Микрокапсулирование БАВ (биологически активных веществ). Метод коацервации

Этот метод позволяет сохранить высокую биологическую инертность, присущую силиконовым каучукам, и тонко регулировать пространственную структуру полимера. В качестве жидкой составляющей геля выбрана силиконовая жидкость ПЭС-5. На основе модифицированного каучука СКТ-М и ПЭС-5 были изготовлены образцы гидрофобных гелей различного состава и формы. Исследования физикомеханических свойств каучука СКТ-М и гелей показали, что эти материалы сочетают области упругого и пластического поведения, близкие к поведению реологического тела Максвелла (модель упруговязкой жидкости). Прочностные характеристики СКТ-М и гелей можно регулировать, меняя дозу облучения СКТ и содержание ПЭС- 5, и получать гидрофобные гели — основу трансдермальных терапевтических систем с широким спектром упругих, упруговязких и пластических свойств. Полученные результаты стали предпосылкой для создания пилотного образца лекарственной формы сердечно-сосудистого препарата пролонгированного действия для накожной аппликации на основе нитро-сорбида и разработанного гелеобразного гидрофобного носителя. Известно, что нитросорбид длительно циркулирует в крови, образуя комплексы с белками и липопротеинами сыворотки.

Наличие нитрогрупп в молекуле нитросорбида указывает на способность его к резорбции через кожные покровы. Можно предположить, что за счет длительной циркуляции в сыворотке крови в сочетании с равномерным поступлением через кожу из накожного аппликатора, задуманного как депо нитросорбида, формируются оптимальные условия для предупреждения сердечных приступов при хронической коронарной недостаточности без многократного приема лекарственных средств. При разработке способа введения нитросорбида в полимер и гель исходили из того, что нитросорбидтермодинамически не совместим (не растворяется) ни с каучуком, ни с силиконовой жидкостью, но очень хорошо растворяется в хлороформе. Было предложено вводить нитросорбид в полимер или гель посредством набухания их в растворе нитросорбида в хлороформе с последующим испарением растворителя. Такой прием позволяет равномерно распределять нитросорбид в виде мельчайших частиц в объеме полимера (геля).

Разработанный способ введения лекарственных препаратов имеет общее значение и практически не ограничивает номенклатуру полимеров, гелей и лекарственных препаратов и лимитируется только подбором растворителей с необходимыми параметрами растворимости. С целью сравнительной оценки биологического действия исходных и гелеобразных форм фармацевтических препаратов исследовалась способность нитросорбида к резорбции через кожу. Проводились эксперимента invitro и invivo на самках белых крыс (200−220 г) с использованием фармакопейного нитросорбида в виде порошка и образцов нитросорбида в силиконовом каучуке и в гидрофобном геле. В экспериментах invivo были получены такие результаты: концентрация нитросорбида в сыворотке крови крыс через 4 ч составила при введении в желудок — 7,5 мкг/мл, при нанесении чистого нитросорбида на кожу — 5,6 мкг/мл, при аппликации гидрофобного геля с нитросорбидом — 4,57 мкг/мл, при аппликации каучука с нитросорбидом — 1,58 мкг/мл. Эти результаты демонстрируют, что накожная аппликация нитросорбида в виде гидрофобного геля обеспечивает создание в сыворотке крови уровней нитросорбида того же порядка, что и при энтеральном введении. Данные invivo свидетельствуют о хорошей перспективе использования гидрофобного геля в качестве депо нитросорбида для накожной аппликации.

5.

3. Микрокапсулированные формы пестицидов. Современное направление развития химических средств защиты растений ориентировано на создание препаративных форм, которые обеспечивают оптимальные условия для реализации биологического потенциала действующего вещества, его целенаправленного и селективного действия и в то же время сводят к минимуму их отрицательное воздействие на окружающую среду и людей. Одним из путей реализации этих требований является создание препаративных форм в виде микрокапсул с контролируемым высвобождением действующего вещества. На примере пестицида эндосульфана нами был отработан способ микрокапсулирования, основанный на применении в качестве материала оболочки резорцино (мочевино)-формальдегидной смолы, а в качестве гидрофильного коллоида — смеси поливиниловых спиртов разной степени омыления. Соотношение компонентов реакционной смеси поддерживалось постоянным, а варьировалось соотношение: объем ядра микрокапсулы/масса материала оболочки (в реакционной смеси). При таких условиях получались капсулы размером 5−100 мкм с содержанием действующего вещества в капсуле 50−90%(масс.). Разновидностью препаратов этого типа являются так называемые текучие микрокапсулы, представляющие собой стабилизированную водную дисперсию микрокапсул с содержанием действующего вещества 35−50%; эту дисперсию можно разбавлять водой до нужной рабочей концентрации. Показано, что очень тонкие оболочки, обеспечивающие активное выделение действующего вещества, соответствуют фазовому соотношению в дисперсной системе ≈ 50, что практически трудно осуществимо.

Для увеличения проницаемости оболочки (без уменьшения ее толщины) может быть использован такой технологический прием, как введение в ядро микрокапсулы легколетучего растворителя. Испарение растворителя на стадии формирования оболочки сопровождается повышением ее пористости, вплоть до возникновения фазовых дефектов в виде сквозных дыр, имеющих конечный наблюдаемый размер ≈ 0,5 мкм. Такой размер не позволяет еще жидкому ядру вытекать из капсул, однако является достаточным для существенного увеличения скорости его испарения. Исследование биологической активности микрокапсул показало наибольшую эффективность капсул, при получении которых в ядро было введено 10% метиленхлорида. Проводилось изучение сравнительной токсичности исходного и микрокапсулированногоэндосульфана по следующим показателям: острая токсичность (опыты на белых мышах и крысах), эмбриотоксические и генотоксические свойства, биотестирование на Сhlorellavulgaris и препаратах сыворотки крови. Из результатов сравнительной оценки острой токсичности исходного эндосульфана и его микрокапсулированной формы следует, что их абсолютные значения токсичности соотносятся как 1:

19.В соответствии с ГОСТ 12.007−76 эндосульфан относится к первому классу опасности. Микрокапсулирование, снижающее острую токсичность эндосульфана, позволяет отнести микрокапсулированныйэндосульфан по параметрам острой токсичности к третьему классу опасности.

5.4. Искусственная икра. Известно о различных способах получения искусственной белковой икры, причем способы напрямую связаны с воспроизведением химического состава икры. Общим в подходе приготовления искусственной икры с рассмотренными выше вариантами получения микрокапсулированных препаратов является формирование гелеобразных желатиновых икринок и создание на их поверхности защитной оболочки, которая и фиксирует форму и обеспечивает окраску. Получение оболочки в известных синтезах белковой икры основано на дублении желатины (коллагена) таннинами, извлеченными из чая. Окрашивание оболочки в черный цвет достигается за счет взаимодействия таннина, адсорбированного на поверхности, с растворами солей Fe3+. Все известные способы получения искусственной икры многостадийные (до восьми стадий), включающие многократные промывки. Это удорожает процесс, увеличивает энергои трудозатраты и ставит проблему утилизации или уничтожения промышленных стоков. Нами предложен новый способ получения искусственной икры с формированием зерна в одну стадию, при этом исключаются промежуточные операции промывки. Основополагающая идея формирования «зерна» икры — отказ от создания поверхностной пленки на желатиновой грануле как единственного способа фиксации формы «зерна» и его окраски.

В предложенном нами методе структурирование желатинового геля осуществляется за счет поперечной сшивки макромолекул коллагена по всей массе «зерна». Одновременно при этом достигается повышение температуры плавления гелеобразной основы гранулы, так что плавление икринок происходит при температуре человеческого тела, но в то же время обеспечивается и термическая стабильность — показатель, принятый для искусственной икры и равный 3 ч при 30 °C (согласно стандартам РФ). Были разработаны две системы структурирования желатиновых гелей. Первая система: в раствор желатины вводится разбавленный водный раствор солей Fe3+ (это единственный ион, образующий пространственную сетку с макромолекулами коллагена, и к тому же допустимый в составе пищевого продукта). Добавление ∼ 0,05%(масс.) FeCl3· 6Н2О в раствор желатина в воде приводит к повышению температуры плавления геля от 26−28 до 32−34 °С. Вторая система: в раствор желатины вводится анионный полисахарид — альгинат натрия, который образует с белком электростатический комплекс.

Введение

в раствор желатины альгината натрия также повышает температуру плавления гелеобразной основы от 26−28 до 33−34 °С.Различия в химической природе этих двух систем структурирования коллагена позволяют варьировать и способы формирования зерен икры. Нами разработано два способатермотропныйи ионотропный. Термотропный метод применим для обоих типов гелей, т. е. структурированных с помощью Fe3+ и альгинатом натрия. Он заключается в прикапывании расплавленных гелей в охлажденное растительное масло, при этом из капель при охлаждении формируются сферические зерна — икринки.

Ионотропный метод применим для геля, структурированного альгинатом натрия, вносящим в структуру карбоксильные группы. По этому методу расплавленный гель по каплям вводят в водный раствор соли кальция, например CaCl2, где за счет мгновенного взаимодействия ионов Ca2+ и СООна поверхности зерна образуется фиксирующая поверхностная пленка альгината кальция, не растворимого в воде. Далее гелеобразные гранулы подвергаются окрашиванию и поверхностной обработке для придания вкусовых качеств сухим способом, что позволяет избежать многостадийности процесса и наличия сточных вод. В разработанной лабораторной установке для получения искусственной икры реализован вибрационный метод формирования зерен икры, основанный на динамическом разбиении ламинарной струи, вытекающей из фильеры и падающей в охлажденное масло. Рабочие характеристики установки: производительность 0,6 кг/ч; потребляемая мощность 200 Ва, габариты 300×200×600 мм. Были изготовлены опытные партии, проведена их дегустация и оценка в НИИ гигиены профпатологии и экологии человека с положительным результатом. Икра имеет повышенную питательную ценность и хорошие органолептические характеристики.

В дальнейшем на основе усовершенствованной рецептуры икры была разработана универсальная укрупненная установка для получения гелеообразных гранул. Отметим, что идеи и результаты этой работы используются для целеймикрогранулирования живых вакцин.

Заключение

.

Микрокапсулирование открывает интересные перспективы использования ряда лекарственных веществ, по сравнению с их использованием в виде обычных лекарственных форм. Так, например, нитроглицерин в тритурационных таблетках широко применяется как спазмолитическое средство при стенокардии, главным образом для купирования острых приступов спазмов коронарных сосудов. Однако для предупреждения приступов он малопригоден из-за кратковременности действия. В то же время микрокапсулированный нитроглицерин, обладающий способностью длительно высвобождаться в организме, весьма эффективен при использовании с целью предупреждения приступов стенокардии при хронической коронарной недостаточности. Применение микрокапсул не ограничивается елью только медикаментозной терапии. Перспективным направлением в области технологии является получение микрокапсул с растворами белков, микрокапсулирвоанных ферментов, антидотов. Исследуется применение микрокапсулированных ферментов — уредазы, уриказы, трипсина. Так, микрокапсулы с уреазой при внутрибрюшинном введении называют увеличение концентрации аммиака в крови, после чего мочевина начинает диффундировать из крови во внутрибрюшнную полость и затем в микрокапсулы, подвергаясь новому превращению в аммиак. Микрокапсулирование позволяет также предохранять ферменты от инактивации в результате антител-иммуноглобулинов при инъекционном введении. Большой интерес представляет применение микрокапсул с полиуратеновой оболочкой, содержащих водные суспензии антидотов: активированного угля, ионнообменных смол и других соединений, характеризующихся способностью к связыванию и инактивации токсических веществ, образующихся и циркулирующих в крови в процессе метаболизма. Очистка крови от указанных веществ осуществляется специальными аппаратами, содержащими сосуды с микрокапсулами, при экстракориаральной циркуляции крови.

при этом кровь освобождается также от аммиака. Подобная система может быть эффективно использована при лечении ряда заболеваний почек.

Список литературы

1. Чуешов В. И. Промышленная технология лекарств. — Х.: МТК-Книга «издательсвто НФАУ», 2012. — 716 с.

2. Аметистов Е. В. Монодисперсные системы и технологии. — М.: Издательство МЭИ, 2012. — 392 с.

3. Бобылев Р. В. Технология лекарственных форм. — М.: Медицина, 2011. — 544 с.

4. Глинов В. А. Микрокапсулирование и микрогранулирвоание. — М.: Медицина, 2009. — 160 с.

5. Солодовник В. Д. Микрокапсулирвоание. — М.: Медицина, 2010. — 120 с.