Диффузионно контролирующие мембраны и матричные системы: иммобилизированные препараты, твёрдые дисперсные системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Диффузионно контролирующие мембраны и матричные системы: иммобилизированные препараты, твёрдые дисперсные системы

Аннотация

Продолжительность лекции 2 часа

Цель обучения: Дать информацию об иммобилизированных препаратах, путях и целях иммобилизации. Ознакомить с методами получения твердых дисперсных систем.

План

Аннотация

1. Понятие об иммобилизированных препаратах, цели их создания

2. Необходимость получения иммобилизированных ферментов. Методы иммобилизации

3. Твёрдые дисперсные системы, характеристика, необходимость их создания, методы получения

Литература

1. Понятие об иммобилизированных препаратах, цели их создания

В последние годы в медицинскую практику входят иммобилизированные препараты, в которых лекарственные вещества физически или химически связаны с твердым носителем-матрицей с целью его стабилизации или пролонгирования действия. Иммобилизация лекарственных веществ на синтетических или природных матрицах уменьшает дозы, частоту введения лекарственных препаратов, защищает ткани от раздражающего действия. Иммобилизированные препараты благодаря наличию сополимерной матрицы способны адсорбировать токсические вещества, а в ряде случаев индуцировать выработку интерферона.

В настоящее время широко используются иммобилизированные препараты ферментов, гормонов, железопроизводных декстранов и альбумина, -глобулинов, нуклеиновых кислот, интерферона.

Среди иммобилизированных препаратов наиболее изученными и применяемыми являются иммобилизированные ферменты. На примере иммобилизированных ферментов рассмотрим основные принципы иммобилизации лекарственных веществ.

Основы создания иммобилированных ферментов.

К широкому использованию ферментов есть ограничения, среди которых быстрая инактивация их в физиологических средах и быстрое выведение их из организма, что сильно повышает расход ферментов (Ф) в процессе терапии, антигенность Ф как чужеродных организму белков, нередкая неспецифическая токсичность ферментных препаратов, доступность Ф для разрушение эндогенными протеазами организма, невозможность создания высокой локальной концентрации препарата без повышения его общей концентрации. Перечисленные недостатки в значительной мере могут быть устранены благодаря использованию Ф в иммобилизированном виде, что позволяет сократить общую дозу препарата, увеличить время пребывания в организме и уменьшить побочные реакции.

Есть два возможных направления в создании иммобилизированных ферментов и других белковых веществ:

1. Если ферменты предназначены для длительной циркуляции в кровотоке и если его присутствие необходимо в разных органах, целесообразно получать водорастворимые стабилизированные ферменты с повышенной стойкостью к различным инактивирующим воздействиям и увеличенным временем циркуляции в крови, например микрокапсулы, липосомы с ферментами.

2. Если фермент должен использоваться при терапии локальных поражений и его присутствие в других органах не требуется, то создаются полимерные производные ферментов, которые могут быть локализованы в определенном месте и оставаться там в течение требуемого времени выделяя активный фермент.

1.Водорастворимые препараты иммобилизированных физиологически активных веществ

Наиболее предпочтительным среди большого числа методов иммобилизации фермента является получение водорастворимых стабилизированных белковых препаратов путем модификации их растворимыми полимерами. Наиболее широко применяются в качестве носителей полисахариды, особенно декстран из-за высокой степении биосовместимости и утилизации в организме. Также могут быть использованы ПВП, ПЭГ, ПВС, N окиси ПВП, хотя предпочтительным является использование природных не чужеродных организму полимеров. Среди таких можно выделить: коллаген, фибрин, альбумин человека, гепарин особенно для иммобилизации протеолитических, тромболитических ферментов.

Модификация физиологически активных веществ белковой природы водорастворимыми полимерами приводит к повышению их стабильности и устойчивости к действию протеаз, кроме того к увеличению времени циркуляции препарата в крови, обусловленное уменьшением скорости фильтрации его через почки за счет увеличения молекулярной массы.

Кроме того, уменьшаются иммунологические, аллергические реакции за счёт того, что иммобилизированные фермены (и.ф.) меньше стимулируют образование антител. Пример: создана форма искусственных кровезаменителей переносчиков кислорода за счёт ковалентного связывания гемоглобина с производными декстрана. В результате достигатся увеличение периода полувыведения гемоглобина из кровяного русла в 3-23 раза.

Связывание глюкозидаз - амилазы и лизоцима, противоопухолевого фермента-карбоксипептидазы с декстраном повышает их устойчивость и увеличивает время циркуляции.

2. Необходимость получения иммобилизированных ферментов. Методы иммобилизации

Одним из ярких примеров использования приёмов иммобилизации является получение препарата Streptodecаsum prо injectionibus.

Это первый препарат пролонгированного действия для тромболитической терапии, полученный на основе иммобилизированного фибринолизина (стрептокиназы). В качестве водорастворимого полимера носителя использован декстран с молек.массой 60000 под названием полиглюкин. Сначала проводили активирование полиглюкина обработкой калия периодатом при комнатной температуре и перемешиванием в течение часа. Для иммобилизации стрептокиназы к ее раствору прибавляли раствор окисленного полиглюкина, имеющего рН 8,7 и перемешивали в течение часа. Аминогруппы стрептокиназы и альдегидные группы окисленного полиглюкина взаимодействуют с образованием азометиловой связи (-СН-N-). Затем реакциолнная смесь охлаждается до 4 С и проводят восстановление стрептокиназы добавлением к реакционной смеси натрия боргидрида и перемешивают в часа при 4 С. Азометиловые свзи между полимером и белком восстанавливаются до Н С- NН связей. После определения фибринолитической активности раствор концентрируют с помощью ультрафильтрации и подвергают стерилизующей фильтраци и сублимационной сушке. Препарат представляет собой порошок белого цвета. Выпускается в герметичной упаковке во флаконах, содержащих 1500000 или 1000000 ФЕ стрептодеказы. Применяют путем растворения в 20-50 мл изотонического раствора натрия хлорида. После применения фибринолотическая активность крови повышается и действие сохраняется в течение 48-72 часов.

Механизмы и иммобилизации

В процессе иммобилизации фермент и полимер, как правило, соединены ковалентой связью. Молекула фермента обволакивается макромолекулой полимера в результате образования между ними 6-10 ковалентных связей. Многоточечное взаимодействие фермента с носителем делает его конформацию более жесткой и менее подвижной. Фермент оказывается заключенным в полимерную оболочку, имеющую вид петель и остаточно хорошо проницаемую для высокомолекулярных субстратов.

Поэтому такие соединения получили название "открытые макромолекулярные капсулы". Такие формы ферментов отличаются пролонгированностью, устойчивостью в меньшей степени стимулируют образование антител.

Включение белковых лекарств в липосомы

В последние годы широко исследуется новый перспективный способ иммобилизации физиол. акт. веществ - включение их в липосомы (Л). Включение в липосомы предохраняет фермент от инактивирующего воздействия внешней среды. Кроме того, Ф лишены возможности провоцировать антигенные, пирогенные и токсические или аллергические реакции организма. В настоящее время описано включение в липосомы таких ферментов, как глюкозоксидаза, - галактозидаза, пероксидаза цитохромоксидаза и др. Кроме того, Л дают возможность проникать Ф внутрь клетки.

Одним из перспективных методов иммобилизации ферментов является включение их водных растворов в полупроницаемые мембраны, т.е. получение из них микрокапсул. Использование ферментов в виде микрокапсул позволяет увеличить их стабильность, пролонгировать их действие. Например: имкрокапсулированные уреаза, аспарагиназа, каталаза отличаются более длительным действием.

Препараты иммобилизированных ферментов, применяемых при локальных заболеваниях

Биодеградируемые препараты иммобилизированных белков

Для лечения местных заболеваний часто плодотворным является создание препаратов иммобилизированных Ф, которые могут быть локализованы в определенном месте организма и способны к постепенному выделению с заданной скоростью фермента в окружающую среду. Принцип получения в том,что биоактивные белковые макромолекулы (трипсин, лизоцим, щелочная фосфатаза) в процессе формования в таблетки или гранулы вводят в смеси биосовместимых полимеров (ПАА, ПВП, ПВС, этиленвинилацетат). Скорость выделения белка из полимера в зависит от ММ белка, концентрации полимера в смеси. Кроме того, находясь в полимере Ф практически полностью защищен от воздействия агрессивной физиол.среды. Вместе с тем из полимера ф выходит в нативной и незащищенной форме. Пример: получен иммобилизированный ингибитор роста сосудов опухоли. Имплантанты полимерных гранул этого ингибитора в течение долгого времени блокировали рост экспериментальной твёрдой опухоли в роговице глаз кролика.

Также используются методы иммобилизации ферментов в структуре волокон и пленок в процессе их формования. Пленки из нерастворимых в воде полимеров, содержащие протеолитические Ф могут быть использованы в качестве материалов для дренирования гнойных ран. Благодаря постепенному высвобождению ферментов пленки обладают высокой и длительной дренирующей способностью, они используются без смены в течение длительного времени, что исключает разрушение образующейся в ране грануляционной ткани, наблюдаемое при частной смене обычных дренирующих материалов (марля).

3. Твёрдые дисперсные системы, характеристика, необходимость их создания, методы получения

Одним из способов иммобилизации лекарственных веществ является получение ТДС. Получение ТДС является технологическим приемом, широко используемым для создания лекарственных форм с оптимальной скоростью всасывания ЛВ.

ТДС-это системы, состоящие из ЛВ диспергированного путем сплавления или растворения (с последующей отгонкой растворителя) в твёрдом носителе-матрице. Характерным для этих систем является то, что ЛВ находится в них в молекулярно дисперсном состоянии, а это приводит к значительному увеличению скорости растворения плохо или вовсе нерастворимых веществ, т.е., ТДС-это твердые растворы ЛВ в носителе (матрице). иммобилизированный фермент белковый

Поэтому в 1961г именно с целью повышения биодоступности плохорастворимых ЛВ Sekigushi и Obi впервые предложили новый метод введения ЛВ в твёрдые дисперсии. Почему именно получение твёрдых дисперсий является перспктивным для увеличения всасывания плохо или нерастворимых препаратов? В чём преимущество этого метода перед обычными приёмами технологии, например измельчением. Известно, что уменьшение размера частиц ЛВ которое достигается при обычном измельчении увеличивает как правило всасывание. Однако, микронизацией не всегда этого можно достигнуть, т.к. при микронизации происходит резкое увеличение удельной поверхности частиц и вместе с тем усиление притяжения Вандер-Вальсовых сил между молекулами, что приводит к процессам агломерации и агрегации.

Использование ТДС частично решает эту проблему т.к. ТДС - это соосажденная система-дисперсия молекул одного или нескольких активных веществ в инертном носителе, находящиеся в твердом состоянии (как бы закрепленном). Дисперсии ЛВ в твёрдых носителях, приготовленные традиционным механическим смешением, не относят к этому типу систем.

Выбор носителя (Н) имеет большое значение в процессе растворения ЛВ. Так, водорастворимый Н быстро высвобождает ЛВ из дисперсной системы, а плохо растворимый замедляет этот процесс.

Впервые в 1961 г выше названные авторы получили эвтектические смеси плохорастворимого сульфатиазола с инертным легкорастворимым носителем мочевиной путем расплавления смеси ЛВ и носителя с последующием быстрым затвердеванием. И так, первая цель получении ТДС увеличение скорости растворения плохорастворимых веществ, а следовательно увеличение скорости всасывания. Это основная задача.

Однако, изменяя ф/х свойства полимеров Н (М.М., растворимость) можно регулировать снабжение организма Л.В, т.е.добиться пролонгированности действия или избирательной растворимости в нужном отделе ЖКТ и получать препараты с заданными фармакокинетическими свойствами т.е.с регулируемой скоростью высвобождения ЛВ.

Например: растворимые матрицы ТДС (ПВП, ПЭГ, сорбит и др.) способствуют повышению растворимости и биологической доступности малорастворимых ЛВ. Нерастворимые (этиленвинилацетатный сополимер полиалкилцианоакрилаты, ЭЦ, холиевая кислота и др.), избирательно растворимые в биожидкостях организма или при определенных значениях рН, замедляют диффузию ЛВ из ТДС и используются для создания Л.Ф. продленного действия.

Очень важно при создании ТДС то, что они позволяют увеличить всасывание ЛВ при этом значительно снижая их токсичность.

Например, при лечении гельминтозов применяют хлоксил, антипаразитарная активность которого сост.60-70%.С целью увеличения антипаразитарной активности хлоксила его комбинируют с различными веществами, но при этом, как правило, повышается его токсичность. Поэтому было целесообразно создать такую ЛФ хлоксила которая обладала бы большой антипаразитарной активностью и низкой токсичностью, т.е. создать ТДС с хлоксилом. Носителем служили ПВП 1:1 и 1:2 или ПЭГ 1:1 и 1:2.

Создание ТДС из практически нерастворимого в воде эффективного антигипертензивного средства 1,4 дигидропиридина (ДТП) на основе носителей ПВП или ПЭГ-4000, позволило увеличить его растворимость в 8,4 раза с что привело к увеличению его высасывания. ТДС получали методом растворения,на полимере ПВП(1:10), растворителем служила смесь спирта и хлороформа 2:8.

Аналогично, с препаратом феназепамом( плохорастворимым веществом) были получены ТДС. Хотя феназепам применяется в таблетках, однако получение ТДС феназепама является целесообразным,т.к. при этом достигается увеличение его растворимости в 5 раз В тих двух случаях увеличение раствори мости достигается за счёт образования комплексов между Н и ЛВ за счёт водородных связей.

Технология ТДС

ТДС могут быть приготовлены методом плавления, растворения или сочетанием этих двух методов.

Метод плавления

Метод плавления: смесь ЛВ и водорастворимого полимера Н нагревают до расплавления и эту массу тонким слоем выливают на интенсивно охлаждаемую пов-ть. При этом растворенные (или однородно перемешанные) молекулы Л вещества фиксируются в Н мгновенным процессом затвердевания. Твердую массу измельчают и просеивают. Основной недостаток метода в том, что возможно, ЛВ могут разлагаться или испаряться при плавлении. Используют следующие полимеры-носители: ПЭГ, сукциновая кислота, маннитол, сорбитол, мочевина.

Tachibana предложил метод растворении для получения ТДС. При этом смесь ЛВ и Н. растворяют в органическом растворителе с последующей его отгонкой. В качестве Н используют: ПВП, дезоксихолевую кислоту, холестерин. Недостаток метода - возможность влияния остатков растворителя на стабильность системы, трудность подбора растворителя.

Суть комбинационного методов описал Chiou: твердое лек.вещество растворяют в растворителе (концентрация не выше 10%) и последний включают в расплавленные носители (ПЭГ t 70) без удаления растворителя и быстро охлаждают расплав.

Все ТДС классифицируют:

1)простые эфтектические смеси

2)твёрдые молекулярные растворы

3)стеклообразные растворы

4)любые комбинации выше перечисленных групп.

Простую эфтектическую смесь получают быстрым охлаждением расплава, состоим из 2 или более компонентов, которые полностью смешиваемы. При охлаждении компоненты смеси одновременно выкристаллизоввываются в виде очень мелких частичек. С уменьшением размера частиц ЛВ возрастает его уд. пов-ть и растворимость, а также биоактивность. Полимер носитель выполняет роль также солюбилизатора. Например, установлено, что всасывание гризеофульвина из ТДС более высокое. Кроме того, полимер Н обеспечивает хорошую смачиваемость ТДС.

Твердые молекулярные растворы - это молекулярные соединения, построенные из структурных единиц, связанных слабыми межмолекулярными связями Вандервальса, включая в определенных случаях водородные связи. Твёрдый раствор ЛВ в Н имеет более высокую скорость растворения, т.к. вещество находится в молекекулярном состоянии, и Н оказывает солюбилизирующее действие. Например: анитмикробная активность левомицетина увеличивается при использовании его ТДС в ПВП и ПЭГ.

Fung и соавт. установили, что скорость растворения нерастворимых сложных эфиров простагландинов ряда Е в сочетании с ПВП и ПЭГ была в 200 раз быстрее по сравнению с контрольной смесью тех же компонентов.

Стеклообразные растворы характеризуются прочностью и хрупкостью при температуре ниже температуры стеклования. При нагрева нии эти смеси размягчаются и переходят в жидкое состояние в довольно широком интервале температур без резкой точки плавления.

В стеклообразных растворах химические связи значительно различаются по длине и силе взаимодействия и как результат этого, нет такой фиксированной температуры, при которой все связи становятся слабыми одновременно. Многие соединения легко образуют стеклообразные растворы при охлаждении из жидкого состояния и оказалось перспективным использовать их в качестве основ для ТДС. Стеклообразование присуще веществам, состоящим из полигидроксильных молекул, таких как сахара (фруктоза, манноза, глюкоза и тд.), что объясняется влиянием сильного водородного связывания, которое может помешать процессу кристаллизации. При этом скорость растворения ЛВ из стеклообразных растворов несколько выше, чем из твёрдых растворов, т.к. размер частиц распределенного в Н ЛВ будет намного меньше, чем в твердых растворах, вследствие трудности роста кристалов в вязкой среде.

Так полученны ТДС преднизолона и гидрокортизона на основе маннитола и сорбитола, обеспечивающих лучшую скорость растворения. В некоторых случаях ЛВ может осаждаться в аморфном состоянии в кристаллическом Н. Например, аморфный сульфатиазол диспергированный в кристаллическом носителе мочевине, абсорбировался быстрее, чем чистое вещество в порошкообразной форме.

В процессе приготовления ТДС могут образовываться связанные или комплексные молекулярные растворы. Биодоступность Л.В. в этих случаях будет зависеть от растворимости, константы диссоциации и присущей комплексу скорости абсорбции. Кроме того, следует учитывать, что при получении ТДС, особенно из водорастворимых Н, скорость растворения плохорастворимых ЛВ может увеличиваться за счёт образования их растворимых комплексов, имеющих высокую степень диссоциации. Например, при получении ТДС на основе ПВП с нитрофурантоином, образующиеся комплексы ПВП обладали более высокой растворимостью.

В некоторых случаях ТДС могут быть созданы с целью пролонгированности действия лекарств, если при этом используются нерастворимые полимеры-носители.

Например, с целью создания пролонгированной лек. формы клофелина была получена ТДС на основе ЭЦ- это нерастворимый в ЖКТ полимер, в качестве пластификатора использован ПВП, соотношение ЭЦ:ПВП 5:1. Приготовление: ТДС получали растворением ингридиентов в круглодонной колбе вместимостью 1л в смеси этанола и хлороформа 3:1. Растворитель отгоняли на вод. более при 70-80 С с помощью вакуумного испарителя. Полученные ТДС измельчали на мельнице (до размеров О-0,5-1мм). Содержание клофелина 5% (ЭЦ : ПВП : клофелин) 3 : 1 : 1. Высвобождение клофелина происходило на протяжении 7 час.

Т.о., использование в фармацевтической технологии ЛВ в виде ТДС позволит увеличить их скорость растворения и абсорбции, стабилизировать нестойкие ЛВ и достичь их равномерного распределения в носителя, а также создать ЛФ пролонгированного действия, в которых носителем являются плохорастворимые полимеры.

Литература

1. Н.И. Ларионова. Современное состояние и перспективы использования в медицине иммобиллизированных физиологически активных веществ белковой природы. Хим.фарм.журнал,1980,-N4.

2. Иванова Л.А. Технология лекарственных форм.М.1991,-т.2

3. Тенцова А.И., Добротоворский А.И. Твёрдые дисперсные системы в фармации.//Фармация.-1981,N2,-с.65-68.

4. Давиденко Т.И. и др. Совместная иммобиллизация террилитина и торфона //Хим.фарм.журн. 1998,N-1,с.54-56.

5. Тенцова А.И. Изучение механизма высвобождения клофелина из ТДС на основа ЭЦ //Фармация -1987.-2,с.16-18.

Размещено на Allbest.ru