Фармакокинетика новых лекарственных форм пироксикама

Бобокалонов, Джамшед Толехмуродович

Диссертации по медицине → Фармакология, клиническая фармакология

Автореферат и диссертация по медицине (14.03.06) на тему:Фармакокинетика новых лекарственных форм пироксикама

ДИССЕРТАЦИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

Бобокалонов, Джамшед Толехмуродович Душанбе 2011 г.

Ученая степень: кандидата биологических наук

ВАК РФ: 14.03.06

Автореферат диссертации по медицине на тему Фармакокинетика новых лекарственных форм пироксикама

На правах рукописи

БОБОКАЛОНОВ ДЖАМШЕД ТОЛЕХМУРОДОВИЧ

Фармакокинетика новых лекарственных форм пироксикама

14.03.06 -фармакология, клиническая фармакология (экспериментальное исследование)

Автореферат 4852701

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Душанбе-2011

4852701

Работа выполнена в лабораториях «Фармакология» и «Высокомолекулярные соединения» Института химии им. В.И. Никитина Академии наук Республики Таджикистан.

Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор

Рахимов Исматулло Фатхуллоевич

доктор химических наук, профессор Мухидинов Зайниддин Камарович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Гулин Александр Владимирович

ГОУ ВПО "Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина"

доктор биологических наук, профессор Юлдошев Химоиддин Юлдошевич Таджикский национальный университет

Ведущая организация: кафедра фармакологии Таджикского государственного медицинского университета им. Абуали ибни Сино

Защита диссертации состоится «_27_» сентября 2011 г. в 13 00 часов на заседании диссертационного совета КМ.047.003.01 при Институте химии им. В.И. Никитина АН РТ по адресу: 734063, Душанбе, ул. Айни, 299/2 e-mail: rif52Sbmml.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химии АН РТ по адресу: 734063, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2.

Автореферат разослан: «gb»ай 11 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук

Рахимов И.Ф.

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время все большее внимание фармацевтической науки, в том числе и фармацевтической технологии, уделяется созданию новых лекарственных форм (ЛФ) с улучшенными биофармацевтическими характеристиками. В этой связи большой интерес представляют ЛФ с пролонгированным и контролируемым высвобождением, которые имеют ряд преимуществ перед традиционными ЛФ.

В последние десятилетия проводятся интенсивные исследования и разработка систем доставки лекарственных веществ (СДЛ) на основе биосовместимых, биодеградируемых природных полимеров с контролируемым высвобождением фармакологически активного вещества (ФАВ). Пролонгированная доставка ФАВ в организм в требуемых дозах позволяет устранить многие недостатки перорального, инъекционного, ингаляционного и других способов их введения при использовании традиционных лекарственных форм. Использование СДЛ дает возможность планомерно и целенаправленно вводить в организм требуемую дозу ФАВ, что особенно важно при терапии хронических заболеваний.

В настоящее время природные полимеры, получаемые из сельскохозяйственных отходов, привлекают большое внимание для применения в различных областях и, в частности, в медицине и фармации. Они обладают широким спектром полезных эксплуатационных характеристик, среди которых, прежде всего, следует отметить биосовместимость и способность к биодеградации с образованием полезных для организма в целом конечных продуктов. В Институте химии им. В.И. Никитина АН РТ разработана технология получения пектина из различных сельскохозяйственных отходов, который используется в качестве полимера- носителя для исследования и разработки новых лекарственных форм.

Большинство работ в мире по созданию СДЛ ведутся с использованием синтетических биоразлагаемых полимеров, на основе молочной кислоты, таких как полилактиды, полигликолиды и их сополимеры, имеющие ряд недостатков. Полученные в настоящей работе гидрогелиевые микросферы на основе полимеров растительного происхождения пектина и зеина позволят разработать новые ЛФ, исключающие воспалительную тканевую реакцию при применении СДЛ на основе синтетических полимеров.

Сложность количественного описания кинетики высвобождения ЛВ связана с необходимостью учета специфики состояния полимерной композиции, т.е. ее структуры и морфологии. Более того, среди научных и патентных публикаций в указанной области лишь крайне ограниченное число работ описывает транспорт в терапевтических матрицах, полученных из сме-севых гидрогелей.

Данная работа посвящена разработке и изучению гидрогелиевых микросфер на основе пектина и зеина, как направленный поиск новых лекарст-

венных форм, способных длительное время осуществлять контролируем, высвобождение JIB с учетом диффузии и гидролитического разложения, ч-свидетельствует об актуальности исследования.

.Цель работы - заключалась в фармакологическом изучении кинетю высвобождения модельного лекарственного вещества (пироксикама) из ра работанных гидрогелевых микросфер на основе природных полимеров nci тина и зеина как средства доставки лекарств в тонком и толстом отдела кишечника с учетом диффузии и их гидролитических разложений. В соответствии с целью были определены следующие задачи: ^ разработать и обосновать принципы создания СДЛ нового поколени

на основе изучения предыдущих исследований; ^ создать ЛФ пироксикама путем его инкапсулирования в СДЛ на оснс ве биополимеров пектина и зеина;

^ изучить кинетику высвобождения пироксикама из ЛФ носителя полимерных гидрогелей и микросфер на основе зеина и пектина опытах in vitro.

s выявить влияние таких определяющих характеристик системы, ка структура биополимеров, их соотношение, степень захвата лек'арст венного вещества (ЛВ), тип сшивающего металла и форма носителя, в кинетику высвобождения ЛВ из зеин-пекгиновых микросфер (ЗПМ СДЛ в условиях in vitro; S провести комбинированные исследования высвобождения ЛВ из СД1 на основе ЗПМ в опытах ex vivo и in vivo для оценки возможности и> применения в качестве лекарственной формы;

^ разработать математическую модель транспорта фармакологически активного ЛВ из СДЛ.

Научная новнзна работыт впервые получены ЛФ пироксикама в виде микросфер на основе зеина кукурузы и петинов цитрусовых, яблочных и подсолнечника;

• проведена биофармацевтическая оценка модельных ЛФ в условиях in vitro, ex vivo и in vivo и показан двухстадийный механизм процесса высвобождения ЛВ из ЗПМ: первый связан с набуханием полимерной цепи с преобладанием диффузионных процессов; второй - с доминированием ферментативной деструкции пектиновой матрицы и выходом ЛВ соответствующий диффузионному суперслучаю II, соответствующему кинетике нулевого порядка;

• показано, что на процесс образования комплексов, степень насыщения микросфер лекарством и кинетические параметры влияют природа биополимеров, их соотношение, присутствие двухвалентных металлов и молекулярная масса пектина;

• показано, что биполимерный композиционный носитель обладает бимодальным высвобождением и предполагает создание хроно-фармакологическую систему с постепенным нарастанием концентрации JIB в крови через определенный интервал времени от начала приема;

• разработана математическая модель процесса высвобождения JIB из гидрогелевых ЗПМ, основанная на изменении соотношения биополимеров и степени их заполнения JIB, позволяющая регулировать скоростью диффузии, необходимую при создании матричных пролонгированных систем для контролируемого высвобождения JIB;

• обнаружено, что зеин-пектиновые гидрогели с ионами Zn проявляют большую устойчивость при контакте с физиологическим раствором, чем гидрогели, сформированные с ионами Са .

Практическая ценность работы. Результаты исследования фармако-кинетических, физико-химических, диффузионно-транспортных и технологических свойств полученных композиционных носителей на основе пектина и зеина позволили обосновать технологию получения СДЛ, которые обеспечат биофармацевтические характеристики, необходимые для пролонгированных ЛФ и ЛФ с направленной доставкой ЛВ в кишечник.

Разработанные зеин-пектиновые гидрогелевые системы биосовместимы, их адгезивные участки полисахаридной цепи могут являться потенциальными носителями белков, гена и культур клеток. Кроме того, гидрогели могут использоваться в качестве контактных линз и заменителей межтканевых жидкостей в тканевой инженерии. Следовательно, разработанные системы могут быть использованы для длительной и контролируемой дозировки, активных ингредиентов в лечебных и профилактических целях.

Экспериментально было определено, что полученные биополимерные комплексы деградируются только в кишечнике, что, несомненно, предоставляет потенциальную возможность для широкого их клинического применения для доставки ЛВ чувствительных к ферментам и кислой среде ЖКТ при лечении широкого спектра заболеваний.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, из них 6 статей (в журналах, рекомендованных ВАК РФ), 8 тезисов и одна глава в книге Американского химического общества.

Апробация полученных результатов. Основные результаты работы доложены на Республиканских и Международных конференциях: CRE XI-Green Chemical Reactor Engineering Conferences (Билбао, Испания, Август 26-31, 2007) «Drug Design and development», ISTC International Expert meeting (Москва, Россия, декабрь 10-11, 2007); 4th St.-Petersburg Young Scientists Conference (С. Петербург, Россия, апрель 15-17, 2008,); 6 Нуманов-ском чтении (Душанбе, 29-30 Мая 2009,); 5th St. Petersburg Young Scientist Conferences. "Modern problem of Polymer Science (С. Петербург, Россия, ок-

тябрь 19-22, 2009); Международной конференции Института Питания а (Душанбе, 2009); Пятая Всероссийской Каргинской конференции «Полим ры-2010», (Москва, Россия, 21-25 июня, 2010).

Связь темы диссертационной работы с планом научных рабо учреждения. Диссертационная работа выполнена в соответствии с плано научно-исследовательских работ Института химии им. В.И. Никитина А Республики Таджикистан «Поиск и создание новых полимерных материале и биологически активных веществ на базе продуктов синтетического растительного сырья» (ГР №0106ТД414), «Синтез, выделение исследование стериохимии и фармакологических свойств производны ацетилена, тиадолидинтионов, тиадиазолопиримидинов, а также природны растительных масел, являющихся перспективными для создания новы лекарственных средств» (ГР №0106ТД413) и проекта Т-1419 МНТ1 «Разработка и оценка пектин/протеиновых форм для доставки лекарств кишечник».

Положения, выносимые на защиту:

• зеин-пектиновые гидрогели и некоторые особенности формирована

систем доставки на их основе с максимальным захватом ЛВ; ■ диффузионно-транспортные характеристики модельного ЛВ на приме ре пироксикама из зеин-пектиновых систем доставки в условиях, ими тирующих продвижение по желудочно-кишечному тракту; - результаты фармакокинетических исследований параметров высвобо ждения пироксикама из полученных СДЛ, с целью доставки его в толстый отдел кишечника и в кровь;

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования изложения результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой отечественной и зарубежной литературы, включающего 85 источников. Работа изложена на 102 страницах компьютерного текста, содержит

14 рисунков и 8 таблиц.

Глава 1. Литературный обзор

Обобщены и проанализированы литературные данные, о перспективах развития производства лекарственных форм и систем доставки лекарств на основе биополимеров.

Глава 2. Материалы и методы исследования

Описаны характеристики исходных материалов, способы очистки и методы контроля степени их чистоты. Приведены методы получения зеина и пектинов из растительных материалов, изучение влияния носителей ЛВ на показатели общего состояния животных. Описаны процедуры проведения

фармакологических экспериментов по испытанию исследуемого вещества на основе пектин/белковых комплексов при их введении белым беспородным крысам.

Глава 3. Результаты и их обсуждение

Гндрогелевые микросферы пектина с зеииом как носители ЛВ

Пектиновые полисахариды и белки, как биоразрушающиеся и биосвме-стимые природные полимеры, стали широко использоваться в фармацевтической промышленности при создании СДЛ. Для успешной доставки ЛВ в нужное пространство, необходимо, чтобы полимерный носитель не разлагался в верхней части ЖКТ. Способность зеина формировать комплексы с полисахаридами широко используется во многих областях, включая медицину.

Настоящее исследование направлено на создание нового типа ЛФ, с использованием в качестве ЛС нестероидного противовоспалительного препарата - пироксикама (РХ), а для его транспортировки - пекгин-зеиновые (ПУЗ) комплексы. Такой подход продиктован, прежде всего, тем, что большинство ЛВ, плохо растворимы в воде, это в свою очередь приводит к медленной адсорбции их при оральном приеме и является одной из причин возникновения побочных эффектов в ЖКТ. Контролируемый прием терапевтических доз ЛВ эффективен, если доза будет поддерживаться продолжительный период, т.е. подчиняться законам кинетики первого порядка. Спад концентрации ЛВ в крови ниже определенного уровня считается не эффективным. Более того, некоторые лекарства являются токсичными при высокой концентрации в крови и очень трудно достигнуть баланса между эффективным и токсичным уровнем, когда спад концентрации лекарственного вещества в крови происходит быстро. Следовательно, необходимы исследования, нацеленные на усовершенствование методов достижения контролированного и постоянного приема ЛС.

Получение ЗПМ основывалось на идее создания целенаправленной системы доставки ЛВ, которая обеспечит целостность его в физиологической среде желудка и тонкой кишки. Механизм действия такой системы основан на том, что пектин, стабилизированный поперечными связями ионами металла, способен защитить протеин от воздействия протеаз. Зеин, в свою очередь, располагаясь на поверхности и внутри полимерной сетки, будет препятствовать быстрому высвобождению лекарства. Однако следует учитывать, что скорость высвобождения лекарства будет также зависеть от ряда факторов: типа пектин-протеинового взаимодействия, плотности упаковки полимерной цепи, соотношение и структуры самих биополимеров.

Микросферы на основе низкометилированного (НМ-) цитрусового пе. тина н зеина

Полученные данные показали, что выход микрокапсул, полученных1 основе цитрусового НМ пектина (НМЦ-31) и степень насыщения компле сов РХ зависят от соотношения ШЗ: чем больше зеина в комплексе те больше степень связывания РХт При всех соотношениях П/3, с увеличение содержания зеина от 1 до 5, эффективность инкапсулирования увеличивае-

С*?Т 9"8 Д0Р'8 масса%- В т° ^ время необходимо отметить, что желаемы эффект не был достигнут при увеличении количества РХ в 10 раз при соо: ношении ШЗ 1.4. Это, по-видимому, связано с природой биополимеров плотностью упаковки гидрофобных участков полимерной цепи. В данно:

случае можно утверждать, что в образовании комплексов участвуют энталь пииные факторы.

Микросферы на основе яблочных пектинов и зеина

На основе высокометилированного (ВМ-) яблочного пектина в при сутствии ионов двухвалентных металлов, образовывались слабые по струк туре гидрогелевые шарики, которые затем трансформировались в агрегаты Степень связывания РХ в комплексы была больше у НМ-, чем у ВМ- пекги на. Эти отличия, как уже отмечалось, связаны с особенностями струкгурь полисахарида, образующего с зеином коацерваты, способные захватывал большее количество ЛВ.

2+ Полученные данные подтверждают предположение о том, что ионы " ' П° мнению с ионами Са2+, как сшивающие металлы, способствуют образованию более компактной структуры с пектином, что представляется важным присоздании носителей ЛВ стойких к преждевременному высвобождению ЛВ в верхней части ж/к тракта. Кроме того, гидрогели с ионами цинка при контакте с физиологическим раствором проявляли большую механическую прочность, чем с ионами кальция.

Это, вероятно, происходит вследствие частичного обмена ионов кальция на ионы натрия на участках гомогалактуронановых цепей с нерегулярными карбоксильными группами, нежели модел «яичных коробок», которые ооычно образуются с этими ионами в блочных участках.

Таким образом, в результате исследований определены оптимальные условия получения микросфер на основе природных биополимеров - пектина и зеина с инкапсулированным ЛВ. Показано, что на процесс образования комплексов, степень насыщения микросфер лекарством влияют природа биополимеров, их соотношение, тип двухвалентных металлов и молекулярная масса пектина. При формировании микросфер с использованием НМ-пектинов комплексы образуются, в основном, за счет поперечных связей с ионами двухвалентных металлов, а в случае с ВМ-пекгином, за счет гидрофобных взаимодействий биополимеров. В результате получен ряд микро-

сфер, на основе биоразрушающих и биосовместимых полимеров - пектина и зеина, которые могут найти применение при создании носителей ЛВ с контролируемым высвобождением.

Кинетика выхода пироксикама из пектин-зеиновых комплексов в опытах in vitro

На рис. 1 представлена кинетика высвобождения РХ из П/3 комплексов с высоким и низким содержанием НМ-31 цитрусового пектина в условиях моделирующих среду желудка. Мы предполагали, что РХ адсорбированный на поверхности пектината кальция будет высвобождаться в первые часы инкубации по механизму растворения.

Рис.1. Кинетика высвобождения пироксикама из пек-тин-зеиновых микросфер в условиях, моделирующих

среду желудочно-кишечного тракта: при рН 1.2 и рН 6.4;

Полученные результаты подтвердили данную точку зрения: из комплексов с высоким соотношением П/3 (6:1 и 3:1) высвобождалось около 40-50 вес % РХ в первые часы инкубации. При низком соотношении П/3 (1:1, 1:2, 1:5) высвобождалось только 20 вес % РХ за тот же промежуток времени, остальная часть оставалась в комплексе, сдерживаемая зеиновой оболочкой, препятствующей проникновению гидрофобной среды.

Аналогичная ситуация имела место в условиях, моделирующих среду кишечника. Кинетика высвобождения РХ из комплексов при рН 6.4 представленная также на рис. 2, указывает на более высокий выход лекарства и составляет за тот же промежуток 50-70 вес %. Высокая степень высвобождения происходит вследствие набухания пектина в условиях среды, где пектиновые цепи более расширены. Это означает, что РХ в данных условиях быстрее проникает внутрь пектинового^, геля, чем в зеиновые цепочки. С увеличением содержания зеина, имеют место гидрофобные взаимодействия с РХ. Протеиновые цепи, распологающиеся на поверхности пектинового геля, могут также препятствовать выходу лекарства. Двухступенчатая скорость высвобождения РХ из комплексов, наблюдаемая на рис.2, обусловлена, вероятно, различным механизмом взаимодействия РХ с пектином и зеи-ном.

Mt/M0 1,0

-»-11/3(3:1» —t— П/3 (1:1) -¿Г-П/3 (1:2) -е-не (1:5)

20 30 i, час 40

С целью изучения механизма гелеобразования были получены комшк, сы П/3 в форме гидрогелевых шариков, с инкапсулированным РХ, сформк рованные ионами Са + и 2п2+. Показано, что при замене ионов Са2+ на ис ны ¿п в комплексах с высоким содержанием зеина уменьшался вес гидре гелевых шариков и степень насыщения РХ от 95 до 80 вес %. С увеличение! доли пектина заметно увеличивалось насыщение РХ (от 81 до 86 вес %\ Вклад ионов Са2+ и РХ был продемонстрирован на примерах комплекте при соотношении 11/3=1:1, где инкапсулирование лекарства достигало 9' вес %.

Рис. 2. Кинетика высвобождения пироксикама в среде, моделирующей желудочно-кишечный тракт, при рН 1,2 и 6,4 из НМ-9 цитрусовых пек-

тин/зеиновых комплексов, содержащих Са2+ и РХ: Са2+ - 2 мл,2% , РХ - 50 мг (■); Са2+ -1 мл, 2%, РХ -20 мг( А) ; Са2+ -2 мл, 2%, РХ - 50 мг (х) Са2+- 2 мл, 2%, РХ - 20 мг (,).

МЙЮ 1

0,5

Ц1Ш/(1:1,5)Са ЦГШ/(1:1)Са ЦПв/(1:1)Са ЦП/3/(1:1)Са

I, час

Результаты кинетических исследований комплексов с соотношением П/3 3:1, 1:1.5, 1:2, с низкометилированным (НМ-9) цитрусовым пектином . сформированных ионами Са"\ в условиях моделирующих ЖКТ, представлены на рис.2. Как и предполагалось, полученные комплексы сдерживают лекарство в буфере, моделирующем среду желудка (рН 1.2), в данных условиях высвобождается только 10 вес % РХ. В буфере, моделирующем среду кишечника (рН 6.4), вначале происходит быстрое высвобождение РХ, вероятно с поверхностного слоя комплексов, с последующим спадом'как функция времени. Как видно, все кинетические кривые подчиняются уравнению первого порядка.

На рис.3 представлена кинетика высвобождения РХ из комплексов НМ-31 с цитрусовым пектином с теми же соотношениями П/3, сформированные ионами 7л .

2+Кинетика высвобождения ЛВ из комплексов, сформированных ионами ¿п и Са , при рН 1.2 и 6.4 была схожа. Отличия заключались лишь в том, что степень высвобождения РХ из комплексов с соотношениями П/3 = 1:1,5 и 1:1, сформированных ионами 2п2\ при кишечном моделировании, представлена кинетикой нулевого порядка.

Доказательством превосходного эффекта сшивания ионов 7ллн над традиционными ионами Са2+ является теория, основанная на стереометрии данных элементов. Ионы ¿пу. по сравнению с ионами Са +, способны формировать более компактную структуру о-пектином. Зеиновые спирали в такой матрице будут располагаться между гомогалактуроновыми остатками пектина.

Рис. 3. Кинетика высвобождения пироксикама в среде, моделирующей желудочно-кишечный тракт, при рН 1,2 и 6,4 из НМ-9 цитрусовых пектин/зеиновых комплексов, содержащих Ътг .

Нами было показано, что П/3 комплексы отличаются по структуре в зависимости от свойств пектинов: пектины с низкой степенью этерификации и высоким содержанием галактуроновой кислоты в присутствие ионов металла способны формировать устойчивые по структуре гид-рогелевые комплексы в форме шариков. Хорошо сформированные гидроге-левые шарики были получены с НМ-9 цитрусовым (Ь/200 СР Ке1со) и высокомолекулярным ВМ-52 яблочным (ЯПМ, Шахринав) пектинами. С низкомолекулярным яблочным пектином НМ-40 (ЯПМ, Шахринав) в присутствие ионов металла образовывались слабые по структуре гидрогелевые шарики, которые затем трансформировались в коацерваты. Яблочный пектин, по сравнению с цитрусовым, как показали исследования, проведенные в нашей лаборатории, содержит большое количество арабиногалактуронана в боковой цепи (12- 23 вес % от общего содержания нейтральных Сахаров в пектине), и способен образовывать устойчивые комплексы с белками.

Для сравнительной оценки степени устойчивости комплексов была исследована кинетика выхода РХ из комплексов, полученных с высокомолекулярным и низкомолекулярным яблочным пектинами. Кинетика выхода РХ их П/3 комплексов с высокомолекулярным ВМ-52 яблочным пектином представлена на рис.4. Степень высвобождения РХ из этих комплексов, образованных ионами Са2+, оказалась более линейной, чем с цитрусовым пектином. Хотя первые обладали меньшей способностью к насыщению лекарством, они сдерживали почти 95 вес % РХ в условиях верхнего ЖКТ. Следует отметить, что кинетика высвобождения РХ в данном случае зависела не от соотношения П/3, а от типа пектин-зеинового взаимодействия, в котором участвуют боковые гидрофобные остатки зеина и арабиногалаюгурона-

М1/М0

и час

на. Подобные гидрофобные системы способны препятствовать полной д градации наружной оболочки комплекса в течение периода тестирования.

Рис. 4. Кинетика высвобождения пироксикама в среде, моделирующей желудочно-кишечный тракт, при рН 1,2 и 6,4 из гидрогелевых пек-тин/зеиновых комплексов с высокомолекулярным яблочным пектином ВМ-52, содержащих Са2+

МШО 1,0

0,5

0,0

-♦-ЯП/З/Са (6:1:0.06) -«—ЯП/З/Са (1:1:0.06) —®—ЯП/З/Са (1:2:0.06)

Ь час

Кинетика высвобождения РХ из П/3 комплексов с низкомолекулярным яблочным пектином НМ 40, сформированных ионами Са2+ и /п2+, представлена на рис. 5. По сравнению с комплексами, включающими высокомолекулярный пектин, данная система имела более высокое насыщение РХ (61-71 вес %) Общее количество РХ высвобожденное из гидрогелевых комплексов составляло менее Мвес /о после 8 часовой инкубации в условиях, моделирующих сред>

м«/мо

Рис. 5. Кинетика высвобождения пироксикама в среде, моделирующей желудочно-кишечный тракт, при рН 1,2 (до 2 часа) и 6,4 из гидрогелевых пектин/зеиновых комплексов с яблочным пектином, содержащих ионы Са2+ и

1,00

0,50

-ГОЗ(1:6)Са П/3(2:1)Са

-Ш—11/3(1:1)Са 4г-П/3(1:1)7п

0,00

30 Ъ часы

В плане исследования процес са гелеобразования были получе ны смешанные комплексы, вклю- 0 чающие пектин, зеин и лактогло-булин (LgC), выделенный из молочной сыворотки.

В данном случае наблюдался эффект фазового разделения двух несовместимых биополимеров - зеина и ЬёС. Содержание зеина в комплексах значительно понизилось в результате вытеснения его из комплекса что привело к снижению способности насыщения РХ гидрогелевых комплексов

Рис. 6. Кинетика высвобождения пироксикама в среде, моделирующей желудочно-кишечный тракт, при рН 1,2 и 6,4 из пектин/зеин/Ь§ комплексов с цитрусовым НМ-9 пектином, содержащих Са .

Mt/MO 1

0,5

~ф-ЦП/3/1л(1:1:0.5) -A Iin/3/Lg(2:l:l)

t, час

Кинетика высвобождения РХ из смешанных комплексов П/3/LgC в условиях, моделирующих среду желудка была незначительная (рис. 6), как и для других систем. Когда гидрогелевые микросферы инкубировали в условиях, моделирующих среду кишечника, то наблюдался взрывной эффект: процент высвобожденного лекарства в течение первых 3 часов достигал 80 вес %, что указывает на значительный вклад зеина в процесс образования комплексов стойких к деградации.

Математическое моделирование процесса высвобождения JIB из СДЛ

В технология конструировании СДЛ уровень диффузии растворенного вещества важен для определения количества высвобожденного ЛВ или транспорта питательных веществ. Диффузия инкапсулированных ЛВ зависит от множества факторов, включая морфологию сети, состав и набухание полимеров, содержание воды, концентрацию растворенных веществ и др. В случае с пектином, также и от природы иона двухвалентного металла, образующего поперечные связи с цепочками пектина. Эти основополагающие факторы могут комбинироваться, вызывая химическое или физическое влияние, замедляющее диффузию растворенного вещества (схема 1).

Схема 1. Основные механизмы высвобождения ЛВ из полимерного матрик-

Набухание

са

Диффузия

Деградация

Пеппас с соавторами (1987) представили данные, включающие последние достижения теории математического моделирования процесса высвобождения ЛВ из различных систем

доставки, для их количественной характеристики, и механизмы, управляй щие этим процессом.

Кинетические данные, полученные в настоящем исследовании, был обработаны нами согласно предложенным авторами уравнениям для ки шечного (М,/М,<0.5) и желудочного (М/МИХ).5) моделирования-

MaО ^я-i2 J ^

Mt 8 f л-2£>//л Мот ж [ » > (2)

где М/Мсс относительная масса высвободившегося лекарства в условия) равновесия, t время, De и DI коэффициенты диффузии при кишечном и же. лудочном моделировании, 5 диффузионный путь.

Полученные, таким образом, данные диффузии РХ из П/3 гидрогелей приведены в табл. 1. Как видно, коэффициент диффузии РХ в начальный период, с увеличением доли зеина в гидрогелях снижается, и только при соотношении П/3 1:5 несколько возрастает. В этих условиях, возможно, происходит ионизация аминогруппы протеина, что способствует набуханию полимерной сетки и благоприятствует выходу РХ. Однако в условиях среды кишечника, коэффициент диффузии РХ меньше на два порядка и не изменяется от соотношения биополимеров.

Учитывая, что механизм высвобождения ЛВ зависит от структуры полимерной композиции, ее физического состояния, которые в свою очередь зависят от соотношения биополимеров, проводили оценку механизма диффузии JIB по уравнению Ритгер-Пеипаса:

М/М„ =k,f (3)

где, к, переменная константа, п константа характеризирующая коэффициент диффузии и механизм транспорта ЛВ. Это уравнение используется для оценки совместного (парного) вклада диффузии, подчиняющегося закону Фика и высокоэластичной релаксации полимерной системы. При тг= О 5 она диффузионная, при п>0.5 показывает аномальный транспорт, не подчиняющийся закону Фика, при «=1.0 предполагает релаксационно-контролируемыи транспорт, или так называемый «случай II» .

по С^ЬЮ пРиближения Результатов в реальных условиях при транспорте в ЖКТ Решение уравнения (3) проводили также для двух участков кинетических кривых: для малого времени эксперимента (до 4 часов) соответствующее среде желудка (рН 1.2), а для большего времени, после 5 часов инкубации в среде кишечника. Значения параметров к, и и, полученные таким образом, разделились на условия при М/М^сО.5 и М,/Мот>0.5 (табл. 1)

Таблица 1

Параметры уравнения Ритгер-Пеппаса к1 и п для пектин-зеиновых микросфер, полученных на основе цитрусового пектина при рН, моде_ лирующих среду желудка и кишечника._

Пектин/Зеин РХ в компл., % М/Мот<0.5, рН 1,2 Mt/M<n>0.5, рН 6,4

k*102, min"1 п R2 к*102, min"1 п R2

6.0 12.4 1.32 0.69 0.99 0.47 0.08 0.92

3.0 19.8 1.48 0.54 0.99 0.93 0.16 0.85

1.0 37.0 1.70 0.67 0.99 1.05 0.18 0.73

0.5 72.6 1.75 0.60 0.92 1.47 0.24 0.80

0.2 93.8 1.50 0.62 0.99 1.52 0.24 0.95

Анализируя механизм высвобождения, с использованием полученных результатов (рис. 7), можно сделать вывод, что десорбция РХ в условиях среды желудка (рН 1.2) при малом времени, только из микросфер при соотношении П/3 3:1, носит диффузионный характер (it =0.54), в то время как при других изученных соотношениях П/3, указывает на аномальный характер диффузии слабо подчиняющийся закону Фика.

Рис. 7. Зависимость параметра п (уравнение Ритгер-Пеппаса), характеризующего механизм диффузии JIB в пек-

тин/зеиновых микросферах, от их массового соотношения при рН 1.2 и 6.4.

С увеличением рН среды (6.4) происходит ионизация свободных карбоксильных групп биополимеров приводящая к набуханию полимерной сетки, поэтому в механизм десорбции JIB при кишечном моделировании, вносят свой вклад также релаксационные эффекты. В данных условиях М,/М„>0.5 механизм высвобождения JIB носит только диффузионный характер и изменяется от соотношения П/3 (рис 7). Однако рост константы диффузии, вероятно, связан со степенью заполнения гид-рогелевых носителей: с возрастанием количества РХ в гидрогелях скорость диффузии растет.

На основе анализа представленных результатов можно предполагать, что РХ адсорбированный на поверхности микросфер будет высвобождаться

0,0 3,5 7,0

Массовое соотношение пектина кзеину

в первые часы инкубации по механизму диффузии и растворения ЛВ независимо от рН среды. Высокая степень высвобождения происходит вследствие релаксации полимерной сетки при воздействии напряжения в процессе набухания полимера в условиях среды. Кроме того, гидрофобные взаимодействия протеина с РХ должны еще больше замедлять выход ЛВ из полимерной сетки. С увеличением содержания зеина, при рН 1.2, должны усиливаться релаксационные процессы полимерной сетки за счет ионизации аминогрупп, однако этот процесс, из-за малого количества аминогруп в зеине, заметного влияния на скорость диффузии не оказывает. В то время как при рН 6.4, с увеличением доли зеина, наблюдается рост скорости диффузии как из-за высокой степени заполнения гидрогелей РХ, так и за счет ионизации карбоксильных групп (в основном пектина). Необходимо отметить, что в микросферах с большим содержанием зеина (табл. 1), высвобождение ЛВ происходит скорее по механизму кооперативной десорбции: чем больше степень заполнения ЛВ микросфер, тем больше скорость диффузии.

Наблюдаемая двухступенчатая скорость высвобождения РХ из комплексов обусловлена, вероятно, различным механизмом взаимодействия РХ с пектином и зеином, который был показан ранее.

Поэтому, учитывая сложный характер системы и возможность образования кристаллических фаз РХ, результаты данной работы показывают, что лимитирующей стадией высвобождения остается не растворение кристаллов ЛВ в микросферах, а диффузия РХ из полимерных смесей различного состава. Таким образом, исследование характера диффузии в микросферических композициях пектина и зеина позволяют регулировать скорость высвобождения ЛВ в пределах десятичных порядков, что является необходимым при регулировании скорости десорбции низкомолекулярного компонента и, следовательно, при создании матричных пролонгированных систем для'контролируемого высвобождения ЛВ.

Исследование токсичности зенн-пектннового композита на белых мышах и белых крысах

Для изучения биологической активности пектина и его комплексов предварительно проводили исследования воздействия испытуемых СДЛ на общее состояние и поведенческие реакции животных. Визуальные наблюдения за изменением общего состояния животных, выявление различных симптомов интоксикации, способствуют определению общего характера действия испытуемых веществ. Наряду с выявлением общего характера действия исследуемых соединений в этих же экспериментах, нами было проведено определение их острой и хронической токсичности.

Наблюдение за животными осуществляли в течение 14 суток. В ходе эксперимента следили за поведением, внешним видом, двигательной активностью, реакцией животных на внешние раздражители, а также измеряли

массу тела до введения изучаемого препарата и после окончания периода наблюдения. В случае летального исхода должна была фиксироваться клиническая картина отравления и проводиться вскрытие погибших крыс и мышей.

В экспериментах выявлено, что введение исследуемых СДЛ мышам и крысам в максимально допустимой дозе внутрижелудочно и подкожно не влияло на общее состояние животных. Симптомы острого отравления отсутствовали. В последующем все животные были активны, подвижны, с нормальной координацией движений, стандартной реакцией на внешние раздражители, обычной частотой и глубиной дыхательных движений, нормальной консистенцией фекальных масс, частотой мочеиспускания и окраской мочи, с хорошим аппетитом, нормальным внешним видом и состоянием шерстного покрова. В течение 14 суток эксперимента гибели животных не отмечено. За это время мыши и крысы прибавили в массе тела (табл. 2 и 3).

Таблица 2

Изменение массы тела беспородных мышей до и через 14 суток после _введения СДЛ (Х±т)__

Путь введения СДЛ, доза на 1 кг массы тела Масса животных Прирост массы тела, г

до введения СДЛ, г на 14-е сутки наблюдения, г

Внутрижелудочно, 4 г (и = 10) 24,63±0,51 30,07±0,45 5,44±0,48

Подкожно, 4 г (п = 10) 25,22±0,46 29,87±0,52 4,65±0,49-

При анализе результатов изучения острой токсичности СДЛ симптомов острого отравления у всех экспериментальных животных не обнаружено, летальность отсутствовала, СДЛ хорошо переносили животные.

Исследования влияния более высоких доз СДЛ (свыше 4 ООО мг/кг массы животного) было ограничено возможными объемами введения препарата лабораторным животным.

Таблица 3

Изменение массы тела беспородных крыс до и через 14 суток после вве-

дения СДЛ (Х±т)

Путь введения СДЛ, доза на 1 кг массы тела Масса животных Прирост массы тела, г

до введения СДЛ, г на 14-е сутки наблюдения, г

Внутрижелудочно, 4 г (п = 10) 199,73 ±3,42 255,85 ± 8,99 56,12 ±6,57

Подкожно, 4 г {п = 10) 200,54 ± 5,87 248,07 ± 6,93 47,53 ± 2,76

Двукратное внутрижелудочное и подкожное введение препарата в максимально возможных дозах токсического влияния на организм животных не проявило, что позволяет сделать вывод об его относительной без-

1973)OC™ ('С0ГЛасН0 классиФикации токсических веществ, Сидоров К.К.,

Подтверждением отсутствия токсичности явились также эксперименты по изучению влияния СДЛ на печень, так как она является органом проявляющим детоксицирующие свойства.

Результаты экспериментов не позволили рассчитать ЛД50 изучаемого комплекса, так как все животные были живы. Из литературных источников также известно, что при внутрижелудочном введении пектиновые комплексы, даже в дозе 12500 мг/кг массы тела, не оказывали токсического действия.

Полученные нами комплексы являются практически безвредными и не проявляют токсических свойств, являясь безопасными для органов и систем организма в целом. Установлено, что исследованный биополимерный комплекс при внутрижелудочном введении, по параметрам острой токсичности относится к малоопасным веществам, а при ежедневном нанесении на кожу в течение 7 дней - не вызывает раздражающего действия.

Кинетика выхода пирокснкама из зеин - пектиновых носителей в опытах ex vivo

В табл. 4 приводится дозировка СДЛ и время, за которое высвобождалось 50 % ЛВ. Как видно, полученные гидрогелевые носители при одинаковых соотношениях протеин/пектин имеют разные степени набухания, дозу и время выхода РХ.

На рис.8 представлена кинетика высвобождения РХ из пектин-зеиновых микросфер на основе яблочного и цитрусового пектинов при инкубации их с содержимым кишечника.

Таблица 4.

Соотношение Зеин/Пектин, количество сухого носителя, доза ЛВ в нем и время высвобождения половины РХ._

Опыт

СДЛ

In Vitro

Ex Vivo

In Vitro

Ex Vivo

Зеин/ НМЯПШ

Зеин/ НМЦСПК

Соотношение Зеин/Пектин

1.3

Количество

сухого носителя, мг

4.90

6.34

7.20

8.30

Доза РХ в СДЛ, мкг

Т*50%5

час

1000

35.0

48.0

17.0

36.0

Кинетические кривые, за исключением начального и конечного периода, имеют линейных характер в большом интервале времени (около 40 часов). Как видно, для микросфер на основе цитрусового пектина, они схожи с кривыми, полученными в экспериментах in vitro: проявляют начальный

«взрывной» эффект переходящий в прямолинейный выход JIB. Для микросфер из яблочных пектинов они несколько отличаются от кривых in vitro, где выход РХ протекает по кинетике нулевого порядка. В данном эксперименте выход JIB замедляется, достигая 50% за 48 часов.

В обоих случаях за 45 часов инкубации, происходит разрушение микросфер, что заметно по резкому выходу J1B. Если до этой точки диффузия JIB во внешнюю среду происходит за счет релаксации полимерной сетки, вследствие набухания пектина, то ферментативный распад сетки приводит к заметному высвобождению РХ. Разница между выходом JIB из микросфер на основе яблочного и цитрусового пектинов объясняется образованием двух типов связи между зеином и пектинами, как было обнаружено турбодимет-рическим методом.

Рнс.8. Кинетика высвобождения РХ из пектин-зеиновых микросфер на основе яблочного и цитрусового пектинов при инкубации их с содержимым кишечника.

Сравнивая время выхода JIB в опытах in vitro и ex vivo, можно наблюдать диффузионный транспорт ЛВ из гидрогелей, вследствие релаксационного механизма полимерной сетки (пектиновые участки), вызванного средой растворителя: если 50% РХ высвобождалось из микросфер на основе зеин/яблочный пектин в опытах in vitro за 35 часов, то время выхода РХ в опытах ex vivo достигало 48 часов. Для микросфер зеин/цитрусовый пектин оно составило 17 часов in vitro и 36 часов ex vivo соответственно. Значительная протяженность во времени, объясняется эффектом набухания ионогенной части полимерной сетки в хорошем (гидрофильный - буферный раствор, in vitro) и плохом (гидрофобный - смесь буферного раствора и содержимое кишечника, ex vivo) растворителях.

Кинетические параметры выхода РХ были рассчитаны по уравнению реакции первого порядка с применением уравнения Хигуши (Higuchi Т., 1963):

Q = kt,/2 (1),

где, Q количество высвободившегося ЛВ, к - константа и t -время. Для оценки механизма диффузии ЛВ в дальнейшем, кинетические данные также обрабатывались, используя степенную зависимость кинетики выхода ЛВ по уравнению (3) Пепасс (Peppas N.A., 1987)

Рассчитанные параметры кинетики транспорта РХ из зеин/пектиновых микросфер приведены в табл. 5.

Mt/Mo ♦ ПМЯП/З -в-НМЦПК/3

t, час

Данные приведенные в табл. 5 показывают, что изученные СДЛ в В1 гидрогелевых микросфер имеют близкие значения степени набухания и ю личество инкапсулированного РХ, но кинетические параметры у них отл! чаются в зависимости от условий среды эксперимента. В полном соответс вии с уравнением Хигуши зависимость количества вышедшего ЛВ из пл( нок от корня квадратного времени имеет линейный характер.

_ Таблица 5

Физико-химические характеристики и кинетические параметры зе-

-ин/пектнн гидрогелевых мнкросФер в опытах т vhm ex vivo

Опыт | СДЛ ^-------- - —-—---

In Vitro

Ex Vivo

In Vitro

Ex Vivo

Зеин/НМЯПШ

Зеин/НМЦСПК

Содержание РХ в гидрогеле, мг/г

204.0

158.0

Зеин/НМЦСПК

139.0

120.0

Степень набухания

6.70

7.22

16.00

13.72

102, тт-1/2

16.6

6.00

31.0

4.90

R¿

0.996

0.980

0.990

0.986

п, (релиз экспонента)

0.56

0.61

0.22

0.21

Кинетическая константа у микросфер с яблочным пектином в опытах ех vivo составляет 6.0 х 10"2/ч|/2 с коэффициентом корреляции R2=0 9799 Это значение в 2 5 раза меньше, чем константа высвобождения РХ в опытах in vitro (16.6x10 /ч , R =0.9864).

В то же время значение константы высвобождения РХ из микросфер полученных на основе цитрусового пектина, отличаются в 6 раз при переходе от т vitro к ex vivo . Это указывает на то, что релаксационные процессы в гидрофильнои среде буфера для данного пектина интенсивнее и РХ из СДЛ транспортируется быстрее.

^ Однако значение транспортного экспонента п указывает на более сложный механизм процесса диффузии из зеин-пектиновых микросфер Значение экспонента п < 0.22 для микросфер с цитрусовым пектином указывает на исключительно Фиковский механизм диффузии ЛВ, в то время как значение «<0.5 для микросфер из яблочного пектина, указывает на влияние аномальных процессов в полимерном матриксе. Учитывая, что фракция зеи-на в полимерном матриксе имеет гидрофобную природу и РХ связывается в основном с этими участками, то отсутствие влияния среды на релиз параметров вполне можно объяснить амфотерным (дуальным) поведением зеин-пектиновой композиционной сетки.

Рис. 9. Зависимость фракции высвободившегося РХ от квадратного корня времени, «кривые Хигучи» для гидрогелевых микросфер на основе яблочного и цитрусового пектинов с зеином в опытах ex vivo.

Полученные данные свидетельствуют о том, что лимитирующую роль в процессе высвобождения РХ из гидрогелевых микросфер играет диффузия терапевтического агента в матрице, что подтверждается низкой величиной экспонента в уравнении Пе-пасса. Столь заметная разница кинетических констант в изученных средах, указывает на то, что полимерная сетка, образованная за счет пектина и зеи-на, способна реагировать на внешние стимулы, что делает изученные СДЛ привлекательными для транспорта ЛВ в ЖКТ. Кроме того, созданные терапевтические формы на основе биоразрущающихся полимеров, являются альтернативным вариантом для перорального назначения множества ЛВ с ограниченной биодоступностью, снижая побочные эффекты путем уменьшения их дозировки, и при этом создавая массу удобств пациентам в плане дозировки и безопасности ЛВ. Наконец, такая постановка эксперимента облегчает (упрощает) дальнейшее доклиническое и клиническое исследование СДЛ.

Кииетика выхода пнроксикама из зеин - пектиновых носителей в опытах in vivo

С целью изучения эффективности доставки РХ с помощью СДЛ на основе зеин/пектина, мы проводили эксперименты на 78 белых крысах. Животные получали РХ в свободной форме (контроль), либо инкапсулированный в ЗПМ и гидрогеле в разовой дозе (опытные).

В контрольных группах, РХ перорально вводили в виде водного раствора 1 мг/мл (0,1%). Результаты гастроинтестинальных исследований в контрольной группе (рис. 10) показывают, что пиковая концентрация РХ (0.34мг) наблюдалась через 6 часов после введения в тонком кишечнике, в тоже время, количество ЛВ в толстой кишке было в три раза меньше и составляло 0.145 мг. Время максимального выхода РХ в обоих случаях быдо одинаково и составило 6 часов. Между тем количество РХ в ЖКТ в обоих случаях, было выше в экспериментах при введении гидрогеля зеин/пектина

нмцпк/з

0,0

3,5

.1/2

7,0

(рис. 10). Исходя из этих данных, видно, что в свободной форме Рх быстро адсорбируется в ЖКТ, нежели в инкапсулированной форме.

—Рх тонкий кишечник НШ— Рктолстый кишечник

Рис. 10. Количество JIB, выделевщееся в тонкий и толстий кишечник в период эксперимента: а-контрольная группа; б - опытная, зеин/пектиновый гидрогель (доза пирксикама в обоих случаях составляет 1.0 мг).

Рис. 11. Количество ЛВ, в тонком и толстом кишечнике во время опытов: а - гидрогель зеин/пектин, доза РХ 3,16 мг; б - гидрогель зеин/пектин, доза РХ 3,52 мг.

Из экспериментальных данных следует, что пик выхода Рх наступает через 6 часов после кормления. При дальнейшем наблюдении количество вышедшего ЛВ постепенно увеличивается в толстом кишечнике в 3 7-3 8 раз.

Кинетика выхода различных форм Рх показана на рис 12. Из анализа профиля выхода Рх в желудке, тонком и толстом кишечнике при сравнения с контрольной группой можно заключить, что кинетика выхода ЛВ из зе-

ин/ЯПШ (в соотношение 1:3) совпадает с данными экспериментов проведенных ex vivo. Кривые выхода JIB имеют почти линейный профиль через 6 часов после введения, кроме первоначального «взрывного» выхода, который обычно наблюдается у всех СДЛ.

Взрывной эффект четко наблюдается в контроле. Несмотря на малое количество ЛВ, уровень выхода РХ в тонком и толстом кишечнике крыс, получавших суспензию ЛВ, больше, чем его выход из СДЛ на основе зеин-пектина.

Mt/Mo 1,0 п

-Желудок

0,5

0,0

-Тонкий кишечник

Толстый кишечник

—-л— Контроль тонкий кишечник

—ж— Контроль толстый кишечник

I, час

Рис. 12. Профили выхода РХ: в желудке, тонком и толстом кишечнике крыс получавших РХ в свободной форме и в форме зеин-пектиновых гид-рогелевых микросфер.

Кинетические

кривые выхода ЛВ из СДЛ указывают на протяженный и постоянный выход модельного ЛВ в ЖКТ.

Исследование концентрации РХ в плазме крови.

Проведенные исследования концентрации РХ в плазме (рис. 13 и 14) показывают, что пик концентрации РХ наступает через 6 часов после введения для обоих исследуемых терапевтических форм.

Максимальная концентрация РХ в плазме крови составляла через 6 часов - 9,6 ±0.5 мкг/мл и оставалась постоянной 24 часа в течение эксперимента. В тоже время, концентрация РХ в контроле медленно уменьшалась от максимума, определенного в ЖКТ и составляла постоянный уровень около 4,0 ±0.3мкг/мл до конца эксперимента. Это указывает, что в это время весь объем введенного РХ в свободной форме, распределяется в ЖКТ и диффундирует в кровообращение через слюну, желудок, тонкий и толстый кишечник. Инкапсулированный РХ начинает выделяться из СДЛ в тонком кишечнике и преимущественно в толстом кишечнике. Таким образом, концентрация введенного Рх в плазме крови, была постоянной в течение длительного периода времени у животных опытной группы. У группы животных средняя пиковая концентрация РХ в плазме была почти такой же. После введения СДЛ, содержащей 1 мг РХ, концентрация в плазме равнялась 11,5 ± 0,36 мкг/мл. Эти значения для обоих терапевтических форм, то есть свободной и инкапсулированной формы, наблюдались в крови в течение 24 часов.

Рис 13. Концентрация РХ в плазме: контрольная группа - пунктирная линия (доза пирок-сикама составляла 1 мг) и крыс, получавших СДЛ - жирная линия (доза пироксикама составляла 1 мг).

В литературе показано, что период полувыведения Рх из плазмы более 32 ч. Длительность периода полувыведения

РХ указывает на то, что в поддержании его относительно стабильной концентрации в плазме, в течение дня, необходимо Рх принимать один раз в сутки, а при многократном приеме, он способен значительно кумулироваться (накапливаться) в организме. При приеме человеком разовой дозы 20 мг, пик концентрации РХ в плазме крови достигает от 1,5 до 2 мкг/мл, в то время как максимальная его концентрация в плазме, после многократных ежедневных приемов по 20 мг пироксикама, стабилизируется на уровне 3-8 мкг/мл.

Рис 14. Концентрация пироксикама в плазме: контрольная группа - пунктирная ^линия(доза пироксикама составляла 1 мг) и крыс, получавших СДЛ - жирная линия (доза пироксикама составляла 1 мг).

мкг/мл 14.00 ■•

7.00 --

0,00

15 Г, час

Результаты экспериментов по определению концентрации РХ в плазме, подтверждаются литературными данными, при приеме препарата в виде таблеток; а его применение в виде СДЛ указывает на устойчивый выход ЛВ и позволяет контролировать принимаемую дозу. Кроме того Рх инкапсулированный в разработанные нами СДЛ, представляет собой новую ЛФ, которая может уменьшить используемую дозу лекарственного вещества и ряд

побочных эффектов, возникающих при приеме большого количества препарата. Надо отметить, что разработанные зеин-пектиновые гидрогелевые системы биосовместимы, их адгезивные участки полисахаридной цепи могут являться потенциальными носителями белков, гена и культур клеток. Кроме того, гидрогели могут использоваться в качестве контактных линз и заменителей межтканевых жидкостей в тканевой инженерии. Следовательно, разработанные системы могут быть использованы для длительной и контролируемой дозировки, активных ингредиентов в лечебных и профилактических целях.

ВЫВОДЫ

1. Впервые разработаны СДЛ на основе гидрогелевых микросфер пектина и зеина, с включением модельного ЛВ и изучена фармакокинетика новых ЛФ пироксикама с контролируемым высвобождением в опытах in vitro, ex vivo и in vivo.

2. Доказано, что путем изменения соотношений биополимеров изменяется и степень их заполнения ЛВ. Определен механизм процесса его высвобождения из гидрогелевых П/3 микросфер, который можно регулировать, скоростью диффузии при создании матричных пролонгированных систем с контролируемым высвобождением.

3. Установлено, что лимитирующую роль в процессе высвобождения модельного ЛВ играет диффузия лекарственного агента в матрице, подтверждаемая низкой величиной экспонента в уравнении Пепасса. Заметная разница кинетических констант в опытах in vitro и ex vivo, указывает на то, что полимерная сетка, образованная за счет пектина и зеина, реагирует на внешние стимулы, делая изученные СДЛ привлекательными для транспорта ЛВ в ЖКТ.

4. Определено, что исследованный биополимерный комплекс при внутри-желудочном введении по параметрам острой токсичности относится к малотоксичным веществам и при ежедневном нанесении на кожу в течение 7 дней не проявляет раздражающего действия.

5. Фармакокинетика новых терапевтических форм пироксикама в сравнении с традиционными ЛФ показали, что разработанные СДЛ обладают рядом преимуществ: способствуют максимальному прохождению ЛВ через верхний отдел ЖКТ, уменьшая дозировку ЛВ и усиливая биодоступность препарата путем его контролируемого высвобождения в кишечнике и пролонгируя его концентрацию в крови длительное время.

6. Экспериментально было определено, что полученные биополимерные комплексы деградируются только в кишечнике, что, несомненно, предоставляет потенциальную возможность для широкого их клинического применения для доставки ЛВ чувствительных к ферментам и кислой среде ЖКТ.

- °СНОВНое содеРжанпе диссертации изложено в следующих публикаци-

1. Muhidinov Z.K., Bobokalonov J.T., Liu L.S., and Fassihi R. A Kinetic Stud Of Poor Water Soluble Drug Released from Pectin Microcapsules Using Diffii sion/Dissolution Model.// ACS Symposium series No. 992 New Deliveiy Sys terns for Controlled Drug Release from Naturally Occurring Materials -2008 Chapter 11,-p. 193-208.

2. Касымова Г.Ф., Бобокалонов Д.Т., Халикова М.Д., Мухиддинов З.К Ку каниев М.А. Выделение и характеристика зеина кукурузы, произрастаю

2То"^(тГ^42-50 ИЗВ' ^ РТ- °ТД- ФШ"МаТ' ХИМ' И ГеОЛ" НауК" "

3. Muhidinov Z.K., Bobokalonov J.T., Akhmedov М.А., Khalikov D Kh Step-wize dia-ultrafiltration system in the processing of pectin by products // Proceeding of CRE XI-Green Chemical Reactor Engineering Conferences - Bilbao, Spain: August 2007. - P. 93.

4. Muhidinov Z.K Bobokalonov J.T., LinShu Liu, and Reza Fassihi. A Kinetic Study of Poor Water Soluble Drug Released from Pectin Microcapsules Using Diffusion/Dissolution Model // Drug Design and development, ISTC International Expert meeting. - Moscow, Russia: December, 2007 - P 22

5. Мухидинов 3.K., Касымова Г.Ф., Бобокалонов Д.Т., Халикова МД Джулиева Г., Liu LinShu. Кинетика высвобождения модельного лекарст-ва-пироксикама из комплексов полученных на основе пектина и зеина // Материалы 6 Нумановских чтений. - Душанбе: 29-30 Мая 2009. - С. 102-

6. Мухидинов З.К., Касымова Г.Ф., Бобокалонов Д.Т., Халикова МД Те-шаев Х.И., Халиков Д.Х. Носители лекарственных препаратов на основе биополимеров // Материалы 6 Нумановских чтений. - Душанбе- 29-30 Мая 2009. - С. 104-106.

7. Мухидинов З.К., Бобокалонов Д.Т., Халикова М.Д.,. Рахимов И Ф Ход-жае-ва Ф.М., Лин-Шу Лиу, Хайдаров К.Х. Скрининг носителей лекарственных веществ на основе пектин-протеиновых гелей и микрокапсул в опытах in vivo на белых крысах // Докл. АН РТ. - 2009 - Т 52 г 386-390.. ' ' к J'

8. Мухидинов З.К., Г.Ф. Касымова, Бобокалонов Д.Т., Х.И.Тешаев, Халиков Д.Х., Л.Ш. Лиу. Гидрогелиевые композиции на основе пектина и зеина, как носители лекарственных веществ // Пятая Всероссийская Кар-гинская конференция «Полимеры-2010». - Москва: 21-25 июня 2010. -

9. Мухидинов З.К., Касымова Г.Ф., Бобокалонов Д.Т., Халиков Д.Х Теша-ев Х.И., Халикова М.Д., Лин-Шу Лиу. Пекгин-зеиновые микросферы как

- ТЛ44^№1 О^1^!^5-39.^ " ~ ФарМацеВтаческий

10. Касымова Г.Ф., Бобокалонов Д.Т., Мухидинов З.К. и др. Кинетика высвобождения рифампицина из микрокапсул на основе пектина с ß-лактоглобулином, в опытах in vitro Л Фармация Казахстан. - 2010, -№6, -ст 17-19.

П.Халикова М.Д., Саидов A.A., Бобокалонов Д.Т., Мухиддинов З.К. Фармакологическое изучение биологической активности новых комплексов пектина. // Материалы 6 Нумановских чтений. -Душанбе: 29-30 мая 2009. -С. 45-47.

12.Мухидинов З.К., Касымова Г.Ф., Бобокалонов Д.Т., Насриддинов A.C., Xa-ликов Д.Х., Тешаев Х.И., Лин-Шу Лиу. Гидрогелевые микросферы на основе биоразрушающих полимеров, как носители лекарственных средств // Известия АН РТ отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук. - 2009. - №1 (134). - С. 59-65.

13.Бобокалонов Д.Т., Мухидинов З.К., Рахимов И.Ф., Ходжаева Ф.М., Касымова Г.Ф., LSLiu. Кинетика выхода пироксикама из зеин - пектиновых носителей в опытах ex vivo // Материалы международной научно-практической конференции "Фармация: современное состояние, достижения и перспективы" посвященной 80-летию КазмНМУ имени С.Д. Асфендиярова. - Алматы: 2011. - С. 30-32.

14.Мухидинов З.К., Касымова Г.Ф., Бобокалонов Д.Т. и др. Кинетика высвобождения пироксикама из гидрогелей низкометилированного цитрусового пектина и зеина // Хим.-фарм.журн. -2011. находится в печати.

Сдано в печать 24.08.2011 г. Разрешено к печати 25.08.2011 г Формат 60х84Шб Гарнитура Times New Roman. Объем 1,25 .л. Бумага офсетная. Печать офсетная Заказ № 2204/85. Тираж 100 экз._

Типография ТГМУ им. Абуали ибни Сино 734003 г. Душанбе, пр-т Рудаки 139

Оглавление диссертации Бобокалонов, Джамшед Толехмуродович :: 2011 :: Душанбе

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Перспективы развития производства терапевтических систем.

1.2. Введение в полимерные системы доставки лекарств.

1.3. Биополимеры, как потенциальная основа для СДЛ.

1.2.1. Фармакокинетика высвобождение ЛВ из полимерных СДЛ.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Методы получения, свойства пектинов и зеинов.

2.1.1. Выделения, очистка и характеристика пектинов из растительных сырья.

2.1.2. Выделение и характеристика зеинов кукурузы [46].

Обезжиривание семян кукурузы.

Выделение кукурузного масла.

Выделение зеина из обезжиренной муки кукурузы.

Выделение и очистка пироксикама.

2.2. Методы контроля исходных субстанций.

2.2.1. Анализ зеинов кукурузы методом электрофореза в ПААГ.

Определение общего белка в обезжиренной муке кукурузы.

Электрофорез зеина в 7.5% ПААГ.

Электрофорез зеина в ПААГ, содержащем

Турбидиметрическое титрование зеина.

2.3. Получение и характеристика СДЛ.

2.3.1. Получение гидрогелевых микросфер на основе пектинов и зеина.

2.4. Методики фармакологических исследований СДЛ на лабораторных животных.

2.4.1. Определение общего действия и острой токсичности СДЛ.

2.4.2. Изучение влияния СДЛ на нервную систему.

2.4.3. Определение влияния СДЛ на сердечно- сосудистую систему.

2.4.4. Миотропное действие изучаемых СДЛ.

2.4.5. Методика исследования влияния СДЛ на диурез.

2.4.6. Методика исследования влияния СДЛ на желчеотделение [62,63].

2.4.7. Хроническое токсикологические исследования СДЛ.

2.4.8. Влияние СДЛ на морфологию крови.

2.4.9. Патоморфологические исследования влияния СДЛ.

2.5. Исследование контролируемого высвобоэюдения модельного JIB из СДЛ в опытах in vitro (Фармакокинетические исследования СДЛ в опытах in vitro)

2.6. Исследование контролируемого высвобождения модельного ЛВ из СДЛ в опытах ex vivo (фармакокинетические исследования СДЛ в опытах ex vivo).

2.7. Исследование контролируемого высвобождения модельного ЛВ из СДЛ в опытах in vivo (фармакокинетические исследования СДЛ в опытах in vivo).

2.1 Л. Процедура анализа крови.

2.7.2. Определение пироксикама в тонком и толстом кишечниках.

2.8. Протокол проведения экспериментов на лабораторных животных.

2.8.1. Предварительный скрининг СДЛ.

2.8.2. Протокол №1 (эксперимент ex vivo).

Эвтаназия.

2.8.3. Протокол №2 Эксперимент in vivo.

Фармакокинетика высвобождения пироксикама in vivo.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Гидрогелевые микросферы пектина с зеином как носители ЛС.

3.1.1 Микросферы на основе низкометилированного цитрусового пектина и зеина.

3.1.2. Микросферы на основе яблочных пектинов и зеина.

3.2. Кинетика выхода пироксикама из пектин-зеиновых комплксов в опытах in vitro.

3.3. Математическое моделирование процесса высвобождения JIB из СДЛ.

3.4. Исследование токсичности зеин-пектинового композита на белых мышах и белых крысах.

3.5. Кинетика выхода пироксикама из зеин - пектиновых носителей в опытах ex vivo.

3.6. Кинетика выхода пироксикама из зеин - пектиновых носителей в опытах in vivo.

3.7. Исследование концентрации пироксикама в плазме кровы.

Введение диссертации по теме "Фармакология, клиническая фармакология", Бобокалонов, Джамшед Толехмуродович, автореферат

Полученные в настоящей работе гидрогелиевые микросферы на основе полимеров растительного происхождения пектина и зеина позволят разработать новые ЛФ, исключающие воспалительную тканевую реакцию при применении СДЛ на основе синтетических полимеров.

В Институте химии им. В.И. Никитина АН РТ разработана технология получения пектина из различных сельскохозяйственных отходов, в связи с этим в качестве полимер - носителя для исследования и разработки новых лекарственных форм был использован данный материал.

Данная работа посвящена разработке и изучению гидрогелиевых микросфер на основе пектина и зеина, как направленный поиск новых лекарственных форм, способных длительное время осуществлять контролируемое высвобождение ЛВ с учетом диффузии и гидролитического разложения, что свидетельствует об актуальности исследования.

Цель и задачи исследования — заключалась в фармакологическом изучении кинетики высвобождения модельного лекарственного вещества (пироксикама) из разработанных гидрогелевых микросфер на основе природных полимеров пектина и зеина как системы доставки лекарств в толстом отделе кишечника. В соответствии с целью были определены следующие задачи: на основе биополимеров пектина и зеина; создать ЛФ пироксикама путем его инкапсулирования в СДЛ; изучить кинетику высвобождения пироксикама из ЛФ полимерных гидрогелевых носителей и микросфер в опытах in vitro. выявить влияние таких определяющих характеристик системы, как структура биополимеров, их соотношение, степень захвата лекарственного вещества (JIB), тип сшивающего металла и форма носителя, на кинетику высвобождения JIB из зеин-пектиновых микросфер (ЗПМ) в условиях in vitro; провести комбинированные исследования высвобождения JIB из СДЛ в опытах ex vivo и in vivo для оценки возможности их применения в качестве лекарственной формы; разработать математическую модель транспорта фармакологически активного ЛВ из СДЛ.

Научная новизна работы: впервые получены ЛФ пироксикама в виде микросфер на основе зеина кукурузы и пектинов цитрусовых, яблочных и подсолнечника; проведена биофармацевтическая оценка модельных ЛФ в условиях in vitro, ex vivo и in vivo и показан двухстадийный механизм процесса высвобождения JIB из ЗПМ: первый связан с набуханием полимерной цепи с преобладанием диффузионных процессов; второй - с доминированием ферментативной деструкции пектиновой матрицы и выходом JIB соответствующий диффузионному суперслучаю II, подчиняющийся кинетике нулевого порядка; показано, что на процесс образования комплексов, степень насыщения микросфер ЛВ и кинетические параметры влияют природа биополимеров, их соотношение, присутствие двухвалентных металлов и молекулярная масса пектина; показано, что биполимерный композиционный носитель обладает бимодальным высвобождением и предполагает создание хроно-фармакологической системы с постепенным нарастанием концентрации ЛВ в крови, через определенный интервал времени от начала приема; разработана математическая модель процесса высвобождения JIB из гидро-гелевых ЗПМ, основанная на изменении соотношения биополимеров и степени их заполнения JIB, позволяющая регулировать скорость диффузии, необходимую при создании матричных пролонгированных систем для контролируемого высвобождения JIB; — доказано, что при контакте с физиологическим раствором зеин-пектиновые I гидрогели с ионами Zn проявляют большую устойчивость, чем гидрогели сформированные с ионами

Практическая ценность работы. Результаты исследования фармакоки-нетических, физико-химических, диффузионно-транспортных и технологических свойств полученных композиционных носителей на основе пектина и зеи-на позволили обосновать технологию получения СДЛ, которые обеспечат биофармацевтические характеристики, необходимые для пролонгированных ЛФ и ЛФ с направленной доставкой ЛВ в кишечник.

Разработанные зеин-пектиновые гидрогелевые системы био совместимы, их адгезивные участки полисахаридной цепи могут являться потенциальными носителями белков, гена и культур клеток. Кроме того, гидрогели могут использоваться в качестве контактных линз и заменителей межтканевых жидкостей в тканевой инженерии. Следовательно, разработанные системы могут быть использованы для длительной и контролируемой дозировки, активных ингредиентов в лечебных и профилактических целях.

Экспериментально было определено, что полученные биополимерные комплексы деградируются только в кишечнике, что, несомненно, предоставляет потенциальную возможность для широкого их клинического применения для доставки JIB чувствительных к ферментам и кислой среде ЖКТ при лечении широкого спектра заболеваний.

Работы по созданию ЛФ на основе биоразлагаемых полимерных микросфер в Таджикистане находятся на начальном этапе, и все имеющиеся на фармацевтическом рынке страны ЛФ экспортируют из других высокоразвитых стран. Полученные результаты могут быть использованы для создания новых отечественных ЛФ с контролируемым высвобождением ЛВ для лечения широкого спектра заболеваний.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, изложения результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой отечественной и зарубежной литературы, включающего 92 источников. Работа изложена на 100 страницах компьютерного текста, содержит 18 рисунков и 3 таблиц.

Заключение диссертационного исследования на тему "Фармакокинетика новых лекарственных форм пироксикама"

ВЫВОДЫ

1. Впервые разработаны СДЛ на основе гидрогелевых микросфер пектина и зеина, с включением модельного ЛВ и изучена фармакокинетика новых ЛФ пи-роксикама с контролируемым высвобождением в опытах in vitro, ex vivo и in vivo.

2. Доказано, что путем изменения соотношений биополимеров изменяется и степень их заполнения ЛВ. Определен механизм процесса его высвобождения из гидрогелевых П/З микросфер, который можно регулировать скорость диффузии при создании матричных пролонгированных систем с контролируемым высвобождением.

4. Определено, что исследованный биополимерный комплекс при внутриже-лудочном введении по параметрам острой токсичности относится к малотоксичным веществам и при ежедневном нанесении на кожу в течение 14 дней не проявляет раздражающего действия.

5. Фармакокинетика новых терапевтических форм пироксикама в сравнении с традиционными ЛФ показали, что разработанные СДЛ обладают рядом преимуществ: способствуют максимальному прохождению ЛВ через верхний отдел ЖКТ, уменьшая дозировку ЛВ и усиливая биодоступность препарата путем его контролируемого высвобождения в кишечнике и поддерживая его концентрацию в крови на постоянном уровне длительное время.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пектиновые полисахариды и белки, как биоразрушающиеся и биосвмести-мые природные полимеры, широко используются в фармацевтической промышленности при создании СДЛ. Для успешной доставки лекарственного вещества в нужное пространство, необходимо, чтобы полимерный носитель не разлагался в верхней части желудочно-кишечного тракта. Способность низко-метилированного (НМ-) пектина образовывать гель в присутствие ионов металлов явилось основой при создании носителей лекарственных препаратов в виде микросфер, микрокапсул и композиций. Однако высокая степень набухания пектинового геля в физиологических условиях способствует преждевременному высвобождению ЛВ, вследствие расширения размера его пор. Предотвратить данный процесс можно за счет увеличения гидрофобности полисахаридной сетки включением в нее гидрофобного полимера посредством физической сшивки. Зеин кукурузы - это многокомпонентный белок с высоким содержанием про-лина и глютамина, состоящий из а, Р, у - зеинов, которые отличаются по молекулярной массе и способности к агрегированию, у-зеин, доминирующая фракция, представляет собой протеин из последовательно связанных концевых пролинов. За счёт высокого содержания лейцина, изолейцина, валина и фенила-ланина имеют большое число гидрофобных групп. За счёт гидрофобного взаимодействия и водородных связей зеин способен формировать различные агрегаты диаметрами от 6 до 20 нм цилиндрической формы Способность зеина формировать комплексы с полисахаридами широко используется во многих областях, включая медицину.

Контролируемый прием терапевтических доз ЛВ эффективен, если доза будет поддерживаться продолжительный период, т.е. подчиняться законам кинетики нулевого порядка. Спад концентрации лекарственного вещества в крови ниже определенного уровня считается не эффективным. Более того, некоторые лекарства являются токсичными при высокой концентрации в крови и очень трудно достигнуть баланса между эффективным и токсичным уровнем, когда спад концентрации лекарственного вещества в крови происходит быстро. Следовательно, необходимы исследования, нацеленные на усовершенствование методов достижения контролированного и постоянного приема ЛС.

Комплексы пектина с зеином, подавляють набухание пектина в желудке и, тем самым, ограничат разрушение ЛВ в верхней части ЖКТ. Для получения микросфер с ЛВ, стойких в верхней части желудочно-кишечного тракта, нами осуществлялась модификация экспериментов путем изменения соотношения 3/П, концентрации сшивающих металлов, РХ и технологии получения комплексов. Полученные данные показали, что выход микросфер, полученных на основе НМ пектина ЬМ-31 и степень насыщения комплексов РХ зависят от соотношения 3/П: чем больше зеина в комплексе, тем больше степень связывания РХ. При всех соотношениях П/3, с увеличением содержание зеина от 1 до 5, эффективность инкапсулирования увеличивается от 9.8 до 93.8 масса.%. В то же время, необходимо отметить, что желаемый эффект не был достигнут при увеличении количества РХ в 10 раз при соотношении 3/П =1.4:1. Это, по-видимому, связано с природой биополимеров и плотностью упаковки гидрофобных участков полимерной цепи. В данном случае можно утверждать, что в образовании комплексов участвуют энтальпийные факторы.

3/П микросферы с НМ-ВМ- яблочными пектинами с различными соотношением, были получены при аналогичных условиях. Комплексы с ВМ-пектином отличались большим весом и степенью набухания. Однако степень насыщения РХ была выше у комплексов с НМ-пектином. Из представленных данных очевидно, что с увеличением содержания ионов Са2+ в реакционной смеси повышался выход микросфер. При замене ионов Са на ионы степень насыщения микросфер ЛВ при соотношении 3/П =1:1 заметно увеличивалась, при этом выход несколько уменьшался, что подтверждает об образовании различных по структуре комплексов.

На основе ВМ- яблочного пектина в присутствии ионов двухвалентных металлов, образовывались слабые по структуре гидрогелевые шарики, которые затем трансформировались в агрегаты. Степень связывания РХ в комплекы была больше у НМ, чем ВМ- пектина. Эти отличия, как уже отмечалось, связаны с особенностями структуры полисахарида, образующего с зеином коацерваты, способные захватывать большее количество JIB.

Полученные данные подтверждают, что ионы Zn2+, по сравнению с ионами

Л I

Са , как сшивающие металлы, способствуют образованию более компактной структуры с пектином, что представляется важным при создании носителей ЛВ стойких к преждевременному высвобождению ЛВ в верхней ЖЕСТ. Кроме того, гидрогели с ионами цинка при контакте с физиологическим раствором проявили большую механическую прочность, чем гидрогели с ионами кальция. Таким образом, в результате исследований определены оптимальные условия получения микросфер на основе природных биополимеров - пектина и зеина с инкапсулированным JIB. Показано, что на процесс образования комплексов, степень насыщения микросфер лекарством влияют природа биополимеров, их соотношение, присутствие двухвалентных металлов и молекулярная масса пектина. При формировании микросфер с использованием НМ-пектинов комплексы образуются, в основном, за счет поперечных связей с ионами двухвалентных металлов, а в случае с ВМ-пектином, за счет гидрофобных взаимодействий биополимеров. Зеин-пектиновые гидрогели с ионами Zn2+ проявили устойчивость при контакте с физиологическим раствором, чем гидрогели, сформированные на основе ионов Са . В результате получен ряд микросфер, на основе биоразру-шающих и биосовместимых полимеров - пектина и зеина, которые могут найти применение при создании носителей JIB с контролируемым высвобождением.

На основе анализа представленных результатов можно предполагать, что РХ адсорбированный на поверхности микросфер будет высвобождаться в первые часы инкубации по механизму диффузии и растворения JIB независимо от рН среды. Высокая степень высвобождения происходит вследствие релаксации полимерной сетки при воздействии напряжения в процессе набухания полимера в условиях среды. Кроме того, гидрофобные взаимодействия протеина с РХ должны еще больше замедлять выход JIB из полимерной сетки. С увеличением содержания зеина, при рН 1.2, должны усиливаться релаксационные процессы полимерной сетки за счет ионизации аминогрупп, однако этот процесс, из-за малого количества аминогруп в зеине, заметного влияния на скорость диффузии не оказывает. В то время как при рН 6.4, с увеличением доли зеина, наблюдается рост скорости диффузии как из-за высокой степени заполнения гидрогелей РХ, так и за счет ионизации карбоксильных групп (в основном пектина). Необходимо отметить, что в микросферах с большим содержанием зеина, высвобождение ЛВ происходит скорее по механизму кооперативной десорбции: чем больше степень заполнения ЛВ микросфер, тем больше скорость диффузии.

Наблюдаемая двухступенчатая скорость высвобождения РХ из комплексов обусловлена, вероятно, различным механизмом взаимодействия РХ с пектином и зеином.

Поэтому, учитывая сложный характер системы и возможность образования кристаллических фаз пироксикама, результаты данной работе показывают, что лимитирующей стадией высвобождения остается не растворение кристаллов JIB в микросферах, а диффузия РХ из полимерных смесей различного состава. Таким образом, исследование характера диффузии в микросферических композициях пектина и зеина позволяет регулировать скорость высвобождения JIB в пределах десятичных порядков, что является необходимым при регулировании скорости десорбции низкомолекулярного компонента и, следовательно, при создании матричных пролонгированных систем для контролируемого высвобождения JIB.

Полученные данные свидетельствуют о том, что лимитирующую роль в процессе высвобождения пироксикама из гидрогелевых микросфер играет диффузия терапевтического агента в матрице, что подтверждается низкой величиной экспонента в уравнении Пепасса. Столь заметная разница кинетических констант в изученных средах, указывает на то, что полимерная сетка, образованная за счет пектина и зеина, способна реагировать на внешние стимулы, что делает изученные СДЛ привлекательными для транспорта ЛВ в ЖКТ. Кроме того, созданные терапевтические формы на основе биоразрущающихся полимеров, являются альтернативным вариантом для перорального назначения множества ЛВ с ограниченной биодоступностью, снижая побочные эффекты путем уменьшения их дозировки, и при этом создавая массу удобств пациентам в плане дозировки и безопасности ЛВ. Наконец, такая постановка эксперимента облегчает (упрощает) дальнейшее доклиническое и клиническое исследование СДЛ.

Применение РХ в виде СДЛ указывает на устойчивый выход ЛВ и позволяет контролировать принимаемую дозу. Кроме того Рх инкапсулированный в разработанные нами СДЛ, представляет собой новую ЛФ, которая может уменьшить используемую дозу лекарственного вещества и ряд побочных эффектов, возникающих при приеме большого количества препарата. В развитии и использовании полимерных гидрогелей, существует заинтересованность в создание новых терапевтических форм и мукоадгезивных СДЛ а также для доставки белков. Надо отметить, что разработанные зеин-пектиновые гидрогелевые системы биосовместимы, их адгезивные участки полисахаридной цепи могут являться потенциальными носителями белков, гена и культур клеток. Кроме того, гидрогели могут использоваться в качестве контактных линз и заменителей межтканевых жидкостей в тканевой инженерии. Следовательно, разработанные системы могут быть использованы для длительной и контролируемой дозировки, активных инградиентов как в лечебных, так и практических целях.

Список использованной литературы по медицине, диссертация 2011 года, Бобокалонов, Джамшед Толехмуродович

1. Dutta R.C. Drug carriers in pharmaceutical design: promises and progress // Cur. Pharm. Des. -2007. - 13 (7), -P. 761-769.

2. Caruthers S.D., Wickline S.A., Lanza G.M. Nanotechnological aplications in medicine // Cur. Opin. Biotechnol. 2007. - 18 (1), - P. 26-30.

3. Covreur P., Barret G., Fatalla E., Legrand P.H., Vauthier C. Nanocapsule Technology: A Review // Critical Review in Therapeutic Drug Carrier Systems. -2002.-19(2)-P.99-134

4. Коржавых Э., Румянцев А. Лекарственные формы с модифицированным высвобождением и действием // Российские аптеки. 2003. -№4. - С. 14-59.

5. Chiellini Е. et al.. Biomedical Polymers and Polymer Therapeutics / -Kluwer: Academic Publishers, -2001. 470 p.

6. Harrison K. Introduction to polymeric drug delivery systems. In Biomedical polymers / ed. by M. Jenkins. -Publishing England, Limited Cambridge: CRC Press, 2007. -236 p.

7. Fassihi R., Kim J.H. Matrix for controlled delivery of highly soluble pharmaceutical agents // US patent 6337091 Bl; 2002, issued Jan. 8.

8. Pillay V., Danckwerts M.P., Muhidinov Z.K., Fassihi R. A crosslinked calciurri-alginate-pectinate-cellulose acetophthalate gelisphers system for liner drug release // Drug Delivery. 2002.- 9. - P. 77-86.

9. Liu L.S., Fishmana M.L., Kost J., Hicks K.B. Pectin-based systems for colon-specific drug delivery via oral route // Biomaterials. 2003. - 24- P. 3333-3343.

10. Vandamme Th.F., Lenourry A., Charrueau C., Chaumeil J.C. The use of polysaccharides to target drugs to the colon // Carbohydrate Polymers. -2002. 48 - P. 219-23.

11. Wong T.W, Chan L.W., Lee H.Y., Heng P.W.S. Release characteristic of pectin microsphers prepared by an emulsification technique // Journal of Microencapsulation.-2002. 19.-P. 511-522.

12. Voragen A.G.J., Pilnik W., Thibault J.F., Axelos M.A.V., Renard C.M.G.C/Лп: Food Polysaccharides and Their Applications /Ed. By Stephen A.M., Marcel Dekker. -New York. -1995. -P. 287-339.

13. Peppas N.A., Leobandung W.J. Stimuli-sensitive Hydrogels in Chronotherapeutic Applications // Biomaterial Sciences, Polymer Ed. -2004. -15. -P. 125-144

14. Gomez-Burgaz M., Carr D., Fisher O.Z., Peppas N.A. New pH-sensitive Hydrogel for an Oral Delivery of Proteins with a High Isoelectric Point // Proceed. World Meet. Pharm. Biopharm. Pharm Techn. -2008 6. -P. 77.

15. Muhiddinov Z.K., Khalikov D.Kh., Speaker Т., Fassihi R. Development and charchterzation of different low methoxy pectin microcapsules by an emulsion•interface reaction // Microencapsulation. -2004. 21(7). -P.729-741.

16. Мухиддинов З.К, Халикова М.Д., Камилова Г.И., Хайдаров К.Х. // Микрокапсулы на основе низкометилированного пектина. Докл. АН РТ. 2008. -48(1). -С.39-43.

17. Radchenco I.L., Sukhorukov G.B., Mohwald Н. A novel method for encapsulation of poorly water-soluble drugs: precipitation in polyelectrolyte multiplayer shells // International Journal of Pharmaceutics. -2002. Vol. 24, - P. 2219-2233.

18. Cuzman M. Formation and characterization of cyclosporine-loaded nanoparticles // Journal of Pharmaceutical Sciences. -1993. -Vol. 82, -P. 498-502.

19. Shiga K., Mumhuiku N., Kondo T. Preparation of poly (D-L-Iactide) and copoly (Iactide-glycolide) microspheres of uniform size // Journal of Pharmocology. -1996.-Vol.48,-P. 891-895.

20. Leo E., Vandell M.A., Cameroni R., Forni F. Doxorubicin-loaded gelatin nano-particies stabilized by glutaraldehyde: involved of the drug in the cross-linking process // International Journal of Parmaceutics. -1997. —Vol.155, —p. 75-82

21. Fresta M., Cavallaro G., Giammona G., Wehrli E., Puglishi G. Preparation and Characterization of polyethylene-2-cyanoacrilate nanocapsuls containing aniticep-iletic drugs // Biomaterials. 1996. -Vol.17, -P. 751-758.

22. Freiberg S., Zhu X.X. Polymer microspheres for controlled drug release // Int. J. Pharm. -2004. -282. -P. 1-18.

23. Anderson J. M., Shive M. S. Biodégradation and biocompatibility of PLA and PLGA microspheres // Adv. Drug Deliv. Rev. 28:5-24 (1997).

24. Bodmeier R, Wang J. Microencapsulation of drugs with aqueous colloidal polymer dispersions // Journal of Pharmaceutical Sciences. -1993. -Vol. 82. P. 191194.

25. Muhiddinov Z.K., Khalikov D.Kh., Abdusamiev F.T., Avloev Ch.Ch. I solation and Structural characterization of pectin homo-and rhamnogalacturonan // Talan-ta. -2000. -Vol. 53 -P. 171-176.

26. Carpita N.M., Defemez M., Findlay K., Wells B., Shoue D.A., et al. Cell wall architecture of the elongating maize coleoptile // Plant Physiol. 2001. -Vol.127. -p. 551-565.

27. Ridley B. L., O'Neill M.A., Mohnen D.A. Pectins: Structure-Biosynthesis- and Oligogalacturonide, Related Signaling // Phytochemistry. -2001. -Vol. 57. -P. 929-967.

28. Andrew N.R., Neil M.R., Alistair M.D., Steven G.R., Victor J.M. Investigating the nature of branching in pectin by atomic force microscopy and carbohydrate analysis // Carbohydrate Research, 2001. -Vol. 331. -P. 337-342.

29. Mohnen D.A. Pectin structure and biosynthesis // Current Opinion in Plant Biology. -2008, -11. -P.266-277

30. Rinaudo M., G. Ravanat, M. Vincedon NMR investigation on oligo-and polyga1. Л rlacturonic acid; gel formation in the presence of Ca counterions // Macro-mol.Chem. -1980. -Vol.181, (5). -P.1059-1070.

31. Халикова М.Д., Авлоев X.X., Мухиддинов З.К. Комплексообразование ионов цинка с макромолекулами пектина // Докл. АН РТ. -2005. -Т.48., №1. -С.80-84.

32. Созинов А.А. Полиморфизм белков и его значение в генетике и селекции // М.: Наука, 1985.-272 с.

33. Конарев А.В., Конарев В.Г., Губарева Н.К., Пенева Т.И. Белки семян как маркеры в решении проблем генетических ресурсов растений, селекции и семеноводства / // Цитология и генетика -2000. -Т. 34, № 2. -С. 91-104.

34. Shukla, R. Cheryan М. Zein: the industrial protein from corn // Ind. Crops Prod. — 13. -2001. -P. 171-192.

35. Lawton J.W. Zein: a history of processing and use // Cereal Chem. -79. -2002. -p.1-18.

36. Sessa D J., Selling G.W., Willett J.L., Palmquist D. E. Viscosity control of zein processing with sodium dodecyl sulfate // Industrial Crops and Products. —23. -2006.-P. 15-22.

37. Юта S., Sessa D.J., Lawton J.W. Characterization of zein modified with a mild cross-linking agent //-Industrial Crops and Products. -2004. -20. -P.291-300.

38. Liu LS., Fishman M.L., Hicks K.B., Kende M., Ruthel G. Pectin/Zein beads for potential colon-specific drug delivery: Synthesis and in vitro evaluation // Drug Delivery. -2006. -13. -P. 417-423.

39. Mastromatteo M., Barbuzzi G., Conte A. Controlled release of thymol from zein based film // Del Nobile Innovative Food Science and Emerging Technologies. -2009. -10. -P. 222-227.

40. Esen A. A. Proposed nomenclature for the alcohol-soluble proteins (zeins) of maize (zea mays L.) // Journal of Cereal Science -1987. -5. -P.l 17-128

41. Kogan M.J., Dalcol I., Gorostiza P., Lopez-Iglesias C., Pons M., Sanz F., Ludevid D., Giralt E. Self-assembly of the Amphipathic Helix (VHLPPP). A Mechanism for Zein Protein Body Formation // Journal of Molecular Biology. -2001. -312. P. 907-913.

42. Касымова Г.Ф., Бобокалонов Д.Т., Халикова М.Д., Мухиддинов З.К., Кука-ниев М.А. Выделение и характеристика зеинов кукурузы, произрастающей в Таджикистане // Изв. АН РТ. отд. физ-мат, хим. и геол. наук. -2007. -2(127), -С. 42-50.

43. Zhou Н., Zhang Y., Biggs D.L., Manning М.С., Randolph T.W., Christians U., Hybertson B.M. Microparticle-based lung delivery of INH decreases INH metabolism and targets alveolar macrophages // Journal of Contr. Rel. -2005. -107(2). -P.288-299.

44. William L. N-Hong Li., Benson J.R. New Polymer Enables Near Zero-Order Release of Drugs // Drug Delivery Technology. -2005. -5(2). -P. 48-55.

45. Wai-Yip Lee Т., Robinson R.J. Controlled drug delivery systems // In: Gennaro AR The Science and Practice of Pharmacy.20th ed. Philadelphia, PA: University of Sciences in Philadelphia; / ed. by Remington. 2000-903Y929.

46. DeLuca P., Капке M. Sato Т., Schroeder H. Porous microspheres for drug delivery and methods for making same // US Pat. No. 4,818,542, 1989.

47. Jankower L., Shipley W. Controlled release formulating employing resilient mi-crobeads // US Pat. No. 4,873,091

48. McGee J.P., Davis S., O'Hagan D. Zero order release of protein from poly (D,L-lactide-coglycolide) microparticles prepared using a modified phase separation technique // Journal of Controlled Release -1995. -34. -P.77-86.

49. Мухидинов З.К. Способ очистки пектинового гидролизата и получение пектинового геля / Патент Республики Таджикистан № TJ 197. от 14.11.1998, опубликовано в бюллетене №3 (11).

50. Мухидинов З.К. Физико-химические аспекты получения и производства пектиновых полисахаридов: автореферат диссертации доктора химических наук. Душанбе, 2003.

51. Мухидинов З.К., Горшкова Р., Халиков Д.Х. Способ получения пектина из растительного сырья // Малый патент Республики Таджикистан №TJ 290. 20.01.2010, опубликовано в бюллетене № 57 (1).

52. Мухидинов З.К., Горшкова P.M., Валиев М.В., и др. Влияние продолжительности процесса на выход и параметры яблочного пектина при быстрой экстракции // Докл. АН РТ. -2010. -Т.53. -№8 -С.617-621

53. Машковский М.Д., Бабаян Э.А. и д.р. Государственная фармакопея СССР. -XI издание, выпуск 2. М.: -1990. -398с.

54. Штанчаев А.Ш., А.С. Насриддинов, Х.И. Тешаев. Турбидиметрическое титрование зеина кукурузной муки // Доклады АН РТ. Т. 50 , №9- 2007. -С. 725-730

55. Мухидинов З.К. Мухидинов, Касымова Г.Ф., Бобокалонов Д.Т., и др. Пек-тин-зеиновые микросферы как носители лекарственных средств// Химико -Фармацевтический журнал. 2010.- Т. 44, -№10. -С. 35-39.

56. Саге and Use of Laboratory Animals at the experimental-biological clinics of the V.I. Nikitin Chemistry Institute pharmacological laboratory. -Dushanbe. -2007

57. Хабриев Р.У. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ; под общ. ред. Р.У. Хабриева. —2-е изд., перераб. и доп. М.: Медицина. -2005. -832 с.

58. Саратиков А.С. Материалы к механизму желчеобразования и действия желчегонных средств // Новые лекарственные растения Сибири, их лечебные препараты и применение. Томск -1959.-5. -С.122-130.

59. Халикова М.Д., Мухидинов З.К., Нуралиев Ю.Н., Хайдаров К.Х. Влияние пектиновых веществ на химизм желчи // Докл. АН РТ Т. 52, №3. -2009. С.217-221.

60. Халикова М.Д., Саидов А.А., Бобокалонов Д.Т., Мухиддинов З.К. / Фармакологическое изучение биологической активности новых комплексов пектина. // Материалы VI Нумановских чтений 29-30 мая, -Душанбе. -2009. -С. 45-47.

61. Инструкция по уходу и содержанию животных в экспериментально-биологической клинике лаборатории фармакологии Института химии им. В. И. Никитина. Комитетом по этике при АН РТ. —Душанбе. —2007. -5 с.

62. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, Washington, D.C., -1996.

63. Касымова Г.Ф., Мухидинов 3.K., Штанчаев А.Ш. и др. Пектин-зеиновые комплексы для капсулирования лекарственных средств // Материалы межд. конф. «Наноструктура в полисахаридах: формирование, структура, свойства, применение». -Душанбе. -2008. -С. 61-65

64. Мухидинов З.К., Касымова Г.Ф., Бобокалонов Д.Т., и др. Гидрогелевые микросферы на основе биоразрушающих полимеров, как носители лекарственных средств // Известия АН РТ -2009. №1 (134). С. 59

65. Мухидинов З.К., Халиков Д.Х. Пектин, лечебно-профилактический продукт для здоровых и больных. Монография, НПИ Центр Мин. Экономики и Торговли РТ. -Душанбе -2005. -65 с.

66. Мухидинов З.К., Касымова Г.Ф., Бобокалонов Д.Т. и др. Кинетика высвобождения пироксикама из гидрогелей низкометилированного цитрусового пектина и зеина // Хим.-фарм.журн. -2011. находится в печати.

67. Siepmann J., Goepferich A. Mathematical modeling of biodegradable, polymeric drug delivery systems / // Adv. Drug Deliv.Rev. -2001. -48. -C.229-247.

68. Manca D. Rovaglio M. Modeling the controlled release of microencapsulated drugs: theory and experimental validation // Chemical Engineering Science. -2003.-58.-P.1337- 1351.

69. Siepmann O.A., Faisant N., Benoit J.P. New Mathematical Model Quantifying Drug Release from Bioerodible Microparticles Using Monte Carlo Simulations // Pharmaceutical Research. -2002. -Vol. 19 (12). -P.1885-1893

70. Grassi M., Grassi G. Mathematical Modelling and Controlled Drug Delivery // Matrix Systems Current Drug Delivery, -2005. -Vol. 2, № 1. -P. 97-116.

71. Arifin D.Y. Arifin D.Y., Lee L.Y., Wang C.H. Mathematical modeling and simulation of drug release from microspheres: Implications to drug delivery systems // Advanced Drug Delivery Reviews. -2006. -58. -p. 1274-1325

72. Lin, C.C., Metters, A.T. Hydrogels in controlled release formulations: network design and mathematical modeling // Adv. Drug Deliv. Rev. -2006. 58. -P.1379-1408.

73. Korsmeyer R.W., Lustig S.R., Peppas N.A. Solute and water diffusion in swella-ble polymers // Mathematical modeling, Journal of Polym. Sci. Polym. Phys. -1986.-24.-P. 395-408.

74. Ritger P.L., Peppas N.A. A simple equation for description of solute release. I. Fickian and non-Fckian release from non-swellable devices in the form of slabs, spheres, cylinders or discs // Journal of Control. Release -1987. -5. -P. 23-36.

75. Kimura, E., Bersani Amado, C. A., Sudo, L. S., Santos, S R., Oga, S. Pharmacokinetic profile of piroxicam beta-cyclodextrin, in rat plasma and lymph // Gen-Pharmacol. -1997. -28(5) -P. 695-698

76. Nicholas A Peppas, Kristy M Wood & James O Blanchette. Hydrogels for oral delivery of therapeutic proteins // Expert Opin. Biol. Ther. -2004. -4(6) -P. 1-7

77. Sakuma S, Sudo R, Suzuki N, Kikuchi H, Akashi M, Hayashi. Mucoadhesion of polystyrene nanoparticles having surface hydrophilic polymeric chains in the gastrointestinal tract // Int. J. Pharm. -1999. -177. -P.161-172.

78. Goto T, Morishita M, Kavimandan N.J., Takayama K.,1 Peppas N.A. Gastrointestinal Transit and Mucoadhesive Characteristics of Complexation Hydrogels in Rats // Journal of Pharmaceutical Sciences -2006. -vol. 95( 2).

79. Morishita M, Lowman AM, Takayama K, Nagai T, Peppas NA. Elucidation of the mechanism of incorporation of insulin in controlled release systems based on complexation polymers // J. Control Release -2002. -81. -P.25-32.

80. Liu LS, Fishman ML, Hicks KB, Kende M. An in vitro study of mucoadhesive properties of pectins // Proceeding of 7th US-Japan Symposium on drug delivery systems. -2003. -b. -II. -P. 16

81. Liu LS, Fishman ML, Hicks KB, Kende M. Interactions of various pectin formulations with porcine colonic tissues. Biomaterials 2005a;26:5907-5916

82. Siepmann, J., Peppas N.A. Modeling of drug release from delivery systems based on hydroxypropyl methylcellulose (HPMC). // Adv. Drug Deliv. Rev. -2001. -48. -P. 139—157.

83. Lao L.L., Venkatraman S.S., Peppas N.A. Modeling of Drug Release from Biodegradable Polymer Blends // Europ. Journal of Pharm. Biopharm. -2008. -70. -P. 796-803.

84. Higuchi Т. Mechanisms of sustained action mediation. Theoretical analysis of rate of release of solid drugs dispersed in solid matrices // Jornal of Pharm. Sci. -1963.-52.-P. 1145-1149.

Автореферат и диссертация по медицине (14.03.06) на тему:Фармакокинетика новых лекарственных форм пироксикама

Автореферат диссертации по медицине на тему Фармакокинетика новых лекарственных форм пироксикама

Оглавление диссертации Бобокалонов, Джамшед Толехмуродович :: 2011 :: Душанбе

Введение диссертации по теме "Фармакология, клиническая фармакология", Бобокалонов, Джамшед Толехмуродович, автореферат

Заключение диссертационного исследования на тему "Фармакокинетика новых лекарственных форм пироксикама"

Список использованной литературы по медицине, диссертация 2011 года, Бобокалонов, Джамшед Толехмуродович

Похожие научные работы

Каталог диссертаций