СМЕСИ КАРНОЗИНА И ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
CARNOSINE-HYALURONIC ACID MIXTURES AND THEIR USE

Область техники
Настоящее изобретение относится к технической области косметической и фармацевтической промышленности. В частности, настоящее изобретение относится к соединению карнозина и гиалуроновой кислоты или ее олигомера, димера или мономера, к способу его получения, к содержащим его косметическим и фармацевтическим композициям, и к его применению в косметической и/или фармацевтической областях.
Предшествующий уровень техники
Карнозин представляет собой дипептид аминокислот бета-аланина и гистидина, которые, в частности, присутствуют в мышечной ткани и мозге.
Показали, что карнозин обладает антиоксидантными свойствами и, в частности, способностью удалять активные формы кислорода (“АФК”), а также альфа-бета-ненасыщенные альдегиды, образующиеся в результате перекисного окисления жирных кислот клеточных мембран при оксидативном стрессе.
Кроме того, карнозин ингибирует гликозилирование и способен хелатировать ионы двухвалентных металлов. Благодаря антиоксидантным, антигликозилирующим и металл-хелатирующим свойствами карнозина, предложили использовать его в качестве добавки для лечебно-профилактического ухода, предотвращающего старение кожи.
Ряд исследований показал благотворное влияние N-ацетил-карнозина для профилактики и лечения катаракты, в одном из этих исследований было обнаружено, что карнозин может снижать непрозрачность хрусталика у крыс, которые подвергались воздействию гуанидина, с целью вызвать катаракту (Attanasio F., Cataldo S., Fisichella S. и др. (июль 2009) “Защитные эффекты L-и D-карнозина на формирование альфа-кристаллиновых амилоидных фибрилл: последствия для заболевания катарактой”. Биохимия 48 (27).: 6522-31).
Гиалуроновая кислота представляет собой полимер сахарида, широко распространенного в соединительной, эпителиальной и нервной тканях, и представляет собой один из основных компонентов внеклеточного матрикса кожи, наряду с протеогликанами и коллагенновыми волокнами. Гиалуроновая кислота состоит из чередующихся и повторяющихся единиц глюкуроновой кислоты и N-ацетил глюкозамина, формирующих длинную гибкую линейную цепь с высокой молекулярной массой.
Гиалуроновая кислота содержится в стекловидном теле, синовиальной жидкости, коже, хрящах, сухожилиях, стенках аорты и пуповине. Гиалуроновая кислота обладает гигроскопическими, реологическими и вязкоупругими свойствами, и является необходимой для осуществления многих функций в организме человека. Гиалуроновая кислота в настоящее время используется в различных областях медицины, в том числе, в артрологии, эстетической хирургии, хирургии уха, офтальмологии и тканевой инженерии.
Из патентной заявки WO 2010/056113 известна офтальмологическая композиция, содержащая декспантенол, гиалуроновую кислоту и карнозин, которую, в частности, использовали в виде раствора для контактных линз и в виде глазных капель для предотвращения или уменьшения поверхностного точечного кератита.
Из патентной заявки WO 2006/087392 известны дерматологические композиции, используемые против облысения и содержащие олигомеры гиалуроновой кислоты и трихогенные агенты, необязательно, дополненные антиоксидантными соединениями, среди которых упомянут карнозин.
Патентная заявка EP 1884231 раскрывает коллоидные композиции для фармацевтического или косметического применения, содержащие частицы гиалуроновой кислоты в сочетании с поверхностно-активным веществом. Эти композиции, которые используют для лечения ран, ожогов и угрей, могут также содержать компоненты, представляющие собой усилители коллагена и эластина, среди которых упомянут карнозин.
В DE 102007004916 раскрыта косметическая композиция против морщин на основе пептидов, гиалуроновой кислоты, антиокислительного агента и пигмента и возможно с добавлением карнозина.
В документе WO 2006/067608 раскрыт водный препарат для парентерального применения, включающий гиалуронат натрия, несолевой физиологически приемлемый осмоген и амфотерное вещество, возможно с добавлением карнозина.
В источниках DATABASE WPI, Week 200938, Thomson Scientific, London, GB; AN 2009-J90124, & JP 2009 120564 A (NICHIRO KK) 4 июня 2009 и DATABASE WPI, Week 199240, Thompson Scientific, London, GB; AN 1992-327694, & JP 4235111 A (KYOWA HAKKO KOGYO KK) 24 августа 1992 раскрывают медицинские препараты, включающие гиалуроновую кислоту и карнозин.
В документе Yagi М et al “Гиалуроновая кислота модулирует пролиферацию и миграцию фибробластов кролика, происходящих из перитенония и эндотенона сухожилий сгибателя”, Journal of Hand Surgery, W.B. Saunders, vol.35, no.5, 1 May 2012, стр.791-796, XP 027043161, ISSN: 0363-5023, раскрыто, что гиалуроновая кислота способствует миграции клеток, в частности миграции фибробластов.
С другой стороны, химическое соединение, содержащее гиалуроновую кислоту или ее олигомер, димер или мономер, которое, при солеобразовании с карнозином образует определенную химическую структуру, неизвестно.
Краткое описание изобретения
В соответствии с первым аспектом, настоящее изобретение относится к новому соединению, содержащему необязательно сшитую гиалуроновую кислоту или ее необязательно сшитый олигомер, димер или мономер, которые образуют соли или по меньшей мере частично образуют соли с карнозином, где карнозин присутствует в виде L- или D-энантиомера или рацемата.
Термин “карнозин” означает L-карнозин, D-карнозин или их рацемическую смесь.
“Мономер гиалуроновой кислоты” означает звено дисахарида, сформированное путем соединения глюкуроновой кислоты с ацетил-глюкозамином через 1-4 бета глюкозидную связь.
В димере гиалуроновой кислоты, два из указанных мономеров, связаны друг с другом через β-1-3 глюкозидную связь.
В олигомере (либо в свободной форме, либо в сшитой) гиалуроновой кислоты от 3 до 16 мономеров связаны друг с другом с образованием молекулы с молекулярной массой до ~6,375 Да (Дальтон), что соответствует 16 мономерным единицам, и, следовательно, 16 карбоксильным группам.
“Гиалуроновая кислота” означает полимер, образованный n-мономерами, где n составляет от 17 до 12500, с соответствующей молекулярной массой от 6772 Да до 5000000 Да; следовательно, количество карбоксильных групп в гиалуроновой кислоте составляет от ~17 до 12500.
“Сшитый полимер или олигомер” означает любой полимер или олигомер гиалуроновой кислоты, в котором есть стабильные внутримолекулярные ковалентные связи в виде амидов и/или эфиров.
Таким образом, соединение по изобретению может содержать мономер гиалуроновой кислоты, димер, олигомеры, или в свободной форме или сшитые с молекулярной массой в пределах от ~1192,02 Да до ~6375 Да, и полимер (или “гиалуроновую кислоту”), или в свободной форме, или в сшитой, с молекулярной массой от ~6772 Да до ~5000000 Да.
Средний диапазон молекулярной массы гиалуроновой кислоты выбирают в зависимости от использования этого соединения. Например, пригодные диапазоны включают 5000-10000 Да, 10000-100000 Да, 100000-200000 Да, 200000-400000 Да; 400000-1000000 Да, 1000000-2000000 Да; 3000000-4000000 Да.
Когда соединение по настоящему изобретению содержит гиалуроновую кислоту или ее олигомер и необязательно является сшитым, оно предпочтительно образует соль с карнозином в процентном отношении к ее карбоксильным группам в пределах от 0,001 до 100%, обычно от 50 до 100%. Особенно предпочтительными соединениями по настоящему изобретению являются те, в которых гиалуроновая кислота или ее олигомер, димер или мономер полностью превращены в соли с карнозином.
В соединении по изобретению новое химическое вещество может быть получено в процессе образования солей первичной аминогруппы карнозина с карбоксильной группой глюкуроновой кислоты. Солеобразование может быть выполнено при использовании числа молей карнозина, необходимых для образования солей с карбоксильными группами каждого мономера, или числа молей карнозина, необходимых для образования солей с одной или двумя карбоксильными группами димера, или числа молей карнозина, необходимых для образования солей с от 3 до 16 карбоксильных групп олигомеров, или от 17 до 12500 карбоксильных групп полимера гиалуроновой кислоты.
Соединение по настоящему изобретению получают с помощью способа, включающего добавление при перемешивании соляной кислоты в водный раствор щелочной соли гиалуроновой кислоты или ее мономера, димера или олигомера, в котором гиалуроновая кислота или ее олигомер могут необязательно быть сшитыми, с последующим добавлением карнозина и дальнейшим перемешиванием при 10-40°C в течение по меньшей мере 1 ч до получения прозрачного раствора, который затем лиофилизуют с получением целевого соединения. Описанный выше способ предпочтительно проводят в инертной атмосфере, например, в атмосфере азота, и предпочтительно при температуре 20-25°C.
Способ получения соли карнозина с гиалуроновой кислотой или ее мономером, димером или олигомером, где гиалуроновая кислота и ее олигомеры могут быть необязательно сшитыми, может быть воспроизведен независимо от степени полимеризации гиалуроновой кислоты или ее олигомеров.
Согласно другому его аспекту настоящее изобретение относится к соединению как описано выше для терапевтического применения. В соответствии с дополнительным аспектом изобретение относится к косметическому применению соединения, описанного выше.
Изобретение также относится к фармацевтической композиции для местного применения, содержащей указанное выше соединение в сочетании с фармацевтически приемлемым носителем, а также к косметическим композициям, содержащим указанное выше соединение в сочетании с косметически приемлемым носителем.
Фармацевтические композиции по настоящему изобретению могут быть в виде, например, глазных капель, препаратов для инъекций для внутримышечного, подкожного или внутрисуставного введения, пропитанных марлевых прокладок, эмульсий типа M/B (“масло в воде”), эмульсий типа B/M (“вода в масле”), однофазного раствора и спиртового раствора.
Косметические композиции по настоящему изобретению могут быть в виде, например, лосьона, эмульсии типа M/B, эмульсии типа B/M, однофазного геля, двухфазного геля, мицеллярного двухфазного геля или однофазного раствора. Указанные композиции могут также быть пригодны для внутрикожного введения, чтобы заполнить морщины и/или для улучшения эстетических свойств кожи, замедляя тем самым эффекты хроно-старения и фотостарения, и/или для предотвращения выпадения волос.
Соединение по настоящему изобретению может иметь различные применения в терапевтической и косметической областях. В качестве средства для терапевтического применения, можно рассматривать его применение в дерматологии, офтальмологии, ортопедии, эстетической хирургии, педиатрии, гериатрии и гинекологии. Что касается использования в эстетической области, можно предположить его применение в составе кремов для кожи, в виде препаратов для внутрикожных омолаживающих инъекций, а также препаратов для лечения волос и других кожных придатков.
В частности, оно может быть использовано для косметических и терапевтических целей, уже упомянутых выше со ссылкой на карнозин и гиалуроновую кислоту, с получением неожиданных эффектов, в частности, синергетического эффекта, по сравнению с этими соединениями, используемыми или по отдельности, или в комбинации друг с другом.
Соединение и композиции по изобретению могут быть введены с использованием любой доступной и эффективной формы применения, включая наружное применение, инъекцию и чрезкожное введение, в единичных дозированных лекарственных формах, содержащих обычные носители, адъюванты и носители, которые как фармацевтически, так и косметически приемлемы и нетоксичны.
Инъецируемые стерильные препараты могут быть приготовлены в соответствии с предшествующим уровнем техники.
Фармацевтические препараты по настоящему изобретению могут быть получены с помощью обычных фармацевтических методик, таких как описаны в различных фармакопеях или руководствах в этой области, таких как “Справочник Фармацевтических наук под. Ред. Ремингтона”, Mack Publishing, Нью-Йорк 18 изд., 1990 год.
Дополнительные свойства и преимущества соединения по настоящему изобретению станут более очевидными из нижеследующего описания некоторых предпочтительных вариантов осуществления с конкретной ссылкой на способы получения и возможные инструкции по использованию в фармацевтической и/или косметической и/или эстетической областях, приведенного в качестве примера, который не является ограничивающим или исчерпывающим.
Краткое описание графических материалов
2
Фиг.1 представляет собой ЯМР-спектр гиалуроната L-карнозина в DO.
2
Фиг.2 представляет собой ЯМР-спектр L-карнозина в DO.
2
Фиг.3 представляет собой спектр ЯМР L-карнозина в DO+DCl.
2
Фиг.4 представляет собой ЯМР-спектр L-карнозина в DO + уксусная кислота.
Фиг.5 показывает результаты “скрэтч анализа” (анализа путем нанесения царапин) на фибробластах кожи, выполненного с использованием соединения гиалуроната L-карнозина по изобретению.
Фиг.6 показывает результаты “скрэтч анализа” на фибробластах кожи, выполненного с использованием соединения гиалуроната D-карнозина по изобретению.
Фиг.7 показывает с помощью техники Вестерн-блоттинга экспрессию коллагена III в фибробластах после воздействия 1,0 и 1,5% гиалуроната L-карнозина в течение 48 часов.
Фиг.8 показывает с помощью техники Вестерн-блоттинга экспрессию коллагена III в фибробластах после воздействия 1,0 и 1,5% гиалуроната D-карнозина в течение 48 часов.
Подробное описание изобретения
Пример 1
w
2
w
2
Получение гиалуроната L-карнозина (полимер с M ~300,000 Да) 50 г HO и 0,75 г NaCl загружали в 100-мл круглодонную колбу, снабженную магнитной мешалкой, в атмосфере азота, и перемешивали в течение приблизительно 1 минуты до полного растворения. Затем добавляли 1 г гиалуроната натрия со средней M 300000 Да (партия 09083101 от Shandong Freda Biochemicals) и продолжали перемешивание в течение 1 минуты, затем добавляли 2,6 мл 1 H HCl с последующим перемешиванием в течение 10 минут при 20°C. Затем добавляли 0,584 г L-карнозина (эквивалентно 2,58 ммоль или числу молей, необходимому для образования солей со всеми карбоксильными группами гиалуроновой кислоты) (поставляется Flamma SpA) и 47 мл HO и продолжали перемешивание в течение 1 ч при 20°C, до получения прозрачного раствора.
2
1 мл конечного раствора растворяли в 5 мл DO, и полученный раствор использовали для записи ЯМР-спектра, показанного на фиг.1.
2
2
2
Для сравнения получали раствор L-карнозина в DO, раствор L-карнозина в DO с добавлением DCl, и раствор L-карнозина в DO с добавлением уксусной кислоты, и их спектры ЯМР записывали, как показано на фиг.2, 3 и 4, соответственно.
Прибор, используемый для получения вышеупомянутых спектров ЯМР представляет собой Bruker AV-300 UltraShield аппарат.
Из спектра фиг.2, можно отметить, что карнозин (показан на приведенной ниже формуле)
2
в DO имеет следующие сигналы:
-1
2.5 млн m, 2H (b)
-1
2,85 млн dd 1H (c)
-1
3.00 млн dd 1H (c)
-1
3.1 млн m, 2H (a)
-1
4,3 млн m 1H, (d)
-1
6,8 млн s 1H (d)
-1
7.6 млн s 1H (f)
На основании фиг.3 можно отметить, что существует значительное изменение химического сдвига сигналов Ha (от 3,1 до 2,8 частей на миллион) и Hb, и химического сдвига сигнала Hf (от 7,6 до 8,2 частей на миллион).
Из этого можно предположить, что соляная кислота образует соли как с бета-аланиновой аминогруппой L-карнозина, так и с имидазолом азота.
2
-1
Фиг.4 показывает, что при добавлении слабой кислоты, такой как уксусная кислота, также происходит сдвиг сигналов Ha и Hb за счет солеобразования NH с уксусной кислотой, даже хотя объем этого сдвига уменьшается, так как сила уксусной кислоты сравнима с силой карбоксильной группы L-карнозина. Значительный сдвиг сигнала Hf от 7,6 до 8,5 млн можно также отметить, что указывает на образование соли имидазола азота.
-1
Фиг.1 показывает, что и в этом случае, сигналы Ha и Hb претерпели сдвиг аналогичный тому, который был зафиксирован для раствора L-карнозина с добавлением уксусной кислоты, и значительный сдвиг сигнала Hf от 7,6 до 8,5 млн можно также отметить. Все это подтверждает, что соль между L-карнозином и гиалуроновой кислотой образовалась.
Раствор гиалуроната L-карнозина, полученный, как описано выше, лиофилизируют с получением белого порошка.
Пример 2
2
Выполнялась процедура, показанная в примере 1, но с использованием 3 г гиалуроната натрия со средней молекулярной массой 300,000 Да (партия 09083101 от Shandong Freda Biochemicals), 1,752 L-карнозина (Flamma SpA), 7,8 мл 1 H HCl, и общего количества 92 мл HO, также в этом случае с получением прозрачного раствора гиалуроната L-карнозина.
Пример 3
Получение в соответствии с примером 2 повторили, но с использованием D-карнозина (Flamma SpA) вместо L-карнозина, с получением прозрачного раствора гиалуроната D-карнозина.
Пример 4
Растворы, полученные в примерах 2 и 3, использовали для получения разбавленных растворов гиалуроната L-карнозина и гиалуроната D-карнозина в концентрации 0,8%, 1,0%, 1,2% и 1,5%, и эти растворы, pH которых первоначально менялся от 3 до 1,5, нейтрализовали путем добавления NaOH.
Эффект вышеупомянутых растворов на миграцию фибробластов кожи был протестирован in vitro методом “скрэтч анализа”. В этом анализе клетки имитировали миграцию клеток во время восстановления тканей in vivo.
Метод основан на повреждении царапанием монослоя клеток таким образом, что клетки, способные к миграции стимулируются для покрытия искусственного разрыва в попытке восстановить новые межклеточные контакты.
Для того, чтобы предотвратить восстановление монослоя за счет пролиферации культуры клеток, а не хемокинеза, фибробласты предварительно обрабатывают митомицином C, который встраивается в ДНК, чтобы предотвратить ее удвоение.
В этом анализе фибробласты повреждали царапанием и затем обрабатывали испытуемыми веществами в различных концентрациях. Через 48 часов после обработки, клетки фотографировали и окрашивали кристаллическим фиолетовым, мигрировавшие клетки подсчитывали под оптическим микроскопом. Мигрировавшие клетки подсчитывали в трех полях в трех различных экспериментах.
На Фиг.5 представлен ряд микрофотографий и графическое представление “скрэтч анализа” на фибробластах кожи. Клетки культивировали в DMEM с добавлением 10% FBS и обрабатывали разбавленными растворами гиалуроната L-карнозина, как описано выше, в течение 48 часов после царапания. Морфологический анализ проводили с помощью инвертированного оптического микроскопа. Клетки подсчитывали после окрашивания кристаллическим фиолетовым.
Через 48 часов после обработки гиалуронатом L-карнозина можно видеть, что фибробласты кожи статистически значимо мигрируют в небольших количествах от 0,2 до 0,8%.
Фиг.6 показывает ряд микрофотографий и графическое представление “скрэтч анализа” на фибробластах кожи. Клетки культивировали в DMEM с добавлением 10% FCS и обрабатывали разбавленными растворами гиалуроната D-карнозина, как описано выше, в течение 48 часов после царапания. Морфологический анализ проводили с помощью инвертированного оптического микроскопа. Клетки подсчитывали после окрашивания кристаллическим фиолетовым.
Через 48 часов после обработки гиалуронатом D-карнозина можно видеть, что фибробласты кожи статистически значимо мигрируют в небольших количествах от 0,2 до 0,8%, как и в случае гиалуроната L-карнозина.
Пример 5
Проверяли эффект растворов, разбавленных до 1% и 1,5% и нейтрализованных, согласно примеру 4, на продукцию коллагена фибробластами, обработанными этими растворами.
Для проверки любой продукции коллагена в фибробластах, обработанных гиалуронатом L-и D-карнозина в течение 48 часов, использовали метод Вестерн-блоттинга.
Культуры фибробластов лизировали RIPA буфером при pH 7,4. Затем образцы разгоняли в 10% SDS-полиакриламидном геле в восстанавливающих условиях. По окончании разделения, белки переносили на нитроцеллюлозные мембраны, инкубировали с антителами на коллаген III и затем со вторичными антителами. Реакцию наблюдали при помощи хемилюминесценции. В качестве внутреннего контроля использовали экспрессию бета-актина.
Как можно заметить из фиг.7, фибробласты подвергавшиеся воздействию 1,0 и 1,5% гиалуроната L-карнозина в течение 48 часов, как было показано, синтезируют больше коллагена III, чем контрольные клетки, обработанные солевым раствором.
На основании фиг.8 можно также отметить, что фибробласты, подвергавшиеся воздействию 1,0 и 1,5% гиалуроната D-карнозина в течение 48 часов, как было показано, синтезируют больше коллагена III, чем контрольные клетки, обработанные солевым раствором.
Из экспериментальных результатов, как показано выше, можно сделать вывод, что соединение по изобретению, может быть широко использовано в различных терапевтических областях из-за его действия как на миграционную способность фибробластов, так и на образование коллагена III фибробластами, и его использование может быть рассмотрено в дерматологии, офтальмологии, ортопедии, эстетической хирургии, общей хирургии, педиатрии, гериатрии и гинекологии. Что касается применения соединения по изобретению в косметической и/или эстетической областях, можно предусмотреть его использование в кремах для кожи и в препаратах для внутрикожных инъекций для омолаживающих целей, а также в препаратах для лечения волос и других кожных придатков.
Пример 6
Эмульсия “масло в воде”
ФАЗА A
Стеарет 2
2,00 г
Стеарет 21
3,00 г
PPG-15 стеариловый эфир
9,00 г
Стеариновая кислота
1,30 г
Цетиловый стеариловый спирт
1,00 г
ФАЗА B
Гиалуронат Карнозина (M<sub>w</sub> 400000 Да)
0,15 г
Вода
15 г
ФАЗА C
Консерванты
достаточное количество
Вода
достаточное количество до 100 мл
Пример 7
Раствор для инъекций
Карнозин гиалуронат (M<sub>W</sub> 400000 Да)
50 мг
Воды per i.p.(на внутриперитонеальную инъекцию)
2 мл
Пример 8
Раствор для внутрисуставных инъекций
Гиалуронат Карнозина (Мол. масса 300000 Да)
100 мг
Воды per i.p.
1,90 мл
Пример 9
Глазные капли
Гиалуронат Карнозина (Мол. масса 300000 Да)
30 мг
Соляной раствор
3,36 мл