ТВЕРДАЯ НАНОКОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ДОСТАВКИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
SOLID NANOCOMPOSITION FOR DELIVERY OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES

Изобретение относится к пищевой и фармацевтической промышленности, а именно к твердым нанокомпозициям, полученным без применения органических растворителей и используемым в качестве носителей активных веществ в фармацевтических композициях, а также при производстве пищевых продуктов.
Флавоноиды представляют собой огромный класс соединений, широко встречающихся в растительном мире. Они являются вторичными метаболитами растений и служат для их защиты от неблагоприятных факторов. Благодаря своей химической структуре флавоноиды обладают большим спектром фармакологического действия. Однако общеизвестной проблемой терапевтического и профилактического эффектов флавоноидов является их плохая растворимость и, как следствие, низкая биодоступность [1, 2].
Одним из представителей этого класса соединений является таксифолин (син. дигидрокверцетин), выделяемый из коры лиственницы и обладающий антиоксидантным, капилляропротекторным, противовоспалительным и антигистаминным действием, а также Р-витаминной активностью и применяемый для лечения бронхолегочных заболеваний, в т.ч. острой пневмонии, хронического обструктивного бронхита, бронхиальной астмы в стадии обострения и т.д., что представлено в патенте РФ 2014841 [3]. Однако описанное средство, являющееся плохорастворимой субстанцией, обладает низкой биодоступностью. Вследствие этого недостатком указанного средства является низкая лечебно-профилактическая эффективность.
Биодоступность лекарственных препаратов, содержащих плохорастворимые субстанции, ограничена степенью растворимости данных субстанций, которая, в свою очередь, лимитируется размером частиц. Одним из способов увеличения биодоступности субстанций является повышение их растворимости.
Изобретение направлено на повышение растворимости и, следовательно, биодоступности и терапевтической эффективности плохорастворимых биологически активных веществ.
Задачей настоящего изобретения является создание эффективных средств на основе нанокомпозиций и в виде твердой дисперсной системы плохорастворимого лекарственного вещества природного происхождения, которые могут быть легко получены без применения органических растворителей и плавления при высоких температурах и обеспечивающие повышение биодоступности введенных в их состав активных субстанций, хорошо подходящих для создания твердых дозированных форм с контролируемым высвобождением лекарственных субстанций.
В соответствии с настоящим изобретением предусматривается получение нанокомпозиции, содержащей активный компонент, полимер и технологические добавки, растворимые в воде.
Поставленная задача решается твердой нанокомпозицией для доставки биологически активных веществ, содержащей 0,1-15% активного компонента, 40-95% полимера, 0-6% гидрофобного или инертного полимера и 0-56% водорастворимого компонента, отличающейся тем, что нанокомпозиция содержит 0,1-15% активного компонента - таксифолина, 40-95% полимера, в качестве которого нанокомпозиция содержит арабиногалактан, или полиэтиленгликоли, или поливинилпирролидоны, или поливинолы различных молекулярных масс, 0-56% водорастворимого компонента, выбираемого из ряда возможных наполнителей: kollidon VA64 (сополимер винилпирролидона и винилацетата), kollidon 90F (высокомолекулярный поливинилпирролидон с М.м. 1000000-1500000), ludipress (модифицированная лактоза), сахарная пудра, изомальтоза, 0-6% гидрофобного или инертного полимера с целью достижения контролируемого высвобождения лекарственного вещества, где в качестве гидрофобного компонента нанокомпозиция содержит compritol 888 АТО (композиция моно-, ди- и триглицеридов бегеновой кислоты), в качестве инертного - kollidon SR (смесь полимеров поливинилпирролидона и поливинилацетата).
При этом в качестве полимера нанокомпозиция содержит полиэтиленгликоль (ПЭГ) (М.м. от 4000 до 8000), или поливинилпирролидон (ПВП) (М.м. от 7000 до 20000), или полисахарид арабиногалактан, или низкомолекулярный поливинол (ПВС), вносимые в систему при различных соотношениях с активным веществом.
Рассматриваемые нанокомпозиции могут содержать помимо основного и другие биологически активные компоненты, например сухой экстракт боярышника, сухой экстракт сушеницы, аскорбиновую кислоту и пр., обладающие гипотензивным, капилляропротекторным, противовоспалительным и другим действием.
Необязательно присутствующие в системе вспомогательные водорастворимые компоненты необходимы для создания таблеточной массы, обладающей оптимальными характеристиками. Данные компоненты выбираются из ряда возможных наполнителей: kollidon VA64, ludipress, kollidon 90F, сахарная пудра, изомальтоза и т.п.
При применении нанокомпозиций настоящего изобретения с целью контролируемого высвобождения лекарственного вещества в качестве гидрофобного компонента подходит для использования compritol 888 АТО, в качестве инертного - kollidon SR.
В качестве примеров описано создание нанокомпозиций, содержащих в качестве активного компонента таксифолин (содержание основного вещества не менее 80%) или смесь таксифолина с экстрактом сушеницы или аскорбиновой кислотой.
Размер частиц нанокомпозиций по данным фотон-корреляционной спектроскопии варьировался в диапазоне 100-250 нм.
Пример 1. Получение нанокомпозиций, содержащей в качестве активного компонента таксифолин и ПЭГ (М.м. 6000) в качестве полимера в весовом соотношении 1:10
а) Получение расплава ПЭГ: плавление 10 г (90,9 вес.%) ПЭГ при температуре 60-70 С°;
б) Получение нанокомпозиции: в сосуд с расплавленным ПЭГ вносили 1 г (9,1 вес.%) таксифолина, перемешивали при термостатировании до получения однородной массы, которую быстро замораживали, после чего измельчали.
Пример 2. Получение нанокомпозиций, содержащей таксифолин и полимер ПЭГ (М.м. 6000) в весовом соотношении 1:7
Следовали методике Примера 1, но уменьшали количество ПЭГ до 7 г (87,5 вес.%).
Пример 3. Получение нанокомпозиции, содержащей таксифолин и полимер ПВП (М.м. 12600±2700) в весовом соотношении 1:7
а) Получение раствора ПВП: 7 г (87,5 вес.%) ПВП растворяли в 20 мл воды;
б) Получение нанокомпозиции: в сосуд с раствором ПВП вносили 1 г (12,5 вес.%) таксифолина, перемешивали до полного растворения таксифолина, растворитель отгоняли.
Пример 4. Получение нанокомпозиции, содержащей таксифолин и полимер ПВП (М.м. 12600±2700) в весовом соотношении 1:10
а) Получение раствора ПВП: 10 г (90,9 вес.%) ПВП растворяли в 10 мл воды;
б) Получение раствора таксифолина: 1 г (9,1 вес.%) таксифолина помещали в термостатируемый сосуд, добавляли 10 мл воды, перемешивали мешалкой при нагревании до полного растворения таксифолина;
в) Получение нанокомпозиции: в сосуд с раствором ПВП при перемешивании и термостатировании добавляли раствор с таксифолином до получения гомогенной среды с последующей лиофилизацией продукта.
Пример 5. Получение нанокомпозиции, содержащей таксифолин и арабиногалактан в весовом соотношении 1:10
а) Получение раствора арабиногалактана: 10 г (90,9 вес.%) полисахарида растворяли в 10 мл воды;
б) Получение раствора таксифолина: 1 г (9,1 вес.%) таксифолина помещали в термостатируемый сосуд, добавляли 10 мл воды, перемешивали мешалкой при нагревании до полного растворения таксифолина;
в) Получение нанокомпозиции: в сосуд с раствором полисахарида при перемешивании и термостатировании добавляли раствор таксифолина до получения гомогенной среды с последующей лиофилизацией продукта.
Пример 6. Получение нанокомпозиции, содержащей таксифолин и полимер поливинол в весовом соотношении 1:7
Следовали методике Примера 3, но в качестве полимера использовали поливинол со степенью полимеризации 500.
Пример 7. Таблетки с быстрым высвобождением таксифолина на основе нанокомпозиции, содержащей таксифолин, полимер ПВП (М.м. 12600±2700) при весовом соотношении 1:10 и водорастворимый компонент изомальтоза
а) Получение раствора ПВП: 3,5 г ПВП растворяли в 10 мл воды (35 вес.%);
б) Получение раствора таксифолина; 0,35 г (4 вес.%) таксифолина помещали в термостатируемый сосуд, добавляли 10 мл воды, перемешивали мешалкой при нагревании до полного растворения таксифолина;
в) Растворение изомальтозы в растворе таксифолина: в раствор таксифолина добавляли 4,9 г (56 вес.%) изомальтозы, перемешивали мешалкой при нагревании до полного растворения изомальтозы;
г) Получение нанокомпозиции: в сосуд с раствором ПВП при термостатировании добавляли раствор, содержащий таксифолин и изомальтозу, перемешивали до получения гомогенной среды с последующей лиофилизацией продукта;
д) Получение таблеток: таблетки изготавливали прямым прессованием полученной нанокомпозиции.
Пример 8. Таблетки с быстрым высвобождением таксифолина на основе нанокомпозиции, содержащей таксифолин, полимер ПВП (М.м. 12600±2700) при весовом соотношении 1:10 и водорастворимый компонент ludipress.
Следовали методике Примера 7, но заменяли изомальтозу на ludipress
Пример 9. Таблетки с быстрым высвобождением таксифолина на основе нанокомпозиции, содержащей таксифолин, полимер ПВП (М.м. 12600±2700) при весовом соотношении 1:10 и водорастворимый компонент (сахарная пудра). Следовали методике Примера 7, но заменяли изомальтозу на сахарную пудру.
Пример 10. Таблетки с быстрым высвобождением таксифолина на основе нанокомпозиции, содержащей таксифолин, полимер ПЭГ (М.м. 6000) при весовом соотношении 1:10, водорастворимый компонент (сахарная пудра или изомальтоза), а также сухой экстракт сушеницы.
а) Получение расплава ПЭГ: плавление 3,5 г ПЭГ при температуре 60-70С°;
б) Получение расплава таксифолина в полимере: в сосуд с расплавленным ПЭГ вносили 0,35 г (4 вес.%) таксифолина, перемешивали при термостатировании до получения однородной массы;
в) Получение нанокомпозиции: в однородный расплав таксифолина в ПЭГ помещали 4,4 г (50,3 вес.%) водорастворимого компонента, тщательно перемешивали. В последнюю очередь при перемешивании добавляли 0,5 г (5,7 вес.%) сухого экстракта сушеницы, смесь быстро замораживали, после чего измельчали.
г) Получение таблеток: таблетки изготавливали прямым прессованием полученной нанокомпозиции.
Пример 11. Таблетки с быстрым высвобождением таксифолина на основе нанокомпозиции, содержащей таксифолин, полимер ПЭГ (М.м. 6000) при весовом соотношении 1:10, водорастворимый компонент (сахарная пудра или изомальтоза), а также сухой экстракт сушеницы.
Следовали методике Примера 10, но изменяли содержание наполнителя и сухого экстракта сушеницы: количество наполнителя уменьшали до 3,9 г (45 вес.%), сухого экстракта сушеницы - увеличивали до 1 г (11 вес.%).
Пример 12. Таблетки с быстрым высвобождением таксифолина на основе нанокомпозиции, содержащей таксифолин, полимер ПВП (М.м. 12600±2700) при весовом соотношении 1:10, водорастворимый компонент (сахарная пудра или изомальтоза), а также сухой экстракт сушеницы.
а) Получение раствора ПВП: 3,5 г (40 вес.%) ПВП растворяли в 10 мл воды;
б) Получение раствора таксифолина: 0,35 г (4 вес.%) таксифолина помещали в термостатируемый сосуд, добавляли 10 мл воды, перемешивали мешалкой при нагревании до полного растворения таксифолина;
в) Растворение водорастворимого компонента в растворе таксифолина: в раствор таксифолина добавляли 3,9 г (45 вес.%) водорастворимого компонента, перемешивали мешалкой при нагревании до его полного растворения;
г) Получение нанокомпозиции: в сосуд с раствором ПВП при термостатировании добавляли раствор, содержащий таксифолин и водорастворимый компонент, перемешивали до получения гомогенной среды с последующей лиофилизацей продукта. К высушенному продукту добавляли 1 г (11 вес.%) сухого экстракта сушеницы и тщательно перемешивали.
д) Получение таблеток: таблетки изготавливали прямым прессованием полученной нанокомпозиции.
Пример 13. Таблетки с быстрым высвобождением таксифолина на основе нанокомпозиции, содержащей таксифолин, полимер ПВП (М.м. 12600±2700) при весовом соотношении 1:10, водорастворимый компонент (сахарная пудра или изомальтоза), а также сухой экстракт сушеницы
а) Получение раствора ПВП: 3,5 г (40 вес.%) ПВП растворяли в 10 мл воды;
б) Получение раствора таксифолина: 0,35 г (4 вес.%) таксифолина помещали в термостатируемый сосуд, добавляли 10 мл воды, перемешивали мешалкой при нагревании до полного растворения таксифолина;
в) Растворение водорастворимого компонента в растворе таксифолина: в раствор таксифолина добавляли 4,4 г (50,3 вес.%) водорастворимого компонента, перемешивали мешалкой при нагревании до его полного растворения, затем добавляли 0,5 г (5,7 вес.%) сухого экстракта сушеницы также при перемешивании;
г) Получение нанокомпозиции: в сосуд с раствором ПВП при термостатировании добавляли раствор, содержащий таксифолин, сухой экстракт сушеницы и водорастворимый компонент, перемешивали до получения гомогенной среды с последующей лиофилизацией продукта.
д) Получение таблеток: таблетки изготавливали прямым прессованием полученной нанокомпозиции.
Пример 14. Таблетки с быстрым высвобождением таксифолина на основе нанокомпозиции, содержащей таксифолин, полимер ПВП (М.м. 12600±2700) при весовом соотношении 1:10, водорастворимый компонент (сахарная пудра или изомальтоза), а также аскорбиновую кислоту.
Следовали методике Примера 13, но заменяли 0,5 г (5,7 вес.%) сухого экстракта сушеницы на 0,35 г (4 вес.%) аскорбиновой кислоты и увеличивали содержание водорастворимого компонента до 4,55 г (52 вес.%).
Пример 15. Таблетки с контролируемым (замедленным) высвобождением таксифолина в течение 8 часов на основе нанокомпозиции, содержащей таксифолин, полимер ПВП (М.м. 12600±2700) при весовом соотношении 1:10, инертный полимер (kollidon SR) и водорастворимый компонент (kollidon 90F)
а) Получение раствора ПВП: 4,8 г (40 вес.%) ПВП растворяли в 10 мл воды;
б) Получение раствора таксифолина: 0,48 г (4 вес.%) таксифолина помещали в термостатируемый сосуд, добавляли 10 мл воды, перемешивали мешалкой при нагревании до полного растворения таксифолина;
в) Получение дисперсии таксифолина в ПВП: в сосуд с раствором ПВП при перемешивании и термостатировании добавляли раствор с таксифолином до получения гомогенной среды с последующей лиофилизацией продукта.
г) Получение нанокомпозиции: в любую подходящую емкость помещали 0,72 г (6 вес.%) пролонгирующего полимера kollidon SR, добавляли 6 г (50 вес.%) kollidon 90F, тщательно перемешивали. В полученную смесь небольшими порциями вносили дисперсию таксифолина в ПВП.
д) Получение таблеток: таблетки изготавливали прямым прессованием полученной нанокомпозиции.
Пример 16. Таблетки с контролируемым (замедленным) высвобождением таксифолина в течение 12 часов на основе нанокомпозиции, содержащей таксифолин, полимер ПВП (М.м. 12600±2700) при весовом соотношении 1:10, гидрофобный полимер (compritol 888 АТО) и водорастворимый компонент (kollidon VA64).
а) Получение раствора ПВП: 60% ПВП растворяли в 10 мл воды;
б) Получение раствора таксифолина: 6% таксифолина помещали в термостатируемый сосуд, добавляли 10 мл воды, перемешивали мешалкой при нагревании до полного растворения таксифолина;
в) Получение дисперсии таксифолина в ПВП: в сосуд с раствором ПВП при перемешивании и термостатировании добавляли раствор с таксифолином до получения гомогенной среды с последующей лиофилизацией продукта.
г) Получение нанокомпозиции: в любую подходящую емкость помещали 0,256 г (3,2 вес.%) пролонгирующего полимера compritol 888 АТО, добавляли 2,464 г (30,8 вес.%) kollidon VA64, тщательно перемешивали. В полученную смесь небольшими порциями вносили дисперсию таксифолина в ПВП. Полученная нанокомпозиция готова для таблетирования методом прямого прессования после стадии брикетирования.
Указанные рецептуры проявляют капилляропротектерную, гипотензивную и противовоспалительную активность и не оказывают раздражающего действия.
Технический результат изобретения заключается в возможности получения рецептур для перорального введения с контролируемым, т.е. как с быстрым, так и с пролонгированным (ретардным) высвобождением активного компонента при использовании технологии создания нанокомпозиций, позволяющей повысить биодоступность действующего вещества и при этом снизить его потери.
На представленных в заявке графиках показаны результаты исследований, подтверждающие эффективность созданных нанокомпозиций и таблеток на их основе с целью увеличения биодоступности активного компонента.
Измерение размера частиц нанокомпозиций проводили на приборе Malvern Zetasizer 3000HSA (Malvern instruments,Worcestershire, UK) методом фотон-корреляционной спектроскопии. Морфологию и размер частиц оценивали с помощью сканирующей электронной спектроскопии (SEM). На металлическую пластинку наносили каплю разбавленного водного раствора нанокомпозиции. Пластинку подсушивали, поверхность покрывали тончайшим слоем платины (Agar Sputter Coater, Agar Scientific Ltd., Essex, UK), затем визуализировали на сканирующем электронном микроскопе SEM (DSM 962, Zeiss, Jena, Germany).
Согласно полученным данным средний расчетный размер частиц, определенный для нанокомпозиции по Примеру 4, составил 157±38 нм. На фиг.1 представлена фотография, на которой отчетливо видны частицы с размером около 160 нм.
Средний расчетный размер частиц, определенный для нанокомпозиций по Примерам 1 и 5, составил 189±12 нм и 234±7 нм соответственно.
Улучшение растворимости таксифолина при включении его в состав нанокомпозиции исследовали в экспериментах in vitro.
Высвобождение таксифолина из нанокомпозиций определяли на тестере для проверки растворимости «Erweka» серии DT 600 (Германия) по методу «вращающаяся корзинка». Эксперимент проводили при температуре 37±1°С, скорость вращения корзинки 100 об/мин, среда растворения - вода. Для количественного анализа использовали метод прямой спектрофотометрии в УФ области.
В соответствии с полученными данными (фиг.2) высвобождение таксифолина из нанокомпозиций по Примерам 1 и 4 обеспечивает заметное увеличение количества таксифолина, перешедшего в раствор. Константы скорости растворения, вычисленные по методу наименьших квадратов, составляют:
-1
- для субстанции: 0,0097 мин;
-1
- для нанокомпозиции по Примеру 1 - 0,0398 мин;
-1
- для нанокомпозиции по Примеру 4 - 0,0819 мин.
-1
-1
Изучение растворения таксифолина из таблеток, полученных по методикам Примеров 7 и 9 (фиг.3) в тех же условиях, характеризовалось достижением 75-80%-ного высвобождения биологически активной субстанции уже к 15-й минуте от начала процесса (константы скорости растворения, вычисленные по методу наименьших квадратов: 2,498 мини 2,588 мин соответственно).
Внесение в нанокомпозиции сухого экстракта сушеницы (Примеры 10-13) обеспечивало дополнительный солюбилизирующий эффект и приводило к полному и быстрому высвобождению таксифолина: 95-100% к 15-й минуте (фиг.4). Константы скорости высвобождения таксифолина составляют:
-1
- для нанокомпозиции по Примеру 10 - 0,660 мин;
-1
- для нанокомпозиции по Примеру 11 - 0,597 мин;
-1
- для нанокомпозиции по Примеру 12 - 0,634 мин;
-1
-для нанокомпозиции по Примеру 13 - 0,592 мин.
Изучение биодоступности таксифолина in vivo проводили на предварительно голодавших белых крысах-самцах, получивших однократно перорально через зонд нанокомпозицию по Примеру 9. Образцы крови забирали через 30 мин, 1, 2, 4, 8, 12, 24 ч. Отобранные и отцентрифугированные образцы крови трехкратно экстрагировали этилацетатом. Этилацетатный экстракт отделяли и упаривали. Сухой остаток растворяли в 0,1 мл спирта этилового (95%) и полученный раствор анализировали методом обращенно-фазной ВЭЖХ в градиентном режиме элюирования. Количественный анализ проводили методом внешнего стандарта.
Кинетический профиль содержания таксифолина в плазме крови после применения таблеток на основе нанокомпозиции по Примеру 9 (фиг.5) демонстрирует резкое возрастание концентрации таксифолина уже через полчаса после приема препарата. Данный факт свидетельствует о быстром поступлении вещества в кровоток.
Высвобождение таксифолина из таблеток с контролируемым (замедленным) высвобождением на основе нанокомпозиции по Примеру 16 определяли в условиях in vitro на тестере для проверки растворимости «Erweka» серии DT 600 (Германия) по методу «вращающаяся корзинка» в воде и при моделировании условий ЖКТ, т.е. в условиях пошагового изменения рН при температуре 37±1°С, скорость вращения корзинки 100 об/мин.
-1
При моделировании условия ЖКТ в качестве начальной среды растворения использовали 0,1н. соляную кислоту с рН 1,2 (модель желудочного сока), к которой прибавляли фосфатный буферный раствор. Согласно полученным результатам (фиг.6) было установлено, что высвобождение таксифолина из полимерной матрицы происходит согласно уравнению кинетики первого порядка с константой скорости 0,1995 ч, рассчитанной по методу наименьших квадратов. Высвобождение ДКВ в условиях моделирования ЖКТ носит равномерный характер и достигает максимального растворения при достижении отделов кишечника.
Источники информации
1. Havsteen B.H. The biochemistry and medical significance of the flavonoids // Pharmacol. Ther. 2002. Vol. 96 (2-3). P. 67-202.
2. Andersen O.M., Markham K.R. Flavonoids: chemistry, biochemistry and application. 2006. Taylor&Francis Group: Boca Raton, London, New-York. 1237 p.
3. Патент РФ 2014841, 1994.