Systemy terapeutyczne

Systemem terapeutycznym nazywa się urządzenie lub postać leku dozującą lub uwalniającą substancję leczniczą z zaprogramowaną szybkością przez określony czas. Czas ten w zależności od rodzaju systemu wynosi kilka godzin, kilka dni a nawet kilka lat. W okresie tym system terapeutyczny ma zapewnić stałe stężenie substancji leczniczej. Szybkość uwalniania substancji leczniczej jest niezależna od jej ilości pozostającej w systemie (w większości leków o przedłużonym działaniu szybkość uwalniania maleje wraz ze zmniejszeniem się ilości substancji leczniczej w danej postaci). System terapeutyczny nie jest charakteryzowany dawką ale ilością substancji leczniczej uwalnianej do organizmu w jednostce czasu oraz okresem, w którym stała szybkość uwalniania jest utrzymana.

System terapeutyczny składa się zasadniczo z trzech części:

• Zbiornika substancji leczniczej

• Elementu kontrolującego uwalnianie

• Źródła energii

Substancja lecznicza w zbiorniku jedno – lub wielokompartmentowym może znajdować się w postaci stałej, roztworu lub zawiesiny. Elementem kontrolującym uwalnianie jest materiał matrycy, wybiórczo przepuszczalna błona lub kapilara. Długotrwałe stałe uwalnianie zapewnione jest dzięki stałemu gradientowi stężeń, ciśnieniu osmotycznemu, energii mechanicznej lub elektrycznej.

W zależności od drogi podania i miejsca wchłaniania substancji leczniczej systemy terapeutyczne można podzielić na :

• Transdermalne (przezskórne)

• Doustne

• Do oczu

• Domaciczne

• Implantacyjne

• Infuzyjne

Transdermalne systemy terapeutyczne

Transdermalne (przezskórne) systemy terapeutyczne (TTS – ang. Transdermal Therapeutic Systems) definiowane są jako elastyczne, wielowarstwowe plastry o zróżnicowanym kształcie i rozmiarach, zawierające jedną lub kilka substancji leczniczych. TTS przeznaczone są do stosowania na skórę niezmienioną chorobowo w celu podawania substancji leczniczych do krążenia ogólnego, po ich przeniknięciu przez barierę skórną. Czas aplikacji, a w konsekwencji działania TTS, wynosi od 12 do 3 godzin, a nawet do 7 dni. W okresie tym TTS zapewnia stałe stężenie substancji leczniczej we krwi.

 

Zalety aplikacji leków w postaci TTS  

Aplikacja przezskórna leków pozwala wyeliminować niektóre problemy związane z przyjmowaniem ich drogą doustną. TTS utrzymują stałe stężenie substancji leczniczej we krwi, co ułatwia leczenie chorób przewlekłych, poprawia jakość życia i zwiększa wygodę aplikacji leków. Największą korzyścią wynikającą z aplikacji leków w postaci TTS jest zwiększenie bezpieczeństwa terapii. Podana przezskórnie substancja lecznicza nie jest rozkładana w przewodzie pokarmowym, co umożliwia uzyskanie efektu terapeutycznego przy zastosowaniu niższych dawek niż doustne. Dzięki  temu  zmniejsza się możliwość wystąpienia działań niepożądanych. Usunięcie systemu ze skóry powoduje natychmiastowe przerwanie leczenia.

 

Zastosowanie TTS w różnych obszarach terapeutycznych
Pierwszym systemem transdermalnym był system zawierający skopolaminę, stosowany w zapobieganiu objawom choroby lokomocyjnej oraz system z nitrogliceryną stosowaną w chorobie niedokrwiennej serca.

Uwagi dot. stosowania TTS 
TTS przeznaczone są do stosowania na czystą, suchą i nieowłosioną skórę. Powierzchnia skóry przeznaczona do aplikacji TTS nie może być chorobowo zmieniona ani uszkodzona. Należy unikać miejsc narażonych na ucisk i tarcie. TTS musi być naklejany w miejscach ściśle wskazanych przez producenta danej substancji leczniczej. Skórę przed aplikacją systemu należy umyć czystą wodą i dokładnie osuszyć. Nie należy stosować mydła i innych detergentów.
   Stosowanie TTS może wywołać objawy niepożądane – podrażnienie, pokrzywkę, świąd i pieczenie w miejscu aplikacji, dlatego leczenie przewlekłe z zastosowaniem TTS wymaga zmian miejsc aplikacji. Opisane reakcje mają zazwyczaj przebieg łagodny i ustępują samoistnie po kilku dniach.

Budowa TTS

Warstwa substancji zawierająca substancję leczniczą może stanowić matrycę lub zbiornik ograniczony z jednej strony membraną. W zależności od elementu kontrolującego uwalniania można rozróżnić:

• Systemy membranowe (zbiornikowe) – jeśli jest to membrana

• Systemy matrycowe – jeżeli jest to matryca stanowiąca jednocześnie zbiornik leku.

Stałymi elementami systemu są:

• Warstwa zabezpieczająca zewnętrzna najczęściej o charakterze okluzyjnym, którą mogą stanowić folie poliwinylowe, polietylenowe lub aluminiowe filmy polimerów

• Warstwa adhezyjna pozwalająca przylepić system do skóry (stosowane są silikony, gumy, akrylany)

• Warstwa zabezpieczająca powierzchnię przylepną jest to np. papier impregnowany polimerem pokryty warstwą silikonu, który umożliwia łatwe usunięcie tej warstwy przed aplikacją systemu na skórę.

System membranowy

a)

1. Zbiornik leku

2. Nieprzepuszczalna warstwa zewnętrzna

3. Błona kontrolująca uwalnianie (membrana)

4. Warstwa adhezyjna

Zbiornik leku umieszczony jest pomiędzy nieprzepuszczalną warstwą zewnętrzną i membranową z polimeru kontrolującego uwalnianie substancji leczniczej. Zbiornik jest wypełniony roztworem lub zawiesiną substancji leczniczej w rozpuszczalniku ciekłym (np. w etanolu) lub w polimerze. Membrana zapewnia określoną szybkość uwalniania. Membrana jest powleczona materiałem bioadhezyjnym umożliwiającym przylepienie systemu do skóry. Substancje adhezyjne w systemie mogą pokrywać membranę na całej powierzchni lub tylko częściowo jak również mogą być naniesione tylko na brzegi zewnętrznej warstwy zabezpieczającej. Szybkość uwalniania substancji leczniczej z takiego systemu reguluje przede wszystkim przepuszczalność membrany a ponadto skład fazy rozpraszającej w zbiorniku.

System matrycowy

1. z matrycą homogenną

1. zewnętrzna warstwa zabezpieczająca

2. matryca z substancją leczniczą

3. warstwa adhezyjna

4. warstwa zabezpieczająca powierzchnię adhezyjną

5. gradient stężeń substancji leczniczej w matrycy

W systemie matrycowym brak jest membrany. Lek jest jednolicie rozproszony w stałej matrycy, w celu zapewnienia maksymalnej szybkości dozowania stężenie substancji leczniczej zazwyczaj przekracza jej rozpuszczalność w polimerze (układ jest zawiesiną). Szybkość uwalniania reguluje litofilność i struktura matrycy. Nie zawsze konieczne jest nanoszenie na matrycę warstwy klejącej gdyż wiele polimerów ma również właściwości bioadhezyjne.

Doustny system terapeutyczny

OROS OROS push – pull

1. otwór dozujący 4) substancja osmotycznie czynna

2. zawiesina substancji leczniczej 5) błona półprzepuszczalna dla wody

3. błona elastyczna 6) zbiornik substancji leczniczej

W doustnym systemie terapeutycznym dozowanie leku następuje na skutek wytworzenia wysokiego ciśnienia osmotycznego, które powoduje wypychanie roztworu substancji leczniczej ze zbiornika w kształcie tabletki powlekanej z otworem w otoczce. Jest to ciśnienie osmotyczne roztworu substancji leczniczej, jeżeli jest ona dobrze rozpuszczalna w wodzie lub też substancji pomocniczej osmotycznie czynnej. W tym przypadku system ma budowę dwukomorową.

System jednokomorowy zwany jest elementarną pompą osmotyczną – OROS. W tabletce zawarta jest substancja lecznicza rozpuszczalna w wodzie, która otoczona jest błoną przepuszczalną dla wody lecz nieprzepuszczalną dla roztworu substancji leczniczej. Dopływ wody rozpuszcza substancję leczniczą a roztwór pod wpływem powstałego ciśnienia osmotycznego zostaje wypchnięty przez otwór dozujący do światła żołądka lub jelit. Dopóki w systemie znajduje się jeszcze substancja w postaci stałej uwalnianie trwa ze stałą szybkością.

Oczny system terapeutyczny

1. membrana kontrolująca

uwalnianie

1. zbiorniczek z substancją

leczniczą

1. wybarwiony pierścień

służący do umiejscowienia

systemu w oku

Oczny system terapeutyczny to insert, z którego substancja lecznicza uwalnia się ze stałą kontrolowaną szybkością co jest osiągnięte dzięki membranie kontrolującej uwalnianie. Uwalnianie substancji leczniczej do płynu łzowego zachodzi na podstawie dyfuzji). Przykładem takiego systemu terapeutycznego jest Ocusert zawierający pilokarpinę w krążku z kwasu alginowego.

Domaciczny system terapeutyczny

1. skrzydełko mocujące

2. zbiornik progesteronu

3. błona kontrolująca

4. nici nylonowe

System ten ma kształt litery T, ramię poziome oraz dwie nylonowe nici ułatwiają utrzymywanie systemu w macicy. System ten zawiera progesteron zawieszony w oleju silikonowym. Zbiornik substancji leczniczej znajduje się w pionowym ramieniu. Uwalnianie substancji leczniczej zachodzi w skutek dyfuzji przez membranę z polimeru tworzącą ścianę zbiornika.

Hormony o działaniu antykoncepcyjnym mogą być też podawane w postaci systemu dopochwowego. System taki ma kształt pierścienia utworzonego z silikonu stanowiącego matrycę, w której rozproszony jest hormon.

Implantacyjny system terapeutyczny

System ten stosowany jest w postaci kulek, kapsuł, rurek wytwarzanych na bazie silikonów; przeznaczony jest do umieszczania pod skórę po nacięciu chirurgicznym. Uwalnianie substancji leczniczej odbywa się na drodze powolnej dyfuzji substancji z silikonowego materiału systemu do tkanki. Szybkość uwalniania równa szybkości dyfuzji jest zależna od stężenia substancji w silikonie i od jej rozpuszczalności w nim, a także od powierzchni i grubości silikonu tworzącego system. Systemy te są wszczepiane pod skórę na okres 1 roku do 7 lat. Jest to najdłużej działająca postać leku.

Infuzyjny system terapeutyczny

Infuzyjny system terapeutyczny pod względem budowy i miejsca stosowania jest bardzo zróżnicowany, może być wprowadzony do organizmu (wszczepiony pod skórę) lub umieszczony na zewnątrz (na przedramieniu lub w okolicy klatki piersiowej) służy do dozowania substancji leczniczej bezpośrednio do naczynia krwionośnego. Cechą wspólną tych systemów jest maksymalna miniaturyzacja; jako źródło energii wykorzystane jest w nich zjawisko osmozy, energia elektryczna lub mechaniczna.