Технология OROS как инженерный подход к контролируемому высвобождению лекарственных веществ (обзор)

Введение. Разработка пероральных лекарственных форм с контролируемым высвобождением остается одним из значимых направлений современной фармацевтической технологии. Такие системы позволяют уменьшать колебания концентрации лекарственного вещества в плазме крови, снижать частоту приема и повышать удобство длительной терапии. Среди платформ модифицированного высвобождения особое место занимают осмотические системы доставки, в которых высвобождение активного фармацевтического ингредиента (АФИ) определяется не только его физико-химическими свойствами, но и заранее заданными конструктивными параметрами лекарственной формы. К таким параметрам относятся состав ядра, величина осмотического градиента, свойства полупроницаемой мембраны, наличие и размер выходного отверстия, характеристики выталкивающего слоя и т.д.

Текст. Целью настоящего обзора является анализ технологии OROS как инженерной платформы контролируемого высвобождения с рассмотрением основных конструктивных типов осмотических систем, механизмов их функционирования, критических факторов разработки и технологических ограничений.

Заключение. Анализ литературных и патентных данных показывает, что OROS остается актуальным направлением разработки лекарственных форм с модифицированным высвобождением благодаря возможности программируемого и воспроизводимого высвобождения лекарственного вещества. Наибольшее практическое значение имеют такие платформы, как элементарный осмотический насос, двухслойная осмотическая система и осмотическая система с контролируемой пористостью, поскольку эти системы позволяют решать разные технологические задачи: доставку растворимых веществ, высвобождение малорастворимых активных фармацевтических ингредиентов и формирование микропористого пути высвобождения без отдельной стадии лазерной перфорации. Вместе с тем OROS-системы требуют точного фармацевтического дизайна, контроля критических параметров качества и специализированного оборудования, что ограничивает их широкое внедрение, но сохраняет высокий интерес к данной технологии при создании современных препаратов пролонгированного действия.

1. Verma R. K., Krishna D. M., Garg S. Formulation aspects in the development of osmotically controlled oral drug delivery systems. Journal of Controlled Release. 2002;79(1–3):7–27. https://doi.org/10.1016/S0168-3659(01)00550-8

2. Леонова М. В. Новые лекарственные формы и системы доставки лекарственных средств: особенности пероральных лекарственных форм. Часть 2. Лечебное дело. 2009;(3):18–26.

3. Santus G., Baker R. W. Osmotic drug delivery: a review of the patent literature. Journal of Controlled Release. 1995;35(1):1–21. https://doi.org/10.1016/0168-3659(95)00013-x

4. Siepmann J., Peppas N. A. Hydrophilic matrices for controlled drug delivery: an improved mathematical model to predict the resulting drug release kinetics (the "sequential layer" model). Pharmaceutical Research. 2000;17(10):1290–1298. https://doi.org/10.1023/A:1026455822595

5. Colombo P., Bettini R., Santi P., Peppas N. A. Swellable matrices for controlled drug delivery: gel-layer behaviour, mechanisms and optimal performance. Pharmaceutical Science & Technology Today. 2000;3(6):198–204. https://doi.org/10.1016/S1461-5347(00)00269-8

6. Siepmann J., Kranz H., Bodmeier R., Peppas N. A. HPMC-matrices for controlled drug delivery: a new model combining diffusion, swelling, and dissolution mechanisms and predicting the release kinetics. Pharmaceutical Research. 1999;16(11):1748–1756. https://doi.org/10.1023/A:1018914301328

7. Kumaravelrajan R., Narayanan N., Suba V., Bhaskar K. Simultaneous delivery of nifedipine and metoprolol tartarate using sandwiched osmotic pump tablet system. International Journal of Pharmaceutics. 2010;399(1–2):60–70. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2010.08.003

8. Theeuwes F. Elementary osmotic pump. Journal of Pharmaceutical Sciences. 1975;64(12):1987–1991. https://doi.org/10.1002/jps.2600641218

9. Zentner G. M., Rork G. S., Himmelstein K. J. Osmotic flow through controlled porosity films: an approach to delivery of water soluble compounds. Journal of Controlled Release. 1985;2:217–229. https://doi.org/10.1016/0168-3659(85)90047-1

10. Sathyan G., Chancellor M. B., Gupta S. K. Effect of OROS® controlled-release delivery on the pharmacokinetics and pharmacodynamics of oxybutynin chloride. British Journal of Clinical Pharmacology. 2001;52(4):409–417. https://doi.org/10.1046/j.0306-5251.2001.01463.x

11. Verma R. K., Garg S. Current status of drug delivery technologies and future directions. Pharmaceutical Technology On-Line. 2001;25(2):1–14.

12. Swanson D. R., Barclay B. L., Wong P. S. L., Theeuwes F. Nifedipine gastrointestinal therapeutic system. The American Journal of Medicine. 1987;83(6):3–9. https://doi.org/10.1016/0002-9343(87)90629-2

13. Missaghi S., Patel P., Farrell T. P., Huatan H., Rajabi-Siahboomi A. R. Investigation of critical core formulation and process parameters for osmotic pump oral drug delivery. AAPS PharmSciTech. 2014;15(1):149–160. https://doi.org/10.1208/s12249-013-0040-4

14. Qiu X., Shu J., Chen Y., Min Q., Bai Y., Yao H., Qin S. Oral osmotic pump drug delivery systems: a narrative review of structural designs, functional mechanisms and emerging applications. Pakistan Journal of Pharmaceutical Sciences. 2026;39(7):1901–1916. https://doi.org/10.36721/PJPS.2026.39.7.181.1

15. Almoshari Y. Osmotic pump drug delivery systems—A comprehensive review. Pharmaceuticals. 2022;15(11):1430. https://doi.org/10.3390/ph15111430

16. Dasankoppa F. S., Ningangowdar M., Sholapur H. Formulation and evaluation of controlled porosity osmotic pump for oral delivery of ketorolac. Journal of Basic and Clinical Pharmacy. 2012;4(1):2–9. https://doi.org/10.4103/0976-0105.109398

17. Malaterre V., Ogorka J., Loggia N., Gurny R. Oral osmotically driven systems: 30 years of development and clinical use. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2009;73(3):311–323. https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2009.07.002

18. Ogueri K. S., Shamblin S. L. Osmotic-controlled release oral tablets: technology and functional insights. Trends in Biotechnology. 2022;40(5):606–619. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2021.10.001

19. Navarro-Tumar D., García-Merino B., González-Fernández C., Ortiz I., San-Román M.-F., Bringas E. Novel applications in controlled drug delivery systems by integrating osmotic pumps and magnetic nanoparticles. Sensors. 2024;24(21):7042. https://doi.org/10.3390/s24217042

20. Liu L., Ku J., Khang G., Lee B., Rhee J. M., Lee H. B. Nifedipine controlled delivery by sandwiched osmotic tablet system. Journal of Controlled Release. 2000;68(2):145–156. https://doi.org/10.1016/s0168-3659(00)00243-1

21. Hu J., Zhang L., Li W., He Y., Wu C.-Y. Modelling the controlled drug release of push-pull osmotic pump tablets using DEM. International Journal of Pharmaceutics. 2024;660:124316. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2024.124316

22. Thombre A. G., Cardinal J. R., DeNoto A. R., Herbig S. M., Smith K. L. Asymmetric membrane capsules for osmotic drug delivery: I. Development of a manufacturing process. Journal of Controlled Release. 1999;57(1):55–64. https://doi.org/10.1016/S0168-3659(98)00100-X

23. Makhija S. N., Vavia P. R. Controlled porosity osmotic pump-based controlled release systems of pseudoephedrine: I. Cellulose acetate as a semipermeable membrane. Journal of Controlled Release. 2003;89(1):5–18. https://doi.org/10.1016/s0168-3659(02)00482-0

24. Sahoo C. K., Sahoo N. K., Rao S. R. M., Sudhakar M., Satyanarayana K. A review on controlled porosity osmotic pump tablets and its evaluation. Bulletin of Faculty of Pharmacy, Cairo University. 2015;53(2):195–205. https://doi.org/10.1016/j.bfopcu.2015.10.004

25. Singla D., Hari Kumar S. L., Nirmala. Osmotic pump drug delivery—A novel approach. International Journal of Research in Pharmacy and Chemistry. 2012;2(2):661–670.

26. Bansode A. S., Sarvanan K. Review on novel osmotic drug delivery system. Journal of Drug Delivery and Therapeutics. 2018;8(5-s):87–93. https://doi.org/10.22270/jddt.v8i5-s.1961

27. Cheng L., Gai X., Wen H., Liu D., Tang X., Wang Y., Wang T., Pan W., Yang X. Aqueous polymer dispersion coating used for osmotic pump tablets: membrane property investigation and IVIVC evaluation. AAPS PharmSciTech. 2018;19(1):242–250. https://doi.org/10.1208/s12249-017-0837-7

28. Singh Tomar B., Tirumkudulu M. S., Yu W., Berchielli A., Doshi P. Osmotic tablet coatings: drying stress, mechanical properties and microstructure. International Journal of Pharmaceutics. 2022;617:121611. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2022.121611

29. Ma C., Huang Z., Zhu Y., Chen X., Singh V., Huang Y., Pan X., Wu C. Production and in vitro evaluation of a lamotrigine extended release tablet based on a controlled-porosity osmotic pump system. Die Pharmazie. 2017;72(9):511–517. https://doi.org/10.1691/ph.2017.7054

30. Gupta B. P., Thakur N., Jain N. P., Banweer J., Jain S. Osmotically controlled drug delivery system with associated drugs. Journal of Pharmacy & Pharmaceutical Sciences. 2010;13(4):571–588. https://doi.org/10.18433/J38W25

31. Keraliya R. A., Patel C., Patel P., Keraliya V., Soni T. G., Patel R. C., Patel M. M. Osmotic drug delivery system as a part of modified release dosage form. ISRN Pharmaceutics. 2012;2012:528079. https://doi.org/10.5402/2012/528079

32. Emara L. H., Taha N. F., Badr R. M., Mursi N. M. Development of an osmotic pump system for controlled delivery of diclofenac sodium. Drug Discoveries & Therapeutics. 2012;6(5):269–277. https://doi.org/10.5582/ddt.2012.v6.5.269

33. Thombre A. G., Zentner G. M., Himmelstein K. J. Mechanism of water transport in controlled porosity osmotic devices. Journal of Membrane Science. 1989;40(3):279–310. https://doi.org/10.1016/S0376-7388(00)81152-7

34. Herbig S. M., Cardinal J. R., Korsmeyer R. W., Smith K. L. Asymmetric-membrane tablet coatings for osmotic drug delivery. Journal of Controlled Release. 1995;35(2–3):127–136. https://doi.org/10.1016/0168-3659(95)00028-7

35. Lindstedt B., Ragnarsson G., Hjärtstam J. Osmotic pumping as a release mechanism for membrane-coated drug formulations. International Journal of Pharmaceutics. 1989;56(3):261–268. https://doi.org/10.1016/0378-5173(89)90023-9

36. Prabakaran D., Singh P., Kanaujia P., Jaganathan K. S., Rawat A., Vyas S. P. Modified push–pull osmotic system for simultaneous delivery of theophylline and salbutamol: development and in vitro characterization. International Journal of Pharmaceutics. 2004;284(1–2):95–108. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2004.07.015

37. Shahi S. R., Zadbuke N. S., Gulecha B., Shivanikar S. S., Shinde S. B. Design and development of controlled porosity osmotic tablet of diltiazem hydrochloride. Journal of Advanced Pharmaceutical Technology & Research. 2012;3(4):229–236. https://doi.org/10.4103/2231-4040.104714

38. Nokhodchi A., Momin M. N., Shokri J., Shahsavari M., Rashidi P.A. Factors affecting the release of nifedipine from a swellable elementary osmotic pump. Drug Delivery. 2008;15(1):43–48. https://doi.org/10.1080/10717540701829028

39. Gaebler F., Coffee G. Laser drilling enables advanced drug delivery systems. Pharmaceutical Manufacturing. 2007:1–7.

40. Nakajima T., Takeuchi I., Ohshima H., Terada H., Makino K. Push-pull controlled drug release systems: effect of molecular weight of polyethylene oxide on drug release. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2018;107(7):1896–1902. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2018.02.022

41. Verma R. K., Mishra B., Garg S. Osmotically controlled oral drug delivery. Drug Development and Industrial Pharmacy. 2000;26(7):695–708. https://doi.org/10.1081/DDC-100101287

42. Conley R., Gupta S. K., Sathyan G. Clinical spectrum of the osmotic-controlled release oral delivery system (OROS), an advanced oral delivery form. Current Medical Research and Opinion. 2006;22(10):1879–1892. https://doi.org/10.1185/030079906X132613

43. Mohanty A., Tirumkudulu M. S., Tomar B. S., Doshi P., Yu W., Berchielli A., Manthena S., Mao Y., Ogueri K. S. Drug release in bilayer osmotic tablets at high loadings. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2025;114:107374. https://doi.org/10.1016/j.jddst.2025.107374

44. Farooqi S., Yousuf R. I., Shoaib M. H., Ahmed K., Ansar S., Husain T. Quality by Design (QbD)-based numerical and graphical optimization technique for the development of osmotic pump controlled-release metoclopramide HCl tablets. Drug Design, Development and Therapy. 2020;14:5217–5234. https://doi.org/10.2147/DDDT.S278918

45. Saleem M. T., Shoaib M. H., Yousuf R. I., Siddiqui F. RSM and AI based machine learning for quality by design development of rivaroxaban push-pull osmotic tablets and its PBPK modeling. Scientific Reports. 2025;15:7922. https://doi.org/10.1038/s41598-025-91601-z

46. Danielak D., Paszkowska J., Martin L., Gimbel J., Ferrizzi D., Dobosz J., Romański M., Baran E., Kulinowski P., Winiarski M., Smoleński M., Staniszewska M., Myslitska D., Rajabi-Siahboomi A., Garbacz G. Comprehensive evaluation of push–pull osmotic pump tablets using biopredictive dissolution tests in advanced modular platform, MRI visualizations, and pharmacokinetic simulations. Molecular Pharmaceutics. 2025;22(9):5576–5591. https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.5c00612

47. Maharjan A., Sun H., Cao Z., Li K., Liu J., Liu J., Xiao T., Peng G., Ji J., York P., Regmi B., Yin X., Zhang J., Wu L. Redefinition to bilayer osmotic pump tablets as subterranean river system within mini-earth via three-dimensional structure mechanism. Acta Pharmaceutica Sinica B. 2022;12(5):2568–2577. https://doi.org/10.1016/j.apsb.2021.11.008

48. van den Berg G., van Steveninck F., Gubbens-Stibbe J. M., Schoemaker H. C., de Boer A. G., Cohen A. F. Influence of food on the bioavailability of metoprolol from an OROS system; a study in healthy volunteers. European Journal of Clinical Pharmacology. 1990;39(3):315–316. https://doi.org/10.1007/BF00315121