Stability of South African commercial and extemporaneously prepared cannabidiol (CBD) topical oil-in-water emulsions
تقيم هذه الدراسة استقرار مستحلبات زيت في ماء من نوع (oil-in-water) المكونة من مستخلص الكانابيديول (CBD) الموضعي، سواء كانت تجارية أو مُحضرة خارجياً، حيث وجدت أنه بينما يؤدي الضوء والحرارة عموماً إلى تحلل الـ CBD، فإن الهلاميات المتوفرة تجارياً ومستحلبات "بكلرينج" عالية اللزوجة (المستقرة بواسطة Aerosil® R974) توفر استقراراً فائقاً مقارنة بتركيبات أخرى مثل زيوت الأنسجة.
المؤلفون الأصليون:Alyson Bennett, Roderick B. Walker
تخيل أنك طاهٍ يحاول خبز الكعكة المثالية، ولكن بدلاً من الدقيق والسكر، مكونك الرئيسي هو توابل رقيقة ومتقلبة تكره الحرارة وتصاب بالتوتر في ضوء الشمس. هذا هو عالم "الكانابيديول"، أو ما يعرف بـ CBD، وهو مكون شائع يوجد في اللوشنات والزيوت التي يستخدمها الناس لتهدئة العضلات المتعبة أو تهدئة البشرة. في جنوب أفريقيا، تخضع هذه المنتجات لرقابة صارمة لضمان سلامتها واحتوائها فقط على كميات ضئيلة وقانونية من الـ CBD دون أي من شعور "النشوة" المرتبط بالقنب. ومع ذلك، هناك عقبة: الـ CBD يشبه ضيفاً خجولاً في حفلة، يذوب ويتلاشى إذا أصبحت الغرفة دافئة جداً أو إذا كانت الأضواء ساطعة للغاية. إذا تحلل الـ CBD قبل استخدام المنتج، فسيصبح اللوشن مجرد ماء باهظ الثمن. يبحث هذا البحث في علم الحفاظ على هذا "الضيف الخجول" آمناً داخل أنواع مختلفة من الكريمات والزيوت، مختبراً مدى قدرة الوصفات المتنوعة على حماية المكون من الحرارة والضوء اليوميين في صيف جنوب أفريقيا.
قرر العلماء في جامعة رود de Rhodes خوض لعبة "البقاء للأقوى" مع الـ CBD. قاموا بجمع تشكيلة من منتجات الـ CBD المتاحة تجارياً — مثل لوشنات الجسم، وكريمات اليد، والجل المشتراة من الصيدليات المحلية — وخلطوا نسخهم الخاصة في المختبر، والتي تُعرف بالتركيبات "المحضرة خارجياً". فكر في هذه النسخ المنزلية كأنها وصفات تجريبية حيث استبدل العلماء المكونات ليروا أي مزيج سيخلق درعاً أقوى للـ CBD. اختبروا هذه المخاليط تحت ثلاثة ظروف مختلفة: وضعها في خزانة باردة ومظلمة (المنطقة الآمنة)، ووضعها على حافة نافذة مشمسة (فخ الضوء)، وخبزها في فرن دافئ مضبوط على 3ستة وثلاثين درجة مئوية (فخ الحرارة). أرادوا معرفة أي تركيبة ستحافظ على الـ CBD سليماً لأطول فترة ممكنة، وأيها سيجعله يتحلل، أو يتفكك، بشكل أسرع.
جاءت النتائج مثل سباق كان خط البداية فيه مليئاً بالوعود، لكن خط النهاية أظهر فائزين وخاسرين مفاجئين. وجدت الدراسة أن الحرارة والضوء هما الشريران النهائيان لاستقرار الـ CBD. عندما تعرضت المنتجات للضوء أو سُخنت حتى 37 درجة مئوية، بدأ الـ CBD في التحلل بشكل أسرع بكثير، تماماً مثل ذوبان الآيس كريم في يوم حار. ومن بين المنتجات المشتراة من المتاجر، كان "الجل" هو البطل الواضح؛ فقد حافظ على الـ CBD الخاص به بشكل أفضل، حتى عندما أصبحت الأمور دافئة. ويشتبه الباحثون في أن هذا لأن الجل كثيف ولزج جداً (لزوجة عالية)، مما يجعله يعمل كحصن، مما يصعب على التأثيرات الضارة للحرارة والضوء الوصول إلى الـ CBD المحاصر بداخله. في المقابل، كان "زيت الأنسجة" (tissue oil) هو الخاسر الأكبر؛ فقد فقد كمية هائلة من الـ CBD الخاص به، خاصة عند تخزينه في درجة حرارة 37 مئوية، ويرجح أن السبب هو أن الزيت سائل جداً ولا يوفر سوى القليل من الحماية ضد العوامل الجوية.
قدمت التجارب المنزلية رؤى رائعة حول كيفية بناء درع أفضل. أنشأ العلماء أنواعاً مختلفة من المخاليط، بما في ذلك نوع يسمى "مستحلب بيكرينج" (Pickering emulsion). يمكنك التفكير في هذا كأنه وصفة خاصة حيث تعمل جزيئات صلبة صغيرة (تسمى Aerosil® R974) كأنها طوب صغير، تبني جداراً متيناً حول قطرات الزيت التي تحتوي على الـ CBD. هذا الهيكل الذي يشبه "جدار الطوب" ثبت أنه فعال للغاية. أظهر مستحلب بيكرينج استقراراً أفضل من الكريمات المنزلية الأخرى، محافظاً على ثباته حتى عند درجة حرارة 37 مئوية. ومع ذلك، كان هناك مقايضة: بينما كان كريم "جدار الطوب" هذا رائعاً في حماية الـ CBD، إلا أنه كان أيضاً كثيفاً جداً وصعب الفرد على الجلد، خاصة عندما يكون دافئاً. أما الكريمات المنزلية الأخرى فكانت أسهل في الفرد، لكنها لم تحمِ الـ CBD بقدر الجل أو مستحلب بيكرينج.
في النهاية، تقترح الورقة البحثية أنه إذا كنت تريد كريماً يحتوي على الـ CBD يبقى فعالاً في المناخ الحار، فأنت بحاجة إلى تركيبة سميكة ومتينة. أثبت جل الـ CBD التجاري أن الكثافة العالية يمكن أن تبطئ التحلل، وأظهر مستحلب بيكرينج المصنوع في المختبر أن استخدام الجزيئات الصلبة لبناء هيكل واقٍ هو طريقة واعدة لصنع كريمات مستقرة. ومع ذلك، تسلط الدراسة الضوء أيضاً على تحدٍ: صنع منتج يكون فائق الاستقرار وسهل الفرد في آن واحد هو أمر صعب. زيت الأنسجة، الذي كان سهلاً في الفرد، فشل فشلاً ذريعاً في الحفاظ على سلامة الـ CBD. لذا، بينما لم نجد بعد "الإكسير السحري" المثالي، فإن هذا البحث يعطينا خارطة طريق واضحة: للحفاظ على الـ CBD من الاختفاء، نحتاج إلى بناء حواجز أكثر سمكاً ومتانة حوله، ربما باستخدام تلك الجزيئات التي تشبه "الطوب"، حتى لو كان ذلك يعني أن ملمس الكريم سيكون أثقل على البشرة.
ملخص تقني: استقرار مستحلبات زيت في الماء (o/w) الموضعية للكانابيديول (CBD) التجارية والمحضرة صيدلانياً في جنوب أفريقيا
بيان المشكلة في جنوب أفريقيا، تخضع التركيبات الموضعية التي تحتوي على الكانابيديول (CBD) للتنظيم كمنتجات من الفئة (Schedule 0) بموجب قانون الأدوية والمواد ذات الصلة، مما يتطلب محتوى منخفضاً من الـ CBD ونسبة ضئيلة جداً من الـ THC (أقل من 0.001%). ومع ذلك، فإن موثوقية هذه المنتجات تتأثر بعدم اتساق محتوى الـ CBD، وسوء التوسيم، والتحلل. وقد سلطت الدراسات السابقة الضوء على أن التجارب السريرية لمنتجات الـ CBD الموضعية غالباً ما تعاني من التحيز وصغر حجم العينات، بينما يكشف اختبار الجودة للمنتجات التجارية عن تباينات كبيرة بين المحتوى المعلن والمحتوى الفعلي للـ CBD. علاوة على ذلك، فإن الـ CBD عرضة للتحلل عبر التعرض للضوء ودرجات الحرارة المرتفقة، مما يؤدي إلى عدم فاعلية المنتج وفقدان ثقة المستهلك. وهناك نقص في البيانات المعيارية المتعلقة باستقرار مستحضرات الـ CBD الموضعية التجارية في جنوب أفريقيا مقارنة بالتركيبات المحضرة صيدلانياً (extemporaneously prepared) في ظروف الاستخدام المحلي.
المنهجية قيمت الدراسة الخصائص الفيزيائية واستقرار مجموعة مختارة من مستحضرات الـ CBD الموضعية المتوفرة تجارياً في جنوب أفريقيا (لوشن الجسم، كريم اليدين، كريم المفاصل والعضلات، زيت الأنسجة، والجل) جنباً إلى جنب مع مستحلبات "زيت في ماء" (o/w) المحضرة صيدلانياً.
التركيبات: تم تطوير أربع تركيبات محضرة صيدلانياً لمحاكاة الكريمات المائية التجارية: كريم مائي قياسي، مستحلب جل، إيمولجيل (emulgel)، ومستحلب بيكرينج (Pickering emulsion) مستقر باستخدام Aerosil® R974 (سيليكا كارهة للماء جزئياً). تم تحضير هذه التركيبات باستخدام تقنيات المعالجة الباردة عند درجة حرارة الغرفة (22 درجة مئوية).
التوصيف: تم تقييم الخصائص الفيزيائية بما في ذلك اللزوجة (مقياس لزوجة بروكفيلد)، وإجهاد الخضوع الديناميكي وسلوك ترقق القص (مقياس ريومتر Anton Paar)، وقابلية الانتشار (طريقة اللوح المتوازي عند 22، 25، 30، و35 درجة مئوية)، والجهد الزائفي (Zeta potential) باستخدام محلول كلوريد الصوديوم (NaCl) بتركيز 10 ميلي مولار.
الطريقة التحليلية: تم تطوير طريقة استخلاص وتحليل باستخدام الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC) جديدة ومحققة وفقاً لإرشادات ICH (Q2(R2)) لتقدير محتوى الـ CBD. استخدمت الطريقة عمود C18 مع كشف الأشعة فوق البنفسجية عند طول موجي 228 نانومتر.
اختبار الاستقرار: خضعت العينات لثلاث حالات على مدار 12 أسبوعاً:
درجة حرارة الغرفة (22 درجة مئوية) في الظلام.
درجة حرارة الغرفة (22 درجة مئوية) مع التعرض للضوء (لمحاكاة الاستخدام على سطح المكتب).
درجة حرارة مرتفعة (37 درجة مئوية) في الظلام (لمحاكاة التخزين في المناخات الحارة أو حرارة الجسم).
تحليل البيانات: تم نمذجة تحلل الـ CBD باستخدام حركية التفاعل من الدرجة الأولى لتحديد ثوابت المعدل (k).
النتائج الرئيسية
الخصائص الفيزيائية:
اللزوجة وإجهاد الخضوع: أظهر مستحلب بيكرينج (4.5% Aerosil® R974) أعلى لزوجة (5,100,000 سنتي بايز) وأعلى إجهاد خضوع ديناميكي (215.03 باسكال) بين جميع العينات المختبرة. وكان الجل التجاري هو المنتج التجاري الأكثر لزوجة (4,595,000 سنتي بايز). أما زيت الأنسجة فكان سائلاً نيوتونياً منخفض اللزوجة.
قابلية الانتشار: أثرت درجة الحرارة بشكل كبير على قابلية الانتشار. وبينما أصبحت معظم الكريمات واللوشنات أكثر قابلية للانتشار عند 35 درجة مئوية، أظهر الجل عالي اللزوجة ومستحلب بيكرينج انخفاضاً في قابلية الانتشار مع ارتفاع درجة الحرارة. وتحديداً، أظهر مستحلب بيكرينج قابلية انتشار أقل عند 35 درجة مئوية مقارنة بتركيبات مستحلبات (o/w) الأخرى المحضرة صيدلانياً.
الجهد الزائفي (Zeta Potential): تراوحت القيم بين -13.33 ميلي فولت و -30.73 ميلي فولت. أظهر مستحلب بيكرينج جهداً زائفي قدره -25.50 ميلي فولت، ويُعزى ذلك إلى مجموعات السيليل (silanol groups) في Aerosil® R974 وغياب المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية.
استقرار الـ CBD:
عوامل التحلل: أدى التعرض للضوء ودرجة الحرارة المرتفعة (37 درجة مئوية) إلى زيادة معدلات تحلل الـ CBD بشكل كبير في جميع التركيبات.
المنتجات التجارية: أظهر الجل التجاري أفضل استقرار، مع أدنى معدلات تحلل في جميع الظروف. وأظهر زيت الأنسجة أسوأ استقرار، حيث فقد 90.4% من محتوى الـ CBD بعد 12 أسبوعاً عند 37 درجة مئوية. وأظهر كريم اليدين ولوشن الجسم استقراراً متوسطاً، حيث احتفظ كريم اليدين بمحتوى أكبر من الـ CBD مقارنة بلوشن الجسم عند 37 درجة مئوية، وربما يعود ذلك إلى اللزوجة العالية ومحتوى زبدة الشيا.
التركيبات المحضرة صيدلانياً: بشكل عام، تحللت التركيبات المحضرة صيدلانياً بشكل أسرع من المنتجات التجارية. ومع ذلك، أظهر مستحلب بيكرينج معدل تحلل أبطأ (k=0.0156 يوم−1 عند 37 درجة مئوية في الظلام) مقارنة بمستحلبات (o/w) الأخرى المحضرة صيدلانياً (k=0.0170 و $0.0174يوم^{-1}$).
ارتباط اللزوجة: ارتبطت التركيبات ذات اللزوجة العالية (الجل ومستحلب بيكرينج) عموماً بمعدلات تحلل أبطأ، ويرجع ذلك على الأرجب إلى تقليل اختراق المواد المؤكسدة للـ CBD المحاصر داخل قطرات الزيت.
الأهمية والادعاءات تخلص الورقة إلى أن درجة حرارة التخزين والتعرض للضوء هما المحركان الحرجان لتحلل الـ CBD في التركيبات الموضعية، لا سيما تلك ذات اللزوجة المنخفضة والمحتوى القليل من مضادات الأكسدة. وتؤكد الدراسة أن:
التفوق التجاري: توفر الجيلات المتوفرة تجارياً استقراراً فائقاً للـ CBD مقارنة بالمنتجات التجارية الأخرى المختبرة والتركيبات المحضرة صيدلانياً، ويرجع ذلك على الأرجح إلى مجموعات المواد المضافة المحددة (بما في ذلك مضادات الأكسدة) واللزوجة العالية.
إمكانات مستحلب بيكرينج: يوفر مستحلب بيكرينج، المستقر باستخدام Aerosil® R974، بديلاً قابلاً للتطبيق للتحضير الصيدلاني. فهو يوفر لزوجة عالية واستقراراً محسناً للـ CBD عند 37 درجة مئوية مقارنة بمستحلبات (o/w) الأخرى المحضرة بالتبريد، رغم انخفاض قابليته للانتشار عند درجات الحرارة المرتفعة.
تصميم التركيبة: يمكن لاستخدام المواد المضافة مثل Aerosil® R974 أن يخلق مستحلب (o/w) عالي اللزوجة ومستقر يحاكي خصائص الكريمات التجارية مع تحسين استقرار الـ CBD تحت الإجهاد الحراري.
القيود: لم تؤدِ إضافة مضادات الأكسدة (مثل حمض الروزمارينيك في دراسات أخرى) بالضرورة إلى تعزيز الاستقرار في جميع السياقات، مما يشير إلى أن الحواجز الفيزيائية (اللزوجة، وتراص القطرات) قد تكون بنفس أهمية التثبيت الكيميائي.
يؤكد المؤلفون أنه على الرغم من أن مستحلب بيكرينج أظهر نتائج واعدة، إلا أن هناك حاجة لمزيد من الدراسات لفهم العلاقة بين اللزوجة العالية، وانخفاض قابلية الانتشار، وحجم القطرات، ومعدلات الأكسدة في تركيبات الـ CBD. وتشدد الأبحاث على الحاجة إلى رقابة صارمة على الجودة وتغليف مناسب (حاويات معتمة) لضمان فاعلية المنتج في سوق جنوب أفريقيا.