Фитохимическое изучение кукурузы столбиков с рыльцами и создание на их основе препаратов гепатопротекторного действия

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность темы. Кукуруза обыкновенная (Zea mays L.) - растение семейства злаковые (Grammineae), официальным лекарственным сырьем которой являются столбики с рыльцами, зарегистрированные в государственном реестре лекарственных средств (ГРЛС РФ) в качестве желчегонного препарата.

Кукуруза обыкновенная - одно из самых древних растений, введенных в культуру; культивируется повсеместно, в том числе и в Алтайском крае. По данным государственной службы статистики по Алтайскому краю только в 2011 году посевная площадь кукурузы на зерно, силос, зеленый корм и сенаж составила более 90 тыс. га. Несмотря на большую сырьевую базу кукурузы обыкновенной, в Алтайском крае в настоящее время заготовка кукурузы столбиков с рыльцами в медицинских целях не проводится. На фармацевтический рынок края поступает сырье, заготовленное в европейской части России, или поставляется из других стран. Следует отметить, что не существует единого мнения относительно оптимального периода сбора указанного вида лекарственного растительного сырья.

В ГРЛС РФ в настоящее время зарегистрировано 12 фирм - держателей регистрационного удостоверения на кукурузы столбики с рыльцами, большая часть которых при установлении качества данного лекарственного растительного сырья ориентируется на требования ГФ XI изд., ФС «Столбики с рыльцами кукурузы», в которой отсутствуют разделы «Подлинность» (по биологически активным веществам) и «Содержание фармакологически активных веществ». Наряду с этим, в литературе имеются сведения о методиках спектрофотометрического определения содержания биологически активных веществ (БАВ), в частности, флавоноидов и фенолокислот, в кукурузы столбиках с рыльцами, которые отличаются как по параметрам пробоподготовки, так и по аналитической длине волны (Ebrahimzadeh M.A. et al., 2009; Ren S.C. et al., 2004; Никифорова Е.Б., 2007).

Согласно данным зарубежных авторов основными группами фенольных соединений кукурузы столбиков с рыльцами являются флавоноиды (агликоны и С-гликозиды флавонов, в основном, производные лютеолина), фенолокислоты (хлорогеновая, кофейная, феруловая кислоты) и дубильные вещества гидролизуемой группы (Maksimovic Z., 2005; Lu X., 2007; Singh N.K., 2009; Ebrahimzadeh M.A., 2008). В то же время, имеются лишь единичные сведения об изучении химического состава кукурузы столбиков с рыльцами, заготовленных на территории России (Никифорова, 2007).

В официальной медицине кукурузы столбики с рыльцами используются с первой половины XX века в качестве желчегонного, мочегонного, гемостатического средства. Однако, с учетом современных данных, спектр фармакологической активности лекарственных средств на основе кукурузы столбиков с рыльцами может быть расширен. По нашему мнению, наиболее перспективным является создание препаратов гепатопротекторного действия, т.к., кроме указанной фармакологической активности (Singh N.K., 2009), кукурузы столбики с рыльцами обладают противовоспалительным, антиоксидантным и желчегонным действиями (Maksimovic Z.A., 2003; Wang G.Q., 2011; Du J, 2007; Разживин Р.В, 2008). Несмотря на вышеизложенное, в настоящее время в России отсутствуют официнальные лекарственные препараты на основе данного вида сырья.

Препараты растительного происхождения являются наиболее востребованной группой гепатопротекторов, которая на фармацевтическом рынке страны представлена в основном препаратами зарубежного производства. Перспективным направлением разработки гепатопротекторов, кроме поиска новых растительных источников БАВ, является также создание комплексных препаратов, содержащих компоненты, отличающиеся по механизму гепатопротеторной активности. Особого внимания, на наш взгляд, заслуживает комбинация растительных препаратов с энтеросорбентами, используемая в комплексной терапии гепатитов [Венгеровский А.И. с соавт., 2000; Венгеровский А.И. с соавт., 2001], но не нашедшая до сих пор воплощения в одной лекарственной форме.

Вышеизложенные факты свидетельствуют об актуальности проведения комплексных фитохимических исследований кукурузы столбиков с рыльцами, а также необходимости разработки фитопрепаратов на их основе и расширения спектра их применения в медицинской практике.

Целью исследования является комплексное изучение химического состава БАВ гидрофильной фракции кукурузы столбиков с рыльцами, заготовленных в Алтайском крае, и разработке на их основе лекарственных препаратов гепатопротекторного действия.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

1. Изучить химический состав БАВ гидрофильной фракции кукурузы столбиков с рыльцами.

2. Разработать или усовершенствовать современные методики количественного определения основных БАВ в сырье и провести их валидационную оценку.

3. Экспериментально обосновать возможность заготовки кукурузы столбиков с рыльцами в качестве лекарственного растительного сырья на территории Алтайского края и выбрать оптимальный срок заготовки.

4. Разработать рациональную технологию получения экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого и провести его стандартизацию.

5. Изучить острую токсичность, гепатопротекторную и антиоксидантную активности полученного экстракционного препарата.

6. Разработать состав и технологию капсулированной лекарственной формы на основе экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого, а также провести оценку ее качества.

7. Экспериментально обосновать состав и оптимальную технологию комбинированных таблеток экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого с энтеросорбентом и провести их стандартизацию.

8. Изучить стабильность сырья, сухого экстракта и твердых лекарственных форм, установить их сроки годности и составить проекты нормативной документации.

Научная новизна работы. Впервые проведено углубленное комплексное изучение химического состава БАВ гидрофильной фракции (флавоноиды, фенолокислоты, дубильные вещества, полисахариды) кукурузы столбиков с рыльцами, заготовленных на территории Алтайского края. Изучена зависимость накопления фенольных соединений в сырье от фазы спелости початков кукурузы. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена технология получения сухого экстракта методом многоступенчатого противоточного экстрагирования с последующим сгущением и вакуумной сушкой. Приоритет разработанной технологии подтверждается уведомлением о поступлении заявки на выдачу патента - форма № 94 ИЗ, ПМ, ПО-2011, заявка № 2012141004 «Способ получения средства, обладающего гепатопротекторным действием», авторов Турецковой В.Ф., Дворниковой Л.Г., Мазко О.Н., Смирнова И.В., Золовкиной А.Г. Выявлены гепатопротекторная (на модели экспериментального токсического гепатита) и антиоксидантная (in vitro) активности экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого.

Изучены технологические свойства экстракта, выбран оптимальный состав и разработана технология получения капсулированной лекарственной формы на его основе. Фармакологически обоснована целесообразность сочетания экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого с энтеросорбентом в одной лекарственной форме, разработан состав и рациональная технология комбинированных таблеток. Разработаны современные научно обоснованные методики качественного обнаружения (ВЭЖХ, СФМ), усовершенствованы методики количественного определения (СФМ) флавоноидов и фенолокислот изучаемого вида сырья, полученного экстракта и твердых лекарственных форм на его основе, проведена их валидационная оценка.

Практическая значимость работы и внедрение результатов исследования. На основании проведенных экспериментов разработана рациональная технология и создан эффективный стабильный экстракционный препарат из кукурузы столбиков с рыльцами, обладающий гепатопротеторной активностью, на основе которого разработаны состав и технология капсул Маискап и комбинированных с энтеросорбентом СУМС-1 таблеток Маиссорб.

По результатам исследований разработаны проекты ФСП «Кукурузы столбики с рыльцами», «Экстракт кукурузы столбиков с рыльцами сухой», «Маискап капсулы 0,4», «Маиссорб таблетки 0,3» и лабораторные регламенты на производство экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого, капсул Маискап 0,4 и таблеток Маиссорб 0,3.

В ЗАО «Алтайвитамины» (г. Бийск) проведена апробация предлагаемых технологий получения экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого, «Маискап капсул 0,4» и «Маиссорб таблеток 0,3» (акты апробации от 19.11.12 г.). Материалы диссертационной работы внедрены в учебный процесс на следующих кафедрах ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет» Минздрава России: фармацевтической технологии, фармацевтической химии с курсом органической и токсикологической химии, фармакогнозии и ботаники (акты внедрения от 14.11.12 г.).

Апробация работы. Основные положения исследований доложены и обсуждены на XI и XII научно-практических конференциях молодых ученых «Молодежь - Барнаулу» (г. Барнаул, 2009, 2010 гг.); 65-ой, 66-ой, 67-ой региональной конференции по фармации и фармакологии «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» (г. Пятигорск, 2010, 2011, 2012 гг.); межрегиональной научно-практической конференции «35 лет фармацевтическому факультету АГМУ: итоги и перспективы» (Барнаул, 2010); межрегиональной научной конференции с международным участием, посвященной 70-летию фармацевтического факультета СибГМУ (г. Томск, 2011 г.); II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Ученые Урала и Сибири - развитию отечественной фармации: от синтеза до инновационных лекарственных средств», посвященной 300-летию М.В. Ломоносова (г. Новосибирск, 2011 г.); V Всероссийской конференции с международным участием «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (г. Барнаул, 2012 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации, заключается в том, что он является основным исполнителем исследований, автором написания публикаций по теме диссертации и всех глав диссертации. При выполнении работы автор освоил и самостоятельно выполнил все методики исследования, провел обработку данных с использованием современных статистических методов.

Связь задач исследований с проблемным планом. Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет» Минздрава России (номер государственной регистрации 01200600351) как фрагмент комплексной НИР фармацевтического факультета «Изучение природных ресурсов Алтая, пути их рационального использования и совершенствование лекарственного обеспечения населения» (научный руководитель комплексной НИР д-р мед. наук, профессор В.М. Брюханов). Тема утверждена на заседании научно-координационного совета ГОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет» Росздрава (протокол № 5 от 18.11.2009 г.).

Положения, выносимые на защиту: результаты теоретического и экспериментального обоснования использования кукурузы столбиков с рыльцами, заготовленных на Алтае, в качестве источника получения лекарственных препаратов гепатопротекторного действия.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности: Научные положения диссертации соответствуют формулам специальностей 14.04.01 - технология получения лекарств, 14.04.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия. Результаты проведенного исследования соответствуют областям исследования специальностей, конкретно пунктам 3, 4, 6 паспорта «технология получения лекарств» и пунктам 3 и 6 паспорта «фармацевтическая химия, фармакогнозия».

Автор выражает благодарность сотрудникам ГБОУ ВПО АГМУ Минздрава России: канд. мед. наук, доценту кафедры биохимии и лабораторной клинической диагностики А.Г. Золовкиной; канд. мед. наук, ассистенту кафедры фармакологии С.В. Замятиной; канд. мед. наук, доценту, зав. кафедрой фармакогнозии и ботаники И.В. Смирнову и сотрудникам кафедры фармакогнозии и ботаники за помощь в проведении фармакологических экспериментов.

1. Объекты и методы исследования

гепатопротектор фенольный кукуруза лекарственный

Объектом исследования являлись кукурузы столбики с рыльцами (Styli cum stigmatis Zea maydis), заготовленные в различных районах Алтайского края (Первомайский, Павловский, Егорьевский, Рубцовский, Косихинский районы) в периоды молочно-восковой или полной спелости початков кукурузы (август - октябрь 2009-2010 гг.).

Химический состав БАВ гидрофильной фракции кукурузы столбиков с рыльцами изучали с помощью общепринятых качественных реакций, методов тонкослойной (ТСХ) и высокоэффективной жидкостной (ВЭЖХ) хроматографий. Исследования проводили в сравнении со стандартными образцами (СО) флавоноидов: лютеолина, ориентина, апигенина («SIGMA Aldrich», США), кверцетина, рутина («Sigma-Aldrich», Германия) и гидроксикоричных кислот: феруловой, хлорогеновой и кофейной кислот («SIGMA Aldrich», США). Для изучения физико-химических и технологических свойств сырья, экстракта, капсулируемых и таблетируемых смесей использовали стандартные методики.

Определение острой токсичности экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого выполняли согласно «Методическим указаниям по изучению общетоксического действия фармакологических веществ» (Хабриев Р.У., 2005). Фармакологические исследования (изучение гепатопротекторной активности на модели экспериментального токсического гепатита, индуцированного тетрахлорметаном, и антиоксидантной активности in vitro) проводили совместно с кафедрами фармакогнозии и ботаники, фармакологии, биохимии и лабораторной клинической диагностики Алтайского государственного медицинского университета.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием программ Statistica 6.1 и Microsoft Excel. Результаты фитохимических и технологических исследований (Р = 95%) обрабатывали при помощи критерия Стьюдента по стандартным методикам ГФ XI изд.; данные фармакологических исследований - с использованием критериев Манна-Уитни, Стьюдента и Уилкоксона. Достоверными считали различия при достигнутом уровне значимости p<0,05.

2. Изучение химического состава гидрофильной фракции биологически активных веществ кукурузы столбиков с рыльцами

С помощью общепринятых качественных реакций в кукурузы столбиках с рыльцами обнаружены такие группы соединений, как флавоноиды (цианидиновая проба, реакции с растворами алюминия хлорида, свинца (II) ацетата, железа (III) хлорида, ванилина, натрия гидроксида, борно-лимонным реактивом), простые фенольные соединения (реакция с диазореактивом), дубильные вещества гидролизуемой группы (реакции с растворами квасцов железоаммонийных, средней соли ацетата свинца, желатина), полисахариды (реакция осаждения спиртом этиловым 95%).

Исследование состава флавоноидов и фенолокислот спиртовых извлечений из кукурузы столбиков с рыльцами (спирт этиловый 60%) методом ТСХ проводили на пластинках «Sorbfil ПТСХ-П-В» в системах растворителей бутанол: уксусная кислота: вода (4:1:5) и бензол: метанол: уксусная кислота (45:8:3) соответственно. При этом в кукурузы столбиках с рыльцами было выявлено пять флавоноидных соединений, в том числе ориентин (пятно с Rf = 0,56), а также лютеолин и апигенин (пятно с Rf = 0,81), имеющих сходные хроматографические характеристики, и двух фенолокислот, а именно, хлорогеновой (пятно с Rf = 0,37) и феруловой (пятно с Rf = 0,65) кислот.

Для более детального изучения компонентного состава фенольных соединений кукурузы столбиков с рыльцами проводили исследование спиртового извлечения (спирт этиловый 60%) и гидролизата (серной кислоты раствор 10% в спирте этиловом 60%) методом ВЭЖХ на хроматографе Милихром А-02. Неподвижная фаза - хроматографическая колонка ProntoSIL 120-5-С18 AQ размером 2,0Ч75 мм. Подвижная фаза - А: трифторуксусной кислоты раствор 0,01%, Б: ацетонитрил 100%. Температура колонки - 35° С, скорость подачи элюента - 100 мкл/мин, объем пробы - 2 мкл, градиентное элюирование - изменение концентрации элюента Б от 5% до 55% при расходе 3000 мкл элюента А. Идентификацию соединений осуществляли по времени удерживания, спектральным отношениям и характеру УФ-спектров, снятых в процессе хроматографирования (рис. 1, табл. 1).

Рис. 1. Хроматограммы спиртового извлечения (А) и гидролизата спиртового извлечения (Б) из кукурузы столбиков с рыльцами

Таблица 1. Хроматографические и спектроскопические характеристики фенольных соединений кукурузы столбиков с рыльцами

Примечание: «-» показатель не определялся в связи с незначительной высотой пика.

В ходе анализа данных хроматографического разделения фенольных соединений спиртового извлечения (табл. 1, рис. 1А) установлено, что в кукурузы столбиках с рыльцами, заготовленных на Алтае, присутствуют девять флавоноидов, среди которых идентифицированы ориентин (ф = 13,62 мин), лютеолин (ф = 21,69 мин) и апигенин (ф = 24,18 мин), и четыре фенолокислоты, в том числе, хлорогеновая (ф = 10,44 мин) и кофейная (ф = 11,90 мин) кислоты. Превалирующие пики образуют хлорогеновая кислота и флавоноид, образующий пик со временем удерживания 17,41 мин.

После проведения гидролиза (табл. 1, рис. 1Б) в спиртовом извлечении обнаружены четыре флавоноида, в том числе агликоны лютеолин и апигенин, С-гликозид ориентин, а также флавоноид, образующий пик со временем удерживания 17,41 мин, не подвергающийся гидролизу и, по-видимому, также относящийся к группе агликонов или С-гликозидов. Отсутствие флавоноидов, найденных в спиртовом извлечении, указывает на их принадлежность к группе О-гликозидов лютеолина и апигенина. После проведения гидролиза наблюдалось также появление 6 новых фенолокислот (ф=14,42 мин; 15,29 мин; 18,95 мин; 23,61 мин; 26,12 мин), в том числе феруловой кислоты (ф=16,10 мин), которые в нативном извлечении, по-видимому, находились в связанном состоянии.

Количественное определение основных групп БАВ гидрофильной фракции кукурузы столбиков с рыльцами. Для извлечения флавоноидов и фенолокислот из кукурузы столбиков с рыльцами был использован спирт этиловый 60%, выбранный в качестве оптимального экстрагента при проведении технологических экспериментов.

Количественное определение флавоноидов в кукурузы столбиках с рыльцами проводили методом дифференциальной спектрофотометрии, основанным на реакции комплексообразования флавоноидов с алюминия хлоридом. Сопоставление характера спектров поглощения спиртового извлечения из кукурузы столбиков с рыльцами и СО лютеолина в присутствии алюминия хлорида свидетельствовало о целесообразности количественного определения данной группы БАВ при длине волны 400 нм в пересчете на лютеолин (рис. 2).

Рис. 2. УФ-спектры спиртового извлечения из кукурузы столбиков с рыльцами (1) и СО лютеолина (2) в присутствии алюминия хлорида

В ходе проведения исследований были установлены оптимальные условия пробоподготовки (способ получения извлечения - двукратное настаивание при соотношении «сырье: экстрагент» - 1:25; время отдельной ступени экстракции - 45 минут) и протекания реакции комплексообразования (соотношение «аликвота: алюминия хлорида спиртовый раствор 2%» - 1:2; время протекания реакции комплексообразования - 40 минут), а также удельный показатель поглощения хелата лютеолина при аналитической длине волны (550,84±11,96). В ходе валидационной оценки было выявлено, что предлагаемая методика обладает специфичностью (открываемость - 99,55±1,79%), линейностью (R2 = 0,9994), прецизионностью в условиях повторяемости (RSD = 1,37%) и воспроизводимости (RSD = 3,05%) и правильностью (открываемость - 100,35±0,90%).

Для определения содержания фенолокислот в кукурузы столбиках с рыльцами было апробировано несколько методов: прямая спектрофотометрия, экстракционного-спектрофотометрический метод, прямая спектрофотометрия по методу Фирордта.

Использование метода прямой спектрофотометрии являлось нецелесообразным в связи с тем, что спиртовые извлечения кукурузы столбиков с рыльцами содержат значительные количества флавоноидов, поглощающих электромагнитное излучение в близкой фенолокислотам области длин волн.

Экстракционно-спектрофотометрический метод количественного определения фенолокислот (Косман В.М., Зенкевич И.Г., 2001), заключающийся в предварительной реэкстракции фенолокислот из сгущенного спиртового извлечения этилацетатом с последующим спектрофотометрическим определением, не обеспечивал полноты разделения фенолокислот и флавоноидов.

На основании результатов проведенных исследований было сделано заключение о целесообразности количественного определения фенолокислот в кукурузы столбиках с рыльцами с помощью метода Фирордта, основанного на принципе аддитивности и учете концентрации флавоноидов, установленной ранее (Никифорова Е.Б., 2007). Содержание фенолокислот определяли в пересчете на хлорогеновую кислоту при длине волны 329 нм. Для проведения расчетов были определены удельные показатели поглощения хлорогеновой кислоты (535,14±11,20) и лютеолина (492,80±3,42) при аналитической длине волны. Кроме того, было установлено, что параметры пробоподготовки для количественного определения фенолокислот и флавоноидов совпадают, что свидетельствует о рациональности количественного определения указанных групп БАВ в одном извлечении. В процессе валидационной оценки было выявлено, что предлагаемая методика обладает специфичностью (открываемость - 100,86±2,66%), линейностью (R2 = 0,99997), правильностью (открываемость - 100,49±0,61%) и прецизионностью в условиях повторяемости (RSD = 2,11%) и воспроизводимости (RSD = 2,59%).

Для количественного определения дубильных веществ (суммы легкоокисляемых веществ) и полисахаридов были использованы стандартные методики ГФ XI изд. (перманганатометрический и гравиметрический методы соответственно). Результаты исследований по количественному определению основных групп БАВ кукурузы столбиков с рыльцами, заготовленных в Алтайском крае, представлены в табл. 2.

Таблица 2. Содержание основных групп биологически активных веществ в кукурузы столбиках с рыльцами

Из данных, представленных в табл. 2, видно, что содержание флавоноидов в кукурузы столбиках с рыльцами в пересчете на лютеолин в различных сериях сырья варьирует от 0,45±0,02% до 0,81±0,02%; фенолокислот в пересчете на хлорогеновую кислоту - от 1,49±0,04% до 2,41±0,06%; дубильных веществ (легкоокисляемых веществ) - от 2,26±0,01% до 4,52±0,02%, полисахаридов - от 3,63±0,05% до 5,30±0,01%.

Выбор оптимального срока заготовки сырья. Исследования показали, что накопление основных групп БАВ гидрофильной фракции (флавоноиды, фенолокислоты, дубильные вещества, полисахариды) в период молочно-восковой спелости початков кукурузы в 3-4 раза превышает аналогичный показатель сырья, заготовленного в период полной спелости початков кукурузы. Указанные результаты согласуются с физиологической ролью изучаемой части растения в указанные периоды вегетации. На основании полученных результатов в качестве оптимального периода заготовки изучаемого вида сырья была выбрана фаза молочно-восковой спелости початков кукурузы.

Вышеприведенные исследования по изучению химического состава БАВ гидрофильной фракции кукурузы столбиков с рыльцами были использованы для выбора показателей качества и методик анализа при стандартизации изучаемого сырья и составлении проекта ФСП «Кукурузы столбики с рыльцами». Стандартизацию кукурузы столбиков с рыльцами проводили на 5 сериях, согласно ОСТу 91 500.05.001-00 «Стандарты качества лекарственных средств. Основные положения» и ГФ XI изд. по следующим показателям: описание, подлинность (СФМ - максимум поглощения в присутствии алюминия хлорида при длине волны 400±2 нм, ВЭЖХ - не менее 9 флавоноидов, в том числе ориентин, лютеолин и апигенин, и 4 фенолокислот, в том числе хлорогеновая и кофейная кислоты), потеря в массе при высушивании, содержание основных биологически активных веществ (флавоноидов - не менее 0,35% и фенолокислот - не менее 1,20%), зола общая, зола нерастворимая в хлористоводородной кислоты растворе 10%, допустимые примеси, микробиологическая чистота (категория 4Б).

Установлен предварительный срок годности кукурузы столбиков с рыльцами в условиях естественного хранения, равный 1,5 годам.

3. Разработка технологии экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого и изучение его фармакологической активности

Разработка технологии. Разработка ресурсосберегающей технологии экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого была начата с выбора оптимального экстрагента. При этом выявлено, что спирт этиловый 60% извлекает большее количество флавоноидов и фенолокислот по сравнению со спиртом этиловым 40% и 50%, одинаковое количество указанных групп БАВ по сравнению со спиртом этиловым 70%, а также по сравнению с последним обеспечивает меньший расход ценного экстрагента.

В качестве параметров сравнительной характеристики процесса экстрагирования фенольных соединений из кукурузы столбиков с рыльцами были использованы время наступления равновесного состояния в системе «сырье - экстрагент» и коэффициент вымывания. Кроме того, были определены основные технологические свойства и параметры процесса (насыпная масса, коэффициент поглощения сырьем экстрагента, ёмкость диффузора и соотношение «сырье: экстрагент») (табл. 3).

Из данных, представленных в табл. 3, видно, что наилучшими показателями обладает сырье с измельченностью 3-5 мм: время экстрагирования на отдельной ступени экстракции - 4 часа; коэффициент вымывания по флавоноидам - 0,330; коэффициент вымывания по фенолокислотам - 0,304; насыпная масса - 0,208 г/см3, соотношение «сырье: экстрагент» - 1:5,5 (без предварительного замачивания). Ёмкость диффузора для сырья с указанной измельченностью - 640 см3 на 100 г кукурузы столбиков с рыльцами.

Таблица 3. Основные технологические свойства сырья и параметры технологического процесса

Примечание: «-» показатель не определялся

С учетом выбранных значений технологических факторов, влияющих на процесс извлечения БАВ гидрофильного характера, и расчетов теоретической эффективности экстрагирования была разработана оптимальная технология получения экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого методом многоступенчатого противоточного экстрагирования с законченным циклом в батарее из 5 перколяторов с последующим сгущением и вакуумной сушкой, который обеспечивает значительный выход по флавоноидам (до 86,66%), фенолокислотам (до 88,63%) и экстрактивным веществам (до 86,26%).

Стандартизация экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого была проведена по показателям, рекомендуемым ОСТом 91 500.05.001-00 «Стандарты качества лекарственных средств. Основные положения». Все серии экстракта по показателям: описание, потеря в массе при высушивании, тяжелые металлы, микробиологическая чистота (категория 4Б) соответствовали предъявляемым требованиям.

Для определения подлинности экстракта были изучены: характер УФ-спектров спиртовых растворов указанного экстракта в присутствии алюминия хлорида и качественный состав флавоноидов и фенолокислот, установленный с помощью метода ВЭЖХ. Как характер УФ-спектров, так и состав основных групп БАВ изучаемого экстракта были идентичны аналогичным показателям исходного сырья.

Для количественного определения флавоноидов и фенолокислот в экстракте были применены методики, аналогичные методикам определения вышеназванных групп БАВ в исходном сырье. При этом стадия экстрагирования была заменена стадией растворения навески экстракта в спирте этиловом 60%. Рациональность использования данных методик была подтверждена данными определения прецизионности в условиях повторяемости (RSD = 2,24% для флавоноидов и 1,87% для фенолокислот). Содержание флавоноидов в изучаемом экстракте варьировало от 0,92 до 1,71%, фенолокислот - от 3,02 до 5,25%. Установлен предварительный срок годности экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого в условиях естественного хранения, равный 1 году.

Полученные результаты исследований положены в основу составления лабораторного регламента и проекта ФСП «Экстракт кукурузы столбиков с рыльцами сухой».

Определение острой токсичности экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого проводили на 30 белых крысах линии Wistar массой 230-250 г и 30 белых нелинейных мышах массой 19-21 г. Экстракт кукурузы столбиков с рыльцами сухой вводили в дозах 3000, 5000, 7000 мг/кг для крыс и 7000, 11700 и 16300 мг/кг для мышей. Общая продолжительность наблюдения за животными после введения исследуемого препарата составила 14 дней. По результатам исследований экспериментальный препарат отнесен к IV классу опасности (малоопасные вещества), т.к. гибели животных в исследуемых дозировках не наблюдалось.

Гепатопротекторную активность изучали на 105 белых крысах линии Wistar массой 195-245 г на модели экспериментального гепатита, индуцированного тетрахлорметаном. Экстракт кукурузы столбиков с рыльцами сухой вводили в дозировках 100 и 200 мг/кг. В качестве препарата сравнения использовали Легалон в дозировке 200 мг/кг.

В ходе фармакологических экспериментов было выявлено, что экстракт кукурузы столбиков с рыльцами сухой в дозировке 100 мг/кг проявляет гепатопротекторную активность (снижает гиперферментемию, уровни холестерина, триглицеридов и мочевины в плазме крови), сопоставимую с эффективностью препарата сравнения. Применение изучаемого экстракта в большей дозировке (200 мг/кг) сопровождается ухудшением некоторых биохимических показателей, в частности, активности гамма-глутамилтрансферазы.

Антиоксидантная активность. Влияние экстракта кукурузы столбиков с рыльцами на процессы свободно-радикального окисления оценивали в опытах in vitro на основании его способности активировать или ингибировать окисление твин-80. Полученные данные свидетельствовали о том, что изучаемый экстракт в зависимости от концентрации способен как подавлять, так и индуцировать процессы свободно-радикального окисления, что согласуется с данными опытов in vivo, в которых большую эффективность проявляет экстракт в дозировке 100 мг/кг, и подтверждает рациональность выбора указанной дозировки.

4. Разработка технологии твердых дозированных лекарственных форм на основе экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого

Капсулы являются одной из перспективных лекарственных форм для сухих экстракционных препаратов из растительного сырья, обеспечивающих высокую биологическую доступность БАВ и защиту экстракта от влияния факторов внешней среды.

Результаты исследований по изучению технологических свойств экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого свидетельствовали о том, что изучаемый экстракт обладает удовлетворительной сыпучестью (4,46±0,15 г/сек, угол естественного откоса - 50,0±1,76), большой насыпной массой (0,952±0,025 кг/м3), невысокими показателями потери в массе при высушивании и отсыреваемости (3,450,12% и 4,480,22% соответственно), но высокой гигроскопичностью (27,08±0,93%).

С учетом приведенных технологических свойств экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого нами было разработано и получено 8 прописей, в состав которых включили различные количества вспомогательных веществ (лактоза, аэросил, магния оксид, лудипресс), снижающих гигроскопичность, и изучены их технологические свойства (табл. 4).

Таблица 4. Сравнительная оценка технологических свойств исследуемых прописей

При сопоставлении полученных данных по технологическим показателям изучаемых смесей (табл. 4) было сделано заключение о том, что наиболее рационально изготавливать капсулы с экстрактом кукурузы столбиков с рыльцами сухим по прописи № 7, так данная пропись обеспечивает одновременно удовлетворительную сыпучесть (5,15±0,16 г/сек) и более низкую гигроскопичность (18,95±0,51%) по сравнению с исходным экстрактом. Для капсулирования терапевтической дозы экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого по прописи № 7 необходимо использовать капсулы № 0.

Стандартизацию капсул, получивших условное название «Маискап» проводили по показателям, регламентируемым ГФ XI изд. ОФС «Капсулы» и ОСТом 91500.05.001-00 «Стандарты качества лекарственных средств. Основные положения»: описание, подлинность (СФМ - максимум поглощения в присутствии алюминия хлорида при длине волны 400±2 нм, ВЭЖХ - не менее 9 флавоноидов, в том числе ориентин, лютеолин и апигенин, и 4 фенолокислот, в том числе хлорогеновая и кофейная кислоты), средняя масса (0,563 г до 0,571 г), отклонение массы каждой капсулы (не более 10%), отклонение массы содержимого каждой капсулы (не более 10%), количественное определение (от 0,00364±0,00004 до 0,00676±0,00015 г флавоноидов на капсулу), распадаемость (не более 12 мин), растворение (от 95,19±2,25% до 98,22±2,14%), микробиологическая чистота (категория 3Б).

Установлен предварительный срок годности капсул Маискап в условиях естественного хранения, равный 1 году.

Результаты исследований были положены в основу разработки лабораторного регламента и проекта ФСП «Маискап капсулы 0,4».

Разработка комплексной таблетированной лекарственной формы с экстрактом кукурузы столбиков с рыльцами сухим и энтеросорбентом. В результате анализа сорбционной активности и технологических свойств наиболее часто применяемых в медицинской практике энтеросорбентов для получения комплексных таблеток с экстрактом кукурузы столбиков с рыльцами сухим были выбраны уголь активированный и СУМС-1. С целью выбора оптимального энтеросорбента была изучена гепатопротекторная активность смесей изучаемого экстракта с углем активированным и СУМС-1 в соотношении 3:1. Эксперименты проводили параллельно с изучением гепатопротекторной активности исходного экстракта. В результате исследований установлено, что применение смеси экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого с энтеросорбентом СУМС-1 характеризуется усилением фармакологической активности (частично восстанавливается уровень глюкозы, снижаются уровни триглицеридов, мочевины, билирубина в плазме крови животных по сравнению с аналогичными показателями как контрольной группы, так и группы животных, получавших экстракт отдельно), что свидетельствует о рациональности сочетания указанных компонентов в одной лекарственной форме.

В результате проведенных исследований по изучению технологических свойств смеси экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого с энтеросорбентом СУМС-1 установлено, что изучаемый объект обладает очень хорошей сыпучестью (9,60±4,08 г/сек, угол естественного откоса - 50,0±2,45), большой насыпной массой (0,625±0,001 г/см3), невысокими показателями потери в массе при высушивании и отсыреваемости (3,23±0,54% и 3,51±0,58% соответственно), но высокой гигроскопичностью (34,76±1,25%). Прессуемость смеси установить не удалось в связи с расслаиванием полученных таблеток.

В связи с вышеизложенным, нами было разработано и получено 6 прописей, в состав которых включили различные количества вспомогательных веществ, улучшающих прессуемость, снижающих гигроскопичность и не уменьшающих адсорбционную активность энтеросорбента (табл. 5).

В результате сравнительной оценки полученных смесей и модельных таблеток на их основе, полученных методом прямого прессования при 120 кгс/см2, по гигроскопичности, прессуемости, адсорбционной активности, а также по показателям «Распадаемость» и «Растворение» (табл. 6) было сделано заключение о целесообразности получения комплексных таблеток по прописи № 3. Следует отметить, что использование указанной технологии привело к получению неоднородных по внешнему виду таблеток, что можно объяснить различиями в насыпной массе энтеросорбента и смеси экстракта со вспомогательными веществами (0,718±0,010 и 0,910±0,015 г/см3 соответственно).

Учитывая вышеизложенное, была разработана технология получения комбинированных таблеток с предварительной сухой грануляцией смеси изучаемого экстракта со вспомогательными веществами с последующим отбором фракции гранулята размером от 0,4 до 0,5 мм, имеющей насыпную массу (0,700±0,015 г/см3), близкую к аналогичному показателю энтеросорбента СУМС-1 (0,718±0,010 г/см3).

Стандартизацию таблеток, получивших условное название «Маиссорб» проводили по показателям, регламентируемым ГФ XI изд. ОФС «Таблетки» и ОСТом 91500.05.001-00 «Стандарты качества лекарственных средств. Основные положения»: описание, средняя масса (от 0,491 до 0,500 г) и отклонение от средней массы (не более 5%), подлинность (СФМ - максимум поглощения в присутствии алюминия хлорида при длине волны 400±2 нм, ВЭЖХ - не менее 9 флавоноидов, в том числе ориентин, лютеолин и апигенин, и 4 фенолокислот, в том числе хлорогеновая и кофейная кислоты), количественное определение (0,00275±0,00005 до 0,00515±0,00012 г флавоноидов на таблетку), распадаемость (не более 5 мин), растворение (от 95,37±2,89% до 97,88±2,87%), прочность на истирание (от 97,98 до 98,86%), микробиологическая чистота (категория 3Б). Установлен предварительный срок годности таблеток Маиссорб в условиях естественного хранения, равный 1 году. Результаты исследований были положены в основу разработки технологической схемы получения таблеток Маиссорб (рис. 3), лабораторного регламента и проекта ФСП «Маиссорб капсулы 0,3».

Таблица 5. Сравнительная оценка технологических свойств таблетируемых прописей и модельных таблеток на их основе

Примечание: «-» показатель не определялся

Рис. 3. Технологическая схема получения таблеток Маиссорб

Заключение

Общие выводы

1. В результате комплексного фитохимического изучения (методы ТСХ, ВЭЖХ) кукурузы столбиков с рыльцами, заготовленных в Алтайском крае, выявлено их соответствие по составу БАВ гидрофильной фракции сырью, заготавливаемому в других регионах России. При этом установлено наличие девяти флавоноидов - производных флавона, которые находятся в форме агликонов, О- и С-гликозидов, среди которых идентифицированы ориентин, лютеолин и апигенин. Доказано присутствие в изучаемом сырье четырех фенолокислот (в том числе, хлорогеновой, феруловой и кофейной кислот), дубильных веществ гидролизуемой группы и полисахаридов.

2. Предлагаемые усовершенствованные спектрофотометрические методики количественного определения флавоноидов и фенолокислот в кукурузы столбиках с рыльцами могут быть рекомендованы для их стандартизации, т.к. обладают соответственно специфичностью, линейностью (R2=0,9994 и 0,99997), повторяемостью (RSD = 1,37% и 2,11%), промежуточной прецизионностью (RSD = 3,05% и 2,59%) и правильностью (= 100,35±0,90% и 100,49±0,61%).

3. Заготовку кукурузы столбиков с рыльцами целесообразно проводить в Алтайском крае в связи с высоким содержанием БАВ: флавоноидов (в пересчете на лютеолин) - от 0,45±0,02% до 0,81±0,02%, фенолокислот (в пересчете на хлорогеновую кислоту) - от 1,49±0,04% до 2,41±0,06%, дубильных веществ (суммы легкоокисляемых веществ) - от 2,26±0,01% до 4,52±0,02%, полисахаридов - от 3,63±0,01% до 5,30±0,01%.

4. Оптимальным периодом сбора кукурузы столбиков с рыльцами является фаза молочно-восковой спелости початков, т.к. накопление основных групп гидрофильной фракции БАВ в указанный период значительно (в 3-4 раза) превышает аналогичный показатель сырья, заготовленного в период полной спелости початков кукурузы.

5. На основании проведенных экспериментальных исследований и теоретических расчетов выявлены оптимальные значения технологических факторов и параметры технологического процесса получения экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого с применением метода многоступенчатого противоточного экстрагирования с законченным циклом в батарее из 5 перколяторов с последующим сгущением и вакуумной сушкой, обеспечивающего выход по флавоноидам до 86,66%, фенолокислотам - до 88,63% и экстрактивным веществам - до 86,26%.

6. В ходе фармакологических исследований установлено, что экстракт кукурузы столбиков с рыльцами сухой относится к IV классу опасности (малоопасные вещества) согласно ГОСТу 12.1.007-76. На модели экспериментального токсического гепатита, вызванного тетрахлорметаном, доказано, что изучаемый экстракт проявляет гепатопротекторные свойства в дозировке 100 мг/кг. Для усиления фармакологической активности изучаемого экстракта целесообразно его сочетание с энтеросорбентом СУМС-1 в одной лекарственной форме. Эксперименты, проведенные in vitro, свидетельствовали о том, что механизм гепатопротекторного действия изучаемого экстракта может быть обусловлен антиоксидантной активностью.

7. В результате комплекса проведенных технологических, биофармацевтических и фармакологических исследований выбраны оптимальные составы и технологии твердых дозированных лекарственных форм с экстрактом кукурузы столбиков с рыльцами сухим (капсул Маискап и комбинированных с энтеросорбентом СУМС-1 таблеток Маиссорб), имеющих высокие показатели теста «Растворение» (до 98,22±2,14 и 97,88±2,87% соответственно).

8. Проведена стандартизация, предложены показатели качества и методики анализа флавоноидов и фенолокислот для изучаемого вида сырья, полученного экстракта и твердых дозированных лекарственной форм на его основе, которые положены в основу соответствующих проектов ФСП: «Кукурузы столбики с рыльцами», «Экстракт кукурузы столбиков с рыльцами сухой», «Маискап капсулы 0,4» и «Маиссорб таблетки 0,3». Исследование стабильности вышеуказанного сырья и экспериментальных препаратов позволило установить предварительные сроки годности в условиях естественного хранения: для кукурузы столбиков с рыльцами - 1,5 года, для экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого, капсул Маискап и таблеток Маиссорб - 1 год.

Литература

1. Дворникова, Л.Г. Сравнительный анализ состава фенольных соединений кукурузы обыкновенной столбиков с рыльцами, собранных в Алтайском крае и сырья в заводской упаковке / Л.Г. Дворникова, А.Ю. Жариков // Молодежь Барнаулу: материалы XI городской НПК молодых ученых (17-20 ноября 2009 г.): в 2 т. / отв. ред. Б.А. Черниченко. - Барнаул: Изд-во Алт.ун-та, 2010. - Т.2. - С. 116.

2. Дворникова, Л.Г. Сравнительная оценка состава биологически активных веществ кукурузы столбиков с рыльцами, заготовленных на Алтае в различные фазы спелости початков кукурузы / Л.Г. Дворникова, В.Ф. Турецкова // Вестник ПГФА. - 2010. - №7. - C. 55-58.

3. Дворникова, Л.Г. Анализ состава фенольных соединений кукурузы столбиков с рыльцами, заготовленных на Алтае, методом ВЭЖХ / Л.Г. Дворникова, В.Ф. Турецкова // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. - Пятигорск: Пятигорская ГФА, 2010. - Вып. 65. - С. 308-310.

4. Босенко, Л.Г. Совершенствование методики количественного определения флавоноидов методом спектрофотометрии в кукурузы столбиках с рыльцами / Л.Г. Босенко, Л.Г. Дворникова, В.Ф. Турецкова // Актуальные проблемы фармакологии и фармации: ежегодный сборник научных и методических работ преподавателей, молодых ученых и студентов фармацевтического факультета. - Вып. VII. - г. Барнаул, 2010. - C. 31-37.

5. Дворникова, Л.Г. Влияние спирта этилового различной концентрации на извлечение флавоноидов и экстрактивных веществ из кукурузы столбиков с рыльцами / Л.Г. Дворникова // Молодежь - Барнаулу: материалы медицинского раздела XII городской НПК молодых ученых (17-22 ноября 2010 г.): в 2 т. - Барнаул: Изд-во ГОУ ВПО «АГМУ», 2011. - Т.2. - С. 44-46.

6. Дворникова, Л.Г. Изучение состава фенолокислот кукурузы столбиков с рыльцами, заготовленных на Алтае / Л.Г. Дворникова, В.Ф. Турецкова // 35 лет фармацевтическому факультету АГМУ: итоги и перспективы. Материалы научно-практической конференции, посвященной 35-летию фармацевтического факультета. - Барнаул, 2010. - С. 66-71.

7. Дворникова, Л.Г. Исследования по изучению влияния концентрации спирта этилового на извлечение фенолокислот из кукурузы столбиков с рыльцами / Л.Г. Дворникова, В.Ф. Турецкова // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. - Пятигорск: Пятигорская ГФА, 2011. - Вып. 66. - С. 64-67.

8. Николаева, Н.В. Исследования по стандартизации экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого / Н.В. Николаева, Л.Г. Дворникова, В.Ф. Турецкова // Актуальные проблемы фармакологии и фармации: ежегодный сборник научных и методических работ преподавателей, молодых ученых и студентов фармацевтического факультета. - Вып. VIII. - г. Барнаул, 2011. - C. 149-154.

9. Жилин, М.С. Выбор оптимального сорбента для получения комбинированных таблеток с экстрактом кукурузы столбиков с рыльцами сухим / М.С. Жилин, Л.Г. Дворникова, В.Ф. Турецкова // Актуальные проблемы фармакологии и фармации: ежегодный сборник научных и методических работ преподавателей, молодых ученых и студентов фармацевтического факультета. - Вып. VIII. - г. Барнаул, 2011. - C. 59-64.

10. Дворникова, Л.Г. Установление оптимальных параметров экстрагирования биологически активных веществ из столбиков с рыльцами кукурузы / Л.Г. Дворникова, В.Ф. Турецкова // Актуальные вопросы фармацевтической науки и образования. Материалы Межрегиональной научной конференции с международным участием, посвященной 70-летию фармацевтического факультета СибГМУ / 7-8 сентября 2011 г. - Томск: Изд-во «Печатная мануфактура», 2011. - С. 49-53.

11. Дворникова, Л.Г. Исследования по установлению показателей качества кукурузы столбиков с рыльцами, заготовленных в Алтайском крае / Л.Г. Дворникова // Вестник уральской медицинской науки. - 2011. - № 3/1(37). - С. 57.

12. Дворникова, Л.Г. Стандартизация таблеток «Маиссорб» с экстрактом кукурузы столбиков с рыльцами сухим / Л.Г. Дворникова, В.Ф. Турецкова // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. - Пятигорск: Пятигорская ГФА, 2012. - Вып. 67. - С. 155-156.

13. Дворникова, Л.Г. Фенольные соединения кукурузы столбиков с рыльцами как основа создания препарата гепатопротекторного действия / Л.Г. Дворникова, В.Ф. Турецкова, Н.В. Николаева [и др.] // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: материалы V Всероссийской конференции с международным участием. - Барнаул, 2012. - С. 260-262.

14. Дворникова, Л.Г. Экстракт кукурузы столбиков с рыльцами сухой как потенциальное средство терапии токсических гепатитов / Л.Г. Дворникова, В.Ф. Турецкова, С.В. Замятина [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2012. - том 14. - № 5(3). - С. 711-714.

15. Дворникова, Л.Г. Сравнительная оценка гепатопротекторной активности экстракта кукурузы столбиков с рыльцами сухого и его смесей с энтеросорбентами / Л.Г. Дворникова, В.Ф. Турецкова, А.Г. Золовкина [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2012. - том 14. - № 10(2). - С. 393-396.

Размещено на Allbest.ru