Физико-химические свойства и изменчивость их в зависимости от содержания белка, влаги, рН среды, наличия сшивающих агентов, различных электролитов и других веществ, температуры позволяют изучать коллаген в качестве вспомогательного вещества в технологии различных лекарственных форм.

Введение в фармацевтическую технологию нового вспомогательного вещества требует, прежде всего, наличия его стандартной субстанции. С этой целью для получения лекарственных форм на основе коллагена разработаны и стандартизированы следующие субстанции:

- 2%-ный раствор коллагена

- масса коллагеновая

- коллаген сухой фармацевтический.

Раствор коллагена 2%-ный представляет собой продукты растворения в 0,2 – 0,5м уксусной кислоте щелочно-обработанной дермы крупного рогатого скота. Молекулы коллагена в этом растворе сохраняют характерную для нативного белка трехспиральную структуру и находятся в форме димеров, тримеров и т. д., температура денатурации 44°, характеристическая вязкость 12 – 16 дл/г, изоэлектрическая область осаждения находится в интервале рН 4,2 – 8,5 в зависимости от ионной силы. Уксусная кислота обладает бактерицидными свойствами, и при концентрации более 0,25м растворы коллагена сохраняют свойства при комнатной температуре длительное время.

Масса коллагена – это механически диспергированная нейтральная щелочно-обработанная дерма с концентрацией белка – 6 – 10%. Сохраняют ее в замороженном состоянии; она легко растворяется в уксусной кислоте и обладает всеми свойствами раствора коллагена. [19]

Коллаген сухой фармацевтический – это лиофильно высушенная и дополнительно размельченная до мелких волоконец масса коллагена. Он легко регидратируется в водно-солевых растворах с образованием соответствующих субстанций.

Вспомогательные вещества в технологии лекарств должны нести определенные формообразующие функции. С этой точки зрения изучены реологические, поверхностно-активные (отношение к жирам, нерастворимым порошкам) и пленкообразующие свойства диспергированного коллагена.

Реологические свойства слабо кислых и слабо щелочных дисперсий коллагена были изучены с помощью вискозиметра при скорости деформации сдвига в диапазоне 0,2–1,3 • 10-3 с-1. Дисперсии коллагена при концентрации белка выше 1,5% представляют тиксотропные вязкопластичные системы, течение которых начинается после приложения некоторого напряжения сдвига. Реологические свойства дисперсий коллагена близки к таковым основ, применяемых в технологии мазей и линиментов (Тенцова А. И., Грецкий В. М.).

Для оценки поверхностно-активных свойств дисперсий коллагена Определяли их способность совмещаться с различными жирами и порошкообразными веществами, нерастворимыми в воде. Установили, что диспергированный коллаген в концентрации выше 0,5% образует стойкие эмульсии типа M/B с рыбьим жиром, персиковым, подсолнечным, облепиховым, вазелиновыми маслами. Эмульсии, полученные механическим и ультразвуковым диспергированием, не расслаиваются в течение года, обладают вязко-пластическими свойствами, при небольших усилиях равномерно распределяяются на поверхности кожи и слизистых оболочек.

Высоковязкие дисперсии коллагена являются хорошими стабилизаторам и суспензионных систем. Они хорошо совмещаются с гидрофильными (костный порошок) и гидрофобными (стрептоцид) веществами, 1,6 – 2,5% – ные дисперсии коллагена способны инкорпорировать до 600% (на сухой белок) костной муки или стрептоцида. Образуемая суспензионная система устойчива в течение длительного времени. [3]

Диспергированный коллаген обладает выраженной пленкообразующей способностью. При сушке на воздухе или в обезвоживающей среде тонкого слоя дисперсии получают прозрачные нехрупкие пленки. После замораживания с последующей сублимацией растворителя получали высокопористые структуры – губки, плотность которых зависела от исходной концентрации белка.

Результаты исследования реологических, поверхностно-активных, пленкообразующих свойств диспергированного коллагена указывают на перспективность применения его в качестве вспомогательного вещества в технологии мягких, жидких и твердых лекарственных форм.

На основе стандартных субстанций с учетом их физико-химических свойств и применением различных технологических приемов получены и изучены такие лекарственные формы, как губки, плеши, порошки, мази, растворы.

Одним из критериев оценки влияния вспомогательного вещества на активность готового лекарственного средства является определение его способности высвобождать лекарственный препарат из лекарственной формы. В опытах in vitro (метод диализа через полупроницаемую мембрану) установлено, что лекарственные препараты, не имеющие электрически заряженных групп, не взаимодействуют с коллагеном (не образуют прочных связей) и практически полностью диффундируют из лекарственной формы в диализную среду. [5]

Пролонгированный эффект действия этих лекарственных препаратов определяется в основном лекарственной формой на основе коллагена и структурной стабильностью в ней коллагена. В случае химического взаимодействия коллагена с лекарственным веществом или введения в коллагеновую основу биологически активных веществ высокой молекулярной массы возможно более длительное их высвобождение, связанное со скоростью лизиса коллагена в организме.

Все изложенное позволяет заключить, что коллаген по физико-химическим и биологическим свойствам может быть использован в качестве вспомогательного вещества в технологии различных лекарственных форм.

3.Коллаген в технологии лекарственных форм и его применение

Уникальная молекулярная структура коллагена, наличие на его поверхности большого количества активных функциональных группировок позволяют использовать его в качестве матрицы для иммобилизации различных биологически активных и лекарственных веществ.

Преимущество коллагена перед синтетическими полимерами, применяемыми с этой целью, заключается в том, что он полностью утилизируется организмом. [16]

Вследствие обратимости связей коллаген в комплексах при введении в макроорганизм способен подвергаться лизису, а возможность регулирования скорости лизиса применением дубящих веществ позволяет создавать пролонгированные лекарственные препараты с различными сроками действия.

К настоящему времени наиболее изучены комплексы коллагена со многими веществами. К примеру, в комплексе коллагена с гепарином установлено, что пролонгированный антикоагуляционный эффект связан с существованием достаточно прочного коллаген-гепаринового комплекса. После растворения в крови имеются агрегаты-молекулы гепарин-коллагена, которые функционируют достаточно активно до тех пор, пока полностью не деградирует белковая часть комплекса, после чего гепарин инактивируется обычным путем.

Важное значение имеют взаимодействие коллагена с антибиотиками. Коллаген не только пролонгирует действие антибиотиков, но в ряде случаев снижает их токсичность. Есть также сведения об иммобилизации ферментов на коллагене. Так, описан метод иммобилизации уреазы на порошках коллагена, модифицированных дезаминированиеам, метилированием и сукцинированием.

В последние годы работы ряда ученых были направлены на создание комплексов коллагена с нейролептическими свойствами. В этой области заслуживает внимания комплекс, созданный на основе β-фенил-γ-аминомасляеой кислоты и коллагена. [21]

В качестве геля для пролонгированных лекарственных препаратов чаще используют растворы высоко молекулярных соединений различной концентрации, что позволяет регулировать время пролонгирования. К таким веществам относятся метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза и натрий карбоксиметилцеллюлоза (1%), поливинилпирролидон, коллаген и другие высоко молекулярные соединения, (пример – глазные капли в виде 10% раствора сульфацил натрия, пролонгированные 1% метилцеллюлозы).

Недавно была создана лекарственная форма аминазина на коллагене, обладающей пролонгированным антистрессовым действием. Иммобилизацию проводилась методом включения в гель, который позволяет максимально сохранить нативность иммобилизованного соединения, защищает его от воздействия внешней среды и микроорганизмов.

Препарат был получен путем введения сухого аминазина в продукты растворения коллагена, полученные из сухожилий крупного рогатого скота методом предварительной щелочно-солевой обработки с последующим растворением в уксусной кислоте. Аминазин добавляли из расчета 25мг на 1мг 1%-ного коллагенового геля. Характер взаимодействия коллагена с аминазином определяли с помощью дифференциально-термического анализа.

Установлено, что термограмма денатурации полученного препарата до температуры 37° в основном совпадает с термограммой денатурации ПРК. Температура денатурации в том и другом случае была равна 34°, то есть термостабильность коллагена в препарате не изменялась, что свидетельствует об отсутствии достаточно прочных связей его с аминазином при использовании указанного метода иммобилизации.

Полученные результаты подтвердились и при испытаниях действия препарата in vivo. По сравнению с чистым аминазином полученный препарат медленнее всасывается и обладает значительно меньшей токсичностью, что можно объяснить применением в качестве растворителя более вязкого вещества – коллагена. [6]

Коллаген представляет собой белок соединительной ткани, который получают из кожи крупного рогатого скота. В воде он набухает с образованием гелей. Коллаген способен к солюбилизации лекарственных веществ, имеющих в своем составе аминокарбоксильные группы. Преимущества основы заключаются в том, что она полностью абсорбируется и утилизируется при введении в организм, стимулирует процессы регенерации поврежденных тканей, обладает большой сорбционной и слабой антигенной способностью, не имеет токсических и канцерогенных свойств. В фармации используют в основном 2 – 3%-ные (для глазных мазей) гели для лечения ран.

В медицине на основе коллагена были разработаны различные средства для быстрой остановки кровотечений (средства местного гемостаза), для лечения ран, ожогов, трофических язв, пролежней, а также лекарственные формы (мягкие и жидкие), специальные пластыри и губки (губка гемостатическая коллагеновая, губка коллагеновая с метилурацилом, губка коллагеновая с сангвиритрином и др.).

Повышенное содержание аминокислот в коллагене гарантирует быстрое восстановление тканей и их укрепление. Но есть некоторая особенность, белок коллаген плохо усваивается организмом человека, а особенно модифицированный белок.

Лишь с использованием метода расщепления молекулы коллагена, образуется «активный» гидролизованный коллаген, который максимально усваивается организмом. Благодаря данному методу появляется максимально сбалансированный комплекс аминокислот, которые участвуют в развитии и восстановлении тканей. Препараты на основе гидролизованного коллагена могут улучшить иммунную систему, вывести токсины, замедлить процессы старения, восстановить ткани при больших нагрузках и пр.

Все чаще гидролизованный коллаген входит в состав БАДов. Данные препараты предназначены для укрепления связок и суставов, для повышения эластичности кожи, а также для укрепления ногтей, волос. Гидролизованный коллаген показан при высоких нагрузках, в качестве дополнения к питанию при занятиях спортом, а также после травм. Такие препараты весьма часто назначают в послеоперационный период. [18]

Коллаген широко используется в косметике в качестве увлажнителя, поскольку он обладает высокой способностью впитывать воду. В косметике используется три вида коллагена:

- растительный - из протеина пшеницы;

- животный - из кожи крупного рогатого скота;

- морской - из кожи рыб.

Коллаген животного происхождения считается наименее эффективным, поскольку он не обладает способностью проникать в клетки кожи. По этой причине косметика с коллагеном данного вида будет соответственно наименее эффективной.

Косметика, содержащая растительный коллаген, является очень эффективной, однако и достаточно дорогой, поскольку добывать коллаген данного вида намного сложнее, чем животного вида. Растительный коллаген прекрасно усваивается кожей.

Косметика, содержащая морской коллаген, также является эффективной, в виду того, что сам морской коллаген по своей структуре очень похож на наш собственный. Однако есть одно но, косметика с данным видом коллагена способная вызвать аллергическую реакцию.

Коллаген и его гидролизаты часто входят в рецептуры разнообразных кремов и эликсиров как влагоудерживающие и питательные компоненты. Эффективность таких косметических средств объясняется тем, что гигроскопическая коллагеновая пленка действует наподобие влажного компресса. А значит, снижается трансэпидермальная потеря воды кожей.

Благодаря гигроскопическим свойствам коллагена повышается влажность рогового слоя кожи, что дает основания считать косметический крем или эликсир с коллагеном надежным защитным средством, а, следовательно, геронтопротектором. Действие активных компонентов косметических средств на основе коллагена:

- стимулируют коллагеновый синтез, делают кожу мягкой и эластичной;

- разглаживают морщины, выглаживают кожу;

- стимулируют активность кожи;

- стимулируют натуральную регенерацию кожи, регулируют процессы оживления ороговевшей кожи;

- увлажняют;

- разглаживают и осветляют кожу.

Инъекционные растворы коллагена стали первым биологическим препаратом для заполнения морщин. Они не устарели и не потеряли актуальности до сих пор, широко применяются, в том числе и в комбинации с другими методиками. [8]

Инъекционный коллаген является идеальным средством для разглаживания тонких морщинок над верхней губой. Для коррекции тонких морщин в уголках глаз также можно применять инъекционный коллаген.

Перспективная форма – интраокулярные лекарственные пленки, получаемые на основе коллагена с гентамицина сульфатом и тримекаином. Они подшиваются в переднюю камеру глаза при хирургических операциях, постепенно высвобождая лекарственные вещества. Глазные лекарственные пленки полностью растворяются на десятые сутки.

Пролонгирующее действие интраокулярных и глазных пленок на основе коллагена подтверждено экспериментальными исследованиями, предложено использовать пленки с различными лекарственными веществами. Приоритет в развитии исследований по использованию коллагена в технологии лекарственных форм подтвержден различными авторскими свидетельствами.