Мультимедийный курс Оборудование и технологии фармацевтического производства Лекция

Мультимедийный курс «Оборудование и технологии фармацевтического производства» Лекция 1 Введение. Лекарственные формы и вспомогательные вещества. Основные тенденции развития технологий и оборудования.

Развитие фармацевтической промышленности РФ Программа развития фармацевтической промышленности Российской Федерации на период до 2020 г.

Инновационный сценарий развития фармацевтической отрасли РФ Инерционный сценарий Инновационный сценарий • • • Новые формы старых лекарственных средств; Управлением качеством + переход на GMP-стандарты; Переход на непрерывные технологии

Применение моделирования и IT - технологий • Помощь в разработке новых активных веществ и новых форм лекарственных препаратов • Экономия времени при создании трансфера технологий из лаборатории в промышленность • Ускорение проектирования оборудования и схем • Возможность контроля за качеством и уменьшение брака • Оперативное обучение и переподготовка персонала через интернет

Взаимосвязь основных понятий и терминов технологии лекарственных форм Фармакологическое средство Лекарственное средство Индивидуальные Суммарные Лекарственная форма Вспомогательные вещества Биологически активная добавка (БАД) Упаковка Лекарственный препарат

Классификация лекарственных средств ЛЕКАРСТВЕННОЕ СРЕДСТВО Ядовитое лекарственное средство – средство, включенное в список А ГФ Сильнодействующее лекарственное средство – средство, включенное в список Б ГФ Несильнодействующее лекарственное средство Индивидуальные Суммарные

Влияние вспомогательных веществ на эффективность и качество лекарственных препаратов ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА Могут влиять на: Терапевтическая эффективность: резорбция, локализация действия, фармакодинамика (ADME) и фармакокинетика Это: специфическая активность, длительность эффекта, механизмы локализации действия. Это дополнительные вещества, необходимые для приготовления лекарственного препарата. Качество лекарственных препаратов: стабильность, пролонгирование действия, корригирования вкуса и др. Это: всасывание, распределение и превращение в организме, пути выведения. . .

Классификация вспомогательных веществ КЛАССИФИКАЦИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ ПО ПРИРОДЕ Природные 1/3 Полисахариды: крахмал, алгинаты, микробные, полисахариды Неорганические: бентонин, тальк, аэросил Белки: желатин, желатоза, коллаген Синтетические и полусинтетические: полиакриламин, аминобентониты, твины, эмульгаторы Т-2 и др. ПО ХИМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЕ: ВМС, ПАВ

Классификация вспомогательных веществ в зависимости от влияния на физико-химические характеристики и фармакокинетику лекарственных форм § Формообразующие вещества – группа вспомогательных веществ, используемых в качестве дисперсионных сред. § Стабилизирующие вещества (стабилизаторы) – группа вспомогательных веществ, используемых для обеспечения устойчивости растворов, суспензий, эмульсий, лекарственных веществ и устойчивости препаратов к воздействию микробов. § Солюбилизирующие вещества (солюбилизаторы) – группа вспомогательных веществ, используемых для увеличения растворимости труднорастворимых или практических нерастворимых лекарственных веществ. § Пролонгирующие вещества (пролонгаторы) – группа вспомогательных веществ, увеличивающих время нахождения лекарственного средства в организме. § Корригирующие вещества (корригенты) – группа вспомогательных веществ, используемых для исправления вкуса, цвета и запаха различных лекарственных средств.

Классификация лекарственных форм по агрегатному состоянию § Твердые: сборы, порошки, драже, гранулы, микрогранулы, таблетки; § Жидкие: растворы, суспензии, эмульсии, капли, настои, отвары, микстуры, примочки; § Мягкие: мази, пасты, свечи, пластыри, пилюли, мягкие желатиновые капсулы; § Газообразные: аэрозоли

Дисперсологическая классификация лекарственных форм Свободнодисперсные системы § Системы без дисперсионной среды - включают грубо дисперсные § Системы с жидкой дисперсионной средой - включают типы систем: § § § системы: сборы и порошки; растворы, золи, суспензии, эмульсии. Этими типами охватывается все разнообразие жидких лекарственных форм; Системы с пластично- или упруговязкой средой - включают все типы дисперсных систем (растворы, золи, эмульсии, суспензии). Сюда относятся мази, пасты, суппозитории, медицинские карандаши, пластырные массы; Системы с твердой дисперсионной средой - медицинские карандаши, суппозитории прессованные и литые; Системы с газообразной средой - включают типы систем: растворы, туманы, дымы. Сюда относятся газовые смеси, ингаляции, аэрозоли. Связнодисперсные системы § § Системы без дисперсионной среды - таблетки, драже, гранулы; Пропитанные связнодисперсные системы - твердые и упругие гели.

Наночастицы как средства доставки лекарств и как новая форма лекарственных препаратов 12

Наноразмерные системы доставки ЛВ 13

Использование систем доставки на основе различных типов наночастиц СИСТЕМЫ ДОСТАВКИ Вещество ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ Paclitaxel НА ОСНОВЕ ЛИПОСОМ цитостатический препарат (противоопухолевое действие) СИСТЕМЫ ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВЕННОГО ВЕЩЕСТВА НА ОСНОВЕ МИЦЕЛЛ Paclitaxel Insulin СИСТЕМЫ ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ НАНОЧАСТИЦ Показатель T 1/2 elim - период полуэлиминации AUC 3 - площадь под кинетической кривой «концентрация-время» ; AUC, Результаты увеличение показателя в 10 раз увеличение показателя более чем в два раза увеличение показателя в 6 раз увеличение показателей в 7 раз Cmax - величина максимальной концентрации AUC, Tmax, среднее время пребывания увеличение показателей в 2 раза увеличение показателей в 1. 5 раза 14

Нанокристаллы Пример использования: при коронарографии изображение сосудов сердца держится не более нескольких десятков секунд. Затем, вследствие выхода вещества из сосудистого русла, картина быстро теряет контрастность. Введение же нанокристаллических рентгеноконтрастных веществ позволяет наблюдать сосудистую систему в течении нескольких десятков минут. 15

Системы доставки лекарственного вещества на основе липосом Способы проникновения содержимого липосом в клетку "Идеальная" конструкция липосомы для направленной доставки лекарственного вещества в клетку: 1 – полимер для стерической защиты; 2 – "Молекулярный адрес" на полимерной ножке; 3 – белки слияния; 4 – лекарственное вещество (например, ДНК) 16

Системы доставки лекарств на основе полимерных наночастиц § Каждый введенный в состав наночастиц полимер может оказать существенное влияние на десорбцию лекарственного вещества и его распределение в организме, а также на продолжительность пребывания лекарственного компонента в плазме крови. § Сейчас большое внимание уделяется разработке приборов из полимеров, применяемых для подкожных имплантантов, предназначенных для поддержания уровня лекарственного вещества. § Наночастицы за счет малых размеров могут напрямую использоваться для ингаляций. 17

Системы доставки лекарственных веществ на основе мицелл Структура мицеллы Частицы препарата Фосфоглив большего и меньшего размера: поглощение и преодоление ретикулоэндоте-лиальной системы, соответственно 18

Системы доставки лекарств на основе дендримеров § предсказуемые, контролируемые и воспроизводимые с большой точностью размеры макромолекул; § наличие в макромолекулах каналов и пор, имеющих хорошо воспроизводимые формы и размеры; § способность к высокоизбирательной инкапсуляции и иммобилизации низкомолекулярных веществ с образованием супрамолекулярных конструкций "гостьхозяин". 19

Системы доставки на основе углеродных наносфер и нанотрубок Фотографии ультратонкого среза клетки: углеродные нанотрубки в цитоплазме и пересекающие клеточную мембрану 20

Открытие новых лекарственных веществ. Поиск новых составов и форм

Открытие новых лекарственных веществ Идентификация области Определение цели Поиск новых соединений Поиск Оптимизация Исследование кандидатов Старт развития Развитие

Поиск новых лекарств Аккумуляция знаний из: • Геномные исследования • Протеомики • Биоинформатики • Математики • Химии • Информационных технологий

Поиск новых лекарств Дизайн структуры Компьютерное моделирование Комбинаторных подход Скриниг

Классификация лекарственных форм в зависимости от способов введения Энтеральные лекарственные формы § Лекарственные формы, вводимые перорально через рот. Модификация - лекарственные формы, вводимые сублингвально - под язык; § Лекарственные формы, вводимые ректально - через прямую кишку; Парентеральные лекарственные формы § § Лекарственные формы для нанесения на кожные покровы; Лекарственные формы для нанесения на слизистые оболочки; Лекарственные формы для ингаляций; Лекарственные формы для инъекций.

Классификация лекарственных форм по признаку дозирования Дозированные сборы (разделенные) порошки (разделенные) таблетки драже, микродраже гранулы горчичники суппозитории пилюли глазные пленки аэрозоли лек. формы в ампулах лек. формы в капсулах микрокапсулы Не дозированные сборы (неразделенные) порошки (неразделенные) медицинские карандаши растворы капли суспензии эмульсии мази пластыри настои и отвары, слизи линименты мази пластыри сборы

Основы биофармации Фармацевтические факторы, влияющие на терапевтическую эффективность § Физическое состояние лекарственного средства (размер частиц, форма кристаллов и др. ); § Химическая природа лекарственного вещества (соль, кислота, основание и т. д. ); § Вспомогательные вещества, их природа, физическое состояние, количество; § Вид лекарственной формы и пути ее введения; § Фармацевтическая технология.

Часть 2 Основные тенденции развития фармацевтических технологий и оборудования • Введение: новые перспективы • Организация бизнес-модели • Исследования для инноваций

Новые перспективы в технологии производства фармацевтических средств § § Система доставки Удовлетворение новых потребностей потребителя, Обеспечение исключительности в производстве, Обеспечение контролируемой отдачи активного ингредиента, Обеспечение низкой ценовой стратегии производства. Характеристики лекарств § Готовые к использованию свойства, § Улучшенная водная растворимость, § Пригодность для инновационного введения лекарства/ системы доставки. Технология Процесс производства § Стандарты качества и обеспечение безопасности, § Переход от периодического к непрерывному или полунепрерывному производству, § Оптимальное использование капитала, § Лучшие методы управления поставками.

Введение: новые перспективы Организация бизнес-модели Исследования для инноваций

Организация бизнес-модели От функционального разделения … . . . к процессу интеграции. Разработка Управление качеством Разработка Фармацевтичес кие технологии Маркетинг Производство и упаковка Фармацевтические технологии Маркетинг

Организация бизнес-модели Стратегия эффективности ВРЕМЯ –КАЧЕСТВО-СТОИМОСТЬ § Сокращение времени продвижения новой продукции на рынок, § Обеспечение качества как основополагающей цели производства, § Управление инвестициями для обеспечения низкой стоимости и гибких систем производства, § Поиски инновационных возможностей уменьшения стоимости через технические и организационные процессы.

Введение: новые перспективы Организация бизнес-модели Исследования для инноваций

Исследования для инноваций Развитие новых технологий производства таблеток должно базироваться на 4 принципах: ü Переход от периодических к полунепрерывным производствам, непрерывным и ü Оптимизация процессов в отношении площади и времени, ü Поддержание заданной скорости отдачи ингредиента посредством тестирования, активного ü Минимизация требований на расширение масштаба производства во время фазы разработки лекарственной формы.

Исследования для инноваций Полунепрерывные процессы грануляции и сушки

Исследования для инноваций Полунепрерывные процессы грануляции и сушки Питающая и дозирующая системы

Исследования для инноваций Полунепрерывные процессы грануляции и сушки Горизонтальный 30 л высокоскоростной смеситель и роторная высокоскоростная просеивающая машина для влажного просеивания

Исследования для инноваций Полунепрерывные процессы грануляции и сушки Три последовательные сушилки псевдоожиженного слоя

Исследования для инноваций Полунепрерывные процессы грануляции и сушки Роторная высокоскоростная просеивающая машина для сухого просеивания и контейнер для продукта

Исследования для инноваций Основные моменты многоячейковой технологии фирмы Glatt § Оптимизация проведения процесса в маленьком масштабе, § Отсутствие масштабирования как пилотного, но идентичного коммерческому, § Стабильность и доступность результатов на ранней стадии, § Отсутствие необходимости множественных биотестов (на живом объекте).

РАЗВИТИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В БИОТЕХНОЛОГИИ, ФАРМАЦЕВТИКЕ И МЕДИЦИНЕ

ПОЛУЧЕНИЕ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ С НАНОКОМПОЗИТНОЙ СТРУКТУРОЙ ИННОВАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ: АТМОСФЕРНАЯ СУБЛИМАЦИОННАЯ СУШИЛКА С АКТИВНОЙ ГИДРОДИНАМИКОЙ РАСПЫЛ: -600 С СУШКА: -200 С Протеиносодержащие лекарственные препараты для инъекционного, ингаляционного и трансдермального назначения «Научные исследования в области фармацевтических технологий» Грант Швейцарской Академии Наук : SCOPES № 7 IP 62613

ПОЛУЧЕНИЕ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ С НАНОКОМПОЗИТНОЙ СТРУКТУРОЙ Формо- и структурообразование частиц способом атмосферной сублимационной сушки Морфология продукта, высушенного способом вакуумной сублимационной сушки ПРЕИМУЩЕСТВА МАТЕРИАЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ АТМОСФЕРНОЙ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ: § сферичность § высокопористая структура § хорошая растворимость ПРОБЛЕМА УСТОЙЧИВОЙ РАБОТЫ АППАРАТА: значительное изменение массы частиц в процессе сушки (начальное содержание дисперсной фазы не превышает 7%) приводит к нарушению стабильной работы аппарата World Congress of Chemical Engineering, Scotland, Glasgow, 2005 Annual Congress of International Drug Discovery Science and Technology, China, Shanghai, 2005

ИНКАПСУЛЯЦИЯ ПОЛУЧЕНИЕ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОРОШКОВ 109 нм 129 нм Проект РФФИ 05 -08 -17961 -а «Фундаментальные основы процессов получения нано- и микропорошковых биологически активных композиций с заданными структурой и свойствами с использованием инновационных технологий сушки» Работы ведутся совместно с компанией Glatt Gmbh

СРЕДСТВА ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВ. ЛИПОСОМЫ Разработка липосомального крема на основе фосфолипидов, полученных из яичного белка и сои, путем впрыска спиртового раствора фосфолипида в воду Фотография участка кожи человека International journal in pharmaceutics 2005 Vol. 296 Núm. 1 -2, pp. 44 -54 Совместные работы с ОАО «Техкон» и Институтом фармацевтических технологий Университета г. Базель (Швейцария)