Каримова Г.К., Жапарова Л.Ж., проф. Тажбаев Е.М., проф. Буркеев М.Ж.

Карагандинский государственный университет им. Е.А. Букетова, Казахстан

Полимерные наночастицы для направленного транспорта лекарственных препаратов

В последнее время изучение наносистем получило ускорение и бурно развивается в связи с разработкой новых методов исследования и визуализации наночастиц. Быстро накапливаются экспериментальные данные по различным направлениям нанохимии, что позволяет решать конкретные технологические и медицинские задачи и разрабатывать новые методы синтеза наноматериалов[1].

Особый интерес вызывают особенности наноструктур в полимерных материалах. Полимер по природе своего строения является естественным нанообъектом. Одним из наиболее важных применений полимерных материалов является их использование в качестве носителей лекарственных веществ (ЛВ) в связи с тем, что они придают лекарственной форме принципиально новые свойства. А именно, позволяют улучшить доступность лекарственного вещества для организма, обеспечить постоянное поступление и пролонгировать срок действия активного вещества, контролируя постепенное высвобождение действующего начала, что исключает передозировку и позволяет уменьшить количество лекарства, потребляемого за курс лечения. Кроме того, полимер-носители ЛВ позволяют снизить токсичность, изменить растворимость, влиять на фармакодинамику и фармакокинетику [2], устранить неприятный вкус и запах, а самое главное добиться целенаправленного транспорта ЛВ в орган-мишень.

Одним из путей повышения эффективности терапии является иммобилизация ЛВ в структуру полимерной матрицы, которая избирательно поглощается в ходе фагоцитоза злокачественными клетками, другим путем является использование имплантируемых систем на основе биодеструктирующих полимеров, помещаемых в орган-мишень, что позволяет создать в нем высокую концентрацию препаратов в течение длительного времени [3].

В Карагандинском государственном университете им. Е.А. Букетова в течение ряда лет ведутся работы по созданию полимерных наночастиц, иммобилизованных противоопухолевым препаратом - Арглабин. Препарат «Арглабин», созданный учеными АО «Научно-производственный центр «Фитохимия», под руководством академика НАН РК Адекенова С.М., обладает высокой противоопухолевой активностью от диссемированной формы рака молочной железы, рака легких и первичного рака печени. Нашей целью является создание новой лекарственной формы противоопухолевого препарата «Арглабин» путем иммобилизации лекарственного вещества в полимерные наночастицы.

В качестве полимерной основы испытаны известные виниловые мономеры метилметакрилат, этилакрилат, алкилцианоакрилаты, акриловая и молочная кислота и др., а также новые дивиниловые и винилацетиленовые мономеры. Медико-биологические испытания показали, что индивидуальные полимеры не обладают противоопухолевой активностью в отношении клеток карциномы Н₁₅₇ и меланомы НТ₁₄₄, однако при включении в состав Арглабина наблюдается значительное повышение противоопухолевого эффекта [4]. Наиболее перспективны полимеры на основе b-винилоксиэтиламида акриловой кислоты, из матрицы которых Арглабин диффундирует, не теряя своей физиологической активности. Наряду с отсутствием цитотоксичности это свидетельствует об их нейтральности [4].

Среди биодеградирующих синтетических полимеров, служащих основой для получения наночастиц, особый интерес представляют полиалкилцианоакрилаты (ПАЦА). Полимеры обладают хорошей биосовместимостью, низкой токсичностью и, главное, способностью к биодеградации, что решает проблему выведения материала наночастиц из организма. Токсичность и скорость деструкции ПАЦА уменьшается по мере увеличения длины цепи алкильного заместителя [5].

Получение микро- и наночастиц осуществляется различными методами - химическими, механическими и физико-химическими - в числе которых полимеризация, распыление, эмульгирование, коацервация [5].

Одним из широко применяемых методов получения наночастиц является эмульсионная полимеризация. Метод предполагает включение лекарственного вещества в наночастицы и нанокапсулы непосредственно в среде полимеризующегося мономера. При этом возникает трудность в определении степени связывания полимера с лекарственным веществом. Чаще всего для определения количества сорбированного лекарства используют спектрофотометрический и хроматографический методы [5].

Разработанный ранее сотрудниками АО «Научно-производственный центр «Фитохимия» метод анализа Арглабина с использованием ВЭЖХ не пригоден для количественного определения биологически активного соединения в многокомпонентной системе содержащей полимер, эмульгатор, стабилизатор и другие вспомогательные вещества.

В связи с этим нами использован спектрофотометрический метод определения Арглабина. Согласно этой методике, с помощью ультрафильтрации, отделив связанный с полимером Арглабин от маточного раствора на спектрофотометре СФ-2 (при λ=202-204 нм), определяем концентрацию нативного Арглабина в маточном растворе. Установлено, что для концентраций Арглабина 5-60 мкг/мл изменение значений оптических плотностей подчиняется линейному уравнению у=0.0126х+0.1504.

Анализ результатов показал, что спектроскопический метод количественного анализа Арглабина дает несколько заниженные результаты о количестве лекарственного вещества, связанного с полимером. Ошибка закладывается на стадии ультрафильтрации, когда некоторое количество связанного Арглабина вымывается с фильтра в маточный раствор.

Для определения связывания Арглабина непосредственно в реакционной водной среде нами разработан кондуктометрический метод, основанный на адитивности удельной электропроводности компонентов системы. Для этого использовался кондуктометр Type ОК-102 с платиновыми электродами и термостатируемой электролитической ячейкой.

Согластно экспериментальным данным с увеличением концентрации в воде диметиламиноарглабина гидрохлорида удельная электропроводность раствора растет. Разработанный кондуктометрический метод количественного определения Арглабина в реакционной среде пригоден для анализа не только степени связывания ЛВ с полимером, но и высвобождения БАВ из полимерной матрицы.

Следующим важным этапом работы явился подбор оптимальных условий эмульсионной полимеризации для получения ультрамелких частиц полиалкилцианакрилатов. Попытки получить полибутилцианакрилатные (БЦА) наночастицы в водной среде при нейтральных и слабокислых значениях рН не дали желаемого результата. Полимеризация происходит спонтанно в течение нескольких секунд с образованием крупных частиц. По-видимому, это обусловлено протеканием полимеризации по анионному механизму. В этом случае реакция инициируется ОН¯ ионами, которые появляются в результате диссоциации воды. По этой причине в дальнейших опытах значение рН выдерживалось не менее 3,5. Изменение рН среды в пределах 1,5-3,5 позволяет регулировать размер наночастиц в интервале 250-500 нм.

Существенное значение на размер полимерных частиц в условиях эмульсионной полимеризации оказывает концентрация мономера. При концентрации БЦА более 2% размер полимерных частиц превышал 1000 нм. При варьировании концентрации мономера в пределах 0,05-2% удалось получить частицы размером 250-650 нм.

Таким образом, проведенные исследования показали возможность иммобилизации Арглабина в полимерные матрицы, выполняющие функцию наноносителя лекарства в клетки. Разработан оригинальный метод определения степени связывания и высвобождения Арглабина из наночастиц, проведены исследования для оптимизации условий получения ультрамелких частиц ПБЦА в эмульсии.

Дальнейшие исследования будут направлены на совершенствование методики включения Арглабина в нанообъекты и исследование стабильности полимерных комплексов «лекарство – полимерная наночастица», а также устойчивости систем во времени, высвобождения лекарства из полимерной матрицы и проведение медико-биологических испытаний.

Литература:

1. Бучаченко А.Л // Успехи химии. 2003. Т. 72. № 5. С. 419-436.

2. Копечек Й. //Ж. Всес. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева, 1985. Т. 30. № 4. С.372-377.

3. Жубанов Б.А., Батырбеков Е.О., Искаков Р.М. Полимерные материалы с лечебным действием. – Алматы: Комплекс, 2000. 212с.

4. Тажбаев Е.М., Тихонова Е.В., Буркеев М.Ж., Адекенов С.М. // Российский биотерапевтический журнал. 2006. №1. С.46.

5. Kreuter J. Colloidal Drug Delivery Systems. -New York: Marcel Dekker, 1994. 344 р.