СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ, ИХ ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ В ДЕРМАТОЛОГИИ
COMPLEX HYALURONIC ACID ESTERS, THEIR PRODUCTION AND USE THEREOF IN DERMATOLOGY

Настоящее изобретение относится к новым сложноэфирным производным гликозаминогликанов (GAG), таким как гиалуроновая кислота (НА), с производными гидроксикоричной кислоты, такими как феруловая кислота и кофеиновая кислота.
НА представляет собой GAG, состоящий из повторяющейся последовательности дисахаридного звена, образованного глюкуроновой кислотой и N-ацетилглюкозамином.
НА выполняет несколько биологических функций, которые охватывают область от регуляции воды, присутствующей в тканях, до подвижности клеток, а также выполняет в дерме функцию в качестве поддерживающего остова за счет связывания с другими веществами с образованием макромолекулярных комплексов, которые обеспечивают плотность кожи.
Производные гидроксикоричной кислоты, такие как феруловая кислота и кофеиновая кислота, широко распространены в семенах и листьях растений в свободной форме или ковалентно связанными с лигнином или другими биополимерами. Благодаря фенольному ядру и расширенному сопряжению боковой цепи они образуют феноксильные радикалы, которые стабилизируются за счет резонанса, который генерирует их сильную антиокислительную и защитную функцию при различных воспалительных патологиях и в защитном свойстве клеток, подвергающихся ультрафиолетовому облучению.
Гиалуроновая кислота представляет собой увлажняющее вещество, которое действует на уровне кожи за счет удерживания трансэпидермальной влаги. Однако в высоколипидный роговой слой с трудом проникают высокогидрофильные молекулы, которые, более того, представляют собой вещество, являющееся объектом быстрого распада. Одно из преимуществ соединений представленного изобретения состоит в том, что присутствие заместителей гидроксикоричной кислоты в модифицированном полимере обеспечивает защиту от ферментативного разрушения, производимого гиалуронидазой, которая присутствует в тканях; этерификация НА производными гидроксикоричной кислоты предоставляет возможность получения соединений с усиленными липофильными свойствами относительно природного полимера и которые, вследствие этого, могут более легко биоабсорбироваться через эпидермис. В результате своих химических, физических и биологических свойств НА была особо изучена и была объектом структурных модификаций, и имеется несколько публикаций и патентов, касающихся новых производных.
Несколько работ было выполнено по способам ретикуляции НА с целью получения упруговязких продуктов, подлежащих использованию в первую очередь для внутрисуставного введения в терапии артрозов, таких, которые описаны, например, в ЕР 0341745, или подлежащих использованию также в качестве постоперационной антиадгезионной смазки, которая описана, например, в US 4582865.
Относительно небольшим остается число патентов или публикаций, касающихся сложных эфиров, полученных на гидроксигруппах НА с органическими кислотами.
Среди них авторы изобретения ссылаются на US 5679567, которая описывает получение ацетилированной НА с различными уровнями замещения. WO 2005/092929 и Inv. New Drugs (2004), 22(3), 207-217, описывают сложноэфирные производные НА с масляной кислотой, которые снабжены антипролиферативной активностью и которые вследствие этого являются потенциально пригодными для противоопухолевого применения, тогда как WO 2008/081255 описывает другие сложноэфирные производные НА с масляной кислотой, но с высокой степенью ретикуляции, и которые в первую очередь должны применяться в качестве агентов, усиливающих вязкость-упругость, для внутрисуставного введения. Другие сложноэфирные производные НА описаны Picotti et al. в WO 2009/080220, в котором НА этерифицируют липоевой кислотой для предоставления производных для применения в качестве лечебно-косметических средств для кожи или в качестве медицинского устройства для внутрисуставного лечения.
До настоящего времени у авторов изобретения не было сведений относительно применения сложных эфиров полисахаридов, а более конкретно сложных эфиров НА с производными гидроксикоричной кислоты, такими как феруловая кислота и кофеиновая кислота, для защиты кожи в качестве соединений, обладающих усиливающим упругость, увлажняющим, смягчающим действием, или относительно их применения в качестве медицинских устройств с действием против покраснения или успокаивающим действием при эритематозных состояниях, вызванных облучением, или в качестве восполняющих вязкость агентов.
Настоящее изобретение описывает новые сложноэфирные производные гиалуроновой кислоты с производными гидроксикоричной кислоты, такими как феруловая и кофеиновая кислота, отличающиеся от ранее известных производных полисахаридов, которые были этерифицированы различными кислотами, такими как уксусная, масляная и липоевая кислоты.
Молекулярная масса гиалуроновой кислоты предпочтительно может составлять от 200 тыс. до 400 тыс. Да.
Степень замещения этерифицированной гиалуроновой кислоты согласно изобретению может быть отрегулирована и зависит от применяемых условий протекания реакции, таких как, в качестве примера, стехиометрическое соотношение между гиалуроновой кислотой и производным гидроксикоричной кислоты, предварительно активированным карбонил-ди-имидазолом, количество используемого основания для катализа и время реакции, и находится, в рамках исследованных экспериментальных условий, между 2% и 20%.
Вследствие этого химические, физические и реологические свойства производных, полученных согласно изобретению, могут изменяться за счет изменения степени этерификации гиалуроновой кислоты компонентом - гидроксикоричной кислотой.
Предпочтительно в предложенных сложных эфирах гиалуроновой кислоты карбоксильная группа образует соль с натрием.
Предложенные в настоящем изобретении сложные эфиры гиалуроновой кислоты предназначены для местной обработки кожных повреждений, таких как раны, язвы, дерматиты, псориаз, гипертермия, вызванная излучением.
Кроме того, предложенные в настоящем изобретении сложные эфиры гиалуроновой кислоты предназначены для местной обработки в качестве увлажняющих средств, средства повышения упругости, замедляющего старение средства или средства против прыщей, а также для внутрисуставного лечения в качестве восполняющего вязкость средства.
Настоящее изобретение также относится к способу получения таких производных, которые отличаются и являются новыми относительно предшествующего уровня техники. Фактически, согласно предложенному способу натриевую соль гиалуроновой кислоты растворяют в формамиде, причем указанную соль вводят в реакцию в присутствии эквивалентного количества третичного основания с производным гидроксикоричной кислоты (феруловой или кофеиновой кислотой), предварительно активированной карбонилдиимидазолом (CDI) при комнатной температуре, полученную вязкую массу разбавляют водным раствором NaCl, продукт реакции извлекают посредством осаждения ацетоном с последующей очисткой метанолом, фильтрацией и сушкой в вакууме. Предложенный способ обеспечивает возможность удаления примесей, образующихся в процессе синтеза, без необходимости использования затратных по времени и дорогостоящих процессов, таких как диализ или тангенциальная фильтрация, с последующим извлечением конечного целевого продукта посредством лиофилизации или сушки распылением.
При этом в зависимости от требуемой степени этерификации, которая составляет от 2% до 20%, кислота, активируемая CDI, предпочтительно присутствует в соотношении относительно НА, составляющем от 0,25 до 1 эквивалента.
Кроме того, в зависимости от требуемой степени этерификации, которая составляет от 2% до 20%, реакцию НА с кислотой, активированной CDI, предпочтительно проводят в течение периода времени от 1 до 24 часов.
Еще одним объектом настоящего изобретения является композиция для местного применения, содержащая предложенные выше сложные эфиры гиалуроновой кислоты и дерматологически приемлемые инертные эксципиенты.
Предпочтительно композиция для местного применения содержит процентную долю сложного эфира гиалуроновой кислоты от 0,1% до 5% масс. в расчете на композицию.
Предпочтительно композицию для местного применения получают в виде крема, геля, мази, водного или водно-спиртового лосьона, эмульсии масло/вода или вода/масло.
ПРИМЕРЫ
2
Эксперименты с ЯМР регистрировали, используя прибор Bruker Avance 400. Соединения растворяли в DO с pH 12 с использованием капли KOD с концентрацией равной приблизительно 5 мг/мл.
В ароматической зоне, находящейся между 6 и 8 м.д. (ppm), можно наблюдать ароматические сигналы в результате этерификации, тогда как очень сильный сигнал синглета метила гиалуроновой кислоты виден приблизительно при 1,8 м.д. Объединение данных сигналов предоставляет степень этерификации образцов.
Пример 1: Получение феруловой кислоты гиалуроновой кислоты со средней степенью замещения (соединение 1)
3 г гиалуроната Na (м.м. 404; 7,9 мэкв в мономерных звеньях, молекулярная масса равна 300 кДа) растворяют при 90°С в 60 мл формамида. После охлаждения при комнатной температуре 1,05 мл триэтиламина (7,5 мэкв) и 0,5 г ферулоилимидазолида (м.м. 244; 1,99 мэкв) суспендировали в 10 мл формамида и получали, как описано в Molecules 2007, 12, р. 2540-2544, compound 12, и добавляли к полученному таким образом раствору.
После реакции в течение ночи при комнатной температуре реакционную смесь разбавляли 15 мл 5% NaCl. Изначально сильновязкий раствор, который таким образом становился более текучим, наливали по каплям в литр безводного ацетона. Полученный таким образом осадок фильтровали, снова подвергали встряхиванию с 400 мл безводного ацетона, повторно фильтровали и снова встряхивали с 200 мл безводного метанола.
После фильтрования и сушки в вакууме при 40°С извлекали 3,1 г безводного образца.
Полученное таким образом соединение анализировали посредством ИК-, ЯМР-спектроскопии и элементного анализа.
Степень замещения (этерификацию), равную 8%, получали за счет расчета соотношения объединенных сигналов (ЯМР) между сигналом метиловой группы НА и дуплетным сигналом феруловой кислоты (ср. ЯМР, фиг. 1).
Пример 2: Получение сложного ферулового эфира гиалуроновой кислоты с низкой степенью замещения
Следовали такой же методике, как в примере 1, уменьшая, однако, время реакции перед добавлением NaCl только до 2 часов. Получали 2,8 г безводного соединения со степенью этерификации, равной 4% (ср. ЯМР, фиг. 2).
Пример 3: Получение сложного ферулового эфира гиалуроновой кислоты с высокой степенью замещения
Следовали методике примера 1, увеличивая, однако, время реакции перед добавлением NaCl до 24 часов и количество имидазолида до 1,9 г (7,9 мэкв). Получали 3,3 г безводного соединения со степенью этерификации, равной 17% (ср. ЯМР, фиг. 3).
Пример 4: Получение кофеиновой кислоты гиалуроновой кислоты
В раствор кофеиновой кислоты (0,51 г, 2,83 ммоль) в безводном ТГФ (10 мл) добавляли 1,1′-карбонилдиимидазол (CDI, 0,92 г, 5,67 ммоль). Полученную в результате смесь содержали при кипячении с обратным холодильником в течение 1 часа, и реакционную смесь непосредственно использовали на следующей стадии.
Гиалуронат натрия (3,0 г, 7,92 ммоль в мономерных звеньях) растворяли в формамиде (60 мл) при 70°С в течение 1 часа в бутыли с двумя горловинами, помещенной в ванну с песком. Полученный таким образом вязкий и бесцветный раствор охлаждали при комнатной температуре и к нему добавляли TEA (1,1 мл, 7,92 ммоль) и раствор имидазолида в ТГФ (приблизительно 2,8 ммоль). Смесь встряхивали до тех пор, пока не получали однородный оранжево-рыжеватый раствор. Вязкость и стабильность раствора повышалась до такой точки, чтобы приводить за несколько минут к образованию студенистого оранжево-рыжеватого (эластичного и упругого) агломерата. После содержания в покое при комнатной температуре в течение ночи агломерат добавляли к раствору NaCl 5% масс./об. (15 мл).
Полученный гель обрабатывали 200 мл ацетона, фильтровали, ресуспендировали при двухкратном встряхивании с 100 мл метанола, фильтровали и сушили в вакууме. Получали 2,5 г безводного продукта с цветом желтой охры.
2
2
Образцу, равному приблизительно 6 мг, полимера предоставляли возможность набухания в 0,7 мл DO для получения совершенно прозрачного и бесцветного геля. Гель переносили в трубку для ЯМР, при этом анализ (фиг. 4) показывал дуплетные сигналы между 6 и 7,2 м.д., которые могут являться признаком ароматического водорода этерифицированной кофеиновой кислоты, и сильный синглетный сигнал метильной группы при 1,8 м.д. Добавление одной капли NaOD при 40% в DO обеспечивало возможность количественной оценки степени дериватизации гиалуроната натрия, которая, как было обнаружено, составляла 7%.
Пример 5: Оценка устойчивости к ферментному распаду
Присутствие микроорганизмов на эпидермисе вызывает релевантную биологическую активность на коже, активность показана в виде различных ферментных функций, среди которых есть функция, выполняемая ферментом гиалуронидазой. Гиалуроновая кислота (НА) распадается естественным образом благодаря присутствию указанного фермента, который катализирует ее распад посредством гидролиза гликозидных 1,4-бета-связей между мономерными звеньями полисахаридной цепи. НА с поперечной межмолекулярной связью является высокоустойчивой к ферментному действию гиалуронидазы, при этом подобная устойчивость повышается с повышением степени поперечного сшивания. Этерификация НА молекулами, имеющими подходящую химическую структуру, такими как производные гидроксикоричной кислоты согласно изобретению, обеспечивает возможность получения соединений с реологическими признаками, которые могут быть сравнимы с НА с поперечной межмолекулярной связью, сохраняя, однако, хорошую степень растворимости в воде.
Использовали коммерческую натриевую соль НА (молекулярная масса 300 кДа), такую как использована в описанном ранее синтезе, и два образца НА, этерифицированной феруловой кислотой с низкой и высокой степенью этерификации, которые описаны соответственно в примерах 2 и 3 выше.
Эксперимент проводили согласно общепризнанным методикам.
Коротко, полисахаридный раствор (1 мг/мл), содержавшийся при 37°С и содержащий в своем составе фермент в количестве, равном 0,1 мг/мл (гиалуронидаза бычьих семенников, тип I-S Sigma, 1000 Ед/мг), инкубировали при 37°С с постоянным временными интервалами, в диапазоне 0-2 часа, причем образцы в количестве, равном 0,5 мл, брали и оставляли при 100°С в течение 5 минут, фильтровали для извлечения фермента, а после этого анализировали посредством эксклюзионного хроматографического анализа: проведение процесса хроматографии обеспечивает возможность определения распределения молекулярной массы.
После 30 минут инкубирования с ферментом коммерческая неэтерифицированная НА подвергалась сильному распаду, изменяясь от средней молекулярной массы, равной приблизительно 300 кДа, до значения, приблизительно в 10 раз меньшего. Образец, относящийся к примеру 2, со степенью этерификации, равной приблизительно 4%, подвергался распаду, составляющему приблизительно 60%, тогда как образец, относящийся к примеру 3, с высокой степенью этерификации, подвергался только ограниченному процессу распада, изменяясь до средней молекулярной массы, составляющей приблизительно 250 кДа.
Пример 6: Реологическое исследование образца НА, этерифицированного феруловой кислотой
Реологические свойства соединения согласно изобретению (соединение примера 1) сравнивали со свойствами натриевой соли НА (молекулярная масса 300 кДа), используемой в качестве исходного первоначального материала для получения сложных эфиров согласно изобретению.
-1
-1
Реологические измерения проводили с использованием реометра Rotovisco 1-Haake, системы пластина-пластина, программного обеспечения Rheowin 323. Вязкость измеряли посредством градиента скорости диска, «скорости сдвига», от 0,01 с до 500 с, при этом образцы растворяли в количестве, равном 2% в 5% физиологическом растворе NaCl.
Образец, относящийся к примеру 1, показывал реологические свойства псевдопластичного типа, при которых вязкость уменьшается с увеличением скорости сдвига (ср. фиг. 5а и 5b). Расчетные параметры диаграммы текучести, полученной за счет применения зависимости Оствальда-де-Вела, составляли соответственно: К (Па·с), т.е. коэффициент густоты потока, равен 9,97+/-0,53 (n=3) и n=0,47 (индекс реологического поведения, т.е. наклон кривой вязкости на логарифмической шкале как функция градиента скорости).
Фактически данный результат приводит к заключению, что этерификация НА феруловой кислотой предоставляет цепи, которые при низких сдвигах имеют незначительные нелинейные затрудненные конформации, которыми нельзя пренебрегать, которые могут взаимодействовать друг с другом. Посредством увеличения прикладываемого сдвига цепи имеют тенденцию выравнивания с потоком, возвращаясь за счет этого к системе с естественными свойствами.
В отличие от этого немодифицированная естественная НА имеет профиль, типичный для растворов с очень низким значением К (К=0,40 Па·с).
Пример 7: Действие против РФК соединения ферулата НА (Пример 1) на активированных нейтрофилах человека
Изучали, могут ли соединения согласно изобретению сохранять противоокислительную активность захвата радикалов субстратов гидроксикоричных кислот, используемых для этерификации НА.
2
2
Авторы изобретения исследовали способность соединения 1 к подавлению, in vitro, активности реактивных молекул кислорода (РФК), вырабатываемых нейтрофильными лейкоцитами, активированными Форболмиристацетатом (ФМА) в присутствии Люминола, вещества, которое в присутствии оксидантов, таких как HO, проявляет хемилюминесценцию.
6
Соответственно, количества клеточной суспензии лейкоцитов (10 клеток/мл) инкубировали с соединением 1, растворенным в подходящем буфере в присутствии Люминола (5 мкМ). Клетки инкубировали при 37°С в течение 10 минут с соединением 1 или с нативной натриевой солью НА в концентрации, равной 0,02 и 0,2 мМ. После этого клетки активировали 0,1 мкМ ФМА и отслеживали хемилюминесценцию в течение 20 минут с временными интервалами, равными 4 минутам, с помощью ридера флуоресценции HTS7000 (Perkin Elmer).
Соединение 1 показало максимум ингибирования, составляющий 7 8%, при более высокой испытываемой концентрации, тогда как НА была практически неактивна, показывая, что введение феруловой кислоты в полисахарид понижало противорадикальную активность первоначального субстрата.
Пример 8: Получение водно-масляного смягчающего крема с фильтром солнечного излучения
В качестве неограничивающего примера изобретения получали готовую форму крема, заключающую в себе сложноэфирное производное согласно изобретению, усиленное за счет добавления вещества, обладающего солнцезащитным фактором (УФВ), такого как гамма-оризанол, для добавления действия хромофорного фрагмента модифицированному полисахариду.
Готовая форма имеет в своем составе соединение 1, описанное в примере 1, с концентрацией, равной 2%, смешанное с общепринятыми эксципиентами, используемыми в дерматологии, такими как эмульсифицирующие агенты, консерванты, успокаивающие агенты, растворители и продукт, имеющий защитную активность против солнечной радиации, а именно гамма-оризанол.
Кратко, процесс получения состоял в следующем:
a) жировая фаза: дикаприлил карбонат, кококаприлат, полиглицерил-2-диполигидроксистеарат и феноксиэтанол растворяли при встряхивании посредством нагревания до приблизительно 80°С в аппарате для растворения; после растворения добавляли гамма-оризанол;
b) водная фаза: воду, натрия дегидроацетат и соединение 1 загружали в турбоэмульгатор; после нагревания до приблизительно 60°С до растворения добавляли дополнительные компоненты всегда при легком встряхивании, а именно эмульгирующую смесь натрия лаурилглюкозы карбоксилата/лаурилглюкозида и смесь консервантов метилпропандиола/фенилпропанола;
с) эмульсия: жировую фазу наливали при встряхивании в водную фазу и включали турбину на 10 минут; реакционную массу, в конце концов, медленно охлаждали, всегда при встряхивании, до температуры, равной 20/25°С.
Получали крем, имеющий следующую композицию (% масс.):
Воду следует добавлять до 100.
Пример 9: Функциональное исследование лечебно-косметической активности для кожи
Функциональную активность в качестве лечебно-косметического средства для кожи, например степень увлажнения и упругости кожи, исследовали с применением опытной готовой формы, показанной в предшествующих примерах, с группой специально подготовленных добровольцев. Во время исследования активность готовой формы примера 8 сравнивали с такой же готовой формой без активных ингредиентов (контроль) на двух группах добровольцев, подвергшихся обработке два раза в день в течение периода, равного 4 неделям (периоды времени Т0 и T4w).
А) упругость кожи: оценку упругости кожи проводили с помощью «кожного измерителя», измерительного инструмента, который посредством зонда, приложенного к коже, создает внутри самого зонда отрицательное давление (всасывание) на протяжении 1 секунды, с последующим сбрасыванием. Упругость рассчитывают с помощью соотношения между остаточной деформацией и максимальным растяжением кожи. Подобное соотношение, известное в литературе в качестве параметра R2, показывает способность кожи возвращаться к своему первоначальному состоянию покоя вслед за стрессовым явлением. Чем больше данное значение приближается к 1, тем выше упругость кожи.
Обработка группы, связанная с готовой формой примера 8, дала процентное изменение параметра R2 во время T4w, по отношению к первоначальному времени Т0, равное 27,5% (критерий Стьюдента р<0,05), тогда как было обнаружено, что такое же процентное изменение для контрольной группы было незначительным. Подобный результат показал, что соединение 1 согласно изобретению наделено усиливающей релевантную упругость активностью, результатом которой является увеличение параметра R2, что не было обнаружено в контрольной группе, приготовленной с теми же самыми эксципиентами.
2
В) Гидратация кожи: уровень гидратации кожи лица измеряли с помощью «корнеометра», инструмента, который измеряет гидратацию кожи на основании физического принципа емкостного сопротивления. Инструмент состоит из квадратного датчика площадью 49 мм. Посредством вдавливания поверхности датчика на плоскую область кожи лица инструмент предоставляет число, пропорциональное содержанию воды в роговом слое. Вследствие этого число предоставляет измерение гидратации кожи на поверхности кожи, выраженное в виде корнеометрических единиц (от 0 до 150 у.е.), которые являются условными единицами инструмента.
В конце испытания группа, обработанная готовой формой примера 8, зарегистрировала увеличение процентного изменения значений гидратации кожи, составляющее до 4,8% относительно отсутствия изменения контрольной группы, использованной для сравнения. Однако было обнаружено, что подобное увеличение находится близко к пределу достоверности, результат, который, возможно, является следствием относительно низкого числа членов использованной группы (n=10).