреждая осаждение и агрегацию за счет понижения поверхностного натяжения жидкости (13). Если другие детергенты типа Pluronic F-68, Brij 35 могут стабилизировать белок при концентрациях, близких к ККМ – 0,1% и 0,013%, соответственно, то стабилизация посредством ПС 80 требует концентрации 0,1%, которая намного выше, чем ККМ ПС 80, равной 0,0013% (7). Причины различий в стабилизирующих концентрациях различных детергентов неясны. Отмечено, что ПС-индуцированная защита не коррелирует с ККМ, но, скорее, зависит от количества детергента, необходимого для насыщения гидрофобных участков белка. (12).

В силу указанных положительных свойств, в более чем в 70% формулирований препаратов моноклональных антител, продаваемых на мировом рынке, содержится один из двух детергентов: ПС-20 или ПС 80 (14). Согласно обзору Nema S., Brendel R.J., Washkuhn R. «Вспомогательные вещества: парентеральные дозовые формы и их роль»(15), по частоте использования ПС 80 более, чем в 5 раз, превышает занимающий третье место полисорбат-20 и в 2,5 раза занимающую второе место карбоксиметилцеллюлозу. Следовательно, ПС 80 является на сегодня золотым стандартом среди всех вспомогательных веществ, используемых для стабилизации препаратов. Главное, на что хочется обратить внимание, что диапазон используемых концентраций ПС 80 в конечных формах лекарственных препаратов составляет от 0,004 до 100 % (в препарате taxoterer (Aventis)).

Но использование ПС 80 не является панацеей ото всех бед. Так, например, он не стабилизирует от агрегации, вызванной высокотемпературным стрессом (7).

В отличие от катионных и анионных детергентов, ПС 80 относится к рН-независимым неионным детергентам, на которые мало влияют реакция среды и ионная сила. Пожалуй, единственным недостатком ПС является его труднодиализуемость (16) из-за, во-первых, способности к сорбции к молекулам белка, во-вторых, способности к мицеллообразованию из-за низкой критической концентрации мицеллообразования (ККМ=0,01-0,012 мМ) и, в-третьих, высокого числа агрегации (58-60), которые приводят к переходу мономеров 1310 Да (при концентрации меньших ККМ) в мицеллы 76 000-79 000 Да и более (при концентрации выше ККМ). Проблема труднодиализуемости в некоторой степени решается за счет, во-первых, первоначального разбавления до уровня, близкого к ККМ (перевод в мономеры), и, во-вторых, первоначальной диафильтрации против дистиллированной воды (раствора с более низкой ионной силой), в которой размер мицелл обычно снижается в 2-10 раз (17). С другой стороны, труднодиализуемость в некоторых случаях приобретает положительное значение, так как, в связи с сохранением постоянной концентрации ПС 80, отпадает или почти отпадает необходимость его периодического добавления и контроля на каждой последующей стадии для поддержания постоянной концентрации ПС 80 на различных стадиях производства.

ПС 80 является не только одним из наиболее широко используемых детергентов, но и также широко представленных на рынке (18). При этом производители препаратов особое внимание обращают на его качественные характеристики. Губчатая энцефалопатия коров - хроническое дегенеративное заболевание центральной нервной системы крупного рогатого скота может контаминировать вспомогательные вещества животного происхождения (19). Источником материалов животного происхождения может быть не только альбумин, но и желатин, глицерин и ПС 80. Идеально было бы использовать вспомогательные вещества синтетического или растительного происхождения, чтобы элиминировать любую потенциальную возможность заражения, на что и идут производители ПС80.

При доступе воздуха и воздействии повышенной температуры в ПС 80 могут легко образовываться пероксиды, оказывающие отрицательный эффект на стабильность чувствительных к окислению протеинов (20). Наибольшая скорость образования пероксидов происходит на свету. Интересно, что пероксиды образуются не только в жидком препарате, но и в лиофилизированном, особенно, если есть доступ воздуха (хранение не под вакуумом/азотом). Высокий уровень пероксидов вызывает немедленное окисление чувствительных препаратов при лиофилизации, поэтому при использовании ПС 80 необходимо обратить на это внимание. На стабильность белков влияет не только образование пероксидов при аутоокислении ПС 80, но и другие процессы аутоокисления: расщепление на этиленоксидных субъединицах (боковой цепи), гидролиз сложноэфирной связи, в конечном счете, приводящий к образованию короткоцепочечных кислот, таких, как муравьиная кислота, которые могут также влиять на стабильность биофармацевтических продуктов (8). В некоторых случаях при деградации ПС 80 может образоваться и формальдегид (21). ПС 80 с низким содержанием пероксидов получают из растительного сырья, что сейчас доступно в коммерческих масштабах и потому должно использоваться производителями. Т. к. концентрация ПС 80 при формулировании обычно менее 1%, то остаточные пероксиды при таких концентрациях ПС 80 могут и не влиять на стабильность, но это должно быть исследовано в каждом отдельном случае. Согласно Европейской Фармакопее, разрешенный уровень пероксида в ПС 80 не более 10: ниже уровня, вызывающего деградацию протеинов (20). У различных производителей ПС 80 уровень пероксидов может отличаться в 27 раз (22).

ПС 80 обеспечивает стабильность многих проблемных белков: например, стабилизирует пепсин в растворе при высоком для него значении рН 6,4 (23). Для формулирования другого проблемного препарата - рекомбинантного фактора VIII - требуется использование ПС 80 или ПС-20 для предупреждения потерь из-за поверхностной адсорбции (24). В другом исследовании стабильности фактора VIII выявлено, что ПС 80 снижает потери протеиновой активности при фильтрации и лиофилизации (25). Введением ПС 80 в специальный растворитель была решена проблема растворимости при использовании воды для инъекций препарата Wilate (лиофилизированного фактора свертывания крови VIII/фактор Виллебранда). Высокая стабильность ПС 80 в качестве растворителя в воде для инъекций при хранении при температуре (2-8) ºС обеспечила официальный срок хранения до 5 лет (26). Кроме того, снижением поверхностного натяжения при внесении ПС 80 предотвращалось нежелательное образование пены в процессе растворения препарата. В инструкции написано, что ПС 80 имеет очень короткий полупериод жизни – около 15 минут (при внутривенном введении), что еще раз подтверждает его безопасность. При температуре до 25 оС допускалось хранение растворителя до месяца. Стабильность препарата рекомбинантного гранулоцита человека достигается за счет снижения адсорбции не только к стеклу, но и пластику – поливинилхлориду, полипропилену (27).

Наименее стабильные препараты подвергаются стадии лиофилизации. В своем производственном цикле они проходят стадии замораживания/оттаивания. Добавление ПС 80 в концентрациях от 0,0125% дo 0,1% к рекомбинантному гемоглобину предотвращало агрегацию на острой стадии замораживания/оттаивания за счет предупреждения сорбции на двух поверхностях - воздух/вода, вода/твердое тело (28). В отсутствии ПС 80 образование частиц после 5 циклов замораживания/оттаивания увеличилось на порядок. В одних случаях полисорбаты снижают стабильность некоторых протеинов, а в других, наоборот, повышают (29, 30), поэтому их положительное воздействие нельзя предсказать со 100%-ной вероятностью заранее, а поэтому требуются предварительные экспериментальные исследования.

При всех плюсах у ПС 80 имеются и отдельные недостатки. Так, в присутствии неионных детергентов типа ПС 80, в результате мицеллообразования, значительно снижается антимикробная эффективность консервантов типа парабенов (31, 32). В присутствии неионных детергентов типа ПС 80, 0,1% хлоркрезол может полностью инактивироваться (33). Выходом из данной ситуации стало использование 10% пропиленгликоля, который потенцирует антимикробную активность в присутствии неионных детергентов и предупреждает взаимодействие между метилпарабеном и ПС 80 (34).

Важным моментом при выборе ПС 80 в качестве вспомогательного вещества является первоначальный выбор из общепринятого диапазона изучаемых концентраций. По данным Zhang S.F., Yan D., Tang H.Y. et al. (35), ПС 80 может быть использован в инъекционных препаратах в концентрациях от 0,1% до 0,5%, которые являются безопасными. Увеличение же концентрации до 0,75%- 1% имело гемолитический эффект. Как оказалось, такие концентрации около 1,0 % могут иметь обратный эффект на температурную и фотостабильность (36). Важным представляется выбор близкой кнаименьшей эффективной концентрации ПС 80. По данным патента US 5096885 (37) концентрация ПС 80 выше 0,01% (w/v) снижает агрегацию hGH при лиофилизации и растворении лиофилизированного материала при встряхивании. Несколько препаратов для внутривенного введения лекарств - Cordarone IV и Etoposide IV - содержали значительный уровень ПС 80: 10 и 8 % (38). Однако, оба препарата перед применением разводятся, так что максимальная конечная концентрация ПС 80 при внутривенном введении составляет всего 1,2 и 0,16 %, соответственно. Несколько более высокие уровни ПС 80 допускаются в препаратах, предназначенных для подкожного или внутримышечного введения. Так, Aquasol A (пальмитат, витамин A, ретинол) для внутримышечного применения, например, содержит ПС 80 на уровне 12 %. Leuprolide acetate IM (microsphere suspension) после растворения содержит 0,2% ПС 80. На практике, используемый уровень концентраций ПС 80 низок: как правило, находится в интервале 0,01–0,1%.









































  1. Сравнение спецификаций полисорбата 80 (polysorbate 80/tween 80) для инъекций различных производителей

Смотрите также файлы