Способ получения наноразмерной системы доставки лекарственных средств на основе диоксида кремния
Владельцы патента RU 2372890:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации - Федеральное государственное учреждение "27 Научный центр Министерства обороны Российской Федерации" (RU)
Изобретение относится к способу получения наноразмерной системы доставки мет-энкефалина на гидрозоле наночастиц SiO2, включающий смешивание дистиллированной воды, соляной кислоты и тетраэтоксисилана, добавление приготовленного раствора в NaOH, упаривание и фильтрацию с получением гидрозоля SiO2, ультразвуковую обработку полученного гидрозоля SiO2, добавление мет-энкефалина и раствора ПАВ в количестве 0,5-2% от общего объема полученной системы. Система доставки мет-энкефалина способна преодолеть гематоэнцефалический барьер и доставлять лекарственное средство к клеткам головного мозга. 2 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к системам целевой доставки лекарственных средств и может быть использовано в медицине и ветеринарии.
Уровень техники
Стоящая перед медициной необходимость лечения заболеваний центральной нервной системы (ЦНС) (физиологические изменения, психологические отклонения, раковые опухоли с локализацией в ЦНС) формирует задачи целенаправленного влияния на клетки ЦНС и доставки к ним необходимых лекарственных средств. А это подразумевает необходимость преодоления помимо ретикуло-эндотелиальной системы организма преодоление и гематоэнцефалического барьера (ГЭБ).
В качестве носителей лекарственных средств используются липосомы, пептиды, полимеры. В опубликованных ранее материалах по созданию систем доставки через гематоэнцефалический барьер в основном приводятся данные по использованию полимеров с добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ) (Твин-80, полисорбат-80), имеющие сродство к эндотелиальным клеткам головного мозга.
J.Kreuter (J.Anat. N 189, 1996, 503-505) предложен способ получения системы доставки лекарств через ГЭБ на основе полимерных носителей (полиметилметакрилата, полиалкилцианакрилата и др.) с добавлением полисорбата-80.
Недостаток этого способа заключается в получении достаточно крупных частиц, преимущественно до 1 мкм.
Известно использование системы доставки гидрофобных лекарственных средств на основе паклитаксела (AI-850) с добавлением полисорбата-80 (Julie A. Straub et al. Pharm. Res. март 2005, N 3, 347-355).
Недостатком является получение частиц размером 1,53 мкм±0,07 мкм и их неспособность преодолевать ГЭБ.
Поиск возможности преодоления ГЭБ проводился J.-C. Oliver (Am. Society of Exp.Neu. Therap. янв. 2005, том 2, 10-119). В качестве материала для создания наночастиц предложен полиалкилцианакрилат. Однако полученные предложенным способом наночастицы были диаметром 50-300 нм, и использование ПАВ не предусматривалось.
В то же время препараты, созданные на основе диоксида кремния, обладают основными свойствами, предъявляемыми к системам направленного транспорта лекарственных средств: биоадгезивностью, легким высвобождением лекарственного средства при достижении заданной цели, возможность парентерального введения, в частности внутривенного введения.
Из разработанных ранее способов получения микрокапсул на основе SiO2 известен способ получения первоначального или осажденного силикагеля с активным материалом (см. патент US №4746513, кл. А01N 25/10, 1986 г.). Недостаток этого способа заключается в получении наночастиц диаметром около 1 мкм.
В патенте RU №2173140, кл. А61К 9/50, 2000 г. предложен способ получения кремний-органолипидных микрокапсул, состоящий в том, что перед смешиванием липофильных и гидрофильных компонентов в липидную фракцию вводят в допустимых количествах кремний органические полимерные соединения. Недостаток этих микрокапсул состоит в легком распознавании и быстрым захватом их ретикуло-эндотелиальной системой организма.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является метод получения парамагнитных наночастиц впрыскиванием тетраэтоксисилана (TEOS) в раствор Fe2О3 (см. патент KR №0074807, кл. А61К 9/51, 2003 г.). Однако этот способ предлагает систему частиц, применимую только для диагностических целей, и не позволяет преодолеть ГЭБ.
Сущность изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является получение системы доставки лекарственных средств на основе гидрозоля SiO2 с добавлением ПАВ (Твин-80, полисорбат-80), способной преодолевать гематоэнцефалический барьер и доставлять лекарственные средства к клеткам головного мозга.
Предлагаемое изобретение является способом получения специфичной системой доставки лекарственных средств к клеткам головного мозга.
В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность получить более совершенную систему доставки лекарственных препаратов к клеткам центральной нервной системы.
Настоящее изобретение позволяет получать наночастицы диаметром 6-10 нм.
Данное изобретение позволяет увеличить продолжительность действия лекарственного средства (пролонгация), за счет более длительного его нахождения в кровяном русле. А также обеспечение наибольшей биодоступности, минимизации риска поглощения ретикуло-эндотелиальной системой, предпочтительно захватывающей частицы диаметром 100 нм и более, а также преодоление гематоэнцефалического барьера (ГЭБ).
Раскрытие изобретения
Технический результат настоящего изобретения достигается созданием системы доставки лекарственного средства на основе гидрозоля SiO2 с добавлением ПАВ (Твин-80, полисорбат-80), который согласно литературным данным имеет сродство к эндотелиальным клеткам головного мозга.
Гидрозоль SiO2 получают смешиванием дистиллированной воды, соляной кислоты (15-20%) и тетраэтоксисилана (ТЭС) в соотношениях 7,14:1:17,14 с периодическим встряхиванием. Далее к полученному раствору снова добавляют воду и ТЭС в соотношении 0,25:1, непрерывно перемешивая. Третье добавление в раствор воды и ТЭС проводят в соотношении 1:3, не прекращая перемешивание. Следующий этап - добавление приготовленного раствора в кипящую NaOH. Далее идет процесс упаривания и фильтрации через обеззоленный фильтр. Потери составляют 10%, полученная золь содержит SiO2 15-20%. Диаметр частиц 6-10 нм. Соотношение SiO2:NaOH=40. Концентрация электролита 0,18 Н. рН - 10,0-12,0. Удельная поверхность - 500-600 м2/г. Золь - С18. Полученный гидрозоль упаривают с помощью лиофильной сушки и получают порошок белого цвета.
Получение системы доставки на основе гидрозоля SiO2 состоит в следующем.
Готовят гидрозоль SiO2 из расчета 1% от общего объема требуемого раствора заданной концентрации и подвергают ультразвуковой обработке на дезинтеграторе типа «УЗДН» с режимом пульсации 1 с через 3 c в течение 10 мин (для исключения нагрева гидрогеля более чем на 50°С).
После озвучивания в гидрозоль SiO2 добавляют раствор лекарственного препарата с заданной концентрацией и выдерживают в течение 24 часов для осуществления его сорбции на поверхности диоксида кремния SiO2.
За 1-1,5 часа до эксперимента добавляют раствор ПАВ в количестве 0,5-2% от общего объема полученной системы.
Оценка степени проницаемости ГЭБ с использованием настоящего изобретения будут описаны в качестве примеров.
Пример 1.
Оценка проникающей способности наночастиц
Были проведены эксперименты с использованием в качестве маркеров витальных красителей. В процессе приготовления золя в кипящий раствор добавляли трипановый синий из расчета получения 1%-го раствора. Поскольку трипановый синий является коллоидным красителем, параллельно была проведена оценка проникающей способности самих коллоидных частиц. Для этого в систему гидрозоля SiO2 и коллоидного раствора красителя вносили 1% вес полисорбата-80. Результаты приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| Результаты оценки степени проникания в головной мозг белых крыс трипанового синего, связанного с носителем | |||||
| № опыта | Условия опыта | Доза раствора, мг/кг | Доза красителя, мг/кг | Степень окрашивания | |
| оболочек мозга | ткани мозга | ||||
| 1 | Контроль | - | - | - | - |
| 2 | Контроль красителя | 2 | 400 | +++ | - |
| 5 | Краситель на наночастицах+Twin-80 (в/в) | 1,3 | 60 | +++ | + |
| 1,3 | 260 | +++ | + | ||
| 6 | Краситель на наночастицах+Twin-80 (ор.) | 0,4 | 80 | - | - |
| 7 | Краситель+Twin-80 | 2 | 400 | +++ | + |
| Примечание: - - отсутствие окрашивания; | |||||
| + - слабое окрашивание; | |||||
| ++ - умеренное окрашивание; | |||||
| +++ - выраженное окрашивание. |
Представленные в табл.1 данные подтверждают принципиальную возможность использования наночастиц диоксида кремния для доставки в ЦНС лекарственных веществ. В случае наночастиц окрашивание тканей мозга можно объяснить адсорбцией красителя на частицах.
Пример 2.
Изменение степени анальгезии
В качестве анальгезирующего средства использовался мет-энкефалин, который вносился после озвучивания гидрозоля SiO2.
Исследования уровня анальгезии проводили по методике отдергивания хвоста на белых крысах. В таблице 2 приведены относительные значения изменения уровня анальгезии при внутривенном введении мет-энкефалина в дозе 1 мг/кг на гидрозоле SiO2, приготовленном по настоящему изобретению. В контроле исследовался водный раствор мет-энкефалина в той же дозе. Объем введения составляет 0,5 мл/кг.
| Таблица 2 | |||||
| Результаты оценки уровня анальгезии при действии мет-энкефалина в дозе 1 мг/кг, связанного с носителем, отн. ед. | |||||
| Условия опыта | Время регистрации эффекта, мин | Количество животных, шт | |||
| 1 | 3 | 5 | 7 | ||
| Контроль | +0,67 | -0,07 | 0 | -0,2 | 6 |
| Мет-энкефалин на SiO2 | +0,5 | +0,37 | +0,27 | -0,2 | 6 |
| Примечание: «+»; «-» - увеличение или уменьшение степени анальгезии в отн. ед. | |||||
| За единицу принято значение индивидуальной чувствительности каждого животного до введения исследуемой формы мет-энкефалина |
Исследования степени обезболивания показали, что (табл.2) при использовании мет-энкефалина, приготовленного на гидрозоле SiO2 данного изобретения, длительность анальгезии увеличивается в 4 раза.
Однако необходимо отметить, что подбор условий и степень адсорбции необходимо подбирать в каждом случае для каждого конкретного лекарственного вещества.
Способ получения наноразмерной системы доставки мет-энкефалина на гидрозоле наночастиц SiO2, включающий следующие стадии: смешивание дистиллированной воды, соляной кислоты и тетраэтоксисилана, добавление приготовленного раствора в NaOH, упаривание и фильтрацию с получением гидрозоля SiO2, ультразвуковую обработку полученного гидрозоля SiO2 в режиме пульсации 1 с через 3 с в течение 10 мин, добавление мет-энкефалина, выдерживание в течение 24 ч и добавление раствора ПАВ в количестве 0,5-2% от общего объема полученной системы.
