Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения полисахаридсодержащих полимерных матриц

Изобретение относится к медицинской и фармацевтической промышленности и предназначено для получения полисахаридсодержащих полимерных матриц. Изобретение может быть использовано также в косметике, химической промышленности и в сельском хозяйстве.

Известен способ получения микрокапсул (патент US 33699000, 1968), в котором используется модифицированный фталевым ангидридом желатин. Недостаток капсул па основе желатина заключается в том, что они не пригодны для капсулироваиия гигроскопичных субстанций из-за высокого содержания влаги в оболочке капсулы.

Известны технологии создания мягких капсул на основе нежелатиновых полимеров, таких как крахмал, целлюлоза, декстрин, пуллулан, геллан, маннан, поливиниловый спирт и их производные, дополнительно включающие желирующий гидроколлоид, например каррагинан, альгинат или гуаровую камедь (Патент RU 2428971, RU 2005135134, Заявка RU 2010145522). При создании капсул этими методами требуются дополнительные расходы на второй желирующий агент, подбор оптимальных соотношений двух полимеров, выбора комплексообразующего агента для придания гелеобразующих свойств (катионы Са²⁺, Na⁺, K⁺), что приводит к удорожанию технологии и повышению стоимости конечного продукта.

Известен способ получения оболочек на основе хитозана и солей альгиновой кислоты для микрокапсул, содержащих фосфолипидные мицеллы (патент RU №2411077 от 10.02.2011), по которому ядра микрокапсул последовательно выдерживают в растворе хитозана средней или низкой вязкости в уксусной кислоте, в растворе хлорида щелочноземельного металла, в растворе альгината натрия и повторно в растворе хлорида щелочноземельного металла. К недостаткам способа можно отнести использование специфического полисахаридного полимера солей альгиновой кислоты, что придает непрочность и мягкость оболочкам липосом, которые легко разрушаются от механического воздействия. Создание такой оболочки не позволяет выпускать лекарственные препараты по технологии для мягких желатиновых капсул, что приводит к созданию новой производственной линии и экономическим потерям.

Наиболее подходящим загустителем и гелеобразователем, который образует эластичные обратимые гели и обладает наиболее подходящими свойствами для капсулироваиия, является полисахарид - агар-агар. По физико-химическим свойствам он схож с полимером белкового происхождения - желатином и поэтому может использоваться как альтернативный материал для создания оболочки капсул. Известно изобретение по созданию капсул, имеющих оболочку на основе агара (Заявка RU 2011109018, Заявка RU 2007139819). Недостатком этих капсул является то, что их оболочка без увеличения ее плотности легко разрушается от механических воздействий и тем самым возникают трудности при производстве капсул, так как процесс отмывки от технологического масла затруднителен и сопровождается большими потерями, что экономически не целесообразно.

Известен способ изготовления микрочастиц с улучшенным профилем высвобождения (патент RU №2291686 от 20.01.2007), по которому проводится несколько стадий формирования микрочастиц: а) состав, содержащий активное вещество, добавляют в органический раствор полимера и диспергируют в нем, б) эмульсию или дисперсию, образующуюся на стадии а), добавляют во внешнюю фазу и диспергируют в ней, при этом внешняя фаза в момент добавления имеет температуру от 0°С до 20°С, причем в качестве внешней фазы может быть использована внешняя фаза в виде водного раствора или в виде «масляной» фазы, содержащая эмульгатор и/или защитный коллоид, и в) удаляют органический растворитель, подвергая образующуюся на стадии б) дисперсию или эмульсию воздействию давления менее 1000 мбар или вводя в образующуюся на стадии б) дисперсию или эмульсию инертный газ. По способу W/O/W водную фазу (W1), содержащую активное вещество, сначала диспергируют в органическом растворе полимера (О), затем образовавшуюся эмульсию W1/O диспергируют в следующей водной фазе (так называемой внешней фазе W2). Полимер коацервируется за счет удаления органического растворителя и образует микрочастицы. Соответствующий способ диспергирования может влиять на размер частиц. Образование микрочастиц зависит еще и от возможности выпаривания растворителя. Поэтому способ двойной эмульсии W/O/W называют также "техническим методом выделения путем выпаривания растворителя". После отверждения микрочастиц и удаления растворителей получают микрочастицы, содержащие активное вещество. Часто такие микрочастицы содержат вещества, повышающие вязкость, например желатин. А по способу S/O/W, активное вещество находится не в водном растворе, а представлено в виде твердого вещества (S). Твердое вещество диспергируют затем непосредственно в органической фазе (О). Наконец, способ S/O/O, в которых внешняя фаза не является водной фазой, а представляет собой неводную фазу, содержащую защитный коллоид или эмульгатор. Недостатком данного способа является техническая сложность изготовления микрочастиц.

Известен способ получения сухих липосомальных лекарственных препаратов, осуществляемый смешиванием в емкости биологически активного вещества (БАВ), фосфолипидов, растворителя и порошкообразного наполнителя до достижения однородности композиции, после чего получают липосомальный препарат путем отгонки растворителя при перемешивании в условиях пониженного давления (RU 2130771, 1999). Недостатками данного способа являются ограниченная область его применения в связи с возможностью потери активности многих биологически активных веществ, в частности белков и ферментов, из-за денатурирующего действия органических растворителей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ получения микросфер (патент RU 96121918 от 20.02.1999), отличающийся тем, что они содержат желатинированное полярное ядро, на которое нанесены концентрично и попеременно n липидных двойных слоев или n водных слоев в жидком состоянии и n желатинированных полярных слоев, причем n является целым числом, равным или больше 1, и получены путем делипидирования липосом, называемых липосомами с желатинированным полярным ядром, которые содержат, по меньшей мере, один внешний липидный двойной слой и по меньшей мере одну водную внутреннюю полярную фазу, содержащую желатинированное вещество. Желатинированное вещество выбирают из желатинируемых соединений, полимеризуемых или нет, таких, как полисахариды, полипептиды или полиакриламиды. В качестве желатинированного полимеризуемого вещества выбран желатин, агароза и каррагенаны, а желатинированное полимеризуемое вещество выбрано из полиакриламидных гелей. Недостатком является использование желатина, так как основными факторами, ограничивающими применение желатиновых капсул, являются: подверженность желатина микробной контаминации, капсулы могут разрушаться или изменять свою форму под действием прямых солнечных лучей, при температуре более 40°С или при влажности более 75%.

Техническим результатом настоящего изобретения является разработка более эффективной технологии получения полисахаридсодержащих матриц, с продолжительным временем хранения, содержащих биологически активные компоненты, применяемые для включения в матрицы широкого спектра биологически активных веществ.

Для достижения технического результата в предлагаемом способе получения полимерных матриц используют природные полисахариды (фукоидан и маннам), включаемые в структуру полиакриламидного геля.

Способ получения полимерных матриц заключается в следующем. Матрицу получают, смешивая в объемных соотношениях 2:1:2 30% раствор акриламида в 1% растворе метиленбисакриламида, Трис-буфер с pH=7,7 и 1-2% водный раствор полисахарида фукоидана, полученного фракционной экстракцией из бурой водоросли Laminaria saccharina. Полученный раствор добавляют по каплям к н-гексану, перемешивают со скоростью 500 об/мин в течение 1-2 мин, для начала полимеризации добавляют 10% раствор персульфата аммония, перемешивают 30 мин. Для предотвращения агрегации полученной эмульсии добавляют эмульгатор сорбитан моноолеата, продолжая перемешивание в течение 15 мин. Затем н-гексан отгоняют на роторном испарителе, полученные матрицы распределяют на фильтровальной бумаге, высушивают, выдерживают в холодильнике 48 часов при температуре 4-8°С, промывают хлороформом, выдерживают в эксикаторе при 4°С в течение 100-120 ч.

Возможны реализации данного способа, когда в качестве 1-2% водного раствора полисахарида используют 1-2% водный раствор маннана, полученного сепарацией автолизата дрожжей Saccharomyces cerevisiae при температуре 45-50°С в течение 20-24 ч или смесь в объемных соотношениях 1:1 1-2% водного раствора фукоидана, полученного фракционной экстракцией из бурой водоросли Laminaria saccharina, и 1-2% водного раствора маннана, полученного сепарацией автолизата дрожжей Saccharomyces cerevisiae при температуре 45-50°С в течение 20-24 ч.

Данный способ получения микрокапсул поясняется конкретными примерами.

Пример 1. В реактор, снабженный мешалкой, вносят 5 мл 30% раствора акриламида в 1% растворе метиленбисакриламида, 2,5 мл Трис-буфера с pH=7,7 и 5 мл 1-2% водного раствора фукоидана. Полученный раствор добавляют по каплям к н-гексану, перемешивают со скоростью 500 об/мин в течение 1-2 мин, для начала полимеризации добавляют 10% раствор персульфата аммония, перемешивают 30 мин. Для предотвращения агрегации полученной эмульсии добавляют эмульгатор сорбитан моноолеата, продолжая перемешивание в течение 15 мин. Затем н-гексан отгоняют на роторном испарителе, полученные матрицы распределяют на фильтровальной бумаге, высушивают, выдерживают в холодильнике 48 часов при температуре 4-8°С, промывают хлороформом, выдерживают в эксикаторе при 4°С в течение 100-120 ч.

Пример 2. В реактор, снабженный мешалкой, вносят 5 мл 30% раствора акриламида в 1% растворе метиленбисакриламида, 2,5 мл Трис-буфера с рН=7,7 и 5 мл 1-2% водного раствора маннана. Полученный раствор добавляют по каплям к н-гексану, перемешивают со скоростью 500 об/мин в течение 1-2 мин, для начала полимеризации добавляют 10% раствор персульфата аммония, перемешивают 30 мин. Для предотвращения агрегации полученной эмульсии добавляют эмульгатор сорбитан моноолеата, продолжая перемешивание в течение 15 мин. Затем н-гексан отгоняют на роторном испарителе, полученные матрицы распределяют на фильтровальной бумаге, высушивают, выдерживают в холодильнике 48 часов при температуре 4-8°С, промывают хлороформом, выдерживают в эксикаторе при 4°С в течение 100-120 ч.

Пример 3. В реактор, снабженный мешалкой, вносят 5 мл 30% раствора акриламида в 1% растворе метиленбисакриламида, 2,5 мл Трис-буфера с рН=7,7 и 5 мл смеси 1-2% водного раствора маннана и 1-2% водного раствора фукоидана в объемных соотношениях 1:1. Полученный раствор добавляют по каплям к н-гексану, перемешивают со скоростью 500 об/мин в течение 1-2 мин, для начала полимеризации добавляют 10% раствор персульфата аммония, перемешивают 30 мин. Для предотвращения агрегации полученной эмульсии добавляют эмульгатор сорбитан моноолеата, продолжая перемешивание в течение 15 мин. Затем н-гексан отгоняют на роторном испарителе, полученные матрицы распределяют на фильтровальной бумаге, высушивают, выдерживают в холодильнике 48 часов при температуре 4-8°С, промывают хлороформом, выдерживают в эксикаторе при 4°С в течение 100-120 ч.

Полученные полисахаридсодержащие полимерные матрицы показали высокую стабильность и большой потенциал для регулируемой доставки БАВ, так как имеют высокую эффективность загрузки (до 60% при варьировании концентрации полисахарида, на примере бычьего сывороточного альбумина) и степень инкапсуляции (до 40%, на примере того же белка). Данные микроструктурные объекты могут использоваться в косметической и фармацевтической промышленности.

Преимущества использования полученных полимерных матриц включают в себя:

- полимерные матрицы могут храниться в течение 3 лет без агрегирования и потери активности инкапсулированного вещества;

- использование биосовместимых полисахаридов при получении полисахаридсодержащих полимерных матриц позволяет использовать микрокапсулы в качестве лекарственных средств, обеспечивающих pH-чувствительное высвобождение активного инкапсулируемого вещества;

- полимерные матрицы на основе природных полисахаридов с включенным инкапсулируемым веществом могут применяться в биотехнологии, как контейнеры, содержащие активные вещества.

Преимущество использования фукоидана и маннана при производстве полимерных матриц заключается в следующем:

- биосовместимость, вовлечение углеводных компонентов в метаболизм, обеспечивающие снижение аллергических реакций на полимерные матрицы;

- дополнительное обеспечение организма минорными углеводами фукозой и маннозой;

- фукоидан и маннан обладают ранозаживляющим, противовоспалительным эффектом.