Podcast o Mikročasticové systémy vo farmácii

Kapitoly

Príbeh horkej medicíny

Čo sú mikročastice?

Superhrdinovia v malom

Nielen pre farmaceutov

Výhody a nevýhody

Záhada uvoľňovania

A čo lipozómy?

Čo sú to pelety?

Proces výroby peliet

Od špagiet ku guličkám

Kvalita na prvom mieste

Malé guľôčky, veľká veda

Všade okolo nás

Nádej pre diabetikov

Ako sa pečú mikrokapsuly?

Mikro-dražé a posledné testy

Zhrnutie a záver

Přepis

Lukáš: Predstavte si študenta Adama. Má angínu a musí brať antibiotiká. Problém? Chutia príšerne horko a musí ich užívať každých osem hodín, dokonca aj v noci. Je to boj. O pár rokov neskôr ochorie znova, no tentoraz dostane moderné kapsuly. Žiadna pachuť, stačí jedna denne. Čo sa zmenilo?

Tereza: Zmenila sa technológia, Lukáš. Ten zázrak sa skrýva v niečom, čomu hovoríme mikročasticové systémy. Počúvate Studyfi Podcast.

Lukáš: Dobre, Tereza, tak poďme na to. Čo presne sú tie mikročastice? Znie to ako niečo zo sci-fi filmu.

Tereza: Vôbec nie. Sú to vlastne miniatúrne častice s liečivom, zvyčajne veľké od jedného do tisíc mikrometrov. Aby si si to vedel predstaviť, to je menšie ako zrnko soli.

Lukáš: A aké typy poznáme? Sú všetky rovnaké?

Tereza: Nie, je ich viacero. Máme napríklad pelety, mikrokapsuly, mikrosféry alebo dokonca minitablety. Každá má trochu inú štruktúru a využitie.

Lukáš: A prečo sa vlastne obťažujeme baliť liečivo do takýchto drobných častíc? Nestačí nám klasická tabletka?

Tereza: Skvelá otázka. Dôvodov je hneď niekoľko. Ten hlavný je ochrana. Obal chráni liečivo pred prostredím v tele, napríklad pred žalúdočnou kyselinou.

Lukáš: A rieši aj ten Adamov problém s horkou chuťou, však?

Tereza: Presne tak! Obal efektívne zamaskuje nepríjemnú chuť. Je to ako keď deťom schováš zeleninu do jedla, ktoré majú rady.

Lukáš: Takže farmaceuti sú vlastne takí kulinárski experti pre lieky.

Tereza: Dá sa to tak povedať. Okrem toho vieme vďaka mikročasticiam liečivo zacieliť na konkrétne miesto v tele alebo zabrániť podráždeniu žalúdka.

Lukáš: Používajú sa tieto systémy aj inde, alebo je to čisto farmaceutická záležitosť?

Tereza: To by si sa čudoval! Sú takmer všade. V poľnohospodárstve na postupné uvoľňovanie hnojív, v potravinárstve na ochranu vitamínov, v kozmetike...

Lukáš: Počkaj, takže môj krém na tvár môže obsahovať mikrokapsuly?

Tereza: Je to veľmi pravdepodobné! Používajú sa na ochranu citlivých látok ako retinol alebo vitamín C. Dokonca aj v textilnom priemysle či pri tlači.

Lukáš: Jedna z výhod, ktorú som počul, je bezpečnosť. Vraj je lepšie mať dávku rozdelenú na tisíc malých guľôčok ako v jednej tabletke. Prečo?

Tereza: Pretože ak z nejakého dôvodu zlyhá jedna malá častica a neuvoľní liečivo správne, celkovú dávku to ovplyvní len minimálne. Pri jednej veľkej tabletke by takáto chyba mohla byť problém.

Lukáš: Znie to skoro dokonale. Má to aj nejaké nevýhody?

Tereza: Samozrejme, nič nie je bezchybné. Hlavnou nevýhodou sú vyššie výrobné náklady. Používajú sa drahšie materiály a sofistikovanejšie prístroje. A niekedy môže byť problém s biokompatibilitou, teda ako telo prijme použité materiály.

Lukáš: Dobre, mám v sebe kapsulu plnú mikročastíc. Ako sa z nich to liečivo vlastne dostane von, aby mohlo začať účinkovať?

Tereza: Existuje niekoľko mechanizmov. Predstav si to ako vrecúško čaju. Liečivo sa môže postupne rozpúšťať a prenikať cez obal von – to je difúzia. Alebo sa celý obal častice postupne rozpadá, čomu hovoríme erózia.

Lukáš: Takže buď prejde cez steny, alebo sa steny rozpadnú. Rozumiem.

Tereza: Presne. Správanie závisí od typu polyméru, z ktorého je matrica častice vyrobená, a od prostredia, v ktorom sa nachádza.

Lukáš: Ešte posledná vec. Často počúvam aj o lipozómoch. Patria aj tie sem?

Tereza: To je trochu diskutabilné. Väčšina odborníkov ich radí skôr k nanočasticovým systémom, pretože sú ešte menšie. Nie sú to klasické mikročastice.

Lukáš: V čom sú iné?

Tereza: Lipozómy sú vlastne malé guľôčky tvorené tukovými molekulami, fosfolipidmi. Predstav si miniatúrnu mydlovú bublinu, ktorá v sebe nesie liečivo. Je to fascinujúca, ale trochu iná kategória.

Lukáš: Wow, svet farmácie je zložitejší, než sa zdá. Ďakujem, Tereza, toto bolo super objasnenie. To ma privádza k našej ďalšej téme...

Tereza: Presne tak, Lukáš. A keď už sme pri moderných formách liekov, poďme sa pozrieť na niečo, čo možno znie ako krmivo pre králiky, ale v skutočnosti je to špičková farmaceutická technológia. Hovorím o peletách.

Lukáš: Pelety? Tiež si predstavím skôr nejaké granule. Čo to teda presne je vo svete farmácie?

Tereza: Tá predstava nie je úplne mylná! Sú to vlastne malé, sférické guličky s liečivom. Na rozdiel od bežných granulátov sú však pelety omnoho jednotnejšie v tvare aj veľkosti. Sú to také malé, dokonalé guľôčky.

Lukáš: A prečo by sme chceli liek v takejto forme? Aké to má výhody?

Tereza: Skvelá otázka. Hlavnou výhodou je presnosť. Keďže sú všetky takmer identické, vieme oveľa lepšie kontrolovať uvoľňovanie liečiva. A tiež sa dajú ľahko obaľovať, aby sa liečivo uvoľnilo presne tam, kde má — napríklad až v črevách.

Lukáš: Okej, to znie logicky. Ako sa ale takéto dokonalé guľôčky vyrábajú? To asi nie je len tak, že niečo zmiešame a ono sa to zguľatí samo, však?

Tereza: To veru nie. Celý proces sa volá peletizácia a má niekoľko krokov. Na začiatku je to klasika — zmiešame všetky suché zložky, aby sme mali homogénny prášok.

Lukáš: Dobre, to je základ. Čo potom?

Tereza: Potom príde na rad vlhčenie. Pridáme tekutinu a vytvoríme takú plastickú, vlhkú hmotu. Predstav si cesto na koláče.

Lukáš: Mmm, cesto... Už som zase hladný. A čo s tým cestom ďalej?

Tereza: To „cesto“ potom pretlačíme cez dierovanú platňu. Tento krok sa volá extrúzia. Výsledkom sú také tenké tyčinky, niečo ako špagety.

Lukáš: Takže z prášku máme cesto a z cesta špagety. Začína to byť zaujímavé!

Tereza: Presne tak! A teraz prichádza tá kľúčová časť — sferonizácia. Tieto naše liekové špagety sa hodia do zariadenia, ktoré má na dne rýchlo sa otáčajúci, mriežkovaný disk.

Lukáš: Počkaj, čiže to tam lieta a naráža do seba?

Tereza: Presne! Tá obrovská rýchlosť a nárazy spôsobia, že sa tyčinky rozlámu na menšie kúsky a postupne sa zaoblia do takmer dokonalých guličiek. Je to taký high-tech kolotoč pre lieky.

Lukáš: To je super prirovnanie! Čiže ak to cesto nie je dosť vlhké, kolotoč nefunguje správne?

Tereza: Vystihol si to. Ak je hmota príliš suchá, nevzniknú pekné guličky, ale skôr také tvary pripomínajúce miniatúrne činky. A to nechceme.

Lukáš: Liekové činky pre farmaceutických kulturistov. Rozumiem.

Tereza: Po sferonizácii už nasleduje len sušenie na správnu vlhkosť a triedenie cez sitá, aby sme mali istotu, že všetky pelety majú presne tú veľkosť, akú potrebujeme.

Lukáš: Takže aby som to zhrnul: prášok, cesto, špagety, a nakoniec guličky. Znie to celkom priamočiaro, keď to takto povieš. Ale asi to nie je všetko.

Tereza: Určite nie. Po výrobe nasleduje prísna kontrola kvality. Skúmame veľkosť, tvar pod elektrónovým mikroskopom, ich pórovitosť, ako dobre tečú... A samozrejme, kľúčová je disolučná skúška, ktorá ukáže, ako sa z nich uvoľňuje liečivo.

Lukáš: Takže tie malé guľôčky, ktoré občas vidím v priehľadných kapsulách, sú výsledkom tohto zložitého procesu. Wow. Je to oveľa sofistikovanejšie, než som si kedy myslel.

Tereza: Áno, je to malá veda. Ale práve táto precíznosť nám umožňuje vytvárať lieky, ktoré sú efektívnejšie a bezpečnejšie. A to je ten hlavný cieľ.

Lukáš: Tereza, toto je absolútne fascinujúce. Takže sme od tabliet a kapsúl prešli k peletám a sféram... ale mám pocit, že to ide ešte ďalej. Existujú ešte menšie formy?

Tereza: Áno, Lukáš, správny postreh. Vstupujeme do mikrosveta. Hovoríme o mikrokapsulách a mikrosférach.

Lukáš: Mikro... To znie naozaj, naozaj malinké. Aký je v tom rozdiel? Kapsula, sféra... pre mňa je to len guľôčka.

Tereza: Dobrá poznámka. Predstav si to takto. Mikrokapsula je ako miniatúrne Kinder vajíčko. Máš pevný obal, a vo vnútri je to hlavné prekvapenie – liečivo.

Lukáš: Aha! A mikrosféra?

Tereza: Mikrosféra je skôr ako čokoládová lanýžka s kúskami orieškov. Liečivo nie je v strede, ale je rovnomerne rozptýlené v celom objeme tej guľôčky, zmiešané s polymérnou hmotou. Takže nemá oddelené jadro a obal.

Lukáš: To je skvelé prirovnanie! Takže v jednom prípade je liečivo pasažier v malom vozidle, a v druhom je súčasťou samotného vozidla. Chápem.

Lukáš: A kde všade sa tieto mikrozázraky používajú? Je to len nejaká high-tech farmácia pre špeciálne prípady?

Tereza: Vôbec nie, sú oveľa bežnejšie, než si myslíš. Samozrejme, v liekoch sú kľúčové. Používajú sa v očných kvapkách, v liekoch na perorálne užitie, dokonca v nosových sprejoch alebo transdermálnych náplastiach.

Lukáš: Takže tá technológia je naozaj flexibilná.

Tereza: Presne tak. Ale nájdeš ich aj mimo lekárne. Napríklad v kozmetike.

Lukáš: V kozmetike? Akože v mojom kréme na tvár sú mikrokapsuly?

Tereza: Je to veľmi pravdepodobné! Výrobcovia do nich často "zamykajú" citlivé látky, ako sú vitamíny alebo UV filtre. Tým ich chránia pred oxidáciou alebo vlhkosťou. A uvoľnia sa až pri kontakte s pokožkou.

Lukáš: Takže preto niektoré krémy voňajú inak po rozotretí! To je ono!

Tereza: Môže byť. Taktiež sa takto maskujú nepríjemné vône alebo sa chránia prchavé látky. V čistiacich krémoch môžu väčšie mikrokapsuly slúžiť aj ako jemný píling. A samozrejme, v anti-aging produktoch... tam sú plné napríklad kyseliny hyalurónovej alebo kolagénu.

Lukáš: Takže keď si nabudúce budem kupovať krém proti vráskam, budem vedieť, že ďakujem vedcom za mikrosféry.

Tereza: Ale teraz vážne, táto technológia má aj oveľa zásadnejší význam. Na Slovensku máme špičkový výskum v tejto oblasti. Vedci z Ústavu polymérov SAV pod vedením doktora Igora Lacíka pracujú na niečom revolučnom.

Lukáš: O čo ide?

Tereza: Snažia sa vyriešiť problém s transplantáciou pankreatických ostrovčekov pre ľudí s cukrovkou 1. typu. Tieto ostrovčeky produkujú inzulín, ale imunitný systém pacienta ich po transplantácii napadne a zničí.

Lukáš: To je ten hlavný problém, áno.

Tereza: A tu prichádzajú na scénu mikrokapsuly. Vedci tieto pankreatické ostrovčeky zabalia, alebo odborne povedané enkapsulujú, do špeciálneho polymérneho obalu.

Lukáš: Ako keby im dali malý neviditeľný ochranný štít.

Tereza: Presne tak! Táto mikrokapsula ich ochráni pred imunitným systémom, ale zároveň je priepustná. To znamená, že dnu sa dostanú živiny a von sa uvoľňuje inzulín presne podľa hladiny cukru v okolí.

Lukáš: Wow... Takže by to mohlo nahradiť inzulínové perá a pumpy? To je obrovská vec.

Tereza: Presne o to ide. Je to nádej na oveľa lepšiu a prirodzenejšiu kontrolu hladiny cukru. Je to nádherný príklad, ako môže takáto "malá" technológia priniesť obrovskú zmenu v životoch ľudí.

Lukáš: Dobre, som presvedčený. Ale ako sa niečo také malé vôbec vyrába? To nemôže byť jednoduché.

Tereza: Nie je, ale máme na to veľmi šikovné metódy. Jedna z najpoužívanejších sa volá sušenie rozprašovaním, alebo 'spray drying'.

Lukáš: To znie ako niečo z lakovne áut.

Tereza: Trochu. Predstav si, že máš roztok polyméru, v ktorom je rozptýlené liečivo. Tento roztok potom rozprášiš na miniatúrne kvapôčky do komory s horúcim vzduchom.

Lukáš: A ten horúci vzduch...?

Tereza: Okamžite odparí rozpúšťadlo. A to, čo zostane, sú maličké, suché, takmer dokonale guľaté mikrokapsuly s liečivom vo vnútri. Je to rýchle a efektívne.

Lukáš: Zaujímavé. A existujú aj iné metódy?

Tereza: Áno, napríklad koacervácia. To je zložitejší chemický proces, kde v roztoku za určitých podmienok, ako je zmena pH alebo teploty, donútime polymér, aby sa vyzrážal a obalil kvapôčky liečiva. Je to trochu ako keď sa vám zrazí mlieko, ale... samozrejme, extrémne kontrolovaným spôsobom.

Lukáš: Rozumiem, takže buď rýchle sušenie, alebo riadená "zrážanlivosť". Fascinujúce. Každá metóda má asi svoje výhody a nevýhody.

Tereza: Určite. Závisí to od liečiva, od požadovanej veľkosti častíc, od toho, či je látka citlivá na teplo... Je to celá veda vybrať ten správny postup.

Lukáš: Počul som ešte o jednom termíne – mikro-dražé. To je to isté?

Tereza: Veľmi podobné. V podstate sú to miniatúrne tablety, ktoré sú dodatočne obalené. Predstav si klasické dražé, len s priemerom napríklad len dva milimetre.

Lukáš: Načo je to dobré?

Tereza: Perfektné na prekrytie nepríjemnej chuti alebo vône. A hlavne, keď pacient potrebuje užiť veľké množstvo liečiva. Namiesto prehĺtania obrovskej tablety prehltne kapsulu plnú týchto malých mikro-dražé.

Lukáš: To je oveľa príjemnejšie. A predpokladám, že aj tieto mikročastice musia prejsť prísnou kontrolou, podobne ako pelety, o ktorých sme hovorili minule.

Tereza: Samozrejme. Kontroluje sa všetko. Morfológia pod mikroskopom, presná veľkosť častíc, ich sypnosť, hustota, mechanická odolnosť... A kľúčová je opäť disolučná skúška. Musíme presne vedieť, ako a ako rýchlo sa z nich liečivo uvoľní.

Lukáš: Takže aj v tomto mikrosvete platia makro pravidlá kvality.

Lukáš: Tereza, čas nám opäť neuveriteľne letí. Skúsme to na záver zhrnúť. Aké sú teda tie najväčšie výhody všetkých týchto mikročastíc, o ktorých sme sa dnes bavili?

Tereza: Sú tri hlavné benefity. Po prvé, ich malá veľkosť. Častice menšie ako dva milimetre dokážu ľahšie prechádzať tráviacim traktom, čo znižuje riziko podráždenia na jednom mieste.

Lukáš: To dáva zmysel.

Tereza: Po druhé, práve vďaka tomu sa často redukujú vedľajšie účinky lieku. A po tretie, a to je najdôležitejšie, umožňujú nám dokonale riadiť uvoľňovanie liečiva. Môžeme ho nastaviť tak, aby sa uvoľňovalo postupne počas mnohých hodín, presne tam, kde ho telo potrebuje.

Lukáš: Takže menšie, bezpečnejšie a inteligentnejšie. To je skvelé zhrnutie. Od obyčajnej tablety sme sa dnes dostali až k technológiám, ktoré môžu zmeniť liečbu cukrovky. Ďakujem ti veľmi pekne, Tereza, za ďalšiu úžasnú cestu do sveta farmácie.

Tereza: Aj ja ďakujem za pozvanie, Lukáš. Vždy ma teší.

Lukáš: Našim poslucháčom ďakujeme, že ste boli s nami. Počujeme sa opäť pri ďalšej epizóde Studyfi Podcastu. Majte sa pekne!