Автореферат и диссертация по медицине (14.04.01) на тему:Разработка технологии получения субстанции гидросукцината олигогексаметиленгуанидина и глазных капель на ее основе

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова»

04201364039 На правах рукописи

ХА KAM АНЬ »

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СУБСТАНЦИИ ГИДРОСУКЦИНАТА ОЛИГОГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНИДИНА

И ГЛАЗНЫХ КАПЕЛЬ НА ЕЁ ОСНОВЕ 14.04.01 - Технология получения лекарств

ДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ УЧЁНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ НАУК

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Кедик С.А.

МОСКВА-2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ..................................................................................4

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................6

ГЛАВА 1 ПРЕПАРАТЫ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ГЛАЗНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ, ВЫЗВАННЫХ МИКРООРГАНИЗМАМИ: ВОЗМОЖНОСТИ, ОГРАНИЧЕНИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ (обзор литературы)...............................11

1.1 Глазные заболевания, вызванные микроорганизмами...........................11

1.2 Препараты для лечения глазных инфекций............................................14

1.3 Полигуанидины перспективные антисептические препараты..............15

1.4 Подходы, обеспечивающие повышение эффективности лекарственных форм в виде глазных капель..............................................................................18

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ:..........................................................................................31

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.....32

2.1 Основной объект - гидросукцинат олигогексаметиленгуанидина.......32

2.2 Реактивы......................................................................................................34

2.3 Материалы и методы исследования.........................................................35

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОРИГИНАЛЬНОЙ СУБСТАНЦИИ ГИДРОСУКЦИНАТА РАЗВЕТВЛЁНННОГО ОЛИГОГЕСКАМЕТИЛЕНГУАНИДИНА...............42

3.1 Разработка технологии получения гидосукцината олигогексаметиленгуанидина............................................................................42

3.2 Физико-химические параметры гидосу кцината

олигогексаметиленгуанидина............................................................................52

3.3 Количественная оценка содержания компонентов субстанции гидосукцинат олигогексаметиленгуанидина...................................................56

3.4 Стабильность субстанции гидосукцината олигогексаметиленгуанидина ......................................................................................................................66

3.5 Изучение биологического действия гидосукцината олигогексаметиленгуанидина............................................................................68

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ:.......................................................................................77

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СОСТАВА, ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ГЛАЗНЫХ КАПЕЛЬ НА ОСНОВЕ ГИДРОСУКЦИНАТА ОЛИГОГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНИДИНА................78

4.1 Разработка состава глазных капель на основе гидосукцината олигогексаметиленгуанидина и технологии их получения основе...............78.

4.2 Разработка показателей количественного определения в лекарственной форме гидосукцината олигогексаметиленгуанидина......................................97

4.3 Изучение экспериментального срока хранения глазных капель...........99

4.4 Антимикробная активность капель ОГМГсукц.......................................100ч

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ:.....................................................................................109

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ...........................................................................................110

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................112

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................................................123

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БАХ - бензалкония хлорид

ВМС - высокомолекулярное соединение

ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография

ГК - глазные капли

ГГ - гидрохлорид гуанидина

ГГХ - гидрохлорид гуанидин

ГФ - Государственная Фармакопея

ГМДА - гексаметилендиамин

ГОСТ - государственный стандарт

ГПМЦ - гидропропилметилцеллюлоза

ЛФ - лекарственная форма

МБК - минимальная бактерицидная концентрация

МПК - минимальная подавляющая рост микробов концентрация

МЦ - метилцеллюлоза

ОГМГ -олигогексаметиленгуанидин

ОГМГ кар- гидрокарбонат олигогексаметиленгуанидина

ОГМГсукц - гидосукцинат олигогексаметиленгуанидина

ОГМГгх - гидрохлорид олигогексаметиленгуанидина

ОСТ - отраслевой стандарт

ПАВ - поверхностно-активное вещество

ПВП- поливиллпирролидон

ПВС - поливиниловый спирт

ПГМГ - полигексаметиленгуанидин

ФСП - фармакопейная статья предприятия

ЦНС - центральная нервная система

вМР - надлежащая производственная практика

ЧАС - четвертичное аммонийное соединение

УФ спектроскопия - ультрафиолетовая спектроскопия

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Актуальность разработки лекарственной формы с максимально широким спектром действия обусловлена тем, что в настоящее время инфекционные заболевания глаз являются одной из причин временной нетрудоспособности (80%) и, как следствие, могут вызывать слепоту (10-30%). На современном фармацевтическом рынке существует многообразие антибиотиков с высокой антимикробной эффективностью, которые можно использовать в офтальмологии, однако их применение в течение длительного времени приводит к возникновению резистентных микроорганизмов. Поэтому возникает острая необходимость в разработке офтальмологических средств, которые обладают широким спектром действия, не вызывают резистентности и являются малотоксичными. Кроме того, разработка и внедрение лекарственных форм с пролонгированным действием, обеспечивающих снижение побочных эффектов, является другой, не менее важной задачей Фарминдустрии.

Инфекции глаз часто сопровождаются развитием хронических заболеваний. Один из факторов, влияющих на развитие хронического процесса, -это микробные биоплёнки (группы клеток, заключенных в защитную матрицу полисахаридного полимера). Микроорганизмы, существующие в виде биоплёнок, более устойчивы к различным антимикробным агентам, чем планктонные культуры, и для лечения таких персистирующих форм требуется повышенная концентрация антибиотиков, что может вызвать токсический эффект.

Ранее (Абрикосова Ю.Е 2005) были предложены гидрохлорид и фосфат полигексаметиленгуанидина (ПГМГ) в концентрации 0,2% и 0,5% в качестве антибактериального компонента в составе глазных капель. Эти соединения обладают выраженной активностью, как в отношении бактерий, дрожжей, так и в отношении вегетативных клеток и спор грибов. Одним из возможных путей снижения токсичности образцов ПГМГ является удаление высокотоксичного

гексаметилендиамина (ГМДА), который используется при синтезе полимера и содержится в продукте в качестве примеси. Присутствие ГМДА в случае применения ПГМГ гидрохлорида в глазных каплях вызывало раздражение глаз в предварительных опытах на кроликах.

Создание ЛФ на основе гидросукцината олигогексаметиленгуанидина (ОГМГсукц) позволяет достигнуть надёжного и быстрого терапевтического эффекта, кроме того, препарат и субстанция характеризуются малой токсичностью.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка технологии получения разветвлённого ОГМГсукц и исследование физико-химических и антимикробных свойств оригинальной субстанции и лекарственной формы на её основе - глазных капель пролонгированного действия с расширенным спектром действия против патогенных микроорганизмов.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать технологию получения оригинальной субстанции -гидросукцината разветвлённого ОГМГ, изучить её физико-химические свойства.

2. Разработать методы качественного и количественного анализа субстанции ОГМГсукц для её стандартизации.

3. Разработать методы количественного анализа посторонних примесей в субстанции ОГМГсукц

4. Изучить токсичность, антимикробную активность и местнораздражающее действие ОГМГсукц

5. Разработать состав и технологию получения глазных капель с расширенным спектром действия на основе субстанции ОГМГсукц и изучить биологическую активность этой лекарственной формы.

6. Изучить стабильность разработанной лекарственной формы в виде глазных капель.

7. Разработать и апробировать нормативную документацию (проекты ФСП) на субстанцию и её лекарственную форму.

Научная новизна.

- Впервые получена оригинальная фармакологически активная субстанция, относящаяся к классу синтетических разветвлённых олигогексаметиленгуанидинов в виде гидросукцината, которая сохраняет антибактериальные свойства и обладает меньшей токсичностью в сравнении с производными ПГМГ.

- Установлена структура, изучены физико-химические и технологические свойства субстанции ОГМГсукц

- Разработан подход к стандартизации ОГМГсукц в субстанции и ЛФ -глазных каплях, заключающийся в использовании химических реакций в сочетании с физико-химическими методами (рефрактометрии, хроматографии, потенциометрии, спектрофотометрии в УФ и видимой

1 л

области спектра, ЯМР С спектроскопии).

- Впервые показана способность ОГМГсукц разрушать сформированные биоплёнки клинического изолята Pseudomonas aeruginosa в опытах in vitro.

- В опытах in vitro показана высокая биоцидная активность против широкого спектра бактериальных и грибных культур, потенциальных возбудителей глазных инфекций;

- На основании проведенных комплексных физико-химических и биофармацевтических исследований теоретически и экспериментально обоснованы оптимальный состав и технология получения ЛФ - глазные капли «гидросукцинат олигогексаметиленгуанидина», обеспечивающие высокие показатели фармацевтической и биологической доступности.

Практическая значимость. Разработан и запатентован приоритетный метод химического синтеза разветвлённого гидросукцината олигогексаметиденгуанидина (патент РФ 2443684 13.12.20Юг).

По результатам исследований разработаны и внедрены:

Структура и оценка качества субстанции «гидросукцинат олигогексаметиленгуанидин» (проект ФСП (ЗАО «ИФТ», 12 марта 2013г.)).

Состав и оценка качества препарата «глазные капли» (проект ФСП (ЗАО «ИФТ», 29 мая 2013г.)

Технология получения субстанции ОГМГсукц (лабораторный регламент на производство утвержден ЗАО «ИФТ», 12 марта 2013г).

Технология получения препарата «глазные капли» (лабораторный регламент на производство утвержден ЗАО «ИФТ», 21 мая 2013г.), обладающая целым рядом характеристик, которые позволяют внедрить её в практическую медицину.

Основные положения диссертации внедрены в учебном процессе кафедры биомедицинских и фармацевтических технологий МИТХТ имени М.В. Ломоносова (акт внедрения от 01.07.2010 )

Положения, выносимые на защиту.

Технология получения оригинальной субстанции ОГМГсукц, изучение её структуры, физико-химических свойств;

Методики качественного и количественного анализа субстанции ОГМГсукц и глазных капель на её основе;

Результаты разработки ЛФ глазных капель, её стандартизации и технологии получения;

Результаты изучения безопасности и антимикробной активности субстанции и глазных капель на её основе.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены в рамках конференций: 63 и 64 Научно-технической конференции студентов МИТХТ, Москва, 2011 и 2012; X Всероссийской научно-технической конференции «Приоритетные направления развития науки и технологии», Тула,

2011; I Научно-практической конференции «Технология и анализ косметических средств и фармацевтических препаратов», Москва, 2011; 2nd Russian-Helenic Symposium «Biomaterials and Bionanomaterials », 5-12 May 2011, Greece; XIX Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство», Москва, 2012; Международной виртуальной интернет конференции «На стыке наук. Физико-химическая серия», Казань, 2013.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе в научных изданиях, рекомендованных ВАК, опубликованы 4 статьи, 1 патент РФ, 5 тезисов докладов.

Связь задач исследования с планом НИР учреждения, где выполнялась диссертация. Диссертационная работа выполнена в рамках НИР кафедры Биомедицинских и фармацевтических технологий ГОУ ВПО Московского государственного университета тонких химических технологий имени М.В.Ломоносова (МИТХТ) (НИР 2Б-18-357).

Содержание диссертационной работы соответствует паспорту специальности 14.04.01- «технология получения лекарств». Результаты проведенных исследований соответствует пунктам 3 и 4 паспорта специальности «технология получения лекарств».

Объём и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на | страницах машинописного текста компьютерного набора и состоит из введения, обзора литературы, трёх глав экспериментальных исследований, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 32 табл. и 24 рисунка. Список литературы включает 112 источников, и из них 50 на иностранных языках.

ГЛАВА 1 ПРЕПАРАТЫ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ГЛАЗНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ, ВЫЗВАННЫХ МИКРООРГАНИЗМАМИ: ВОЗМОЖНОСТИ,

ОГРАНИЧЕНИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ (обзор литературы)

Патологии глаз являются серьёзными заболеваниями современного человека. Каждые 5 секунд в мире слепнет один взрослый человек и один ребёнок. Показано что, основными причинами слепоты является глаукома, катаракта [6, 11, 22]. Вместе с тем, инфекционные заболевания глаз являются одной из причин временной нетрудоспособности (80% от общего числа заболеваний глаз) и как следствие могут вызывать тяжёлые осложнения, в том числе слепоту (до 30% инфекционных заболеваний) [29, 28]. Именно поэтому достаточно подробно в соответствующих разделах литературного обзора рассмотрены инфекционные заболевания глаз, современные достижения и тенденции в борьбе с ними, достоинства и недостатки применяемых в глазных каплях действующих препаратов и некоторые подходы в повышении эффективности этих лекарственных форм.

1.1 Глазные заболевания, вызванные микроорганизмами

В зависимости от локализации инфекционного агента выделяют основные клинические формы глазных инфекций [31]: конъюнктивит (66,7% от общего числа воспалительных заболеваний глаз), блефарит (23,3%), воспалительные поражения роговицы, внутреннего глаза (4,2%), невриты (5,8%) (рис.1).

Наиболее частыми возбудителями бактериальных инфекций глаз (конъюнктивит, изъявление роговицы, блефарит, дакриоцистит) являются Staphylococcus, Streptococcus, Pneumococcus, Pseudomonas aeruginosa [32, 102, 81, 98].

ДРУГИЕ НЕВРИТЫ (4-°/о)1М

БЛЕФАРИТ М

(23,3%) Я

КОНЪЮНКТИВИТ

(66,7%)

Рис.1 Статистическое распределение клинических форм глазных инфекций

В офтальмологической практике выбор противомикробного средства, как и в остальных случаях проведения противомикробной терапии, зависит, в первую очередь, от возбудителя и его чувствительности к лекарственным средствам. При антибактериальной терапии наиболее часто применяются такие антибиотики, как тетрациклин, гентамицин, тобрамицин, фузидиевая кислота, эритромицин [28]. На современном фармацевтическом рынке существует многообразие антибиотиков с высокой антимикробной эффективностью, которые можно применять в офтальмологии, однако, применении их в течение длительного времени приводит к возникновению резистентных микроорганизмов. При бактериальной инфекции роговицы, вызванной Pseudomonas, чувствительны к ампициллину только 20% к цефалексину 14% [33]. При инфекции переднего отдела глаза, вызываемого S. epidermitis и S. aureus, устойчивость к ампицилину определена для 67,3% изолятов, рокситромицину 42,1%, азитромицну 38,9% и хлорамфениколу 28,6% [8]. Среди возбудителей конъюнктивита S. aureus и Haemophilis influenza резистентны к тетрациклину 20,7% [67].

[105]

Инфекции глаз часто сопровождаются развитием хронических форм. Один из факторов, влияющий на развитие хронического процесса это микробные биоплёнки. Биоплёнка это микробное сообщество, характеризующееся клетками, которые прикреплены к поверхности или друг к другу и заключены в матрикс синтезированных ими внеклеточных полимерных веществ. Полисахаридный матрикс, секретируемый клетками, обеспечивает защиту от факторов внешней среды, фагоцитоза, ультрафиолетового излучения, вирусов, а также от антибиотиков и факторов иммунной защиты многоклеточных организмов [35].

Микроорганизмы в биоплёнке (даже разных видов) обмениваются между собой информацией с помощью сигнальных молекул и функционируют как скоординированный консорциум, что делает их малоуязвимыми к воздействию окружающей среды [108]. Согласно этой теории, бактерии основную часть времени развития и размножения находятся в матриксе биоплёнки, прикрепленной к поверхностям богатых питательными веществами экосистем, и эти прикрепленные клетки физиологически отличны от клеток того же штамма, взвешенных в среде. Кроме того, в разных условиях формируются разные типы биоплёнки [73].

Грибковые заболевания глаз встречаются достаточно редко. Однако, по мере увеличения количества больных со сниженным иммунитетом растёт заболеваемость грибковыми инфекциями. Распространению возбудителей способствуют ослабление организма и иммунодепрессия, длительный приём антибиотиков или глюкокортикоидов. Результат наблюдения грибного конъюнктивита в течение 2001-2006г показал что, доминирующий возбудитель был Fusarium (77,6%)