МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫЙ НОСИТЕЛЬ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУСПЕНЗИИ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМОГО ЛЕКАРСТВЕННОГО СРЕДСТВА, СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ, ПРОТИВООПУХОЛЕВОЕ, АНТИМЕТАСТАТИЧЕСКОЕ, ХИМИОТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ, ЛУЧЕВОЕ ГЕМО- И ИММУНОСТИМУЛИРУЮЩЕЕ И ЭМБОЛИЗИРУЮЩЕЕ СРЕДСТВО Российский патент 1999 года по МПК A61K33/26 A61K33/44 

Изобретение относится к области медицины и ветеринарии и может найти применение при приготовлении готовых лекарственных форм, при лечении опухолевых заболеваний.

Известен магнитовосприимчивый носитель лекарственных средств, состоящий из микрокапсул, выполненных из высокомолекулярных органических соединений с включенными в них магниточувствительными частицами. Лекарственное средство наносят на носитель и используют при лечении опухолевых заболеваний с применением направленного транспорта средства к очагу поражения с помощью внешнего источника магнитного поля (K.Widder et al., J.of Pharm. Sci., 1976, v. 68, N 1, pp. 79-89).

Однако известные магнитоуправляемые микрокапсулы на нашли своего реального применения в онкологической практике по ряду причин:
- получение магнитоуправляемых микрокапсул сопряжено с серьезными технологическими трудностями;
- не решен вопрос стандартизации микрокапсул, получаемых известным способом;
- не решен вопрос реализации промышленного выпуска микрокапсул.

Кроме того, способ получения известных микрокапсул предполагает использование агрессивных сред и/или высоких температур, что несовместимо со многими лекарственными средствами. Обязательный компонент известных микрокапсул - высокомолекулярные органические соединения - несут в себе риск развития аллергических реакций, подверженность которым населения в последние годы нарастает;
- не решены проблемы их стерилизации и хранения.

Известен носитель лекарственных средств, состоящий из композитных частиц в виде частиц железа с нанесенными на них частицами углерода. На данный известный носитель сорбируют лекарственные средства, готовят суспензию, которую применяют с использованием транспорта за счет наложения магнитов (Волконский В.А и др. Патент N 1722256 1991 г.).

Использование данного известного магниточувствительного носителя противоопухолевых средств показало в эксперименте высокую эффективность лечения опухолей. Известный способ получения железоуглеродного носителя решает проблему стандартизации магнитоуправляемого препарата.

Однако известный железоуглеродный носитель, применяемый для направленного транспорта физиологически активных веществ, обладает рядом недостатков:
- получение носителя происходит при температуре 800-1200^oC в присутствии воды и кислорода, что неизбежно ведет к образованию окислов железа, которые по своим магнитным свойствам в 3 раза уступают металлическому железу;
- строение композитных частиц носителя, получаемых известным способом несовершенно. Их магнитоуправляемое ядро, состоящее наполовину из окислов железа, покрыто отходящими от него рыхло упакованными микроусами из углерода. У таких частиц относительно низкая магнитная восприимчивость. Наличие микроусов из низкоорганизованного углерода делает известный носитель плохосыпучим и ломким, что существенно затрудняет работы с ним. Микроусы углерода очень хрупкие и часто ломаются в процессе хранения и транспортировки, что приводит к снижению полезных свойств. Основным же его недостатком является низкая адсорбционная емкость для лекарственных средств, что значительно ограничивает возможность его эффективного применения. Это обусловлено строением входящего в его состав углерода, который при известном способе получения носителя не приобретает структуру активированности;
- физико-химические свойства данного магнитовосприимчивого носителя затрудняют его биодеградацию в организме.

Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является повышение магнитной восприимчивости и сорбционной емкости, упрощение процесса получения композитных частиц и готовой лекарственной формы на его основе, повышение эффективности лечения с применением нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства, обладающего дополнительными полезными свойствами.

Достигается это тем, что в новом магнитоуправляемом противоопухолевом средстве, состоящем из композитных сферообразных частиц в виде частиц железа с вкрапленными в них частицами активированного угля, общий размер композитных частиц от 0,5 до 20 мкм, при этом железо в них представлено не менее чем на 99,8% химически чистым железом, а активированный уголь - химически чистым углеродом.

Новый технический результат достигается также тем, что в способе получения магнитоуправляемого противоопухолевого средства, включающем обработку частиц железа углеродом до получения композитных частиц, обработку проводят механическим перемешиванием смеси 1 - 99 мас.% частиц металлического железа и частиц активированного угля - остальное. Перемешивание осуществляется в шаровой мельнице в среде 98^o этилового спирта с последующим высушиванием под вакуумом, магнитной сепарацией и продуванием сверхчистым водородом (содержание водорода не менее 0,99999%) из расчета 10 л на 100 мг препарата.

Новый технический результат достигается также тем, что в способе приготовления суспензии лекарственного средства или смеси средств, сорбированных на железоуглеродных композитах, включающем обработку их раствором средств и последующее суспендирование в плазмозамещающем растворе с включением поверхностно-активных веществ (для стабилизации суспензии), дополнительно предварительно определяют сорбционную емкость магнитоуправляемого противоопухолевого средства, при обработке носителя лекарственным средством или смесью средств берут их в количестве, равном сорбционной емкости носителя, обработку ведут 2 - 2,5 ч и затем готовят 1 - 2% суспензию магнитоуправляемого противоопухолевого средства.

Новый технический результат достигается также тем, что в способе лечения, включающем введение в сосуды пораженной области организма больного суспензии лекарственных средств, сорбированных на железоуглеродных композитах, локализацию средств в очаге поражения путем предварительной установки постоянного магнита на поверхности тела, проецирующейся на очаг поражения, с последующим удалением магнита сразу после введения суспензии.

Новые железоуглеродные композитные частицы могут быть применены самостоятельно в виде суспензии в плазмозамещающем растворе в качестве эмболизирующего средства, для внутреннего локального облучения, гемо- и иммуностимулирующего средства.

Основу предлагаемого нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства составляют железоуглеродные композитные частицы сферообразной или чешуйчатой формы размером 0,5 - 20 мкм, в которых магнитовосприимчивый компонент представлен не менее чем на 99,8% металлическим железом, а углерод - активированным углем, содержание которого в носителе может варьироваться от 1 до 99%. При этом сорбционная емкость композитной частицы равна соответственно от 2,8 до 95,0%. За счет использования активированного угля при получении железоуглеродных композитов решается несколько задач. Так, значительно расширяются возможности повышения дозировок лекарственных средств. Снимается вопрос о канцерогенности.

Использование в предлагаемом изобретении частиц металлического железа размером от 0,5 до 20 мкм по сравнению с прототипом в 3 - 10 раз повышает магнитную восприимчивость препарата.

Ниже приведены примеры реализации настоящего изобретения.

Пример 1. Получение железоуглеродных композитных частиц. На 100 г частиц железа размером 0,5 - 20 мкм, которые не менее чем на 99% состоят из химически чистого железа, берут 1 - 100 г порошка активированного угля, размер частиц которого не превышает 2 мкм. Смесь загружают в шаровую мельницу с барабаном диаметром от 55 до 160 мм. Барабан заполняют 98^o этиловым спиртом. Перемешивание производится при скорости оборота шаров 120 - 200 об/мин в течение 10 - 16 ч. Полученные в результате композитные частицы после вакуумной сушки выделяют магнитной сепарацией. Выход готового продукта составляет 80 - 90%. Затем композиты продувают сверхчистым водородом (для восстановления железа) расфасовывают во флаконы и стерилизуют жестким рентгеновским облучением в течение 8 ч.

Пример 2. Определение адсорбционной емкости. Адсорбционную емкость оценивают по массе сорбируемого красителя метиленового голубого. Раствор, содержащий известное количество красителя, перемешивают с известным количеством композитов и устанавливают массу красителя сорбированного магнитоуправляемым противоопухолевым средством. Данные, приведенные в табл. 1, показывают, что, в зависимости от содержания активированного угля в композитных частицах от 1 до 99%, 1 г носителя сорбирует от 2,8 до 98,0 мг метиленового голубого. В табл. 1 приведены данные, свидетельствующие о том, что магнитная восприимчивость композитных частиц находится в прямой зависимости от весового содержания в них железа.

Пример 3. Инъекционная форма нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства готовится следующим образом. Во флакон с 1 г стерильного магнитоуправляемого противоопухолевого средства вносят в виде раствора один или несколько противоопухолевых препаратов в объеме 10-20 мл и в количестве, отвечающем сорбционной емкости образца. Смесь настаивают в течение 2 - 2,5 ч. Затем препарат набирают в шприц и добирают плазмозамещающим раствором до получения 1 - 2% суспензии. Препарат готов к употреблению.

Пример 4. При использовании нового лекарственного средства/суспензии, полученной по примеру 2 в эксперименте на мелких лабораторных животных, его вводили непосредственно в сосуд, проходящий в зоне опухолевого роста. Введение производили равномерно со скоростью 1 - 2 мл/мин, после установки на поверхности тела, проецирующейся на опухоль, самарий-кобальтого магнита с напряженностью постоянного магнитного поля в 3000 Э. Экспериментально установлено, что для магнитной локализации в заданном месте градиент напряженности магнитного поля в этой области должен быть не ниже 300 Э/см при условии скорости кровотока в сосуде не выше 15 см/с.

Пример 5. Применение нового лекарственного средства, содержащего противоопухолевый антибиотик карминомицин (табл. 2).

Проведены сравнительные испытания противоопухолевой активности нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства и средства с тем же началом, нанесенного на известный носитель (прототип). Опыты проведены на нелинейных крысах-самцах с массой теле 200 г карциносаркомой Уокер 256, привитой под кожу хвоста. В опыт отбирали только животных со сформировавшимися опухолями, объем которых составлял 1200-1350 мм³. Было сформировано 5 групп животных:
1 группа - контрольная (без лечения)
2 группа (подопытная). Крысам проводили курсовое введение карминомицина по 0,4 мг/кг внутривенно трехкратно с интервалом в 120 ч. (модель традиционного проведения химиотерапии).

3 группа (подопытная). Животным в хвостовую вену однократно вводили известную магнитоуправляемую дисперсию, в которой содержание железа и углерода составляло соответственно 60 и 40%, а сорбционная емкость была равна 1,2% от собственной массы. На данный известный носитель был нанесен тот же антибиотик /прототип/. Доза готового препарата - 200 мг/кг с адсорбированным карминомицином в дозе 2,4 мг/кг.

4 подопытная группа. Крысам однократно вводили новый магнитоуправляемый противоопухолевый препарат, который содержал 90% химически чистого железа и 10% активированного угля. Адсорбционная емкость носителя 10,5% от собственной массы. На данном средстве карминомицин адсорбировался в количестве 4,2 мг. В пересчете на применяемую дозу препарата /200 мг/кг/ доза карминомицина составляла 21 мг/кг. Следует особо подчеркнуть, что данная доза карминомицина в 52,5 раза превышает максимально переносимую крысами дозу антибиотика.

5 подопытная группа. Животным-опухоленосителям в хвостовую вену однократно в дозе 200 мг/кг вводили новый магнитоуправляемый противоопухолевый препарат без карминомицина и локализовали его магнитом в зоне опухолевого роста.

Инъекционную форму препарата готовили непосредственно перед введением: в стерильный флакон, содержащий 1 г нового препарата, вносили 4,2 мг карминомицина, растворенного в 3 мл стерильной дистиллированной воды. Смесь выдерживали 2 ч при комнатной температуре. Затем смесь набирали в шприц и в тот же шприц добирали реополиглюкин до получения 2% суспензии, которую вводили крысам в хвостовую вену со скоростью 1 мл /мин, после предварительного размещения на поверхности опухоли самарий-кобальтого магнита с напряженностью магнитного поля в 3000 Э. Магнитную локализацию препарата в заданном месте регистрировали с помощью рентгенограмм. Градиент напряженности неоднородного магнитного поля в месте магнитной локализации препарата составлял 300 Э/см.

Оценку эффективности противоопухолевой терапии проводили по увеличению продолжительности жизни животных. Всего проведено 2 серии опытов, сводные данные которых представлены в табл. 2.

Полученные данные выявили достоверно значимое повышение эффективности противоопухолевой терапии, проводимой с помощью нового магнитоуправляемого лекарственного средства по сравнению с ранее известным средством /прототип/. Особо следует подчеркнуть отсутствие побочной токсичности карминомицина, адсорбированного на новых композитах в дозе, которая в 52,5 раза превышает максимально переносимую при обычном внутривенном введении водного раствора этого антибиотика /подтверждено гистологическими исследованиями органов кроветворения/.

Пример 6. Влияние нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства на аллергические реакции, тератогенез, мутагенез и канцерогенез. На модели анафилактического шока провели исследование по аллергенности на 20 морских свинках. Препарат в дозе 400 мг/кг вводили внутривенно в виде 2% суспензии как до, так и после введения стандартных аллергенов. Полученные данные свидетельствуют о полной инертности новых железоуглеродных композитных частиц относительно времени и интенсивности развития аллергических реакций.

Изучение тератогенных свойств частиц нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства проводили на 70 нелинейных крысах. Препарат вводили ежедневно в дозе 400 мг/кг трехкратно самцам и самкам до спаривания, а также самкам в начальный, средний и поздний периоды беременности. В итоге никаких отклонений от нормы у полученного от этих животных потомства не наблюдалось.

Мутагенность нового магнитоуправляемого противоопухолевого препарата проводили на 50 нелинейных крысах-самцах. Суспензию препарата в дозе 400 мг/кг вводили внутривенно трехкратно с интервалом в 24 ч. Спустя 10, 20, 30 и 50 суток после последнего введения проводили оценку степени хромосомных аббераций в клетках костного мозга у 8 крыс на каждый срок. Полученные данные показали, что во все исследованные сроки уровень мутантных клеток в костном мозге крыс практически соответствовал контрольным данным - 0,25 ± 23%.

Опыты по определению канцерогенности нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства проводили на 50 нелинейных крысах обоего пола с начальной массой тела 80-90 г. Препарат в дозе 200 мг/кг вводили внутривенно, семикратно с интервалом 120 ч. В процессе 2-летнего наблюдения выход опухолей не превышал контрольного уровня.

Пример 7. Влияние нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства на продолжительность жизни, гемопоэз и показатели иммунитета у животных-опухоленосителей.

Опыты проведены на 50 нелинейных крысах-самцах, которым внутримышечно в бедро привили саркому 45. При достижении объема опухоли в среднем 2760 ± 112 мм³ 30 подопытным крысам однократно внутривенно вводили суспензию нового препарата в дозе 200 мг/кг. В контрольной группе было 10 крыс с саркомой 45. Регистрировали продолжительность жизни животных с опухолями. Определяли в крови: количество эритроцитов, гемоглобин, лизоцим, фагоцитарную активность нейтрофилов.

Оценка достоверности различий в соответствующие сроки между контрольной и подопытной группами: x 0,05; xxx 0,001
Полученные данные /табл. 3/ свидетельствуют о высокой биологической активности новых железоуглеродных композитных частиц. Так, продолжительность жизни животных-опухоленосителей возросла на 62,7%. При этом у подопытных крыс с саркомой 45 в значительной степени нивелировалось угнетение в процессе опухолевого роста эритропоэза и фагоцитарной активности нейтрофилов и макрофагов.

Пример 8. Естественная локализация нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства в регионарных лимфатических узлах при его введении в мягкие ткани.

Опыты проведены на 20 кроликах-самцах породы шиншилл с массой тела 3,5 - 4,4 кг. Новый магнитоуправляемый препарат в дозе 600 мг/кг в виде 10% суспензии вводили в мышцы голени правой задней конечности и спустя 5, 10, 24, 48 и 72 ч проводили рентгенографическое исследование подколенных лимфатических узлов. Исследование показало нарастающее наличие в данном промежутке времени рентгеноконтрастных железоуглеродных композитных частиц в регионарных лимфатических коллекторах.

Пример 9. Избирательная естественная локализация магнитоуправляемого средства вокруг опухолевых узлов в печени.

В условиях клиники трем инокурабельным больным с метастазами в печени с их согласия через катетер в печеночную артерию была введена 2% суспензия железоуглеродных частиц в дозе 20 мг/кг. На рентгенограммах печени, сделанных сразу после окончания инъекций и спустя 2 часа, выявлялось скопление железоуглеродных частиц по периферии опухолевух узлов, что, по-видимому, обусловлено специфическими особенностями их микроциркуляции. Спустя 2 недели отмечено уменьшение объема опухолевых узлов в среднем в 2 раза.

Пример 10. Лечение рефрактерной к стандартным способам лечения злокачественной опухоли молочной железы (IV стадия заболевания).

В условиях онкологической клиники 63 летней больной с раковой опухолью левой молочной железы размером 7 х 9 см с отдаленными метастазами: в левой подвздошной кости и в левой головке бедренной кости было проведено однократное введение в левую внутреннюю грудную артерию через катетер суспензии магнитоуправляемого средства в количестве 500 мг с адсорбированным на нем доксорбицином в количестве 50 мг. Перед введением на поверхности опухоли устанавливали магнит, который убирали сразу после окончания инъекции. На протяжении 5 месяцев наблюдали постепенно уменьшение объема опухоли, в результате чего на месте опухоли осталось небольшое фиброзное уплотнение размером 1 х 0,5 см. При этом спустя месяц после введения магнитоуправляемого противоопухолевого средства метастазы не выявлялись.

Пример 11. Лечение рака шейки матки с помощью нового средства.

В условиях онкологической клиники больной с раком шейки матки /II стадия/ в шейку матки вносили тампон, насыщенный суспензией магнитноуправляемого противоопухолевого средства с адсорбированными на нем противоопухолевыми препаратами: фармарубицином и блеомицином в суточных дозах для внутривенного введения. Эту процедуру повторяли 5 раз с параллельным облучением шейки матки по стандартной схеме. После облучения магнитоуправляемое противоопухолевое средство приобретало радиоактивные свойства, что в сочетании с местной химиотерапией значительно усиливало противоопухолевый эффект. В результате локального действия наведенного облучения с одновременной химиотерапией наблюдали четкое уменьшение зоны опухолевого поражения, что в итоге позволило снизить курс предоперационного облучения с 50 до 20 Гр, т.е. в 2,5 раза.

Изобретение относится к области медицины и ветеринарии, может применяться при приготовлении новых лекарственных форм, при лечении опухолевых заболеваний. Магнитоуправляемый противоопухолевый препарат, состоящий из композитных железоуглеродных частиц размером 0,5-20 мкм, способных включать в себя различные противоопухолевые препараты. Смесь композитных частиц получается механическим способом путем совместного перемешивания частиц железа и активированного угля в шаровой мельнице. Включение в композитные частицы противоопухолевых препаратов осуществляется путем адсорбции. При облучении железоуглеродных композитов мощным источником они преобретают радиоактивные свойства. Кроме направленного транспорта известных противоопухолевых препаратов железоуглеродные частицы обладают самостоятельным противоопухолевым воздействием за счет эмболизации капилляров в опухолевой ткани и стимуляции продуктами их биотрансформации гемопоэза и противоопухолевого иммунитета. Изобретение обеспечивает простоту получения лекарственного средства и высокую эффективность лечения опухолей. 5 с. и 5 з.п.ф-лы, 3 табл.

1. Магнитоуправляемый носитель, состоящий из композитных частиц в виде сферообразных частиц железа с вкрапленными в них частицами углерода, отличающийся тем, что частицы железа состоят не менее чем на 99,8% из химически чистого железа, а частицы углерода - из высокоактивированного угля при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Частицы химически чистого железа - 1 - 99
Частицы активированного угля - Остальное
2. Магнитоуправляемый носитель по п.1, отличающийся тем, что он содержит частицы химически чистого железа размером 0,5 - 20,0 мкм и частицы активированного угля размером 0,1 - 2,0 мкм. 3. Способ получения магнитоуправляемого носителя, включающий обработку частиц железа углеродом до получения композитных частиц, отличающийся тем, что обработку проводят механическим перемешиванием в шаровой мельнице смеси частиц железа с частицами активированного угля в среде 98^o-ного этилового спирта с последующим высушиванием под вакуумом и продувкой сверхчистым водородом из расчета 10 л водорода на 100 мг композитных частиц. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что механическому перемешиванию подвергают смесь частиц железа размером 0,5 - 20,0 мкм и частиц активированного угля размером 0,1 - 2,0 мкм, взятых в произвольно заданных соотношениях, при 120 - 200 об/мин в течение 10 - 16 ч. 5. Способ по п.3, отличающийся тем, что при облучении железоуглеродных композитных частиц мощностью не ниже 2 Гр/мин они становятся радиоактивными. 6. Способ приготовления магнитоуправляемого противоопухолевого средства в виде суспензии на основе магнитоуправляемого носителя и противоопухолевого средства или смеси средств и последующее суспендирование обработанных железоуглеродных композитных частиц в плазмозамещающем растворе, отличающийся тем, что предварительно определяют сорбционную емкость железоуглеродных композитов, при их обработке лекарственными препаратами их берут в количестве, равном сорбционной емкости магнитоуправляемого противоопухолевого средства, обработку ведут 2 - 2,5 ч и затем готовят 1 - 2%-ную суспензию, обработанную магнитоуправляемым средством, с добавлением поверхностно активных веществ. 7. Способ лечения, включающий введение через катетер, подведенный к сосудам, питающим опухолевую ткань, лекарственных средств, сорбированных на железоуглеродных частицах, локализацию средства в очаге поражения путем помещения магнита на поверхность тела, проецирующуюся на опухоль, отличающийся тем, что используют магнит, создающий градиент напряженности магнитного поля не ниже 300 Э/см, а суспензию противоопухолевого средства, полученную по п. 6, вводят со скоростью не выше 1 - 2 мл/мин в качестве локального химиотерапевтического и/или лучевого противоопухолевого средства. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что локализация средства в метастазах осуществляется за счет естественной тропности железоуглеродных частиц к местам локализации опухолевых конгломератов. 9. Магнитоуправляемое противоопухолевое средство, полученное по п.6, отличающееся тем, что локализация его в зоне опухолевого роста приводит к эмболизации капиллярных сосудов. 10. Магнитоуправляемое противоопухолевое средство по п.9, отличающееся тем, что после его магнитной локализации в зоне опухолевого роста оно постепенно биотрансформируется и образующиеся при этом комплексные соединения стимулируют гемопоэз и противоопухолевый иммунитет.