Нанокомпозит серебра на основе сульфатированного арабиногалактана, обладающий антимикробной и антитромботической активностью, и способ его получения

Группа изобретений относится к области медицины. Способ получения нанокомпозита серебра на основе полусинтетического гепариноида - сульфатированного арабиногалактана (AGSO₃H) в виде ультрадисперсной серебросодержащей системы (AGSO₃H+Ag⁰) нанокластеров нуль-валентного металлического серебра с размером частиц 10-15 нм (рентгено-дифракционный анализ), стабилизированной сульфатированным арабиногалактаном (AGSO₃H), взаимодействием сульфатированного арабиногалактана в водной среде в течение 30-60 минут при температуре 20°С с оксидом серебра (Ag₂O) с выделением продукта. Содержание серебра, определенное методом атомно-абсорбционного анализа, составляет 8%. Группа изобретений обеспечивает сохранение структурной организации нанокомпозита серебра и сульфатированного арабиногалактана, (наноструктурированность системы макромолекулы биополимера - размер крупных агломератов частиц составляет 200-600 нм), а также водорастворимости, биосовместимости, рецептор-опосредованных трансмембранных и иммуномодулирующих свойств по отношению к живой клетке, антитромботическую активность, пролонгированность биологического действия, нетоксичность, синергизм антибактериальной активности серебра. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности, медицине, фармакологии и касается получения нанокомпозита серебра, обладающего антимикробной и антитромботической активностью, на основе полусинтетического гепариноида - сульфатированного арабиногалактана (AGSO₃H). Разработанное соединение может быть использовано в практической медицине в качестве высокоэффективного антибактериального средства и раневого покрытия широкого спектра действия, обладающего низкой токсичностью, а в сочетании с антитромботическим действием может найти применение при создании специальных покрытий для имплантатов (сердечно-сосудистая хирургия, нейрохирургия и т.д.).

В литературе известны способы получения наноразмерных частиц серебра, стабилизированных арабиногалактановой матрицей (Патенты RU, 2260500 и 2278669).

Наиболее близким к предлагаемому способу получения нанокомпозита серебра и сульфатированного арабиногалактана является способ получения средства, обладающего антимикробным действием (RU 2278669), где в качестве стабилизирующей высокомолекулярной матрицы ультрадисперсных серебросодержащих систем используется полисахарид - арабиногалактан. Синтез нанокластеров нуль-валентного металлического серебра с размером частиц 10-30 нм, стабилизированных арабиногалактаном, осуществляется путем его взаимодействия с нитратом серебра (AgNO₃) в водной среде в течение 30-90 минут при температуре 20°С, в сильнощелочной среде (30% водный раствор аммиака или натрия гидроокиси) при рН среды 10-11, с инкубированием растворов при температуре 20-90°С в течение 5-60 минут, с дальнейшим фильтрованием и высаживанием в ректифицированный этиловый спирт.

Этот способ имеет ряд недостатков.

1. Способ получения ультрадисперсных серебросодержащих систем, стабилизированных арабиногалактаном, длителен, трудоемок, требует применения высоких температур и очень сильной щелочной среды.

2. Стабилизирующая матрица - арабиногалактан позволяет эффективно стабилизировать металлические частицы серебра, делая их водорастворимыми, но при этом они не приобретают новых биологически активных свойств, которые им может обеспечить сульфатированный арабиногалактан, который, в свою очередь, обладает свойством гепариноида: антикоагулянтной, антитромботической и т.д. активностями, что описано в патенте RU 2319707.

Целью предлагаемого нами изобретения является синтез нанокомпозита серебра и сульфатированного арабиногалактана, представляющего собой нанокластеры нуль-валентного металлического серебра с размером частиц 10-15 нм, стабилизированные сульфатированным арабиногалактаном, обладающего не только антимикробным действием, но и антитромботической активностью. Отличительной особенностью разработанного нами соединения является синергизм антибактериальной активности серебра и свойств полусинтетического гепариноида - сульфатированного арабиногалактана (водорастворимость, биосовместимость, рецептор-опосредованные трансмембранные свойства по отношению к живой клетке, иммуномодулирующие свойства, антитромботическая активность, пролонгированность биологического действия, нетоксичность), наноструктурированность системы макромолекулы биополимера (размер крупных агломератов частиц составляет порядка 200-600 нм), позволяющая получить соединения с высокой степенью биологической доступности, что проявляется в максимуме эффективности при минимуме побочных действий.

Описывается способ получения ультрадисперсных серебросодержащих систем (AGSO₃H+Ag⁰), представляющих собой нанокластеры нуль-валентного металлического серебра с размером частиц 10-15 нм, стабилизированные сульфатированным арабиногалактаном (AGSO₃H), путем его взаимодействия с серебра оксидом (Ag₂O) в водной среде в течение 60 минут при температуре 20°С с дальнейшим фильтрованием и высаживанием в этиловый ректифицированный спирт.

Техническим результатом настоящего изобретения является получение стабильного водорастворимого соединения в твердом порошкообразном виде, содержащего наноразмерные частицы серебра, сохраняющего фармакологическую активность, свойственную гепариноидам, в частности сульфатированному арабиногалактану, и в то же время обладающими антимикробной активностью.

Поставленная цель достигается тем, что к водному раствору сульфатированного арабиногалактана для получения нанокластеров нуль-валентного металлического серебра с размером частиц 10-15 нм добавляли оксид серебра (Ag₂O), реакцию проводили в течение 60 минут при температуре 20°С с дальнейшим фильтрованием и высаживанием в ректифицированный этиловый спирт.

Содержание серебра в полученном образце, определенное методом атомно-абсорбционного анализа, составляет 8%.

По данным электронной микроскопии серебро в ультрадисперсной системе, стабилизированной сульфатированным арабиногалактаном, находится в нуль-валентном состоянии и размер его частиц составляет 10-15 нм.

Предлагаемый способ характеризуется следующими преимуществами:

- получение нанокомпозита серебра и сульфатированного арабиногалактана отличается простотой в техническом исполнении и экономичностью, так как не требует применения высокой температуры и очень сильной щелочной среды, а также больших затрат рабочего времени;

- полученный нанокомпозит на основе сульфатированного арабиногалактана сохраняет структурную организацию, водорастворимость и широкий спектр фармакологической активности гепариноида.

На рис.1 представлена просвечивающая электронная микроскопия нанокомпозита серебра и сульфатированного арабиногалактана.

На рис.2 представлена таблица, показывающая антимикробную активность нанокомпозита серебра и сульфатированного арабиногалактана.

На рис.3 представлена диаграмма, показывающая влияние нанокомпозита серебра и сульфатированного арабиногалактана на агрегацию тромбоцитов.

Следующие примеры иллюстрируют изобретение.

Пример 1

0,2 г AGSO₃H растворяли при перемешивании в 3 мл дистиллированной воды, затем добавляли постепенно при перемешивании 0,15 г Ag₂O. Через 60 минут образовавшийся продукт отфильтровывали от непрореагировавшего Ag₂O через бумажный фильтр (синяя лента) и высаживали в 20 мл ректифицированного этилового спирта. Выход полученного продукта в виде порошка темно-коричневого цвета составил 98%. Количественное содержание серебра по данным элементного анализа составляет 8%.

Пример 2

Изучение антимикробного действия нанокомпозита серебра и сульфатированного арабиногалактана проводили методом репликаций (Гунар О.В., Каграманова К.А. // Хим. - фармац. журнал. - 2005. - Т.39. - №5. - С.53-56), рекомендованным для окрашенных веществ на тест-микроорганизмах, полученных из Государственной коллекции патогенных микроорганизмов ГИСК им. Л.А.Тарасевича, и штаммах, выделенных от больных гнойно-септического центра НЦ РВХ СО РАМН с различной хирургической патологией.

В стерильные чашки Петри вносили по 1 мл соответствующих растворов нанокомпозита серебра и сульфатированного арабиногалактана в концентрации 0.1-3%, приготовленных на фосфатном буфере (рН 7.6), добавляли по 15 мл расплавленной и охлажденной среды МПА или среды Сабуро. После застывания агара на поверхность среды наносили инокулят суточных культур каждого тест-штамма микроорганизмов в концентрации 10³-10⁴ КОЕ/мл в виде бляшек. Контролем служили питательные среды, в которые вносили по 1 мл фосфатного буфера (рН 7.6) вместо исследуемых растворов. Посевы инкубировали на среде МПА при 32-34°С 48 часов, на среде Сабуро при 22-24°С в течение 72 часов. Учет результатов эксперимента проводили по наличию и характеру роста тест-штаммов микроорганизмов на питательных средах. Наличие роста тест-микроорганизмов обозначали знаком "+", отсутствие роста знаком "-". Полученные результаты представлены в Таблице 1 (рисунок 2).

Результаты исследований показали, что нанокомпозит серебра и сульфатированного арабиногалактана обладает выраженным антимикробным действием. Раствор ультрадисперсной серебросодержащей системы (AGSO₃H+Ag⁰), представляющий собой нанокластеры нуль-валентного металлического серебра с размером частиц 10-15 нм, стабилизированные сульфатированным арабиногалактаном (AGSO₃H), в концентрации >3% способен подавлять рост грамм-положительной и грамм-отрицательной микрофлоры, в том числе и грибов рода Candida, в концентрации 1% действует только на грамм-отрицательную микрофлору, в концентрации <0.5% антимикробное действие утрачивается.

Пример 3

Антитромботическую активность исследовали в опытах in vitro по влиянию нанокомпозита серебра и сульфатированного арабиногалактана на агрегацию тромбоцитов плазмы здоровых доноров, вызванную действием индуктора агрегации, в качестве которого использовали АДФ в концентрации 2,5 мкг/мл по унифицированной методике с использованием агрегометра фирмы "Colar" и реактивов фирмы "Технология - Стандарт" (Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ /Под ред. В.П.Фисенко. - М.: ЗАО ИИА "Ремедиум", 2000. - 398 с.).

Результаты проведенных экспериментов представлены на рисунке 3.

Нанокомпозит серебра и сульфатированного арабиногалактана проявляет терапевтический антиагрегационный эффект концентрации 0,5 мг/мл плазмы, заключающийся в снижении агрегации тромбоцитов под действием индуктора на 50% по сравнению с контролем.

Таким образом, нанокомпозит серебра и сульфатированного арабиногалактана обладает выраженной антитромботической активностью и дозозависимым антимикробным действием, что может быть использовано при разработке на его основе высокоэффективных антибактериальных средств и раневых покрытий широкого спектра действия, а также специальных покрытий для имплантатов.

1. Способ получения ультрадисперсной серебросодержащей системы (AGSO₃H+Ag^o), характеризующейся взаимодействием оксида серебра с сульфатированным арабиногалактаном в водной среде при температуре 20°С в течение 30-60 мин с дальнейшим выделением продукта, представляющего собой нанокластеры нульвалентного металлического серебра с размером частиц 10-15 нм в матрице сульфатированного арабиногалактана, высаживанием в этиловый спирт.

2. Ультрадисперсная серебросодержащая система (AGSO₃H+Ag^o), полученная по п.1, представляющая собой нанокластеры нуль-валентного металлического серебра с размером частиц 10-15 нм в матрице сульфатированного арабиногалактана, обладающая одновременно антимикробной и антитромботической активностью.