Многослойный биодеградируемый глазной имплантат с дозированным высвобождением лекарственного вещества и способ его изготовления
MULTILAYER BIODEGRADABLE OCULAR IMPLANT WITH DOSED DRUG RELEASE AND METHOD OF ITS MANUFACTURE

Изобретение относится к области медицины, в частности к офтальмологии, и может быть использовано для доставки лекарственных веществ к структурам заднего сегмента глаза.
Наиболее близким по техническому решению задачи является имплантат для доставки лекарственных веществ к структурам заднего сегмента глаза, выполненный в виде монолитного устройства, в котором частицы лекарственного вещества распределены по всему объему биодеградируемой полимерной матрицы, и способ изготовления биодеградируемого имплантата для лечения патологического состояния глаза, включающий измельчение биодеградируемого полимера, представляющего собой сополимер молочной и гликолевой кислот (СМГК), смешивание измельченного СМГК и частиц активного агента лекарственного вещества для получения смеси, где около 75% частиц активного агента имеют диаметр менее примерно 20 мкм, выполнение первой экструзии смеси с получением продукта первой экструзии, гранулирование продукта первой экструзии и выполнение второй экструзии гранулированного продукта первой экструзии с получением биодеградируемого имплантата для лечения внутриглазных заболеваний (патент РФ №2389479).
Недостатком способа изготовления имплантата и имплантата является то, что при двойной экструзии получают имплантат монолитной структуры с равномерным распределением лекарственного вещества во всем объеме имплантата, что может привести к превышению его терапевтической концентрации, ввиду непрерывного выделения лекарственного вещества.
Задачей изобретения является создание биодеградируемого многослойного имплантата с модифицированным высвобождением лекарственного вещества для обеспечения его постоянной и достаточной концентрации в витреальной полости глаза при лечении различных витреоретинальных заболеваний и способа его изготовления.
Техническим результатом является достижение и поддержание требуемой концентрации лекарственного вещества в витреальной полости в течение необходимого количества времени; отсутствие риска повреждения внутриглазных структур с высокой концентрацией лекарственного вещества; уменьшение интраоперационной травмы.
Технический результат по биодеградируему имплантату для доставки лекарственного вещества к структурам заднего сегмента глаза достигается тем, что он состоит из биодеградируемого полимера, в котором распределено лекарственное вещество, согласно изобретению, имплантат выполнен многослойным, слои имплантата насыщены через один лекарственным веществом и выполнены в виде конгруэнтных друг другу эллипсоидов вращения, полученных путем многократного экструдирования водных растворов полимеров и/или сополимеров гликозаминогликанов, молочной кислоты и поливинилпирролидона с поперечной сшивкой слоев гамма-излучением.
Технический результат по способу изготовления биодеградируемого имплантата для доставки лекарственных веществ к структурам заднего сегмента глаза достигается тем, что проводят экструдирование водных растворов полимеров и/или сополимеров гликозаминогликанов, поливинилпирролидона через молекулярное сито с формированием затравок в виде "сухих" эллипсоидов вращения, высушивают их и сшивают гамма-излучением дозой 1,5 мегарад с образованием поперечных сшивок, далее затравки вновь переносят в водный раствор полимеров и/или сополимеров гликозаминогликанов, молочной кислоты и поливинилпирролидона с растворенным в нем лекарственным веществом в требуемой концентрации, выдерживают от 30 до 120 минут, после чего полученный раствор с затравками вновь подвергают экструзии и сшивке гамма-излучением в той же дозе, повторяют экструзию с чередованием растворов, содержащих лекарственное вещество, и растворов без лекарственного вещества, формируя многослойный имплантат с максимальным размером по продольной оси от 3,0 до 5,0 мм, по поперечной оси до 0,3 мм.
Новым в достижении технического результата является то, что при изготовлении многослойного биодеградируемого имплантата с модифицированным высвобождением, слои выполнены один внутри другого в виде конгруэнтных друг другу эллипсоидов вращения, состоящих из полимеров и/или сополимеров гликозаминогликанов, молочной кислоты и поливинилпирролидона, при этом слои, насыщенные лекарственным веществом, чередуются со слоями, ненасыщенными лекарственным веществом, а растворимость каждого слоя имплантата обеспечивается гидролизом поперечных сшивок и прямо пропорционально зависит от их количества.
Способ изготовления многослойного биодеградируемого имплантата с модифицированным высвобождением лекарственного вещества осуществляется следующим образом. Проводят экструдирование водных растворов полимеров и/или сополимеров гликозаминогликанов, молочной кислоты и поливинилпирролидона при следующем соотношении компонентов, мас.%:
полимеры и/или сополимеры гликозаминогликанов
5-15
молочная кислота
40-60
поливинилпирролидон
10-20
вода
остальное,
через молекулярное сито и формируют затравки размером от 0,1 до 0,3 микрон. Частицы полученного раствора через сито экструдера попадают в камеру с инертным газом с температурой от 100 до 150°C, при этом содержащаяся в частицах раствора вода испаряется. Таким образом формируют затравки в виде "сухих" эллипсоидов вращения. Далее затравки дополнительно высушивают, после чего их сшивают гамма-излучением дозой 1,5 мегарад. Скрепленные поперечными сшивками затравки вновь переносят в водный раствор полимеров и/или сополимеров гликозаминогликанов, молочной кислоты и поливинилпирролидона той же концентрации с растворенным в них лекарственным веществом в требуемой концентрации. Выдерживают затравки в данном растворе от 30 до 120 минут, после чего полученный раствор с затравками вновь подвергают экструзии и сшивке гамма-излучением в той же дозе. Каждый последующий этап экструзии производят с чередованием растворов, содержащих лекарственное вещество, и растворов без лекарственного вещества. При этом используют молекулярные фильтры различного диаметра и задают необходимую толщину от 0,1 до 20 мкм для каждого последующего слоя имплантата, формируя многослойный имплантат с максимальным размером по продольной оси от 3,0 до 5,0 мм, по поперечной оси от 0,1 до 0,3 мм. Масса полимеров и/или сополимеров гликозаминогликанов, молочной кислоты и поливинилпирролидона составляет от 10% до 90% массы имплантата.
Изобретение поясняется следующими экспериментальными данными.
Оценку токсического действия имплантата проводили в экспериментах in vitro, in vivo.
Согласно результатам токсикологических испытаний in vitro (на суспензионной кратковременной культуре подвижных клеток и на культуре фибробластов мыши линии NIH-3T3), образцы биодеградируемого имплантата для введения лекарственных веществ в витреальную полость глаза не обладают сенсибилизирующим, местнораздражающим и токсическим действием, стерильны, соответствуют требованиям, предъявляемым к изделиям, длительно контактирующим с внутренней средой глаза.
В экспериментах in vivo производили интравитреальное введение биодеградируемого многослойного имплантата кроликам породы Шиншилла. Введение имплантата выполняли под местной анестезией (0,5% раствор алкаина). Для поддержания максимального мидриаза производили инсталляцию 1% раствора тропикамида в конъюнктивальный мешок. Осуществляли прокол оболочек глазного яблока троакаром системы 27G через конъюнктиву на расстоянии 2,0 мм от лимба в верхнее-наружном квадранте. Удаляли 50-100 мкл влаги стекловидного тела с помощью шприца с иглой 27 мм. Помещали имплантат в 0,1 мл физиологического раствора. В установленный порт вводили канюлю 27G, присоединенную к шприцу, содержащему имплантат в физиологическом растворе. Канюлю проводили вглубь стекловидного тела параллельно хрусталику. Медленно вводили 0,1 мл физиологического раствора и имплантат в верхней трети полости стекловидной камеры. Удаляли троакар, герметизацию раны производили без наложения шва.
Оценку состояния внутренних структур глаза при интраокулярном введении заявляемого имплантата осуществляли на 1, 7, 14 и 30 сутки. Методы исследования включали биомикроскопию, офтальмоскопию, электроретинографию, фоторегистрацию изображений с глазного дна и морфологические исследования.
При анализе электроретинографии сетчатки глаз на 1-е сутки после интравитреального введения имплантата отмечалось умеренное снижение биоэлектрической активности сетчатки, что проявлялось в снижении амплитуды b-волны в белом свете до 33 мс - 97 мкВ (норма: 36 мс - 125 мкВ), что свидетельствует о ее легком повреждении вследствие операционной травмы. Через 7 дней отмечалось увеличение амплитуд b-волн до 35,5 мс - 124,3 мкВ, что соответствует норме. Через 1 месяц не выявлено значимых отклонений b-волны от нормы.
Согласно результатам гистологического исследования в глазах с интравитреальным введением заявляемого имплантата структурных изменений и пролиферативных процессов со стороны тканей глаза не отмечено.
В энуклеированных глазах кроликов в течение периода наблюдения все внутриглазные структуры оставались без видимых морфологических изменений. В зоне склеротомии в области плоской части цилиарного тела наблюдали раневой канал без пролиферативных изменений в близлежащих структурах глаза. Склера, эписклера имели нормальное строение, коллагеновые волокна без изменений. Роговица, радужка и цилиарное тело сохраняли нормальную структуру, целостность без каких-либо патологических изменений. Во всех отделах сетчатка оставалась интактной: отсутствовали признаки повреждения фоторецепторов и других нейронов, толщина и стратификация слоев не были нарушены, отека и пролиферативных процессов не выявлено. Морфологических изменений со стороны диска зрительного нерва выявлено не было.
Анализ результатов клинико-морфологических исследований свидетельствует о безопасности интраокулярного введения биодеградируемого многослойного имплантата.
Профиль высвобождения лекарственного вещества изучался в эксперименте in vivo после введения заявляемого имплантата, в котором слои, насыщенные 300 мкг дексаметазона, чередовались со слоями, не насыщенными лекарственным веществом, в витреальную полость глаза кролика породы Шиншилла. Объем глаза кролика составляет примерно 60-70% от объема человеческого глаза. Забор образцов стекловидного тела проводили на 1, 3, 7, 14, 21, 28, 35 сутки с помощью инсулинового шприца с инъекционной иглой 30 gauge. Введение иглы осуществляли в 2 мм от лимба в верхне-наружном квадранте, производили забор аликвоты в объеме 0,1 мл, которую помещали в стеклянные капилляры с заглушками объемом 0,4 мл. Образцы анализировали на жидкостном хроматографе Agilent 1100 (Agilent Technologies, США) с диодно-матричным детектором на хроматографической колонке Nucleodur С18 Gravity размером 150×3,0 мм, заполненной обращенно-фазным сорбентом (Macherey-Nagel, Германия) толщиной 5 мкм, при температуре термостата колонки 30°C. Объем вводимой пробы составил 20 мкл, скорость потока подачи подвижной фазы - 1,0 мл/мин. Время хроматографирования составило 10 минут при аналитической длине волны 239 нм. Регистрация и обработка хроматограмм выполнены с помощью программного обеспечения Chem Station (Agilent, США).
В 1-е сутки после имплантации детектируемая величина дексаметазона в стекловидном теле достигала в среднем 136,8 нг/мл. На 3-и сутки концентрация дексаметазона в стекловидном теле увеличивалась в среднем до 248,5 нг/мл, на 7-е сутки отмечено ее незначительное снижение до 190,0 нг/мл. Значительное уменьшение уровня содержания дексаметазона в образцах выявлено на 14-е сутки. В среднем концентрация исследуемого вещества на данном сроке наблюдения составила 48,6 нг/мл. К 21-м суткам вновь определяли повышение концентрации лекарственного вещества в образцах до 218,5 нг/мл. На 28-е сутки выявили снижение уровня содержания дексаметазона до 103,4 нг/мл, к 35-м суткам препарата в исследуемых образцах стекловидного тела не обнаружено.
Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает достижение и поддержание требуемой концентрации лекарственного вещества в витреальной полости в течение необходимого количества времени; отсутствие риска повреждения внутриглазных структур высокой концентрацией активного агента лекарственного вещества; уменьшение интраоперационной травмы.