T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ ECZACILIK FAKÜLTESİ FARMASÖTİK AEROSOL SİSTEMLER VE KULLANIŞLARI. Hazırlayan Ergül KARAKUZU

Transkript

1 1 T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ ECZACILIK FAKÜLTESİ FARMASÖTİK AEROSOL SİSTEMLER VE KULLANIŞLARI Hazırlayan Ergül KARAKUZU Danışman Yrd. Doç. Dr. Yeşim AKTAŞ Eczacılık Fakültesi Bitirme Tezi Mayıs 2012 KAYSERİ

2 2 T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ ECZACILIK FAKÜLTESİ FARMASÖTİK AEROSOL SİSTEMLER VE KULLANIŞLARI Hazırlayan Ergül KARAKUZU Danışman Yrd. Doç. Dr. Yeşim AKTAŞ Eczacılık Fakültesi Bitirme Tezi Mayıs 2012 KAYSERİ

3 i BİLİMSEL ETİĞE UYGUNLUK Bu çalışmadaki tüm bilgilerin, akademik ve etik kurallara uygun bir şekilde elde edildiğini beyan ederim. Aynı zamanda bu kural ve davranışların gerektirdiği gibi, bu çalışmanın özünde olmayan tüm materyal ve sonuçları tam olarak aktardığımı ve referans gösterdiğimi belirtirim. Ergül KARAKUZU

4 ii YÖNERGEYE UYGUNLUK Farmasötik Aerosol Sistemler ve Kullanışları adlı Bitirme Ödevi Erciyes Üniversitesi Lisansüstü Tez Önerisi ve Tez Yazma Yönergesi ne uygun olarak hazırlanmış ve Eczacılık Fakültesi nde Bitirme Ödevi olarak kabul edilmiştir Tezi Hazırlayan Ergül KARAKUZU Danışman Yrd. Doç. Dr. Yeşim AKTAŞ Farmasötik Teknoloji Anabilim Dalı Başkanı Yrd. Doç. Dr. Yeşim AKTAŞ ONAY: Bu tezin kabulü Eczacılık Fakültesi Dekanlığı nın tarih ve.. sayılı kararı ile onaylanmıştır.../../. Prof. Dr. Müberra KOŞAR Dekan

5 iii TEŞEKKÜR Tezimin her aşamasında bilimsel katkılarıyla tezime yön veren danışman hocam Yrd. Doç. Dr. Yeşim AKTAŞ a, beni yetiştiren, bundan sonra da bilgi ve tecrübelerine her zaman başvuracağım hocalarıma, eğitim-öğretim hayatım boyunca benden her türlü yardım ve desteklerini esirgemeyen aileme ve sevgili arkadaşım Erdem KOÇAK a sonsuz saygı ve teşekkürlerimi sunarım.

6 iv FARMASÖTİK AEROSOL SİSTEMLER VE KULLANIŞLARI Ergül KARAKUZU Farmasötik Teknoloji Anabilim Dalı Bitirme Ödevi, Mayıs 2012 Danışman: Yrd. Doç. Dr. Yeşim AKTAŞ ÖZET İnhalasyon tedavisi yaklaşık 2000 yıldır kullanılan önemli bir tedavi türüdür. Hipokrat, bazı hastalıkların tedavisinde kükürt ve arsenik buharını kullanmıştır.1800 lü yıllarda birtakım buhar inhalasyonu yöntemleri tüberküloz tedavisinde kullanılmıştır. En popüler tedavi yöntemi olmalarına rağmen, bazı hastalarda ölüme yol açtığı için bırakılmıştır. Günümüzde, obstrüktif hastalıkların tedavisinde, bronkodilatörler ve antiinflamatuar ilaçların çoğunluğu inhalasyon yolu ile kullanılmaktadır. Günümüzde yaygın olarak kullanılan inhalasyon sistemleri ölçülü doz inhaleri (ÖDİ), kuru toz inhaleri (KTİ) ve nebülizatörlerdir. İnhalasyon tedavisi ile aynı etkinliği sağlamak için, diğer yollara göre daha az ilaç kullanılır, sistemik yan etkiler daha azdır, etkinin başlama süresi daha kısadır. ÖDİ lerin avantajları çabuk kullanılabilmesi, kompakt ve kolay taşınabilmesi, birden çok doz içermesi ve diğer araçlara göre ucuz olmasıdır. Dezavantajları itici gaz (CFC) gerektirmesi, fazla miktarlarda orofarengeal birikim olması ve el-ağız koordinasyonu gerektirmesidir. ÖDİ ile meydana gelen hataları ve komplikasyonları hava odacığı (spacer) ile minimuma indirmek mümkün olmuştur. ÖDİ ile kıyaslandığında, KTİ ile uygulanan aynı doz ilaç akciğere yaklaşık iki kat fazla ulaşır, orofarinkste biriken miktar ise daha az olmaktadır. Ülkemizde kullanılan KTİ sistemleri, aerolizer, türbühaler ve diskustur. İnhaler ilaçlar astım ve KOAH başta olmak üzere solunum yolu hastalıklarında sık tercih edilmektedir. İnhaler ilaçları kullanırken yapılan hatalar, bu hastalıkların tedavi başarısızlığında önemli yer teşkil eder. İnhalasyon tedavisinin başarısını etkiyen faktörler hasta uyumu, akciğerde depolanma miktarı, kullanılan inhalasyon teknikleri ve araçlardır. İnhaler ilaçların doğru kullanımında en önemli faktör hasta eğitimidir. Bu nedenle bu ilaçları yazan doktorların, eczacıların ve diğer sağlık çalışanlarının hastalara yeterli düzeyde eğitim vermeleri gereklidir. Anahtar Kelimeler: İnhalasyon tedavisi, ölçülü doz inhaler, kuru toz inhaler

7 v FARMASÖTİK AEROSOL SİSTEMLER VE KULLANIŞLARI Ergül KARAKUZU Department of Pharmaceutical Technology Graduation Thesis, May 2012 Supervisor: Assist. Prof. Dr. Yeşim AKTAŞ ABSTRACT Inhalation therapy is a significant treatment which has been used for 2000 years. Hippocrates has been used sulphur and arsenic vapor for treatment of some disease. In 19th century some vapor inhalation methods has been used for tuberculosis treatment. Although it became the most populer treatment, it was left when it caused death in some patients. At present, most of the bronchodilator and anti-inflammatory drugs are used by inhalation for obstructive disease treatments. The main inhalation devices widely used today are metered-dose inhalers (MDI), dry powder inhalers (DPI) and nebulizers. The inhalation therapy has advantages of allowing lower dosage administration, having less side effects and providing more rapid relief of symptoms. The metered-dose inhalers have the advantages of the MDI s. They can be used rapidly, carried easily, multidosaged and are less expensive than the other devices. Requirement of propellants (chlorofluorocarbon: CFC), large amounts of the oropharyngeal deposition and need for hand and mouth coordination are the disadvantages. Spacers are helpful in minimizing the complications and failures related to MDI usage. With the usage of DPI s, double amount of the medication reaches the lungs and the oropharyngeal deposition is less when compared with MDI s. The DPI systems currently in use in our country are aeroliser, turbuhaler and discus. Inhaled drugs are frequently prescribed in the treatment of respiratory disorders, mainly asthma and COPD. Mistakes encountered during the utilization of these drugs play an important role in the treatment failure of these patients. The factors affecting the success in inhalation therapy are the patient compliance, the amount deposited in the lungs, inhalation techniques and devices used. The major factor is patient education for correct usage of inhaler drugs. Thus, doctors who prescribe these drugs and pharmacist and other health professionals should educate the patient aduquately. Keywords: İnhalation therapy, metered dose inhaler, dry powder inhaler

8 vi İÇİNDEKİLER BİLİMSEL ETİĞE UYGUNLUK... i YÖNERGEYE UYGUNLUK...ii TEŞEKKÜR...iii ÖZET... iv ABSTRACT... v ŞEKİLLER LİSTESİ...viii TABLOLAR LİSTESİ... x KISALTMALAR... xi 1. GİRİŞ VE AMAÇ GENEL BİLGİLER FARMASÖTİK AEROSOL SİSTEMLERİN UYGULAMA ALANLARI Pulmoner Yol İle İlaç Verilişi Pulmoner Yol, Fizyolojisi ve Anatomisi Pulmoner İlaç Verilişine Etkili Faktörler Pulmoner Yolla Verilen İlaçların Atılımı Aerosol Uygulamasında Partikül Çapının Önemi Nazal Yol İle İlaç Verilişi Nazal Yolun Özellikleri İntranazal Uygulamayı Etkileyen Faktörler Yeni Bir Gelişme: İntranazal Yoldan İnsülin Uygulanması FARMASÖTİK AEROSOL SİSTEMLER VE KULLANIŞLARI Tarihçe, Tanım, Üstünlükler ve Sakıncaları Farmasötik Aerosol Sistemlerin Yapısı İtici Gazlar... 19

9 vii Valf ve Uyarıcı Düğme (Aktivatör) Aerosol Kapları Etkin Maddeyi Taşıyan Konsantrat (Yoğun Ürün) İnhalasyon Yolu İle Kullanılan Farmasötik Aerosol Sistemler ve Kullanışları Ölçülü Doz İnhaler (ÖDİ) Kuru Toz İnhaler (KTİ) Nebülizatörler HASTALARIN İNHALER İLAÇLARI KULLANMA BECERİLERİ FARMASÖTİK AEROSOLLERİN ÜRETİMİ VE DOLDURULMASI Soğukta Doldurma Yöntemi Basınçla Doldurma Yöntemi Sıkıştırılmış Gazla Doldurma Yöntemi Farmasötik Aerosollerin Süperkritik CO 2 Yöntemiyle Üretilmesi AEROSOLLERDE YAPILAN KONTROLLER TARTIŞMA VE SONUÇ KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ... 72

10 viii ŞEKİLLER LİSTESİ Şekil 1. Akciğerlerin anatomik görünümü... 4 Şekil 2. Aerosol taneciklerinin boyut aralığı... 8 Şekil 3. Partiküllerin vücuttaki dağılımı... 8 Şekil 4. Solunum sisteminde partiküllerin büyüklüklerine göre dağılımı... 9 Şekil 5. Burun bölgelerinin şematik görünüşü Şekil 6. Farmasötik aerosoller Şekil 7. Sprey, köpük ve yarı katılarda kullanılan sürekli-sprey aerosol valfi Şekil 8. ÖDİ kullanımı Şekil 9. Spacer ve ÖDİ nin kombinasyonu Şekil 10. Spacer ve ÖDİ kombinasyonunun kullanımı Şekil 11. Dozlama açısından spacer karşılaştırması Şekil 12. Aerolizerin kısımları Şekil 13. Aerolizerin kullanımı Şekil 14. Aerolizerin kullanımı Şekil 15. Aerolizerin kullanımı Şekil 16. Aerolizerin kullanımı Şekil 17. Aerolizerin kullanımı Şekil 18. Türbühalerin kısımları Şekil 19. Türbühalerin kullanımı Şekil 20. Diskusun kısımları Şekil 21. Diskusun kullanımı Şekil 22. Bazı nebülizatör çeşitleri Şekil 23. Nebülizatörlerin kullanımı Şekil 24. Folyo ambalaj ile kaplı nebüller... 52

11 ix Şekil 25. Hastaların inhaler ilaç uygulama aşamalarındaki beceri oranlarının, inhaler ilaç formlarına göre karşılaştırılması Şekil 26. CO 2 destekli aerosolizasyonla üretilen albuterol sülfat partiküllerinin elektron mikroskobuyla taranmış görüntüsü... 63

12 x TABLOLAR LİSTESİ Tablo1. Eczanelerde nazal yolla kullanımı bulunan büyük molekül ağırlıklı ilaçlar Tablo 2. Kloroflorokarbonların özellikleri Tablo 3. Hidrokarbonların buhar basınçları ile isimlendirilişi Tablo 4. Alternatif itici gazlar Tablo 5. Sıkıştırılmış itici gazların özellikleri Tablo 6. ÖDİ - KTİ karşılaştırması Tablo 7. İnhaler ilaç kullanma beceri çizelgesi Tablo 8. Hastaların genel özellikleri ve inhaler ilaç kullanma becerileri... 59

13 xi KISALTMALAR µm : Mikrometre sc d aer FDA KOAH ÖDİ KTİ : Subkütan : Aerodinamik çap : Amerikan İlaç ve Gıda Yönetimi : Kronik Obstrüktif Akciğer Hastalığı : Ölçülü Doz İnhaler : Kuru Toz İnhaler

14 1 1. GİRİŞ VE AMAÇ Yirminci yüzyılın başlarında üst solunum yollarını ilgilendiren sorunlarda mentollü buharlar kullanılmış, atropa belladona veya datura strammonium gibi bitkiler sigara gibi inhale edilmiştir. Günümüzde, obstrüktif hastalıkların tedavisinde, gerek bronkodilatörler gerek antiinflamatuar ilaçların çoğunluğu inhalasyon yolu ile kullanılmaktadır (1). Solunum sistemi hastalıklarında bronkodilatör ve antienflamatuar ilaçların inhalasyon yoluyla kullanılması vazgeçilmez bir yer edinmiştir. Oral ve parenteral kulanım yollarıyla karşılaştırıldığında, hava yollarına direkt ilaç uygulanabilmesi, hızlı etki, az doz ile istenen etki, yan etkinin az olması gibi avantajlara sahiptir. Son yıllarda, antialerjik ve antiinflamatuvar, kortikosteroid, bronkodilatör, antikolinerjik, mukolitik ve antibiyotik gibi birçok ilaç ile peptid ve protein yapısındaki ilaçların, ayrıca bağışıklık oluşturan maddelerin inhalasyon yoluyla verilmesi üzerindeki çalışmalar devam etmektedir. Bugün birçok etkin maddenin aerosol dozaj formunda vücuda; pulmoner, oral, dermal, nazal, rektal veya vajinal yoldan verilebilme olanağı vardır. İlaçlar önceleri solunum sistemine, nebülizatör ve atomizörler ile uygulanmıştır, ancak bu sistemlerin kullanışsız yapısı ve bazı durumlarda uygulama zorluğu kullanışlarını sınırlamıştır (2). Bu çalışmada farmasötik aerosol sistemlerin vücutta uygulandığı organlar, aerosol sistemlerin yapısı ve doğru şekilde nasıl kullanılacağı, hastaların inhaler ilaçları kullanma becerileri, farmasötik aerosollerin üretimi ve doldurulması ve farmasötik aerosollerde yapılan kalite kontrol testleri incelenmiştir.

15 2 2. GENEL BİLGİLER 2.1. FARMASÖTİK AEROSOL SİSTEMLERİN UYGULAMA ALANLARI Solunum Sistemi Yaşam için gerekli olan solunum işlevini gerçekleştiren bir sistemdir ve aynı zamanda önemli bir ilaç veriliş yoludur. Bu sistem, üst ve alt solunum yolundan oluşur. Üst solunum yolu; burun, sinüsleri, farinks ve larinksi, alt solunum yolu ise trake, bronş, bronşiyoller ve alveolleri kapsar. Solunum yolunun yüzeyi sürekli bir tabaka halinde epitel ile çevrilidir. Solunan havanın kan ile temasını sağlayan bu epitelyum tabakası çeşitli tipteki hücrelerden oluşur. Örneğin; lümenin iç yüzeyini çevreleyen silia hücreleri, glikoprotein içeren ve viskoz bir sıvı olan mukusu salgılayan goblet hücreleri ile mukus bezleri, alveoler gaz değişimini yapan tip 1 hücreleri, akciğerler için yüzey etkin madde salgılayan tip 2 hücreleri, alveollerde tutulan partiküllerin bir kısmını uzaklaştıran alveoler makrofajlar gibi (2). Aerosol Partiküllerinin Tutulması ve Arınması İnhale edilen aerosol damlacıkların veya katı partiküllerin hava yollarında ve akciğerde tutulması, absorpsiyonu ve arınması; partiküllerin aerodinamik çapı ve büyüklük dağılımı, dansitesi, elektriksel yükü ve higroskopik özelliği gibi çeşitli fizikokimyasal özelliklerine dayanan mekanizmalara, inhalasyon hızına, akciğerin fizyolojik ve anatomik özelliğine, ayrıca aerosol dispersiyonu ile aerosol sistemine bağlıdır. Partikülün büyüklüğü, solunum sisteminde tutulma yerini belirler. Partikül büyüklüğü aerodinamik çap (d aer ) ile ifade edilir. Genellikle partiküllerin, d aer 10 µm olanları orofarinkste, d aer =10-5µm olanları santral hava yollarında, d aer =2-4µm olanları periferik hava yollarında, d aer 0,5 µm olanları ise alveollerde tutulmaktadır. Etkin maddenin tekdüze partikül büyüklüğüne sahip aerosol şeklinin uygulanması ile merkezi veya periferal hava yollarında tutulmasıyla, lokal veya sistemik etki oluşturması sağlanır. Ancak tedavide kullanılan aerosollerde partiküller, genellikle partikül büyüklüğü aralığına sahip polidispers sistemlerdir ve hava yolunda dağılma gösterirler (3).

16 3 Aerosol dozunun ancak % si veya daha azı hava yolunda tutulur, geri kalanı ise ağız veya farinkste tutulur veya yutulur. Biriken partiküller ise hava yolundan; mukosilier transport, absorpsiyon ve hücre aracılığı ile yer değiştirme mekanizmaları ile uzaklaşırlar. Partikülün bileşimi ve kalış süresi, arınma mekanizması üzerinde etkilidir. Burun arkasında birikenler, mukosilier hareket ile farinkse getirilir ve yutulur. Trake ve bronşiyollerde tutulan partiküller mukosilier arınma ile glottise kadar taşınır. Akciğer parankiminde biriken büyük partiküller ise makrofajlar tarafından fagosite edilir. Bronşlarda veya alveollerde biriken partiküller, interstisyuma difüzlenerek lenfatik kapilerler ile uzaklaştırılır (2) Pulmoner Yol İle İlaç Verilişi Pulmoner yol ile ilaç verilişi, parenteral ve oral yola alternatif olması nedeniyle son zamanlarda oldukça önem kazanmıştır. Pulmoner yolla ilaç verilişi, akciğerlerin düşük enzimatik aktiviteye, yüksek damarlanmaya, ince alveoler epitelyuma (0,1-0,2 µm), geniş yüzey alanına (100 m 2 ) sahip olması nedeniyle tercih edilmektedir. Ayrıca, oral yolla verilen ilacın ilk geçiş etkisine uğramasından dolayı pulmoner yolun, ilaçların sistemik ve lokal verilişi için uygun bir yol olduğu düşünülmektedir. İlaçların pulmoner yolla verilişinde, karaciğerden ilk geçiş etkisi önlendiği için, biyoyararlanımlarında artış görülmektedir. Özellikle peptid ve proteinlerin bu yolla verilişlerindeki çalışmalarla çok önemli adımlar atılmıştır (4) Pulmoner Yol, Fizyolojisi ve Anatomisi Pulmoner yol, gittikçe azalan çapa sahip trakea, bronş ve bronşiyollerden oluşmaktadır. En alt kısımda ise, gaz değişiminden sorumlu olan alveoller bulunmaktadır. Hava yolları trakeadan başlar ve dallanmalar göstererek akciğerlerin içine doğru ilerler. Dallanmalar sırasında tüplerin çapları gittikçe daralır, boyları kısalır ve alveol adı verilen kapalı keselerde sona ererler. Trakeadan sonraki ilk dallanan yapılara bronşlar, bronşlardan sonraki daha dar çaplı yapılara da bronşiyoller denilmektedir. Hava yolları ve alveollerde bulunan hücreler arasında belirgin farklılıklar bulunmaktadır. Hava yolları, pseudostratified columnar epithelium denen hücrelerden oluşmaktadır. Bu epitelyum, mukus salgılayan goblet hücreleri, silia hücrelerinden oluşmaktadır. Alveoller ise, kolumnar epitelial hücreler denen hücrelerden oluşmaktadır. Akciğer surfaktanları da bu bölümde üretilmektedir, ayrıca alveoler makrofajlarda bu bölümde

17 4 bulunmaktadır. Epitelyumun kalınlığı µm den, alt havayollarında 0,2 µm ye kadar düşmektedir. Havayollarının toplam hacmi 150 ml kadardır (5). Alveoller ince hava keseleridir. Bu hava keselerinin normal fonksiyonlarını görebilmeleri için sürekli açık tutulmaları ve içlerinde bir miktar nemli hava olması gerekmektedir. Alveollere bu özellikleri, yüzey gerilimleri azaltılarak kazandırılmaktadır. Surfaktan, alveollerin salgıladığı yüzey gerilimi azaltan bir maddedir. Surfaktan, alveollerin yüzey gerilimini azaltarak onları kollapsını (büzülüp kalmaları) engeller. Surfaktan yetersizliği veya yokluğunda alveolerin içlerinin hava ile dolması zorlaşmaktadır. Farinksden, respiratuvar bronşiyollerin sonuna kadar tüm hava yolu boyunca, epitelyal yüzeyler silia içerir. Tüm hava yolu boyunca ayrıca mukus salgılayan epitel hücreleri ile çeşitli bezler bulunur. Silialar sürekli olarak farinkse doğru hareket halindedirler. Bu yapı mukustan yapılmış bir yürüyen merdivene benzetilmektedir. Bu yürüyen merdiven sayesinde solunum havasındaki toz mukusa yapışır ve yavaş ama sürekli hareket halindeki silia hareketleriyle farinkse doğru iletilir ve farinkse varınca burada yutulur veya dışarı atılır. Bu işlem, akciğerleri temiz tutmak için çok önemlidir. Tüm havayolu ve alveoller boyunca bulunan fagositler solunumla alınan küçük parçaçıkları ve bakterileri fagosite ederek bunların diğer akciğer hücrelerine ya da kan dolaşımına geçmesini önlerler. Kapiller damarlar ile temas eden alveol yüzeyinin toplam alanı 75 m 2 dir (4). Şekil 1. Akciğerlerin anatomik görünümü (6). Solunum sistemi, kan ile atmosfer havası arasında gaz değişimini oluşturabilecek şekilde özelleşmiş bir sistemdir. Solunum sistemindeki gaz değişimiyle hücrelerde

18 5 metabolizma sonucu oluşan CO 2 atmosfer havasına verilirken, atmosfer havasındaki oksijen kana alınmaktadır. Gaz değişimi, solunum sisteminin en iyi bilinen görevidir. Gaz değişimi; alveoller, alveol keseleri, alveol kanalları ve respiratuvar bronşiyollerde oluşmaktadır. Solunum ile dışarıya ısıtılmış ve nemlendirilmiş hava verilmesi, sıcaklık ve su buharı kaybına da yol açmaktadır. Hücrelerde enerji elde edilmesi sırasında (ATP sentezi), oksijen tüketilerek CO 2 oluşur. Hücrelerde oluşan karbondioksit, kana difüzyona uğrar. Hücre düzeyinde CO 2 ile yüklenen venöz kan, kalbin sağ tarafına geldikten sonra, buradan oksijenlenmek üzere akciğerlere pompalanır. Hava bu yapıları yukarıdaki sıra dahilinde geçerek alveollere ulaşır (7). Akciğerler ve akciğerlerin içinde bulunduğu göğüs kafesi elastik yapılardır. Akciğerleri göğüs kafesinin duvarlarına bağlayan hiçbir yapı yoktur. Akciğerleri göğüs kafesine doğru çeken ve onların göğüs duvarından ayrılmalarını engelleyen güç, iki plevra yaprağı arasında bulunan sıvı ve negatif basınçtır. Plevra akciğerlerin üzerini çevreleyen iki yapraklı bir zardır. Plevranın dıştaki yaprağına parietal plevra, içtekine ise visseral plevra denilmektedir. Visseral plevra akciğerlerin üzerini çevrelerken, parietal olan göğüs duvarına yapışıktır. Bu iki zar, aralarında bulunan çok az miktardaki sıvı ile birbirlerine adeta yapışık durumdadır ve birbirlerinden ayrılmaları oldukça zordur. Plevra yaprakları arasındaki negatif basınç, soluk verme (ekspirasyon) sırasında akciğerlerin göğüs kafesinden daha fazla ayrılmalarına izin vermez ve akciğerleri tekrar göğüs duvarına doğru çeker. Havanın girişi, plevra boşluğundaki negatif basıncı ortadan kaldırmaktadır. Soluk alma (inspirasyon) sırasında plevra boşluğundaki negatif basınç, daha da negatif değere düşürülmektedir. Böylece bazı kasların kasılması sonucunda genişletilen göğüs kafesi ile birlikte akciğerler de göğüs duvarına doğru çekilirler. İnspirasyonun en önemli kası diyaframdır. Diyaframın kasılması ile göğüs kafesi genişler, bunu akciğerlerin genişlemesi ve akciğer içi basıncın düşmesi takip eder. Tüm bu olayların sonucunda da dışarıdaki hava akciğerlere doğru çekilir. Alveolar epitelial hücreler, transportta en önemli bariyeri oluşturmaktadır. Alveolar epitelyum suya, gaza ve lipofilik bileşenlere oldukça geçirgen bir yapıdadır. Ancak hidrofilik etkin maddelere karşı düşük geçirgenliğe sahiptir (8). Son yıllarda pulmoner yolla ilaçların verilişi parenteral ve oral yola alternatif olması nedeniyle önem kazanmıştır. Pulmoner yolla ilaç verilişi, akciğerlerin düşük enzimatik aktiviteye, yüksek damarlanmaya, ince alveoler epitelyuma (0,1 0,2 µm), geniş yüzey

19 6 alanına (100 m 2 ) sahip olması nedeniyle tercih edilmektedir. Alveoler epitelyumun kalınlığının ince olması (0,5-1 µm) nedeniyle ilaç kan damarlarına kolayca ulaşabilmektedir. Sağlıklı bir insanda akciğerlerin ağırlığı 0,6 kg dır, buna rağmen kan akışı oldukça hızlıdır (5700 ml/dk). Akciğerlerde kan akış hızı, mide ve barsakları da içeren portal sisteme göre (1125 ml/dk) yaklaşık beş kat daha hızlıdır (9). Pulmoner epitelyumdan ilaç emilimi pasif ve aktif transport yoluyla oluşmaktadır. Ayrıca lenfatik sistem tarafından da emilim oluşmaktadır. Pulmoner ilaç verilişi, en çok lokal yolla etkili olan etkin maddelerin verilişi için uygulanmaktadır. Astım, kistik fibrozis, akciğer kanseri ve tüberküloz tedavisinde lokal olarak pulmoner ilaç verilebilmektedir. Örneğin bronkodilatörler, antibiyotikler, antiproteazlar, kemoterapi ilaçları, peptid/proteinler, akciğer surfaktanları, aşılar, gen tedavisinde kullanılan etkin maddeleri içeren ilaç taşıyıcı sistemler pulmoner yolla uygulanabilmektedir (4) Pulmoner İlaç Verilişine Etkili Faktörler Pulmoner yolla uygulanan ilaç şekillerinin biyoyararlanımında, partikülün çapı, dansitesi, şekli, yükü, ph sı, çözünürlüğü, hidroskopisitesi, yüzey özellikleri oldukça etkili olan parametrelerdir. Genel olarak ilacın akciğerlere ulaşabilmesi; Parçacığın özelliklerine Boyutuna Şekline Yoğunluğuna Solid veya katı fazda oluşuna İnhalasyon cihazının tipine Kullanım tekniğine Havayolu obstrüksiyonuna İlaç molekülüne bağlıdır (3). Ayrıca, hastanın yaşı, cinsiyeti, anatomisi, akciğer hacmi ve hastalık durumuda etkili olan parametrelerdendir. Yapılan çalışmalarda katyonik ve hidrofobik küçük moleküllü etkin maddelerin akciğerlere verildiğinde uzun süre kanda kaldığı, etkin maddenin yarı ömrünün uzadığı bulunmuştur. Etkin maddenin molekül ağırlığı da akciğerlerden sistemik dolaşıma geçmesinde oldukça etkili olan parametrelerden birisidir (6).

20 Pulmoner Yolla Verilen İlaçların Atılımı Akciğerlere ilaç taşıyıcı sistem veya yabancı bir cisim ulaştığında, öncelikle mukosilier taşınma ile taşınırlar, trakea-bronşiyal sistem ile uzaklaşır veya da enzimatik parçalanmaya uğrarlar. Mukosilier taşınma, özellikle ilaç taşıyıcı sistemlerin verilişinde önem teşkil etmektedir. Üst alveollere ulaşan ilaç mukosilier taşınma ile uzaklaşabilmektedir (7). Pulmoner yolla ilaç taşıyıcı sistemlerin verilişinde, alveolar makrofajların büyük etkisi olmaktadır. Bunların görevi, akciğerlere ulaşan enfeksiyon oluşturabilecek veya diğer maddelerin uzaklaştırılmasıdır. Alveolar makrofajlar, alveollere ulaşan ilaç taşıyıcı sistemi hızlı bir şekilde uzaklaştırmaktadır, bu da ilacın biyoyararlanımını düşüren en önemli etkenlerden birisidir. Bu uzaklaşmada, ilacın partikül büyüklüğü, yüzey özellikleri, bileşimi ve lokal konsantrasyonu etkili olmaktadır. Örneğin, 10µm den büyük partikül büyüklüğüne sahip olan partiküller alveolar makrofajlar tarafından uzaklaştırılmaktadır. İlaç taşıyıcı sistemin fosfolipit içeriği de ilacın uzaklaşmasında etkili bir parametredir. Oral yolla verilen formülasyonlarda ilacın ilk geçiş etkisine uğraması nedeniyle pulmoner yol, ilaçların sistemik ve lokal verilişi için uygun bir yoldur. Örneğin, flutikazon un %99 u karaciğerde ilk geçiş etkisine uğramakta ve parçalanmaktadır. Bu nedenle pulmoner yolla uygulandığında, karaciğer ilk geçiş etkisine uğramadığı için biyoyararlanımı anlamlı olarak artmaktadır. Benzer bir şekilde, budenosid in oral biyoyararlanımının %11 olmasına rağmen, pulmoner biyoyararlanımı %73 dür (4) Aerosol Uygulamasında Partikül Çapının Önemi İnhalasyon tedavisinin etkinliğinde aerosolün partikül büyüklüğü tedavi etkinliğini belirleyici bir faktördür. Lokal etki gösteren ilaçlar için partiküllerin akciğerlerde etki göstermesi istenen bölgede toplanması amaçlanır (3).

21 8 Şekil 2. Aerosol taneciklerinin boyut aralığı (3). Örneğin, astım tedavisinde istenen etkinliğin sağlanması için ilaç partiküllerinin alt hava yollarına ulaşması gereklidir. Ağız ve boğazda kalan partiküller bulundukları bölgede istenmeyen lokal etkiler oluşturabildikleri gibi, sindirim kanalından emilerek sistemik yan etkilere de neden olabilirler. Sistemik etki amacıyla kullanılan ilaçlar için ise ilaç partiküllerinin büyük bir yüzdesinin akciğer periferindeki alveollere ulaşması gerekir. Büyük partiküller (7-10 µm) hava akımı doğrultusunda hava yolu boyunca ilerleyemediklerinden üst hava yollarında çökerler ve dolayısıyla emilimin gerçekleştiği bölgeye ulaşamazlar (6). Şekil 3. Partiküllerin vücuttaki dağılımı (6).

22 9 Orta büyüklükte partiküller (2-5 µm) bronş ve bronşiollerin daha uç noktalarına ulaşabilirler. 2 µm den küçük ilaç partikülleri alveollere ulaşabilir ve buradan sistemik dolaşıma geçebilirler. Çok küçük partiküller ise (<0,5 µm) alveollerde birikemediklerinden ilacın büyük bir bölümü soluk verme sırasında vücuttan atılır ve ilaç etkisi azalır (6). Şekil 4. Solunum sisteminde partiküllerin büyüklüklerine göre dağılımı (6) Nazal Yol İle İlaç Verilişi Nazal epitelin yüksek geçirgenliği, geniş absorpsiyon alanının varlığı, kan akımının hızlı olması gibi avantajları ile nazal yol; sistemik etki için pek çok ilacın alternatif veriliş yolu haline gelmiştir. İlacın nazal mukozadan geçişinde pek çok faktör rol oynamaktadır. Bu faktörler arasında başta etkin maddenin molekül ağırlığı gelmektedir. Düşük molekül ağırlığına sahip nazal uygulanan ilaçlar eczane raflarında yerini alırken, son yıllarda yüksek molekül ağırlığına sahip ilaçların (peptid ve protein) da nazal verilişi yaygın olarak araştırılmaktadır. Yapılan çalışmalar nazal yolla kullanılan penetrasyon arttırıcı maddelerin, ilaçların nazal mukozadan geçişinde son derece etkin olduğunu göstermiştir. Diğer bir yaklaşımda formülasyonlarda yeni ilaç taşıyıcı sistemlerin (emülsiyon, mikroemülsiyon, lipozom, insert, mikropartiküller ve nanopartiküller) kullanılmasıdır (10).

23 10 Nazal yol, genellikle gastrointestinal kanalda metabolize olan veya karaciğerde ilk geçiş etkisine uğradığı için oral yolla kullanılamayan sistemik etkili ilaçların organizmaya verilebilmesi için alternatif bir yol olarak kullanılmaktadır. Alternatif bir yol olarak seçilmesinin nedeni, nazal yolun pek çok avantaja sahip olmasıdır. Nazal yolla uygulanmak üzere, klasik dozaj şekillerinden başka çoğunluğu polimer yapılı yeni ilaç taşıyıcı sistemlerin de geliştirildiği görülmektedir. Dozaj şeklinin etkinliği ilacın fizikokimyasal özelliklerine ve formülasyona ait faktörlere bağlıdır. Ayrıca anatomik, fizyolojik, patolojik ve çevreye ait faktörler de ilacın nazal mukozadan geçişini etkilemektedir. İlacın nazal mukozadan geçişinin arttırılmasına yönelik farklı yaklaşımlar söz konusudur (11) Nazal Yolun Özellikleri Burun, ortasındaki septum ile iki simetrik nazal boşluk şeklinde bölünmüştür. Burun, epitel yapı açısından farklılık gösteren filtrasyon (vestibüler), solunum (respiratuar) ve koku alma (olfaktör) bölgesi olmak üzere üç bölgeye ayrılır. Nazal olarak uygulanan ilaçlar diğerlerinden daha geniş alana sahip solunum bölgesinden absorbe edilir. Olfaktör bölge aracılığı ile ilaçların beyine hedeflendirilmesi de çalışılmaktadır. Diğer uygulama yolları ile mukayese edildiğinde nazal yol; oldukça geniş (150 cm 2 ) bir absorpsiyon alanına sahip olması, yaygın damar ağı yapısı, ince membran ve kan akışının hızlı olması ile hızlı absorpsiyon ve çabuk etki sağlaması, hepatik ilk geçiş etkisinin olmaması ve doz aşımı riskinin düşük olması, gastrointestinal sistemde bozulan ilaçlar için alternatif yol olması ve hasta uyuncunun iyi olması gibi avantajlara sahiptir (12). Şekil 5. Burun bölgelerinin şematik görünüşü (4).

24 11 Bu avantajları nedeni ile nazal yol hem parenteral hem de oral yola alternetif olarak düşünülmektedir. Dezavantajları arasında ise kısıtlı uygulama hacmi ( µl), molekül ağırlığı büyük olan (>1000 Dalton (mol/g)) ilaçların nazal absorpsiyonu da ilacın polimorfizm göstermesinden etkilenmektedir (13) İntranazal Uygulamayı Etkileyen Faktörler Molekül Ağırlığı ve Şekli Nazal mukozadan absorpsiyon için, molekül ağırlığı 300 Daltondan az olan etkin maddelerin fizikokimyasal özelliklerinin önemli olmadığı ve bu özelliklerin molekül ağırlığı arttıkça önem kazandığı bildirilmiştir Daltondan büyük molekül ağırlığına sahip ilaçların nazal absorpsiyon hızı anlamlı ölçüde düşmektedir. Örneğin; molekül ağırlığı 1069 dalton olan desmopressin in nazal absorpsiyonu oldukça iyi iken 6000 Dalton olan insülinin absorpsiyonu yok denecek kadar azdır. Dolayısıyla molekül ağırlığı artışı ile nazal absorpsiyon azalmaktadır. Molekülün şeklinin de nazal membrandan geçişte rol oynadığı; siklik yapıda olanların lineer yapıda olanlardan daha kolay geçiş sağladıkları bildirilmiştir (10). Lipofilik Özelliği Etkin maddenin lipofilik karakterde olması nazal membrandan geçişi artırmaktadır. Propanolol, progesteron, pentazosin ve fentanil gibi lipofilik ilaçların nazal membrandan geçişlerinin hızlı olduğu ve bu ilaçlar için nazal absorpsiyonu takiben etkin ilaç plazma konsantrasyonu sağlandığı bildirilmiştir. Peptid ve protein yapısındaki ilaçların nazal absorpsiyonu ise oldukça düşüktür. Bu ilaçların düşük absorpsiyonunun nedeni; hidrofilik özellikte olmaları nedeni ile düşük membran permeabiliteleri, nazal boşlukta muhtemel enzimatik degradasyon ve mukosiliyer arınma mekanizması sonucu olarak nazal boşluktan ilaç formülasyonunun hızlı arınmasıdır (14). pka ve Partisyon Katsayısı ph teorisine göre; iyonize olmayan ilaçlar iyonize olanlara nazaran nazal mukozadan daha fazla geçerler (13). Partikül Boyutu Toz şeklinde uygulanan nazal formülasyonlar için önemli bir parametredir. Bu formülasyonların solunum bölgesinde tutulması; partiküllerin yoğunluklarına, partikül

25 12 şekline ve nem içeriğine bağlıdır µm boyutundaki partiküller nazal mukozada depolanırken, daha küçük olanlar inhale edilerek akciğerlere ulaşır. Nazal yolla kullanılan düşük moleküllü ilaçların konvansiyonel dozaj şekilleri eczane raflarında uzun yıllardır bulunmaktadır. Son yıllarda ise büyük moleküllü nazal yoldan kullanılan ilaçların sayısının da gün geçtikçe arttığı görülmektedir. FDA dan onay almış, molekül ağırlıkları büyük molekül ağırlıklı ( Dalton) ilaçlar aşağıdaki tabloda verilmiştir (10). Tablo1. Eczanelerde nazal yolla kullanımı bulunan büyük molekül ağırlıklı ilaçlar (13). Etkin madde Molekül Farmasötik şekil Ticari ismi Ruhsat FDA dan Kullanılışı ağırlığı (Da) sahibi onay tarihi Desmopressin Acetate 1183 Çözelti,Sprey Minirin Sanofi- Aventis 1978 Santral diabetes insipidus tedavisinde Salmon Kalsitonin 3432 Çözelti,Sprey Miacalcin Novartis 1995 Osteoporoz tedavisinde Buserelin 1239 Çözelti,Sprey Suprefact Sanofi- Aventis - Prostat kanseri tedavisinde Nafarelin 1321 Çözelti,Sprey Synarel Pfizer 1990 Endometrioziste(lezyonla rı azaltmak ve ağrıyı kesmek için Oxytocin 1007 Çözelti,Sprey Syntocinon Novartis 1995 Laktasyonun uyarılmasında Siyanokobalamin 1355 Çözelti,Sprey Nascobal Par Pharm Co Vitamin B12 eksikliğinde Yeni Bir Gelişme: İntranazal Yoldan İnsülin Uygulanması Püskürtülebilen jel formülasyonunun nazal yolla uygulanmasında, ilacın burun boşluğunda daha uzun süre kalacağı düşünülmektedir. Dolayısıyla, insüline bağımlı diyabetik hastalarda, insülin tedavisinin etkinliğini arttırmak açısından potansiyel bir yol olabilir. Carbopol kullanılarak hazırlanan jeller, özgün reolojik özelliklere sahiptir ve intranazal uygulamaya imkan verecek biçimde püskürtülebilir jel formülasyonu hazırlanması için uygundur. İnsülinin subkütan enjeksiyonluk preparatlarına alternatif olarak, püskürtülebilir jel formülasyonları hazırlanmıştır. Formülasyonlar in vitro koşullarda stabilite ve deriden geçiş açısından karakterize edilmiştir. Ayrıca, intranazal formülasyonlar farmasötik bakım-klinik eczacılık yönünden de incelenmiştir. Bunun için, in vivo koşullarda biyofarmasötik açıdan uygun özellikler taşıyıp taşımadığı

26 13 araştırılmıştır. Toksisitesi de tavşanlarda mukozal iritasyon çalışması ile incelenmiştir (15). İnsülin çözeltisi ile oluşana benzer iritasyon görülmüş ve hatta, bu durum birkaç gün içinde normale dönmüştür. Biyoyararlanımı da tavşanlarda yapılan deneylerle incelenmiş, nazal çözeltiden daha fazla bulunmuştur. Bu formülasyonla yapılacak tedavinin maliyeti de model olarak çıkartılmış, halen piyasada olan insülin kalemiyle yapılan tedavi giderleri ile kıyaslanmıştır. Sonuç olarak, insülin içeren ve püskürtülebilen Carbopol jel formülasyonları, diyabet tedavisinde subkütan enjeksiyona alternatif olarak önerilebilir (15). Protein ve peptid yapısındaki ilaçların oral uygulamayı takiben emilimi, yüksek metabolik aktivite ve barsak epitelinin membranının düşük geçirgenliğe sahip olmasından dolayı, büyük ölçüde engellenir. Makromoleküler ilaçların sistemik etki açısından biyoyararlanımını arttırmak için, nazal, pulmoner ve peroral mukoza alternatif uygulama yolu olarak önerilmektedir. Bunlardan özellikle nazal mukoza, piyasada bulunan bureselin ve dermopresin gibi peptid yapısındaki ilaçların başarılı bir şekilde burun boşluğuna uygulanmasından ötürü, makromoleküler ilaçlar için potansiyel uygulama alanı olarak ilgi çekmektedir. Böylece, oral yolla hastaya verildiğinde, inaktif olan peptidlerin kronik parenteral tedavi yerine nazal yolla uygulanıp istenen düzeyde farmakolojik aktivite elde edilebilir (16). Bukkal, peroral, rektal, transdermal ve vajinal yollarla kıyaslandığında, intranazal uygulama pek çok üstünlüklere sahiptir: Oldukça fazla damarlanmış bir yapıya sahip mukozadan ötürü, intramusküler enjeksiyonla elde edilene benzer düzeyde hızlı emilim sağlar. Nispeten yüksek biyoyararlanım sağlar. Hepatik ilk geçiş etkisinin olmaması. Yüksek hasta uyuncu ve kendi kendine ilaç tatbik imkanı sağlar. Kan beyin bariyerini atlayıp doğrudan santral sinir sistemini hedefleyebilme ve böylece, sistemik yan etkilerin azaltılması mümkün olmaktadır. Tüm bu üstünlüklerinden dolayı, hem makromoleküller hem de küçük moleküllü maddelerin intranazal uygulaması mümkün olmaktadır (12).

27 14 İnsülin, peptid yapısında bir ilaç etkin maddesidir ve özellikle Tip 1 diyabetin tedavisinde ana ilaç olarak kullanılmaktadır. Oral yolla uygulandığında, gastrointestinal sistemdeki proteolitik enzimlerle parçalandığından biyoyararlanımı düşüktür. Bu yüzden, genellikle, subkütan enjeksiyonla uygulanır. Biyoyararlanım açısından s.c. enjeksiyonu uygun bir yol olmasına karşın, uygulamadan sonra, bazı ciddi yan etkilerle karşılaşılabilir ve hastaların çoğu uyunç açısından günde bir enjeksiyonu tercih etmektedirler. Ayrıca, hiperinsülinemi, emilimde değişiklikler ve öğünlerde endojen insülinin hızlı salımının uyarılmasında güçlük gibi bazı komplikasyonlarla da karşılaşılmaktadır. Tüm bu sorunlardan ötürü, oral, bukkal, rektal, transdermal, intranazal ve pulmoner uygulama yolları da incelenmiştir. Bunlardan intranazal ve pulmoner uygulamalar umut vaad edici sonuçlar vermiştir. Nazal uygulamanın daha çok tercih edilmesi, peptid moleküllerinin emiliminin nazal mukozadan fazla oluşudur. Bu yönüyle, parenteral insülin uygulamasına alternatif görünmektedir. Ayrıca, intranazal insülin uygulaması, endojen insülinin pulsatil sekresyonuna benzer davranış gösterir (17). Ancak, insülinin emilimi açısından nazal yolun etkinliği düşüktür. Bu nedenle, intranazal yolla uygulanan insülinin biyoyararlanımını arttırmak amacıyla çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmalarda, antiproteolitik ajanlar kullanılarak enzimlerin etkisinden korunmakta; farklı penetrasyon arttırıcılarla burun mukozasından geçişi iyileştirilmekte; kimyasal modifikasyonlarla stabilitesi arttırılmakta; biyoadhesif sistemler, mikroküre ve nanopartiküller gibi kontrollü salım sistemleriyle ilaç etkinliğinin uzun sürmesi sağlanmaktadır. Bunlar arasında, penetrasyon arttırıcıların ilave edildiği topikal sistemler en pratik ve etkin olanlar gibi görünmektedir. Ancak, kullanılan penetrasyon arttırıcı ajanlar mukozada hasara yol açabilmektedir. Önemli olan bu hasarın derecesi ve geri dönüşümlü olup olmadığıdır (15). Nazal yol, uzun yıllardır ilaç uygulamalarında etkin bir biçimde kullanılmaktadır. Özellikle büyük molekül ağırlığına sahip veya gastrointestinal kanalda enzimatik parçalanmaya uğrayan peptid ve protein yapısındaki ilaç etkin maddelerinin sistemik etki göstermesi amacıyla parenteral yola alternatif olarak düşünülmektedir. Oksitosin, vazopresin ve analoğu, kalsitonin, psikotropik ilaçlar, bazı antibiyotikler, bazı dekonjestanlar, antihistaminikler ve kokain bu yolla uygulanan ilaçların başlıcalarıdır (12).

28 15 Diyabet tedavisinde, insülinin nazal uygulamasını takiben plazma glikoz düzeylerinin normoglisemik seviyeye getirilebilmesi için, nazal mukozadan optimum düzeyde emilimi sağlayacak bir sistemin geliştirilmesine gereksinim vardır. Bu da, topikal ve pulmoner ilaç uygulamasının birleştirilmesi ile mümkün olabilir. Bu düşünceyle, püskürtülebilen jel preparatları hazırlanıp intranazal uygulama için etkinliği ve toksisitesi farmasötik bakım açısından değerlendirilmiştir. Elde edilen veriler, Carbopol kullanılarak hazırlanacak püskürtülebilen jel sistemin penetrasyon arttırıcılar ilavesi ile nazal mukozadan insülin geçişini terapötik düzeye ulaştırabileceğini göstermektedir. Biyoyararlanım çalışmalarından elde edilen sonuçlar da parenteral insülin uygulamasına alternatif teşkil edebileceğini kanıtlamıştır. Mukoadhezif özellikte olması, etki süresinin uzun olmasını sağlamaktadır. Her ne kadar, başlangıçta mukozal iritasyona yol açsa da, 4 gün sonra, nazal mukoza uyum sürecine girdiğinden kullanımını engelleyebilecek düzeyde toksisitesi de yoktur. Kullanımı kolay, hasta uyuncu yüksek (dozlam sıklığı düşük), ekonomik bir sistem olması da diyabet tedavisinde etkin potansiyel dozaj şekli olmasını sağlamaktadır. Maliyetinin düşük olması nedeniyle, faz çalışmaları olumlu neticelendiği taktirde, pek çok sağlık sigortası tarafından da geri ödeme kapsamına alınma ihtimali olan bir ilaç olacağı umulmaktadır (15). Sonuç olarak; Nazal yol; absorpsiyon için yeterli alanı, diğer biyolojik membranlara göre daha ince yapıda olması, düşük enzimatik aktivitesi ve geniş damar ağı göstermesi gibi avantajları ile sistemik etkili ilaçların da uygulanış yolu olmuştur. Düşük molekül ağırlıklı ilaçların nazal uygulanması ile i.v uygulamaya yakın absorpsiyon profili elde edilmektedir. Ancak, yüksek molekül ağırlığındaki ve hidrofilik özellikteki ilaçlar nazal mukozadan geçişte zorlanmaktadır. Nazal mukozadan geçişin arttırılması için formülasyonlara penetrasyon artırıcıların ilavesi, ön ilaç uygulanması ve mukoadezif yeni ilaç taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesi güncel bir araştırma alanı olarak önem taşımaktadır. Bu yaklaşımlar ile günümüzde artık büyük moleküllü ilaçlarında aralarında bulunduğu pek çok ilacın eczane raflarında yerini aldıkları görülmektedir (10).

29 FARMASÖTİK AEROSOL SİSTEMLER VE KULLANIŞLARI Tarihçe, Tanım, Üstünlükler ve Sakıncaları Tarihçe İnhalasyon tedavisi yaklaşık 2000 yıldır kullanılan bir tedavi türüdür. Hipokrat, bazı hastalıkların tedavisinde kükürt ve arsenik buharını kullanmıştır lü yıllarda birtakım buhar inhalasyonu yöntemleri tüberküloz tedavisinde kullanılmış, çok popüler olmuş, bazı hastalar ölünce bu yöntem bırakılmıştır. Yirminci yüzyılın başlarında üst solunum yollarını ilgilendiren sorunlarda mentollü buharlar kullanılmış, atropa belladona veya datura strammonium gibi bitkiler sigara gibi inhale edilmiştir. İlk basınçlı aerosol ilaç şekli 1950 yılında Amerika Birleşik Devletlerinde çözelti ve süspansiyon olarak piyasaya çıkmış ve akciğerlere ilaç taşımak amacı ile kullanılmıştır. Formülasyon sadece etkin madde ve itici gaz karışımı kullanılarak hazırlanırken, son 10 yılda günümüzde kullanılan yeni etkin madde ve itici gaz tür ve sayısı oldukça artmıştır. Günümüzde, obstrüktif hastalıkların tedavisinde, gerek bronkodilatörler gerek antiinflamatuar ilaçların çoğunluğu inhalasyon yolu ile kullanılmaktadır (1). Aerosol ve Farmasötik Aerosolün Tanımı Aerosol: Sıvı veya katı partiküllerin bir gaz ortamında kolloidal boyutta dağıtılmasıyla oluşan dispers sistemlerdir. Aerosoller basınçlı ambalajlar olarak da adlandırılır (2). Farmasötik aerosol: Terapötik olarak etkin maddelerin itici veya çözücü gaz karışımında, çözelti, süspansiyon veya emülsiyon haline getirilmesi ile hazırlanan ve itici gazın kap içinde oluşturduğu basınca bağlı olarak bu içeriği dışarıya püskürtecek şekilde ambalajlanmış sistemler olarak tanımlanır. Farmasötik aerosoller, terapötik etki gösteren etkin maddeleri, oral, topikal veya vücut boşluklarına (burun, göz, kulak, rektum veya vajina gibi) uygulamak üzere hazırlanan ilaç şekilleridir. Son yıllarda aerosollerin inhalasyon yolu ile solunum yolu hastalıklarının tedavisinde kullanılması giderek önem kazanmıştır. Farmasötik bileşiklerin inhalasyon yolu ile taşınmasında düşük doz kullanılması ve bununla birlikte yan etkilerin azalması bu tedavi şeklinin en önemli üstünlüğüdür (18).

30 17 Şekil 6. Farmasötik aerosoller (6). Aerosol ilaç şekli inhalasyon ve nazal yol ile kullanılabildiği gibi, topikal olarak da pek çok etkin maddenin deri yüzeyine, vajinaya ve rektuma taşınmasına imkan vermektedir. İnhalasyon ve nazal yol ile kullanılan aerosoller semptomatik tedavide (astım, kronik akciğer hastalıkları) kullanılırken, topikal aerosoller dermatolojik hastalıkların tedavisinde kullanılmaktadır. Günümüzde peptit ve proteinlerin pulmoner yolla uygulanması da, inhalasyon ve nazal yol ile tedavinin önemli bir bölümünü oluşturmaktadır. Diyabet hastalığının tedavisinde insulinin nazal yol ile uygulanması araştırmaları devam etmektedir (15). Aerosollerin Üstünlükleri Ürün tek bir parçadan oluştuğu için, kullanımı çok kolay ve hızlıdır. Ayrıca yardımcı aletlere gerek yoktur. Ürüne dışarıdan bir bulaşma söz konusu değildir. Ürün steril ise, sterilitesi bozulmaz. Kullanımında ölçülü valf kullanıldığı için, ilaç doğru ve etkili şekilde uygulanmaktadır. Oksidasyona karşı duyarlı olan maddelerin bozunmaları engellenmiş olur. Anında lokal etki görülür. İnhalasyonla verilen etkin maddeler, gastrointestinal sisteme uğramadıklarından bu sistemdeki degradasyonlarından kaçınılmış olur (2).

31 18 Ölçülü Doz İnhaler (ÖDİ) Aerosollerin Üstünlükleri Genellikle aşılar, antiviral bileşikler, hormon gibi parenteral uygulanan ilaçlar aynı zamanda inhalasyon veya intranazal olarak uygulanabilir. Parenteral uygulamaya göre uygulamalarının daha kolay olması ve formülasyonun hazırlanması sırasında sterilizasyona gerek duyulmaması önemli bir avantaj sağlamaktadır. Etkin maddenin mide barsak kanalındaki enzimatik yıkımdan korunması ve karaciğerden geçişte ilk geçiş etkisinin önlenmesi önemlidir. Genellikle düşük dozda ilaç kullanılır bu da yan etkilerin azalmasında önemlidir. Ölçülü doz valfi kullanılarak, kişisel ihtiyaca göre doz ayarlanabilir. Eğer etkin madde kimyasal veya fiziksel olarak diğer ilaçlarla etkileşiyorsa, alternatif yol olarak inhalasyon ve nazal yol tercih edilir. Eğer ilaç oral veya parenteral kullanımda değişken bir farmakokinetik davranış gösteriyorsa, aerosol ilaç şekli uygun bir alternatif olarak düşünülebilir (18). Topikal Uygulanan Aerosollerin Üstünlükleri 1. Derideki aşınmış bölgelere sprey ve köpük şeklindeki topikal aerosollerin uygulanması, iritasyonu azaltır veya tamamen yok eder. 2. Rektal ve vajinal aerosollerin kullanımında etkin madde rektal ve vajinal mukoza ile doğrudan etkileşir. 3. Ölçülü doz valflerinin kullanılması ile tam doz ürün vajina veya rektuma verilir. 4. Temizlik ve kontaminasyonun önlenmesi amacı ile tek kullanımlık uygulayacı kullanılması mümkündür. 5.Topikal ilaç, ince bir tabaka halinde uygulanabildiğinden ekonomiktir (18). Aerosollerin Sakıncaları Maliyeti yüksektir. Basınç altında olduklarından sıcaktan korunmalıdırlar. Etkin maddenin püskürtücü gazlarda çözünmediği durumlarda, yardımcı çözücü, emülsiyon veya süspansiyon sistemleri kullanılması formülasyon zorlukları getirir. İtici gazların çok az toksisite sorunu vardır ve kalp hastaları için risklidir. Hızlı uçan itici gazların soğutucu etkisi, incinmiş deride rahatsızlık oluşturabilir.

32 19 Kap veya valften gelebilecek az miktardaki metal, askorbik asit ve epinefrin gibi etkin maddelerin katalitik oksidasyonuna neden olabilir. Formülasyonun stabilitesi, kap ve valfin tüm kısımlarına karşı incelenmelidir. Ozon ile dost olmayan itici gazlar ozon tabakasının delinmesine yol açar, çevre ve insan sağlığı için zararlı olabilir (2) Farmasötik Aerosol Sistemlerin Yapısı Aerosoller diğer ilaç şekillerinden farklı olarak basınç altında ambalajlanırlar; böylece kap içinde bulunan basınç içeriği dışarıya iter. Tüm aerosol ürünler uçucu ve uçucu olmayan kısımlardan oluşmuştur. Uçucu kısımlar ya tamamıyla itici gaz içerir, ya da itici gaz ve etanol benzeri uçucu-çözücü karışımı içerirler. Uçucu olmayan kısımda ise etkin madde, çözücüler ve dispersiyon ajanı bulunur. Formülasyon genellikle çözelti, dispersiyon, emülsiyon veya yarı katı şeklinde olmaktadır. Püskürtücü sistem ise, sıvılaştırılmış veya sıkıştırılmış itici gazdan oluşmaktadır. Kullanılan itici gaz ve farmasötik ürünün yapısına ve bu ürünlerle birlikte kullanılan valf ve uyarıcı kısıma (aktivatör) bağlı olarak ürün, sprey, köpük veya yarı-katı ilaç şeklinde kullanılmaktadır. Bir aerosol sistem aşağıdaki bileşenlerden oluşmaktadır: 1. İtici gazlar 2. Valf ve uyarıcı düğme (aktivatör) 3. Aeorosol kabı 4. Etkin maddeyi taşıyan konsantrat (19) İtici Gazlar Aerosol kabı içindeki basıncı oluşturan ve kaptaki içeriğin dışarı püskürtülmesini sağlayan çeşitli gazlardır. Bir aerosol ilaç şeklinin çalışma mekanizması kullanılan itici gazın türüne bağlıdır. İtici gazlar aerosol sistemlerinin en önemli bölümüdür. Ürünü kap içinden püskürtmeye yardımcı olduğu gibi aynı zamanda çözücü ve seyreltici olarak da kullanılmaktadırlar. İtici gazlar 40 C sıcaklıkta, atmosfer basıncından daha yüksek basınca sahip sıvılaştırılmış veya sıkıştırılmış gazlar olarak da tanımlanmaktadırlar. İtici gaz olarak kullanılan bileşikler sıvılaştırılmış gazlar ve sıkıştırılmış gazlar olarak iki gruba ayrılmışlardır (2).

33 20 Sıvılaştırılmış Gazlar Sıvılaştırılmış gazlar, etkin maddeleri ince toz veya köpük şeklinde disperse ettiği için, püskürtücü olarak çok yaygın bir kullanıma sahiptir. Bu özelliklerine ek olarak saftırlar ve toksik değildirler. Normalde oda sıcaklığında ve atmosfer basıncında gaz halde iken, sıcaklığın kaynama noktasının altına düşürülmesiyle veya basıncın artırılmasıyla sıvılaşırlar. Sıvılaştırılmış gaz kap içine konduğu zaman hızla sıvı ve buhar fazına ayrılır. Molekül sıvı fazı bırakıp buhar fazına geçtiği zaman, kutu içerisinde kademeli olarak bir basınç oluşur. Buhar fazında moleküllerin sayısı arttığı zaman, basınç da artacaktır ve bir süre sonra sıvı fazdan buhar fazına ve buhar fazından sıvı faza geçen moleküller arasında denge durumu oluşacaktır (20). Bu noktadaki basınç, buhar basıncı olarak tanımlanır ve her itici gaz için belirli sıcaklıkta sabittir. Oluşan bu buhar basıncı kap içindeki miktarından bağımsız olarak tüm yönlere eşit olarak dağılır ve ürünü dalma tüpü aracılığıyla yukarı doğru iter. Sıvılaştırılmış gazlar ambalajlama işlemi sırasında sabit basınç sağlarlar ve çok geniş bir genişleme oranına sahiptirler (19). Sıvılaştırılmış Gazlar: Kloroflorokarbonlar (CFC) Hidrokarbonlar (HC) Hidrokloroflorokarbonlar (HCFC) Hidroflorokarbonlar (HFC) Hidrokarbon eterleri Kloroflorokarbonlar uçucu ve toksik özellikte olmadığı için çok fazla kullanılırlar. Hidrokarbonlar ise kloroflorokarbonlara göre daha ucuzdurlar ve genellikle atmosfere uyumu daha fazladır (20). Kloroflorokarbonlar (CFC): En yaygın olarak kullanılan itici gaz sıvılaştırılmış freon yani, kloroflorokarbondur. Basınç uygulandığında kolayca sıvı haline gelir. Atmosfere püskürtüldüğünde hızla buharlaşır ve kendine eşlik eden maddeyi püskürtülen yöne sevk eder. CFC ler biyolojik olarak inerttir. Metal tüp içerisindeki basınç yaklaşık 3,5 atmosferdir. Freonlar atmosferdeki ozon tabakasının delinmesine neden olduğu için birçok ülkede endüstriyel kullanımdan kaldırılmaktadır. Medikal kullanımdaki freon çok az miktarlarda olmasına

34 21 rağmen, ozon tabakasını koruma projesinin bir parçası olarak freonların yerini tutacak alternatifler araştırılmaktadır. Hidrofloroalkanlar (HFA) bir alternatif olarak incelenmektedir. Ozona zarar veren kloroflorokarbonların (CFC) üretimi 1 Ocak 1996 daki Montreal Protokolü ile, temel olmayan gereksinimlerle ilgili her tip kullanım için durdurulmuştur. ÖDİ sistemlerindeki CFC ler temel gereksinim kabul edilerek ve miktar olarak da az bulunarak, bu protokolde istisna sayılmıştır. Daha sonraki yoğun çalışmalarda CFC nin uygun bir alternatifi olarak hidrofloroalkanlar (HFA) 134 ve 227 tanımlanmıştır. Salbutamol ve flutikazon propionat için itici gaz olarak kullanılmış ve CFC den farklı olmadığı kanıtlanmıştır (1). Tablo 2. Kloroflorokarbonların özellikleri (18). Özelliği Trikloromonoflorometan Diklorodiflorometan Diklorotetrafloroetan (CFC-11) (CFC-12) (CFC-114) Molekül formülü CCl 3 F CCl 3 F 2 CClF 2 CClF 2 Sayısal numarası Molekül ağırlığı 137,28 120,93 170,93 Kaynama noktası (1atm) C 23,7-29,8 3,55 Buhar basıncı (psia) 21 C 13,4 84,9 27,6 Yoğunluk (g/ml) 21 C 1,485 1,325 1,468 Sudaki çözünürlük (%ağırlık) 23 C 0,11 0,028 0,013 CFC itici gazları özellikle ölçülü doz inhalasyon (ÖDİ) ve nazal aerosol formülasyonlarında düşük toksisiteye sahip olması ve uçucu olmamasından dolayı sıklıkla kullanılmaktadırlar. Bu bileşiklerin isimlendirimesinde numaralandırma sistemi kullanılmaktadır, böylece sayılardan bileşiğin kimyasal yapısı tayin edilir. Kloroflorokarbonlar 3 rakam ile adlandırılır. İlk hane sıfır olduğunda itici gaz 2 rakam