Wirkstofffreisetzung

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    Wirkstofffreisetzung Arzneimittel

    Definition

    Wirkstofffreisetzung ist das Ausmaß und die Geschwindigkeit, mit welcher eine Arzneiform einen Wirkstoff in die sie umgebende Flüssigkeit abgibt. [1]


    Die Wirkstofffreisetzung ist bestimmt durch den Zerfall der Arzneiform oder gegeben falls von deren Aufbau zur kontrollierten Wirkstoffabgabe (siehe auch „Strategien zur spezifischen Wirkstoffffreisetzung“).

    Arthur Amos Noyes entwickelte mit Willis Rodney Whitney 1897 die Noyes-Whitney-Gleichung für die Lösungsrate eines festen Stoffs in einer Flüssigkeit auf:

    {\displaystyle {\frac {dW}{dt}}={\frac {DA(C_{s}-C)}{L}}}

    mit:

    • {\displaystyle {\frac {dW}{dt}}} = Lösungsrate
    • A = Oberfläche des festen Körpers
    • C = mittlere Konzentration des festen Stoffes im Lösungsmittel
    • {\displaystyle C_{s}} Konzentration des festen Stoffes in der Diffusionsschicht um den festen Körper
    • D = Diffusionskoeffizient
    • L = Dicke der Diffusionsschicht

    Die Lösungsgeschwindigkeit lässt sich durch die Nernst-Brunner-Gleichung mathematisch bestimmen. In dieser wird die Abhängigkeit dargestellt zwischen der freigesetzten Menge an Feststoff pro Zeit zu der Konzentrationsdifferenz an der Partikeloberflächer zur umgebenden Lösung. Dabei gilt, dass eine Substanz umso schneller in Lösung geht, je größer dir relativ gesehene Oberfläche der Partikel ist [2]

    Nernst-Brunner-Gleichung

    • dc/dt Lösungsgeschwindigkeit
    • D = Diffusionskoeffizient der Substanz
    • A = Partikeloberfläche
    • (cs-ct) = Konzentrationsdifferenz der Feststoffoberfläche (Sättigungslöslichkeit) zur umgebenden Lösung
    • h = Dicke der Diffusionsschicht
    • V = Volumen der Lösung

    Prüfung der in-vitro Wirkstofffreisetzung

    Gründe

    • Arzneiform-Entwicklung
    • Chargenkontrolle

    Einflussfaktoren der Wirkstofffreisetzung

    Löslichkeit des Arzneistoffs

    Die Löslichkeit des Arzneistoffs hängt ab von seiner Lipo-/Hydrophilie, der Partikelgröße, der Morphologie und der Salzart. Besitzt ein Arzneistoff eine geringe Löslichkeit können sowohl chemische, als auch physikalische Ansätze zur Verbesserung gewählt werden.

    Unter chemische Veränderung fallen die Entwicklung besser löslichen Produgs, Bildung verschiedener Salze. Physikalisch kann die Partikelgröße, Veränderungen der Mikroumgebung oder die Verwendung von Trägersystemen

    Arzneiform

    Durch die Auswahl der Arzneiform kann eine kontrollierte Wirkstofffreisetzung erfolgen. Das bedeutet eine schnelle, verzögerte oder auch pulsatile Freisetzung. Erreicht wird dies durch die Verwendung von Filmüberzügen („Coating“), bestimmter Hilfsstoffe oder spezieller Arzneiformen (Feste Dispersion, magensaftresistente Kapsel, etc.)

    Lösungsmittel

    Ist der Arzneistoff nicht gut löslich in den entsprechenden Körperflüssigkeiten, so können Cosolventien oder Benetzungmittel zugegeben werden. Zum Beispiel kann die Dipyridamol zusammen mit Weinsäure in einem Pellet verarbeitet werden. Eindringendes Wasser erzeugt ein saures Milieu, was zu einer verbesserten Löslichkeit führt.


    In-Vitro Untersuchungen

    Das europäische Arzneibuch (Ph.Eur.) als auch das amerikanische Arzneibuch (USP) definieren für in-vitro Wirkstoffreisetzungs-Untersuchungen genaue Vorgehensweisen und Apparturen.  Das Europäische Arzneibuch  benennt die Apparatur entsprechend der Arzneiform. So heißt es zum Beispiel im Kapitel 2.9.3 „Wirkstoffreisetzung aus festen Arzneiformen“ [3]. Die in den folgenden Kapiteln genau im Aufbau definierte Apparaturen sind:

    Wie die Untersuchung durchgeführt werden muss, richtet sich nach der Wirkstofffreisetzung der Darreichungsform (unverändert, verlängert, verzögert.


    Videos zum Thema

     Aufzeichnung eines Seminars der Washington State University

    Webinar über mathematische Modell der in-vitro Wirkstoffreisetzung


    Synoyme

    • (Wirkstoff-) Freisetzung
    • Freigabe
    • Liberation
    • Auflösung
    • „dissolution“ engl.
    • „drug release“ engl.

    Literatur & Quellen

    1. Languth, P. (2010Bestimmung der Wirkstofffreisetzung in-vitro: Methoden im Spagat zwischen Qualitätskontrolle und Biorelevanz LINK
    2. Kindermann, C. (2011) „Polyelektrolytkomplex aus schwer löslichen Arzneistoffen und basischen Polymeren zur gezielten Arzneistofffreisetzung“ Inaugural-Dissertation der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf LINK
    3. Ph. Eur. 8 Ausgabe, 6. Nachtrag

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