Сорбционная система с регулируемой десорбцией

 

Сорбционная система, которая может быть использована в фармакологии, содержит гидрогелевую термочувствительную полимерную матрицу, физиологически активный компонент и модификатор, интенсивно поглощающий ультразвук. Изобретение позволяет создать материал с управляемой ультразвуком низкой мощности десорбцией активного компонента без разрушения матрицы. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области получения гидрогелевых сорбционных и мембранных материалов, которые могут быть использованы в различных областях народного хозяйства. Перспективным является использование подобных сорбционных систем в химической фармакологии для направленного транспорта лекарственных веществ. Перспективны такие материалы также для создания каталитических систем, быстро реагирующих на небольшие дозы внешнего энергетического воздействия значительным уменьшением каталитической активности.

Был предложен ряд сорбционных систем, содержащих полимерную матрицу-носитель и активное вещество, десорбируемое воздействием ультразвука. Такие системы можно условно разделить на две группы: а) биоразлагаемые, для которых действие ультразвука заключается в увеличении скорости разрушения матрицы в биологической среде, б) полимерные матрицы, реагирующие на ультразвуковое воздействие увеличением проницаемости. Однако увеличение проницаемости сопровождается кавитацией.

Оригинальная система регулируемого высвобождения активного вещества основана на явлении резонансного колебания пузырька воздуха в УЗ-поле (US, 4657543, 1987). Однако в данном случае используется высокая мощность воздействия, приводящая к разрушению системы.

Известна сорбционная система, состоящая из электрочувствительного гидрогеля с физиологически активным компонентом, высвобождение которого регулируется концентрацией индикаторного химического вещества. Регулирование десорбции происходит с помощью усиления напряжения, получаемого от биодатчика усилителем и подачи усиленного напряжения к гидрогелю (ЕР, 0411621, 1991).

Известны также инициируемые ультразвуком полимерные системы для подачи активных веществ, при этом используют пористые полимерные гели, выбранные из группы: полиэфиры, полиамиды, полиангидриды, полиакрилаты. Содержание активного вещества в них колеблется от 0.0001 до 2 вес.%, при этом оно может быть десорбировано в период по крайней мере 30 дней (US, 5470582, 1995 - прототип).

Недостатками вышеописанных систем является невозможность четкого регулирования десорбции активного вещества (сорбата) и возможность разрушения системы под внешним энергетическим воздействием, что приводит к неконцентрируемому выходу активного компонента. Эти недостатки ограничивают применение в химической фармакологии систем, содержащих полимерный гидрогель и активный компонент. Например, при десорбции ультразвуком активных компонентов необходимо применение высоких мощностей и доз ультразвука, что способствует повреждению здоровых тканей организма.

Задачей настоящего изобретения является создание сорбционной системы, которая при воздействии ультразвука низкой мощности, не разлагаясь, обратимо высвобождает сорбат в течение временного воздействия ультразвука.

Поставленная задача решается описываемой сорбционной системой с регулируемой десорбцией сорбатов, содержащей гидрогелевую полимерную матрицу и физиологически активный компонент, при этом матрица выполнена из термочувствительного гидрогеля, устойчивого к ультразвуковому воздействию, и она модифицирована твердофазными органическими или неорганическими веществами или смесью веществ, интенсивно поглощающих ультразвук.

В качестве полимерного материала для термочувствительного гидрогеля она, предпочтительно, содержит полидиэтилакриламид, полициклопропилакриламид, ацетилцеллюлозу. В качестве неорганических веществ она содержит сульфат бария, гидроксид железа, гидроксид магния, гидрофосфат кальция, хлорид серебра, а в качестве органических: ферроцерон, холестерин, альгинат кальция, полиметилметакрилат. В качестве активных компонентов она может содержать лекарственные препараты или ферменты.

При этом система регулируемо десорбирует активные компоненты под воздействием ультразвука частотой 10⁵ - 10⁶ Гц и интенсивностью не выше 3 Вт/см².

При соблюдении совокупности вышеизложенных признаков может быть создана система для направленной доставки различных лекарственных препаратов, инициируемая воздействием ультразвука низкой мощности. При этом в качестве модификатора полимерного геля, интенсивно поглощающего ультразвук, может служить как сам лекарственный препарат в твердой фазе, находящийся в полимерной матрице (ферроцерон), так и вышеуказанные органические или неорганические твердофазные сорбенты, не содержащие лекарственного средства, но которые способны сорбировать его. Ниже приведены конкретные примеры заявленных систем.

Пример 1. Проводят взаимодействие N,N-диэтилакриламида с N,N'-метилен-бис-акриламидом в водном растворе, содержащем ферроцерон в присутствии N,N', N',N- тетраметилэтилендиамина и персульфат ионов при 18 - 20^oC. Раствор разлит в шарообразные формы. В результате получена гидрогелевая полимерная матрица на основе полидиэтилакриламида, содержащая ферроцерон. При этом ферроцерон одновременно является и модификатором и активным веществом.

Пример 2. Проведено взаимодействие как в примере 1, полученный раствор разлит на поверхность и заформован в виде тонкой пленки. Полученная пленка обрабатывалась последовательно водными растворами сульфата Fe(III)-(0,2M) и аммиака (5,9М). В результате получена гидрогелевая матрица на основе полидиэтилакриламида, содержащая ферроцерон и гидроксид железа.

В вышеприведенных примерах (1,2) физиологически активным компонентом является ферроцерон, который под воздействием ультразвука частотой 10⁵ Гц и интенсивностью 0,5 Вт/см² десорбируется из матрицы в течение ультразвукового воздействия.

При снятии УЗ-воздействия десорбция ферроцерона прекращается, а при повторном воздействии возобновляется, и так до полной десорбции активного вещества.

Примеры других синтезированных сорбционных систем приведены в таблице.

При сравнении результатов воздействия ультразвуком с интенсивностью не более 1,0 Вт/см², установлено, что в отсутствии модификатора не достигается четко регулируемая десорбция активных компонентов. Для высвобождения активных компонентов, в дозах дающих физиологический эффект, требуется высокая мощность ультразвукового воздействия, которая иногда приводит к разрушению самой полимерной матрицы и повреждению среды, в которую выходит сорбат.

Формула изобретения

1. Сорбционная система с регулируемой десорбцией, содержащая гидрогелевую полимерную матрицу и физиологически активный компонент, отличающаяся тем, что матрица выполнена из термочувствительных полимеров, устойчивых к ультразвуковому воздействию, и модифицирована твердофазными органическим или неорганическим веществом или их смесью, интенсивно поглощающими ультразвук.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве термочувствительных полимеров она содержит вещества, выбранные из ряда: полидиэтилакриламид, полициклопропилакриламид, ацетилцеллюлозу.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве неорганических веществ, интенсивно поглощающих ультразвук, она содержит вещества, выбранные из ряда: сульфат бария, гидроксид железа (II/III), гидроксид магния, гидрофосфат кальция, гидроксиапатит, карбонат кальция, хлорид серебра.

4. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве органических веществ, интенсивно поглощающих ультразвук, она содержит вещества, выбранные из ряда: ферроцерон, холестерин, альгинат кальция, полиметилметакрилат.

5. Система по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что в качестве активных компонентов она содержит лекарственные препараты или ферменты.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что она регулируемо десорбирует активный компонент под воздействием ультразвука частотой 10⁵ - 10⁶ Гц и интенсивностью не выше 3,0 Вт/см².

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2