ТВЕРДОФАЗНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМОГО БИОАКТИВНОГО НАНОКОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ЛИМОННОЙ КИСЛОТОЙ ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ И НАНОЧАСТИЦ ЗОЛОТА Российский патент 2014 года по МПК C08B37/08 B82B3/00 C08L5/08 

Изобретение относится к природным полимерам из класса полисахаридов, а именно к твердофазному способу получения водорастворимого биоактивного нанокомпозита на основе модифицированной лимонной кислотой (ЛК) или солью лимонной кислоты соли гиалуроновой кислоты (ГК) и наночастиц золота (НЧ золота), который может найти применение в медицине, в частности фотон захватной терапии (ФЗТ), фототермической терапии, фото- и радиосенсибилизации, химиотерапии, лечение ревматоидного артрита, антиВИЧ-терапии, косметологии, эстетической дерматологии и пластической хирургии.

Известен способ получения наночастиц благородных металлов и изготовления материалов и устройств, содержащих наночастицы (патент RU 2233791, 2004.08.10). Данный способ получения наночастиц включает формирование двухфазной системы - молекулярного слоя на поверхности водной фазы, содержащего водонерастворимые металлоорганические молекулы прекурсора (использовались соединения - ацетат палладия, Au(P(C6H5)3)Cl), и проведение процессов синтеза наночастиц металла в результате химических превращений исходных реагентов-предшественников под действием химических воздействий или химических и физических воздействий, или их комбинаций в мономолекулярном слое на поверхности жидкой фазы. При этом восстановитель (борогидрид натрия) вводили в водную фазу. Способ изготовления материалов, содержащих наночастицы, заключается во введении указанных выше частиц в состав материала.

Сущность изобретения известного из RU 2383554, 10.03.2010 состоит в получении соединения на основе ГК, где спиртовые группы ГК этерифицированы реином в свободном виде или в форме производного фармацевтически активного соединения in vivo и где кислотная группа реина способна образовывать эфирную связь с гидроксильной группой гиалуроновой кислоты, или его фармацевтически приемлемой солью.

Известно решение CN 102552309, 11.07.2012. Изобретение относится к области синтеза новых лекарственных средств для лечения опухолей, а именно к способу получению золотогиалуроновой кислоты и его применению. Сущность изобретения заключается в получении раствора гиалуроновой кислоты или гиалуроната натрия с последующим добавлением галогенида золота и получением гомогенного раствора. Мольное соотношение ГК:золото = 1:1. В полученный раствор вводят этиловый спирт, охлажденный при 0°C, с целью высаждения целевого продукта. Полученный осадок (целевой продукт) отфильтровывают и сушат под вакуумом при -40°C. Целевой продукт хранят в сухом виде. Изобретение обеспечивает применение золота гиалуроновой кислоты в подготовке лекарства для лечения опухолей, в частности обеспечивает применение золотогиалуроновой кислоты в подготовке лекарства для лечения рака, а более конкретно предусматривает применение золотогиалуроновой кислоты в подготовке лечения рака печени. Золотогиалуроновая кислота имеет эффект подавления различных раковых клеток, в частности оказывает заметное действие на подавление клеток рака печени.

Известен твердофазный способ получения биоактивного нанокомпозита на основе модифицированной серосодержащими соединениями сшитой соли гиалуроновой кислоты и наночастиц золота [см. патент RU 2416389, 20.04.2011]. К недостаткам способа относятся: предварительная стадия получения сшитой соли гиалуроновой кислоты в виде пленки с использованием ряда сшивающих агентов из класса эфиров; способ совмещает получение модифицированной ГК в твердом теле с напылением НЧ благородного металла в газовой фазе. В этом способе, в отличие от заявленного изобретения, синтез НЧ золота осуществляется за счет действия электрического тока высоко напряжения; введение серосодержащих соединений направлено на модификацию ГК в присутствии сшивающих агентов.

Таким образом, из уровня техники не известен твердофазный способ получения водорастворимого биоактивного нанокомпозита на основе соли ГК, химически модифицированной лимонной кислотой или ее солью, и наночастиц золота.

Задачей предлагаемого изобретения является создание экологически безопасного, принципиально нового способа получения водорастворимого биоактивного нанокомпозита, включающего модифицированную лимонной кислотой или ее солью соль гиалуроновой кислоты в качестве матрицы и наночастицы золота как наполнитель, в одностадийном технологическом режиме в отсутствии жидкой среды, без больших энерго-, трудо- и водозатрат, и получение при этом целевых продуктов с высоким выходом и высоким содержанием золота.

Поставленная задача решается тем, что создан принципиально новый экологически безопасный способ получения водорастворимого биоактивного нанокомпозита, включающего модифицированную лимонной кислотой или солью лимонной кислоты соль гиалуроновой кислоты в качестве матрицы и наночастицы золота как наполнитель. Способ заключается в том, что осуществляют химическое взаимодействие твердофазных порошков соли гиалуроновой кислоты, лимонной кислоты или соли лимонной кислоты и золотохлористоводородной кислоты или соли золота при температуре от -18° до 125°C, в условиях одновременного воздействия давления от 50 до 1000 МПа и деформации сдвига в механохимическом реакторе. Степень наполнения композита золотом (со степенью окисления 0, +2, +3) составляет от 5·10^-6-5·10^-1 мас. % - до 7 мас. %. Наночастицы имеют размер от 1 до 20 нм.

В качестве соли гиалуроновой кислоты используют соль, выбранную из ряда: тетраалкиламмониевая, литиевая, натриевая, калиевая, кальциевая, магниевая, бариевая, цинковая, алюминиевая, медная, золотая или смешанная соль гиалуроновой кислоты из вышеуказанного ряда или гидросоль гиалуроновой кислоты.

В частности, солью гиалуроновой кислоты является натриевая соль или смешанная соль или гидронатриевая соль.

Модификатором выступает лимонная кислота (2-гидрокси-1,2,3-пропантрикарбоновая кислота, 3-гидрокси-3-карбоксипентандиовая кислота) с брутто-формулой C₆H₈O₇ или соли лимонной кислоты - цитраты (натрия, калия, магния и т.п.).

В качестве стабилизатора используют глутатион или цистеин, который дополнительно вводят в реактор. Стабилизаторы (в частности, глутатион или цистеин) - химические вещества, несущие SH- группу и организуемые в монослой на поверхности частицы посредством образования ковалентной связи между атомами серы и золота.

Глутатион-трипептид γ-глутамилцистеинилглицин (2-амино-5-{[2-[(карбоксиметил)амино]-1-(меркаптометил)-2-оксоэтил]амино}-5-оксопентаноевая кислота).

В качестве цистеина используют L- и D- изомеры α-амино-β-меркаптопропионовой (тиолпропионовой) кислоты, соответствующей формуле HO₂CCH(NH₂)CH₂SH.

В качестве золотосодержащих реагентов используют золотохлористоводородную кислоту (HAUCl₄·nH₂O, где n=3 или 4), и соли золота - аураты: золотойодистоводородный калий (K[AuI₄]·nH₂O, n=3 или 4), тетрахлораурат(III) калия (K[AuCl₄], содержит 52% золота), тетрахлороаурат(III) аммония (NH₄[AuCl₄], содержит 52% золота), тетрахлороаурат(III) натрия (Na[AuCl₄]·n H₂O, содержит 49% золота), тетрабромоаурат(III) натрия (Na[AuBr₄], содержит 33% золота), дицианоаурат калия (K[Au(CN)₂], содержит 68,2% золота), тетрацианоаурат(III) калия (K[Au(CN)4], содержит 58% золота), дисульфитоаурат(I) аммония ((NH₄)3[Au(SO₃)]₂ содержит 10% золота), бис(тиосульфато)аурат(I) натрия (Na₃[Au(S₂O₃)₂]·H₂O, содержит 37%), хлоро(трифенилфосфан)золота(I) ([AuCl(PPh₃)], содержит 39% золота).

Мольное соотношение: соль гиалуроновой кислоты к лимонной кислоте находится в пределах от 1:0,01 до 1:20 соответственно.

Мольное соотношение золотохлористоводородной кислоты к лимонной кислоте находится в пределах от 1:1 до 1:20 соответственно.

Мольное соотношение золотойодистоводородного калия к лимонной кислоте находится в пределах от 1:1 до 1:20 соответственно.

Мольное соотношение золотохлористоводородной кислоты к глутатиону находится в пределах от 1:1 до 1:15 соответственно.

Мольное соотношение золотохлористоводородной кислоты к цистеину находится в пределах от 1:1 до 1:20 соответственно.

Мольное соотношение золотойодистоводородного калия к глутатиону находится в пределах от 1:1 до 1:15 соответственно.

Мольное соотношение золотойодистоводородного калия к цистеину находится в пределах от 1:1 до 1:20 соответственно.

Продолжительность воздействия давления и деформации сдвига, в частности, находится в пределах от 0,1 до 60 минут, в частности 6 минут при давлении 1000 МПа. В качестве механохимического реактора можно использовать, в частности, наковальни Бриджмена или аппарат шнекового типа.

В случае осуществления процесса, где механохимическим реактором являются наковальни Бриджмена, реакционную смесь подвергают деформации сдвига путем изменения угла поворота нижней наковальни, в частности, в пределах от 50 до 350 градусов. При этом для лучшей реализации способа предпочтительно исходные реагенты предварительно гомогенизировать в смесителе при температуре от -18 до 5°C до получения однородной порошкообразной смеси. В данном случае можно использовать в качестве смесителя мельницу или смеситель шнекового типа, например двухшнековый экструдер, аппарат кипящего слоя.

В частности, механохимическим реактором является аппарат шнекового типа, например, выбранный из ряда: двухшнековый экструдер с однонаправленным вращением шнеков, двухшнековый экструдер с противоположно направленным вращением шнеков, двухшнековый экструдер с набором кулачков различного типа, например транспортные, запирающие, перетирающие.

Предпочтительно, если способ будет реализован последовательно, например, сначала осуществляют химическое взаимодействие соли гиалуроновой кислоты вместе с лимонной кислотой или ее солью, после чего продукт подвергают взаимодействию с ЗХВК, затем при необходимости добавляют расчетное количество глутатиона или цистеина.

В реакционную смесь дополнительно можно вводить, по крайней мере, одну стабилизирующую добавку. Стабилизирующая добавка - высокомолекулярная полимерная добавка, способствующая снижению степени агрегации, ранее химически стабилизированных НЧ золота при переводе нанокомпозита в раствор за счет пассивной адсорбции полимера на поверхности частицы. Стабилизирующая добавка вводится в механохимический реактор на этапе получения биоактивного нанокомпозита в твердом виде (твердой фазе).

В качестве стабилизирующей добавки используют вещество, выбранное из группы: карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), тетраалкиламмониевая, литиевая, натриевая, калиевая, кальциевая, магниевая, бариевая, цинковая, алюминиевая, медная, золотая или смешанная соль КМЦ из вышеуказанного ряда или гидросоль КМЦ, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза. Причем мольное соотношение: соль гиалуроновой кислоты к стабилизирующей добавке в пределах от 100:1 до 1:1.

Изобретение позволяет получать водорастворимый биоактивный нанокомпозит с надежно предсказуемыми характеристиками, а именно высоким выходом целевого продукта (до 99,9%); высоким содержанием золота (до 7 мас. %); контролируемым размером НЧ от 1 до 20 нм; узким распределением по размеру НЧ - при содержании золота в композиции 5-7 мас. % доля НЧ одного размера до 70% и при содержании золота <5 мас. % - до 92%. Достигнуто значительное увеличение стойкости композита при длительном хранении. Перечисленные выше параметры композита сохраняются не меньше года. Способ получения биоактивного нанокомпозита осуществляется в отсутствие жидкой среды и не требует стадии очистки и концентрирования.

При реализации предлагаемого способа получения водорастворимого биоактивного нанокомпозита происходят следующие процессы:

1) при температуре от -18°C до 5°C, давлении от 50 до 100 МПа и продолжительности реакции до 15 минут, происходит измельчение и аморфизация биополимерного субстрата, совмещение компонентов на наноразмерном уровне при совместном пластическом деформировании под давлением, обеспечивающим бездислокационный массоперенос, вследствие которого осуществляется деформационное перемешивание на молекулярном уровне. Другими словами, происходит взаимное распределение компонентов (ГК и ЗХВК) на уровне молекулярном или кластерном, с сохранением их нативной структуры, в частности для золота сохраняется степень окисления (+3),

2) при температуре от -5°C до 50°C, давлении от 50 до 100 МПа и продолжительности реакции до 5 минут, осуществляется одновременное химическое взаимодействие исходных реагентов, а именно ЗХВК или соли золота, восстановленных в ходе синтеза до наноразмерного золота (0, +2, +3), с одной стороны, с гидроксильными группами соли (солей) ГК с образованием эфиров ГК и с другой стороны - с карбоксильными и гидроксильными группами лимонной кислоты - с образованием стабильных хелатных поликомплексов лимонная кислота-золото-ГК, лимонная кислота-золото, ГК-золото и их смесей. Такие поликомплексы по стабильности в целом не уступает ковалентно связанным системам, так как содержат периодически повторяющиеся полихелатные фрагменты, распределенные по макроцепям макрокомплекса;

3) при температуре от 50°C до 125°C, давлении от 200 до 1000 МПа и продолжительности реакции до 30 минут, осуществляется одновременное химическое взаимодействие гиалуроновой кислоты с лимонной кислотой в свободном виде, где спиртовые группы гиалуроновой кислоты при 6-м атоме углерода N-ацетил-глюкозамина этерифицированы гидроксильной группой лимонной с образованием сополиф-глюкуроновая кислота 6-O-цитроил хитин), и где карбоксильная группа D-глюкоуронового остатка гиалуроновой кислоты этерифицирована гидроксильной группой лимонной кислоты с образованием ГК-O-ацил лимонной кислоты: ГК-ЛК-золото, ГК-золото, ЛК-золото и их смеси. При этом процесс идет по механизму нуклеофильного замещения. В качестве кислотного катализатора выступает кислота Льюиса - ЗХВК или другие золотосодержащие кислоты.

Таким образом, состав нанокомпозита меняется следующим образом: в (1) преобладает ЗХВК, распределенная в ГК на молекулярном уровне, в (2) преобладают хелаты основного компонента - ЛК-золото-ГК, а в (3) - хелаты ГК-О-ацил лимонной кислоты - ГК-ЛК-золото.

На последней стадии в реактор при необходимости добавляют расчетное количество стабилизатора (цистеина или глутатиона), который образует ковалентную связь с ранее стабилизированным золотом, и обеспечивает долговечность биоактивного нанокомпозита в целом.

Схема реакций:

I) Взаимодействие ГК с ЛК в условиях твердотельности (твердофазности) и кислотного катализа с образованием преобладающих продуктов А и Б.

Продукт (А) поли(D-глюкуроновая кислота 6-O-цитроил хитин) или поли[2-(ацетиламино)-2-дезокси-6-O-{6-[1,2-дикарбокси-1-(карбоксиметил)этил]-3-O-β-D-глюкопирануронозил}-α-D-глюкопираноза].

Продукт (Б) ГК-О-ацил лимонная кислота или поли[2-(ацетиламино)-2-дезокси-3-O-{6-[1,2-дикарбокси-1-(карбоксиметил)этил]-β-D-глюкопирануроно-зил}-α-D-глюкопираноза].

II) Взаимодействие продуктов (А) и (Б) в условиях твердотельности с ЗХВК

III) Взаимодействие продуктов (А) и (Б), хелатирующих золото, в условиях твердотельности с цистеином или глутатионом.

  или    

IV) В виде мицеллы целевые продукты имеют следующий вид: (на примере продукта А, НЧ золота и стабилизатора - цистеина).

V) основные побочные продукты взаимодействия ГК, ЛК,ЗХВК, а также при введении в систему цистеина или глутатиона в условиях твердотельности (твердофазности).

О количественном выходе целевых продуктов судили по данным ИК-Фурье спектрального анализа исходных реагентов и продуктов реакции. Установлено, что в спектрах этих продуктов полосы в области 1150-1070 см^-1, вызванные асимметричными валентными колебаниями группировки C-O-C, соответствует образованию простого эфира - соединения сополи(D-глюкуроновая кислота 6-O-цитроил хитин). Полосы в области 1750-1735 см^-1 - соединению ГК-О-ацил лимонной кислоте. Изменения характера полос в области в 3430-3370 см^-1 соответствующие колебаниям -OH групп в сторону 418, 441, 445 см^-1 соответствующие колебаниям Au-O. Наличие L-цистеина определяли по следующим характеристическим полосам в ИК-спектрах: 1580-1590, 1600-1610 и 3000-3020 см^-1. Для L-цистеина в виде цвиттериона (внутренней соли) характерно показывать спектры карбоксилат иона (COO^-, 1600 и 1390 см^-1), первичной соли аминов, группы NH³⁺ (N-H, 3000-3500 см^-1), сульфгидрильной группы (-SH, 2550 см^-1). Взаимодействие (-S-Au) подтверждается убылью (-SH, 2546 см^-1) или исчезновением полосы (-SH, 2550 см^-1) и появлением полосы 1050 см^-1.

Глутатион это аминокислота, которая состоит из остатков, глутаминовой кислоты, цистеина и глицина, поэтому для глутатиона характерны те же полосы, что и для цистеина. Как и для цистеина взаимодействие (-S-Au) подтверждается убылью (-SH, 2529 см^-1) или ее исчезновением (-SH, 2529 см^-1) и появлением полосы 1079 см^-1.

Формирование НЧ золота наблюдали на спектрах поглощения за счет хорошо известного явления поверхностного плазмонного резонанса, связанного с существованием поверхностных электромагнитных волн на границе металла и диэлектрика. Размер полученных частиц (нм) и их разброс по величине размера (доля в %) определяли с помощью трансмиссионного электронного микроскопа (ТЕМ) и динамического рассеяния света (DLS).

Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами.

Пример 1. Мольное соотношение ГК:лимонная кислота = 1:1. Берем 60 г (15·10^-2 моля) порошкообразной натриевой соли ГК (средняя молекулярная масса приблизительно 1000 кДа), 29 г (15·10^-2 моля) лимонной кислоты и 10 г (2,5·10^-2 моля) золотохлористоводородной кислоты (ЗХВК), гомогенизируем в мельнице при -18°C в течение 10-15 мин. Затем однородную порошкообразную смесь подают в зону питания двухшнекового экструдера, где материал захватывают транспортирующие элементы и перемещают его по длине цилиндра при вращении. Во второй и третьей зоне материал подвергается деформации сдвига, благодаря смесительным элементам, состоящим из кулачков, набранных по пять штук с углом поворота между кулачками 45°, 90° и 45° (обратный). Размещение элементов под разными углами способствует образованию запоров в движении материала и вследствие этого его лучшему перемешиванию и большим физическим воздействиям.

Экструдер имеет измеритель скорости вращения шнеков, показания которого пропорциональны величине потребляемого напряжения, и измерителем нагрузки на шнеках, показывающим величину постоянного тока привода.

Процесс проводится при автоматической загрузке материала в токе азота, скорость подачи реакционной смеси поддерживалась такой, чтобы удерживать заданный уровень нагрузки на шнеках. Скорости вращения шнеков выбирали в пределе от 20 до 200 об·мин^-1. Нагрузка (по току) без нагрузки - 5 А, а в режиме твердотельного реакционного смешения оптимально поддерживается 30-35 А. Температура в первой зоне 5°C, во второй 5°C, в третьей зоне 5°C. Цикл повторяется 3 раз. Продолжительность процесса составляет ~10 минут при давлении 50 МПа. Температурный режим на 4-м прогоне составляет - в первой зоне 50°C, во второй 120°C, в третьей зоне 120°C. Цикл повторяется 2 раз. Продолжительность процесса составляет ~10 минут при давлении 200 МПа. На 6-м прогоне добавляем расчетное количество гидрооксида натрия в количестве 18,2 г соответственно или исходя из данных потенциометрического титрования пробы композита. Температурный режим на 6-м прогоне составляет - в первой зоне 5°C, во второй 5°C, в третьей зоне 5°C. Общее время процесса ~20 минут. Выход продукта составляет 116,0 г (99,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 5%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 10%. Максимум поглощения составляет 521 нм; размера частиц золота соответствует величине 5,2 нм, доля таких частиц 90%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 4,3 мас. %.

Пример 2. Выполнен аналогично примеру 1, однако в отличие от него мольное соотношение ГК:лимонная кислота = 1:0,5. Тогда берем 14,5 г (15·10^-5 моля) лимонной кислоты и 5 г (12,5·10^-3 моля) золотохлористоводородной кислоты (ЗХВК). На 6-м прогоне добавляем расчетное количество гидрооксида натрия в количестве 9,1 г соответственно или исходя из данных потенциометрического титрования пробы композита.

Температурный режим на 4-м прогоне составляет - в первой зоне 50°C, во второй 50°C, в третьей зоне 50°C. Цикл повторяется 2 раз. Нагрузка (по току) без нагрузки - 5 А, а в режиме твердотельного реакционного смешения оптимально поддерживается 10-15 А. Продолжительность процесса составляет -10 минут при давлении 50 МПа. Выход продукта составляет 87,7 г (99,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК меньше 5%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка меньше 5%. Максимум поглощения составляет 523 нм; размера частиц золота соответствует величине 12,0 нм, доля таких частиц 67%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 2,9 мас. %.

Пример 3. Выполнен аналогично примеру 1, однако в отличие от него мольное соотношение ГК:лимонная кислота = 1:0,01. Тогда берем 0,29 г (15·10^-4 моля) лимонной кислоты и 1·10^-1 г (2,5·10^-4 моля) золотохлористоводородной кислоты (ЗХВК). На 6-м прогоне добавляем расчетное количество гидрооксида натрия в количестве 18,2·10^-2 г соответственно или исходя из данных потенциометрического титрования пробы композита.

Температурный режим на 4-м прогоне составляет - в первой зоне 50°C, во второй 50°C, в третьей зоне 50°C. Цикл повторяется 2 раз. Нагрузка (по току) без нагрузки - 5 А, а в режиме твердотельного реакционного смешения оптимально поддерживается 20-25 А. Продолжительность процесса составляет ~10 минут при давлении 100 МПа. Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 5%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 10%. Максимум поглощения составляет 517 нм; размер частиц золота соответствует величине 1,1 нм, доля таких частиц 87%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 8,3·10^-2 мас. %.

Пример 4. Выполнен аналогично примеру 1, однако в отличие от него вместо лимонной кислоты берем цитрат натрия. Мольное соотношение ГК:цитрат натрия = 1:2. Тогда берем 77,22 г (3·10^-1 моля) цитрата натрия и 19,31 г (4,9·10^-2 моля) золотохлористоводородной кислоты (ЗХВК). На 6-м прогоне гидрооксид натрия не добавляем. Нагрузка 30-35А, давление 140 МПа. Общее время процесса ~20 минут. Выход продукта составляет 154,96 г (99,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК меньше 5%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 6%. Максимум поглощения составляет 525 нм; размер частиц золота соответствует величине 15,0 нм, доля таких частиц 97%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 6,2 мас. %.

Пример 5. Выполнен аналогично примеру 1, однако в отличие от него вместо лимонной кислоты берем цитрат магния, а вместо ЗХВК золотойодистоводородный калий. Мольное соотношение ГК:цитрат магния = 1:1. ГК берем 100 г (25·10^-2 моля), цитрата магния 53,47 г (25·10^-2 моля) и 26,74 г (3,4·10^-2 моля) золотойодистоводородного калия. На 6-м прогоне гидрооксид натрия не добавляем. Нагрузка 40-45 А, давление 180 МПа. Общее время процесса ~20 минут. Выход продукта составляет 178,41 г (99,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК меньше 5%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 6%. Максимум поглощения составляет 519 нм; размер частиц золота соответствует величине 3,0 нм, доля таких частиц 72%. Степень наполнения композита золотом составляет 3,75 мас. %.

Пример 6. Выполнен аналогично примеру 1, однако в отличие от него вместо натриевой соли ГК взята смешанная натриево-кальциевая соль при мольном соотношении натрий:кальций = 2:1. Выход продукта составляет 116,0 г (99,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 5%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 10%. Максимум поглощения составляет 520 нм; размер частиц золота соответствует величине 5,0 нм, доля таких частиц 91%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 4,3 мас. %.

Пример 7. Выполнен аналогично примеру 1, однако в отличие от него вместо натриевой соли ГК взята смешанная натриевая-цинковая соль при мольном соотношении натрий:цинк = 2:1. Выход продукта составляет 116,0 г (99,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 5%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 10%. Максимум поглощения составляет 520 нм; размер частиц золота соответствует величине 5,1 нм, доля таких частиц 90%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 4,3 мас. %

Пример 8. Выполнен аналогично примеру 1, однако в отличие от него вместо натриевой соли ГК взята смешанная натриевая-золотая соль при мольном соотношении натрий:медь = 2:1. На 7-м прогоне добавляем расчетное количество глутатиона в количестве 46,0 г (1,5·10^-1 моля). Температурный режим на 7-м прогоне составляет - в первой зоне 20°C, во второй 20°C, в третьей зоне 20°C. Общее время процесса ~25 минут. Выход продукта составляет 161,6 г (99,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 5%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 10%. Максимум поглощения составляет 518 нм; размер частиц золота соответствует величине 2,4 нм, доля таких частиц 83%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 3,1 мас. %.

Пример 9. Выполнен аналогично примеру 1, однако в отличие от него вместо натриевой соли ГК взята смешанная соль ГК:КМЦ при мольном = 1:20 в количестве 60 г. На 7-м прогоне добавляем расчетное количество цистеина в количестве 18,1 г (1,5·10^-1 моля). Температурный режим на 7-м прогоне составляет - в первой зоне 20°C, во второй 20°C, в третьей зоне 20°C. Общее время процесса ~25 минут. Выход продукта составляет 134,0 г (99,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 5%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 10%. Максимум поглощения составляет 519 нм; размер частиц золота соответствует величине 2,9 нм, доля таких частиц 81%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 3,7 мас. %.

Пример 10. Выполнен аналогично примеру 1, однако в отличие от него берем 300,0 г (75·10^-2 моля) порошкообразной натриевой соли ГК, 100,0 г (5,2·10^-1 моля) лимонной кислоты, 25,0 г (10,5·10^-1 моля) натриевой соли КМЦ, 25,0 г натриевой соли ГПЦ (5,5·10^-3 моля), гомогенизируем в мельнице при 20°C в течение 10-15 мин. Скорости вращения шнеков в пределе от 20 до 100 об·мин^-1. Нагрузка (по току) без нагрузки - 5 А, а в режиме твердотельного реакционного смешения оптимально поддерживается 40-45 А. Температура в первой, второй и третьей зоне 50°C. Цикл повторяется 3 раз. Температурный режим на 4-м прогоне составляет - в первой зоне -15°C, во второй -15°C, в третьей зоне -15°C. На 4-м прогоне к реакционной смеси добавляется ДМСО до 10% от массы композиции и дозируется золотойодистоводородный калий (K[AuI₄]·nH₂O, n=3 или 4) в количестве 100,0 г (125·10^-3 моля). Цикл повторяется 4 раз. Температурный режим в последующих двух циклах составляет в первой зоне 105°C, во второй 110°C, в третьей зоне -15°C. Общая продолжительность процесса составляет ~30 минут при давлении 400 МПа. Выход продукта составляет 544,5 г (-100,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 10%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 22%. Максимум поглощения составляет 521 нм; размер частиц золота соответствует величине 6,0 нм, доля таких частиц 98%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 4,6 мас. %.

Пример 11. Выполнен аналогично примеру 1, однако в отличие от него берем 300,0 г (75·10^-2 моля) порошкообразной натриевой соли ГК, 100,0 г (5,2·10^-1 моля) лимонной кислоты, гомогенизируем в мельнице при 20°C в течение 10-15 мин. Скорости вращения шнеков в пределе от 20 до 80 об·мин^-1. Нагрузка (по току) без нагрузки - 5 А, а в режиме твердотельного реакционного смешения оптимально поддерживается 40-45 А. Температура в первой, второй и третьей зоне 50°C. Цикл повторяется 3 раз. Температурный режим на 4-м прогоне составляет - в первой зоне -15°C, во второй -15°C, в третьей зоне -15°C. На 4-м прогоне дозируется золотойодистоводородный калий (K[AuI₄]·nH₂O, n=3 или 4) в количестве 100,0 г (125·10^-3 моля). Цикл повторяется 10 раз. Температурный режим в последующих пяти циклах составляет в первой зоне 110°C, во второй 125°C, в третьей зоне -15°C. На 16-м прогоне добавляем расчетное количество глутатиона в количестве 30,0 г (9,8·10^-2 моля). Температурный режим на 16-м прогоне составляет - в первой зоне 20°C, во второй 20°C, в третьей зоне 20°C. Цикл повторяется 2 раза. Общая продолжительность процесса составляет ~60 минут при давлении 600 МПа. Выход продукта составляет 544,5 г (~100,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 13%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 30%. Максимум поглощения составляет 522 нм; размер частиц золота соответствует величине 8,0 нм, доля таких частиц 97%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 4,6 мас. %.

Пример 12. 120,0 мг (3·10^-4 моля) порошкообразной натриевой соли ГК, 20,0 мг (1·10^-4 моля) лимонной кислоты и 4,0 мг (1·10^-5 моля) золотохлористоводородной кислоты (ЗХВК) гомогенизируют в мельнице при -10°C в течение 10-15 мин. Затем однородную порошкообразную смесь помещают на нижнюю наковальню Бриджмена (диаметр рабочей поверхности =3 см), накрывают верхней наковальней, наковальни ставят под пресс и подвергают давлению 200 МПа при 20°C при угле поворота нижней наковальни 250° втечение 1 мин. Далее снимают давление, вынимают наковальни из-под пресса. Выход продукта составляет 141,1 мг (98,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 5%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 10%. Максимум поглощения не определяется; размер частиц золота соответствует величине 1,8 нм, доля таких частиц 88%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 1,4 мас. %.

Пример 13. 120,0 мг (3·10^-4 моля) порошкообразной натриевой соли ГК, 120,0 мг (6,2·10^-4 моля) лимонной кислоты и 60,0 мг (7,5·10^-5 моля) золотойодистоводородного калия (K[AuI4]·nH₂O, n=3 или 4) гомогенизируют в мельнице при 5°C в течение 10-15 мин. Затем однородную порошкообразную смесь помещают на нижнюю наковальню Бриджмена (диаметр рабочей поверхности = 3 см), накрывают верхней наковальней, наковальни ставят под пресс и подвергают давлению 450 МПа при 90°С при угле поворота нижней наковальни 200° втечение 30 сек. Далее снимают давление, вынимают наковальни из-под пресса. Выход продукта составляет 294,0 мг (98,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 11%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 27%. Максимум поглощения составляет 527 нм; размер частиц золота соответствует величине 20,0 нм, доля таких частиц 95%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 5,1 мас. %.

Пример 14. Выполнен аналогично примеру 12, однако в отличие от него первоначально деформируют ГК и Ж при давлении 300 МПа, 50°C, угле поворота нижней наковальни 250° в течение 1 мин. Далее снимают давление, и добавляют 4,0 мг (1·10^-5 моля) золотохлористоводородной кислоты (ЗХВК). Затем однородную порошкообразную смесь помещают на нижнюю наковальню Бриджмена (диаметр рабочей поверхности = 3 см), накрывают верхней наковальней, наковальни ставят под пресс и подвергают давлению 50 МПа при 20°C при угле поворота нижней наковальни 200° в течение 30 сек. Затем поднимают давление до 1000 МПа при 120°C при угле поворота нижней наковальни 350° втечение 2 минут. Выход продукта составляет 136,8 мг (95%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 20%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 50%. Максимум поглощения не определяется; размер частиц золота соответствует величине 1,3 нм, доля таких частиц 85%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 1,46 мас. %.

Пример 15. Выполнен аналогично примеру 12, однако в отличие от него вместо натриевой соли ГК взята смешанная натриево-кальциевая соль при мольном соотношении натрий:кальций = 2:1. Выход продукта составляет 141,1 мг (98,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 10%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 24%. Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 5%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 10%. Максимум поглощения не определяется; размер частиц золота соответствует величине 1,8 нм, доля таких частиц 85%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 1,4 мас. %.

Пример 16. Выполнен аналогично примеру 13, однако в отличие от него вместо натриевой соли ГК взята смешанная натриевая-алюминиевая соль при мольном соотношении натрий:алюминий = 3:1. Выход продукта составляет 294,0 мг (98,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 10%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 24%. Максимум поглощения составляет 525 нм; размер частиц золота соответствует величине 15,0 нм, доля таких частиц 95%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 5,1 мас. %.

Пример 17. Выполнен аналогично примеру 12, однако в отличие от него после снятия давления добавляют 9,4 мг (3,0·10^-5 моля) глутатион. Затем однородную порошкообразную смесь помещают на нижнюю наковальню Бриджмена (диаметр рабочей поверхности = 3 см), накрывают верхней наковальней, наковальни ставят под пресс и подвергают давлению 30 МПа при 20°C при угле поворота нижней наковальни 200° втечение 1 мин. Выход продукта составляет 148,8 мг (97,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 5%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 10%. Максимум поглощения составляет 522 нм; размер частиц золота соответствует величине 10,0 нм, доля таких частиц 92%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 1,34 мас. %.

Пример 18. Выполнен аналогично примеру 13, однако в отличие от него после снятия давления добавляют 27,3 мг (9,7·10^-6 моля) цистеина. Затем однородную порошкообразную смесь помещают на нижнюю наковальню Бриджмена (диаметр рабочей поверхности =3 см), накрывают верхней наковальней, наковальни ставят под пресс и подвергают давлению 50 МПа при 20°C при угле поворота нижней наковальни 200° втечение 1 мин. Выход продукта составляет 320,8 мг (98,0%). Степень этерификации гидроксильных групп ГК при 6 атоме углерода N-ацетил-глюкозамина ЛК составляет 10%; карбоксильных групп D-глюкоуронового остатка 22%. Максимум поглощения составляет 525 нм; размер частиц золота соответствует величине 15,0 нм, доля таких частиц 94%. Максимум поглощения и размер частиц золота остаются неизменными в течение года. Степень наполнения композита золотом составляет 4,68 мас. %.

Приведенные примеры убедительно показывают, что создан универсальный экологически безопасный способ, позволяющий получать водорастворимый биоактивный нанокомпозит, включающего модифицированную лимонной кислотой или солью лимонной кислоты соль гиалуроновой кислоты в качестве матрицы и наночастицы золота как наполнитель, в одностадийном технологическом режиме в отсутствии жидкой среды с получением целевых продуктов с высоким выходом. Способ не требует больших энерго-, трудо- и водозатрат, позволяет использовать в качестве исходных реагентов самые разнообразные, в том числе водонерастворимые соли ГК.

Достигнуто синергетическое сочетание свойств компонентов, входящих в состав биоактивного нанокомпозита, в частности, усиление бактерицидных и антиоксидантных свойств наряду с нетоксичностью. Достигнута высокая стабильность НЧ золота как в твердом виде, так и при растворение в воде, сохраняя точно известную концентрацию основных компонентов. Изменяя соотношение компонентов биоактивного нанокомпозита, золотосодержащие составы функционируют как пролекарства, создавая способ «доставки» золота к зонам воспаления. Все это дает потенциал реализации принципа ФЗТ, фототермической терапии, фото- и радиосенсибилизации, химиотерапии, лечение ревматоидного артрита, антиВИЧ-терапии.

Для целей эстетической дерматологии и пластической хирургии при внутрикожном введении способствует пролиферации фибробластов и неоангиогенезу. Т.е. стимулирует обновление новых клеток, повышая эластичность кожи и сокращая глубокие морщины.

Изобретение относится к природным полимерам из класса полисахаридов и может найти применение в медицине, в частности фотон захватной терапии (ФЗТ), фототермической терапии, фото- и радиосенсибилизации, химиотерапии, лечении ревматоидного артрита, антиВИЧ терапии, косметологии, эстетической дерматологии и пластической хирургии. Способ получения водорастворимого биоактивного нанокомпозита, включающего модифицированную лимонной кислотой или солью лимонной кислоты соль гиалуроновой кислоты в качестве матрицы и наночастицы золота как наполнитель осуществляют путем химического взаимодействия твердофазных порошков соли гиалуроновой кислоты, лимонной кислоты или соли лимонной кислоты и золотохлористоводородной кислоты или соли золота при температуре от -18° до 125°C, в условиях одновременного воздействия давления от 50 до 1000 МПа и деформации сдвига в механохимическом реакторе. Изобретение позволяет получать водорастворимый биоактивный нанокомпозит с надежно предсказуемыми характеристиками, а именно высоким выходом целевого продукта, высоким содержанием золота, контролируемым размером наночастиц золота, узким распределением по размеру наночастиц золота. Также достигается значительное увеличение стойкости композита при длительном хранении. Перечисленные выше параметры композита сохраняются не меньше года. Способ осуществляется в отсутствие жидкой среды и не требует стадии очистки и концентрирования. 19 з.п. ф-лы, 18 пр.

1. Способ получения водорастворимого биоактивного нанокомпозита, включающего модифицированную лимонной кислотой или солью лимонной кислоты соль гиалуроновой кислоты в качестве матрицы и наночастицы золота как наполнитель, характеризующийся тем, что осуществляют химическое взаимодействие твердофазных порошков соли гиалуроновой кислоты, лимонной кислоты или соли лимонной кислоты и золотохлористоводородной кислоты или соли золота при температуре от -18° до 125°C, в условиях одновременного воздействия давления от 50 до 1000 МПа и деформации сдвига в механохимическом реакторе.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве соли гиалуроновой кислоты используют соль, выбранную из ряда: тетраалкиламмониевая, литиевая, натриевая, калиевая, кальциевая, магниевая, бариевая, цинковая, алюминиевая, медная, золотая или смешанная соль гиалуроновой кислоты из вышеуказанного ряда или гидросоль гиалуроновой кислоты.

3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что солью гиалуроновой кислоты является натриевая соль, или смешанная соль, или гидронатриевая соль.

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве соли лимонной кислоты используют цитрат натрия, или цитрат калия, или цитрат магния.

5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве соли золота используют золотойодистоводородный калий, тетрахлораурат (III) калия, тетрахлороаурат (III) аммония, тетрахлороаурат (III) натрия, тетрабромоаурат (III) натрия, дицианоаурат калия, тетрацианоаурат (III) калия, дисульфитоаурат (I) аммония, бис(тиосульфато)аурат (I) натрия, хлоро(трифенилфосфан)золота (I).

6. Способ по п.1, характеризующийся тем, что дополнительно в реактор вводят стабилизатор.

7. Способ по п.6, характеризующийся тем, что в качестве стабилизатора используют глутатион или цистеин.

8. Способ по п.1, характеризующийся тем, что мольное соотношение соль гиалуроновой кислоты к лимонной кислоте находится в пределах от 1:0,01 до 1:20 соответственно.

9. Способ по п.1, характеризующийся тем, что мольное соотношение золотохлористоводородной кислоты к лимонной кислоте находится в пределах от 1:1 до 1:20 соответственно.

10. Способ по п.1, характеризующийся тем, что мольное соотношение золотойодистоводородного калия к лимонной кислоте находится в пределах от 1:1 до 1:20 соответственно.

11. Способ по п.7, характеризующийся тем, что мольное соотношение золотохлористоводородной кислоты к глутатиону находится в пределах от 1:1 до 1:15 соответственно.

12. Способ по п.7, характеризующийся тем, что мольное соотношение золотохлористоводородной кислоты к цистеину находится в пределах от 1:1 до 1:20 соответственно.

13. Способ по п.7, характеризующийся тем, что мольное соотношение золотойодистоводородного калия к глутатиону находится в пределах от 1:1 до 1:15 соответственно.

14. Способ по п.7, характеризующийся тем, что мольное соотношение золотойодистоводородного калия к цистеину находится в пределах от 1:1 до 1:20 соответственно.

15. Способ по п.1, характеризующийся тем, что продолжительность воздействия давления и деформации сдвига находится в пределах от 0,1 до 60 минут, в частности 6 минут при давлении 1000 МПа.

16. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве механохимического реактора можно использовать, в частности, наковальни Бриджмена.

17. Способ по п.1, характеризующийся тем, что механохимическим реактором является аппарат шнекового типа, выбранный из ряда: двухшнековый экструдер с однонаправленным вращением шнеков, двухшнековый экструдер с противоположно направленным вращением шнеков, двухшнековый экструдер с набором кулачков различного типа: транспортные, запирающие, перетирающие.

18. Способ по п.1, характеризующийся тем, что дополнительно вводят, по крайней мере, одну стабилизирующую добавку.

19. Способ по п.18, характеризующийся тем, что в качестве стабилизирующей добавки используют вещество, выбранное из группы карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), тетраалкиламмониевая, литиевая, натриевая, калиевая, кальциевая, магниевая, бариевая, цинковая, алюминиевая, медная, золотая или смешанная соль КМЦ из вышеуказанного ряда или гидросоли КМЦ, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы.

20. Способ по п.1, характеризующийся тем, что мольное соотношение соль гиалуроновой кислоты к стабилизирующей добавке в пределах от 100:1 до 1:1.