Композиция на основе оксида алюминия, полидиметилсилоксана и фукоксантина

Изобретение относится к области технологии получения композиций на основе пористого оксида алюминия для различного назначения. Предложена композиция на основе пористого оксида алюминия с иммобилизованными при комнатной температуре на его поверхности кремнийорганическим полимером - полидиметилсилоксаном в количестве 0,4% масс. и антиоксидантом - фукоксантином с содержанием 0,074-0,22 мг/г сорбента. Технический результат – предложенная композиция может быть использована для корректировки продукции молекулы межклеточного взаимодействия и вазодилататора - оксида азота клетками организма человека и/или животных в профилактической и клинической медицине, в косметологии, ветеринарии. 1 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к области химической технологии получения новых материалов, композиций на основе пористого оксида алюминия для различного назначения, в том числе и для профилактической и лечебной медицины - для применения их в качестве вспомогательных веществ, лекарственных средств, систем доставки для биологически активных веществ, для использования в косметологии, ветеринарии.

Известно использование оксида алюминия в качестве сорбента, осушителя, известны высокотемпературные (до 800°С) способы получения на его основе сорбционной композиции с углеродом, использующиеся в медицине в качестве энтеро- и гемосорбента [1]. Известны сорбционные композиции с улучшенными органолептическими свойствами (композиция белого цвета) на основе оксида алюминия и модифицирующего компонента кремнийорганического полимера полидиметилсилоксана (PDMS), создающего гидрофобные центры на поверхности оксида алюминия. Композиция характеризуется достаточно высокими сорбционными свойствами, в меньшей степени, по сравнению с углеродминеральным сорбентом на основе оксида алюминия, травмирует элементы крови [2].

Наиболее близкими по технической сущности является композиция, получаемая путем иммобилизации на поверхности оксида алюминия кремнийорганического полимера полидиметилсилоксана (PDMS) и лития цитрата четырехводного из водного раствора. Полученная композиция по экспериментальным данным обладает выраженным психотропным эффектом за счет лития, постепенно высвобождающегося с поверхности композиции в жидкостях (кровь, тканевая жидкость) [3]. Данный подход получения новых сорбционных материалов с выраженными биологическими свойствами позволяет эффективно использовать активные компоненты в меньших дозировках, а потому более безопасен и экономичен. Такой подход важен и тогда, когда активные вещества, например, антиоксиданты, получают из биологического сырья морей. Известно, что антиоксиданты активно воздействуют на подавление процессов перекисного окисления липидов в организме и имеют важное значение для обновления состава и поддержания функциональных свойств мембран клеток организма, энергетических процессов, клеточного деления, синтеза биологически активных веществ, внутриклеточной сигнализации [4].

Целью заявляемого изобретения является создание композиции для корректировки продукции молекулы межклеточного взаимодействия и вазодилататора - оксида азота клетками организма человека и/или животных на основе пористого оксида алюминия и полидиметилсилоксана с антиоксидантными свойствами. Для достижения поставленной задачи используется композиция, состоящая из пористого оксида алюминия, кремнийорганического полимера полидиметилсилоксана и природного антиоксиданта фукоксантина, получаемого путем спиртовой экстракции из бентосной диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium (Ehrenb.) Reimann et Lewin. Фукоксантин (Fx) является естественным морским каротиноидом, находящимся в бурых и диатомовых водорослях и проявляющим антиоксидантные, противоопухолевые свойства, а также активность против ожирения и диабета [5-8].

Композиция получается иммобилизацией путем физической адсорбции на поверхности пористого оксида алюминия смеси водной эмульсии полидиметилсилоксана и спиртового раствора фукоксантина при комнатной температуре. После сушки (при температурах: от комнатной до 45°С) - это хорошо сыпучие гранулы желтоватого цвета. Температуру выше 45°С для сушки использовать не целесообразно, так как при температуре выше 45°С фукоксантин начинает активно разрушаться.

Повышение температуры сушки дает возможность быстрее достичь нужной влажности 2-3% в конечном продукте. Готовая композиция (Fx@Al/PDMS) представлена частицами разного гранулометрического состава (0,04; 0,1; 0,2-0,8 мм) сорбционного материала на основе оксида алюминия и полидиметилсилоксана, на поверхности которого иммобилизован фукоксантин в количестве 0,074-0,22 мг/г сорбента.

Эффективность композиций (биологические свойства) оценивали по их влиянию на продукцию клетками - мезенхимными стволовыми клетками костного мозга человека (МСК), клетками эндотелиальной линией человека EA.hy926 и энтероцитами тонкой кишки мышей-самок СВА (ЭЦ) молекулы межклеточного взаимодействия и вазодилататора - оксида азота, необходимого компонента для нормального функционирования систем организма [9].

Определение оксида азота проводили по методике [9]. Физико-химические и биологические характеристики композиций представлены в примерах 1-5.

Пример 1. Композиция, состоящая из оксида алюминия, полидиметилсилоксана (0,4%) и фукоксантина в количестве 0,074 мг/г с размером частиц 0,04 мм имеет величину удельной поверхности (S) 98 м²/г, объем пор (V) 0,2 см³/г. Уровни продукции оксида азота МСК, EA.hy926 и ЭЦ в присутствии композиции составляют 16,0; 10,5 и 13,4 микромоль/мл соответственно.

Пример 2. Композиция, состоящая из оксида алюминия, полидиметилсилоксана (0,4%) и фукоксантина в количестве 0,074 мг/г с размером частиц 0,1 мм, объем пор 0,26 см³/г. Уровни продукции оксида азота МСК, EA.hy926 и ЭЦ в присутствии композиции составляют 70,0; 6,0 и 12,4 микромоль/мл соответственно.

Пример 3. Композиция, состоящая из оксида алюминия, полидиметилсилоксана (0,4%) и фукоксантина в количестве 0,148 мг/г с размером частиц 0,1 мм имеет величину удельной поверхности 157,4 м²/г, объем пор 0,26 см³/г. Уровни продукции оксида азота МСК, EA.hy926 и ЭЦ в присутствии композиции составляют 18,7; 11,5 и 11,7 микромоль/мл соответственно.

Пример 4. Композиция, состоящая из оксида алюминия, полидиметилсилоксана (0,4%) и фукоксантина в количестве 0,220 мг/г с размером частиц 0,1 мм имеет величину удельной поверхности 157,4 м²/г, объем пор 0,26 см³/г. Уровни продукции оксида азота МСК, EA.hy926 и ЭЦ в присутствии композиции составляют 24,5; 8,6 и 10,7 микромоль/мл соответственно.

Пример 5. Композиция, состоящая из оксида алюминия, полидиметилсилоксана (0,4%) и фукоксантина в количестве 0,074 мг/г с размером частиц 0,2-0,8 мм имеет величину удельной поверхности 198,0 м²/г, объем пор 0,34 см³/г. Уровни продукции оксида азота МСК, EA.hy926 и ЭЦ в присутствии композиции составляют 15,8; 10,6 и 15,3 микромоль/мл соответственно.

Для наглядности полученные данные по физико-химическим и биологическим свойствам представлены в таблице 1. В таблице для наглядности приведены данные по влиянию исходной алюмокремниевой матрицы без фукоксантина, данные по влиянию исходного спиртового раствора фукоксантина при разном его содержании на продукцию оксида азота. Сравнение приведенных данных в примерах проводили с данными в графе "Контроль" - продукция оксида азота клетками в отсутствии спиртового экстракта фукоксантина, пористого носителя на основе гамма-оксид алюминия с полидиметилсилоксаном и исследуемых образцов композиций.

Из приведенных примеров видно, что параметры композиций с фукоксантином по пористой структуре не отличаются от исходных матриц без фукоксантина, что говорит о равномерном распределении фукоксантина по поверхности и не приводит к закупорке пор на поверхности композиции.

Из таблицы видно, что в чистом виде фукоксантин только при большой концентрации (0,22 мг/г) превышает показатели контроля по влиянию на продукцию оксида азота представленными клетками - МСК, EA.hy926 и ЭЦ.

Композиция при самом низком содержании Fx 0,074 (Пример 2, фр. 0,1 мм) в 7 раз превышает показатель контроля по своему влиянию на продукцию оксида азота МСК и составляет 70,1. Увеличение содержания Fx в 3 раза до 0,22 мг/г (Пример 4) увеличивает этот показатель только в 3 раза (до 24,5). Показано, что образец Fx@Al/PDMS с содержанием Fx в дозе 0,148 мг/г в меньшей степени оказывает существенное влияние на уровни продукции оксида азота тестируемыми клетками в сравнении с контролем. В тоже время, образец Fx@Al/PDMS с содержанием в дозе 0,148 мг/г стимулирует уровни продукции оксида азота МСК и ЭЦ и не влияет на уровни продукции оксида азота клетками эндотелиальной линии EA.hy926.

Представленные данные позволяют сделать вывод, что полученные композиции на основе оксида алюминия, полидиметилсилоксана и фукоксантина обладают хорошими биологическими свойствами, обеспечивающими повышение продукции исследованными клетками - оксида азота.

Цитированные источники

1. Пат РФ №№2026733, 2026734, B01J 20/20, 1995.

2. Пористый сорбент на основе оксида алюминия, Пат. РФ №2094116, Бюлл. №23, 1997.

3. Пат. РФ 2662577. Бюл. №21, 2018. Способ получения композиции на основе оксида алюминия.

4. Трегубова И.А., Косолапов В.А., Спасов А.А. Антиоксиданты: современное состояние и перспективы. Успехи физиологических наук. - 2012. - Т. 43. - №1. - С. 75-94.

5. Железнова С.Н., Геворгиз Р.Г., Малахов А.С. Взаимосвязь концентраций фукоксантина и общих липидов в биомассе диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium (Ehrenb.) Reimann et Lewin // Актуальные вопросы биологической физики и химии. - 2018. - Т. 3. - №3. - С. 472-475.

6. KAWEE-AI Arthitaya, KIM Aaron Taehwan, KIM Sang Moo. Inhibitory activities of microalgal fucoxanthin against α-amylase, α-glucosidase, and glucose oxidase in 3T3-L1 cells linked to type 2 diabetes // Journal of Oceanology and Limnology. - 2019. - Vol. 37. - No. 3. - P. 928-937, https://doi.org/10.1007/s00343-019-8098-9.

7. Yoshiko Satomi. Antitumor and Cancer-preventative Function of Fucoxanthin: A Marine Carotenoid // ANTICANCER ESEARCH 37: 1557-1562 (2017) doi:10.21873/anticanres.11484.

8. S. Zorofchian Moghadamtousi, H. Karimian, R. Khanabdali, M. Razavi, M. Firoozinia, K. Zandi, H. Abdul Kadir. Anticancer and antitumor potential of fucoidan and fucoxanthin, two main metabolites isolated from brown algae // Sci. World J. - 2014. https://doi.org: 10.1155/2014/768322.

9. Alexander Lykov, Lubov Rachkovskaya, Olga Poveshchenko, Maria Surovtseva, Irina Kim, Natalia Bondarenko, Evgenia Yankaite, Edmond Rachkovsky, Alexander Volodin, Vladimir Konenkov Single Wall Carbon Nanotubes Functionalized with Composition of γ-Aluminum Oxide and Polydimethylsiloxane Properties. 2019 International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information Sciences (SIBIRCON) https://doi.org:10/1109/SIBIRCON48585.2019:0297-03000 Oct. 2019.

Композиция на основе оксида алюминия, полидиметилсилоксана и фукоксантина для корректировки продукции оксида азота клетками организма человека и/или животных, представляющая собой пористый оксид алюминия разного гранулометрического состава с иммобилизованными при комнатной температуре на его поверхности кремнийорганическим полимером - полидиметилсилоксаном в количестве 0,4% масс. и антиоксидантом - фукоксантином с содержанием 0,074-0,22 мг/г сорбента.