Результат интеллектуальной деятельности: Средство для повышения работоспособности организма на основе α-циклодекстрина и его применение

Область техники

Изобретение относится к медицине, и может быть использовано для повышения функциональных возможностей организма и/или восстановления физической способности организма при ликвидации техногенных катастроф, в походных условиях, восстановления признаков хронического переутомления.

Уровень техники

Скорейшее восстановление работоспособности организма во время или после перенесенного им экстремального физического и психоэмоционального напряжения является важным во время работы в тяжелых условиях. Особенно это актуально для тех случаев, когда требуется достаточно длительное время работать в рамках сильного эмоционального и физического стресса.

Известны способы восстановления работоспособности спортсменов, основанные на применении физических факторов, например, за счет применения жидкостных ванн (патент РФ № RU 2016564) или газовых ванн (патент РФ № RU 2181278), применения комплексных препаратов на основе экстрактов (патент РФ № RU 2104013).

Известны другие технические решения, направленные на повышение работоспособности организма. Одним из направлений является применение инертных газов в качестве средств лечения. Перспективным направлением является применение инертного газа ксенона или смеси ксенона с другими газами. В Российской Федерации создана нормативная база, позволяющая использовать ксенон в медицинской практике.

Известен способ, описанный в патенте РФ № RU 2436602 для повышения работоспособности, при котором на одном из этапов предлагают осуществлять дыхание газовой смесью ксенона с кислородом с содержанием кислорода в смеси не менее 20% из аппарата закрытого контура до наступления признаков воздействия газовой смеси. Недостаток способа связан с отсутствием контроля объема вдыхаемого газа и уровня воздействия ксеноно-кислородной смеси на организм.

В патенте РФ № RU 2235563 описан способ, в котором в период подготовки к экстремальным нагрузкам за 5-6 ч до выполнения экстремальной нагрузки производят воздействие на индивидуума путем ингаляции газовой смесью ксенона и кислорода в массовом соотношении (5-50)-(95-50), при количестве газовой смеси не более 0,1 л на 1 кг массы тела.

В патенте РФ № RU 2580975 для ускоренного восстановления организма человека предлагается проводить ингаляцию газовой смесью ксенона и кислорода в течение 2-5 минут при концентрации ксенона 20%-70%.

Известен патент РФ № RU 2466750, в котором физическую работоспособность повышают за счет воздействия газовой среды, в которой наряду с кислородом и ксеноном используют гелий. При этом массовое соотношение ксенона, гелия и кислорода в смеси составляет (10-20):(30-40):(50-60) соответственно.

Известна конструкция прибора, позволяющего проводить дозированное введение благородного газа объемом около 2-4 мл с парами перекиси в полость носа человека. Налажен промышленный выпуск смесей, содержащих 25% аргона, ксенона и криптона с 75% кислорода в баллонах объемом 1 литр с дозированным выпуском смеси (~2÷3 см³) до 150 раз (М.Б. Овчинников и др., 2016). К недостатку применения данного технического решения относится необходимость транспортировки баллонов и другого оборудования для перезарядки баллонов, что усложняет свободное перемещение лиц, участвующих в интенсивной работе по устранению последствий техногенных аварий или тех, кто вынужден перемещаться в полевых условиях.

Известно изобретение, описанное в патенте РФ № RU 2435441 (10.12.2011). Изобретение относится к газированному продукту, включающему клатрат твердого вещества и газа, и способу его получения. Клатрат твердого вещества и газа, по изобретению, выбран из группы, состоящей из клатрата α-циклодекстрин-газ и его производного, с содержанием газа от около 1 см3/г до около 20 см3/г. Включение в состав газированного продукта клатрата твердого вещества, насыщенного газом позволяет получить обильное пенкообразование при приготовлении, например напитка каппучино из порошкообразной смеси. Пищевые смеси, полученные на основе данного изобретения, активно выделяют газ при соприкосновении продукта с водными растворами, например, слюной и не могут быть использованы при оральном применении из-за обильного газовыделения в ротовой полости.

Наиболее близким является техническое решение, приведенное в заявке США № US 20160030470, которое связано с пероральным введением инертных газов, таких как аргон или ксенон, в составе жидких композиций для лечения и профилактики нейронального или сердечнососудистого повреждения. Описана композиция нутрицевтиков, которая включает водный раствор, содержащий водорастворимый полимер и/или пищевое масло, насыщенные инертным газом. В качестве водорастворимого полимера, насыщенного инертным газом, используется гамма- или бета-циклодекстрин в концентрации 0,1 до около 1,0 мг/мл в жидкой композиции. В качестве жидкого пищевого масла, насыщенного инертным газом, используют масло канолы, льняное масло, рапсовое масло, соевое масло, масло грецкого ореха, рыбий жир, масло сафлора, масло семян чии, масло семян подсолнечника, масло семян сезама, масло морских водорослей, кукурузное масло, масло семян хлопчатника, арахисовое масло, пальмовое масло, масло авокадо, кокосовое масло или оливковое масло, причем объем указанного масла составляет от 30 до 75 об. % водного раствора композиции. Водный раствор композиции содержит воду, фруктовый сок, растительный сок или спирт. При этом для формирования одноразового лечебного средства используют газонепроницаемый контейнер в форме бутылки с объемом от 1 до 2 литров жидкой композиции, в которой содержится приблизительно от 1 мг до 20 г Хе. Для обеспечения неврологической или сердечно-сосудистой защиты организма осуществляют пероральное введение эффективного количества композиции, содержащей от 0,1 мг до 20 г/день Хе. В изобретении описан способ обеспечения неврологической или сердечно-сосудистой защиты, который включает пероральное введение эффективного количества композиции, содержащей растворенный благородный газ.

Недостатком применения данного технического решения является невозможность точной дозировки дозы ксенона из-за мгновенной потери части газа при открывании контейнера и сложность сохранения ксенона в жидкой композиции при неоднократном вскрывании контейнера во время нескольких суточных приемов.

Задачей настоящего изобретения является устранение перечисленных недостатков, а именно обеспечение длительного хранения и точного дозирования ксенона в сухой композиции для перорального применения, с обеспечением возможности легкой транспортировки композиции, размещенной в капсулах или блистерах.

Технический результат заключается в обеспечении возможности точного дозирования ксенона в составе первого компонента средства, выполненного в форме порошка, и защите структуры первого компонента при оральном введении с помощью второго компонента средства в форме жидкого масла. При этом обеспечивается возможность длительного хранения первого и второго компонентов средства.

Сущность изобретения

Одним из аспектов настоящего изобретения является средство для повышения работоспособности организма человека посредством ксенонотерапии, которое содержит комбинацию двух компонентов средства, в состав первого компонента средства входит α-циклодекстрин, насыщенный ксеноном, в состав второго компонента средства входит жидкое масло, при этом отношение между массой α-циклодекстрина и жидкого масла от 1 к 6 до 1 к 7 соответственно.

Другой аспект изобретения состоит в том, что α-циклодекстрин, насыщенный ксеноном получают путем воздействия давления ксенона на влажный или растворенный в воде α-циклодекстрин с последующим замораживанием и лиофильной сушкой, тем самым обезвоживая α-циклодекстрин, при этом, для насыщения ксеноном циклодекстрина используют избыточное давление ксенона в диапазоне от 0,1 до 10 атм. Предпочтительно для насыщения ксеноном α-циклодекстрина в жидкой фазе использовать избыточное давление ксенона в диапазоне от 3 до 4,5 атм.

Следующий аспект изобретения состоит в том, что обезвоженный α-циклодекстрин, насыщенный ксеноном, формируют в форме сухой субстанции (порошка), размещенного в капсулы или в блистеры, а жидкое масло размещают в блистере или в контейнере.

Следующий аспект изобретения состоит в том, что насыщение α-циклодекстрина ксеноном проводят водном растворе при температурах от 0°С до 35°С. Предпочтительно проводить насыщение α-циклодекстрина ксеноном в диапазоне от 20°С до 25°С.

Другой аспект изобретения состоит в том, что обезвоживание α-циклодекстрина насыщенного ксеноном проводят при температуре от 0°С до -70°С. Предпочтительно проводить обезвоживание при температуре -5°С.

Следующий аспект изобретения состоит в том, что в качестве жидкого масла, используют пищевое масло, входящее в группу, состоящую из льняного масла, рапсового масла, соевого масла, масла грецкого ореха, рыбьего жира, масла семян подсолнечника, кукурузного масла, арахисового масла, пальмового масла, кокосового масла или оливкового масла.

Другим аспектом изобретения является способ повышения работоспособности организма млекопитающих, по которому терапевтически эффективное количество средства однократно перорально, вводят млекопитающему в период перед возникновением повышенной нагрузки на организм млекопитающего.

Другим аспектом изобретения является применение средства для повышения работоспособности организма млекопитающих, где средство содержит первый компонент на основе α-циклодекстрина, насыщенного инертным газом ксеноном совместно со вторым компонентом на основе жидкого пищевого масла.

Краткое описание фигур

Фиг. 1. Представлена диаграмма длительности плавания у крыс в % к контрольному уровню (n=29, здесь n - количество подопытных животных) до дачи препарата (контроль), а также через 24 и 48 ч после орального введения (через зонд) смеси масла и α-циклодекстрина, насыщенного ксеноном. Результаты длительности плавания, измеренные через 24 ч после орального введения смеси, показали достоверный рост исследуемого параметра на 61±8,6%, при этом через 48 ч после введения смеси исследуемый параметр превышал контрольный на 59±7,4%.

Фиг. 2. Представлена диаграмма длительности плаванья у крыс в % к контрольному уровню до дачи препарата (контроль), а также через 24 и 48 ч после орального введения (через зонд) смеси масла и α-циклодекстрина, ненасыщенного ксеноном. У крыс (n=32) не наблюдалось какого-либо значимого роста длительности плавания как через 24 ч, так и через 48 ч после орального введения смеси.

Описание изобретения

Скорейшее восстановление работоспособности индивидуума после перенесенного им в ходе нагрузок экстремального физического и психоэмоционального напряжения является важной задачей. Это особенно актуально в тех случаях, когда человек выполняет тяжелую физическую нагрузку в течение нескольких дней.

В процессе изучения способов повышения работоспособности млекопитающих было обнаружено, что оральный прием препарата α-циклодекстрина, насыщенного ксеноном, вызывает повышение работоспособности организма млекопитающего.

Из анализа уровня техники можно сделать вывод о том, что применение ксенона для повышения работоспособности в основном используют в процессе физиотерапевтических процедур при вдыхании газа ксенона или его смеси с другими газами. Как было указано, недостатком такого способа повышения работоспособности является использование аппаратных средств в виде газовых баллонов и масок для введения газа в легкое или носовую полость млекопитающих.

Другие методы повышения работоспособности с использованием ксенона связаны с применением жидких продуктов, насыщенных ксеноном. При этом продукт для повышения работоспособности млекопитающего предварительно насыщают ксеноном и затем его упаковывают в герметический контейнер для исключения потери ксенона при хранении.

Недостатком применения такого способа является невозможность точной дозировки дозы из-за мгновенной потери части газа при открытии контейнера и сложность сохранения ксенона в продукте при неоднократном открытии контейнера при нескольких приемах.

Как видно из анализа уровня техники, способы применения ксенона в виде ингаляций и приема жидких продуктов, насыщенных ксеноном, усложняют технологии производства и хранения. В большинстве случаев такие способы применения практически невозможно использовать в реальных ситуациях, когда требуется: быстрое повышение работоспособности при устранении результатов катастроф, при нахождении в походах, требующих большой физической нагрузки, для устранения стрессовых ситуаций, связанных с техногенными или военными катастрофами.

В процессе изучения способов повышения работоспособности млекопитающих было обнаружено, что получение сухой формы продукта в виде порошков, содержащих ксенон, позволяет обеспечить легкую транспортировку продукта, расфасованного в капсулы или блистеры, в рюкзаках или легких контейнерах. Это обеспечивает простоту при приеме доз препарата, содержащих терапевтически эффективное количество ксенона, который воздействует на организм и повышает его работоспособность.

Насыщение α-циклодекстрина ксеноном проводят под давлением. Известно авторское свидетельство на изобретение СССР № SU 1357410, в котором насыщение α-циклодекстрина проводят при его влажности в 10% в автоклаве, из которого откачивают воздух и заполняют ксеноном при давлении 20 кг/см³. Затем автоклав термостатируют при 140°С в течение 4 ч. При этом получают 20 см³/г ксенона. Известна заявка США № US 20160030470, в которой насыщение водного раствора α-циклодекстрина проводят при давлении от примерно 2 до 10 атм, при температуре от 4 до 180°С в течение по меньшей мере 4 часов.

Инкапсуляция ксенона в α-циклодекстрин по всем известным методикам происходит в присутствии воды. Недостатком описанных методик является неустойчивость комплекса α-циклодекстрина с ксеноном в присутствии воды или в виде влажных порошков. В отсутствии избыточного давления Хе комплекс α-циклодекстрин-Хе при температуре выше 0°С распадается в растворе, освобождая газ.

Обнаружены три новых свойства этого комплекса, позволяющие использовать его для долговременного хранения Хе и в качестве носителя для высокоэффективной дозированной доставки Хе в организм животных и человека.

1. При температурах ниже 0°С в присутствии воды комплекс α-циклодекстрин-Хе настолько стабилен, что без распада допускает удаление воды путем вакуумной сублимационной (лиофильной) сушки.

2. Обезвоженный путем лиофилизации комплекс α-циклодекстрин-Хе в отсутствии паров воды при температурах от -196°С до +30°С и нормальном (атмосферном) давлении остается стабильным в течение длительного времени (как минимум 12 мес.).

3. При контакте с водой обезвоженный комплекс α-циклодекстрин-Хе распадается, освобождая газообразный Хе.

Для получения препарата α-циклодекстрина, насыщенного ксеноном на первом этапе проводят насыщение ксеноном в жидкой фазе под давлением от 3 до 4,5 атм, на второй фазе осуществляют лиофилизацию раствора и получают порошок α-циклодекстрина.

Насыщение α-циклодекстрина ксеноном проводят в водном растворе при температурах от 0°С до 35°С. Предпочтительно проводить насыщение α-циклодекстрина ксеноном в диапазоне от 20°С до 25°С. Обезвоживание α-циклодекстрина насыщенного ксеноном проводят при температуре от 0°С до -70°С. Предпочтительно проводить обезвоживание при температуре -5°С.

Для повышения эффективности приема продукта в виде порошков, содержащих ксенон, исследовались технические решения, позволяющие получить более компактный продукт, содержащий большее количество ксенона, чем при использовании известных способов. В частности, для эффективной доставки ксенона в организм предложено использовать капсулы, растворяющиеся в кишечнике.

Приведенные исследования показали, что обезвоженная форма продукта, содержащего α-циклодекстрин, насыщенный ксеноном, имеет длительный срок хранения не менее 1 года, легко дозируется и не вызывает проблем с приемом препарата, например, через рот (per os). Прием препарата может быть проведен как разово, так и курсом или несколькими курсами, в зависимости от состояния организма. Способ повышения работоспособности организма млекопитающих характеризуется тем, что терапевтически эффективное количество средства вводят млекопитающему однократно.

Было обнаружено, что применение средства на основе α-циклодекстрина, насыщенного ксеноном и жидкого масла повышает эффективность восстановления работоспособности млекопитающего.

Масло защищает структуру циклодекстрина от выхода ксенона при оральном введении средства на этапе прохождения средства через рот и пищевод в желудочно-кишечный тракт, в которых находятся водные растворы, способствующие быстрому выделению ксенона из сухой лиофилизированной формы циклодекстрина. Кроме того, обеспечивается возможность точного дозирования ксенона при восстановлении работоспособности и осуществляется более пролонгированный выход ксенона из структуры циклодекстрина в желудочно-кишечном тракте млекопитающего.

Массовое соотношение между лиофилизированным циклодекстрином и жидким маслом выбирается исходя из возможности обволакивания предпочтительно всей площади поверхности гранул сухого порошка жидким маслом. Соотношение α-циклодекстрина к жидкому маслу может быть в диапазоне от 1 к 3 до 1 к 10. Предпочтительно отношение между массой α-циклодекстрина и жидкого масла от 1 к 6 до 1 к 7 соответственно.

Примеры.

Пример 1.

Навеску α-циклодекстрина массой от 1,3 до 1,4 г растворяют при комнатной температуре в 8-9 мл дистиллированной воды. Раствор переносят в шприц емкостью 20-30 мл. Воздушную газовую фазу из шприца удаляют и заполняют ксеноном при избыточном давлении от 3 до 4,5 атм, предпочтительно при 4 атм. Закрывают подыгольный конус шприца и осуществляют насыщение водного раствора α-циклодекстрина ксеноном (Хе) на качалке от 25 до 35 мин при комнатной температуре и избыточном давлении Хе в шприце. Происходит обильное выпадение растворенного α-циклодекстрина в виде белого, мелкокристаллического осадка. По истечении 30 мин подключают шприц к источнику ксенона, доводят избыточное давление Хе в шприце до 4 атм. и повторно проводят насыщение препарата ксеноном на качалке от 25 до 30 мин при комнатной температуре. По истечении 30 мин. избыточное давление Хе сбрасывают, газовую фазу удаляют, содержимое шприца около 8 мл встряхивают и переносят в колбу объемом 100 мл для последующей лиофилизации. Предварительно содержимое колбы замораживают в жидком азоте при температуре -196°С. Колбу с замороженным содержимым подключают к лиофильной установке. Длительность лиофилизации 7-9 ч. После лиофилизации препарат α-циклодекстрина насыщенный ксеноном имеет вид рыхлого аморфного порошка.

Для измерения содержания Хе в препарате навеску порошка массой 30,0 мг растворяют в 0,7 мл безводного диметилформамида при температуре 25°С. Содержание Хе в растворе измеряют методом ¹²⁹Хе ЯМР - спектроскопии. В качестве эталона концентрации используют газообразный Хе, находящийся при нормальном (атмосферном) давлении и температуре 25°С. Интегральная интенсивность сигнала ¹²⁹Хе - эталона принималась за единицу. Интегральная интенсивность сигнала ¹²⁹Хе - раствора сублимированного комплекса α-циклодекстрина в безводном диметилформамиде - 0,645. С учетом объема тестового образца - 0,7 мл и массы навески порошка - 30 мг содержание Хе в полученном препарате составляет около 15 мл/г.

Пример 2.

Исследование воздействия фармакологического препарата на поведенческую активность крыс с использованием методики "Вынужденное плавание с грузом".

Исследование работоспособности животных проводили с помощью методики «Вынужденное плавание с грузом». В эксперименте использовали нативных крыс линии Wistar (вес 230±10 г), содержавшихся в стандартных условиях вивария. Животным в основание хвоста прикрепляли груз, вес которого составлял 10% от массы тела, и помещали их в сосуд с водой для плавания (высота водяного столба 60 см, диаметр 50 см, температура воды 30±1°С). Критерием окончания эксперимента являлось непрерывное нахождение крысы под водой в течение не менее 10 секунд без возможности всплытия и/или заглатывание воды. По окончании заплыва, через 1,5 ч, животным однократно перорально вводили с помощью зонда средство, в состав которого входили: тщательно перемешанная смесь сухого препарата циклодекстрина насыщенного ксеноном в количестве 300 мг, в комбинации с 2 мл соевого масла, а затем, через 10 мин, также перорально, по 1 мл дистиллированной воды. Повторные заплывы проводили через 24 ч и 48 ч после введения препарата. Результаты экспериментов по длительности плавания приведены на фиг. 1 и фиг. 2.

Результаты длительности плавания, измеренные через 24 ч после орального введения смеси, показали достоверный рост исследуемого параметра на 61±8,6%, при этом через 48 ч после введения смеси исследуемый параметр превышал контрольный на 59±7,4%. При оральном введении смеси масла и α-циклодекстрина, ненасыщенных ксеноном, не наблюдалось какого-либо значимого роста длительности плавания как через 24 ч, так и через 48 ч после орального приема смеси.

Промышленная применимость

Способ повышения работоспособности применим для ускоренного восстановления организма млекопитающего, в реабилитационной практике.

Источники информации

1. Г.Р. Гигинейшвили и др. СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ У СПОРТСМЕНОВ ВЫСОКОЙ КВАЛИФИКАЦИИ, патент РФ № RU 2016564 (30.07.1994).

2. А.Н. Разумов и др. СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ У ЛИЦ, ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КОТОРЫХ СВЯЗАНА С ФИЗИЧЕСКИМИ И ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНЫМИ НАГРУЗКАМИ, патент № RU 2181278 (20.04.2002).

3. Е.Н. Трифонов. СПОСОБ И СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ У СПОРТСМЕНОВ, патент РФ №2104013 (10.02.1998).

4. С.Н. Наумов. СПОСОБ ИНГАЛЯЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, патент РФ № RU 2436602 (20.12.2011).

5. В.П. Сметанников. СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ, патент РФ № RU 2235563 (10.09.2004).

6. И.Н. Рощин и др. СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И НОРМАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА ПОСРЕДСТВОМ КСЕНОНОТЕРАПИИ, патент РФ № RU 2580975 (10.04.2016).

7. В.И. Советов и др. СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА, патент РФ № RU 2466750 (20.11.2012).

8. Б.М. Овчинников, А.В. Бобровников, Ю.Д. Холодилин Терапия микродозами смесей благородных газов с кислородом для активного долголетия - путь к бессмертию.

http://euroasia-science.ru/medicinskie-nauki/terapiya-mikrodozami-smesej-blagorodnyx-gazov-s-kislorodom-dlya-aktivnogo-dolgoletiya-put-k-bessmertiyu/ (20.07.2016).

9. M.D. HUANG SHAO-LING LIQUIDS RICH IN NOBLE GAS AND METHODS OF THEIR PREPARATION AND USE, заявка на изобретение США № US 2016030470 (2016-02-04).

10. К.А. Курринен и др. Способ получения соединений включения α-циклодекстрина и инертных газов, авт. Свидетельство СССР № SU 1357410 (24.01.1985).

11. Б.Л. Зеллер, Д.А. Ким. ГАЗИРОВАННЫЕ ПИЩЕВЫЕ ПРОДУКТЫ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ. Патент РФ № RU 2435441 (10.12.2011).