Композиция для лечения легочных инфекций

 

Изобретение относится к медицине и фармакологии и касается композиции для лечения легочных инфекций. Предлагается композиция на основе частиц из полиалкилцианоакрилатов с сорбированным в них лекарственным веществом. Изобретение позволяет избирательно доставлять лекарственное вещество в очаг патологии, что позволит повысить терапевтическую широту, уменьшить токсические эффекты, преодолеть резистентность возбудителей инфекций. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области медицины и фармакологии, конкретно к новой фармацевтической композиции для лечения внутриклеточных легочных инфекций, в первую очередь туберкулеза легких.

Данные эпидемиологической статистики свидетельствуют о значительном росте заболеваемости туберкулезом легких (более 90% всех видов туберкулеза) во всех странах мира, что связано с появлением резистентных штаммов микроорганизма Mycobacterium avium и распространением заболеваний иммунной системы, в том числе СПИДа. По оценкам ВОЗ в период до 2020 года количество вновь инфицированных туберкулезом достигнет I миллиарда, 200 миллионов человек заболеет и 35 миллионов умрут от туберкулеза, если не будут найдены новые, более эффективные средства лечения.

В то же время за последние 10 лет арсенал противомикробных средств для лечения легочных инфекций и, в первую очередь, туберкулеза легких практически не изменился. В качестве базисных терапевтических средств для лечения туберкулеза по-прежнему используют изониазид, рифампицин, этамбутол, ряд других известных препаратов или их комбинации. При введении в организм только незначительная часть лекарственного вещества попадает в орган/клетку - мишень; в связи с этим возникают серьезные побочные эффекты в виде нарушения гемопоэза, функции печени, почек. Кроме того, большая часть вводимых лекарственных веществ подвергается биотрансформации, не оказав антибактериального действия.

Одним из путей повышения эффективности лечения является разработка лекарственных препаратов направленного действия. Принципиальные подходы к решению этой проблемы во многом известны, однако при создании конкретных лекарственных форм приходится находить специфические решения, обусловленные природой заболевания.

Так, известны твердые (в виде таблеток) пролонгированные формы противотуберкулезных препаратов, содержащих в качестве полимерной основы целлюлозу (для рифампицина) [патент Великобритании 2135879] или крахмал (для изониазида) [патент России 2146130]. Композиции оказывают улучшенный терапевтический эффект за счет более равномерной кинетики высвобождения в ЖКТ активного начала из полимерной матрицы.

Известны композиции для лечения туберкулеза легких, содержащие блок-сополимеры оксиэтилена и оксипропилена (неионогенные ПАВ) [патент РСТ 88/06038 и патент России 98/10021] и подходящие лекарственные средства (изониазид, рифампицин, этамбутол, эритромицин и др. ). Композиция по патенту России представляет собой полимерную самопроизвольно эмульгирующуюся систему, при этом лекарства или их смеси иммобилизованы внутри образующихся мицелл. Композиция описана как универсальная система доставки (в том числе перечислены противотуберкулезные препараты). Система может преимущественно фагоцитироваться и разрушаться моноцитами и резидентными макрофагами в органах ретикулоэндотелиальной системы. Блок-сополимеры по патенту РСТ обладают способностью разрушать гликолипидную оболочку микобактерий, находящихся в макрофагах, что способствует уничтожению бактерий в результате действия активированных здоровых макрофагов и лекарств. Теоретически такая система может быть доставлена в альвеолярные макрофаги легкого, однако в описании нет ни одного примера, доказывающего такую возможность. Таким образом, селективность доставки и эффективность действия не доказаны и не очевидны. Существенным недостатком такой композиции является малые количества лекарств, которые могут быть таким образом иммобилизованы, и при отсутствии избирательной доставки такая композиция может оказаться малоэффективной.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является композиция для лечения туберкулеза на основе изониазида, химически связанного с декстраном (мм. 20-4- кДа), и подходящего водного растворителя [Патент России 2087146, 2143900, закона России 94/041109] . Благодаря использованию указанного биоадгезивного полимерного носителя удается целенаправленно доставлять туберкулостатик в альвеолярные макрофаги, где происходит выделение лекарства в результате гидролиза сшивающей связи в кислой среде лизосом, т.е. удается добиться внутриклеточной локализации лекарства в непосредственной близости от возбудителя заболевания. Существенным недостатком этой системы является ее ограниченность только одним лекарственным веществом.

Предлагаемое изобретение также обеспечивает внутриклеточную локализацию лекарства в альвеолярных макрофагах, причем в эффективных для терапии количествах, и в то же время позволяет расширить круг иммобилизованных лекарственных веществ, в том числе и их комбинаций.

Таким образом, предлагается композиция для лечения внутриклеточных легочных инфекций, прежде всего туберкулеза легких, на основе лекарственного вещества, иммобилизованного на полимерном носителе, отличающаяся тем, что в качестве полимерного носителя она содержит частицы из полиалкилцианоакрилата (С₂-С₁₀), линейные или разветвленные, или их смесей размером 200-700 нм с сорбированным в них лекарственным веществом или их смесями и дополнительно декстран с молекулярной массой 20-70 кДа при следующем соотношении компонентов, вес.%: Полиалкилцианоакрилат (или его смесь) - 20-40 Лекарство (или их смесь) - 1-10 Декстран - 15-20 Остальное - Наполнители При добавлении растворителя (например, воды) в количестве не более 98 вес. % композиция образует микротонкую суспензию (содержание полиалкилцианоакрилата или смеси не более 3 вес.%) с размером частиц 200-700 нм, не требующую для агрегативной стабильности наличия ПАВ, однако она может содержать подходящие ПАВ, например, такие как полисорбаты, полоксамеры или полоксамины или многоатомные спирты, например полиэтиленгликоль или его функциональные производные, в количестве не более 20 вес.% от общего веса водной коллоидной системы.

Полоксамеры (а) или полоксамины (б) представляют собой блок-сополимеры оксиэтилена и оксипропилена: Как показано в патенте России 98/10021, блок-сополимеры оксиэтилена и оксипропилена могут использоваться в качестве полимерных носителей для доставки лекарств в альвеолярные макрофаги, однако в предлагаемой композиции блок-сополимеры используются для модификации поверхности полимерных наночастиц с целью оптимизации их фармакокинетики.

В качестве наполнителей могут быть использованы сахара (например, глюкоза или маннит) и соли (например, хлорид натрия или цитрат натрия).

В качестве растворителя могут быть использована вода для инъекций, физиологический раствор, растворы ПАВ, другие подходящие для инъекций водосодержащие смеси.

Наночастицы из полиалкилцианоакрилатов размером 200-700 нм могут быть получен известным методом анионной полимеризации в эмульсии.

Лекарственные вещества ассоциируют с частицами из полиалкилцианоакрилатов путем сорбции в процессе полимеризации или после полимеризации.

Полиалкилцианоакрилаты являются известными полимерами, которые широко используются в медицине в качестве клеев, например в стоматологии и хирургии для покрытий раневых поверхностей. При введении в организм полиалкилцианоакрилаты подвергаются деградации. Известно применение этих полимеров в качестве носителей для биологически активных соединений, в том числе в виде микрочастиц [патент 94/15590, патент США 4329332, 5500224, WO 94/17789]. Природные полимеры декстраны с мол. массой 20-70 кДа, близкой к молекулярным массам белков крови, применяются как кровезаменители и плазмозамещающие средства для коррекции гемодинамических нарушений при кровотечениях, а также для улучшения микроциркуляции крови в тканях. Как показано в прототипе, они могут использоваться в качестве полимерных носителей для доставки лекарств в альвеолярные макрофаги, однако декстран здесь выполняет другую функцию, входит в новую систему доставки.

Предлагаемое изобретение стало возможным благодаря установлению факта селективной доставки лекарства, ассоциированного в предлагаемой полимерной системе, в альвеолярные макрофаги легкого, при этом указанные числовые характеристики (прежде всего молекулярная масса декстрана и размеры частиц) являются существенными для достижения эффекта.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Получение композиций Композиции получают методом эмульсионной полимеризации индивидуальных алкил-цианоакрилатов или их смесей в 0,5-2,0 вес.% водном растворе декстрана при рН 1,5-3,0 при постоянном перемешивании. Лекарственное вещество добавляют в реакционную среду до начала полимеризации или через 20-40 мин после начала полимеризации. Реакцию продолжают в течение 2-4 ч, затем реакционную смесь нейтрализуют, фильтруют, прибавляют 2-4 вес.% сахара (например, маннита или лактозы) и лиофилизируют. Средний размер частиц составляет 200-700 нм в зависимости от условий полимеризации. Степень включения лекарственного вещества составляет 70-90 вес.%. Состав композиций, приведенных ниже, указан в вес.%
Композиция 1
Полибутилцианокрилат, средний размер частиц 200 нм - 20
Ампициллин - 6,7
Декстран 50 кДа - 15
Наполнители - Остальное
Композиция 2
Полиизобутилцианоакрилат, средний размером частиц 400 нм - 40
Гентамицин - 2,5
Декстран 70 кДа - 20
Наполнители - Остальное
Композиция 3
Полигексилцианоакрилат, средний размером частиц 700 нм - 32
Рифампицин - 4,7
Декстран 40 кДа - 16
Наполнители - Остальное
Композиция 4
Смесь полиизобутилцианоакрилат-полиэтилцианоакрилат (2:1), средний размером частиц 400 нм - 40
Гентамицин - 2,5
Декстран 70 кДа - 20
Наполнители - Остальное
Композиция 5
Полигексилцианоакрилат, средний размером частиц 700 нм - 32
Рифампицин - 2,5
Стрептомицин - 2,5
Декстран 40 кДа - 16
Наполнители - Остальное
Композиция 6
Полибутилцианокрилат, средний размер частиц 200 нм - 1
Ампициллин - 0,6
Декстран 50 кДа - 1
Полоксамер - 5
Наполнители - 3
Вода - Остальное
Пример 2. Эффективность доставки лекарственного вещества во внутриклеточную среду in vitro.

Композицию 3 по примеру 1 использовали для установления эффективности доставки лекарственного вещества в макрофаги, полученные от больных с туберкулезом.

Макрофаги инкубировали с препаратами при 37^oС заданное время. Отделение клеток от внеклеточной среды проводили после инкубации фильтрацией через мембранные фильтры Millipore SM с диаметром пор 5 мкм. Концентрацию рифампицина в клеточном лизате и фильтрате определяли микробиологическим методом. Накопление антибиотиков клетками (коэффициент распределения) рассчитывали как отношение концентрации препарата в клетках к внеклеточной концентрации. Для определения клеточного и внеклеточного объемов применяли радиометрический метод. Результаты эксперимента представлены в табл. 1.

Как видно из соотношений внутриклеточной и внеклеточной концентраций, применение наночастиц из полигексилцианоакрилата позволило повысить накопление рифампицина в легочных макрофагах в 6-7 раз. Эти результаты могут свидетельствовать о больших потенциальных возможностях такой системы доставки лекарственных веществ для терапии туберкулеза, так как инфицированные макрофаги способны накапливать наночастицы в больших количествах.

Пример 3. Определение антибактериальной активности композиции 3 по примеру 1 в отношении внутреклеточных бактерий.

Для определения антибактериальной активности рифампицина, ассоциированного с наночастицами, (композиция 3 по примеру 1) в отношении М. avium использовали моноциты здоровых добровольцев обоего пола 21-40 лет (16 человек). Моноциты выращивали в монослое в клеточном инкубаторе под контролем жизниспособности в течение 7 дней, затем к клеткам подводили М. avium для внедрения во внутриклеточную среду и через день - исследуемые препараты в концентрации 5 мкг/мл. Антибиотик вводили в среду трижды через день. После 10 дней инкубации монослой лизировали и методом высева определяли число жизнеспособных бактерий по числу колонеобразубщих единиц. Антибактериальную активность оценивали по изменению числа жизнеспособных клеток в пробах после инкубации суспензии клеток с антибиотиками. Число колониеобразующих единиц, полученных при высеве контроля, принимали за 100%. Результаты эксперимента представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, активность рифампицина, ассоциированного с наночастицами из полигексилцианоакрилата, в отношении внутриклеточно локализованных бактерий Mycobacterium avium превышала активность стандартной лекарственной формы антибиотика в ~7 раз.

Пример 4. Эффективность композиции 3 по примеру 1 для доставки лекарственного вещества в легкие in vivo.

Фармакокинетику ампициллина, ассоциированного с наночастицами из полигексилцианоакрилата, изучали при внутривенном введении здоровым крысам.

Как следует из данных, представленных на фиг.1, ампициллин в наночастицах поступает в легкие в больших количествах, чем стандартный препарат. Максимальная концентрация ампициллина, достигаемая при введении композиции 3, в 3,5 раза превышает концентрацию при введении стандартного препарата. При сравнении кривых кинетики заметно, что элиминация свободного ампициллина из ткани легких идет гораздо быстрее: после 12 часов активность в ткани легких определить не удается. В то же время при введении ампициллина, ассоциированного с наночастицами из полигексилцианоакрилата, высокая концентрация антибиотика в легких наблюдается на протяжении 12 часов, причем терапевтически значимый уровень концентрации сохраняется и через 24 часа.

Пример 5. Эффективность композиции 2 по примеру 1 для лечения стафилококковой пневмонии у крыс.

Исследование химиотерапевтической активности гентамицина, ассоциированного с наночастицами из полиизобутилцианоакрилата (композиция 2 по примеру 1), проводили на мышах с острой стафилококковой пневмонией.

Модель стафилококковой пневмонии воспроизводили у мышей интраназальным введением 0,05 мл клинического изолята St. aureus; заражающая доза составляла примерно 300•10⁶ микробных тел на мышь. Препараты гентамицина вводили внутривенно однократно через сутки после заражения в дозе 10 мг/кг (по гентамицину). Мышей разделили на три группы (n=10). В качестве контроля использовали нелеченых животных. Выживаемость животных контролировали в течение 7 суток.

Как видно из фиг. 2, при пневмонии у мышей, вызванной стафилококком, массовая гибель животных начинается через 3 суток после заражения, а к пятым суткам все животные погибают. Введение стандартного гентамицина предотвращает гибель 30% животных, а пик смертности смещается к пятым суткам. Внутривенное введение гентамицина, связанного с наночастицами, защищает от гибели 90% животных.

Формула изобретения

1. Композиция для лечения легочных инфекций на основе лекарственного вещества, иммобилизованного на полимерном носителе, отличающаяся тем, что в качестве полимерного носителя она содержит частицы из полиалкилцианоакрилата (С₂-С₁₀) или их смесей размером 200-700 нм с сорбированным в них лекарственным веществом или их смесями и дополнительно декстран с молекулярной массой 20-70 кДа, а также наполнители при следующем соотношении компонентов, вес. %:
Полиалкилцианоакрилат (или их смесь) - 20-40
Лекарственное вещество (или их смесь) - 1-10
Декстран - 15-20
Наполнители - Остальное
2. Композиция для лечения легочных инфекций по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит растворитель в количестве не более 98 вес. % от общего веса коллоидной системы.

3. Композиция для лечения легочных инфекций по п. 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит поверхностно-активные вещества в количестве не более 20 вес. % от общего веса водной коллоидной системы.

4. Композиция для лечения легочных инфекций по п. 3, отличающаяся тем, что в качестве поверхностно-активных веществ она содержит полоксамеры, полоксамины или полисорбаты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4