Антисептическое средство на основе наночастиц серебра
ANTISEPTIC AGENT BASED ON SILVER NANOPARTICLES

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и представляет собой водную дисперсию наночастиц серебра, стабилизированных биосовместимым полимерным соединением, которая характеризуется антисептическим ранозаживляющим действием на пораженные участки кожных поверхностей и мягких тканей. Согласно изобретению в состав водной дисперсии входят наночастицы серебра со средним размером 5-40 нм. В качестве стабилизатора использовали полимерное соединение - полиазолидиаммоний, модифицированный гидрат-ионами йода, который представляет собой полиэлектролит с высокой плотностью заряда и является хорошим пленкообразователем. Компоненты в составе дисперсии находятся в определенном соотношении, в мас. %. Изобретение обеспечивает эффективное антимикробное действие и способствует сокращению сроков заживления неосложненных и осложненных гнойных экспериментальных ран.
В настоящее время предлагается большое количество препаратов на основе наночастиц серебра в качестве компонентов антимикробных средств для наружного применения.
Известны препараты коллоидного серебра Колларгол и Протаргол) (М.Д. Машковский. Лекарственные средства. Т. 2, Новая волна, М., 2000), в которых в качестве стабилизаторов частиц серебра выступают белковые полимеры - казеин и желатин. Их значительными недостатками являются высокий риск развития аллергических реакций и отсутствие строгой стандартизации.
Известен препарат Повиаргол, получаемый путем химической диспергации металлического серебра в присутствии гидрофильного синтетического полимера - поливинилпирролидона, который нетоксичен и широко используется в медицине в качестве плазмозаменителя крови и детоксикатора. Повиаргол (Патент РФ №2088234. 1997. БИ №24. Водорастворимая бактерицидная композиция и способ ее получения. В.В. Копейкин, Е.Ф. Панарин, Ю.Г. Сантурян, З.А. Пашникова, Е.Ф. Прохода, Т.И. Будникова. Государственный реестр лекарственных средств России, per. №97/167/7) содержит в своем составе нанокластеры нуль-валентного металлического серебра с размерами 2-4 нм. Препарат легко растворяется в воде с образованием коллоидного раствора, сохраняющего агрегативную устойчивость в течение 2 недель-6 месяцев. Препарат разрешен к серийному производству и медицинскому применению в качестве бактерицидного средства. Однако недостатками этого изобретения является трудоемкийспособ получения Повиаргола, требующий больших энергозатрат, ограничение сырьевой базы, а использованием синтетического полимер увеличивает стоимость препарата.
Известна композиция бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра в стабилизаторе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием и способ ее получения (патент на изобретение RU 2601757, опубл. 10.11.2016 г.), которая содержит бинарную смесь коллоидного раствора наноструктурных частиц серебра с размером частиц 2-100 нм и ионов серебра, стабилизатор и растворитель. В качестве растворителя используют неполярный растворитель из группы предельных углеводородов, таких как н-гексан, или н-гептан, или н-октан, или н-декан, или циклогексан, или изооктан, или воду дистиллированную, или воду деионизированную. В качестве стабилизатора композиция содержит водный раствор гидросодержащего полимера в виде поливинилового спирта, или хитина, или хитозана, или целлюлозы, или амилозы, или 2-гидроксиэтилметакрилата, или раствор акрилового полимера или сополимера в неполярном растворителе, или водный раствор акрилового полимера или сополимера, или бинарную смесь гидроксилсодержащего полимера и водного раствора акрилового полимера или сополимера. Композиция дополнительно содержит раствор гидрофобизатора на основе кремнийорганических соединений в виде силоксанов или силиконатов с рН 8,0 в водной дисперсии или в неполярном растворителе с рН 8,0. Недостатком данного технического решения является отсутствие пленкообразующих веществ, что приводит к невозможности обеспечения пролонгированного действия препарата, а также нейротоксичность используемого растворителя.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является Средство, обладающее антимикробной активностью (патент на изобретение RU 2278669 С1, опубл. 27.06.2006 г.), содержащие в своем составе водорастворимое соединение серебра на основе природного полисахарида арабиногалактана, и представляющее собой водорастворимые частицы с размером 10-30 нм и проявляет антимикробное действие в отношении патогенных микробов Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus. Bacillus subtilis, Candida albicans.Недостатками предлагаемого изобретения являются недостаточно широкий заявленный спектр антимикробной активности, использование в качестве стабилизатора природного полимера, что сопряжено с возможностью развития аллергических реакций, а также высокие значения рН среды препарата, что может оказывать раздражающее воздействие на обрабатываемые раневые поверхности.
Техническая проблема заключается в разработкестабильного безопасного антимикробного препарата с широким спектром действия.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение стабильных как минимум в течение 24 месяцев водорастворимых структур, содержащих частицы серебра в наноразмерном диапазоне (5-40 нм), характеризующихся низким уровнем токсичности.
Предлагаемое изобретение заключается в применении методики восстановления, которая предполагает использование кверцетина (вещество из группы флавоноидов) в депротонированной форме и водорастворимых солей серебра. Восстановление происходит в среде растворенного в воде полимерного соединения, которое формирует либо прямые мицеллы, либо межмолекулярные полости, в которых происходит восстановительная реакция(патент RU 2638716 С2, опубл. 15.12.2017). Дополнительной функцией полимера является пассивация поверхности, получаемых в результате восстановления, кристаллов, и предотвращение дальнейшего окисление кристалла. Использование данного метода позволяет получать стабильные в растворе в течение длительного времени (не менее 24 месяцев) наночастицы металлов, а применение природных восстановителей делает синтез более экологически безопасным.
Заявляемое антисептическое средство на основе наночастиц серебра содержит наночастицы серебра, стабилизированные полимерным соединением - полиазолидинаммонием, модифицированным гидрат-ионами йода, а в качестве растворителя используется дистиллированная вода при следующих соотношениях компонентов, мас. %: наночастицы серебра - 0,125;
полиазолидинаммоний, модифицированный гидрат-ионами йода - 0,15; дистиллированная вода - остальное.
Выбор данного соотношения компонентов основан на том, что водная дисперсия наночастиц серебра с их концентрацией 0,125 мас. % характеризуется широким спектром антимикробного действия в отношении стандартных и клинических штаммов грамположительных и грамотрицательных бактерий, микроскопических грибов, а также не оказывает токсического действия на биотест объекты (Daphnia magna Straus и Chlorella vulgaris Beijer). Входящий в состав антисептического средства полиазолидинаммоний, модифицированный гидрат-ионами йода, в концентрации 0,15 мас. % оказывает оптимальное стабилизирующее действие в отношении наночастиц серебра и сохраняет их в наноразмерном состоянии длительное время (более 24 месяцев).
Достоинством предлагаемого в качестве стабилизатора полимерного соединения - полиазолидинаммония, модифицированного гидрат-ионами йода, является то, что он относится к IV классу токсичности, способен формировать на биотических и абиотических поверхностях наноструктурные пленки.
10
48
0-48
Результаты токсикологических исследований водной дисперсии наночастиц серебра с концентрацией 0,125 мас. %, стабилизированных полиазолидинаммонием, модифицированным гидрат-ионами йода, на биотест-объектах Daphnia magna Straus и Chlorella vulgaris Beijer (БК-=0,125 мас. %; БК=0,125 мас. %) и культуру клеток дермальных фибробластов человека позволили отнести ее к IV классу токсичности.
Исследование антимикробных свойств водной дисперсии наночастиц серебра, стабилизированных полиазолидиаммонием, модифицированным гидрат-ионами йода, методом серийных разведений в агаре показало, что она характеризуется широким спектром антимикробной активности в отношении стандартных и клинических штаммов грамположительных и грамотрицательных бактерий и микроскопических грибов. Для обоснования количественного и качественного состава заявленного вещества проведены лабораторные испытания, результаты которых представлены в таблице 1.
Из таблицы 1 видно, что наибольшей эффективностью характеризовалась водная дисперсия наночастиц серебра, стабилизированных предлагаемым полимером, в концентрации 0,125 мас. %. Более низкие концентрации наночастиц серебра в состав антисептического средства не проявляли биоцидного действия в отношении стандартного и клинических штаммов Candida albicans и некоторых штаммов грамотрицательных бактерий.
Использование более высоких концентраций наночастиц серебра в составе антисептического средства характеризовалось широким спектром антимикробного действия, однако способствовало повышению уровня токсичности.
Таким образом, оптимальной концентрацией наночастиц серебра, стабилизированных полиазолидинаммонием, модифицированным гидрат-ионами йода, в составе антисептического средства явилась 0,125 мас. %.
Оценку действия антисептического средства на основе наночастиц серебра проводили на модели экспериментальных ран.
Для формирования неосложненных ран животным (белые лабораторные мыши массой 20±2 г) под легким эфирным наркозом в межлопаточной области выстригали шерсть, наносили контуры раны по трафарету (S круга 78 мм) и вырезали полнослойный лоскут кожи. На раны опытной группы мышей ежедневно с помощью дозатора наносили по 50 мкл дисперсии наночастиц серебра, стабилизированных полимерным соединением. Контрольной группе животных раневые дефекты не обрабатывали.
Ежедневная оценка состояния и площади ран показала, что при обработке антисептическим средством на основе наночастиц серебра в раневых дефектах не формировались гнойные осложнения, а скорость заживления возрастала в 1,9 раза по сравнению с контролем.
9
Для формирования осложненного раневого процесса животным (белые беспородные крысы-самки массой 200±20 г) моделировали раны под общей анестезией, с использованием препарата «Золетил 100»: удаляли шерсть и подшерсток в межлопаточной области и вырезали кожный лоскут, удаляя также подкожную жировую клетчатку, с использованием специального трафарета. В рану диаметром 15 мм помещали марлевый тампон, содержащий взвесь суточной культуры S. aureus 209 Р в концентрации 10 м.т./мл, и ушивали рану. Через 48 часов края раны разводили, удаляли тампон и с помощью 3%-ного раствора перекиси водорода удаляли гной. Обработку осложненных ран проводили аналогичным образом. Раны животных одной контрольной группы обработке не подвергали, а раны второй контрольной группы обрабатывали стандартным антисептиком - 0,5%-ым раствором хлоргексидина.
Было установлено, что при обработке осложненных ран антисептическим средством на основе наночастиц серебра происходило быстрое очищение ран от гнойного содержимого, а скорость заживления ран возрастала в 2,1 раза по сравнению с контролем и в 1,6 раза по сравнению состандартной антисептической обработкой.