Żel novasomowy z nystatyną – przełom w leczeniu grzybic skóry

Czy rewolucja w leczeniu zakażeń grzybiczych nadchodzi?

Zakażenia grzybicze, szczególnie te wywoływane przez gatunki Candida, stanowią narastający problem zarówno w środowisku szpitalnym, jak i w populacji ogólnej. Najnowszy przegląd z 2024 roku wykazał, że inwazyjne zakażenia grzybicze dotykają ponad 6,5 miliona osób rocznie, powodując aż 3,8 miliona zgonów. Główne przyczyny to aspergiloza, kandydoza, zapalenie płuc oraz kryptokokowe zapalenie opon mózgowych. Dodatkowo atopowa astma grzybicza dotyka 11,5 miliona osób rocznie i prowadzi do 46 000 zgonów. W 2021 roku odnotowano 5,62 miliona grzybiczych zakażeń płuc, które spowodowały 45 500 zgonów, przy czym obserwuje się rosnący wpływ tych infekcji w krajach o niskich i średnich dochodach oraz wśród osób starszych.

Jak działa nystatyna i czy jej potencjał jest ograniczony?

Nystatyna to polienowy lek przeciwgrzybiczy, który działa zarówno na patogenne, jak i niepatogenne drożdże i grzyby, głównie gatunki Aspergillus i Candida. Mechanizm działania nystatyny polega na przyłączaniu się do ergosterolu w błonie komórkowej grzyba, co zaburza jej integralność i tworzy kanały umożliwiające wypływ istotnych jonów, takich jak potas. To prowadzi do utraty potencjału błonowego, zakwaszenia środowiska wewnątrzkomórkowego i ostatecznie śmierci komórki grzyba. Nystatyna jest polienowym makrolidem przeciwgrzybiczym (C₄₇H₇₅NO₁₇, masa cząsteczkowa ~926 g/mol), strukturalnie podobnym do amfoterycyny B.

Mimo skuteczności nystatyny, jej zastosowanie kliniczne jest ograniczone przez niską rozpuszczalność w wodzie i wielu rozpuszczalnikach organicznych. Jest praktycznie nierozpuszczalna w wodzie, choć nieco lepiej rozpuszcza się w metanolu (~11,2 mg/mL), glikolu etylenowym (~8,8 mg/mL) i DMSO (~5 mg/mL). Dane ilościowe potwierdzają niską rozpuszczalność w wodzie (~0,066 g/L) i umiarkowaną lipofilowość (log P ≈ 0,5). “Tradycyjne techniki formulacji są mniej skuteczne, szczególnie w kontekście dostarczania leku przez błony śluzowe i skórę” – zauważają autorzy badania. Wynika to z niemal zerowej absorpcji z przewodu pokarmowego i przez skórę, co ogranicza stosowanie nystatyny głównie do leczenia powierzchniowych i przewodowych zakażeń Candida.

Jak novasomy mogą zmienić terapię zakażeń grzybiczych?

Aby przezwyciężyć te ograniczenia, naukowcy zwrócili uwagę na zaawansowane systemy dostarczania leków, w tym novasomy – podklasę nośników pęcherzykowych o wielowarstwowej strukturze i zwiększonej objętości fazy wewnętrznej. Ich dwufazowa natura umożliwia jednoczesne enkapsulowanie zarówno leków rozpuszczalnych w wodzie, jak i hydrofobowych, poprawiając rozpuszczalność substancji aktywnych. Te lipidowe pęcherzyki stabilizują lek, chronią przed degradacją i zwiększają penetrację skóry. Co istotne, dostarczając lek bezpośrednio do miejsca infekcji, novasomy minimalizują ogólnoustrojowe działania niepożądane i zmniejszają potrzebę częstego stosowania.

Gdy novasomy są włączone do matrycy żelowej, dodatkowo zwiększają retencję leku, przedłużają jego uwalnianie i redukują efekty systemowe. Żel działa także jako mukoadhezyjny rezerwuar, poprawiając penetrację i wchłanianie w miejscu docelowym. Biorąc pod uwagę obiecujące wyniki badań klinicznych z udziałem różnych leków, novasomowe żele transdermalne są pozycjonowane jako potencjalna innowacja w systemach dostarczania leków. Obiecującym leczeniem zakażeń grzybiczych jest włączenie nystatyny do nośników novasomowych i jej formulacja w żel do podawania transdermalnego. Baza żelowa upraszcza aplikację i poprawia przyczepność do skóry, zapewniając stopniowe, regulowane uwalnianie leków. Czy takie połączenie może stanowić przełom w terapii zakażeń grzybiczych skóry?

Co mówią badania nad właściwościami żelu novasomowego?

W opisywanym badaniu naukowcy podjęli się opracowania i charakterystyki żelu novasomowego zawierającego nystatynę, przeznaczonego do miejscowego leczenia zakażeń grzybiczych. Głównym celem było poprawienie przenikalności leku przez skórę, skuteczności terapeutycznej i współpracy pacjentów poprzez umieszczenie nystatyny w stabilnym, biokompatybilnym systemie dostarczania transdermalnego. Przeprowadzono kompleksowe oceny in vitro w celu oceny właściwości fizykochemicznych formulacji, aktywności przeciwgrzybiczej, zachowania podczas uwalniania i bezpieczeństwa dermatologicznego. Wykorzystując zalety technologii novasomowej, badanie to ma na celu przyczynienie się do rozwoju miejscowych terapii przeciwgrzybiczych i szerszej dziedziny pęcherzykowych systemów dostarczania leków.

Opracowane formulacje wykazały wyraźne różnice w wyglądzie fizycznym. Nieobciążone novasomy miały mleczny, nieprzezroczysty wygląd, podczas gdy novasomy załadowane nystatyną wykazywały żółto-brązowe zabarwienie o podobnej mętnej konsystencji. Przed dodaniem do bazy żelowej formulacje były płynami o swobodnym przepływie, które przekształciły się w systemy żelowe po dodaniu środka żelującego. Wszystkie preparaty były jednorodne w wyglądzie, o gładkiej teksturze i nie wykazywały oznak widocznej agregacji czy wytrącania.

Wydajność enkapsulacji w dziewięciu badanych formulacjach znacząco się różniła (p < 0,05). Formulacja F7 osiągnęła najwyższą wydajność enkapsulacji wynoszącą 80%, co było znacząco wyższe niż w przypadku F2 (70%) i F4 (69%). Wartości pH mieściły się w fizjologicznie akceptowalnym zakresie 5,5–7,0 dla aplikacji miejscowej, przy czym F6 i F7 wykazywały najwyższe wartości pH (odpowiednio 6,99 i 6,98). Wszystkie wartości pozostawały w bezpiecznym zakresie dla aplikacji na skórę.

Jakie właściwości fizykochemiczne potwierdzają sukces formulacji?

Badania lepkości i właściwości reologicznych wykazały odpowiednią konsystencję dla aplikacji miejscowych, z wartościami lepkości od 3900 ± 110 do 4510 ± 105 cP. F7 miała najwyższą lepkość spośród wszystkich formulacji. Moduł sprężystości (G′), który wskazuje na zachowanie elastyczne, wahał się między 172 ± 7 a 210 ± 9 Pa i był wyższy niż moduł stratności (G″) we wszystkich formulacjach, co wskazuje na wystarczającą integralność strukturalną dla przedłużonej aplikacji.

Wielkość cząstek, indeks polidyspersyjności (PDI) i potencjał zeta to kolejne parametry, które analizowano. Wielkość cząstek wykazywała znaczne zróżnicowanie, od 4143 ± 37,8 nm dla F7 do 9570 ± 41,2 nm dla F2. Wartości PDI mieściły się między 0,01 ± 0,006 a 0,29 ± 0,010, przy czym większość formulacji wykazywała wartości poniżej 0,3, co wskazuje na akceptowalny rozkład wielkości cząstek. Formulacje F5 do F9 miały wartości PDI poniżej 0,1, sugerując bardziej jednorodny rozkład wielkości. Pomiary potencjału zeta dla wszystkich formulacji były silnie ujemne, z wartościami od -35,50 ± 5,0 mV do -79,10 ± 4,8 mV, wskazując na dobrą stabilność ładunku powierzchniowego i niskie ryzyko agregacji cząstek.

Analiza termiczna, w tym różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC) i analiza termograwimetryczna (TGA), potwierdziła skuteczne enkapsulowanie nystatyny w systemie novasomowym. Czysta nystatyna wykazała wyraźny pik endotermiczny przy 166,73°C, odpowiadający jej temperaturze topnienia. Krzywa TGA wskazuje, że nystatyna zaczyna się rozkładać w temperaturze 30°C i ulega całkowitemu rozkładowi w temperaturze 97°C. Analizy DSC emulgatora Span 60 ujawniły pik endotermiczny przy 57°C, wskazujący na jego przejście ze stanu stałego do ciekłego. Wyniki TGA wykazały stabilność do 55°C, a rozkład zakończył się w 97°C. Jednak w formulacji F6, zawierającej cholesterol, kwas stearynowy, Span 60 i nystatynę, zaobserwowano przejście fazowe przy 100°C, wskazujące na utratę krystaliczności nystatyny i jej rozproszenie w novasomach. Formulacja F6 jest stabilna do 58°C; jednak analiza TGA ujawnia, że rozkład rozpoczyna się w temperaturze 60°C i trwa do 105°C, co sugeruje utratę masy.

Badania spektroskopowe FTIR potwierdziły obecność charakterystycznych pasm dla nystatyny, Span 60, kwasu stearynowego i cholesterolu w formulacji F6. Piki FTIR nystatyny to pasmo przy około 1038 cm⁻¹, które przypisuje się sekwencjom polienowym. Dodatkowe charakterystyczne piki można zaobserwować przy 3314 cm⁻¹ z powodu rozciągania O-H, 1600 cm⁻¹ z powodu rozciągania C=O, 1416 cm⁻¹ z powodu zginania COOH i 1029 cm⁻¹ z powodu rozciągania C-O-C. FTIR Span 60 wykazuje wiele znaczących pików FTIR w zakresie 2800-3000 cm⁻¹ z powodu rozciągania C-H, a także wyraźny pik przy około 1738 cm⁻¹ z powodu rozciągania C=O. Analiza FTIR kwasu stearynowego pokazuje asymetryczne i symetryczne rozciąganie wiązań -CH₂, które są odpowiedzialne za główne pasma, które znajdują się przy 2919 cm⁻¹ i 2848 cm⁻¹. Obecność grupy -COOH jest wskazywana przez pik przy 1701 cm⁻¹, podczas gdy asymetryczne i symetryczne rozciąganie grupy -COO- może być związane z pikiem przy 1586,43 cm⁻¹. Analiza FTIR cholesterolu ujawnia kluczowe piki przy około 3400 cm⁻¹, a wibracja rozciągania OH pojawia się jako szerokie, intensywne pasmo. W przeciwieństwie do tego, wibracje rozciągania CH, zarówno symetryczne, jak i asymetryczne, leżą między 2800 a 3000 cm⁻¹. Piki obejmują jeden przy 1674 cm⁻¹ dla podwójnego wiązania C=C w drugim pierścieniu i drugi przy 2899 cm⁻¹ z powodu symetrycznego rozciągania CH₂. Widmo FTIR formulacji F6 zawiera szerokie piki w zakresie 3200-3600 cm⁻¹ dla grup hydroksylowych (O-H) oraz piki między gładkim regionem 2800-3000 cm⁻¹, wskazujące na tłumienie pasma C-H, co można prawdopodobnie wytłumaczyć gęstym upakowaniem substancji pomocniczych i nystatyny w novasomach oraz korzystnymi interakcjami substancji pomocniczych prowadzącymi do tworzenia novasomów.

Obrazy SEM formulacji F6 i F8 ujawniły cząstki o rozmiarach od 2 μm do 20 μm, co mieści się w pożądanych specyfikacjach dla optymalnej wydajności. Analiza XRD potwierdziła, że czysta nystatyna występuje w stanie krystalicznym, z wyraźnymi pikami dyfrakcyjnymi przy wartościach 2θ wynoszących 13,80° (380 zliczeń), 15,13° (180 zliczeń), 20,17° (410 zliczeń), 21,85° (290 zliczeń), 22,58° (130 zliczeń) i 22,70° (191 zliczeń). Obecność tych ostrych refleksów potwierdza, że lek istnieje w stanie krystalicznym, co jest zgodne z wcześniej zgłoszonymi danymi dla krystalicznej nystatyny. W porównaniu, nieobciążone novasomy wykazywały szeroki rozproszony halo bez wyraźnych pików. Ten wzór jest typowy dla materiałów amorficznych, wskazując, że składniki lipidowe i powierzchniowo czynne są ułożone w nieuporządkowany, niekrystaliczny sposób. Co ciekawe, gdy nystatyna została włączona do systemu novasomowego, jej charakterystyczne refleksy krystaliczne zniknęły. Dyfraktogram przypominał dyfraktogram nieobciążonego nośnika, zdominowany przez szeroki garb zamiast ostrych pików. To odkrycie sugeruje, że lek stracił swój dalekozasięgowy porządek krystaliczny podczas enkapsulacji i stał się rozproszony w matrycy lipidowo-surfaktantowej w bardziej amorficznym stanie. “Taka transformacja z formy krystalicznej do amorficznej jest korzystna, ponieważ często poprawia rozpuszczalność leku i może zwiększać jego biodostępność” – podkreślają badacze.

Jakie są wyniki stabilności i kinetyki uwalniania nystatyny?

Stabilność przechowalnicza żeli transdermalnych novasomowych była oceniana przez 30 dni w różnych warunkach. Wyniki wskazały, że żele pozostały stabilne, bez znaczących zmian w teksturze, separacji faz czy wytrącania. Nie zaobserwowano statystycznie istotnych zmian w pH, lepkości czy wydajności enkapsulacji (p > 0,05), co potwierdza krótkoterminową stabilność formulacji. Nie zaobserwowano widocznych oznak separacji faz, zmiany koloru ani wytrącania przez cały okres 30 dni w obu warunkach przechowywania.

Lek był ilościowo analizowany przy użyciu zwalidowanej metody spektrofotometrycznej UV. Standardowa krzywa kalibracyjna była liniowa w zakresie stężeń 2-12 μg/mL z R² wynoszącym 0,9999. Parametry walidacji metody, w tym LOD, LOQ, dokładność i precyzja, były zgodne z wymaganiami ICH.

Badania uwalniania in vitro wykazały przedłużone uwalnianie nystatyny z żelu przez okres do 12 godzin. Większość formulacji osiągnęła 80% uwalniania leku w ciągu 10 godzin, z wyjątkiem F7. Profile sugerują, że formulacje te mogą skutecznie podtrzymywać uwalnianie leku przez dłuższe okresy. Analiza statystyczna potwierdziła, że uwalnianie z F6 było znacząco wyższe w porównaniu z F1, F3 i F7 w każdym punkcie czasowym po 4 godzinach (p < 0,05).

Badania kinetyki uwalniania wykazały, że model zerowego rzędu lepiej opisuje profil uwalniania niż model pierwszego rzędu. Wartości n w modelu Korsmeyer-Peppas wahały się od 0,73 do 0,89, wskazując na mechanizm uwalniania nie-Fickowski. Model Higuchi również wykazał wartości bliskie 1 z minimalnym odchyleniem. Ta analiza kinetyki uwalniania wskazuje na kontrolowane i niezależne od stężenia uwalnianie leku w czasie, co jest idealne dla długotrwałej terapii transdermalnej. Model Korsmeyer-Peppas sugeruje kombinację dyfuzji leku i relaksacji matrycy polimerowej, podczas gdy model Higuchi proponuje dyfuzję przez matrycę żelową.

Czy nowe formulacje zwiększają aktywność przeciwgrzybiczą przy minimalnym podrażnieniu?

Czy formulacja novasomowa rzeczywiście zwiększa aktywność przeciwgrzybiczą nystatyny? Badania mikrobiologiczne dały jednoznaczną odpowiedź. W metodzie dyfuzji w agarze strefa zahamowania dla roztworu nystatyny wynosiła 15 ± 1,6 mm, podczas gdy formulacja załadowana nystatyną wykazała znacznie większą strefę wynoszącą 23 ± 2 mm, wskazując na zwiększoną aktywność przeciwgrzybiczą. Minimalne stężenie hamujące (MIC) wynosiło 4,57 μg/ml dla novasomów załadowanych nystatyną i 6,98 μg/ml dla czystej nystatyny, co potwierdza lepszą skuteczność formulacji novasomowej. Zwiększony potencjał terapeutyczny systemu dostarczania novasomowego wynika prawdopodobnie z unikalnych właściwości strukturalnych i fizykochemicznych novasomów, które ułatwiają lepszą enkapsulację leku, stabilność i trwałe uwalnianie w miejscu docelowym.

Badanie potencjału drażniącego skórę formulacji F6 przeprowadzono na dorosłych szczurach zgodnie z procedurą Draize’a. Po aplikacji miejscowej, rumień i obrzęk oceniano po 24, 48 i 72 godzinach (skala 0-4). Tylko jeden szczur wykazał łagodny, przejściowy rumień (ocena 1) po 24 i 48 godzinach, podczas gdy nie zaobserwowano obrzęku u żadnego zwierzęcia przez cały okres badania. Po 72 godzinach wszystkie zwierzęta były wolne od widocznych reakcji. Średnie łączne oceny podrażnienia (rumień + obrzęk) wynosiły 0,33 ± 0,58 po 24 i 48 godzinach oraz 0,00 ± 0,00 po 72 godzinach (n = 3). Obliczony Pierwotny Indeks Podrażnienia (PII) wynosił 0,22, co jest poniżej progu 0,5 i dlatego klasyfikuje formulację jako niedrażniącą dla skóry szczura w warunkach eksperymentalnych.

Jakie znaczenie kliniczne mają zaawansowane żele novasomowe?

Jakie znaczenie kliniczne mają te wyniki? Żel novasomowy załadowany nystatyną oferuje obiecującą alternatywę dla tradycyjnych miejscowych terapii przeciwgrzybiczych. Jego kontrolowane uwalnianie, zwiększona penetracja skóry i poprawiona skuteczność terapeutyczna mogą przyczynić się do lepszej współpracy pacjentów i skuteczniejszego leczenia zakażeń grzybiczych. Formulacja wykazuje dobrą tolerancję dermatologiczną i zwiększoną aktywność przeciwgrzybiczą w porównaniu z konwencjonalnymi preparatami nystatyny.

Żel novasomowy załadowany nystatyną ma na celu poprawę skuteczności terapeutycznej nystatyny w leczeniu zakażeń grzybiczych poprzez poprawę stabilności, biodostępności i kontrolowanego uwalniania. Ten lipidowy system pęcherzykowy rozwiązuje takie wyzwania, jak słaba penetracja skóry i nierównomierne uwalnianie leku. Ocena zgodności mikrobiologicznej i skórnej potwierdza jego potencjał jako zaawansowanego leczenia transdermalnego, zapewniającego przedłużone działanie terapeutyczne i poprawioną skuteczność przeciwko zakażeniom grzybiczym.

Jednak autorzy badania przyznają, że istnieją pewne ograniczenia. Badanie ograniczało się do oceny in vitro i wstępnych ewaluacji; dalsze badania in vivo, oceny stabilności długoterminowej i badania kliniczne są potrzebne do pełnego ustalenia potencjału terapeutycznego tej formulacji. Przyszłe badania powinny również zbadać możliwość zwiększenia skali produkcji i akceptację przez pacjentów, aby przełożyć tę formulację na zastosowanie kliniczne.

“Nasze wyniki sugerują, że żel novasomowy z nystatyną może stanowić znaczący krok naprzód w leczeniu miejscowych zakażeń grzybiczych, oferując lepszą penetrację skóry, przedłużony efekt terapeutyczny i zmniejszone ryzyko działań niepożądanych” – podsumowują autorzy badania. Czy ta innowacyjna formulacja znajdzie wkrótce zastosowanie w codziennej praktyce klinicznej? Potrzebne są dalsze badania, ale obecne wyniki stanowią solidną podstawę dla rozwoju tej obiecującej metody leczenia.

Podsumowanie

Zakażenia grzybicze stanowią narastający problem globalny, dotykając rocznie ponad 6,5 miliona osób i powodując 3,8 miliona zgonów. Nystatyna, polienowy lek przeciwgrzybiczy skuteczny przeciwko gatunkom Candida i Aspergillus, działa poprzez przyłączanie się do ergosterolu w błonie komórkowej grzyba, prowadząc do jej zniszczenia. Pomimo wysokiej skuteczności, zastosowanie kliniczne nystatyny jest ograniczone przez jej bardzo niską rozpuszczalność w wodzie i praktycznie zerową absorpcję przez skórę oraz przewód pokarmowy. Naukowcy opracowali innowacyjne rozwiązanie w postaci żelu novasomowego z nystatyną – zaawansowanego systemu dostarczania leku opartego na wielowarstwowych pęcherzykach lipidowych. Novasomy umożliwiają skuteczne enkapsulowanie zarówno substancji hydrofilowych, jak i hydrofobowych, chronią lek przed degradacją i znacząco zwiększają penetrację przez skórę. Badania wykazały, że formulacja novasomowa osiąga wydajność enkapsulacji do 80 procent, wykazuje odpowiednią lepkość i stabilność reologiczną oraz zapewnia kontrolowane uwalnianie leku przez okres do 12 godzin. Analiza krystalograficzna potwierdziła transformację nystatyny z formy krystalicznej do amorficznej w systemie novasomowym, co poprawia jej rozpuszczalność i biodostępność. Badania mikrobiologiczne wykazały znacząco zwiększoną aktywność przeciwgrzybiczą – strefa zahamowania wzrostu dla formulacji novasomowej wynosiła 23 milimetry w porównaniu do 15 milimetrów dla czystego roztworu nystatyny, a minimalne stężenie hamujące zmniejszyło się z 6,98 do 4,57 mikrogramów na mililitr. Testy dermatologiczne przeprowadzone na szczurach potwierdziły bezpieczeństwo formulacji – Pierwotny Indeks Podrażnienia wynosił zaledwie 0,22, znacznie poniżej progu klasyfikującego preparat jako drażniący. Żel novasomowy zachowywał stabilność przez 30 dni przechowywania bez istotnych zmian parametrów fizykochemicznych. Autorzy badania podkreślają, że ta innowacyjna formulacja może stanowić przełom w leczeniu miejscowych zakażeń grzybiczych, oferując lepszą penetrację skóry, przedłużony efekt terapeutyczny i zmniejszone ryzyko działań niepożądanych. Jednak konieczne są dalsze badania in vivo, oceny stabilności długoterminowej oraz badania kliniczne, aby w pełni potwierdzić potencjał terapeutyczny tej obiecującej metody leczenia i umożliwić jej wdrożenie do codziennej praktyki klinicznej.