Příprava a hodnocení orálního gelu obsahujícího silici z jedle sibiřské (Abies sibirica Ledeb.)

Silice z jedle sibiřské (Abies sibirica Ledeb.) patří mezi látky s potenciálním využitím v prevenci a terapii orálních kandidóz. Proto cílem práce byla formulace, příprava a hodnocení orálního gelu obsahujícího 0,3 % této silice. Jako gelotvorná látka byl použit Carbopol 974P NF v 1% koncentraci, řada vzorků byla navíc stabilizována přísadou polysorbátu 80 (0,1–0,5 %). K úpravě chuťových vlastností sloužil xylitol v koncentraci 10 % nebo 20 %. Na základě mikroskopického hodnocení (průměrná velikost kapek silice, stupeň disperzity) ihned po přípravě a po šestiměsíčním uchovávání bylo zjištěno, že optimální koncentrace polysorbátu 80 je 0,3 %. Z výsledků experimentu rovněž vyplývá, že xylitol představuje nejen pomocnou látku upravující organoleptické vlastnosti přípravku, ale jeho použití umožňuje významným způsobem ovlivnit kvalitativní parametry a stabilitu.

Klíčová slova:
jedle sibiřská • silice • orální gel • xylitol • stabilita

Úvod

Kandidózy, které způsobují mikroskopické houby rodu Candida, patři mezi rozšířená orální mykotická onemocnění¹⁾. Nejčastějším původcem orální kandidózy je kvasinka Candida albicans^{1, 2)}. U zdravých lidí nemusí její přítomnost vést nutně k projevům infekce, nebezpečná je především pro osoby se sníženou imunitou³⁾ (pacienti s AIDS, cukrovkou či užívající imunosupresiva). Propuknutí kandidózy může též vyvolat léčba širokospektrými antibiotiky, kortikosteroidy, cytostatiky, kouření, xerostomie, špatná ústní hygiena či nošení zubních náhrad ²⁾. Léčba spočívá dle závažnosti v podávání antiseptik nebo antimykotik lokálně či celkově^{1, 2)}. V terapii nebo prevenci kandidóz lze uplatnit i látky přírodního původu účinné proti C. albicans³⁾. Pro tyto účely se zkoumaly extrakty z rostlin^{4, 5)}, propolis⁶⁾ a též celá řada silic^{4, 7–10)}.

Jedle sibiřská (Abies sibirica Ledeb.) je jehličnatý strom přirozeně rostoucí v Kazachstánu, dalších zemích východní Asie a na Sibiři. Z jehličí se získává silice, její hlavními obsahovými látkami jsou monoterpenoidy bornyl-acetát, kamfen, δ-3-karen a α-pinen^{11, 12)}. Silice se uplatňuje v aromaterapii a kosmetickém průmyslu¹³⁾. V literatuře se uvádí, že většina silic získaných z rostlin čeledi Pinaceae má antimikrobiální vlastnosti^14–16). V několika výzkumných pracích byl rovněž popsán účinek silice z jedle sibiřské proti kvasinkám rodu Candida^{17, 18)}. Proto byla tato silice použita pro přípravu gelu určeného k prevenci a podpůrné léčbě orálních kandidóz.

K přípravě hydrofilních gelů slouží řada polymerních látek. V případě orálního gelu se očekává, že gelotvorná látka bude mít mukoadhezivní vlastnosti umožňující setrvání gelu v dutině ústní po určitou dobu¹⁹⁾. Kyselina polyakrylová a deriváty (karbomery, Carbopol) vyznačující se výbornou mukoadhezí patří mezi polymery velmi často používané k formulaci orálních (bukálních) lékových forem^19–21). Gely vznikají po neutralizaci při koncentraci polymeru²²⁾ 0,5–2 %. Uvádí se, že karbomery mají emulgující vlastnosti, hodí se ke stabilizaci emulzí typu o/v²²⁾. Silice patří mezi lipofilní kapaliny, po zapracování do hydrofilního gelu vzniká dvoufázový přípravek. Pokud se použije karbomer jako gelotvorná látka, lze předpokládat, že to přispěje ke kvalitě emulzního systému. Jako farmaceutické pomocné látky se uplatňují různé druhy karbomerů²²⁾. Pro náš experiment byl zvolen Carbopol 974P NF z několika důvodů. Mortazavi, který zkoumal tento druh karbomeru samotný nebo ve směsi s dalšími karbomery pro přípravu bukálního gelu²¹⁾, zjistil, že gely vznikající s jeho použitím, mají dobrou roztíratelnost na sliznici a výraznou mukoadhezivní sílu, vyšší podíl tohoto polymeru ve směsi pak přispívá k delšímu trvání mukoadheze. Bonacucina et al. uvádí, že Carbopol 974P NF je obzvlášť vhodný pro topickou aplikaci z toxikologického hlediska, jelikož neobsahuje residua benzenu²³⁾. Tito autoři rovněž experimentem potvrdili²³⁾, že Carbopol 974 NF patří mezi látky nedráždivé, bez ohledu na to zda se připraví gel vodný, glycerolový nebo polyethylenglykolový (makrogolový).

Orální lékové formy zpravidla vyžadují úpravu chuti, jelikož ta může významně ovlivnit compliance pacienta. Mezi základní korigencia chuti patří sladidla. Pro orální (bukální) léky se obzvlášť hodí xylitol. Je to látka přírodního původu, velmi snadno rozpustná ve vodě, se sladivostí blízkou sacharose²²⁾. Avšak na rozdíl od sacharosy, napomáhá xylitol redukci zubního plaku, není kariogenní, naopak působí preventivně^{22, 24, 25)}. Důležitým přínosem xylitolu jsou jeho antimikrobiální vlastnosti^{22, 26)}, byl též popsán účinek proti C. albicans^{27, 28)} a zaznamenáno synergické působení při současném použití xylitolu a dalších antimikrobiálních látek^{22, 29, 30)}. Xylitol patří mezi látky netoxické, nealergizující a nedráždivé při podávání různými aplikačními cestami^{22, 25)}, uvádí se, že může zmírňovat podráždění kůže³¹⁾ nebo mít protizánětlivý efekt²⁵⁾. V topických přípravcích působí xylitol jako zvláčňovadlo a zvlhčovadlo²²⁾, brání vysychání produktů, což je v případě hydrogelu obzvlášť významné. Koncentrace xylitolu v orálních přípravcích se volí s ohledem na sladivost a účinné antimikrobiální koncentrace^{26, 28)}.

Cílem práce byla formulace a příprava orálního karbomerového gelu se silicí z jedle sibiřské a zkoumání vlivu použitých pomocných látek a podmínek uchovávání na jeho kvalitu a stabilitu.

Pokusná část

Materiál

K přípravě gelů byl použit Carbopol 974P NF (Noveon, Inc.), další látky lékopisné kvality (polysorbát 80, trolamin, glycerol 85% a xylitol) dodala firma Dr. Kulich Pharma, s.r.o. Čištěná voda lékopisné kvality byla připravena pomocí přístroje Rodem 4. Silice z jedle sibiřské byla získána s použitím metody mikrovlnné destilace na Ústavu přírodních léčiv VFU Brno. Koncentrace této silice účinná proti Candida albicans (0,3%) pro přípravu gelu byla stanovena v předchozích experimentech mikrodiluční metodou³²⁾.

Metodika

Příprava gelu

Ve všech připravených gelech byla stejná koncentrace silice (0,3 %), karbopolu (1 %), glycerolu 85% (10 %) a trolaminu (k dosažení pH > 5 a vzniku gelu), lišily se koncentrace polysorbátu 80 a xylitolu (tab. 1). Při přípravě gelu se karbopol nasypal v tenké vrstvě na povrch části čištěné vody s glycerolem popř. i s polysorbátem 80, po nabobtnání (30 min) se přidal roztok xylitolu ve zbývající vodě, trolamin a vše se vymíchalo na přístroji Cito-UNGUATOR^® 2000 s použitím programu Gel. Pak byla do gelového základu programem Emulze vemulgována silice.

Hodnocení gelů

Gely se hodnotily bezprostředně po přípravě a po 6 měsících uchovávání při teplotě místnosti (15–25 °C), v chladničce (2–8 °C) a termostatu (30 ± 1 °C) organolepticky, mikroskopicky a měřením aktuální acidity. Organolepticky se posuzoval vzhled (barva, konzistence, homogenita), chuť a vůně. Mikroskopicky se měřila velikost částic vnitřní fáze (kapek silice) při 400násobném zvětšení s použitím mikroskopu Nikon ECLIPSE E200MV R (Nikon Corp., Japonsko) s připojenou kamerou a software (LECO Corp., Michigan, USA). Z každého vzorku se připravily vždy tři preparáty, v každém z nich se změřilo 50 částic, tj. celkem 150 částic pro jeden vzorek. Z naměřených hodnot se pak vypočítala průměrná velikost částic a stupeň disperzity.

Výsledky a diskuze

Cílem experimentu byl výběr optimálního složení gelu obsahujícího 0,3 % silice z jedle sibiřské. K tomuto účelu byla vytvořena řada gelových základů, kde jako gelotvorná látka sloužil Carbopol 974P NF. Protože při zapracování silice do gelu vzniká emulzní systém, byl do složení základů přidán polysorbát 80 jako emulgátor o/v v koncentraci 0,1–0,5 %. Pro úpravu chuti sloužil xylitol v koncentraci 10 % nebo 20 %. Část vzorků xylitol ani polysorbát neobsahovala (tab. 1).

Bezprostředně po přípravě měly gely homogenní vzhled, byly mléčně zabarvené a lesklé, s charakteristickou vůní po silici z jedle sibiřské, chuti mírně trpké. Gely obsahující xylitol měly výrazně lepší chuťové vlastnosti – chuťově vyhovující byly obě koncentrace xylitolu. Aktuální acidita gelů se pohybovala v úzkém rozmezí pH 5,11–5,32. Při mikroskopickém pozorování se zjistilo, že největší vliv na velikost částic vnitřní fáze (kapek silice) měla přítomnost polysorbátu 80 (obr. 1, 2 a 3) – ve vzorcích bez polysorbátu byla průměrná velikost částic (12,3 ± 6,1 μm) několikanásobně větší a vyskytovaly se částice velkých rozměrů (až 43,2 μm). Rozdíly mezi průměrnou velikostí částic u gelů s různými koncentracemi polysorbátu již tak výrazné nebyly: 2,3 ± 1,3 μm pro všechny gely s 0,1% koncentrací polysorbátu (max. 9,2 μm), 2,1 ± 1,1 μm pro gely s koncentrací 0,3% (max. 8,1 μm) a 1,6 ± 0,5 μm pro gely s koncentrací 0,5% (max. 3,4 μm). Překvapením byl významný vliv xylitolu na kvalitu emulzního systému – ve všech vzorcích s xylitolem byla průměrná i maximální velikost částic menší a stupeň disperzity větší (obr. 1 a 4), obzvlášť výrazně se to projevilo na stupni disperzity (uniformitě částic) u vzorků s polysorbátem (obr. 1). Alkoholické cukry patří mezi zvlhčovadla (humektanty) a změkčovadla, Wang uvádí, že ovlivňují rovněž texturu produktů a mohou mít i emulgující vlastnosti³³⁾, což by mohlo být určitým vysvětlením pozitivního vlivu xylitolu na kvalitu námi připravovaných emulzních gelů.

Po přípravě byly gely podrobeny šestiměsíční stabilitní zkoušce při uchovávání za různých teplotních podmínek. Všechny gely, které byly uchovávány v termostatu (30 ± 1 °C), byly nestabilní – výrazně zežloutly a byly nehomogenní, proto se již dál nehodnotily. Přesto při organoleptickém pozorování bylo zjištěno, že u vzorků s xylitolem byly barevné změny menší, obzvlášť u 20% koncentrace, z čehož lze soudit o stabilizujícím efektu xylitolu při uchovávání, i když k zajištění vyhovující stability při zvýšené teplotě tento vliv postačující nebyl. Důvod nestability zatím vysvětlit neumíme, bude zapotřebí provést další experimenty. Patrně dochází k reakci silice s některou složkou gelu. Pomocné látky v gelu (karbomer, xylitol, polysorbát) jsou vzájemně kompatibilní, alespoň literatura možnost nežádoucích interakcí neuvádí²²⁾. Též jak karbomer, tak xylitol patří mezi látky stabilní při vyšších teplotách^{22, 33)}.

Po uchovávání při teplotě místnosti a v chladničce zůstaly gely po organoleptické stránce beze změny. Aktuální acidita u všech vzorků uchovávaných při teplotě místnosti a u vzorků bez xylitolu z chladničky se prakticky nezměnila, u ostatních vzorků z chladničky mírně vzrostla (tab. 2). Při mikroskopickém hodnocení bylo po 6 měsících téměř u všech vzorků pozorováno zvýšení průměrné i maximální velikosti částic a pokles hodnot stupně disperzity (obr. 4, 5 a 6). Oproti očekávání neměly významně lepší mikroskopickou strukturu gely uchovávány v chladničce. Sice u průměrné velikosti částic větší rozdíly nebyly, klesly však hodnoty stupně disperzity (obr. 5 a 6), které charakterizují uniformitu částic v přípravku. Zhoršení uniformity kapek silice u gelu z chladničky potvrdil i výskyt částic větší velikosti, obzvlášť u přípravků bez xylitolu (obr. 4). Výrazně negativní vliv mělo půlroční uchovávání pro gely s 0,5% koncentrací polysorbátu 80. Bezprostředně po přípravě měly tyto gely nejlepší vlastnosti a po 6 měsících uchovávání bez ohledu na podmínky byly horší než vzorky s nižší koncentrací polysorbátu. Na základě mikroskopického hodnocení se jako optimální pro 0,3% obsah silice z jedle sibiřské jeví 0,3% koncentrace polysorbátu 80. Bezprostředně po přípravě měl gel s 0,3 % polysorbátu a 20 % xylitolu (0,3P-20X) shodné vlastnosti jako vzorek s 0,5 % polysorbátu (0,5P-20X) (obr. 1). Po půlročním uchovávání při teplotě místnosti byly vzorky s 0,3% koncentrací polysorbátu a xylitolem výrazně lepší než v případě zbývajících dvou koncentrací (obr. 5). Po uchovávání v chladničce měly pak vzorky s 0,3% koncentrací polysorbátu a totožnou koncentrací xylitolu lepší nebo stejné vlastnosti (obr. 6). Dobrým kvalitativním znakem emulzních přípravků je podíl malých částic (obr. 7). Jak je vidět z obrázku, měly gely s 0,3% koncentrací polysorbátu 80 velmi vysoký podíl částic menších než 3 μm. A je co obzvlášť důležité, při této koncentraci došlo k nejmenšímu úbytku malých částic během uchovávání a též gely projevily vyšší stabilitu při teplotě místnosti. Stabilitní zkouška rovněž potvrdila pozitivní vliv xylitolu na kvalitu emulzních gelů. Všechny gely s obsahem xylitolu bez ohledu na to, zda byly uchovávány při teplotě místnosti nebo v chladničce, měly menší průměrnou velikost částic, vyšší stupeň disperzity a byly v nich naměřeny výrazně menší maximální průměry kapek silice (obr. 4) oproti vzorkům bez xylitolu. U 20% koncentrace xylitolu došlo rovněž k menšímu poklesu malých částic u vzorků s 0,1% nebo 0,5% koncentrací polysorbátu 80 (obr. 7). 

Z výsledků experimentu vyplývá, že při přípravě orálního gelu s vemulgovanou silicí, představuje xylitol nejen složku upravující chuťové vlastnosti přípravku, ale jeho použití umožňuje rovněž pozitivně ovlivnit kvalitativní parametry a stabilitu. V budoucnu se plánuje zkoumání vlivu xylitolu na mikrobiologické vlastnosti gelu a též experimenty pro zajištění dlouhodobé stability přípravků za různých podmínek uchovávání.

Střet zájmů: žádný.

Došlo 31. ledna 2014 / Přijato 19. února 2014

R. Ajupova

Kazašská národní medicinská univerzita S. D. Asfendijarova

Farmaceutická fakulta. Katedra technologie léků

doc. PharmDr. Ruta Masteiková, CSc. (∗) • D. Vetchý

Veterinární a farmaceutická univerzita Brno

Farmaceutická fakulta, Ústav technologie léků

Palackého 1/3, 612 42 Brno

e-mail: masteikovar@vfu.cz 

M. Nejezchlebová • M. Žemlička

Veterinární a farmaceutická univerzita Brno

Farmaceutická fakulta, Ústav přírodních léčiv

J. Bernatonienė

Akademie medicíny, Litevská univerzita zdravotnických věd

Farmaceutická fakulta,Katedra technologie léků a sociální farmacie