Using fluid bed granulation to improve the dissolution of poorly water-soluble drugs

In this study, fluid bed granulation was applied to improve the dissolution of nimodipine and spironolactone, two very poorly water-soluble drugs. Granules were obtained with different amounts of sodium dodecyl sulfate and croscarmellose sodium and then compressed into tablets. The dissolution behavior of the tablets was studied by comparing their dissolution profiles and dissolution efficiency with those obtained from physical mixtures of the drug and excipients subjected to similar conditions. Statistical analysis of the results demonstrated that the fluid bed granulation process improves the dissolution efficiency of both nimodipine and spironolactone tablets. The addition of either the surfactant or the disintegrant employed in the study proved to have a lower impact on this improvement in dissolution than the fluid bed granulation process.

Hydrodynamics and solid dosage form disintegration/dissolution : immediate release tablets and novel in situ polyelectrolyte gastroretentive drug delivery systems

Solid oral dosage form disintegration in the human stomach is a highly complex process dependent on physicochemical properties of the stomach contents as well as on physical variables such as hydrodynamics and mechanical stress. Understanding the role of hydrodynamics and forces in disintegration of oral solid dosage forms can help to improve in vitro disintegration testing and the predictive power of the in vitro test. The aim of this work was to obtain a deep understanding of the influence of changing hydrodynamic conditions on solid oral dosage form performance. Therefore, the hydrodynamic conditions and forces present in the compendial PhEur/USP disintegration test device were characterized using a computational fluid dynamics (CFD) approach. Furthermore, a modified device was developed and the hydrodynamic conditions present were simulated using CFD. This modified device was applied in two case studies comprising immediate release (IR) tablets and gastroretentive drug delivery systems (GRDDS). Due to the description of movement provided in the PhEur, the movement velocity of the basket-rack assembly follows a sinusoidal profile. Therefore, hydrodynamic conditions are changing continually throughout the movement cycle. CFD simulations revealed that the dosage form is exposed to a wide range of fluid velocities and shear forces during the test. The hydrodynamic conditions in the compendial device are highly variable and cannot be controlled. A new, modified disintegration test device based on computerized numerical control (CNC) technique was developed. The modified device can be moved in all three dimensions and radial movement is also possible. Simple and complex moving profiles can be developed and the influence of the hydrodynamic conditions on oral solid dosage form performance can be evaluated. Furthermore, a modified basket was designed that allows two-sided fluid flow. CFD simulations of the hydrodynamics and forces in the modified device revealed significant differences in the fluid flow field and forces when compared to the compendial device. Due to the CNC technique moving velocity and direction are arbitrary and hydrodynamics become controllable. The modified disintegration test device was utilized to examine the influence of moving velocity on disintegration times of IR tablets. Insights into the influence of moving speed, medium viscosity and basket design on disintegration times were obtained. An exponential relationship between moving velocity of the modified basket and disintegration times was established in simulated gastric fluid. The same relationship was found between the disintegration times and the CFD predicted average shear stress on the tablet surface. Furthermore, a GRDDS was developed based on the approach of an in situ polyelectrolyte complex (PEC). Different complexes composed of different grades of chitosan and carrageenan and different ratios of those were investigated for their swelling behavior, mechanical stability, and in vitro drug release. With an optimized formulation the influence of changing hydrodynamic conditions on the swelling behavior and the drug release profile was demonstrated using the modified disintegration test device. Both, swelling behavior and drug release, were largely dependent on the hydrodynamic conditions. Concluding, it has been shown within this thesis that the application of the modified disintegration test device allows for detailed insights into the influence of hydrodynamic conditions on solid oral dosage form disintegration and dissolution. By the application of appropriate test conditions, the predictive power of in vitro disintegration testing can be improved using the modified disintegration test device. Furthermore, CFD has proven a powerful tool to examine the hydrodynamics and forces in the compendial as well as in the modified disintegration test device. rn

Amphotericin B nano-formulations : development, characterisation and suitability for oral administration

In der Form von Nanokapseln (AmB-HST), Nanoemulsion beziehungsweise multilamellaren Vesikeln (MLV) wurden drei Amphotericin-B-Formulierungen für die orale Applikation entwickelt, charakterisiert und verglichen. Die neuartige homogene Nanokapsel-Formulierung des hydrophoben Polyen-Antimykotikums Amphotericin B wurde in Analogie zu einem für Simvastatin und andere Arzneistoffe etablierten Prozess aus der Reinsubstanz, Lezithin und Gelatine mit Hilfe des HST-Verfahrens hergestellt. Photometrische Untersuchungen zeigten, dass das Endprodukt aus Monomeren aufgebaut ist. Mittels Mikroskopie ließen sich die Aggregate vor der Umhüllung mit Lezithin und Gelatine im Ausgangsmaterial als individuelle kugelförmige Arzneistoffpartikel darstellen. Strukturuntersuchungen mit dynamischer licht streuung (DLS) zeigten eine enge Größenverteilung der verkapselten Partikel von ca. 1 µm. Die Struktur der Hülle der HST-Partikel wurde erstmalig mit Neutronenstreuung unter Verwendung der Deuterium-basierten Lösungsmittel kontrastmethode aufgeklärt. Durch die teilweise Kontrastmaskierung des Partikelkerns bei der Neutronenstreuung konnte die Lezithin-Gelatine-Hülle als eine dünne, 5,64 ± 0.18 nm dicke Schicht aufgelöst werden, welche der biologischen Lipidmembran ähnlich, im Vergleich aber geringfügig größer ist. Dieses Resultat eröffnet Wege für die Optimierung der Formulierung von pharmazeutischen Nanopartikeln, z.B. durch Oberflächenmodifizierungen. Weitere Untersuchungen mittels Kleinwinkelneutronenstreuung unter Verwendung der D-Kontrastvariation deuten darauf hin, dass die Komponenten der Nanokapseln nicht den gleichen Masseschwerpunkt haben, sondern asymmetrisch aufgebaut sind und dass die stärker streuenden Domänen weiter außen liegen. Die Partikel sind im Vergleich zu Liposomen dichter. In-Vitro Freisetzungsstudien belegen das Solubilisierungsvermögen des HST-Systems, wonach die Freisetzung des Arzneistoffes aus der Formulierung zu allen gemessenen Zeitpunkten höher als diejenige der Reinsubstanz war. rnDie Nanoemulsion-Formulierung von Amphotericin B wurde mit einem Öl und Tensid system, jedoch mit unterschiedlichen Co-Solvenzien, erfolgreich entwickelt. Gemäß der Bestimmung der Löslichkeit in verschiedenen Hilfsstoffen erwies sich der Arzneistoff Amphotericin B als nicht-lipophil, gleichzeitig aber auch als nicht-hydrophil. Die zur Ermittlung der für die Emulsionsbildung notwendigen Hilfstoffkonzentrationen erstellten ternären Diagramme veranschaulichten, dass hohe Öl- und Tensidgehalte zu keiner Emulsionsbildung führten. Dementsprechend betrug der höchste Ölgehalt 10%. Die Tröpfchengröße wuchs mit zunehmender Tensidkonzentration, wobei die Co-Solventmenge der Propylenglykol-haltigen Nanoemulsion indirekt verringert wurde. Für die Transcutol®P-haltige Nanoemulsion hingegen wurde das Gegenteil beobachtet, nämlich eine Abnahme der Tröpfchengröße bei steigenden Tensidkonzentrationen. Durch den Einschluss des Arzneistoffes wurde nicht die Viskosität der Formulierung, sondern die Tröpfchengröße beeinflusst. Der Wirkstoffeinschluss führte zu höheren Tröpfchengrößen. Mit zunehmender Propylenglykolkonzentration wurde der Wirkstoffgehalt erhöht, mit zunehmender Transcutol®P-Konzentration dagegen vermindert. UV/VIS-spektroskopische Analysen deuten darauf hin, dass in beiden Formulierungen Amphotericin B als Monomer vorliegt. Allerdings erwiesen sich die Formulierungen Caco-2-Zellen und humanen roten Blutkörperchen gegenüber als toxisch. Da die Kontrollproben eine höhere Toxizität als die wirkstoffhaltigen Formulierungen zeigten, ist die Toxizität nicht nur auf Amphotericin, sondern auch auf die Hilfsstoffe zurückzuführen. Die solubilisierte Wirkstoffmenge ist in beiden Formulierungen nicht ausreichend im Hinblick auf die eingesetzte Menge an Hilfsstoff nach WHO-Kriterien. Gemäß diesen Untersuchungen erscheinen die Emulsions-Formulierungen für die orale Gabe nicht geeignet. Dennoch sind Tierstudien notwendig, um den Effekt bei Tieren sowie die systemisch verfügbare Wirkstoffmenge zu ermitteln. Dies wird bestandskräftige Schlussfolgerungen bezüglich der Formulierung und Aussagen über mögliche Perspektiven erlauben. Nichtsdestotrotz sind die Präkonzentrate sehr stabil und können bei Raumtemperatur gelagert werden.rnDie multilamellar-vesikulären Formulierungen von Amphotericin B mit ungesättigten und gesättigten neutralen Phospholipiden und Cholesterin wurden erfolgreich entwickelt und enthielten nicht nur Vesikel, sondern auch zusätzliche Strukturen bei zunehmender Cholesterinkonzentration. Mittels Partikelgrößenanalyse wurden bei den Formulierungen mit gesättigten Lipiden Mikropartikel detektiert, was abhängig von der Alkylkettenlänge war. Mit dem ungesättigten Lipid (DOPC) konnten hingegen Nanopartikel mit hinreichender Verkapselung und Partikelgrößenverteilung gebildet werden. Die Ergebnisse der thermischen und FTIR-spektroskopischen Analyse, welche den Einfluss des Arzneistoffes ausschließen ließen, liefern den Nachweis für die mögliche, bereits in der Literatur beschriebene Einlagerung des Wirkstoffs in lipid- und/oder cholesterinreiche Membranen. Mit Hilfe eines linearen Saccharosedichtegradienten konnte die Formulierung in Vesikel und Wirkstoff-Lipid-Komplexe nach bimodaler Verteilung aufgetrennt werden, wobei der Arzneistoff stärker mit den Komplexen als mit den Vesikeln assoziiert ist. Bei den Kleinwinkelneutronenstreu-Experimenten wurde die Methode der Kontrastvariation mit Erfolg angewendet. Dabei konnte gezeigt werden, dass Cholesterol in situ einen Komplex mit Amphotericin B bildet. Diesen Sachverhalt legt unter anderem die beobachtete Differenz in der äquivalenten Streulängendichte der Wirkstoff-Lipid- und Wirkstoff-Lipid-Cholesterin-haltigen kleinen unilamellaren Vesikeln nahe. Das Vorkommen von Bragg-Peaks im Streuprofil weist auf Domänen hin und systematische Untersuchungen zeigten, dass die Anzahl der Domänen mit steigendem Cholesteringehalt zunimmt, ab einem bestimmten Grenzwert jedoch wieder abnimmt. Die Domänen treten vor allem nahe der Außenfläche der Modellmembran auf und bestätigen, dass der Wirkstoff in den Cholesterinreichen Membranen vertikal eingelagert ist. Die Formulierung war sowohl Caco-2-Zellen als auch humanen roten Blutkörperchen gegenüber nicht toxisch und erwies sich unter Berücksichtigung der Aufnahme in Caco-2-Zellen als vielversprechend für die orale Applikation. Die Formulierung zeigt sich somit aussichtsreich und könnte in Tabletten weiterverarbeitet werden. Ein Filmüberzug würde den Wirkstoff gegen die saure Umgebung im Magen schützen. Für die Bestimmung der systemischen Verfügbarkeit der Formulierung sind Tierstudien notwendig. Die entwickelten multilamellaren Formulierungen einschließlich der Wirkstoff-Cholesterin-Komplexe bieten somit gute Aussichten auf die mögliche medizinische Anwendung. rnrn

[Drug therapy of type-II diabetes: tablets, insulin or a combination of these]

Optimal therapy of diabetes has to be based on the known pathophysiology of metabolic disturbances and should eventually alleviate reduced secretion of insulin as well as reduce the usually present resistance to insulin in order to normalize the average blood glucose levels. In less than 30% of patients with type-II diabetes, dietetic measures combined with increased physical activity alone, are sufficient for metabolic control, thus increasing the importance of pharmacologic treatment immensely. Biguanides are the therapeutic choice in patients with massive overweight, because they usually do not induce weight gain; however, specific contraindications (renal failure in particular) have to be taken into consideration. The effect of blood glucose lowering by biguanides is not due to increased secretion of insulin, thus neither hypoglycemias nor hyperinsulinism are induced or increased, respectively. Patients with normal or slightly increased body weight should profit best from sulfonylureas that stimulate insulin production. Combinations of sulfonylurea and biguanides or of insulin and oral antidiabetics or insulin alone have to be taken into account when monotherapy with oral antidiabetics is too inefficient; however, clear and generally accepted guidelines for correct indications of these therapeutic modalities are lacking. Particularly in long-lasting diabetes and for patients with distinct overweight an adequate therapeutic success is often not obtained with the currently available therapeutic means. Possibly, future developments will provide new therapeutic ways with drugs that increase insulin sensitivity or reduce gluconeogenesis.

Oral heroin in opioid-dependent patients: pharmacokinetic comparison of immediate and extended release tablets

In diacetylmorphine prescription programs for heavily dependent addicts, diacetylmorphine is usually administered intravenously, but this may not be possible due to venosclerosis or when heroin abuse had occurred via non-intravenous routes. Since up to 25% of patients administer diacetylmorphine orally, we characterised morphine absorption after single oral doses of immediate and extended release diacetylmorphine in 8 opioid addicts. Plasma concentrations were determined by liquid chromatography-mass spectrometry. Non-compartmental methods and deconvolution were applied for data analysis. Mean (+/-S.D.) immediate and extended release doses were 719+/-297 and 956+/-404 mg, with high absolute morphine bioavailabilities of 56-61%, respectively. Immediate release diacetylmorphine caused rapid morphine absorption, peaking at 10-15 min. Morphine absorption was considerably slower and more sustained for extended release diacetylmorphine, with only approximately 30% of maximal immediate release absorption being reached after 10 min and maintained for 3-4h, with no relevant food interaction. The relative extended to immediate release bioavailability was calculated to be 86% by non-compartmental analysis and 93% by deconvolution analysis. Thus, immediate and extended release diacetylmorphine produce the intended morphine exposures. Both are suitable for substitution treatments. Similar doses can be applied if used in combination or sequentially.

Does the Use of Mobile Devices (Tablets and Smartphones) Affect Stated Choice Behavior in Web Surveys? An Application to Environmental Valuation

Web surveys are becoming increasingly popular in survey research. Compared with face-to-face, telephone and mail surveys, web surveys may contain a different and new source of measurement error and bias: the type of device that respondents use to answer the survey questions. To the best of our knowledge, this is the first study that tests whether the use of mobile devices affects survey characteristics and stated preferences in a web-based choice experiment. The web survey was carried out in Germany with 3,400 respondents, of which 12 per cent used a mobile device (i.e. tablet or smartphone), and comprised a stated choice experiment on externalities of renewable energy production using wind, solar and biomass. Our main finding is that survey characteristics such as interview length and acquiescence tendency are affected by the device used. In contrast to what might be expected, we find that, compared with respondents using desktop computers and laptops, mobile device users spent more time to answer the survey and are less likely to be prone to acquiescence bias. In the choice experiment, mobile device users tended to be more consistent in their stated choices, and there are differences in willingness to pay between both subsamples.

Non-Contact Documentation of Physical Characteristics of Ecstasy Tablets, Hemp Coins, and Imprint Punches by using 3D Optical Surface Scanning

The description of seized illicit ecstasy tablets and other pressed drug products is an important step in casework. The physical and visual analysis and the description of the characteristics can be employed for intelligence purposes. Besides photography and manual measurements of dimensions, some optical instruments are employed for detailed measurements of physical characteristics. In this work, the method of 3D surface digitizing is introduced as a suitable tool for highly accurate documentation of small objects, especially for pressed drug products. The resulting detailed information about the geometry, and the results of an automatic comparison of apparently uniform tablets and coins with punches, can support drug intelligence.

Does the use of mobile devices (tablets and smartphones) affect survey quality and choice behaviour in web surveys?

Web surveys are becoming increasingly popular in survey research including stated preference surveys. Compared with face-to-face, telephone and mail surveys, web surveys may contain a different and new source of measurement error and bias: the type of device that respondents use to answer the survey questions. This is the first study that tests whether the use of mobile devices, tablets or smartphones, affects survey characteristics and stated preferences in a web-based choice experiment. The web survey on expanding renewable energy production in Germany was carried out with 3182 respondents, of which 12% used a mobile device. Propensity score matching is used to account for selection bias in the use of mobile devices for survey completion. We find that mobile device users spent more time than desktop/laptop users to answer the survey. Yet, desktop/laptop users and mobile device users do not differ in acquiescence tendency as an indicator of extreme response patterns. For mobile device users only, we find a negative correlation between screen size and interview length and a positive correlation between screen size and acquiescence tendency. In the choice experiment data, we do not find significant differences in the tendency to choose the status quo option and scale between both subsamples. However, some of the estimates of implicit prices differ, albeit not in a unidirectional fashion. Model results for mobile device users indicate a U-shaped relationship between error variance and screen size. Together, the results suggest that using mobile devices is not detrimental to survey quality.