Розробка складу, технології та дослідження емульсійних засобів з допоміжними речовинами мікробного походження для застосування у дерматології

Пелех-Бондарук І.Р. Розробка складу, технології та дослідження емульсійних засобів з допоміжними речовинами мікробного походження для застосування у дерматології. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії за спеціальністю 226 “Фармація, промислова фармація” (22 “Охорона здоров’я”). – Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, МОЗ України, Львів, 2023.

Дисертаційна робота присвячена вивченню можливості застосування поверхнево-активних речовин мікробного походження як перспективних допоміжних речовин у складі емульсійних лікарських та косметичних засобів.

         На сьогоднішній день спостерігається стійка тенденція до створення лікарських засобів для нашкірного застосування та косметичної продукції з високим вмістом водної фази. Саме такі засоби вимагають включення значної кількості допоміжних речовин, номенклатура яких на даний час в медицині та косметології є достатньо широкою. Більшість допоміжних компонентів за структурою є поверхнево-активними речовинами, які можуть викликати побічні реакції. Практично всі поверхнево-активні речовини здатні видаляти з поверхні тіла жироподібні речовини, а саме тонку захисну плівку, яку утворюють сальні та потові залози. Крім того, вони змінюють проникність мембран клітин шкіри для певних речовин.

У зв’язку з вищевказаним актуальним є пошук нових ефективних допоміжних речовин для застосування у складі емульсійних лікарських та косметичних засобів, які були б безпечними для людини, не володіли токсичними та алергенними властивостями.

Одними із найбільш важливих допоміжних речовин, які застосовуються в емульсійних засобах для нашкірного застосування є консерванти та емульгатори, концентрацію яких слід застосовувати відповідно до вимог нормативних документів та підтверджувати експериментально.

Проаналізовано склад лікарських засобів для нашкірного застосування, зареєстрованих в Державному реєстрі лікарських засобів України станом на травень 2018 року, які належать до групи D за ATC класифікацією, та проведено вивчення даних наукової літератури щодо розробки нових лікарських засобів емульсійного типу.

Аналіз складу допоміжних речовин даних засобів показав, що в якості емульгаторів 1-го роду для створення емульсійних лікарських засобів, в основному, використовуються полісорбати, як емульгатори 2-го роду найчастіше зустрічаються цетостеариловий спирт та ланолін. Як консерванти до складу емульсійних лікарських засобів для нашкірного застосування найчастіше входять парабени або їх суміші, а також спирт бензиловий.

Для створення стійкої емульсійної системи м/в необхідно застосовувати значну кількість емульгатора одного типу, що може викликати місцеве подразнення та руйнування шкірно-епідермального бар’єру. Саме тому застосовують поєднання емульгаторів 1-го та 2-го роду, а також до складу емульсійних засобів вводять високомолекулярні сполуки.

         Останнім часом активно досліджується новий клас продуктів мікробного синтезу – біогенні поверхнево-активні речовини, біоПАР або біосурфактанти. У складі лікарських та косметичних засобів біогенні ПАР можуть виконувати функції антимікробних консервантів, емульгаторів, антиоксидантів, солюбілізаторів та інших допоміжних речовин, і можуть у майбутньому замінити синтетичні ПАР.

БіоПАР належать до типових амфіфільних сполук, які володіють такими ж фізико-хімічними властивостями, як і синтетичні сурфактанти.

         Дуже велика кількість мікроорганізмів продукують біоПАР, які відрізняються за своєю структурою і властивостями. Однак виробництво біоПАР є молодою галуззю біотехнологій, і не достатньо розвинуте. Проте позитивні результати, отримані у різних лабораторіях світу,  дають підстави розглядати їх як заміну синтетичним ПАР.

Нормативно-правова база щодо біотехнологічних речовин в Україні та світі розробляється активно протягом останнії 10-15 років. Нормативні документи щодо біотехнологічних лікарських засобів, які розроблені та затверджені в Україні, уніфіковані з європейськими документами.

         Розроблено загальний план досліджень з вивчення консервуючої та емульгуючої активності поверхнево-активних речовин мікробного походження на основі рамноліпідів Pseudomonassp. PS-17 під умовною назвою біокомплекс PS та обґрунтовано послідовність етапів дослідження.

Для дослідження поверхнево-активних речовин мікробного походження вибрано емульсійні основи типу “масло у воді” та “вода у маслі”, оскільки емульсійні форми становлять близько 90% всіх косметичних засобів та значну частину лікарських засобів для нашкірного застосування. Саме такі дослідження є найбільш показовими.

При проведенні контролю якості досліджуваних зразків емульсійних засобів дотримувались методик та рекомендацій, наведених у ДФУ 2.0., зокрема вимог загальної статті «М’які лікарські засоби для нашкірного застосування». У процесі виконання роботи використовували органолептичні, фізико-хімічні, технологічні, мікробіологічні та фармакологічні методи досліджень, що дозволяють об’єктивно оцінити зразки емульсійних засобів.

         З метою вивчення консервуючої активності біокомплексу PS розроблено 10 складів емульсійних кремів кожного типу емульсії з різною концентрацією біокомплексу PS від 0,025% до 0,1%, а також з сумісним застосуванням біокомплексу PS з іншими відомими консервантами - парабенами (ніпагін та ніпазол), натрію бензоатом, бензалконію хлоридом та композицією наночастинок срібла у матриці натрію хлориду. Встановлено, що у мінімальній концентрації 0,025 % біокомплекс PS може бути використаний як консервант лише у емульсіях типу в/м з незначним вмістом водної фази (до 30%). Використання біокомплексу PS у концентраціях 0,05 та 0,1 % відповідає фармакопейним критеріям прийнятності ефективності антимікробних консервантів для емульсійних засобів двох типів, а сумісне використання біокомплексу PS з натрію бензоатом та бензалконію хлоридом підсилює консервуючу активність останніх, що дозволяє зменшити концентрацію консервантів у складі емульсійних засобів.

На першому етапі дослідження  емульгуючої активності біокомплексу PSбуло застосовано емпіричний підхід до вибору концентрації біокомплексу PS, зокрема було досліджено декілька складів емульсій типу м/в з вмістом масляної фази 30%, у яких біокомплекс PS використано як самостійний емульгатор, а також емульсії, у яких біокомплекс PS використано як співемульгатор у поєднанні з емульгаторами другого роду – ланоліном та гліцерину моностеаратом.  Встановлено, що створення стабільних емульсій м/в вимагає застосування високих концентрацій біокомплексу PS як самостійного емульгатора, більше 10%, що є недоцільним та економічно необгрунтованим. Поєднання емульгаторів другого роду з біокомплексом PS у співвідношенні 70:30 дозволяє одержувати стабільні емульсії при використанні порівняно невисокої кількості комплексного емульгатора,  7-10%. 

Вибір концентрації емульгаторів на основі експериментальних досліджень  є досить вартісним і вимагає тривалого часу на проведення досліджень. Для зменшення кількості технологічних експериментів при розробці емульсійних засобів, стабілізованих біокомплексом PS, розроблено та використано метод комп’ютерного моделювання складу емульсій у програмі MO Excel, який базується на застосуванні системи гідрофільно-ліпофільного балансу. Компютерне моделювання дає можливість обґрунтувати склад олійної фази емульсії при використанні біокомплексу PS як самостійного емульгатора або встановити співвідношення між біокомплексом PS та емульгатором II роду при використанні комплексного емульгатора.

Узагальнено інформацію щодоособливостей дослідження стабільності та встановлення терміну придатності м’яких лікарських та косметичних засобів, визначено перелік необхідних досліджуваних характеристик, умов та частоти випробування та розроблено алгоритм дослідження стабільності, який буде доцільно застосувати на етапі розробки емульсійних засобів з біокомплексом PS. Дослідження стабільності емульсійних засобів включає визначеня органолептичних і фізико-хімічних показників, активності антимікробних консервантів та мікробіологічної чистоти.

         Алергенні властивості біокомплексу PS досліджено методом внутрішньошкірної сенсибілізації морських свинок. Встановлено, що біокомплекс PS не викликає достовірних змін у периферичній крові тварин та змін алерготестів, що свідчить про відсутність алергізації організму.

Подразнювальну дію біокомплексу PS досліджено шляхом внесення біопрепарату в розведенні 1:10 в кон'юнктивальний мішок ока кроля. Встановлено, що при нанесенні на слизові оболонки біокомплекс PS чинить слабку подразнювальну дію. Відновлення офтальмостатусу спостерігалось на 2-гу добу без проведення лікувальних заходів.

Технологія емульсійних засобів типу м/в, стабілізованих біокомплексом PS апробована в умовах промислового виробництва натуральної доглядової косметики марки ED Cosmetics, Львів, Україна.

Результати дисертаційних досліджень впроваджено у навчальний процес закладів вищої освіти фармацевтичного профілю України.

Ключові слова:біокомплекс PS, рамноліпіди, поверхнево-активні речовини, біоПАР, емульсійні засоби, креми, емульгатори, консерванти, допоміжні речовини, технологія, фармацевтична розробка, дерматологія.

ЕЦП: https://drive.google.com/file/d/1SnuBuRlg8Yn0aq82gFNfrVGyqJnT2Hf6/view?usp=share_link 
Ключові слова: біокомплекс PS, рамноліпіди, поверхнево-активні
речовини, біоПАР, емульсійні засоби, креми, емульгатори, консерванти,
допоміжні речовини, технологія, фармацевтична розробка, дерматологія.