Farmaseuttisten apuaineiden ja lääkemuotojen stabiilius neutroniaktivoinnissa in vitro sekä gammaskintigrafisen kuvantamismenetelmän käyttöönotto in vivo

Abstract

Biofarmaseuttisen formulaatiotutkimuksen yhtenä keskeisenä tavoitteena on saada selville, mitä lääkevalmisteelle tapahtuu sen jouduttua elimistöön. Yleinen keino asian selvittämiseksi on lisätä valmisteeseen sopivaa radioaktiivista merkkiainetta. Eniten käytetään gammasäteilyyn perustuvaa ei-invasiivista tutkimusmetodia, jossa gammahajoavalla isotoopilla merkitty lääkevalmiste paikannetaan ja sen hajoaminen todennetaan gammakameralla kuvaamalla. Tällaista kuvantamista kutsutaan gammaskintigrafiaksi. Valmiiksi radioaktiivisten merkkiaineiden sijaan voidaan käyttää myös sellaisia stabiileja nuklideja, jotka voidaan myöhemmin aktivoida neutronipommituksella kuvantamiseen soveltuviksi. Tässä työssä käytettäväksi merkkiaineeksi valittiin samarium 152, joka aktivoidaan samarium 153:ksi ydinreaktorissa. Aine lisättiin lääkevalmisteisiin samariumoksidina ja valmiste aktivoitiin Otaniemen FiR 1 -reaktorissa. Näin vältettiin muun muassa valmistuslaitteistojen kontaminoituminen ja henkilöstön tarpeeton altistuminen säteilylle. Menetelmän käytöstä ei tiettävästi Suomessa ole aiempaa kokemusta. Tämän työn ensimmäisessä osassa keskityttiin neutroniaktivaatiolla valmistettavien tutkimusvalmisteiden ja niissä käytettäviksi aiottujen farmaseuttisten apuaineiden neutronipommituksen kestävyyden tutkimiseen. Tutkittavat apuaineet valittiin niiden yleisyyden perusteella ja pitivät sisällään muun muassa eri selluloosajohdannaisia, laktoosia, karbomeerejä ja polyetyleeniglykolia. Tutkittavat apuaineet pakattiin koviin liivatekapseleihin ja näille tehtiin farmakopean mukaiset liukenemiskokeet ennen ja jälkeen neutronipommituksen lääkeaineen vapauttamisominaisuuksien muuttumisen tutkimiseksi. Mallilääkeaineina työssä käytettiin ibuprofeenia ja furosemidia. Liivatekapseleita myös päällystettiin liukenemattomalla etyyliselluloosakalvolla ja vain riittävän korkeassa pH:ssa liukenevalla enterokalvolla. Nämä päällystetyt kapselit tehtiin kliinisten kuvausten tutkimusvalmisteiksi. Lisäksi tutkittiin biofarmasian osaston muista projekteista otettuja kitosaani- ja kalsiumvetyfosfaattirakeita erilaisina koostumuksina. Työn toisessa osassa suoritettiin in vivo gammakuvaus kahta erilaista tutkimusvalmistetta ja neljää tervettä vapaaehtoista tutkimushenkilöä käyttäen. Saatuja tuloksia käsiteltiin matemaattisesti virhelähteiden minimoimiseksi ja saatujen kuvasarjojen (skintigrammien) perusteella arvioitiin menetelmän käyttökelpoisuutta. Apuaineiden säteilytyksenkestävyyskokeet osoittivat FiR 1 -reaktorilla tehtävän neutroniaktivoinnin käyttökelpoisuuden useiden lääkeformulaatioiden valmistamisessa gammaskintigrafisiin tutkimuksiin. Havaitut muutokset joidenkin polymeerien lääkeaineen vapautumista säätelevissä ominaisuuksissa olivat verrattain pieniä. Säteilytyksen kestävyyden selvittämiseksi tehtävät in vitro -kokeet on saatujen tulosten perusteella selvästi kuitenkin tarpeen tehdä aina kliinistä gammaskintigrafiatutkimusta valmisteltaessa. Samariumoksidia sisältäneiden tutkimusvalmisteiden aktivointi halutulle aktiivisuustasolle onnistui hyvin eikä (gammasäteileviä) epäpuhtauksia syntynyt haitallisia määriä. Säteilytyksen aikainen lämpörasitus valmisteille mitattiin pieneksi. Neutroniaktivointiin perustuva gammaskintigrafinen menetelmä osoittautui käyttökelpoiseksi biofarmaseuttisen formulaatiotutkimuksen välineeksi ensimmäisten tutkimushenkilöillä tehtyjen kuvausten perusteella. Ryhmän käytössä olleet välineet - ydinreaktori säteilytystiloineen, gammakamera ja valmisteiden merkitsemiseen valittu merkkiaine, samariumoksidi, - osoittautuvat toimivaksi yhdistelmäksi tutkimuksen läpiviemiseen. Käytetty edullinen, luonnollisen isotooppijakauman samariumoksidi ei tuottanut ongelmia valituilla menetelmillä ja laitteistoilla, eikä huomattavasti kalliimman isotooppirikastetun muodon käyttöä puolustavia seikkoja tullut tehdyssä tutkimuksessa esiin. Neutroniaktivaatioon perustuvaa gammaskintigrafista kuvantamista tullaan käyttämään biofarmasian osastossa meneillään olevissa projekteissa muun muassa ohutsuolen ja paksusuolen alueelle vaikutuksen kohdentavia valmisteita kehitettäessä. Diplomityö tehtiin Helsingin yliopiston farmasian tiedekunnan biofarmasian ja farmakokinetiikan osastossa. Yhteistyökumppaneina tutkimuksissa olivat mukana Remedium Oy (kliinisten tutkimusten järjestäminen), VTT Prosessit (säteilytys, gammaspektrien mittaus) ja Diacor Sairaala (gammakamera)