Создание наноструктурных систем для транспорта лекарственных препаратов на основе смеси тритерпеноидов бересты, страница 7

Полученный препарат не проявил сопутствующуютоксичность в печени, а также улучшил выживаемость мышей с опухолевой моделью Neuro2Aпечени.Последниеисследованияпоказали,чтоуспехSNALPsдлялечениягепатоцеллюлярной карциномы может быть связан с тем, что SNALPs были опсонизированыаполипопротеиномЕ(ApoE)иподвергнутырецептор-опосредованномуэндоцитозугепатоцитами, таким образом, избегая фагоцитарного поглощения клетками Купфера [77].3.2. Наночастицы на основе полисахаридовПолисахариды – биополимеры, состоящие из моносахаридных звеньев. В природеполисахариды существуют в различных растениях (пектин, гуаровая камедь), водорослях(альгинат), микроорганизмах (декстран, ксантановая камедь), а также животных (хитозан,хондроитин).

Как правило молекулы полисахаридов содержат значительное количество34реакционноспособныхгрупп с широким диапазоном молекулярной массы (MМ) иварьированным химическим составом, что привносит многообразие вих структуру.Структурные формулы наиболее известных полисахаридов были представлены на рис. 27.Полисахариды могут быть разделены на полиэлектролиты и неполиэлектролиты (раньше ихразделями на положительные заряженные полисахариды (хитозан) и отрицательныезаряженные полисахариды (альгинат, гепарин, гиалуроновая кислота, пектин и т.д.).Благодаря наличию различных функциональных групп в молекулярных цепях,полисахариды разнообразныпо своим химическим и биохимическим свойствам.

Какприродный биоматериал, полисахариды обладают высокой стабильностью, нетоксичностью,при этом они как правило гидрофильны,биодеградируемы. Большинство природныхполисахаридов содержат гидрофильные группы, такие как гидроксильные, карбоксильные иаминогруппы, которые могут образовывать нековалентные связи с биологическими тканями(преимущественноэпителийислизистыеоболочки)иотвечаютзабиоадгезию.Наноструктурные носители, образующиеся из биоадгезивных полисахаридов могут продлитьвремя циркуляции, а следовательно, увеличить биодоступность загруженных лекарственныхпрепаратов.

При использованииприродных полисахаридов значительно устраняютсяпроблемы безопасности и токсичности при доставке лекарств.Рис. 27. Химические структуры некоторых полисахаридов.Впоследниегодыбольшоеколичествоисследованийбылопроведеносполисахаридами и их производными для использования последних в качестве наносистем длядоставки лекарственных средств. С наночастицами на основе полисахаридов Alonso и соавт.[78], Prabaharan и соавт.

[79] опубликовали35отличные обзоры в 2001 и 2005году,соответственно в которых упомянуто о получениии использовании наночастиц наоснове хитозана. До настоящего времени было представлено много новых типов наночастицна основе полисахаридов. Благодария своим структурным характеристикам, наночастицы наоснове полисахаридов образуются исходя из следующих механизмов: ковалентной сшивки,ионной сшивки, полиэлектролитного комплексообразования и самосборки гидрофобныхмодифицированных полисахаридов. Ниже представлены несколько типичных примеровтакого рода наноструктур для доставки ЛС.3.2.1.

Ковалентно сшитые наночастицы (КСН) на основе полисахаридовОднин из методов присоединения ЛС к НЧ основан на ковалентной сшивке. Средиразличных полисахаридов, хитозан является одним из первых полимеров, который былиспользован для получения НЧ. В качестве сшивающего агента для получения наночастиц наоснове хитозана был использованглютаральдегид. К сожалению, влияние токсичностиглютаральдегида на жизнеспособность клеток ограничивало его использование для доставкиЛС.Наряду с использованием глютаральдегида, перспективным вариантом также являютсябиосовместимые соединения. Природные ди- и трикарбоновые кислоты (янтарная, яблочная,винная и лимонная кислота) были использованы для межмолекулярного сшивания наночастицнаосновехитозана[80].Вкачествеконденсирующихагентовиспользовалисьводорастворимые карбодиимиды.

Реакция конденсации проходила между карбоксильнымигруппами природных кислот и поверхностными аминогруппами хитозана, блогодаря чемубыли получены биоразлагаемые наночастицы хитозана. Этот метод позволяет формироватьполикатионые и полианионые НЧ. Полученные наночастицы были стабильными в воднойсреде с низким рН, а также в нейтральных и мягких щелочных условях. Средний размерчастиц находится в диапазоне от 270-370 нм в зависимости от рН.3.2.2. Ионно сшитые наночастицы (ИСН) на основе полисахаридовПо сравнению с ковалентной сшивкой, ионные сшивки имеют преимущество: в болеепростых условиях подготовки и проведения процедуры конденсации.

Для заряженныхполисахаридов, в качестве ионных сшивок могут использовать соответственно полианионы иполикатионы с низкими MМ. В настоящее время наиболее широко используемымсшивающим полианионом является триполифосфат (ТПФ). Alonso и соавт. [81] сообщили о36наночастицах на основе ТПФ-сшивок в 1997 году. ТПФ является нетоксичным полианиономисодержитмультивалентные анионы. Он может образовывать гель путем ионноговзаимодействиямеждуположительнымизаряженнымиаминогруппамихитозанаиотрицательными заряженными противоионами ТПФ. ТПФ-наночастицы хитозана широкоиспользуются для доставки различных лекарств и макромолекул [82].Недавно, в качествеионных сшивок для разработки НЧ были использованыводорастворимые производные хитозана.

По сравнению с хитозаном, его производные могутлегко растворятьсяв нейтральных водных средах и могут защищать биологическуюактивность загруженных биомакромолекул. Xu и соавт. [83] синтезировали (N-(2-гидрокси)пропил -3- триметил хлорид аммония хитозан (водорастворимое производное хитозана) (рис.28)в результате реакции между глицидилом/триметилом хлорида аммония и хитозаном.Наночастицы с диаметром 110 -180 нм на основе такого производного и ТПФсформировались через ионно-гелеобразующий процесс. Затем бычий сывороточный альбуминв качестве лекарственной модельной белки был включен в наночастицы с эффективностьюинкапсуляции до 90%.Рис.

28. Структура N-(2 -гидроксил ) пропил -3- триметил хлорид аммония хитозана.В другом исследованииAmidi и соавт. [84] создали наночастицы за счет ионнойсшивки N-триметил хитозана (рис. 29) с ТПФ и оценили их потенциал для доставки белкаовальбумина. Наночастицы обладали средним размером около 350 нм и положительным дзета- потенциалом. Они показали эффективность загрузки до 95% и степень загрузки до 50%(w/w). Целостность загруженного овальбумина при этом сохранилась.

Цитотоксические тестыс клетками Calu-3 не показали токсических эффектов для полученных наночастиц.Аналогично Sandri и соавт. [85] также оценили активность наночастиц на основе N- триметилхитозана /TПФ в исследованиях in vitro (на клетких Сасо-2), а также in vivo (в тощей кишкекрысы).37Рис. 29. Структура N- триметил хитозана.Shi и соавт. [86] создали наночастицы исходя изкарбоксиметилированогопроизводного хитозана (рис. 30) (с размером частиц 200-300 нм) через ионноегелеобразование в присутствии ионов кальция и оценили потенциал использованиянаночастицвкачественосителейдлядоставкипротивоопухолевогопрепарата-доксорубицина. Активность этого нанопрепарата в настоящее еще исследуется.Рис.

30. Структура карбоксиметила хитозана.Кроме того,НЧна основе Са- содержащих сшитых отрицательно заряженныхполисахаридов недавно были применены в качестве носителей для доставки лекарственныхпрепаратов. Некоторые полисахариды, имеющие карбоксильные группы в молекулярныхцепях могут быть сшиты двухвалентным ионном кальция с образованием НЧ. You и соавт.[87] создали сшитые Са- содержащие альгинатные наночастицы, используя метод обратныхмикроэмульсий (вода в масле). Для оценки эффективности доставки гена, зеленыхфлуоресцентных белков, кодирующие плазмиды инкапсулировали в НЧ и были исследованыстепень эндоцитоза клетками NIH 3Т3, а также скорости трансфекции.

Результаты показали,что Сa-альгинатные НЧ со средним размером около 80 нм были очень эффективными длядоставки гена. Zahoor и соавт. [88] также создали Са- альгинатные наночастицы (235 нм) спомощью метода ионно-индуцированного гелеобразования. Эффективность инкапсуляции вНЧ составила 70 и 90% для изониазида, пиразинамида, соответственно и 80-90% длярифампицина. Относительная биодоступность всех инкапсулированных препаратов была38значительно выше по сравнению с перорально вводимыми свободными субстанциями. Всеперечисленные препараты были обнаружены в органах (в легких, печени и селезенке) с МИКдаже спустя15 дней после использования, в то время как свободные лекарства былиобнаружены только на протяжении сутки.Ингаляционные формы НЧ могут бытьиспользованы как идеальные носители для контроля высвобождения антитуберкулезныхпрепаратов.Kim и соавт.

[89] инкапсулировали молекулы ретинола (рис. 31) в хитозановые НЧ ииспользовали их в водном растворе для косметических и фармацевтических применений.Растворимость ретинола при инкапсулировании в хитозановые НЧ может увеличивать в 1600раз. Было отмечено, что ретинол инкапсулировался в хитозановые НЧ в виде ионныхкомплексов за счет электростатического взаимодействия между аминогруппой хитозана игидроксильной группой ретинола.Рис. 31. Структура ретинола.3.2.3.Полисахаридныенаночастицынаосновеполиэлектролитныхкомплексов (ПЭК) с хитозаномПолиэлектролитные полисахаридымогутучаствоватьвобразованииПЭК спротивоположными заряженными полимерами в ходе межмолекулярного электростатическоговзаимодействия.

Полисахаридные НЧ на основе ПЭК могут быть получены регулировкойполимерных компонентов в определенном диапазоне. Теоретически любой полиэлектролитможет взаимодействовать с полисахаридами и образовывать НЧ на основе ПЭК. Тем не менеенапрактикеприменениеполиэлектролитовограниченоводорастворимымиибиосовместимыми соединениями. В этом отношении смыслом, единственным естественнымполикатионным полисахаридом, который удовлетворяет данным требованиям являетсяхитозан.

Есть много отрицательно-заряженных полимеров (рис. 32),которые могутобразовывать комплексы с хитозаном для получения НЧ на основе ПЭК. Ниже представленонесколько примеров.39Рис. 32. Структуры отрицательно- заряженных полимеров.Cui и соавт. [90] использовали карбоксиметилцеллюлозу в комплексе с хитозаном дляразработки стабильных катионных НЧ, а также исследовали местное применение этих НЧ длядоставки плазмидной ДНК в качестве потенциального подход к генетической иммунизации.ПлазмидныеДНКбылиинкапсулированывполученныеНЧнаосновехитозана/карбоксиметилцеллюлозы (НХК). Стабильные комплексы плазмидных ДНК инаночастиц (с содержанием плазмидной ДНК до 400 мг/мл) были выбраны для дальнейшихиспытаний на плазме крови.