Биофармацевтические исследования биодоступности и биоэффективности

Введение

Биодоступность определяется как относительное количество лекарственного средства из вводимой дозы, которое поступает в системный кровоток, и скорость, с которой лекарственное средство появляется в системном кровообращении.
Исследования биодоступности проводятся путем измерения концентрации препарата в плазме или крови после введения препарата в соответствии с системным протоколом исследований и документируются с течением времени. Системный протокол полезен для клинических исследований на ранних стадиях разработки лекарственных средств, а полученные данные используются в последующих исследованиях биоэквивалентности.
Были проведены исследования биоэквивалентности для различения двух фармацевтических продуктов, содержащих одно и то же действующее вещество. Одно лекарственное средство, сформулированное в два различных состава, если они оказываются терапевтически эквивалентными друг другу, чтобы считаться взаимозаменяемыми.
Фармакокинетика лекарственного средства связана с изменением концентрации лекарственного средства в плазме крови и / или его метаболитов в организме человека или животного в зависимости от времени после введения лекарственного средства. Исследования биоэквивалентности используются для оценки ожидаемой in vivo биологической эквивалентности двух патентованных препаратов лекарственного средства. Если два фармацевтических продукта считаются биоэквивалентными, то они должны быть одинаковыми во всех смыслах и целях. Биоэквивалентность лекарственного препарата достигается в том случае, если его степень и скорость всасывания статистически значимо не отличаются от показателей референтного препарата при введении в той же молярной дозе. Если биодоступность двух препаратов, вводимых в одной и той же молярной дозе, одинакова, то они считаются биоэквивалентными [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]. Существуют различные методы испытаний для оценки эквивалентности, в том числе:
Сравнительные исследования биодоступности, в которых активное лекарственное вещество измеряется в доступной биологической жидкости, такой как плазма.
Исследования биодоступности и биоэквивалентности необходимы для обеспечения терапевтической эквивалентности между фармацевтически эквивалентным испытуемым лекарственным средством и генерическим лекарственным средством или эталонным лекарственным средством. Обеспечение единообразия стандартов качества, эффективности и безопасности фармацевтической продукции является основной обязанностью центральной организации по контролю качества лекарственных средств (CDSCO) [11]. Биоэквивалентность должна быть рассмотрена для различных продуктов, содержащих активные ингредиенты, продаваемые под разными лицензиатами, клинически эквивалентны и взаимозаменяемы. Подача заявки на новые лекарственные средства в соответствии с графиком Y должна требоваться для предоставления данных о биодоступности и биоэквивалентности, то есть в основном фокусироваться на высвобождении лекарственного средства из фармацевтической лекарственной формы и последующем всасывании в системный кровоток.
Сравнительная биодоступность или относительная биодоступность относится к сравнению двух фармацевтических лекарственных форм с точки зрения их относительной скорости и степени абсорбции. В некоторых случаях две фармацевтические композиции проявляют заметно различную биодоступность, например, быстро всасываемый эликсир и более медленно всасываемая капсула. В других случаях две различные лекарственные формы, такие как таблетка и капсула, могут проявлять или не проявлять очень близкую биодоступность [12].
Цель работы разобрать биофармацевтические исследования.
1. Биофармацевтические исследования биодоступности и биоэквивалентности: медицинский аспект

Для некоторых лекарственных средств эквивалентность in vivo проводилась либо с помощью исследования биоэквивалентности, либо с помощью сравнительного клинического фармакодинамического исследования. Для перорального немедленного высвобождения лекарственные препараты с системным действием имеют одно или несколько неблагоприятных состояний, таких как узкое терапевтическое окно, крутая кривая доза-ответ, нелинейная фармакокинетика, пресистемная элиминация, неблагоприятные физико-химические свойства.
Физико-химические свойства, такие как растворимость и нестабильность препарата, метастабильное превращение, плохая проницаемость и др., являются проблемами биодоступности, связанными с лекарственным средством или препаратами, имеющими сходную химическую структуру или составы, где существует высокое соотношение вспомогательных веществ к активным ингредиентам. Также изучаются лекарственные средства, вводимые помимо пероральных и парентеральных препаратов, которые действуют системным всасыванием, лекарственные препараты с замедленным высвобождением, которые действуют системным всасыванием, комбинированные препараты фиксированной дозы с системным действием, нерастворенные фармацевтические продукты, предназначенные для несистемного применения и предназначенные для действия без системного всасывания.
В этих случаях концепция биоэквивалентности не подходит, и тогда для доказательства эквивалентности требуются сравнительные клинические или фармакодинамические исследования. Исследования биоэквивалентности используются для установления связей между ранними и поздними клиническими испытаниями препаратов, препаратами, используемыми в клинических испытаниях и исследованиях стабильности, препаратами клинических испытаний и реализуемыми лекарственными препаратами. При каждом сравнении испытуемым лекарственным средством является новая рецептура или новый метод изготовления, а предшествующая рецептура считается эталонным лекарственным средством.
В некоторых препаратах исследования биоэквивалентности не требуются, если биоэквивалентность между тестируемым лекарственным средством и эталонным лекарственным средством может считаться самоочевидной без дополнительного требования к документации, например, когда газ находится в форме тестируемого лекарственного средства, когда тестируемые лекарственные средства должны вводиться парентерально, например подкожно, внутримышечно, внутривенно и т.д. как водный раствор, так и содержат тот же препарат в той же концентрации и те же вспомогательные вещества в сопоставимых концентрациях.
Исследования биоэквивалентности не требуются в тех случаях, когда исследуемый препарат находится в форме раствора для перорального применения и содержит препарат в той же дозе и не содержит наполнителя, который, как известно, влияет на желудочно-кишечную абсорбцию препарата; когда испытуемое лекарственное средство находится в форме офтальмологического или местного продукта, приготовленного в виде водного раствора и содержащего те же активные ингредиенты в тех же концентрациях и по существу те же вспомогательные вещества в сопоставимых концентрациях, когда испытуемое лекарственное средство находится в форме порошка для восстановления в виде раствора и раствор соответствует либо выше второй и третьей точек, когда испытуемое лекарственное средство находится в форме ингаляции или назального спрея, испытываемого введением с или без того же устройства, используемого для эталонного лекарственного средства.
Объект исследования биодоступности определяет протокол исследования. Протокол исследования, используемый для оценки фармакокинетических параметров, отличается от исследования биоэквивалентности, проводимого для сравнения тестовой композиции со стандартной рецептурой.
На исследования биодоступности влияют различные факторы, такие как возраст, пол, состояние болезни, пищевые привычки, физическое и психическое состояние здоровья, масса тела добровольца, экспериментальная конструкция, время введения, время отбора проб, используемый аналитический метод и компартментная модель, используемые для оценки фармакокинетических параметров или биодоступности, которые способствуют наблюдаемому профилю концентрации крови во времени. Поэтому необходимо учитывать все эти важные факторы при проектировании исследования.
Исследование биодоступности должно быть разработано таким образом, чтобы эффект препарата можно было отличить от других эффектов. Если сравнивать две формулировки, то двухпериодный, двухпериодный дизайн кроссовера-это дизайн выбора, который в идеале должен быть равен или больше пяти периодов полураспада, которые должны быть измерены. Альтернативные проекты исследования включают параллельную конструкцию для очень длинных веществ с очень изменчивым распределением периода полураспада [15].
В следующих разделах обсуждаются различные факторы, учитывающие также изучение биоэквивалентности. Однако, они действительны и для простых исследований биодоступности.
В параллельном дизайне два препарата вводят двум группам добровольцев. Чтобы избежать предвзятости, препараты могут вводиться добровольцам случайным образом. Основным недостатком этой конструкции является то, что межпредметная вариация не корректируется. Несомненно, было доказано, что в большинстве случаев межпредметная вариация больше, чем вариация между любыми формулировками. Поэтому перекрестный дизайн предпочтителен в тропах биодоступности или биоэквивалентности, чтобы избежать влияния межпредметной вариации. Эта конструкция использована главным образом для снадобья, и свои метаболиты имеют длиннее полувыведение исключения. Эффекты переноса или отсева были меньше в параллельных исследованиях по сравнению с перекрестными исследованиями.
В соответствии с рекомендациями USFDA [7], в большинстве исследований биоэквивалентности испытуемый препарат сравнивают со стандартным референтным препаратом в группе нормальных здоровых людей в возрасте 18-55 лет, каждый из которых получает оба лечения попеременно, в кроссоверном режиме (двухпериодный, двухпроцедурный дизайн кроссовера), причем две фазы лечения разделены периодом вымывания, как правило, продолжительностью в неделю, и это в основном зависит от периода полувыведения препарата [16]. Если период полувыведения препарата увеличивается, то период вымывания также увеличивается. Лекарственная форма либо тест, либо ссылка дается каждому добровольцу случайным образом, но равное число субъектов получает каждое лечение в каждый период, как указано в Таблице 1. В случае двух обработок, группы 1 и 2, одна группа получает обработку в порядке А и Б, а вторая группа получает в обратном порядке Б и А. аналогичное распределение сделано в случае дизайна кроссовера с тремя обработками (трехпериодный, дизайн кроссовера с тремя обработками). Межпредметная изменчивость наблюдается для нескольких препаратов в клиренсе. Внутрипредметный коэффициент вариации (приблизительно 15%) обычно существенно меньше, чем между субъектами (приблизительно 30%), и поэтому перекрестные конструкции обычно рекомендуются для исследований биоэквивалентности.
Оба проекта зависят от трех фундаментальных статистических концепций дизайна исследования, и это рандомизация, репликация и контроль ошибок. Рандомизация означает распределение методов лечения по субъектам без предвзятости. Репликация включает применение более чем одного экспериментального объекта для достоверных оценок, чем одно наблюдение, а также обеспечивает более точное измерение эффектов лечения. Количество требуемых повторов зависит главным образом от степени обнаруживаемых различий и присущей им изменчивости данных. Обычно используемые перекрестные конструкции в тропах биодоступности-это латинский квадратный крест над дизайном и сбалансированный неполный блочный дизайн.
В латинском квадратном перекрестном дизайне каждый субъект получает каждую формулировку, и даже в BIBD каждый субъект получает две формулировки в разных случаях. Временной интервал между двумя процедурами называется "периодом вымывания"."Период вымывания необходим для устранения введенной дозы препарата, чтобы избежать переноса. Для большинства препаратов в дизайне кроссовера, по крайней мере, 10 периодов полураспада должны быть разрешены между процедурами. Это должно обеспечить устранение 99,9% введенной дозы и максимальный перенос менее 0,1% от первой обработки. Количество периодов вымывания зависит от периода полувыведения и дозы вводимого препарата. Количество периодов вымывания в исследовании зависит от типа используемой конструкции кроссовера и количества рецептур, подлежащих оценке. В случае дигитоксина, который имеет период полураспада 6-9 дней, общий период исследования превышает 1 год, если четыре препарата должны быть оценены с использованием латинского квадратного дизайна. Поскольку было обнаружено, что очень большое количество препаратов имеет период полураспада от 1 до 10 часов, период вымывания 1 недели обычно считался подходящим в большинстве представленных исследований. Следует отметить, что метаболиты препарата также должны быть выведены из организма до начала следующего лечения.
Тестируемый продукт может представлять собой новые лекарственные формы, разработанные фармацевтическими технологами, или новые лекарственные формы существующего лекарственного средства. Тестируемый продукт может быть сопоставлен с эталонным стандартом, признанным Управлением по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами для получения разрешения на реализацию лекарственного продукта. Тест-продукт обычно оценивают для выбора наилучшей лекарственной формы нового лекарственного средства или существующего лекарственного средства среди различных лекарственных форм, для выбора наилучшей лекарственной формы нового лекарственного средства или существующего лекарственного средства среди различных лекарственных форм, которые показали одинаковую эффективность в тестах in vitro, и для сравнения биологических характеристик тест-продукта с признанным стандартом [17, 18].
Универсальный продукт сравнивать с каким-нибудь стандартная лекарственная форма, чтобы проверить его в исполнение Виво. В целом, Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) принимает любой инновационный лекарственный продукт в качестве эталонного стандарта. Новатор-это тот, кто первоначально получил одобрение от FDA на продажу продукта в стране

. Когда-то, несколько изготовлений могут держать утверждение для некоторых снадобиь. Поэтому в качестве эталона может быть использован любой из разрешенных лекарственных препаратов. Во многих из этих случаев Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов запросило бы, чтобы только эти продукты использовались в качестве эталонного продукта для получения более легко сопоставимых данных.
В большинстве случаев перорально вводимые лекарственные формы подвергаются исследованию на биодоступность. Однако лекарственные формы, вводимые другими путями, такими как буккальный, трансдермальный и внутримышечный, также должны быть оценены на предмет их биологической эффективности. Терапевтическая полезность этих лекарственных форм зависит от скорости и степени всасывания лекарственного средства из этих лекарственных форм. Перорально вводимые лекарственные формы демонстрируют большую вариабельность в своей эффективности из-за межпредметных и внутрипредметных вариаций.
Если лекарственные формы должны оцениваться только в целях биоэквивалентности, то достаточно однократного исследования дозы. Это связано с тем, что относительная биодоступность большинства таблеток и капсул может быть определена на основе одной дозы, и обычно это предсказывает несколько уровней дозы. Лекарственные формы, определенные для однократного введения дозы для терапевтического эффекта, такого как анальгетик для облегчения головной боли, нуждаются только в однократном исследовании дозы [19]. Однако некоторые лекарственные формы, предназначенные для достижения специальных профилей высвобождения лекарственных средств, могут потребовать проведения множественных исследований доз, таких как препараты с временным высвобождением, препараты с кишечным покрытием и некоторые внутримышечные инъекции. Даже препараты, которые проходят первый проход метаболизма, нуждаются в многократном исследовании дозы.Введение

лекарственных препаратов или рецептур субъектам должно основываться на рандомизации. После введения у испытуемых через фиксированные промежутки времени отбирают образцы крови. Для отбора пробы у каждого испытуемого требуется определенное время, и общая разница во времени между первым испытуемым и последним испытуемым может составлять от 10 до 20 минут в зависимости от количества испытуемых и технических специалистов, участвующих в исследовании. Если график отбора проб не соблюдается строго таким же последовательным образом, то могут существовать значительные различия в фактической продолжительности нахождения препарата в организме и заявленном времени отбора проб для каждого субъекта. Эта разница в 10-20 мин при отборе проб у каждого испытуемого во время исследования будет представлять собой существенное изменение концентрации препарата, наблюдаемое в крови, если в этих условиях препараты вводятся испытуемым последовательно [20, 21].
Если биодоступность данной лекарственной формы должна быть оценена с помощью исследования уровня крови, то в результате исследования должна быть получена некоторая оценка площади под кривой зависимости концентрации сыворотки от времени, пиковой концентрации плазмы (Cmax) и времени пиковой концентрации плазмы (Tmax). Поэтому частота выборки и продолжительность выборки очень важны для исследования. Он будет меняться в зависимости от препарата. Должно быть достаточно точек отбора проб, чтобы обеспечить надлежащую оценку площади под кривой уровня крови. Забор крови производится до трех-пяти периодов полураспада препарата, и если период полураспада препарата неизвестен, забор крови должен продолжаться до достижения 1/10 или 1/20 пиковых уровней.
Исследования экскреции с мочой используются в тех случаях, когда невозможно измерить содержание данного препарата в крови, плазме или сыворотке крови или когда этические соображения не позволяют собирать образцы в течение определенного периода времени. Преимущество этого метода заключается в том, что он включает неинвазивный метод отбора проб, концентрация препарата в моче часто больше, чем в сыворотке крови, а количество препарата, выделяемого с мочой, получается непосредственно. Но это не полезно при оценке скорости всасывания быстро всасываемых препаратов, и иногда метаболиты могут мешать оценке неизмененного препарата в образце мочи.
Отбор проб должен продолжаться в течение достаточного периода времени для обеспечения того, чтобы площадь, экстраполированная с момента последнего измерения концентрации до бесконечного времени, составляла менее 20% от общего AUC. Расчеты AUC не являются полезными в случае энтерогепатической рециркуляции, когда константа скорости терминального удаления не может быть точно рассчитана. В этом случае были взяты по меньшей мере три точки отбора проб из фазы поглощения, три-четыре точки из Tmax и четыре точки во время фазы элиминации. Интервалы между последовательными точками выборки в терминальной фазе исключения используются для вычисления константы скорости исключения. Он не должен превышать период полувыведения исследуемого препарата.
Количество испытуемых должно быть достаточным в исследовании, чтобы позволить возможные изъятия или отсев. В первоначальном исследовании приемлемо заменить изъятие или отсев субъекта после того, как он обеспечил, что замещенный субъект следует тому же протоколу, первоначально предназначенному для изъятого субъекта, и испытывается в аналогичных условиях. Количество субъектов, участвующих в исследовании, определяется следующими соображениями:
Уровень значимости должен быть 0,05
Дисперсия погрешности, связанная с первичными характеристиками, подлежащими изучению, как это было оценено в ходе экспериментального эксперимента, из предыдущих исследований.
Ожидаемое отклонение от эталонного препарата совместимо с биоэквивалентностью.
Требуемая мощность, обычно >80% для обнаружения максимально допустимой разницы в основных характеристиках, подлежащих исследованию.
Исследования должны проводиться на здоровых взрослых добровольцах с целью минимизации вариабельности между исследуемыми препаратами. Испытуемые могут быть мужчинами или женщинами; однако выбор пола должен соответствовать критериям использования и безопасности препарата. Чтобы свести к минимуму внутрипредметные и межпредметные вариации, дизайн исследования должен быть максимально стандартизирован и приемлем.
Как правило, однократное исследование дозы следует проводить после ночного голодания (не менее 10 часов) и последующего голодания через 4 часа после введения препарата. Для множественных исследований дозы, 2 часа голодать перед и после дозой приемлемы. Оценка Cmax и Tmax для модифицированных продуктов высвобождения или лекарственного средства дается с пищей в таком случае исследования состояния кормления также проводились в дополнение к исследованиям биодоступности нормального состояния натощак [22].
Во время исследований состояния кормления перед дозировкой необходимо потребление обезжиренного завтрака в количестве 950-1000 килокалорий. Потребление пищи, содержащей не менее 50% этих калорий, должно происходить из жиров, 15-20% калорий-из белков, а остальное-из углеводов. Единая стандартная диета должна соблюдаться с учетом всех жителей индийского субконтинента. Обезжиренный завтрак должен быть съеден примерно за 15 минут до дозирования в сытом состоянии.
Условия исследования такие, как исследование окружающей среды, питания, потребления жидкости, после дозирования позы, упражнения, отбор образцов расписаний и т. д. контролируются во время исследований. Эти условия изложены в протоколе, и в конце исследования они должны быть соблюдены, чтобы гарантировать, что все факторы изменчивости, участвующие в исследовании, минимизируют продукты, подлежащие испытанию. По крайней мере за 48 часов до начала исследования испытуемые воздерживаются от курения, употребления алкоголя, ксантиносодержащих продуктов, кофе, чая и напитков, а также фруктовых соков.
Исследование стационарного состояния рассматривается в следующих условиях:
Препарат имеет длительный терминальный период полувыведения.
Концентрация в крови после однократной дозы не может быть достигнута в течение достаточного времени.
Для препаратов, которые токсичны или имеют побочные эффекты, которые этически не должны назначаться пациентам, но они являются необходимой частью терапии (цитотоксики).
Для продуктов модифицированного высвобождения или продуктов замедленного высвобождения, которые оценивают колебания концентрации лекарственного вещества в плазме в установившемся состоянии.
Где лекарство правоподобно для того чтобы аккумулировать в теле.

Для препаратов, которые проявляют нелинейную, то есть дозозависимую или зависящую от времени фармакокинетику.
Для комбинированных препаратов, где соотношение концентрации отдельных препаратов в плазме крови имеет важное значение.
Для тех снадобья которые наводят их собственный метаболизм.
Для энтеральных покрытых препаратов, где покрытие является инновационным.
В идеале, биологические образцы, собранные в соответствии с процедурой отбора проб, должны быть проанализированы сразу после исследования, но в большинстве случаев образцы хранятся в течение нескольких дней, прежде чем подвергнуться анализу. В процессе хранения Препарат может подвергаться химической деструкции, адсорбции на стенках емкости и др., поэтому хранение образцов плазмы является важным аспектом исследований биодоступности. Аналитический метод, используемый для оценки активного ингредиента, ответственного за терапевтическую эффективность, должен быть избирательным и чувствительным. Лекарственные средства, подвергающиеся воздействию первого прохода, демонстрируют различное неизмененное соотношение препарат / метаболит в зависимости от скорости всасывания. При анализе крови и мочи основная проблема заключается в количественном выделении и последующем отделении интактного препарата от его основных метаболитов или даже в отделении смеси двух или более препаратов от их метаболита.
Фармакокинетические методы используются для оценки биодоступности лекарственных средств, которая существует в виде линейной зависимости между уровнем препарата в биологической жидкости и терапевтическим ответом. Поэтому эти методы также известны косвенными методами. Поскольку терапевтически активный препарат может быть точно измерен в биологических жидкостях, данные плазмы и мочи дают наиболее объективную информацию о биодоступности [23].
Данные плазмы крови являются наиболее широко используемым и общепринятым методом оценки биодоступности лекарственного средства. Основное предположение в этом методе заключается в том, что лекарственные препараты, являющиеся биоэквивалентным продуктом, супер невозможны на кривой времени уровня плазмы. Параметры Tmax и Cmax являются показателями скорости абсорбции препарата, в то время как параметры AUC являются показателем степени абсорбции.
Метод мочеиспускания основан на общем наблюдении, что скорость мочеиспускания препарата прямо пропорциональна концентрации препарата в крови. Таким образом, биодоступность может быть рассчитана как отношение общего количества неизмененного препарата, выделенного в моче после введения тестовых и стандартных препаратов. Данные об экскреции метаболитов с мочой не используются для оценки биодоступности, так как препарат может подвергаться метаболизму в различных участках, включая кишечник и печень, и скорость метаболизма может варьироваться в силу различных причин.
Относительная биодоступность должна находиться в пределах допустимого диапазона 0,80-1,25, если рассматривается 90% доверительный интервал. В случае особенно узкого терапевтического диапазона диапазон принятия может быть более жестким. В редких случаях, таких как высоко вариабельные препараты, более широкий диапазон приемлемости может быть приемлемым, если он имеет правильное клиническое обоснование. Отношение Cmax является мерой относительной биодоступности, которая может быть более изменчивой, чем отношение AUC, и более широкий диапазон приемлемости может быть приемлемым. Диапазон, используемый в протоколе, должен быть обоснован с учетом соображений безопасности и эффективности. Tmax-это мера высвобождения или действия или признаки для связи с неблагоприятными последствиями.
Фармакодинамические методы применяются в тех случаях, когда оценка биодоступности фармакокинетическими методами невозможна из-за недоступности чувствительного аналитического метода для измерения лекарственного средства или когда аналитические методы не обладают достаточной точностью и/или воспроизводимостью. Два фармакодинамических метода, используемых для оценки биодоступности, основаны на измерении острого фармакологического эффекта и клинического ответа. Для того чтобы точно оценить биодоступность лекарственного средства путем измерения острого фармакологического эффекта, должны соблюдаться следующие критерии. Это легко измеримые реакции, такие как частота сердечных сокращений, ЭКГ, кровяное давление, диаметр зрачка и т.д. и установленная кривая реакции, связанная с дозой.
Из-за биологических и экспериментальных вариаций всегда существуют некоторые различия, и необходимо установить, являются ли эти различия просто случайными случаями или обусловлены фактическими различиями в лечении, применяемом к субъектам. Статистические методы используются для оценки фармакокинетических данных с целью выявления различных источников вариации и, по возможности, для измерения вклада каждой идентифицированной переменной и выделения конкретного наблюдения, представляющего основной интерес. Дисперсионный анализ (ANOVA), статистическая процедура, используемая для проектирования кроссовера, широко используется в тестировании биодоступности [24].
Фармакокинетические параметры, полученные из концентрации препарата в крови и времени от исследований биодоступности, подвергаются ANOVA. В ANOVA разница обусловлена субъектами, периодами и лечением. Рассматривается классический тест нулевой гипотезы, где H0: µT = µR, если фармацевтические продукты биоэквивалентны, и альтернативная гипотеза, следовательно, H1: µT ≠ µR, где продукты биоэквивалентны, где µT и µR-ожидаемая средняя биодоступность тестируемого и эталонного или стандартного лекарственного средства соответственно.
Исследования биодоступности разрабатываются двумя способами, и это дизайн 1 и дизайн 2