Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

HARMLESS USE STUDY OF MICRO – AND NANOSIZED PARTICLES BASED ON (METH)ACRYLIC COPOLYMERS AS TARGETING ORAL DRUG DELIVERY SYSTEMS IN SITE-SPECIFIC GASTRO-INTESTINAL REGIONS

Semina I.I. 1 Kabanova T.A. 1 Baychurina A.Z. 1 Sitenkov A.Yu. 1 Protasova A.A. 1 Nasibullin Sh.F. 1 Mustafin R.I. 1
1 Kazan State Medical University
С целью разработки потенциальных носителей для пероральных систем доставки на основе интерполиэлектролитного комплекса (ИПЭК) на основе противоположно заряженных марок (мет)акриловых сополимеров торговой марки Eudragit®, проведено изучение безвредности применения микро- и наноразмерных частиц ИПЭК с использованием (мет)акрилатов на лабораторных мышах. Результаты экспериментов свидетельствуют об отсутствии общего токсического действия и влияние на центральную нервную систему опытных образцов микро- и нанокомпозиций при пероральном введении экспериментальным животным в максимальной дозе 3000 мг/кг. Проведенные исследования показали перспективность указанного направления, показывающего, что микро- и наноразмерные формы ИПЭК с участием сополимеров Eudragit® могут быть безопасными для использования в качестве носителей лекарственных веществ для их направленной доставки в определенные отделы желудочно-кишечного тракта.
The study of harmless use of micro- and nanosized particles of interpolyelectrolyte complex (IPEC) using oppositely charged brands of (meth)acrylic copolymers Eudragit® has been carried out on mice in order to develop potential carriers for oral delivery systems. The results of experiment has shown no toxic effects and action on central nervous system of micro- and nanosized compositions when administered orally to the experimental animals in the maximal dose of 3000 mg/kg.Recent studies demonstrate perspective direction indicating that micro- and nanosized forms of IPEC using copolymers Eudragit® may be safe for use as carriers of drug substances for their targeted delivery to specific regions of the gastrointestinal tract.
interpolyelectrolyte complexes
copolymers Eudragit
targeted delivery
harmless use
microsized particles
nanosized particles
general action
behavioral disturbances
Актуальной задачей современной фармацевтической науки остается создание лекарственных форм с улучшенными биофармацевтическими характеристиками.

Одним из наиболее рациональных путей повышения терапевтической эффективности лекарственных препаратов является применение различных носителей лекарственных веществ (ЛВ) с регулируемой скоростью их высвобождения в определенном месте организма.

В настоящее время все возрастающий интерес вызывают наносистемы, так как они способны транспортировать ЛВ внутрь клеток, содержащееся в них ЛВ защищено от инактивации и его действие пролонгируется.

Новым направлением в разработке лекарственных средств является использование наночастиц для повышения биодоступности ЛВ при его пероральном введении, и в этом плане несомненный интерес представляют нанокомпозиции на основе интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК), образованных сополимерами (мет)акриловой кислоты (эудрагиты различных марок), которые широко применяются в фармацевтической промышленности, хорошо переносятся и являются биосовместимыми [2, 6, 7, 8, 10]. Разработка нанокомпозиций на основе образованных поли(мет)акрилатами ИПЭК как систем доставки ЛВ в настоящее время только начинает развиваться.

Ранее нами было показано, что пероральные лекарственные формы на основе ИПЭК с использованием эудрагитов способны обеспечивать контролируемую по времени доставку ЛВ в заданные отделы желудочно-кишечного тракта [1, 9]. Кроме того, было установлено, что ИПЭК, образованные сополимерами (мет)этакриловой кислоты эудрагит (Eudragit®) и карбопол (Carbopol®) при пероральном введении экспериментальным животным не оказывают токсического действия [4].

С целью оптимизации лекарственных форм на основе ИПЭК и повышения биодоступности ЛВ нами были разработаны композиции с использованием микро- и наночастиц и ИПЭК, обладающие улучшенными фармако-технологическими и биофармацевтическими характеристиками, что существенно повышает эффективность высвобождения ЛВ [5].

Учитывая, что вещества в форме наночастиц могут обладать иным токсическим действием, чем в обычном физико-химическом состоянии, целью настоящего исследования явилось изучение безвредности применения микро- и наноразмерных частиц ИПЭК с участием сополимеров эудрагит как систем направленной доставки лекарственных веществ в определенные отделы желудочно-кишечного тракта.

Материалы и методы исследования

Фармакологические исследования по определению «острой» токсичности и токсикологических характеристик полученных лабораторных образцов микро- и нанокомпозиций проведены на 162 белых беспородных мышах-самцах массой 17-25 г. согласно «Руководству по проведению доклинических исследований лекарственных средств» [3].

До начала экспериментов все животные содержались в стандартных условиях вивария с естественным световым режимом на полнорационной сбалансированной диете (ГОСТ Р 50258-92) с соблюдением Международных рекомендаций Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых при экспериментальных исследованиях (1997), а также правил лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ (ГОСТ З 51000.3-96 и 51000.4-96). Все исследования были согласованы с комитетом по этической экспертизе.

Было изучено 5 образцов, состоящих из 2-х групп, различающихся диаметром (СD) частиц:

1-я группа состояла из 3-х микроразмерных образцов:

Образец №1: эудрагит ЕРО + альгинат натрия (ЕРО/АЛ); CD = 61.19±13.26 мкм;

Образец №2: эудрагит ЕРО + альгинат натрия (ЕРО/АЛ), покрытых дополнительной субоболочкой эудрагит L100- 55; CD = 136.33±38.96 мкм;);

Образец №3: эудрагит ЕРО +эудрагит S100 (EPO/S100); CD ≥ 10 мкм;

2 группа состояла из 2-х наноразмерных образцов:

Образец №4: эудрагит ЕРО + эудрагит S100 (EPO/S100); CD ≤ 300 нм

Образец №5: эудрагит ЕРО + эудрагит S100 (EPO/S100); 300 нм ≥ СD ≤ 10 мкм;

При определении «острой» токсичности опытные образцы композиций вводили в дозах 1000, 2000 и 3000 мг/кг в желудок в крахмальной слизи с помощью специального зонда. Каждую дозу вводили 6 мышам. Одновременно контрольным группам из 6 мышей вводили крахмальную слизь в том же объеме. Проводили анализ картины общего действия (наличие угнетающего или возбуждающего действия на центральную нервную систему (ЦНС), отличительные особенности в поведении в сравнении с животными контрольной группы).

Оценку влияния композиций на ЦНС проводили по изменению ориентировочно-исследовательской реакции и двигательной активности животных. Для изучения двигательной и исследовательской (ориентировочной) реакции животных использовали метод «открытое поле» на установке «Открытое поле» (НПК Открытая Наука, Москва, Россия). В «открытом поле» в течение 3 мин регистрировали количество пересечений линий и вертикальных стоек, что отражает неспецифический уровень возбуждения; количество заглядываний в отверстия как показатель исследовательской активности животного. Образцы вводили ежедневно перорально в дозе 2000 мг/кг в течение 14 дней.

Результаты экспериментов обрабатывали статистически с вычислением t- критерия Стъюдента.

Результаты исследования

Введение всех исследуемых доз образцов микро- и нанокомпозиций не приводило к гибели животных, не было отмечено признаков интоксикации, поведение мышей опытных контрольных групп не различалось. Введение образцов в дозе 3000 мг/кг (максимальная доза, которую возможно было ввести), не приводило к гибели мышей, поэтому ЛД50 образцов определить не удалось.

Результаты экспериментов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Характер общего действия при введении образцов микро- и нанокомпозиций мышам.

№ пп

Наименование

Образца

Характер общего действия при введении мышам дозы 1000 мг/кг

Характер общего действия при введении мышам дозы 2000 мг/кг

Характер общего действия при введении мышам дозы 3000 мг/кг

1

ЕРО/АЛ;

CD = 61.19±13.26 мкм

Все мыши живы. Характер общего действия не отличается от такового у контрольной группы

Все мыши живы. Характер общего действия не отличается от такового у контрольной группы

Все мыши живы. Характер картины общего действия не отличается от такового у контрольной группы

2

ЕРО/АЛ+ L100- 55

CD = 136.33±38.96 мкм

 

Все мыши живы. Характер картины общего действия не отличается от такового у контрольной группы

Все мыши живы. Характер картины общего действия не отличается от такового у контрольной группы

Все мыши живы. Характер картины общего действия не отличается от такового у контрольной группы

3.

EPO/S100;

CD ≥ 10 мкм

Все мыши живы. Характер картины общего действия не отличается от такового у контрольной группы

Все мыши живы. Характер картины общего действия не отличается от такового у контрольной группы

Все мыши живы. Характер картины общего действия не отличается от такового у контрольной группы

4.

EPO/S100

CD ≤ 300 нм

 

 

Все мыши живы. Характер картины общего действия не отличается от такового у контрольной группы

Все мыши живы. Характер картины общего действия не отличается от такового у контрольной группы

Все мыши живы. Характер картины общего действия не отличается от такового у контрольной группы

 

5.

EPO/S100);

300 нм ≥ СD ≤ 10 мкм

 

Все мыши живы. Характер картины общего действия не отличается от такового у контрольной группы

Все мыши живы. Характер картины общего действия не отличается от такового у контрольной группы

Все мыши живы. Характер картины общего действия не отличается от такового у контрольной группы

Как видно из таблицы, картина общего действия на лабораторных животных всех исследованных образцов была одинаковой: животные опытных и контрольных групп практически не различались, что свидетельствует о том, что исследованные образцы являются практически нетоксичными.

Поскольку одним из основных показателей интоксикации являются изменения со стороны ЦНС, нами была проведена оценка поведения животных в тесте «открытое поле». Этот метод входит в перечень рекомендуемых при токсикологической оценке лекарственных препаратов, в том числе, содержащих наночастицы [3]. Лабораторные образцы нано- и микрокомпозиций вводили белым мышам в дозе 2000 мг/кг внутрь в течение 14 дней и регистрировали показатели исследовательской и двигательной активности. Результаты исследований представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2

Исследовательская активность белых мышей в «открытом» поле после введения лабораторных образцов в течение 14 дней.

№ №пп

 

Состав комплексов и размер

 

Доза мг/кг

Исследовательская активность (число заглядываний в отверстия за 3 мин) M+m

 

Р

1

ЕРО/АЛ;

CD = 61.19±13.26 мкм

 

2000 мг/кг

 

31 + 9

 

 

 

>0,05

2

 

ЕРО/АЛ+ L100- 55

CD = 136.33±38.96 мкм

 

 

2000 мг/кг

 

52 +19

 

>0,05

 

3

 

EPO/S100;

CD ≥ 10 мкм

 

2000 мг/кг

 

39 +10

 

 

 

 

>0,05

 

 

4

 

EPO/S100

CD ≤ 300 нм

 

 

 

2000 мг/кг

 

56 + 14

 

>0,05

5

 

EPO/S100);

300 нм ≥ СD ≤ 10 мкм

 

 

2000 мг/кг

 

37 + 18

 

 

 

>0,05>0,05

6

Контроль

 

48 +11

 

Таблица 3

Двигательная активность белых мышей в «открытом» поле после введения лабораторных образцов в течение 14 дней.

№ пп№пп

 

Состав комплексов и размер

 

Дозы мг/кг

Двигательная активность (число пересеченных линий за 3 мин) M+m

 

Р

1

ЕРО/АЛ;

CD = 61.19±13.26 мкм

 

 

2000 мг/кг

 

51 + 11

 

>0,05

2

 

ЕРО/АЛ+ L100- 55

CD = 136.33±38.96 мкм

 

 

2000 мг/кг

 

59+23

 

>0,05

3

 

EPO/S100;

CD ≥ 10 мкм

 

 

2000 мг/кг

 

38 + 16

 

>0,05

4

 

EPO/S100

CD ≤ 300 нм

 

 

 

2000 мг/кг

 

46 +17

 

>0,05

5

 

EPO/S100);

300 нм ≥ СD ≤ 10 мкм

 

 

 

2000 мг/кг

 

48 + 16

 

>0,05

6

Контроль

 

58 +18

 

 

Как видно из таблиц, ни один из исследуемых образцов при ежедневном введении в течение 14 дней не оказывал влияния на поведенческие характеристики мышей в «открытом поле», не изменяя показателей двигательной и исследовательской активности по сравнению с контрольной группой животных.

Таким образом, проведенные исследования показали перспективность указанного направления, свидетельствующего, что микро- и наноразмерные частицы ИПЭК с участием сополимеров эудрагит могут быть безопасными носителями лекарственных веществ для их направленной доставки в определенные области желудочно-кишечного тракта.

Выводы

1 Микро- и наноразмерные частицы ИПЭК с участием сополимеров эудрагит не оказывают общего токсического действия на мышей при пероральном введении в максимально возможных дозах.

2. Исследуемые образцы на основе микро- и наноразмерных частиц ИПЭК при ежедневном применении в течение 14-ти дней не оказывают влияния на поведенческие характеристики мышей в «открытом поле».

3. Микро- и наноразмерные частицы ИПЭК с использованием сополимеров фармацевтического назначения эудрагит могут позиционироваться как безопасные системы доставки лекарственных веществ в определенные области желудочно-кишечного тракта.

Исследования поддержаны грантом Российского научного Фонда № 14-15-01059

Рецензенты:

Залялютдинова Л.Н., д.м.н., профессор, кафедры фармакологии ГБОУ ВПО Казанский ГМУ Минздрава России, г. Казань;

Валеева И.Х., д.б.н., с.н.с. ГБОУ ВПО Казанский ГМУ Минздрава России, г. Казань.