In vitro and in vivo study of selected drugs kinetics and liberation from bioceramic implants based on calcium phosphates.

W ciągu ostatnich lat można zaobserwować zwiększone zainteresowanie materiałami bioceramicznymi, które ze względu na dobrą biozgodność i chemiczne podobieństwo do kości mogą być stosowane w postaci uzupełnień ubytków kostnych, a także pełnić rolę nośników leku.Celem niniejszej pracy było zbadanie profilu i kinetyki uwalniania cefuroksymu z implantów bioceramicznych złożonych z proszku α-TCP i granul HAp/HPMC w warunkach in vivo i in vitro. Cefuroksym został homogennie zmieszany z biomateriałem i uformowany w kształt walca. Eksperyment in vitro polegał na zbadaniu kinetyki uwalniania cefuroksymu metodą statyczną w buforze o pH 7,4. Profil uwalniania leku oceniono za pomocą modelu Higuchiego i Hixona – Crowella.Badanie in vivo polegało na pomiarze stężeń cefuroksymu w osoczu szczurów (wcześniej poddanych kaniulacji), którym podskórnie wszczepiono implanty z inkorporowaną substancją leczniczą. Pomiar prowadzono z wykorzystaniem metody wysokosprawnej chromatografii cieczowej HPLC. W celach porównawczych podano szczurom również cefuroksym drogą dożylną i podskórną. Do obliczeń parametrów farmakokinetycznych wykorzystano program Phoenix WinNonlin. Analiza wyników badania in vitro pokazała, że cefuroksym nie uwalniał się w pełnej dawce z badanych implantów, ale tylko w ok. 70%. Modele matematyczne wykorzystane w analizie były dobrze dopasowane do kinetyki uwalniania leku.Cefuroksym po wszczepieniu do organizmu szczurów osiągnął najwyższe stężenie ok. 2 godziny od chwili rozpoczęcia badania (34,48 mg/L). Następnie stężenie stopniowo malało, a 20 godzin po rozpoczęciu eksperymentu nie zaobserwowano leku w osoczu szczurów. Frakcja wchłoniętego leku w czasie obliczona metodą Wagnera – Nelsona wynosiła 0,99.Podsumowując cefuroksym uwalniał się z badanego biomateriału przez dłuższy czas niż w przypadku podania dożylnego i podskórnego, co może dawać szanse na wykorzystanie tego materiału jako nośnika substancji leczniczych.

There has been observed an increased interest in bioceramic materials recently. It is because they can be used as drug carriers as well as they can serve as impletion of destroyed bone tissue due to their good biocompatibility and chemical similarity to bones.The aim of this study was to explore the kinetics of cefuroxime liberation from implants containing α-TCP powder and HAp/HPMC granules. The research was conducted in in vivo and in vitro conditions.In vitro study was conducted with static method in buffer of pH 7,4. Liberation profile was evaluated with Higuchi’s and Hixon – Crowell’s models.In vivo experiment was connected with determining an amount of cefuroxime in rat plasma. Rats were cannulated about 24 hours earlier. Biomaterials with the drug were implanted subcutaneously and measurement of cefuroxime in rat plasma was performed with HPLC method. For comparison rats were also administrated cefuroksime intravenously and subcutaneously. To calculate pharmakokinetic parameters Phoenix WinNonlin software was used.In vitro research showed that cefuroxime was not totally liberated from implants into the buffer but only in 70%. Mathematic models well described the drug kinetics.The highest concentration of cefuroxime in a form of implants was achieved about two hours from the beginning of the survey (34,48 mg/L). The concentrations gradually decreased and twenty hours after beginning of the experiment there were no measurable concentrations of cefuroxime in samples of rat plasma.The fraction of the absorbed drug in time calculated by the Wagner – Nelson method was 0,99. In conclusion, it has been confirmed that cefuroxime was being liberated from biomaterials for a longer time than in case of its intravenous or subcutanous administration, which quality may support the future application of these biomaterial as a modern drug formulation.