СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОКАПСУЛ АНТИБИОТИКОВ
METHOD FOR PRODUCING ANTIBIOTIC MICROCAPSULES

Изобретение относится к области получения микрокапсул антибиотиков с целью перевода их в форму, обладающую пролонгированным действием и способную образовывать устойчивые водные дисперсии.
Известен способ получения лекарственной формы дисульфирама (патент РФ, №2462235, 2012), содержащей, по меньшей мере, одну микросферу из дисульфирама, покрытую первой стабилизирующей наноразмерной оболочкой из натуральных полисахаридов или желатина, заключенную во вторую, пространственно сшитую оболочку в виде микрокапсулы из натуральных полисахаридов. Недостатком  является техническая сложность выполнения способа.
Известен способ получения микрокапсул пептидов в оболочке состоящей из поликатиона каррагинана и полианиона хитозана (патент РФ № 2641034, 2017).  Недостатком  является высокий уровень потерь пептидов.
Известен способ получения микрокапсул жидкофазного материала в первую желатиновую оболочку с последующим нанесением второй оболочки из полиакриловой кислоты (патент РФ №2107542, 1998). Недостатком является необходимость использования сшивающего агента, представляющего собой соль поливалентного металла.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому методу является способ получения микрокапсул (патент РФ №2359662, 2009) в результате осуществления которого получен продукт, представляющий собой гидрофобную оболочку с включенными в нее капсулами/капельками содержащими активный компонент. Недостатком является гидрофобная природа внешней оболочки, а также техническая сложность выполнения способа.
Технической задачей изобретения является разработка способа получения микрокапсул антибиотиков в двойных оболочках с заданным набором свойств, причем внутренняя оболочка формируется из водонерастворимого, а внешняя - из  водорастворимого полимера.
Технический результат достигается тем, что способ получения микрокапсул антибиотиков осуществляется путем переосаждения активного вещества в воде в присутствии диспергатора и последующим капельным добавлением ацетонового раствора водонерастворимого полимера, с последующим добавлением водного раствора водорастворимого полимера и последующим добавлением финального осадителя. В качестве капсулируемого вещества используют лекарственный препарат, выбранный из окситетрациклина, цефтриаксона и офлоксацина, в качестве раствора водонерастворимого полимера - 1,0% раствор ацетилцеллюлозы или нитроцеллюлозы в ацетоне, в качестве раствора водорастворимого полимера - 1,0% раствор альгината натрия в воде или 0,5% раствор гуаровой камеди в воде, в качестве диспергатора - неионный солюбилизатор и эмульгатор Cremophor EL, а в качестве финального осадителя - водный раствор хлорида натрия (NaCl) с концентрацией 10% масс, диспергирование реакционной смеси осуществляют с использованием магнитной мешалки.
В качестве полимера для внутренней оболочки была выбрана ацетилцеллюлоза (АЦ), которая используется, в том числе и в медицине благодаря своей доступности и невысокой стоимости. В производстве таблеток АЦ используется для создания пленки, предохраняющей лекарственное вещество от воздействия внешней среды, а также в качестве связывающего и гранулирующего вещества.  Использование АЦ и нитроцеллюлозы (НЦ) для микрокапсулирования лекарственных препаратов позволяет получать микрокапсулы со скоростью высвобождения препарата, зависящей от размера микрокапсулы. В производстве таблеток АЦ используется для создания пленки, предохраняющей лекарственное вещество от воздействия внешней среды, а также в качестве связывающего и гранулирующего вещества. Спиртоэфирный раствор НЦ - коллодий применяется в медицинской технике для изготовления полупроницаемых мембран.
Выбор полимеров для внешней оболочки обусловлен широким использованием альгината натрия и гуаровой камеди, например в медицине (в качестве антацида), пищевой промышленности (загустители) и в косметологии. Применение альгината натрия основано на его способности образовывать гели, желеобразные вещества, а так же он широко применяется как оболочка для микрокапсулирования. Гуаровая камедь (или гуаран) помимо использования в пищевой промышленности в качестве стабилизатора, загустителя и структуратора обладает биологическим действием как физиологическое слабительное, нормализующее кишечную проницаемость и кишечную микрофлору, как детоксифицирующее и снижающее уровень холестерина средство, а также как средство, тормозящее развитие атеросклероза и ожирения.
Используемые в качестве капсулируемых лекарственных препаратов антибиотики широкого спектра действия: окситетрациклин, цефтриаксон и офлоксацин активны в отношении большого числа микроорганизмов, однако обладают значительным перечнем побочных эффектов, обусловленных, вероятнее всего, невозможностью создания равномерной терапевтической концентрации действующего вещества в крови и тканях. К недостаткам можно также отнести невысокую биодоступность окситетрациклина и высокий процент выведения данных антибиотиков в неизменном виде.
Поэтому капсулирование водонерастворимой формы указанных антибиотиков позволит избежать его передозировки в первые 30 мин после введения. Пролонгированность действия будет достигнута за счет применения в качестве первой оболочки покрытия из АЦ или НЦ, а присутствие в системе второго водорастворимого полимера (альгинат натрия, гуаровая камедь) обеспечит повышение биодоступности используемого ЛВ. Таким образом, решается проблема создания оптимальной терапевтической концентрации ЛВ в организме. Кроме того, нанесение второй оболочки из водорастворимого полимера сообщает готовой композиции способность образовывать устойчивые водные дисперсии. А это, в свою очередь, помимо повышения биодоступности дает возможности для создания новых видов готовых форм выбранных антибиотиков

Cremophor EL,  представляет собой полиоксиэтилированное касторовое масло и является неионным солюбилизатором и эмульгатором. Этот продукт солюбилизирует или эмульгирует растворимые в жирах витамины A, D, E и K в водных растворах для перорального и наружного введения. В водноспиртовых растворах Cremophor EL легко переводит в растворимую форму эфирные масла. Cremophor EL используется для приготовления водных растворов гидрофобных лекарственных препаратов (миконазол, гексетидин, клотримазол, бензокаин). Применение при микрокапсулировании в качестве ПАВ препарата Cremophor EL позволяет стабилизировать образующуюся дисперсию, предотвратить слипание микрокапсул на стадии их получения и облегчить процесс выделения микрокапсул.
Введение на заключительной стадии финального осадителя, в качестве которого используется раствор хлорида натрия, обеспечит формирование внешнего водорастворимого покрытия микрокапсул и стабилизирует дисперсию готового продукта.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен ИК-спектр окситетрациклина, на фиг.2 - ИК-спектр поверхности микрокапсул окситетрациклина с нанесенной внутренней  оболочкой из ацетилцеллюлозы, на фиг.3 - ИК-спектр поверхности микрокапсул окситетрациклина в двойной оболочке из ацетилцеллюлозы и альгината натрия, на фиг.4 - микрофотографии микрокапсул окситетрациклина в двойной оболочке из: а) ацетилцеллюлозы и альгината натрия; б) ацетилцеллюлозы и гуаровой камеди.
Способ осуществляется следующим образом.
4
К 1%-ному мас. водному раствору активного вещества (в случае капсулирования окситетрациклина и цефтриаксона), дополнительно содержащему диспергатор в количестве 1% мас. от массы капсулируемого вещества, добавляют раствор NНОН с концентрацией 1% мас. (в случае капсулирования окситетрациклина) или раствор HCl с концентрацией 1% мас. (в случае капсулирования цефтриаксона), или к водному 0,01% мас. раствору диспергатора при непрерывном перемешивании на магнитной мешалке по каплям добавляют раствор активного вещества в диметилсульфоксиде (ДМСО) (в случае капсулирования офлоксацина) в количестве, необходимом для получения 1% мас. дисперсии активного вещества в воде. Таким образом, методом переосаждения получают тонкую дисперсию активного вещества в воде. К полученной дисперсии активного вещества медленно по каплям добавляют 1% мас. раствор водонерастворимого полимера в ацетоне в количестве, равном массе водной дисперсии активного вещества. Далее, не останавливая перемешивание, по каплям добавляют раствор водорастворимого полимера в количестве, равном массе водной дисперсии активного вещества (в случае применения 1% мас. водного раствора альгината натрия), либо в два раза ее превышающем (в случае применения 0,5% мас. водного раствора гуаровой камеди), далее по каплям добавляют раствор финального осадителя в количестве, равном либо в полтора раза меньшем массы водной дисперсии активного вещества. По окончании процесса сформировавшиеся микрокапсулы отделяют фильтрованием на фильтре Шотта (ВФ-1-40 пор.16), либо центрифугированием при скорости 5000 об/мин, промывают этанолом, сушат на воздухе или в сушильном шкафу.
Количественный анализ микрокапсул осуществлялся методом градуировочного графика на спектрометре УФ/видимой области спектра UV-1800 (фирмы «Shimadzu») в интервале длин волн 600-200 нм в кювете с длинной светопоглощающего слоя 1 см, в интервале оптической плотности 0,0 ÷ 1,5.
Параллельно количественный анализ микрокапсулированных продуктов проводили методом ВЭЖХ с масс- и УФ-детекторами на хроматографе Waters MSD SQD - ESI (офВЭЖХ; детекторы: спектрофотометрический, 220 нм, масс-спектрометрический, ESI, 95-700 Da, source t -140°, desolvataion t - 400°, cone 40V, capillare 3kV; колонка Acquity BEH C18  2.1 mm × 50mm*1.7um; подвижная фаза: вода (0,1 % муравьиная кислота) - ацетонитрил (0,1 % муравьиная кислота); режим элюирования - градиентный: 0,4 мл/мин).
Структура выделенных продуктов подтверждалась методом инфракрасной спектроскопии с использованием ИК-Фурье спектрометра типа IR-200, оснащенного приставкой нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО). ИК НПВО использовали для регистрации спектров поверхности полученных микрокапсул (фиг.2, 3). ИК-спектры капсулируемых веществ снимали в таблетке KBr (фиг.1).
Размер полученных капсул подтверждался методом электронной микроскопии при помощи сканирующего электронного микроскопа «QUANTA FEG 650» (Фиг.4).
Способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Получение микрокапсул окситетрациклина в оболочке, состоящей из ацетилцеллюлозы (внутреннее покрытие) и альгината натрия (внешнее покрытие).
4
В реактор, снабженный мешалкой, вносят 50 г 1%-ного мас. раствора окситетрациклина, добавляют 0,5 г 1%-ного мас. раствора поверхностно-активного вещества (Cremophor EL). Включают перемешивание. Не останавливая перемешивание, в реактор медленно по каплям вносят водный 1% мас. раствор NНОН до рН 7,5. К полученной дисперсии медленно, по каплям приливают 50 г 1%-ного мас. раствора ацетилцеллюлозы в ацетоне, затем 50 г 1%-ного мас. водного раствора альгината натрия и затем - 35 г 10%-ного водного раствора NaCl.
Полученную суспензию микрокапсул отфильтровывают на фильтре Шотта (кл. пор 16), промывают этанолом, сушат на воздухе или в сушильном шкафу. Выход - 87,7%.
Пример 2. Получение микрокапсул окситетрациклина в оболочке, состоящей из ацетилцеллюлозы (внутреннее покрытие) и гуаровой камеди (внешнее покрытие).
4
В реактор, снабженный мешалкой, вносят 50 г 1%-ного мас. раствора окситетрациклина, добавляют 0,5г 1%-ного мас. раствора поверхностно-активного вещества (Cremophor EL). Включают перемешивание. Не останавливая перемешивание, в реактор медленно по каплям вносят водный 1% мас. раствор NНОН до рН 7,5. К полученной дисперсии медленно, по каплям приливают 50 г 1%-ного мас. раствора ацетилцеллюлозы в ацетоне, затем 100 г 0,5%-ного мас. водного раствора гуаровой камеди и затем - 50 г 10%-ного водного раствора NaCl.
Полученную суспензию микрокапсул отфильтровывают на фильтре Шотта (кл. пор 16), промывают этанолом, сушат на воздухе или в сушильном шкафу. Выход - 91,7%.
Пример 3. Получение микрокапсул цефтриаксона в оболочке, состоящей из ацетилцеллюлозы (внутреннее покрытие) и альгината натрия или гуаровой камеди (внешнее покрытии).
В реактор, снабженный мешалкой, вносят 50 г 1%-ного мас. раствора цефтриаксона, добавляют 0,5 г 1%-ного мас. раствора поверхностно-активного вещества (Cremophor EL). Включают перемешивание. Не останавливая перемешивание, в реактор медленно по каплям вносят водный 1% мас. раствор HCl до рН 4-5. Далее процесс ведут как в примерах 1-2. Выход - 87,7% (в случае использования альгината натрия в качестве полимера внешней оболочки) или - 89,4% (в случае использования гуаровой камеди в качестве полимера внешней оболочки).
Пример 4. Получение микрокапсул офлоксацина в оболочке, состоящей из ацетилцеллюлозы (внутреннее покрытие) и альгината натрия или гуаровой камеди (внешнее покрытие).
В реактор, снабженный мешалкой, вносят 50 г 0,01%-ного мас. раствора поверхностно-активного вещества (Cremophor EL). Включают перемешивание. Не останавливая перемешивание, в реактор медленно по каплям вносят 0,5 г офлоксацина растворенного в 3 мл ДМФА или ДМСО. Далее процесс ведут как в примерах 1-2. Выход - 81,7% (в случае использования альгината натрия в качестве полимера внешней оболочки) или - 85,4% (в случае использования гуаровой камеди в качестве полимера внешней оболочки).
-1
Анализ полученных данных показал, что конфигурация и расположение основных полос поглощения в спектрах, приведенных на рис. 2, 3 совпадают с аналогичными параметрами библиотечных спектров ацетилцеллюлозы (рис.2) и альгината натрия (рис. 3). При этом в спектрах поверхности микрокапсул отсутствуют полосы поглощения характерные для исходных веществ, например, в областях 1593, 1651 см для окситетрациклина (рис.1). Указанный факт свидетельствует о том, что вещество преимущественно сосредоточено внутри капсулы и отсутствует в поверхностном слое. Таким образом, спектры поверхности микрокапсул регистрируемые на приставке НПВО подтвердили послойное нанесение полимеров на ЛВ.
Применение описанной здесь методики позволит придать антибиотикам ряд новых свойств. Внутренняя оболочка из ацетилцеллюлозы или нитроцеллюлозы, выполняющая роль полупроницаемой мембраны,  обеспечит пролонгированное высвобождение действующего вещества, тем самым позволяя решить проблему создания оптимальной терапевтической концентрации ЛВ в организме. Нанесение второй оболочки из водорастворимого полимера сообщает готовой композиции способность образовывать устойчивые водные дисперсии. Продукты, полученные вышеописанным способом, в воде образуют устойчивые суспензии, визуально не отличающиеся от истинных растворов.