КРЕМНИЙЦИНКБОРСОДЕРЖАЩИЙ ГЛИЦЕРОГИДРОГЕЛЬ ДЛЯ МЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ, ОБЛАДАЮЩИЙ РАНОЗАЖИВЛЯЮЩЕЙ, РЕГЕНЕРИРУЮЩЕЙ, БАКТЕРИЦИДНОЙ И ПРОТИВОГРИБКОВОЙ АКТИВНОСТЬЮ

Изобретение относится к фармацевтической химии и медицине, а именно к новому биологически активному химическому веществу - кремнийцинкборсодержащему глицерогидрогелю, который может найти применение в качестве лекарственного средства для местного применения, обладающего широким спектром фармакологической активности, в частности ранозаживляющей, регенерирующей, бактерицидной и фунгистатической (противогрибковой).

Известны глицераты (глицеролаты) кремния, обладающие транскутанной проводимостью медикаментозных добавок, состав которых в избытке глицерина отвечает формуле Si(C₃H₇O₃)₄⋅хС₃Н₈O₃, где 3≤х≤10, и глицерогидрогели на их основе, полученные путем добавления к ним водного раствора электролита при температуре 80°С и перемешивании (пат. RU 2255939, C07F 7/04, А61К 47/30, 2005). Глицеролаты кремния, а также глицерогидрогели на их основе являются физиологически активными веществами, нетоксичны, обладают не только транскутанной, но и ранозаживляющей и регенерирующей активностью (Хонина Т.Г., Шадрина Е.В., Бойко А.А. и др. Синтез гидрогелей на основе полиолатов кремния // Изв. АН. Сер. хим. 2010, №1, 76-81). Они рекомендованы, в основном, для использования в качестве основ местных фармацевтических композиций, обладающих высокой пенетрирующей активностью в ткани, что приводит к снижению дозы лекарственных добавок при сохранении эффективности их действия (пат. RU 2326667, А61К 31/496, А61Р 31/04, 2008).

Однако известные вещества не обладают выраженной антибактериальной (бактерицидной) активностью и не оказывают противогрибкового (фунгистатического) действия.

Известен комплексный бис(глицеролат) бора НВ(С₃Н₆O₃)₂, проявляющий кислотные свойства, полученный при взаимодействии борной кислоты с глицерином при растворении (С.Chiappe, F. Signori, G. Valentini et al. Novel (Glycerol)borate-Based Ionic Liquids: an Experimental and Theoretical Study // J. Phys. Chem. B. 2010, №114, 5082-5088). 10%-й раствор борной кислоты в глицерине (глицероборная кислота) проявляет более выраженные кислотные свойства, чем борная кислота, и обладает антисептическим действием. Средство используют в медицинской практике - для смазывания пораженных участков кожи при опрелостях, а также при кольпитах (Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Новая Волна, 2012, с. 942).

К недостаткам известного средства можно отнести вероятность токсического действия при его передозировке или более длительном (по сравнению с рекомендуемым) употреблении. Кроме того, средство обладает узким спектром применения и не проявляет регенерирующего эффекта.

Известен моноглицеролат цинка ZnС₃Н₆О₃, обладающий разнообразной фармакологической активностью: противовоспалительной, антибактериальной, противовирусной, противогрибковой, дерматопротекторной (пат. US 4544761, C01F 3/06, 1985; пат. US 4943316, B22F 9/00, B22F 9/24, 1990). Его используют в основном в виде порошка в составе крема/мази для местного лечения кожных заболеваний различной этиологии, в том числе, атопического дерматита, псориаза, экземы (пат. NZ 538113, C07F 3/06, А61К 7/36, 2006).

Недостатком известного средства является его невысокая биодоступность вследствие плохой растворимости, что приводит к использованию достаточно высоких (до 20%) концентраций в составе крема/мази.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является кремнийцинксодержащий глицерогидрогель, обладающий ранозаживляющей, регенерирующей и антибактериальной активностью, состав которого отвечает формуле kSi(С₃Н₇О₃)₄⋅ZnС₃Н₆О₃⋅хС₃Н₈О₃⋅уН₂O, где 1≤k≤4, 7≤х≤26, 20≤у≤100, полученный взаимодействием тетраглицеролата кремния в избытке глицерина Si(C₃H₇O₃)₄⋅xC₃H₈O₃, где 0,5≤х≤10, моноглицеролата цинка в избытке глицерина ZnC₃H₆O₃⋅6С₃Н₈O₃ и воды в мольном соотношении Si(C₃H₇O₃)₄: ZnС₃Н₆O₃: С₃H₈О₃: Н₂O, равном (1÷4):1:(7÷26):(20÷100), при температуре 20-40°С и перемешивании (пат. RU 2520969, C07F 71/18, C07F 3/06, А61К 31/695, 2014). Кремнийцинксодержащий глицерогидрогель обладает выраженной ранозаживляющей и регенерирующей активностью; оказывает умеренное антибактериальное действие, охватывая аэробные бактериальные формы ряда грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов. Кроме того, кремнийцинксодержащий глицерогидрогель представляет интерес как потенциальный иммунотропный препарат для местного применения (Штанъко И.Н. Разработка иммунотропных средств для местного применения на основе кремний- и кремнийцинксодержащих производных глицерина.: дис.… канд. фарм. наук: 14.04.02: защищена 26.05.15. Пермь, 2015, 147 с.). Гель нетоксичен, прост в получении, удобен в использовании и эффективен, в частности, при лечении герпес-вирусных инфекций (Штанько И.Н., Ваневская Е.А., Мандра Ю.В. и др. Кремнийцинксодержащий глицерогидрогель - потенциальный иммунотропный препарат топического применения // Российский иммунологический журнал. 2015, т. 9(18), №2(1), 514-515) и гиперкератоза (Баркова А.С., Шурманова Е.И., Хонина Т.Г. и др. Оценка эффективности кремнийцинксодержащих средств при заболеваниях сосков вымени высокопродуктивных коров // Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии. 2014, №3, 20-24).

Однако известный глицерогидрогель не обладает широким спектром антимикробной активности.

Таким образом, перед авторами стояла задача с целью расширения арсенала лекарственных средств получить новое биологически активное вещество в форме геля, сочетающее в своем составе на молекулярном уровне атомы Si, Zn, а также В.

Технический результат, который будет достигнут от использования заявляемого средства, заключается в более широком по сравнению с прототипом спектре фармакологической активности, в частности, ранозаживляющей, регенерирующей, бактерицидной и фунгистатической (противогрибковой). При этом средство должно быть безопасным в применении, простым в получении и хорошо воспроизводимым в способе получения при использовании доступного сырья, стабильным при хранении, удобным для практического использования.

Технический результат достигается путем получения кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля для местного применения, обладающего ранозаживляющей, регенерирующей, бактерицидной и противогрибковой активностью, состав которого отвечает формуле mSi(C₃H₇O₃)₄⋅ZnC₃H₆O₃⋅nНВ(C₃H₆O₃)₂⋅хC₃H₈O₃⋅уH₂O, где 1≤m≤3, 1≤n≤2, 9≤x≤15, 28≤у≤70, полученного взаимодействием тетраглицеролата кремния в избытке глицерина Si(C₃H₇O₃)₄⋅хC₃H₈O₃, где 1,5≤х≤4,5, моноглицеролата цинка в избытке глицерина ZnC₃H₆O₃⋅6C₃H₈O₃, бисглицеролата бора НВ(C₃H₆O₃)₂ и воды в мольном соотношении Si(C₃H₇O₃)₄:ZnC₃H₆O₃:НВ(C₃H₆O₃)₂:C₃H₈O₃:Н₂O, равном (1÷3):1:(1÷2):(9÷15):(28÷70), при температуре 40-60°С и перемешивании.

Сущность изобретения заключается в получении нового вещества в форме геля, сочетающего в своем составе на молекулярном уровне атомы Si, Zn, а также В и обладающего ранозаживляющей, регенерирующей, бактерицидной и противогрибковой активностью.

Кремний, цинк и бор являются микроэлементами, необходимыми для нормального функционирования организма человека.

Кремний присутствует практически во всех органах и тканях организма, особенно богата кремнием соединительная ткань, он является структурным компонентом в составе мукополисахаридов и их белковых комплексов, образующих остов соединительной ткани и определяющих ее механическую прочность, эластичность и упругость. Кремний обеспечивает рост и упрочнение соединительной ткани как в период эмбрионального развития, так и при заживлении ран; способствует биосинтезу коллагена и образованию костной ткани; играет существенную роль в метаболических и ферментативных процессах (М.Г. Воронков, Г.И. Зельчан, Э.Я. Лукевиц. Кремний и жизнь. Биохимия, фармакология и токсикология соединений кремния. Рига: Зинатне, 1978, 586 с.).

Цинк находится в организме человека преимущественно в скелетных мышцах, значительные концентрации цинка обнаружены в коже, волосах, костной ткани, печени, сетчатке глаза, предстательной железе. Цинк влияет на рост клеток, особенно во время их репродукции и дифференциации; участвует в кроветворении, в процессах регенерации кожи, секреции сальных желез, в росте ногтей, волос. Он принимает участие во многих ферментативных реакциях, повышает устойчивость к инфекционным заболеваниям, принимает непосредственное участие в формировании Т- и В-клеточного иммунитета, стимулируя синтез антител (А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова. Микроэлементозы человека. М.: Медицина, 1991, 496 с.; Shankar А.Н., Prasad A.S. Zinc and Immune Function: the Biological Basis of Altered Resistance to Infection // The American Journal of Clinical Nutrition. 1998, V. 68, 447-463).

Бор, как кремний и цинк, участвует в ферментативных процессах; кроме того, регулирует активность паратиреоидного гормона (гормона паращитовидных желез), влияет на функции щитовидной и половых желез, способствует переходу витамина D в активную форму, влияет на всасывание и обмен макроэлементов, в частности, кальция и фосфора, участвует в регуляции активности центральной нервной системы (А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова. Микроэлементозы человека. М.: Медицина, 1991, 496 с.).

Таким образом, создание лекарственных препаратов на основе соединений кремния, цинка и бора имеет под собой совершенно определенную как биохимическую, так и фармакологическую основу.

Формула состава заявляемого глицерогидрогеля - mSi(C₃H₇O₃)₄⋅ZnC₃H₆O₃⋅nНВ(C₃H₆O₃)₂⋅хC₃H₈O₃⋅уH₂O, где 1≤m≤3, 1≤n≤2, 9≤x≤15, 28≤у≤70 с использованием символа " · " является условной, отражающей только мольное соотношение исходных компонентов, участвующих в процессе образования геля. Образование кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля соответствует золь-гель процессу, включающему химические реакции гидролиза и конденсации элементсодержащих глицеролатов (прекурсоров), сопровождающиеся коллоидными трансформациями (Brinker C.J., Sehgal R., Hietala S.L. et al. Sol-gel Strategies for Controlled Porosity Inorganic Materials // J. Membrane Sci. 1994, V. 94, 85-102). Полученный глицерогидрогель представляет собой физически/химически сложную многокомпонентную дисперсную систему, состоящую из: а) пространственного полимерного каркаса - твердой фазы, образующейся в результате гидролитической (со)конденсации прекурсоров и лишающей систему текучести, и б) жидкой водно-глицериновой среды, содержащей не вошедшие в трехмерную фазу прекурсоры и/или низкомолекулярные продукты их гидролитической конденсации в биологически активной и биологически доступной форме. Сочетание на молекулярном уровне трех микроэлементов, кремния, цинка и бора, обеспечивает синергетический фармакологический эффект. При этом глицерин, являясь комплексообразователем-стабилизатором и находясь в равновесной смеси, препятствует процессам полного гидролиза прекурсоров, в частности наиболее реакционноспособных глицеролатов кремния, до кремниевой кислоты, и, таким образом, оказывает стабилизирующее влияние на структуру (и свойства) образующегося кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля.

Гель характеризуется не только отсутствием текучести, но и остаточной деформации, то есть, гель деформируется обратимо. Сплошность геля может быть нарушена, но каждый отдельный фрагмент сохраняет его свойства. При диспергировании кремнийцинкборсодержащий глицерогидрогель легко переходит в мазеподобное состояние, хорошо распределяется на коже и слизистой оболочке.

Авторами были проведены экспериментальные исследования по оптимизации мольного соотношения тетраглицеролата кремния, моноглицеролата цинка, бисглицеролата бора, глицерина и воды для получения в оптимальных условиях глицерогидрогеля, обладающего необходимыми фармако-технологическими характеристиками. Так, мольное содержание глицеролатов кремния, цинка и бора должно соответствовать их оптимальному соотношению, позволяющему получить фармакологически активный гель, устойчивый к синерезису и обладающий приемлемой консистенцией для практического использования. При содержании тетраглицеролата кремния (относительно 1-мольного содержания цинка) менее предлагаемого (m<1), а бисглицеролата бора -более предлагаемого (n>2), образование глицерогидрогеля не происходит. В случае содержания тетраглицеролата кремния более предлагаемого (m>3), а бисглицеролата бора менее предлагаемого (n<1), полученный глицерогидрогель не обладает явно выраженной антимикробной активностью. При содержании глицерина и воды более предлагаемого (х>15 и у>70), глицерогидрогель подвергается синерезису, кроме того, избыток глицерина придает гелю «жирную» консистенцию и может оказать отрицательное воздействие на кожу; при содержании глицерина и воды менее предлагаемого (х<9 и у<28), образуется плотный малоудобный в применении гель.

Из анализа научно-технической и патентной литературы в настоящее время биологически активный кремнийцинкборсодержащий глицерогидрогель для местного применения, обладающий ранозаживляющей, регенерирующей, бактерицидной и фунгистатической (противогрибковой) активностью, не обнаружен, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Кроме того, это вещество отвечает критерию «промышленная применимость», т.к. оно безопасно в применении, удобно в использовании, просто в получении и хорошо воспроизводимо в способе получения при использовании доступного сырья, стабильно при хранении и удобно для практического применения.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Кремнийцинкборсодержащий глицерогидрогель, состав которого отвечает формуле mSi(C₃H₇O₃)₄⋅ZnC₃H₆O₃⋅nНВ(C₃H₆O₃)₂⋅хC₃H₈O₃⋅уH₂O, где l≤m≤3, 1≤n≤2, 9≤x≤15, 28≤у≤70 получают следующим образом. Тетраглицеролат кремния в избытке глицерина Si(C₃H₇O₃)₄⋅хC₃H₈O₃, где 1,5≤х≤4,5, в виде прозрачного вязкого раствора, моноглицеролат цинка в избытке глицерина ZnC₃H₆O₃⋅6C₃H₈O₃ в виде коллоидной суспензии и бисглицеролат бора НВ(С₃Н₆O₃)₂ в виде прозрачной вязкой жидкости смешивают при комнатной температуре с последующим добавлением воды в мольном соотношении Si(C₃H₇O₃)₄:ZnC₃H₆O₃:НВ(C₃H₆O₃)₂:C₃H₈O₃:Н₂O, равном (1÷3):1:(1÷2):(9÷15):(28÷70). Полученную смесь нагревают до 40-60°С и перемешивают до потери в системе текучести, сопровождающейся образованием однородного геля белого цвета. Продукт охарактеризован данными элементного анализа и ИК спектроскопии.

Следующие примеры характеризуют способ получения и состав кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля, определение острой токсичности, а также исследование ранозаживляющей, регенерирующей активности (на примере экспериментальных животных in vivo) и антимикробных свойств (in vitro).

Пример 1. Синтез кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля Si(C₃H₇O₃)₄⋅ZnC₃H₆O₃⋅НВ(С₃Н₆O₃)₂⋅9С₃Н₈O₃⋅28Н₂O.

32,26 г (0,048 моль) тетраглицеролата кремния в избытке глицерина Si(C₃H₇O₃)₄⋅3C₃H₈O₃, 34,15 г (0,048 моль) моноглицеролата цинка в избытке глицерина ZnC₃H₆O₃⋅6C₃H₈O₃, 9,26 г (0,048 моль) бисглицеролата бора НВ(C₃H₆O₃)₂ и 24,33 г (1,351 моль) воды (мольное соотношение компонентов Si(C₃H₇O₃)₄:ZnC₃H₆O₃:HB(C₃H₆O₃)₂:C₃H₈O₃: Н₂O=1:1:1:9:28) смешивают при комнатной температуре, после чего нагревают до 40°С и перемешивают до образования геля белого цвета в количестве 100 г. Состав полученного продукта отвечает формуле Si(C₃H₇O₃)₄⋅ZnC₃H₆O₃⋅НВ(C₃H₆O₃)₂⋅9C₃H₈O₃⋅28Н₂O.

Найдено (%): С 27,78; H 8,60; Si 1,37; Zn 3,14; В 0,50. C₄₈H₁₇₅O₇₆SiZnB.

Вычислено (%): С 27,81; H 8,51; Si 1,36; Zn 3,15; В 0,52.

ИК-спектр, ν/см^-1: 3275 (ОН); 2939, 2882 (С-Н); 1644 (Н-О-Н); 1410, 1330, 1290 (С-Н, В-О); 1204 (Si-O-B); 1105 (С-O в С-О-Н втор.); 1033, 991 (С-O в С-О-Н перв., Si-O-С); 647 (Zn-O).

Пример 2. Синтез кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля 3Si(C₃H₇O₃)₄⋅ZnC₃H₆O₃⋅2НВ(С₃Н₆O₃)₂⋅15С₃Н₈O₃⋅70Н₂О.

46,02 г (0,069 моль) тетраглицеролата кремния в избытке глицерина Si(C₃H₇O₃)₄ ⋅ 3C₃H₇O₃, 16,24 г (0,023 моль) моноглицеролата цинка в избытке глицерина ZnC₃H₆O₃ ⋅ 6C₃H₈O₃, 8,81 г (0,046 моль) бисглицеролата бора НВ(C₃H₆O₃)₂ и 28,93 г (1,606 моль) воды (мольное соотношение компонентов Si(C₃H₇O₃)₄:ZnC₃H₆O₃:HB(C₃H₆O₃)₂:C₃H₈O₃:Н₂O=3:1:2:15:70) смешивают при комнатной температуре, после чего нагревают до 40°С и перемешивают до образования геля белого цвета в количестве 100 г. Состав полученного продукта отвечает формуле 3Si(C₃H₇O₃)₄ ⋅ ZnC₃H₆O₃ ⋅ 2НВ(C₃H₆O₃)₂ ⋅ 15C₃H₈O₃ ⋅ 70Н₂О.

Найдено (%): С 26,41; H 8,70; Si 1,90; Zn 1,52; В 0,48. C₉₆H₃₇₄O₁₆₆Si₃ZnB₂.

Вычислено (%): С 26,46; H 8,65; Si 1,93; Zn 1,50; В 0,50.

ИК-спектр, ν/см^-1: 3280 (ОН); 2938, 2881 (C-Н); 1646 (Н-О-Н); 1412, 1325, 1286 (С-Н, В-О); 1205 (Si-O-B); 1107 (С-O в С-О-Н втор.); 1030, 990 (С-O в С-О-Н перв., Si-O-С); 650 (Zn-O).

Пример 3. Синтез кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля 2Si(C₃H₇O₃)₄⋅ZnC₃H₆O₃⋅1,5НВ(С₃Н₆O₃)₂⋅9С₃Н₈O₃⋅70Н₂О.

31,98 г (0,060 моль) тетраглицеролата кремния в избытке глицерина Si(C₃H₇O₃)₄⋅1,5С₃Н₈O₃, 21,34 г (0,030 моль) моноглицеролата цинка в избытке глицерина ZnC₃H₆O₃⋅6С₃Н₈O₃, 8,68 г (0,045 моль) бисглицеролата бора НВ(С₃Н₆O₃)₂ и 38,00 г (2,109 моль) воды (мольное соотношение компонентов Si(C₃H₇O₃)₄:ZnC₃H₆O₃:HB(C₃H₆O₃)₂:С₃Н₈O₃:Н₂O=2:1:1,5:9:70) смешивают при комнатной температуре, после чего нагревают до 60°С и перемешивают до образования геля белого цвета в количестве 100 г.

Состав полученного продукта отвечает формуле 2Si(С₃Н₇О₃)₄⋅ZnC₃H₆O₃⋅1,5НВ(С₃Н₆O₃)₂⋅9С₃Н₈O₃⋅70Н₂О.

Найдено (%): С 22,76; H 8,99; Si 1,72; Zn 1,95; В 0,45. C₆₃H_293,5O₁₃₃Si₂ZnB_1,5.

Вычислено (%): С 22,80; H 8,92; Si 1,69; Zn 1,97; В 0,49.

ИК-спектр, ν/см^-1: 3279 (ОН); 2935, 2883 (С-Н); 1643 (Н-О-Н); 1415, 1325, 1287 (С-Н, В-О); 1203 (Si-O-B); 1105 (С-O в С-О-Н втор.); 1033, 991 (С-O в С-О-Н перв., Si-O-С); 645 (Zn-O).

Пример 4. Синтез кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля 2Si(C₃H₇O₃)₄⋅ZnC₃H₆O₃⋅1,5НВ(С₃Н₆O₃)₂⋅15С₃Н₈O₃ ⋅ 28Н₂O.

51,82 г (0,064 моль) тетраглицеролата кремния в избытке глицерина Si(C₃H₇O₃)₄⋅4,5С₃Н₈O₃, 22,74 г (0,032 моль) моноглицеролата цинка в избытке глицерина ZnC₃H₆O₃⋅6С₃Н₈O₃, 9,25 г (0,048 моль) бисглицеролата бора НВ(С₃Н₆O₃)₂ и 16,20 г (0,899 моль) воды (мольное соотношение компонентов Si(C₃H₇O₃)₄:ZnC₃H₆O₃:HB(C₃H₆O₃)₂:С₃Н₈O₃:Н₂O=2:1:1,5:15:28) смешивают при комнатной температуре, после чего нагревают до 60°С и перемешивают до образования геля белого цвета в количестве 100 г.

Состав полученного продукта отвечает формуле 2Si(C₃H₇O₃)₄⋅ZnC₃H₆O₃⋅1,5НВ(С₃Н₆O₃)₂⋅15С₃Н₈O₃⋅28Н₂O.

Найдено (%): С 31,21; H 8,43; Si 1,78; Zn 2,08; В 0,49. C₈₁H_257,5O₁₀₉Si₂ZnB_1.5.

Вычислено (%): С 31,24; H 8,34; Si 1,80; Zn 2,10; В 0,52.

ИК-спектр, ν/см^-1: 3283(ОН); 2930, 2885 (С-Н); 1637 (Н-О-Н); 1418, 1321, 1285 (С-Н, В-О); 1200 (Si-O-B); 1106 (С-О в С-О-Н втор.); 1031, 993 (С-O в С-О-Н перв., Si-O-С); 642 (Zn-O).

Пример 5. Синтез кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля 2,5Si(C₃H₇O₃)₄⋅ZnC₃H₆O₃ ⋅ НВ(С₃Н₆O₃)₂ ⋅ 13,5С₃Н₈O₃ ⋅ 50Н₂О.

48,14 г (0,072 моль) тетраглицеролата кремния в избытке глицерина Si(C₃H₇O₃)₄⋅3С₃Н₈O₃, 20,39 г (0,029 моль) моноглицеролата цинка в избытке глицерина ZnC₃H₆O₃⋅6С₃Н₈O₃, 5,53 г (0,029 моль) бисглицеролата бора НВ(С₃Н₆O₃)₂ и 25,94 г (1,440 моль) воды (мольное соотношение компонентов Si(C₃H₇O₃)₄:ZnC₃H₆O₃:HB(C₃H₆O₃)₂:С₃Н₈O₃:Н₂O=2,5:1:1:13,5:50) смешивают при комнатной температуре, после чего нагревают до 40°С и перемешивают до образования геля белого цвета в количестве 100 г.

Состав полученного продукта отвечает формуле 2,5Si(C₃H₇O₃)₄⋅ZnC₃H₆O₃⋅НВ(С₃Н₆O₃)₂⋅13,5С₃Н₈O₃⋅50Н₂О.

Найдено (%): С 27,44; H 8,71; Si 2,05; Zn 1,84; В 0,29. C_79,5H₂₉₇O_129,5Si_2,5ZnB.

Вычислено (%): С 27,50; H 8,62; Si 2,02; Zn 1,88; В 0,31.

ИК-спектр, ν/см^-1: 3280 (ОН); 2936, 2885 (С-Н); 1634 (Н-О-Н); 1415, 1323, 1281 (С-Н, В-О); 1208 (Si-0-B); 1103 (С-O в С-О-Н втор.); 1026, 994 (С-O в С-О-Н перв., Si-O-С); 649 (Zn-O).

Микробиологические исследования заявляемого средства

Исследования выполнены в ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт дерматовенерологии и иммунопатологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации (г. Екатеринбург). Оценку антимикробных свойств (бактерицидную и фунгистатическую активность) кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля, состав которого отвечает формуле Si(C₃H₇O₃)₄ ⋅ ZnC₃H₆O₃ ⋅ НВ(С₃Н₆O₃)₂ ⋅ 9С₃Н₈O₃ ⋅ 28Н₂O (пример 1), проводили согласно методическим рекомендациям по экспериментальному (доклиническому) изучению лекарственных препаратов для местного лечения гнойных ран [Доценко Б.М., Бирюкова С.В., Тамм Т.И. и др. 1989. - М.: МЗ СССР: 48 с.] методом диффузии в агар антибиотических веществ (метод лунок) и методом серийных разведений в жидкой среде для дерматофитов и дрожжевых грибов [Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ //под общ. ред. чл-корр. РАМН, проф. Хабриева Р.У., - 2-изд., перераб. и доп.- М.: ОАО "Издательство "Медицина", 2005, - 832 с.].

Бактерицидную активность исследовали методом диффузии в агар в отношении следующих тест-штаммов микроорганизмов: Escherichia coli АТСС 8739, Staphylococcus aureus АТСС 25923, Pseudomonas aeruginosa АТСС 9027, а также клинических штаммов Staphylococcus aureus (2 штамма MRSA с разной антибиотикочувствительностью), и Streptococcus pyogenes, выделенных с кожи больных с дерматозами, осложненных вторичной инфекцией (Таблица 1). Кроме того, данным методом была исследована активность кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля относительно штамма Candida albicans ΡΚΠΓΥ - 401/NCTC-885-653.

Использовали суточные культуры бактерий. Исследуемый гель массой 50 мг вносили в лунки, вырезанные в агаре Мюллера-Хинтон (диаметром 10 мм), чашки со средой предварительно засевали газоном тест-культурой микроорганизма. Микробная нагрузка составляла 0,5 по МакФарланду, что соответствует 1,5⋅10⁹ КОЕ/мл (оптическая плотность, измеренная по денситометру, составляла 0,64-0,67).

Оценку антимикробной активности проводили по следующим критериям [Блатун Л.А., Терехова Р.П., Страдомский Б.В., Лыкова Е.О., Солодунов Ю.Ю. 2008. Стелланин-ПЭГ мазь 3%: сравнительная антимикробная активность в отношении возбудителей хирургической инфекции // Антибиотики и химиотерапия. 53, №11-12: 16-18]:

- зона задержки роста микроорганизмов диаметром до 10 мм указывала на отсутствие активности препарата в отношении данного тест-штамма;

- зона задержки роста микроорганизмов диаметром 11-16 мм указывала на низкую активность препарата в отношении данного тест-штамма;

- зона задержки роста микроорганизмов диаметром 17-20 мм рассматривалась как умеренная активность препарата;

- зона задержки роста микроорганизмов диаметром более 20 мм свидетельствовала о высокой активности препарата.

Как следует из таблицы 1, кремнийцинкборсодержащий глицерогидрогель in vitro проявляет высокую бактерицидную активность в отношении наиболее частых возбудителей пиодермий (S. aureus как тест-штамма, так клинических резистентных штаммов, и S. pyogenes,), в том числе клинических штаммов S. aureus, демонстрирующих устойчивость к метициллину (MRSA) и являющихся эпидемиологически опасными и полирезистентными к широко применяемым антимикробным препаратам; высокую активность в отношении тест-штамма Е. coli. и наиболее низкую - в отношении тест-штамма P. aeruginosa. Кроме того, исследуемый глицерогидрогель проявляет высокую фунгицидную активность относительно штамма Candida albicans (величина зоны подавления -24 мм)

Противогрибковую (фунгистатическую) активность исследовали методом серийных разведений в отношении следующих тест-штаммов грибов из Российской коллекции патогенных грибов (Таблица 2):

1. Trichophyton rubrum РКПГ_F-1408

2. Trichophyton mentagrophytes РКПГ_F-1425

3. Trichophyton tonsurans РКПГ_F -1458

4. Trichophiton violaceum РКПГ_F -1393

5. Trichophyton interdigitale РКПГ_F - 1229

6. Trichophyton schoenleinii РКПГ_F - 235/25

7. Epidermophyton floccosum РКПГ_F - 1174

8. Microsporum canis РКПГ_F - 1403

В пробирки с жидкой средой Сабуро засевали соответствующую культуру гриба. Культуры дерматофитов (2-недельные) растирали в стерильной ступке с жидкой средой Сабуро. Готовили взвесь по стандарту мутности - 10⁸ КОЕ/мл. В каждую пробирку с разведенным исследуемым кремнийцинкборсодержащим глицерогидрогелем вносили по 0,04 мл взвеси культуры гриба, включая контрольную. Засеянные пробирки помещали в термостат при 27°С на 14 дней. Чувствительность к препарату определяется его минимальной дозой, при которой рост гриба не наблюдается.

Как следует из таблицы 2, образец кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля проявляет высокую антифунгальную активность в отношении всех исследуемых тест-культур дерматофитов в разведении 1:10-1:20, при этом в отношении Candida albicans - высокую активность только в нативном состоянии (метод диффузии в агар). В разведении 1:40 отмечено фунгистатическое действие кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля в отношении Tr. rubrum, Tr. violaceum, Tr. mentagrophytes var. interdigitale, Tr. schoenleinii, E. floccosum. В разведении 1:80 кремнийцинкборсодержащий глицерогидрогель еще проявляет фунгистатическое действие в отношении Tr. mentagrophytes var. interdigitale, Tr. schoenleinii, E. floccosum.

Токсикологические исследование заявляемого средства

Исследования кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля, состав которого отвечает формуле Si(С₃Н₇O₃)₄ ⋅ ZnC₃H₆O₃ ⋅ НВ(С₃Н₆О₃)₂ ⋅ 9С₃Н₈O₃ ⋅ 28Н₂O (пример 1) выполнены на кафедре фармакологии и клинической фармакологии ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России (г. Екатеринбург) согласно «Руководству по проведению доклинических исследований лекарственных средств» под редакцией А.Н. Миронова (ч. 1. М.: Гриф и К, 2012 г., 944 с.), с соблюдением требований Европейской конвенции по защите лабораторных животных.

Исследования проводили на лабораторных животных обоего пола: белых беспородных мышах массой 17-21 г, белых крысах популяции линии Wistar массой 180-280 г и кроликах породы Шиншилла массой 2,7-3,8 кг. Экспериментальные животные содержались в виварии при температуре 18-20°С в условиях естественного светового цикла на стандартной диете при свободном доступе к пище и воде.

Для изучения острой токсичности было сформировано 12 групп экспериментальных животных по 12 особей (6 самок и 6 самцов) в каждой группе: 6 групп мышей и 6 групп крыс. Исследуемый гель вводили в желудок через зонд и внутрибрюшинно однократно в виде 10- и 50%-ной водной суспензии в объеме 0,5 мл (мыши) и 5 мл (крысы).

После введения суспензии геля ежечасно наблюдали за поведением животных в течение первых суток, а в последующие 13 дней - ежедневно. В процессе эксперимента регистрировали в зависимости от дозы общую двигательную активность животных, нервно-мышечную возбудимость, рефлексы (болевой, роговичный), вегетативные реакции (саливация, диурез, дефекация).

Параметры острой токсичности рассчитаны методом пробит-анализа и соответствуют следующим величинам: ЛД₅₀ для мышей и крыс при внутрибрюшинном введении составляет более 2000 мг/кг. При внутрижелудочном введении заявляемого геля экспериментальные животные оставались живыми и признаков интоксикации не было выявлено в течение всего срока наблюдения (14 суток). Все контролируемые показатели у животных опытных групп существенно не отличались от аналогичных показателей животных контрольных групп, ЛД₅₀ определить не удалось.

В процессе изучения хронической токсичности, которое продолжалось до 30 суток, при ежедневном применении заявляемого геля не было отмечено каких-либо отрицательных изменений; в течение всего срока наблюдения гибели лабораторных животных не наблюдалось. В местах нанесения средства, на выбранных участках кожи, у всех групп экспериментальных животных (мышей, крыс и кроликов) отсутствовала гиперемия, отечность, шелушение, усиление капиллярного рисунка.

Результаты патоморфологических исследований висцеральных органов и кожи опытных животных (крыс и мышей) позволяют сделать заключение, что при различных путях введения заявляемого средства патологических изменений в исследуемых гистологических образцах не выявлено.

Таким образом, изучение острой и хронической токсичности исследуемого геля на лабораторных животных свидетельствует о безопасности его применения. Согласно ГОСТ 12.1.007-76, заявляемый кремнийцинкборсодержащий глицерогидрогель можно отнести к малотоксичным веществам (IV класс опасности).

Исследования ранозаживляющей и регенерирующей активности заявляемого средства

Исследование проводили на модели термической травмы кожи боковой поверхности крыс обоего пола популяции линии Wistar массой 180-280 г. Крысы были разделены на 3 группы по 10 особей в каждой. Крысам 1-й (опытной) и 2-й (контрольной) групп под эфирным рауш-наркозом наносили термический ожог с помощью нагретой до 98-100°С металлической пластинки (6×2 см) при 40-секундном контакте с предварительно обработанной от шерсти боковой поверхностью кожи; 3-я группа оставалась интактной, контрольная - лечения не получала.

Лечение крыс опытной группы начинали через сутки после создания термического ожога и проводили открытым способом, нанося тонкий слой кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля, состав которого отвечает формуле Si(C₃H₇O₃)₄⋅ZnC₃H₆O₃⋅НВ(С₃Н₆O₃)₂⋅9С₃Н₈O₃⋅28Н₂O (пример 1) в дозе 300 мг непосредственно на место поражения один раз в сутки в утренние часы до полного заживления ран.

Предварительно (за сутки до нанесения травм) у крыс регистрировали ориентировочно-исследовательские реакции в "открытом поле", повторные регистрации осуществляли через сутки после травм, на 6-е и 15-е сутки. В исследовании "открытое поле" оценивалась вертикальная и горизонтальная активность крыс по следующим показателям: время ухода с центрального круга, количество пройденных квадратов, число вставаний на задние лапы (вертикальных стоек), умываний и чистки (груминга), заглядываний в отверстия (обследование «нор») в течение 3-х минут.

После курса лечения у крыс проводили общие и биохимические анализы крови, а также морфологические исследования висцеральных органов и кожи. Гистологические препараты готовили после фиксации тканей (сердца, легких, печени, почек, надпочечников, селезенки, кожи) 10%-м раствором формалина и заливали парафином. Гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином по Ван-Гизону.

В результате исследований "открытое поле" в контрольной группе наблюдали снижение горизонтальной и вертикальной активности, показателей груминга и обследования отверстий по сравнению с исходным уровнем на протяжении всего исследования (через 1, 6, 15 суток после травмы). В опытной группе в первые сутки также отмечали снижение активности по всем показателям. На 6-й день появилась тенденция к восстановлению активности и на 15-й день исследования активность крыс опытной групп приблизилась к исходному уровню.

Сроки заживления травматических повреждений в контрольной группе составляли от 15-и до 21-и суток; при лечении заявляемым средством - 9-13 суток, при этом было отмечено более быстрое отхождение струпа и восстановление шерстистого покрова. Следует также отметить, что отека, воспаления и склонных к инфицированию термических ожогов не наблюдалось.

В общем и биохимическом анализах крови достоверных изменений после лечения выявлено не было; показатели крыс в опытной группе значимо не отличались от показателей интактных крыс. В результате морфологических исследований выявлено, что в контрольной группе повреждение кожи характеризуется большей глубиной и степенью дистрофических изменений эпидермиса; в дерме наблюдались субэпителиальные полости на фоне выраженного отека с деструкцией коллагеновых волокон сосочкового слоя, инфильтрация СЯЛ (сегментоядерных лейкоцитов), отек подкожно-жировой клетчатки.

Применение кремнийцинкборсодержащего глицерогидрогеля, приводит к полной эпителизации зоны повреждения. В дерме раневой канал ограничен глубокими ее слоями, представлен грануляционной и зрелой соединительной тканью, характер воспалительной инфильтрации - лимфогистиоцитарный. Зафиксирована более выраженная пролиферативная активность клеток многослойного плоского ороговевшего эпителия над зоной повреждения.

Исследуемые органы - без проявлений структурных изменений.

Таким образом, предложен кремнийцинкборсодержащий глицерогидрогель, который обладает широким спектром фармакологической активности, в частности, ранозаживляющей, регенерирующей, бактерицидной и фунгистатической активностью; гель безопасен в применении, является удобной формой для местного применения, расширяет арсенал лекарственных средств и может быть рекомендован для использования в медицинской практике.