Создание наноструктурных систем для транспорта лекарственных препаратов на основе смеси тритерпеноидов бересты, страница 12

ГидрогелиWichterle и Lim [139] в начале 1960-х предложили новый тип гидрофобного геля длябиологических применений, в частости, для доставки ЛС. До настояшего времени былисделаныогромные усилия, направленные на расширение потенциала использованиягидрогелей. Развитие технологий для получения различных гидрогелей привело кзначительным успехам в фармацевтической и биомедицинской областях. По определениюгидрогели являются полимерными сетевыми структурами с трехмерной конфигурацией,способные поглощать большое количество воды или биологической жидкости. Ихспособность адсорбировать воду объясняется наличием гидрофильных групп, таких как - OH,- CONH- , -CONH2 и -SO3H в полимерах, образующих структуру гидрогелей.

В зависимости отколичества и состава функциональных групп в сети геля,степень гидратации разнится(достигая иногда 90% масс) в зависимости от характера водной среды и используемойполимерной композиции. В случае гидрофобных полимерных сетей, например, основанных наиспользовании полимолочной кислоты (ПМК) или поли(лактид-со-гликолида) (ПЛГА)60наблюдается ограниченная адсорбция воды (<5-10%). Содержание воды в гидрогелеопределяет его уникальные физико-химические характеристики, зачастую схожие сосвойствам живых тканей. Это связано с высоким содержанием воды в гидрогеле, однороднойконфигурацией и низким поверхностным натяжением на границе с водой или биологическимижидкостями. Несмотря на высокую адсорбирующую способность, гидрогели приводят кнабухающим структурам вместо того, чтобы самим растворятся в водной окружающей среде,что обусловлено наличием сшивок, присутствующих в структуре гидрогелей.

Эти сшивкиможно разбить на две основные категории : 1) физические (сплетение или кристаллы) и 2)химические (соприкосновение). Cшивки в полимерной матрице формируются ковалентнымисвязями, водородными связями и Ван-дер-ваальсовым взаимодействием [140].Как представитель наноразмерных материалов, гидрогельные НЧ (еще называютсянаногелем (НГ) были исследованы и использованы для доставки ЛС.

Интересно, что НГобладаютдовольноспецифическимихарактеристиками:гидрофильность,универсальность, высокая степень адсорбции воды, биосовместимость,гибкость,длительное времяциркуляции и возможность активного или пассивного нацеливания к целевым мишеням,например, к опухолевым тканям. Были предложены различные методы получения НГ. Нарядусиспользованиемсинтетическихполимеров,многосовременныхисследованийсосредоточивалось на поличении НГ в основе которых взяты природные гидрофильныеполимеры. Ниже представлено несколько примеров использовании НГ для доставки ЛС.3.4.1. Наногели на основе хитозанаХотя открытие хитозана произошло в 19 веке, активное использование этого полимераполучило внимание только в течение последних двух десятилетий в качестве материала длябиомедицинских приложений и для доставки ЛС.

Систематизация информации о физикохимических и биологических свойствах хитозана позволило рассматривать этот полимер вкачестве перспективного материала для доставки ЛС (более конкретно для доставкимакромолекул). Одним из важных свойств хитозана является его водорастворимость иналичие положительного заряда в структуре, что позволяют ему взаимодействовать сотрицательными заряженными полимерами, макромолекулами и даже с определеннымиполианионами в водной среде.

Кроме того, хитозан имеет специфически взаимодействует сэпителиальными клетками [141]. Интересные биофармацевтические характеристики этогополимера сопровождаются его хорошей биосовместимостью и низкой токсичностью. Многие61статьи касались изучения возможности использования хитозана в качестве транспортныхлекарственных наносистем, в том числе и для доставки высокомолекулярных соединений,таких как пептиды, белки, антигены, олигонуклеотиды и гены.Наиболее раннее исследование возможности использования хитозана для получениянаноструктурбыло проведено с помощью образования ковалентных сшивок междуполимерными цепями. Watzke и Dieschbourg [142] синтезировали нанокомпозит на основехитозана и кремнезема, используя реакцию тетраметилсилана с гидроксильными группамимономеров хитозана.

Однако, такой нанокомпозит не образовывался в комбинации сфармацевтически активными веществами. Ohya и соавт. [143] предложили исследование,направленное на получение наносфер на основе хитозана для доставки ЛС. Они использовалиметод эмульгирования (вода в масле) с сшиванием аминогрупп хитозана глютаральдегидом.Были получены наносферы, загруженные 5-фторурацилом (5-ФУ) (рис. 48) (противораковыйпрепарат). Добавление глутаральдегида связывало субстанцию с полимером (между цепямихитозана), и приводило к иммобилизации ЛС.Рис.

48. Структура 5-фторурацила.Как уже упоминалось, катионный характер хитозана был успешно использован дляразработки наносистем для доставки ЛС. Наряду способностью образовывать комплексы сотрицательно-заряженными полимерами, интересным свойством хитозана является егоспособность формировать гель при контакте с особыми полианионами. В результате такогопроцесса образуются так называемые ионотропные гели, характеризуемые образованием межи внутрирегиональных сшивок между/внутри полимерных цепейчерез опосредованныеполианионы. Совсем недавно были разработаны НГ хитозана на основе ионотропногогелеобразования хитозана с триполифосфатом (ТПФ) для инкапсуляции ЛС[144].Этот простойи понятный метод, основан на добавлении щелочной фазы (рН 7-9), содержащей ТПФ вкислую фазу (рН = 4-6), содержащую хитозан. НГ формировались сразу после смешивания62двух фаз через меж- и внутримолекулярные связи, которые образовывались между ТПФ иаминогруппами хитозана.Загрузка инсулина в НГ хитозана была осуществлена путем его смешивания сраствором ТПФ и добавления полученной смеси к раствору хитозана при постоянномперемешивании [145].

Полученные наночастицы имели размер в диапазоне 300 - 400 нм иобладали положительным поверхностным зарядом в пределе от + 54 до + 25 мВ.Использование данного метода позволило поднять уровень эффективности загрузки инсулинадо 55%.Также было выполнено много исследований, в которых затрагивался вопросулучшенной биодоступности пептидов и белков при пероральном приеме с использованиемНГ на основе хитозана. В этих исследованиях исследователи также установили, что НГ наоснове хитозана способны усиливать кишечную абсорбцию лекарственных препаратов. Pan исоавт.

[146] создали нанокомпозит НГ хитозана с включением инсулина по механизмуионотропного гелеобразования хитозана с анионами ТПФ. Полученные положительно заряженные стабильные НГ хитозана имели размер частиц в диапазоне 250 - 400 нм скоэффициентом ассоциации инсулина до 80%. В исследованияххитозана в большой степени усиливалиin vivo,НГ на основекишечную абсорбцию инсулина по сравнению сраствором хитозана.

После инъекции 21.1 МЕ/кг инсулина в форме НГ, гипогликемияпродолжалась более 15 часов. В случае с подкожной инъекцией, биодоступностьиспользования инсулина в форме НГ увеличивалась до 14.9% по сравнению с растворомсвободного инсулина.Xu и соавт. [147] изучили различные формулировки НГ на основе хитозана, которыебыли получены из ионного гелеобразования ТПФ и хитозана. Результаты трансмиссионногоэлектронного микроскопа (TEM) указали образование сферических наночастиц с диаметромот 20 до 200 нм.Использование агентов десольватации для синтеза хитозановых частиц первоначальнобыло рассмотрено в работах, посвященных микроинкапсулированию.

Berthold и соавт. [148]предложили использовать сульфат натрия в качестве осаждающего агента при образованиихитозановых частиц. Полученный продукт являлся суспензией микросфер с диаметромчастиц 900 ± 200 нм. Данные по инкапсуляции ЛС не были представлены, но исследователи63свидетельствовали, что благодаря положительному заряду на поверхности частиц, НЧ могутпоглощатьзначительноеколичество(до30%загрузки)гидрофильныханионныхкортикостероидов и преднизолона натрия фосфата. Одна из разновидностей этого методабыла использована для контролируемого высвобождения противоопухолевых протеогликановв процессе иммуностимуляции.

После сшивания глютаральдегидом наночастиц, былиполучены стабильные НГ с диаметром около 600-700 нм. Однако, необходимостьиспользования глутаральдегида ограничила применение этого препарата для доставкитерапевтически активных макромолекул.Также были получены ДНК-содержащие хитозановые НГ с использованием сложнойтехники коацервации [149]. Размер частиц был оптимизирован в диапазоне 100 - 250 нм сузким распределением при соотношении амино- и фосфатных групп в диапазоне от 3 до 8 иконцентрации хитозана 100 мг/мл.

Было показано, что хитозан-ДНК НГ способны частичнозащищать инкапсулированные ДНК-плазмиды от деградации нуклеазами.Tokumitsu и соавторами [150] был предложен метод коалесценции капель эмульсии.Они использовали метод, основанный на последовательном как «сшивании» эмульсии и ееосаждении. В данном способе, осаждение было индуцировано коалесценцией капель хитозанас капелями NaOH.

Стабильная эмульсия, содержащая водный раствор хитозана в комбинациис препаратом была загружена в жидкий парафин. В то же время другая стабильная эмульсия,содержащая водный раствор хитозана и NaOH также была получена аналогичным методом.Наконец обе эмульсии смешивали друг с другом при высокой скорости перемешивания,капельки каждой эмульсии сталкивались и сливались друг с другом, образуя маленькиетвердые частицы. В этом исследовании Tokumitsu и соавт.

также создали НГ на основехитозана с использованием 100% деацетилированного хитозана. Полученные НГ имелисредний размер 452 нм и эффективную загрузку препарата 45%.Самосборка химически модифицированного хитозана в НГ была исследована придоставке макромолекул [151]. Частичное сопряжение полиэтиленгликоля (ПЭГ) (с помощьюамидной связи) с растворимым хитозаном приводило к агрегированию при рН < 7. Такиеагрегаты могут инкапсулировать инсулин при инкубации в растворе фосфатного буфера,вероятно,из-заэлектростатическихвзаимодействиймеждухитозановыми мономерами и анионными остатками белка.неконъюгированнымиВ зависимости от степенисвязывания с ПЭГ, размеры полученных НГ могут достигать от 5 до 150 нм. Степень64связывания с ПЭГ также влияет на скорость высвобождения препарата (показана болеевысокая скорость высвобождения инсулина).Интересный подходк образованию везикул на основе хитозана был разработанUchegbu и соавторами [152].