Фосфолипидная композиция
Владельцы патента RU 2448731:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)
Изобретение относится к химико-фармацевтической и косметической промышленности и медицине. Заявленное изобретение касается использования для трансдермальной доставки биологически активных веществ жидких кристаллов фосфолипидов в системе фосфолипидный концентрат - вазелиновое масло - вода в области концентраций компонентов, обеспечивающей образование жидкокристаллической структуры. Композиция содержит фосфолипидный концентрат в количестве 45-83% (мас.), вазелиновое масло в количестве 5-45% (мас.) и воду в количестве 5-40% (мас.). В разработанную композицию можно вводить существенные количества масло- и водорастворимых биологически активных веществ, достаточные для проявления их фармакологической активности. 8 пр., 5 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области медицины и косметики, а именно к средствам трансдермальной доставки лекарственных веществ. Перспективными носителями для направленного транспорта лекарственных веществ в организм являются наноструктуры лецитина (фосфатидилхолина) и других природных фосфолипидов. Наноматериалы для медицины на основе лецитина обладают такими достоинствами, как нетоксичность и биосовместимость, возможность солюбилизации биологически активных веществ, способность ускорять транспорт через кожу. Это делает их привлекательными для широкого применения. Дополнительным преимуществом фосфолипидных наноструктур является возможность создания на их основе лекарственных препаратов пролонгированного действия, с контролируемым высвобождением лекарственного вещества.
Разработано и запатентовано большое количество препаратов на основе фосфолипидных липосом, некоторые из них уже находятся на стадии клинических испытаний и сертификации, отдельные препараты уже выходят на рынок. Предложены и запатентованы в качестве наноматериалов для направленного транспорта лекарственных веществ лецитиновые органогели, существующие в системах лецитин - неполярный органический растворитель - вода в области низких концентраций воды.
Основным недостатком липосомных препаратов является низкая стабильность при хранении, так как суспензии липосом являются лиофобными коллоидными системами, то есть не являются термодинамически устойчивыми. Лецитиновые органогели, напротив, термодинамически устойчивы, однако также имеют серьезный недостаток - невысокую способность к солюбилизации воды и водорастворимых веществ. Это создает трудности при введении в гель водорастворимых биологически активных веществ в нужной концентрации. Жидкие кристаллы являются термодинамически устойчивыми структурами фосфолипидов, которые могут существовать в системах вода - масло - поверхностно-активное вещество в области средних концентраций воды.
Известны многочисленные научные статьи, в которых изучались жидкие кристаллы в системах лецитин - вода, в том числе и в присутствии углеводородов. Например, структурообразование лецитина в воде и полярных и неполярных органических средах, в том числе образование жидких кристаллов, рассмотрено в обзоре Ю.А.Щипунова [Щипунов Ю.А. Самоорганизующиеся структуры лецитина // Успехи химии. - 1997. - т.66, №4. - С.328-352].
Нами предлагается использовать в качестве основы для косметических и медицинских средств наружного применения жидкие кристаллы фосфолипидов, существующие в системе фосфолипидный концентрат - вазелиновое масло - вода. Применение для получения жидких кристаллов доступных по цене фосфолипидных концентратов делает предлагаемую основу экономически привлекательной.
Известна композиция с регулируемым высвобождением для введения биологически активных материалов, описанная в международном патенте WO 84/02076 S.Engstrom, К.Larsson, В.Lindman «Method of preparing controlled-release preparations for biologically active materials and resulting composition» от 01.06.84 (МПК: А61К 9/22, 9/10, 9/00). Описывается композиция для контролируемого высвобождения биологически активных веществ, содержащая амфифильные поверхностно-активные вещества, способные к образованию жидкокристаллической фазы в водной среде. В состав композиции могут входить в качестве амфифильных веществ моноглицериды, фосфолипиды и галактолипиды, а в качестве полярного компонента - вода, глицерин, этиленгликоль и пропиленгликоль. Неполярный органический растворитель (т.е. масло) в состав описанной композиции не входит, что и отличает ее от предлагаемого изобретения.
Известно средство для улучшения регенерации кожи, описанное в международном патенте WO 2006118245 Yamaguchi Yoko и Igarashi Rie «Skin regeneration promoter» от 09.11.2006 (МПК А61К 8/39). В состав заявленного средства входит действующее вещество (например, ретинол, ретиноевая кислота, их производные), включенное в жидкокристаллическую основу. Основа представляет собой лиотропный жидкий кристалл, содержащий 5-80% (мас.) поверхностно-активного вещества и 5-80% (мас.) воды. Среди других поверхностно-активных веществ, способных к образованию лиотропных жидких кристаллов, в заявке упоминается лецитин. Описанный лиотропный жидкий кристалл может содержать 1-80% (мас.) масла, в качестве масла упоминается сквален. Однако масло не является необходимым компонентом данной композиции, что отличает ее от предлагаемого изобретения.
Аналогом заявленного изобретения служит патент RU 2201747 С.Б.Андерсон, С.Йонн, Т.Ландх «Композиция, заменяющая табак (варианты), способ ее получения, способ лечения табакокурения, способ лечения болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона или неспецифического язвенного колита» от 15.09.1998 (МПК А61К 9/00), являющийся переводом международного патента WO 99/15171. Изобретение описывает композицию, заменяющую табак, содержащую действующее вещество (никотин) и один или несколько полярных липидов и одно или несколько анионных поверхностно-активных веществ в количествах, достаточных для образования жидкокристаллической фазы, или ее предшественника, или вторичного продукта при помещении в полярный растворитель. В качестве полярного растворителя описываются водные растворы, глицерин или пропиленгликоль или их смесь, полярные липиды представляют собой моноглицериды, анионные поверхностно-активные вещества представляют собой жирные кислоты. Лецитин и другие фосфолипиды, а также вазелиновое масло в данном изобретении не упоминаются.
Известны другие жидкокристаллические композиции для наружного применения, например патент JP 2009029740 (Япония) Nakajima Atsushi, Ueno Toshiya, Horie Kiyoshi «Liquid crystal composition containing phytosterol ester and cosmetic or external preparation for skin containing the same» от 12.02.2009 (МПК А61К 8/63), в котором описана жидкокристаллическая композиция, содержащая эфиры фитостерола и насыщенных моноосновных жирных кислот. В патенте KR 20080065726 (Южная Корея) Lee Kwang Sik, Lee Seung Ji, Lee Ghang Tai, Lee Sang Gil, Lee Kun Kook «Cosmetic composition for protecting skin comprising traditional herb medicine contained in liquid crystal base» от 15.07.2008 (МПК А61К 8/97) предлагается композиция, содержащая 0,1-60,0% (мас.) смеси растительных экстрактов и 20,0-99,9% (мас.) природной жидкокристаллической основы, содержащей лецитин, церамид, холестерин и их производные, и фитостерол и его производные. Патент CN 101473933 (Китай) Zhengwu Wang, Xiuhua Yan, Shujun Xu «Beta-carotene LCD vector and preparation method thereof» от 08.07.2009 (МПК A23L 1/275) описывает жидкокристаллический носитель для бета-каротина, который включает 10-65% (мас.) поверхностно-активного вещества EL-35, 4-54% (мас.) этилбутирата, остальное - вода. В перечисленных композициях также не содержится неполярного органического (масляного) компонента.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) заявляемого изобретения является лецитиновый органогель, содержащий органический растворитель, воду и лецитин и физиологически активные вещества, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используется вазелиновое или высоковакуумное масло в концентрации 73,81-97,66% (мас.), лецитин - в концентрации 2,27-18,82% (мас.), а вода содержится в концентрации 0,07-7,37% (мас.) [Патент RU №2155604 (Россия), Е.В.Юртов, Н.М.Мурашова «Лецитиновый органогель» от 10.09.2000, МПК А61К 47/24, 31/685, 7/00].
Заявленная в данном патенте композиция содержит воду и фосфолипид (лецитин) в меньшей, а вазелиновое или высоковакуумное масло - в большей концентрации, чем предлагаемое средство, что и обусловливает различие образующихся наноструктур - прототип представляет собой органогель из переплетенных обратных мицелл лецитина.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение солюбилизационной емкости композиции по отношению к воде и водорастворимым веществам (по сравнению с прототипом) и образование жидкокристаллической структуры.
Технический результат достигается композицией, содержащей фосфолипидный концентрат в количестве 45-83% (мас.), вазелиновое масло в количестве 5-45% (мас.) и воду в количестве 5-40% (мас.).
Получение жидких кристаллов в системе фосфолипидный концентрат - вазелиновое масло - вода включает следующие операции:
- растворение навески фосфолипидного концентрата в вазелиновом масле,
- добавление в полученный раствор воды и водорастворимых компонентов и их солюбилизацию.
Пример 1.
В коническую колбу вносили 5,50 г фосфолипидного концентрата и 2,35 мл вазелинового масла и выдерживали в закрытой колбе при температуре 70°С в течение 3,5 часов при перемешивании до получения гомогенной системы. Затем в образец добавляли 2,50 мл дистиллированной воды. Солюбилизацию воды проводили в закрытой колбе при температуре 40°С и при перемешивании в течение 3 часов. Полученный образец содержит 55% (мас.) фосфолипидного концентрата, 25% (мас.) дистиллированной воды, 20% (мас.) вазелинового масла. Полученные жидкие кристаллы устойчивы и могут храниться в закрытом сосуде в течение нескольких месяцев.
Для получения жидких кристаллов использовали фосфолипидный концентрат «Мослецитин» (ГУ НИИ Биомедицинской химии РАМН, Россия), содержащий фосфолипидный комплекс - 97% (мас.), в том числе фосфатидилхолин (лецитин) - 22% (мас.). Этот фосфолипидный концентрат является биологически активной добавкой к пище и рекомендован в качестве дополнительного источника фосфолипидов.
Наличие или отсутствие жидкокристаллической структуры и ее тип определяли методом поляризационной микроскопии с помощью микроскопа «Axiostar plus» для наблюдения в проходящем свете (Zeiss, Германия) с цифровой фотокамерой «Canon».
Фиг.1 представляет пример микрофотографии через скрещенные поляроиды лиотропных жидких кристаллов ламеллярного строения, полученных в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое мало - вода. Образец содержит 55% (мас.) фосфолипидного концентрата «Мослецитин», 20% (мас.) вазелинового масла и 25% (мас.) воды. На микрофотографии видна веерная текстура образца, характерная для жидких кристаллов ламеллярного строения.
Пример 2.
Растворение фосфолипидного концентрата в масле и солюбилизацию воды проводили по методике, описанной в примере 1. Наличие жидкокристаллической структуры проверяли методом поляризационной микроскопии, как описано в примере 1. В таблице 1 показаны данные по составу образцов, полученных в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода при 20°С, и наличию у них жидкокристаллической структуры. Как видно из представленных данных, диапазоны содержания компонентов, указанные в формуле изобретения, соответствуют области существования жидких кристаллов в системе фосфолипидный концентрат - вазелиновое масло - вода.
| Таблица 1 | ||||
| Состав и структура образцов, полученных в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода при 20°С. | ||||
| № образца | Содержание компонентов, % (мас.) | Структура | ||
| Фосфолипидный концентрат | Вазелиновое масло | Вода | ||
| 1 | 45 | 30 | 25 | Жидкий кристалл (ЖК) |
| 2 | 83 | 9 | 8 | ЖК |
| 3 | 66 | 15 | 19 | ЖК |
| 4 | 74 | 5 | 21 | ЖК |
| 5 | 45 | 45 | 10 | ЖК |
| 6 | 62 | 20 | 18 | ЖК |
| 7 | 76 | 19 | 5 | ЖК |
| 8 | 54 | 6 | 40 | ЖК |
| 9 | 70 | 10 | 20 | ЖК |
| 10 | 55 | 20 | 25 | ЖК |
| 11 | 50 | 0 | 50 | Две фазы (суспензия фосфолипидных везикул в воде) |
| 12 | 40 | 57 | 3 | Лецитиновый органогель |
| 13 | 90 | 5 | 5 | Две фазы (ЖК и твердый фосфолипид) |
| 14 | 40 | 30 | 30 | Две фазы (эмульсия капель масляной фазы в воде) |
Пример 3.
В коническую колбу вносили 6,60 г фосфолипидного концентрата «SIGMA» и 1,76 мл вазелинового масла. Соевый лецитин («SIGMA», США) - препарат очищенных фосфолипидов сои с содержанием фосфатидилхолина (лецитина) 40% (мас.). Навеску фосфолипидного концентрата растворяли в вазелиновом масле при температуре 90°С в течение 5 часов при перемешивании. Процесс проводился при 90°С, так как при 80°С растворение происходит очень медленно, а при более высокой температуре лецитин интенсивно разлагается. Полученный раствор охлаждали до 50°С и вводили 1,90 мл дистиллированной воды. Чтобы избежать испарения, солюбилизацию воды проводили в герметично закрытой колбе при температуре 50°С в течение 5 часов при перемешивании. Наличие жидкокристаллической структуры проверяли методом поляризационной микроскопии, как описано в примере 1. Получен гомогенный жидкокристаллический образец, который содержит 66% (мас.) фосфолипидного концентрата «SIGMA», 15% (мас.) вазелинового масла и 19% (мас.) воды.
Пример 4.
В коническую колбу вносили 6,60 г фосфолипидного концентрата «Наш лецитин» и 1,76 мл вазелинового масла. Фосфолипидный концентрат «Наш лецитин» (ООО «Ювикс-фарм», Россия) содержит эссенциальные фосфолипиды подсолнечника - 98,6% (мас.), моноглицериды - 0,8% (мас.) и воду - 0,6% (мас.). Этот фосфолипидный концентрат является биологически активной добавкой к пище и рекомендован в качестве дополнительного источника фосфолипидов. Навеску фосфолипидного концентрата растворяли в вазелиновом масле при температуре 70°С в течение 3 часов при перемешивании. Полученный раствор охлаждали до 50°С и вводили 1,90 мл дистиллированной воды. Чтобы избежать испарения, солюбилизацию воды проводили в герметично закрытой колбе при температуре 50°С в течение 2 часов при перемешивании. Наличие жидкокристаллической структуры проверяли методом поляризационной микроскопии, как описано в примере 1. Получен гомогенный жидкокристаллический образец, который содержит 66% (мас.) фосфолипидного концентрата «Наш лецитин», 15% (мас.) вазелинового масла и 19% (мас.) воды.
Как видно из примеров 3 и 4, получение жидких кристаллов в системе фосфолипидный концентрат - вазелиновое масло - вода возможно на основе фосфолипидных концентратов различного состава, полученных из различных природных источников.
Пример 5.
Образцы композиций в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода (органогель из переплетенных обратных мицелл лецитина и лиотропный жидкий кристалл) получали по методике, описанной в примере 1. Солюбилизационная емкость полученных образцов по отношению к водорастворимым биологически активным веществам изучалась на примере глюкозы. Для этого в образцы жидких кристаллов вводили порции 10% (мас.) водного раствора глюкозы с шагом 1,1-1,2% (мас.) относительно массы исходных образцов. Солюбилизацию проводили в закрытых сосудах при температуре 40°С и перемешивании. В ходе эксперимента определяли максимальное содержание вводимого компонента, при котором не наблюдались помутнение образца и разрушение жидкокристаллической структуры по данным поляризационной микроскопии.
В таблице 2 представлены результаты определения солюбилизационной емкости лецитинового геля и жидкого кристалла по отношению к глюкозе. Концентрация введенной глюкозы была пересчитана относительно конечных составов образцов.
| Таблица 2 | ||
| Солюбилизационная емкость композиций в системе фосфолипидный концентрат - вазелиновое масло - вода | ||
| Структура | Исходный состав композиции | Количество солюбилизированной глюкозы, % (мас.) |
| органогель из обратных мицелл | 40% (мас.) фосфолипидного концентрата (соответствует 8,80% (мас.) лецитина), 57% (мас.) вазелинового масла, 3% (мас.) воды | 0,20 |
| жидкий кристалл | 66% (мас.) фосфолипидного концентрата (соответствует 14,52% (мас.) лецитина), 15% (мас.) вазелинового масла, 19% (мас.) воды | 0,67 |
| жидкий кристалл | 82% (мас.) фосфолипидного концентрата (соответствует 18,04% (мас.) лецитина), 8% (мас.) вазелинового масла, 10% (мас.) воды | 2,45 |
| жидкий кристалл | 53% (мас.) фосфолипидного концентрата (соответствует 11,66% (мас.) лецитина), 10% (мас.) вазелинового масла, 37% (мас.) воды | 0,54 |
| жидкий кристалл | 50% (мас.) фосфолипидного концентрата (соответствует 11,00% (мас.) лецитина), 40% (мас.) вазелинового масла, 10% (мас.) воды | 0,81 |
Из представленных данных видно, что предлагаемая композиция в виде жидких кристаллов в системе фосфолипидный концентрат - вазелиновое масло - вода обладает значительно большей солюбилизационной емкостью по отношению к воде и водорастворимым веществам по сравнению с прототипом - лецитиновым органогелем.
Пример 6.
Образцы жидких кристаллов, содержащие 66% (мас.) фосфолипидного концентрата «Мослецитин», 15% (мас.) вазелинового масла и 19% (мас.) дистиллированной воды, получали по методике, описанной в примере 1. Была исследована солюбилизационная емкость полученных образцов по отношению к водо- и маслорастворимым биологически активным веществам. Солюбилизация веществ гидрофильной природы (водорастворимых) изучалась на примере глюкозы и ацетилсалициловой кислоты, солюбилизация веществ гидрофобной природы (маслорастворимых) - на примере α-токоферола ацетата (витамина Е) и эфирного масла чайного дерева. Для этого в образцы жидких кристаллов вводили порции растворов соответствующих веществ с шагом 1,1-1,2% (мас.) относительно массы исходных образцов. Солюбилизацию проводили в закрытых сосудах при температуре 40°С и перемешивании. В ходе эксперимента определяли максимальное содержание вводимого компонента, при котором не наблюдались помутнение образца и разрушение жидкокристаллической структуры по данным поляризационной микроскопии. Полученные данные по солюбилизационной емкости жидких кристаллов в системе фосфолипидный концентрат - вазелиновое масло - вода представлены в таблице 3. Концентрации введенных веществ были пересчитаны относительно конечных составов образцов.
| Таблица 3 | ||
| Солюбилизационная емкость жидких кристаллов по отношению к некоторым водо- и маслорастворимым веществам. | ||
| Состав вводимого в жидкий кристалл раствора | Количество введенного раствора, % (мас.) | Количество введенного биологически активного вещества, % (мас.) |
| 10% (мас.) водный раствор глюкозы | 6,7 | 0,67 |
| 10% (мас.) раствор ацетилсалициловой кислоты в 1М водном растворе гидроксида натрия | 9,6 | 0,96 |
| 30% (мас.) раствор α-токоферола ацетата в вазелиновом масле | 5,0 | 1,5 |
| 100% эфирное масло чайного дерева | 16,3 | 16,3 |
Как видно из представленных в примере 6 данных, в разработанную фосфолипидную жидкокристаллическую композицию можно вводить существенные количества масло- и водорастворимых биологически активных веществ, достаточные для проявления их фармакологической активности. Например, при заболеваниях нервно-мышечной системы α-токоферола ацетат назначают в дозах по 50-100 мг в сутки [М.Д.Машковский. «Лекарственные средства». Пособие по фармакотерапии для врачей, в двух частях. Часть 2. ЗАО «Гамта», Вильнюс, 1994 г. С.33-34], для чего достаточно 3,4-6,7 г разработанной композиции. Это позволяет использовать предлагаемую жидкокристалличекую композицию в качестве основы для медицинских и косметических средств.
Пример 7.
Образцы жидких кристаллов в системах фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода и фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вода получали по методике, описанной в примере 1. Солюбилизационная емкость полученных образцов по отношению к маслорастворимым веществам изучалась на примере маслорастворимого красителя судана I. В образцы жидкого кристалла вносили порции сухого красителя судана I и растворяли при температуре 40°С и перемешивании в течение 1 часа. Затем образец охлаждали до комнатной температуры и исследовали под микроскопом. Опыт проводили до обнаружения в образце микрокристаллов не растворившегося в жидкокристаллической матрице красителя.
| Таблица 4 | |
| Солюбилизационная емкость жидких кристаллов по отношению к маслорастворимому красителю. | |
| Исходный состав жидкого кристалла | Количество солюбилизированного судана I, % (мас.) |
| 75% (мас.) фосфолипидного концентрата, 25% (мас.) воды | 1,3 |
| 75% (мас.) фосфолипидного концентрата, 13% (мас.) воды, 12% (мас.) вазелинового масла | 2,5 |
Как видно из представленных в таблице 4 данных, в образец жидкого кристалла, содержащий масло, фосфолипидный концентрат и воду, можно ввести значительно больше маслорастворимого красителя, чем в образец, содержащий только фосфолипидный концентрат и воду. Таким образом, введение в состав жидкокристаллической фосфолипидной композиции вазелинового масла позволяет увеличить солюбилизационную емкость композиции по отношению к маслорастворимым веществам.
Пример 8.
Образцы жидких кристаллов в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода получали по методике, описанной в примере 1. Была исследована вязкость жидких кристаллов в зависимости от концентрации вазелинового масла при одинаковом соотношении концентраций фосфолипидов и воды.
Изучение реологических свойств образцов проводилось с использованием ротационного вискозиметра «Rheotest 2» (Германия) с измерительной системой «конус-пластина» в диапазоне скоростей сдвига от 5,56 до 540 с-1. В процессе измерения температура контролировалась с помощью термостата с точностью до 0,5°С. Перед каждым измерением образец выдерживали в течение 20 минут при заданной температуре. Зависимость вязкости образцов жидких кристаллов от содержания вазелинового масла при температурах 20 и 40°С и скорости сдвига 60 с-1 представлена в таблице 5.
| Таблица 5 | ||||
| Зависимость вязкости образцов жидких кристаллов от содержания вазелинового масла. | ||||
| Состав, % (мас.) | Вязкость, Па·с | |||
| фосфолипидный концентрат | вазелиновое масло | вода | 20°С | 40°С |
| 74,0 | 5,0 | 21,0 | 25,0 | 35,0 |
| 72,0 | 7,5 | 20,5 | 27,5 | 35,0 |
| 70,0 | 10,0 | 20,0 | 22,5 | 30,0 |
| 66,0 | 15,0 | 19,0 | 9,4 | 16,3 |
| 62,0 | 20,0 | 18,0 | 3,0 | 10,0 |
| 58,0 | 25,0 | 17,0 | 1,6 | 7,9 |
Вязкость является важным технологическим параметром и существенно влияет на потребительские свойства готового медицинского или косметического средства. Как видно из показанных в таблице 5 данных, вязкость жидких кристаллов в системе фосфолипидный концентрат - вазелиновое масло - вода существенно снижается при повышении концентрации масла. Таким образом, введение вазелинового масла в жидкие кристаллы фосфолипидов позволяет варьировать вязкость образцов в широких пределах. Это позволит создавать на основе указанных жидких кристаллов медицинские средства с оптимальной вязкостью, которые легко наносятся на кожу и обладают необходимой скоростью высвобождения лекарственных веществ.
Жидкокристаллическая композиция для трансдермальной доставки биологически активных веществ, включающая фосфолипидный концентрат, вазелиновое масло и воду, отличающаяся тем, что она содержит фосфолипидный концентрат в количестве 45-83 мас.%, вазелиновое масло в количестве 5-45 мас.% и воду в количестве 5-40 мас.%.
