Die topische Verabreichung ist aufgrund ihrer Vorteile, einschließlich der einfachen Anwendung und der Bequemlichkeit, sowohl extra- als auch intraokulares Gewebe zu erreichen, der häufigste Verabreichungsweg für ophthalmologische Arzneimittel.
Das pharmakokinetische Profil topisch angewendeter Augenmedikamente wird durch präkorneale Faktoren (z. B. Tränenfluss, Drainage) und die spezifischen Eigenschaften der Formulierung selbst beeinflusst, die die Menge des Arzneimittels bestimmen, die in das Auge eindringt.
Ophthalmologische Lösungen und Suspensionen in Form von Augentropfen stellen die in der Augenheilkunde am häufigsten verwendeten pharmazeutischen Formulierungen dar.
Augenlösungen sind Formulierungen, bei denen das Arzneimittel vollständig in einem bestimmten Lösungsmittel gelöst ist. Typischerweise handelt es sich um niedrigviskose, wässrige Lösungen, die mit dem wässrigen Tränenfilm mischbar sind. Daher muss das Arzneimittel zumindest bis zu einem gewissen Grad wasserlöslich sein. Es gibt einige Ausnahmen, wie zusammengesetzte Zubereitungen von Cyclosporin in Mais- , Rhizinus- oder Olivenöl. Um Augenreizungen zu minimieren, müssen ophthalmologische Lösungen idealerweise eine Osmolalität von etwa 300 mOsm/kg aufweisen, was der Tonizität normaler Tränen entspricht, das Auge verträgt jedoch auch Lösungen mit einer Osmolalität im Bereich von 200–600 mOsm/kg oder 0,2–2,0 % in NaCl-Äquivalenten. Zur Modifizierung der Tonizität werden Natriumchlorid, Borsäure und Dextrose verwendet.
Ophthalmologische Lösungen müssen einen pH-Wert zwischen 4,5 und 9 haben, um keine Tränen- und Blinzelreflexe hervorzurufen.
Um die Stabilität und Sterilität zu verbessern, werden ophthalmologische Lösungen mit geeigneten Trägern formuliert, die Puffer, organische oder anorganische Träger, Emulgatoren und Benetzungsmittel enthalten können. Zu den Vorteilen der Lösungen gehört die relativ einfache Dosierung und Verwendung. Darüber hinaus sind die meisten Wirkstoffe gut verträglich, verursachen kaum Beschwerden und beeinträchtigen das Sehvermögen nicht.
Pharmazeutische Derivate mit geringer Wasserlöslichkeit, wie Acetate und Alkohole, die als topische Kortikoide verwendet werden, erfordern Formulierungen als Augensuspensionen. Eine Suspension besteht aus Wirkstoffpartikeln in einem gesättigten wässrigen Träger, der Dispergier- und Suspendiermittel enthält. Die in der Suspension enthaltenen Arzneimittelpartikel müssen kleiner als 10 µm sein, eine einheitliche Größe haben und mikronisiert sein, um eine Reizung der Augenoberfläche zu verhindern. Ähnlich wie die ophthalmischen Lösungen sollten die Suspensionen mit einer Tonizität und einem pH-Wert formuliert werden, die die Augenoberfläche nicht reizen. Im Vergleich zu Lösungen weisen Augensuspensionen einige Nachteile auf, die mit der Formulierung und Verwendung verbunden sind. Für Hersteller stellen Suspensionen sowohl hinsichtlich der Sterilisationsmethoden als auch hinsichtlich der Wirkstoffkonzentration Probleme dar, die nur durch eine Erhöhung der Partikelanzahl manipuliert werden können. Diese Probleme können durch die Neuformulierung von Augensuspensionen als Lösungen überwunden werden, entweder durch die Formulierung wasserlöslicher Derivate der Ausgangsarzneistoffe (z. B. Natriumphosphatsalze für Glukokortikoide) oder durch die Komplexierung schwer wasserlöslicher Verbindungen mit Arzneimittelträgern wie Cyclodextrinen, um ihre Wasserlöslichkeit zu erhöhen. Aus praktischer Sicht gehören zu den potenziellen Nachteilen von Augensuspensionen die Möglichkeit einer Reizung durch suspendierte Kristalle oder Partikel und die Notwendigkeit, vor der Verwendung ausreichend geschüttelt zu werden, um Arzneimittelpartikel gleichmäßig zu verteilen und eine falsche Dosierung zu vermeiden.
Alle Mehrfachdosis-Augenpräparate müssen ein bakteriostatisches Konservierungsmittel (z. B. Benzalkoniumchlorid, Benzethoniumchlorid, Methylparaben, Propylparaben, Quecksilberverbindungen, Thimerosal) enthalten, um das mikrobielle Wachstum während der klinischen Anwendung zu verhindern oder zu hemmen. Bei entsprechenden Konzentrationen müssen diese Konservierungsstoffe mit den anderen Inhaltsstoffen des Präparats verträglich sein und über die gesamte Anwendungsdauer der Augentropfen wirksam bleiben. Es wird davon ausgegangen, dass konservierte Augentropfen in Mehrdosenbehältern bis zu einem Monat nach dem Öffnen nicht stark kontaminiert werden, sodass diese Augentropfen maximal vier Wochen lang verwendet werden können.
Obwohl sie nützlich sind, um eine bakterielle Kontamination von Mehrzweck-Augenlösungen zu verhindern, können Konservierungsmittel jedoch schädliche toxische Wirkungen auf die Augenoberfläche haben. Die größte Sorge bei ihrer häufigen oder längeren Anwendung besteht in ihrer potenziellen Toxizität für das Augenoberflächenepithel, einer Störung der Tränenfilmstabilität und Überempfindlichkeitsreaktionen.
Unter Verwendung von Hornhautepithelzellen von Hunden in Gewebekulturen wurde gezeigt, dass sowohl Benzalkoniumchlorid (in Konzentrationen von 0,025‰ bis 0,01 %) als auch Thimerosal (in Konzentrationen von 0,0125‰ bis 0,1 %) bei allen bewerteten Konzentrationen schwerwiegende morphologische Veränderungen hervorrufen. Bei experimenteller Verabreichung an Kaninchen in Konzentrationen von 0,004 % bis 0,02 %, die in den meisten kommerziell erhältlichen Augentropfen verwendet werden, löste Benzalkoniumchlorid eine erhebliche entzündliche Infiltration des Limbus, der Bindehaut und des Trabekelnetzwerks aus. Da Benzalkoniumchlorid in den meisten Antiglaukommitteln verwendet wird, geht man derzeit davon aus, dass die ähnlichen entzündlichen Veränderungen der Augenoberfläche, die während einer Langzeitbehandlung beim Menschen hervorgerufen werden, das Ergebnis einer Filteroperation direkt beeinflussen, indem sie das Risiko einer Bläschenverkapselung erhöhen.