Optimization of the content of excipients in tablets

Abstract

When developing a tablet drug technology, there is a need to search for the quantitative content of excipients that should provide optimal values of a set of appropriate pharmaco-technological indicators. This makes it necessary to solve the problem of multicriteria optimization in a multi-factor space. Aim. To develop a methodological approach to determining the optimal quantitative content of excipients in tablets. Materials and methods. To determine the optimal number of three excipients, the total amount of which is fixed, the method of mathematical modeling with the application of regression analysis and the theory of multicriteria optimization was used. Software tools, such as MS Excel and Mathcad 14, were used to process the experimental data and perform calculations. Results and discussion. A methodical approach to finding the optimal solution in pharmaco-technological studies with quantitative factors has been proposed on the example of establishing the optimal content of excipients with a fixed total amount in the development of the tablet technology. The issues of constructing a pharmaco-mathematical description characterizing the effect of the quantitative content of excipients on a number of pharmaco-technological parameters of tablets based on the experimental data have been considered. Attention is focused on the peculiarities of using static methods for processing experimental data in pharmaco-technological studies. A generalized optimization criterion that contains unit vectors – Y(X) = F(y1(X), y2(X), ..., yi(X)) where X = f(x1,x2,...xn) has been proposed and is a multidimensional vector function. Minimization of this function leads to the determination of the coordinate of the point in the acceptable domain of the solution that satisfies the condition of equal approximation of all individual criteria to their optimal values. Conclusions. The optimal number of excipients with a fixed total amount in the composition of tablets has been determined, which will ensure the maximum approximation of the pharmacological and technological parameters of tablets under the study conditions.

Під час розробляння технології таблетованих лікарських засобів виникає необхідність пошуку кількісного вмісту допоміжних речовин, що має забезпечити оптимальні значення набору відповідних фармакотехнологіч- них показників. Це зумовлює необхідність розв’язати проблему багатокритеріальної оптимізації в багатофактор- ному просторі. Мета дослідження – розробити методологічний підхід до визначення оптимального кількісного вмісту до- поміжних речовин у складі таблеток. Матеріали та методи. Для визначення оптимальної кількості трьох допоміжних речовин, сумарна кількість яких фіксована, використовували метод математичного моделювання із застосуванням регресійного аналізу та теорії багатокритеріальної оптимізації. Для обробки експериментальних даних і виконання розрахунків ви- користовували програмні засоби MS Excel і Mathcad 14. Результати та їх обговорення. На прикладі визначення оптимального вмісту допоміжних речовин із фік- сованою сумарною кількістю для розробки технології таблеток запропоновано методичний підхід до пошуку оптимального рішення у фармакотехнологічних дослідженнях з кількісними факторами. Розглянуто питання побудови фармакоматематичного опису, що на основі експериментальних даних характеризує вплив кількіс- ного вмісту допоміжних речовин на низку фармакотехнологічних параметрів таблеток. Акцентовано увагу на особливостях використання статистичних методів обробки експериментальних даних у фармакотехнологічних дослідженнях. Запропоновано узагальнений критерій оптимізації, який містить одиничні вектори Y(X) = F(y1(X), y2(X), ..., yi(X)), де X = f(x1,x2,... xn), і є багатовимірною вектор-функцією. Мінімізація цієї функції дозволяє ви- значити координати точки в зоні вибору, що задовольняє умові рівного наближення всіх окремих критеріїв до їхніх оптимальних значень. Висновки. Визначено оптимальну кількість допоміжних речовин із фіксованою сумарною кількістю у складі таблеток, яка забезпечить максимальне наближення фармакотехнологічних параметрів таблеток до їхніх опти- мальних значень в умовах дослідження