Open Access

Charalampia Litou

• Die Forschung beschrieben in dieser Dissertation ist ein Teil der "European Research and Innovation Programme - PEARRL", und wurde von Horizon 2020 Marie Sklodowska-Curie actions der Europäischen Union, unter Förderungsnummer 674909 unterstützt. In den letzten Jahren, wurde Senkung der Intensität der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung beobachtet, da die Weiterentwicklung der Wirkstoffmolekülen hinzu einer "handlichen" Formulierung viele Schwierigkeiten aufweist. Meiste der neuen Wirkstoffkandidaten, die sich in Entwicklung befinden, haben suboptimale Eigenschaften in Bezug zur Löslichkeit und Auflösung und zeigen schlechte Bioverfügbarkeit, wenn eingenommen. Deswegen verlangen meiste neue Wirkstoffkandidate einen besonderen Ansatz in Bezug auf Formulierung, um akzeptable orale Bioverfügbarkeit zu erreichen. Diese neue Formulierungen werden meistens als “bio-enabling” Formulierungen bezeichnet und werden in Heilmittelentwicklung immer häufiger verwendet. Hauptziel dieser Dissertation ist zu erforschen ob, durch Verbinden von biorelevanten in vitro Werkzeugen mit in silico Modeling und Simulationen, die in vitro Löslichkeit und Auflösung von bio-enabling Formulierungen mechanistisch erkläert und besser verstanden werden kann und somit eine erfolgreiche Simulation von in vivo Leistung erreicht werden kann. Als Erstes wurden die physiologische Parameter, die die pharmakokinetik oraler Formulierungen beeinflüssen, identifiziert, indem die Auswirkung der Wirkstoffe, die zur Behandlung Magen-Darm-Krankheiten genutzt werden, sowie deren Pharmakokinetik, beurteilt wurde. Unter anderem wurde pH als einer der entscheinenden phyisiologischen Parameter erkannt, da es die Pharmakokinetik peroral verabreichter Stoffe signifikant beeinflüssen kann. Als zweiter Schritt, mit besonderer Beachtung auf die Verwendung der biorelevanten in vitro Werkzeugen für die Erforschung der in vivo Auflösungsprozesse von bio-enabling Formulierungen, Fokus auf die biorelevante Medien und in vitro Apparaturen, die mögliche Prezipitationskinetik einschätzen können, wurde gesetzt. Biorelevante Medien sind wässrige Flüssigkeiten, die die Zusammensetzung der gastrointestinaler Flüssigkeiten nachmachen und für die Auflösungsuntersuchungen genutzt werden. Bis heute beinhalten die Aspirationsstudien die wichtigsten Hinweise und Informationen für den Design biorelevanter Medien. Es wurde beobachtet, dass die berichteten Werte mancher phyisiologisher Parameter erhebliche Unterschiede zwischen den Aspirationsstudien zeigen. Deswegen wurde untersucht, ob die Ergebnisse durch die Auswahl an Methodologie, die für die Entnahme und die Auswertung der Proben genutzt worden sind, beeinflusst werden können, wobei besondere Aufmerksamkeit den pH und der Pufferkapazität geschenkt wurde. Es wurde gezeigt, dass Unterschiede im Prozess der Probenhandhabung, z.B. Zentrifugieren und Lagerung einen deutlichen Einfluss auf die gemessenen Werte haben kann. Ausserdem, wurden in dieser Arbeit die in vitro Setups, die bisher in der Literatur zur Beurteilung der Übersättigung u.o. Ausfällung von Arzneimitteln im oberen Magen-Darm-Trakt vorgeschlagen wurden, überprüft und ihre Nützlichkeit und aktuelle Anwendung bewertet. Nach Behebung der oben genannten Probleme, wurden zwei Fallbeispielformulierungen ausgewählt, um die Haupthypothese zu untersuchen. Die erste Formulierung ist auf den Markt unter dem Namen EMEND® und enthält den Wirkstoff in Nanoform. Die zweite Formulierung wird als INTELENCE® vermarktet und ist eine amorphe feste Dispersion des Wirkstoffs Etravirin. Durch die Wahl zwei unterschiedlicher Formulierungsansätzen konnten unterschiedliche Fallszenarien untersucht werden, wodurch umfassendere Vorschläge für die Bewältigung der Herausforderungen bei in vitro Experimenten und in silico Modelling mit bio-enabling Formulierungen möglich waren. Bezogen auf den in dieser Dissertation beschriebenen Ansatz, ein mechanistisches Verständnis des in vivo Absorptionsprozesses, sowie eine erfolgreiche Simulation der nach der Verabreichung resultierenden Plasmaprofile einer bio-enabling-Formulierung der Nanoskala- und einer amorphen festen Dispersion wurde erreicht. Darüber hinaus wurden mögliche Wege vorgeschlagen, um einige Herausforderungen im Hinblick auf die Entwicklung von PBPK-Modellen für biofähige Formulierungen anzugehen. Diese Arbeit zeigt die mögliche Anwendung und Bedeutung der Absorptionsmodellierung für die rationale Formulierungsentwicklung und für die Stärkung des Wissens über Bio-Heilmittel in Bezug auf bio-enabling Formulierungen. Mithilfe dieses Ansatzes können die wesentlichen Parameter identifiziert werden, die das pharmakokinetische Verhalten schwerlöslicher Wirkstoffe beeinflussen, die als bio-enabling Formulierungen formuliert sind, und ermöglichen wiederum eine robuste Vorhersage der klinischen Ergebnisse.