Мягкая гемостатическая лекарственная форма с наночастицами

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности, в частности к составу, обладающему кровоостанавливающим и ранозаживляющим действием. Лекарственная форма может использоваться специалистами медицины катастроф при оказании медицинской помощи в условиях экстремальных ситуаций для остановки наружных кровотечений путем нанесения на раневую поверхность.

Организм человека достаточно устойчив к кровопотере. Имеются как системные, так и местные механизмы самопроизвольной остановки кровотечения. К местным механизмам относят реакции поврежденного сосуда, которые обусловлены как его механическими свойствами (за счет эластических свойств сосудистой стенки происходит ее сокращение и закрытие просвета сосуда с вворачиванием интимы), гак и вазомоторными реакциями (рефлекторным спазмом сосуда в ответ на повреждение). К общим механизмам относят коагуляционные и сосудисто-тромбоцитарные механизмы гемостаза. При повреждении сосуда запускаются процессы агрегации тромбоцитов и образования фибриновых сгустков. За счет этих механизмов формируется тромб, который закрывает просвет сосуда и препятствует дальнейшему кровотечению [1].

Каскад свертывания крови традиционно разбивается на два основных пути: внутренний путь и внешний путь. Внутренний путь в основном активируется коллагеном, который подвергается воздействию и связывает фактор XII, чтобы инициировать этот каскад. Внешний путь стимулируется тканевым фактором, который подвергается повреждению ткани и через активацию фактора XII инициирует этот путь. Эти два пути затем сходятся в общем пути, где тромбин превращает фибриноген в фибрин, а затем в конечный сгусток [2].

Целью всех применяемых на сегодняшний день известных местных гемостатических агентов состоит в имитации специфических этапов естественного гемостаза и их ускорении или в быстром формировании фибринового сгустка в обход э тих этапов.

В настоящее время известно множество лекарственных форм для остановки кровотечений. Самыми распространенными являются растворы для местного и наружного применения [3].

Па российском фармацевтическом рынке представлено кровоостанавливающее средство «Феракрил» (ФС 42-2742-99) [номер регистрационного удостоверения П 82/374/5], производимый компанией ОАО «Усолье-Сибирский химфармкомбинат». Данное средство представляет собой неполную железную соль полиакриловой кислоты с содержанием железа от 0,05 до 0,5% [4]. Доказано, что препарат «Феракрил» обеспечивает высокую степень гемостаза при капиллярных и паренхиматозных кровотечениях. Среди побочных эффектов можно отменить реакции гиперчувствительности, развитие жжения и зуда в области кровотечения.

Другим представителем гемостатических лекарственных препаратов, выпускаемых в виде раствора для наружного применения, является «Гамастат» [номер регистрационного удостоверения П 18/03/2091], выпускаемый РУП "Белмедпрепараты". Основными действующими веществами являются алюминия хлорид (в виде алюминия хлорида 6-водного - 1 г) и железа (III) хлорид (в виде железа (III) хлорида 6-водного - 0,5 г) в 10 мл, а также поливиниловый спирт в количестве 0,8 г, который повышает адгезивные свойства данного средства [5]. Сферой применения препарата являются капиллярно-паренхиматозные и гастродуоденальные кровотечения, противопоказан при артериальном кровотечении. Обладая безусловно эффективным тромбообразующим действием, алюминийсодержащие препараты не нашли столь широкого применения при остановке объемных кровотечений из-за необходимости применения достаточно высоких концентраций, что чревато некрозом окружающих тканей.

В качестве мягких наружных лекарственных форм гемостатического действия, применяемых в стоматологической практике, имеются гемостатический гель для ретракции десны «Вискостат» на основе сульфата трехвалентного железа, выпускаемый компанией Ultradent (США). В России выпускается медицинское изделие в виде геля «Технодент», [номер регистрационного удостоверения РД -14255/57296], производимый компанией ООО «Технодент». В качестве действующего соединения выступает хлорид алюминия. Данные средства рекомендованы в качестве гемостатических и ретракционных агентов при установке коронок и мостов.

Данные мягкие лекарственные формы обладают разнообразными свойствами: гемостатическими, антисептическими, местноанестезирующими. Однако, при всех их достоинствах, составы данных лекарственных форм не являются оптимальными. В связи с этим, имеется необходимость в создании других мягких лекарственных форм гемостатического действия с улучшенными характеристиками и более широким спектром показаний.

При разработке состава учитывалось, что эпсилон-аминокапроновая кислота в составе лекарственной формы ингибирует активаторы профибрииолизина и тормозит его превращение в фибринолизин. Стимулирует образование тромбоцитов, сенсибилизирует тромбоцитарные рецепторы к тромбину, тромбоксану А₂ и другим эндогенным агрегатам. Оказывает системный гемостатический эффект при кровотечениях, обусловленных повышенной фибринолитической активностью плазмы. Показана при кровотечениях при хирургических вмешательствах на органах, богатых активаторами фибринолиза (легкие, щитовидная железа, желудок, шейка матки, предстательная железа), при заболеваниях внутренних органов с геморрагическим синдромом. Ионы трехвалентного железа при контакте с кровью вызывают мгновенное осаждение белков крови, тем самым образуя сгусток. Также вероятность развития аллергических реакций на ион железа крайне низкая, в виду присутствия данного иона в организме человека в физиологическом состоянии [6].

Наиболее близким к заявляемой гемостатической композиции является препарат «Капрофер» (НД 42-11290-00) [номер регистрационного удостоверения П N013016/01-2001], производимый компанией ООО «Ликвор». Состав данного препарата представляет собой жидкую смесь из раствора хлорида натрия 0,9%, кислоты эпсилон-аминокапроновой и хлорида железа(III). Однако данное средство представляет собой раствор для наружного применения, а мягких лекарственных форм с похожим составом и наночастицами металлов в настоящее время на фармацевтическом рынке не имеется.

Лекарственные формы на основе наночастиц являются одним из перспективных направлений при создании новых классов лекарственных препаратов поскольку способствуют повышению эффективности действия за счет улучшения скорости абсорбции и оптимизации биораспределения лекарственных веществ [7]. Также важным является тот факт, что ионы железа входят в состав форменных элементов крови, наночастицы металлов обладают- низкой токсичностью и обеспечивают пролонгацию фармакологического эффекта [8].

Задачей изобретения является создание мягкой гемостатической лекарственной формы с улучшенными свойствами, обеспечивающей гемостатическое, ранозаживляющее, репаративное действие с минимизацией побочных эффектов. Расширение ассортимента гемостатических лекарственных средств.

Технический результат - улучшение проникновения действующих веществ в очаг поврежденного гемостаза за счет наличия в нем наночастиц и их фармакологических свойств.

Указанный технический результат достигается тем, что заявляемая мягкая гемостатическая лекарственная форма имеет в составе действующего вещества наночастицы на основе железа Fe₃O₄ или FeC, улучшающие его проникновение при следующем соотношении компонентов:

Эпсилон-аминокапроновая кислота - 5,00 г

Хлорид железа (III) - 2,00 г

Наночастицы FeC - 0,100 г или Наночастицы Fe₃O₄ - 0,100 г

ПЭГ 400 - 74,40 г

ПЭГ 1000 - 18,60 г

При создании мягкой лекарственной формы принималось во внимание, что железо является действующим веществом многих известных лекарственных препаратов, входит в состав гемоглобина, миоглобина крови, а также ферментов организма. Аминокапроновая кислота, в свою очередь, также выпускается в форме раствора для инфузий как системный гемостатический препарат. По механизму действия является ингибитором фибринолиза, а также стимулирует образование тромбоцитов, сенсибилизирует тромбоцитарные рецепторы к тромбину, тромбоксану А₂ и другим эндогенным агрегантам. Наночастицы улучшают проникновение действующих веществ мягкой лекарственной формы и пролонгирование эффекта. В качестве водорастворимой основы использовали смесь полиэтиленгликолей (ПЭГ) с молекулярными массами 400 и 1000.

Для изучения были получены мягкие лекарственные формы различного состава (таблица 1).

В настоящее время в литературных источниках описаны различные способы получения мазей в зависимости от ее типа: гомогенные (сплавы, растворы), гетерогенные (суспензионные и эмульсионные) и комбинированные. Среди основных стадий получения данных мягких лекарственных форм можно выделить следующие:

1. Подготовка мазевой основы

2. Подготовка лекарственных веществ

3. Растворение лекарственных веществ

4. Введение лекарственных веществ в мазевую основу

5. Гомогенизация мази

Однако все эти способы получения применимы к производству мягких лекарственных форм, не имеющих в своем составе наночастиц. Для получения необходимого состава с наночастицами была использована технология синтеза наночастиц железа и их введение в мазевую основу. На Фиг. 1 представлена технологическая схема производства мягкой лекарственной формы с наночастицами.

Производство мягкой нанолекарственной формы включает следующие технологические стадии:

1. Подготовка действующих веществ. Отвешиваем на аналитических весах 2,00 г субстанции хлорида железа (III) и 5,00 г аминокапроновой кислоты. В виду растворимости субстанций, входящих в состав фармацевтической композиции в воде, к смеси добавляем 1,0 мл. воды очищенной. Смесь тщательно перемешиваем.

2. Синтез наночастиц железа [9]. Наночастицы могут- быть получены различными методами, например, низкотемпературным восстановлением водородом, методом температурной конденсации по Гену-Миллеру, методом Крёчмера-Хаффмана и другими известными методами. Наночастицы Fе₃O₄ и Fе@С (железо, покрытое углеродной оболочкой), используемые в данной работе были получены левитационно-струйным методом в среде газа носителя (метод газофазного синтеза). Для получения наночастиц использовалась установка, разработанная в ИФМ УрО РАН, позволяющая провлдить бесконтактную левитационную плавку в высокочастотном ноле и испарение расплавленного металла в потоке инертного газа, содержащего углеврдороды. Металл, в данном случае железо, разогревается высокочастотным магнитным полем до температуры в 2100°С, находясь в токе инертного газа-носителя, уносящего капли металла. При этом к газу носителю дополнительно примешивается кислород (для получения оксидных наночастиц) или смесь углеводородов (для получения наночастиц покрытых углеродной оболочкой). Средний размер частиц железа, полученных в метане, составляет 25 nm.

3. Диспергирование наночастиц в основе мази. На весах лабораторных с ценой деления 0,001 отвешивали необходимое количество ПЭГ 400 - 74,4 г. Вносим наночастицы магнетита в раствор ПЭГ-400. Диспергируют смесь с использованием УЗ-генератора 3 раза по 15 секунд при постоянном контроле температуры (40°C). Параметры диспергирования для диспергатора УЗ-генератора УЗГ 0.4, с титановым активатором погружного типа, частота которого 22 кГц при комнатной температуре, процесс диспергирования проходил с экзотермическим эффектом.

4. Приготовление мазевой основы. На весах лабораторных с ценой деления 0,001 отвешивали необходимое 18,6 г ПЭГ 1000. 13 емкость для плавления основы загружали отвешенное количество ПЭГ 1000, плавили в течение 10 мин при температуре 65±5°С. Нагрев емкости осуществляли на бане водяной лабораторной с электрическим подогревом. Температуру в водяной бане контролировали термометром. Полноту плавления контролировали визуально по отсутствию нерасплавленных кусков.

В качестве гидрофильной основы использовали смесь полиэтиленгликолей с молекулярными массами 400 и 1000. Гидрофильность основы способствует более быстрому высвобождению действующих веществ, основа имеет способность проникать через кожу, что важно для гемостатического действия препарата. Основа легко наносится на раны, относится к 4 классу опасности (не токсичное и не горючее вещество). Данная основа имеет преимущество перед ланолин-вазелиновой основой, т.к. при ее использовании на поверхности раны не возникает воздухонепроницаемой пленки.

5. Смешивание ПЭГ-400 и наночастиц магнетита с действующими веществами. К смеси ПЭГ-400 с наночастицами железа вносим раствор, содержащий эпсилон-аминокапроновую кислоту и хлорид железа (III). Перемешиваем до однородной консистенции.

6. Получение и гомогенизация мази. Охлажденную основу до 40-45°С смешивали со смесью действующих веществ и наночастиц магнетита. Далее смесь обрабатывали ультразвуком в течение 2 минут. Контроль равномерного распределения действующих веществ в расплавленном концентрате осуществляли визуально по достижению однородной окраски основы.

Полученный продукт представлял собой мазь черного цвета, однородную по составу, без механических включений, с очень слабым специфическим запахом и стабильную при хранении в сухом прохладном месте.

Показания к применению. Местные кровотечения, в том числе после хирургических вмешательств (гинекологических, урологических, нейрохирургических).

Способ применения. Местно, препаратом пропитывают стерильные марлевые салфетки, которые накладывают на место кровотечения. Перевязки проводя т ежедневно, один раз в день, до полной остановки кровотечения.

Условия хранения. Мазь хранится в прохладном защищенном от света, недоступном для детей месте.

Качественный и количественный контроль полученных составов мази показал, что наиболее оптимальными являются составы, включающие наночастицы FеС - 0,100 г или наночастицы Fe₃O₄ - 0,100 г (таблица 1).

Для контроля качества мази определяли ее однородность и значение рН. Установлено, что приготовленная мазь однородна по составу и не содержит механических включений. рН полученной мази находится в пределах 6,5-6,9, что близко к физиологическому значению рН кожи. Через год хранения органолеитические показатели мази не изменились, рH мази составлял 6,8-6,9.

Был проведен количественный анализ полученных составов. В качестве метода количественного анализа аминокапроновой кислоты выбрана прямая спектрофотометрия при длине волны 568 нм [10]. Определение вели по следующей методике: 1,0 г. (точная навеска) мягкой лекарственной формы (предварительно растопленной) помещают в мерную колбу на 250 мл, доводят водой до метки, тщательно перемешивают, центрифугируют. Далее отбирают 3,0 мл полученного раствора в мерную колбу на 100 мл, добавляют 4 мл фосфатного буферного раствора с рН 6,4, 2 мл 1% раствора нингидрина в спирте этиловом 95%, а также 2 мл 0,05% водного раствора аскорбиновой кислоты для увеличения интенсивности поглощения. Содержимое колбы нагревают на кипящей водяной бане в течение 30 мин, быстро охлаждают, доводят водой до метки и перемешивают. Далее измеряют оптическую плотность при длине волны 568 нм в кювете толщиной 1 см. В качестве раствора сравнения выступает вода очищенная со всеми используемыми реактивами. Количество аминокапроновой кислоты C₆H₁₃NO₂(X) в граммах рассчитывают по формуле:

где: Ах - оптическая плотность испытуемого раствора;

А ст - оптическая плотность раствора стандарта;

С ст - концентрация аминокапроновой кислоты в растворе стандарта, г/мл;

V - объем мерной колбы, использованной для разведения испытуемого раствора, мл;

Р - масса мази, взятая на анализ, г;

Ах - навеска мази, взятая на анализ.

Хлорид железа (III) в мягкой лекарственной форме определяем с помощью химической реакции образования салицилатов железа |11]. Метод - фотометрия с сульфосалициловой кислотой. Определение вели по следующей методике: 10,0 г (точная навеска) мягкой лекарственной формы (предварительно растопленной) помещают в колбу объемом 250 мл (V₁) и доводят до метки водой. Перемешивают, отбирают аликвоту 10 мл (Vn) и помещают ее в колбу объемом 250 мл (V2). Затем в нее добавляют 3 мл сульфосалициловой кислоты (25%-й раствор), 1 мл серной кислоты (0,05 М раствор) и доводят до метки. Измеряют оптическую плотность Ах (шесть параллельных определений) при длине волны λ=510 нм (l=1 см). Раствор сравнения - вода очищенная. Далее рассчитывают количественное содержание иона железа III по формуле:

По результатам исследования основные валидационные характеристики методов количественного определения соответствуют критериям приемлемости, приведенным в ОФС.1.1.0012.15 ГФ XIV изд. «Валидация аналитических методик». Валидационные характеристики разработанных методик представлены в таблице 2.

Для определения концентрации магнитных наночастиц в образцах мягкой лекарственной формы был применен метод Фарадея. Метод основан на измерении удельной намагниченности в магнитном поле, при помощи весов Фарадея. Часть измерений проводилась в Институте физики металлов УрО РАН.

Для проведения магнитных измерений использовали весы Фарадея с максимальной напряженностью магнитного поля 0,9 Т и вибрационный магнитометр модели "7404 VSM" фирмы "Lake Shore Cryotronics, Inc." (США) в интервале температур 8-420 К и магнитных полях напряженностью до 1,3 Т. Измерения кривых магнитного гистерезиса в обоих случаях проводили при температуре 300 К. Результаты представлены в таблице 3 и на Фиг. 2 и 3.

По результатам исследования концентрация магнитных наночастиц (FeC, Fe₃O₄) незначительно снижается и приходит к стабильному содержанию, указанному в таблице 3. На фармакологические эффекты такая закономерность не оказывает влияния.

Была проведена оценка микробиологической чистоты всех составов методом диффузии в агар в соответствии с ОФС 1.2.4.0002.18 «Микробиологическая чистота» Государственной Фармакопеи XIV [12]. Проведено определение общего числа жизнеспособных аэробных мезофильных бактерий и грибов, определенно отсутствие бактерий Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa.

Для культивирования микроорганизмов использовали агаризованные питательные среды: кровяной агар - для культивирования аэробных бактерий, агар Сабуро - для культивирования дрожжевых и плесневых грибов. Для выделения и идентификации бактерий вида Pseudomonas aeruginosa использовали среду Эндо, для Staphylococcus aureus - желточно-солевой агар.

Питательные среды с посевами инкубировали при температуре (32,5±2,5)°С. Посевы исследовались визуально, просмотр колоний производился через (48-72) часа (предварительный результат) и через 5 суток (окончательный результат). Идентификацию Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus проводили по морфологическим, тинкториальным и биохимическим свойствам. При исследовании использовали не меньше 6 чашек Петри диаметром 10 см и высотой 1,5 см с каждой питательной средой, результат определяли как среднее арифметическое значение числа колоний, которые выросли на всех параллельных чашках.

В соответствии с требованиями ГФ XIV в лекарственном препарате местного применения (категория 2.1) общее число аэробных бактерий, дрожжевых и плесневых грибов суммарно не должно превышать 10²КОЕ в 1 г (мл) препарата. Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus должны отсутствовать в 1 г (мл) препарата. Результаты проведения эксперимента представлены в таблице 4.

Результаты, представленные в таблице 4, показывают отсутствие во всех разработанных составах грамноложительных кокков Staphylococcus aureus и грамотрицательных бактерий Pseudomonas aeruginosa при хранении в течение 12 месяцев в прохладном месте. Определение микробиологической чистоты методами поверхностного и глубинного посева показало содержание бактерий и грибов - менее 10 колониеобразующих единиц в 1 г (КОЕ/г).

Таким образом, на основании проведенных экспериментальных исследований по определению микробиологической чистоты разработанных составов было доказано, что подобранный состав при соблюдении технологических условий производства обеспечивает микробиологическую стабильность готового продукта в течение всего предлагаемого срока годности. Срок хранения полученных мягких нанолекарственных форм составляет 1 год в прохладном, защищенном от света, недоступном для детей месте.

Список литературы

1. Philip Arnold. Medications for Hemostasis. A Practice of Anesthesia for Infants and Children (Sixth Edition), 2019, Pages 482-499

2. Bhagavan N.V., Chung-Eun Ha. Biochemistry of Hemostasis. Essentials of Medical Biochemistry (Second Edition), 2015, Pages 637-660

3. Барсукова Ю.H., Мельникова О.А. Состояние фармацевтического рынка гемостатических лекарственных препаратов Российской Федерации //Современные тенденции развития науки и технологий. - 2016. - С. 13.

4. Воронков М.Г., Анненкова В.З. Брошюра "Феракрил", Иркутское Восточно-Сибирское книжное изд-во, 1988 г., стр. 26 - 27

5. Мельнова Н.И., Жаворонок И.С. и др. Применение нового гемостатического средства "Гамастат" при паренхиматозном кровотечении в эксперименте. Воен Медицина. 2013;(2):62-66.

6. Кукушкин Ю.Н. Химические элементы в организме человека //Соросовский образовательный журнал. - 1998. Т. 5. - С. 54-58.

7. Назаров Г.В. и др. Наноразмерные формы лекарственных соединений (обзор) //Химико-фармацевтический журнал. - 2009. - Т. 43. - №. 3. - С. 41-48.

8. Ellis-Behnke R. G. et al. Using nanotechnology to design potential therapies for CNS regeneration //Current pharmaceutical design. - 2007. - T. 13. - №.24. - C. 2519-2528.

9. Tsurin V. A. et al. Synthesis, structure, and magnetic properties of iron and nickel nanoparticles encapsulated into carbon //Physics of the Solid State. - 2014. - T. 56. - №.2. - C. 287-301.

10. Барсукова Ю.H., Мельникова О.А., Мельников M.Ю. Разработка и валидация методики спектрофотометрического определения кислоты аминокапроновой в многокомпонентном гемостатическом средстве //Разработка и регистрация лекарственных средств. - 2018. - №.1. - С. 76-83.

11. Барсукова Ю.Н., Мельникова О.А., Мельников М.Ю. Разработка и валидация методики фотометрического определения железа в гемостатическом средстве. //Разработка и регистрация лекарственных средств. - 2017. - №.1. - С. 86-91.

12. Государственная фармакопея Российской Федерации. XIV изд. / под ред. М.И. Горюн. Ч. 1. М.: Научный центр экспертизы средств медицинского применения, 2018.