Combined assessment of drug dissolution and epithelial permeability : implementation of online TEER measurement and extension to BCS class III and IV compounds

Abstract

Measurement of drug dissolution and permeation of solid oral dosage forms in a combined experiment is a quite obvious research approach that nevertheless has only been sparsely considered up to now. In the present work an existing apparatus that has been developed for the mentioned purpose has been adapted to comply with the requirements for the analysis of low permeable compounds of BCS classes III and IV. Next to that, the apparatus was developed further in a way that the course of transepithelial electrical resistance (TEER) could be recorded throughout conduction of an experiment. Implementation of this tool was supposed to provide for the opportunity to survey and demonstrate the integrity of a Caco-2 cell monolayer throughout an experiment. Furthermore, it was of interest to evaluate in how far the novel method was suitable for the analysis of the influences of excipients, as e.g. EDTA, on the permeability of the paracellular pathway. Finally, it was pointed out that the revised apparatus is able to analyze Lasix® 40mg furosemide tablets correctly. Hence, the research approach has advanced significantly to the aim of the establishment of an in vitro method for the targeted formulation development of low permeable compounds.

Die Messung der Freisetzung und der Permeation von Arzneistoffen aus festen Darreichungsformen zur peroralen Anwendung in einem kombinierten Experiment ist ein naheliegender, bislang jedoch wenig behandelter Forschungsansatz. In der vorliegenden Arbeit wurde eine in einer vorangegangenen Arbeit zu diesem Zweck entwickelte Apparatur an die Erfordernisse zur Analyse von langsam permeierenden Substanzen der BCS Klassen III und IV angepasst. Weiterhin wurde die Apparatur dahingehend weiterentwickelt, dass der Verlauf des transepithelialen elektrischen Widerstandes während eines Versuches aufgezeichnet werden kann. Das Ziel dieser Maßnahme war es, die Prüfung der Integrität der Caco-2 Zellen, die in diesem Modell als Permeationsbarriere dienen, während eines Versuches zu ermöglichen. Daneben war es von Interesse zu untersuchen, inwieweit sich die neue Methode für die Analyse des Einflusses von Hilfsstoffen, wie beispielsweise EDTA, auf die Durchlässigkeit des parazellulären Transportweges eignet. Abschließend konnte gezeigt werden, dass die optimierte Apparatur bei der Analyse von Lasix® 40 mg Furosemid Tabletten, als Beispiel für eine BCS Klasse IV Substanz, korrekte Ergebnisse liefert. Somit ist der Forschungsansatz dem Ziel der Entwicklung einer in vitro Methode zur gezielten Formulierungsentwicklung von Problemarzneistoffen ein wesentliches Stück näher gekommen.