ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ ДИАГНОСТИКИ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ КОЖИ И СЛИЗИСТЫХ ОБОЛОЧЕК
PHARMACEUTICAL COMPOSITION FOR FLUORESCENT DIAGNOSTICS OF PATHOLOGICAL CHANGES IN SKIN AND MUCOUS MEMBRANES

Изобретение относится к медицине, а именно к использованию иттербиевого металлокомплекса порфирина в виде фармацевтических композиций для наружного применения в дерматологии, стоматологии, гинекологии, ветеринарии и др. при диагностике и для контроля за эффективностью лечения патологических состояний кожи и слизистых оболочек.
Yb-комплексы порфиринов ранее были предложены для диагностики злокачественных новообразований в виде водных растворов или липосомальных форм [Шилов И.П., Иванов А.В., Румянцева В.Д., Миронов А.Ф. / В кн.: Фундаментальные науки - медицине. Биофизические медицинские технологии // В 2-х томах. Т.2. Под ред. Григорьева А.И. и Владимирова Ю.Α., M.: Макс Пресс. 2015. С. 110-144. ISBN 978-5-317-04921-8]. Использование методов волоконно-лазерной спектрофлуорометрии позволяет получать информацию о накоплении Yb-комплексов в патологически измененных тканях как доброкачественного, так и злокачественного типа.
Наличие порфирина в составе фармацевтической композиции обеспечивает преимущественное накопление металлокомплекса в измененных тканях и слизистых оболочках, а ион иттербия при облучении излучением 405 нм флуоресцирует в ближней ИК-области (900-1050 нм), где практически полностью отсутствует фоновая люминесценция собственных тканей организма. Введение тяжелого металла в порфириновый макроцикл резко уменьшает выход синглетного кислорода и, следовательно, снижает фототоксичность металлокомплекса порфирина [Таубер А.Ю., Нижник А.Н., Миронов А.Ф., Гайдук М.И., Григорьянц В.В. / Фотофизическая активность порфириновых сенсибилизаторов в водных растворах // Биофизика. 1989. - Т.34. - №3. - С. 364-367]. При этом они не вызывают побочных реакций в живом организме в виде фотодерматитов и избыточного образования свободных радикалов.
Ранее для диагностики новообразований были предложены Yb-комплексы гидрофобных [авторское св-во №1340087, опубл. 27.06.1995 и патент РФ №2372099, опубл. 10.11.2009] и водорастворимых порфиринов [авторское св-во №1621720, опубл. 09.07.1995]. Диагностические свойства этих соединений проверяли на экспериментальных животных с различными перевитыми опухолями. Введение препарата осуществляли внутривенно в хвостовую вену мыши. Для диагностики злокачественных новообразований использовали ввиду лучшей растворимости дикалиевую соль Yb-2,4-диметоксигематопорфирина IX [Патент РФ №2411243, опубл. 09.07.2009]. Молекулярный кислород не тушит люминесценцию иона металла в Yb-комплексах, что облегчает проведение диагностических процедур и повышает чувствительность метода [Ivanov A.V., Rumyantseva V.D., Shchamkhalov K.S., Shilov I.P. Luminescence diagnostics of malignant tumors in the IR spectral range using Yb-porphyrin metallocomplexes // Laser Physics. - 2010. - Vol. 20. - №2. - P. 2056-2065].
Наиболее близким техническим решением, выбранным авторами за прототип, являются композитные наночастицы на основе Au-Ag-наноклеток и Yb-2,4-диметоксигематопорфирина IX, сочетающие в себе плазмонный резонанс в области наименьшего поглощения биотканей и люминесценцию порфирина в видимой и люминесценцию иона Yb в БИК-областях спектра [Патент РФ №2463074, опубл. 10.10.2012]. Эксперименты на животных проводили введением наночастиц нанокомпозитов в хвостовую вену мышей линии Balb/c с привитой карциномой Эрлиха. Диагностика проводилась ех vivo спустя 20 часов после введения препарата и забоя животных.
Недостатками этих нанокомпозитных частиц являются: а) трудоемкий многостадийный химический синтез и построение многофункциональных наночастиц на основе золото-серебряных наноклеток, покрытых диоксидом кремния, и функционализированных Yb-ДГП, требующий дорогостоящих реактивов; б) длительное время накопления данных нанокомпозитов в новообразованиях, которое составляет не менее 24 ч. Кроме того, нанокомпозитные частицы использовали только для диагностики злокачественных новообразований [Khlebtsov В., Panfilova Ε., Khanadeev V., Bibikova O., Terentyuk G., Ivanov A.V., Rumyantseva V., Shilov I., Ryabova Α., Loshchenov V., Khlebtsov N. Nanocomposites containing silica-coated gold-silver nanocages and Yb-2,4-dimethoxyhematoporphyrin: multifunctional capability of IR-luminescence detection, photosensitization, and photothermolysis // ACS Nano. - 2011. - Vol.5. - №9. - Р. 7077-7089].
Технический результат настоящего изобретения заключается в а) упрощении процесса проведения диагностики на патологически измененной коже и слизистых оболочках, что дает врачу возможность при необходимости проводить более углубленные исследования, в том числе прицельную биопсию для гистологических исследований, б) облегчении контроля за лечением, так как уменьшение люминесценции является показателем его эффективности, в) в возможности выявления возникновения патологических процессов в местах их локализации не определяемых визуально, г) в значительном сокращении оптимального времени накопления фармацевтической композиции в различных новообразованиях до значений менее 1 часа, что крайне важно для проведения процесса диагностических исследований в клинике на реальных пациентах.
Технический результат достигается за счет создания фармацевтической композиции для люминесцентной диагностики патологических изменений кожи и слизистых оболочек, включающей дикалиевую соль иттербиевого комплекса 2,4-диметоксигематопорфирина IX в количестве 0,05÷0,1 масс. %, N-метилглюкозамин и глицерин, а в качестве гелевой основы включающей кремофор, либо смесь кремофора с диметилсульфоксидом (ДМСО) при их соотношении 1:18÷20, либо тизоль, либо смесь тизоля с кремофором при их соотношении 1:8÷10, либо калгель.
ДМСО помимо того, что хорошо проникает через кожу, еще и обеспечивает максимальную интенсивность и время жизни люминесценции композиции [Сташевский А.С., Кнюкшто В.Н., Иванов А.В., Румянцева В.Д., Шилов И.П., Галиевский В.А., Джагаров Б.М. Флуоресцентные свойства Yb(асас)-диметоксигематопорфирина IX - перспективного соединения для диагностики злокачественных опухолей // Журнал прикладной спектроскопии. - 2014. - Т. 81. - №6. - С. 850-855].
Для решения поставленной задачи были разработаны амфифильные фармацевтические композиции с использованием дикалиевой соли Yb-2.4-диметоксигематопорфирина IX в виде гелей как для эпикутанного применения, так и для нанесения на слизистые оболочки (компоненты разрешены для клинического применения).
Вследствие того, что иттербиевые комплексы порфиринов практически не обладают световой токсичностью, при нанесении этих гелей на кожу и слизистые оболочки не происходит отрицательного воздействия на живой организм в виде появления побочных реакций, характерных для фотосенсибилизаторов.
При однократном нанесении фармацевтических композиций с Yb-2,4-диметоксигематопорфирином IX в небольшом количестве на очаги поражения при воспалительных и пролиферативных процессах и определении интенсивности люминесценции в ближнем ИК-диапазоне (900-1100 нм) через оптимальное время накопления (~40 мин) обнаружена разница (не менее чем в 3 раза) по сравнению со здоровыми соседними участками. В процессе лечения по мере уменьшения воспалительных явлений (отеки, гиперемия), заживления эрозий интенсивность люминесценции, соответственно, снижается до значений, характерных для нормальных тканей.
Новые фармацевтические композиции предложены для выявления повреждения участков кожи, не выявляемых визуально, и контроля за эффективностью лечения таких неонкологических заболеваний кожи и слизистых, как угревая сыпь, розацеа, некоторые невусы, гемангиомы, экземы, кератомы, вульвовагиниты и др.
Детерминация различных заболеваний кожи и слизистых при осуществлении процесса люминесцентной диагностики может быть проведена за счет изучения статистических данных величин люминесцентного диагностического контрастного индекса опухоль/здоровая ткань. В зависимости от типа кожного повреждения этот индекс может изменяться от 3,0 до 15,0. Данные исследования могут быть дополнены изучением величин времени оптимального накопления фармацевтических композиций в различных новообразованиях.
Последующие измерения интенсивности люминесценции патологически измененных участков тканей на макетном варианте лазерно-волоконного флуориметра (разработка ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН) показали четкий контраст относительно здоровых тканей. Разработанная конструкция портативного флуориметра ИК-диапазона в сочетании с применением созданных фармацевтических композиций обеспечивает достижение высоких значений диагностического контрастного индекса новообразование/норма, что позволяет с повышенной точностью определять границы распространенности кожных новообразований. При этом возможно также изучение накопления Yb-2.4-диметоксигематопорфирина IX при воспалительных и пролиферативных процессах с целью выявления их отличий от раковых заболеваний, контроля за наличием или отсутствием пролиферации клеток и изменением накопления Yb-2,4-диметоксигематопорфирина IX в процессе лечения.
В период стихания воспалительных явлений уменьшалось и накопление препарата, что особенно важно при дифференциальной диагностике рака с сопутствующим инфицированием.
Фоновые показатели здоровых тканей без нанесения Yb-2,4-диметоксигематопорфирина IX составляли от 0,12 до 0,25 мВ. После нанесения препарата на кожу на 40 мин интенсивность люминесценции была от 2,4 до 3 мВ. С течением времени интенсивность люминесценции носила параболический характер с возвращением к исходному уровню через 120 мин. При розацеа (папуло-пустулезная форма) и acne vulgaris в воспалительной папуле интенсивность люминесценции была от 5,5 до 8,1 мВ, эриматозных очагах - 5,4 мВ, пустулах - 8,2 мВ, в гемангиомах - 7,2 мВ, себорейных кератомах - от 7,0 до 15,2 мВ, вульвовагинитах с эрозиями - от 4,4 до 17 мВ (место эрозии).
Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые носят иллюстрирующий характер и никоим образом не ограничивают объем претензий.
Приготовление фармацевтических композиций:
Пример 1. Композиция №1.
5 мг Yb-2,4-диметоксигематопорфирина IX растворяют в 0,5 мл ДМСО (Acros Organics), добавляют 9,5 мл кремофора EL (фирма Sigma), образуется истинный раствор (0,05%, масс./масс.) малинового цвета, который далее используется для нанесения на кожу.
Пример 2. Композиция №2.
6 мг Yb-2,4-диметоксигематопорфирина IX растворяют в 0,5 мл дистиллированной воды и тщательно растирают с 5,5 г калгеля (GlaxoSmithKline Pharmaceuticals S.A., Польша), добавляют 1 мг N-метилглюкозамина и перемешивают. Фармацевтическая композиция (0,1%, масс./масс.) используется для нанесения на патологически измененные слизистые оболочки.
Пример 3. Композиция №3.
5 мг Yb-2,4-диметоксигематопорфирина IX растворяют в 0,5 мл дистиллированной воды, добавляют 3 мг N-метилглюкозамина, 2 капли глицерина, 9,5 мл кремофора и тщательно перемешивают до однородной массы. Используют для нанесения на измененную кожу.
Пример 4. Композиция №4.
Аналогично примеру 3, за исключением того, что вместо кремофора используют смесь кремофора и тизоля (титана глицеросольват аквакомплекса, ООО «Олимп») в соотношении 9:1 соответственно.
Пример 5. Композиция №5.
Аналогично примеру 3, за исключением того, что вместо кремофора используют тизоль.
Примеры применения полученных фармацевтических композиций на пациентах-волонтерах:
Пример 6.
Пациент Ш., 30 лет. Диагноз: пигментный невус на коже плеча. Использовали гель, полученный по примеру 1. На фиг. 1 приведена интегральная интенсивность люминесценции при исследовании кожных поражений (невус) в зависимости от времени накопления сигнала при применении геля по примеру 1, где 1 - здоровая кожа (не обработана гелем), 2 - здоровая кожа (обработана гелем), 3 - пораженная часть кожи (невус), обработанная гелем. Данные получены при использовании лазерно-волоконного флуориметра разработки ФИРЭ РАН.
Как видно из фиг. 1, контрастный индекс (отношение усредненных интенсивностей люминесценции от пораженной кожи (кривая 3) и соседней здоровой кожи (кривая 2), также обработанной гелем) составляет ~2,5.
Пример 7.
Пациентка К., 56 лет. Диагноз: вульвовагинит. Использовали гель, полученный по примеру 2. На фиг. 2 приведена интегральная интенсивность люминесценции при исследовании поражений слизистых оболочек в зависимости от времени накопления сигнала при применении геля по примеру 2.
Измерения проведены без применения препарата: 1 - здоровая кожа, без препарата - 0,43 мВ, 4 - малая половая губа, истонченная слизистая оболочка (с/о) с гиперемией - 0,075 мВ.
Измерения проведены через 40 минут после нанесения препарата по примеру 2: 5 - центр правой малой половой губы - 17 мВ, 6 - здоровая кожа (соседняя с правой малой половой губой) + препарат по примеру №2 - 4,3 мВ (гиперемия).
Как видно из фиг. 2, контрастный индекс (отношение усредненных интенсивностей люминесценции от пораженной кожи (кривая 5) и соседней здоровой кожи (кривая 6), также обработанной гелем) составляет ~4.0.
Пример 8.
Пациент Д., 36 лет. Диагноз: дисгидротическая экзема кисти. Использовали гель, полученный по примеру 5. На фиг. 3 приведена интегральная интенсивность люминесценции при исследовании кожных поражений (экзема) в зависимости от времени накопления сигнала при применении геля по примеру 5, где 1 - здоровая кожа без препарата - 0,3 мВ, 7 - центр очага воспаления - 15,0 мВ, 8 - здоровая кожа после снятия препарата по примеру 5-3.0 мВ.
Как видно из фиг. 3, контрастный индекс (отношение усредненных интенсивностей люминесценции от пораженной кожи (кривая 7) и соседней здоровой кожи (кривая 8), также обработанной гелем) составляет ~5,0.
Наилучшие результаты по накоплению в патологически измененной коже получены для фармацевтической композиции по примеру 5. Значение контрастного индекса достигало значений 3,0-15,0.
В настоящем изобретении впервые предлагается метод диагностики и контроля за лечением патологических изменений кожи и слизистых оболочек с наружным применением дикалиевой соли иттербиевого комплекса 2,4-диметоксигематопорфирина IX.