Wprowadzenie
Seria reometrów NETZSCH Kinexus Prime może charakteryzować szeroką gamę złożonych płynów i półstałych ze względu na swoją czułość, niewielkie zapotrzebowanie na objętość, modułową geometrię i możliwości Advanced Software. W szczególności reometry te posiadają łożysko powietrzne o bardzo niskim współczynniku tarcia, które zapewnia niezrównaną czułość w zakresie od bardzo niskich (0,001 1/s) do bardzo wysokich (10 000 1/s) szybkości ścinania. Jest to ważne dla zrozumienia i możliwości pomiaru zachowania materiału w rzeczywistych warunkach, takich jak ścinanie przez zakraplacz do oczu lub fizjologiczne ścinanie oka podczas mrugania. Firmy zajmujące się terapią okulistyczną mogą wykorzystywać dane generowane przez reometry z serii Kinexus Prime do opracowywania receptur.
Miejscowe krople do oczu są podstawową metodą leczenia schorzeń oczu, takich jak suche oko, jaskra i alergie sezonowe. Jednak dobrze wiadomo, że miejscowe krople do oczu są w dużej mierze nieskuteczne, a mniej niż 5% leku w zastosowanej dawce dociera do tkanek docelowych [1]. Zjawisko to jest spowodowane przede wszystkim naturalnym efektem oczyszczenia oka z ciał obcych. Przednia część oka, jak pokazano na rysunku 1, składa się z licznych barier, takich jak złożony film łzowy oraz hydrofobowy i hydrofilowy charakter rogówki. Dodatkowo, drenaż nosowo-łzowy i mruganie odgrywają główną rolę w szybkim usuwaniu zastosowanych kropli do oczu. Mruganie jest wyjątkowym przypadkiem, w którym szybkość ścinania przechodzi od zera, gdy oko jest otwarte, do bardzo wysokiego ścinania, gdy powieki szybko się zamykają i ponownie otwierają.
Aby poprawić czas przebywania składników aktywnych, można stosować różne formy dawkowania, takie jak maści, żele i emulsje. NETZSCH współpracował ostatnio z grupą badawczo-rozwojową firmy farmaceutycznej i produkującej urządzenia do pielęgnacji oczu, aby opracować unikalną metodologię testowania, w programowalnym oprogramowaniu rSpace, aby pomóc w opracowaniu receptur maści i lubrykantów do oczu.
Warunki pomiaru
Reometry Kinexus wykorzystują oprogramowanie rSpace, które pozwala użytkownikom zaprogramować niestandardową sekwencję testową. Użytkownicy mogą również uzyskać dostęp i modyfikować ponad 200 gotowych programów, które są dostarczane wraz z oprogramowaniem i obejmują 6 języków.
Do testowania dostarczonych próbek opracowano niestandardową sekwencję zdolną do pomiaru pojedynczej próbki w zakresie szybkości ścinania, w różnych temperaturach, z przerywanymi przerwami na ogrzewanie. Metoda ta symuluje zarówno aplikację preparatu do stosowania miejscowego, gdy jest on nakładany z opakowania podstawowego (przepływ ścinający) w temperaturze pokojowej, jak i efekt mrugania w temperaturze zbliżonej do fizjologicznej. Parametry testu przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1: Parametry testowe do pomiaru miejscowych materiałów okulistycznych
| Geometria | stożek 1°, 40 mm |
|---|---|
| Objętość próbki | 0.8 ml |
| Szczelina (H) | 1.5 mm |
| Siła normalna | 5 N |
| Testowana temperatura | 25°C i 37°C |
| Zakres izotermy ścinania | 1 -5000 1/s |
Porównanie preparatów do stosowania miejscowego
Lepkość w funkcji szybkości ścinania i temperatury dla trzech komercyjnych produktów do stosowania miejscowego przedstawiono na rysunkach 2a, b i c. Rysunek 2a przedstawia maść do oczu wykonaną z wazeliny, oleju mineralnego i lanoliny, która jest stosowana do łagodzenia objawów suchego oka w ciągu nocy. Rysunek 2b jest również maścią stosowaną do leczenia objawów suchego oka na noc, ale zawiera witaminę A wraz z wazeliną, olejem mineralnym i lanoliną. Wreszcie, rysunek 2c przedstawia lubrykant do oczu z hialuronianem sodu o wysokiej masie cząsteczkowej i gliceryną.
Chociaż wszystkie trzy próbki mają na celu zapewnienie komfortu oczu pacjentom z suchym okiem. Preparaty maści do oczu pokazane na rysunkach 2a i 2b są o rzędy wielkości bardziej lepkie w porównaniu do smaru pokazanego na rysunku 2c. Dodatkowo, maści wykazują wyraźną zależność od temperatury, w której podgrzanie próbek z temperatury otoczenia do temperatury fizjologicznej znacznie zmniejsza ich lepkość. W przeciwieństwie do tego, smar wykazuje jedynie niewielkie zmniejszenie lepkości wraz ze wzrostem temperatury, co nie zmienia jego ogólnego profilu odpowiedzi. Są to pouczające wyniki z punktu widzenia projektowania: maści "topią się" pod wpływem ciepła oka, ale pozostają wystarczająco lepkie, aby wydłużyć czas retencji. Maści te są często stosowane w celu zapewnienia komfortu oczu u pacjentów z ciężkim suchym okiem i chorobami rogówki. Z drugiej strony lubrykant do oczu wykazuje wyraźny efekt rozrzedzania ścinającego, co sugeruje, że preparat będzie się rozrzedzał w funkcji mrugania i nie będzie szybko usuwany ani utrudniał widzenia.
Wreszcie, mimo że oba są lubrykantami do oczu o podobnych formułach, istnieje wyraźna różnica w profilach odpowiedzi pokazanych na rysunkach 2a i 2b. W temperaturze pokojowej rysunek 2b pokazuje dwufazową reakcję na ścinanie, a nie stopniową reakcję pokazaną na rysunku 2a. Ponadto w temperaturach fizjologicznych próbka 2b jest znacznie bardziej lepka w porównaniu do 2a. Wynik ten ilustruje czułość jednostek Kinexus i ich zdolność do rozróżniania produktów, nawet jeśli mają one podobny skład.
Podsumowanie
Seria reometrów NETZSCH Kinexus Prime oferuje użytkownikom wszechstronność i wysoki stopień dostosowania, jeśli chodzi o charakterystykę złożonych płynów i półstałych. W przypadku zastosowań farmaceutycznych i nauk przyrodniczych, wysoka czułość w zakresie szybkości ścinania large i mała objętość próbki są kluczowymi atrybutami testów. W niniejszym artykule zademonstrowaliśmy, w jaki sposób wygenerowano niestandardową metodę testową dla Kinexus w celu uzyskania danych dotyczących komercyjnych produktów do pielęgnacji oczu w celu wsparcia rozwoju receptur. Szeroki zakres szybkości ścinania pozwala użytkownikom symulować szybkości ścinania podczas mrugania, aby pomóc ekspertom ds. formulacji w zakresie czasu przebywania w oku, komfortu pacjenta i rozmycia.