Tekst: Ellen Hagesæther, Ph.D.-student, Avdeling for Farmasi,
Farmasøytisk institutt, Universitetet i Oslo

Innledning

Mucoadhesjon oppstår når en legemiddelformulering fester seg til en slimhinne i kroppen. Slimhinner fins flere steder, men arbeidet som her presenteres, konsentrerer seg om mucoadhesjon i tynntarmen. Slimhinnene er dekket av et slimlag, også kalt mucinlag. Grunnen er at glykoproteinet mucin danner strukturen og teksturen til mucinlaget. Mekanismene bak mucoadhesjon er grundig diskutert i flere oversiktsartikler (1). Kort fortalt kan man si at mekanismene bak mucoadhesjon av hydrerte formuleringer i tynntarmen kan deles i to trinn (figur 1):

Trinn 1: Polymer fra formuleringen diffunderer over til og vikles inn i mucinlaget.

Trinn 2: Det oppstår sekundære bindinger mellom mucin og polymeren, som oftest hydrogenbindinger.


Figur 1. Skjematisk fremstilling av mekanismer for mucoadhesjon i tynntarmen. Trinn 1: Diffusjon av polymer (grå) fra formuleringen over til mucinlaget (gult). Trinn 2: Bindinger oppstår mellom polymer og mucin (illustrert ved røde prikker).

Ved å utnytte mucoadhesjon forsøker man å øke biotilgjengeligheten til legemidler som absorberes dårlig. Absorpsjonen kan økes ved at legemiddelformuleringen bringes nærmere, og tilbringer lengre tid ved, absorpsjonsoverflaten.

Pektin

Pektin er et polysakkarid, der grunnstrukturen utgjøres av polygalakturonsyre (figur 2). De frie syregruppene kan være substituert. De tre vanligste kommersielle pektintypene er:

  • Pektin DM ~35 %: ca. 35 % av de frie syregruppene er metoksylert › ca. 65 % frie syregrupper
  • Amidert pektin: ca. 30 % er metoksylert og ca. 20 % er amidert › ca. 50 % frie syregrupper
  • Pektin DM 70 %: 70 % er amidert › 30 % frie syregrupper


Figur 2. Pektinstruktur med og uten substituente.

Målsetning

  • Lage hydrogel-kuler av de tre ulike pektintypene
  • Teste pre-hydrerte kuler for mucoadhesjon i et miljø som simulerer tynntarmen
  • Identifisere viktige faktorer og trinn for mucoadhesjon

Forhåndsinformasjon
Tidligere studier på pektinløsninger hadde vist at de frie syregruppene til pektin, og dermed især Pektin DM ~35 %, kunne danne hydrogenbindinger med mucin (Trinn 2) (2).

Metoder

Hydrogel-kuler ble laget ved at en pektinløsning ble dryppet ned i en sinkløsning (figur 3). Frie syregrupper på pektin vil da kunne kryssbinde sinkioner, og hydrogel-kuler dannes. Hydrogel-kulene ble vasket og tørket. Diameteren etter tørking var ca. 1 mm (figur 4). Mengde sink i kulene ble bestemt ved atomabsorpsjons spektroskopi.


Figur 3. Fremstilling av hydrogel-kuler. Frie syregrupper påpektin binder divalente kationer og danner gel.

Kulene ble hydrert i 5 minutter i fosfatbuffer pH 6.8, før de ble testet for mucoadhesjon. En vrengt bit av fersk grisetarm ble festet på en sylinder. 25 hydrerte kuler av samme pektintype ble forsiktig plassert på tarmbiten (figur 5). Systemet ble rotert 300 rpm i et frisettingskar som var fylt med 500 ml fosfatbuffer, i 5 minutter. Antall kuler som fremdeles satt på tarmen, og antall som hadde falt av, ble telt.


Figur 4. Eksempel på en hydrogel-kule.


Figur 5. Sylinder med vrengt grisetarm og hydrogel-kuler.

Resultat

Y-aksen i figur 6 viser prosent kuler som fremdeles satt på tarmen. X-aksen viser mengde sink. For hver pektintype vises to punkter. Det skyldes at pektin fra to ulike produsenter ble testet. Kuler laget av Pektin DM 70 % hadde høy mucoadhesivitet, rundt 80–85 % av kulene forble på tarmen under hele forsøket.


Figur 6. Mengde sink i kulene plottet mot prosent gjenværende kuler etter rotasjonen. Resultatene fra mucoadhesjonstesten er vist som gjennomsnitt med søyle som viser standardavviket til 11 målinger.

Diskusjon

Kulene med stor grad av frie syregrupper inneholdt mest sink. Det er ikke overraskende, da det er de frie syregruppene som er i stand til å kryssbinde sink. Det var en viss negativ korrelasjon mellom mucoadhesjon og mengde sink i kulene. Dette kan relateres til Trinn 1: Lav mengde sink vil antakeligvis føre til lavere grad av kryssbinding og dermed mer mobile polymerkjeder. De vil da være i stand til å diffundere over til mucinlaget. Trinn 2 er tidligere vist å være høyest for Pektin DM ~35 %. Denne pektintypen hadde lav mucoadhesjon i dette forsøket. Det tyder på at Trinn 2 har liten betydning i forhold til Trinn 1.

Konklusjon

Kuler laget av Pektin DM 70 % hadde høy mucoadhesivitet, som kan relateres til Trinn 1. Forsøket illustrerer også viktigheten av å teste relevante formuleringer, og ikke basere sin forståelse kun på resultater fra løsninger, da mekanismen for mucoadhesjon kan endre seg.

Referanser

  1. Smart, JD. The basic and underlying mechanisms of mucoadhesion. Advanced drug delivery reviews. (2005). 57.
  2. Hagesaether, E, Sande, SA. In vitro measurements of mucoadhesive properties of 6 types of pectin. Drug development and industrial pharmacy. (2007). 33.

(Publisert i NFT nr. 12/2007 side 27–28.)

Denne studien er publisert i Hagesaether, E,Bye, R., Sande, S. A. 2007.
Ex vivo mucoadhesion of different zinc-pectinate hydrogel beads. Int. J. Pharm. In press: doi:10.1016/j.ijpharm.2007.06.034