Способ получения гибридной двухфазной системы доставки малорастворимых и нерастворимых в воде биологически активных веществ с контролируемой кинетикой выделения Российский патент 2017 года по МПК A61K9/16 A61K31/00 A61K47/30 B82B1/00 B82Y5/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области фармацевтики, в частности к способу получения двухфазной системы доставки плохорастворимых и нерастворимых в воде биологически активных веществ (БАВ) с контролируемой кинетикой выделения путем их включения в плотное гидрофобное ядро, модифицированное амфифильными полимерами, а также к самим лекарственным формам доставки плохорастворимых и нерастворимых в воде лекарственных средств.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Доставка лекарственных препаратов к органам-мишеням в организме человека является одним из приоритетных направлений развития современной медицины и фармакологии. В настоящее время выделяется два основных направления по доставке БАВ: использование для доставки мицеллярных частиц на основе блок-сополимеров (амфифильных полимеров) и использование наночастиц и микрокапсул на основе биосовместимых гидрофобных полимеров.

Из уровня техники (RU 2423104 С2, опубликовано 10.07.2011) известен способ получения системы доставки лекарственных веществ через гематоэнцефалический барьер, содержащей наночастицы на основе поли(DL-лактида) и/или сопополимера (DL-молочной и гликолевой кислот), фармакологически активное вещество, абсорбируемое, адсорбируемое и/или включаемое в наночастицы, покрытые поверхностно-активным веществом.

Из уровня техники (RU 2530577 С2, опубликовано 10.10.2014) также известен способ получения полимерных микрочастиц с модифицированной кинетикой высвобождения лекарственного препарата. Согласно изобретению микрочастицы состоят из поли-3-оксибутирата или поли-3-оксибутирата-со-3-оксивалериата, активного лекарственного вещества с растворимостью в воде менее 20 мкг/мл и дополнительного компонента, выбранного из фосфолипидов и/или полиэтиленгликолей, и/или полоксамеров. Размер частиц варьирует от 1 до 100 мкм.

Общим существенным признаком известных и заявляемого технических решений является их форма - частицы (нано- или микрочастицы), состоящие из биоразлагаемых полимеров, дополнительно стабилизированные полимером.

В качестве недостатка известных систем доставки следует отметить то, что они не способствуют растворению малорастворимых лекарственных средств в организме человека, а, следовательно, невозможно создать на ее основе лекарственную форму доставки малорастворимых или нерастворимых в воде лекарственных средств. В качестве ближайшего аналога, по мнению заявителей, может служить техническое решение, известное из RU 2325151 С2, опубликованное 27.05.2008. В указанном источнике раскрывается способ получения мицеллярных наночастиц на основе амфифильных полимеров для доставки биологически активных веществ для внутривенного, перорального, ингаляционного и трансдермального применения. Известная система доставки обеспечивает высокую степень солюбилизации плохо растворимых и нерастворимых в воде БАВ и тем самым увеличивает биодоступность ряда лекарственных препаратов. Однако данное изобретение не позволяет регулировать скорость выделения индивидуального биологически активного вещества или лекарственного препарата. Это объясняется неустойчивостью мицеллярной структуры при разбавлении и проникновением активного вещества из гидрофобного ядра в окружающую среду.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание системы доставки малорастворимых и нерастворимых в воде лекарственных средств, обеспечивающей контролируемую кинетику высвобождения действующего вещества, и, как следствие, повышение эффективности лечения ряда заболеваний.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в повышении водосовместимости малорастворимых и нерастворимых в воде биологически активных веществ, повышении стабильности лекарственных веществ и БАВ под воздействием внешних факторов (температура, излучение) и возможности регулирования скорости выделения лекарственного вещества или БАВ в организме, что позволяет создать новые высокоэффективные водорастворимые формы биологически активных веществ для инъекционного, перорального и другого применения.

При этом использование таких форм позволяет обеспечить длительное действие биологически активных веществ, их контролируемое высвобождение и пригодность для различных путей введения, обеспечивает доставку активного вещества в оптимальных дозах, снижая возможность передозировки и проявления побочной токсичности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлено схематичное изображение двухфазной системы доставки (двухфазной частицы). Как видно, частица состоит из плотного гидрофобного ядра, образованного полиэфирами, например полигидроксибутиратом, полилактидом, полидиоксаноном, поли-ε-капралактоном или их сополимерами. В такое ядро могут быть включены разнообразные плохо- и нерастворимые в воде биологически активные вещества (БАВ). Гидрофобное ядро окружено гидрофильными фрагментами амфифильных полимеров, образующих гидрофильную оболочку данных двухфазных частиц и придающих им устойчивость.

На фиг. 2 показана гистограмма распределения двухфазных частиц по размерам. Распределение получено с помощью метода динамического светорассеяния. Из полученных данных можно сделать вывод, что распределение носит характер близкий к нормальному с преобладающей фракцией частиц от 100 до 300 нм.

На фиг. 3 показано распределение по ζ-потенциалу частиц. Из данных, полученных методом динамического светорассеяния, видно, что частицы обладают небольшим отрицательным ζ-потенциалом (от -6 до -8 мВ), указывающим на наличие у частиц гидрофильной оболочки, состоящей из поли-N-винилпирролидона.

На фиг. 4 представлены микрофотографии двухфазных частиц, полученные методом электронной сканирующей микроскопии. На фотографиях видно, что частицы обладают сферической формой.

На фиг. 5 представлена гистограмма стабильности двухфазных частиц при хранении. Полученные данные указывают на повышение стабильности частиц в воде при увеличении среднечисленной молекулярной массы гидрофильного фрагмента (поли-N-винилпирролидона) амфифильного полимера.

На фиг. 6 показана сравнительная кинетика высвобождения модельного гидрофобного антибиотика рифабутина из мицеллярной формы на основе амфифильного поли-N-винилпирролидона и из формы на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона. Полученные данные указывают на возможность изменять кинетику высвобождения гидрофобного БАВ путем включения его в двухфазные частицы, тем самым пролонгируя эффект.

На фиг. 7 показана сравнительная кинетика высвобождения модельного гидрофобного антибиотика рифабутина из мицеллярной формы на основе амфифильного поли-N-винилпирролидона, из формы на основе полилактида и поли-N-винилпирролидона и из формы на основе сополимера молочной и гликолевой кислот и поли-N-винилпирролидона. Полученные данные указывают на возможность изменять кинетику высвобождения гидрофобного БАВ путем включения его в двухфазные частицы, тем самым пролонгируя эффект, а так же на прямую зависимость между материалом из которого образовано гидрофобное ядро (например, полилактид, сополимер молочной и гликолевой кислот) и кинетикой высвобождения гидрофобного БАВ.

На фиг. 8 показано распределение по ζ-потенциалу частиц на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона с включенным протионамидом (совпадение пиков на графике свидетельствуют о воспроизводимости полученных результатов).

На фиг. 9 представлены микрофотографии частиц на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона с включенным протионамидом, полученные просвечивающей электронной микроскопией (ТЕМ).

На фиг. 10 показана стабильность частиц протионамида на основе амфифильного поли-N-винилпирролидона (ПВП) и поли-3-гидроксибутирата (ПГБ) в водной среде при температуре +5°C. Массовое соотношение ПВП:ПГБ:Прот=10:1:0.1.

На фиг. 11 показана кинетика высвобождения антифунгального препарата Амфотерицина В (АмфВ) из полимерной формы на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона (MMn(ПВП)=6 кДа). Приведенные данные показывают, что частицы на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона (6 кДа-ПГБ-АмфВ) имеют пролонгированное действие, а так же что профиль выделения амфотерицина В является схожим с профилем выделения рифабутина.

На фиг. 12 показано распределение по ζ-потенциалу частиц на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона с включенным амфотерицином В (совпадение пиков на графике свидетельствуют о воспроизводимости полученных результатов).

На фиг. 13 продемонстрированы микрофотографии частиц на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона с включенным амфотерицином В, полученные просвечивающей электронной микроскопией (ТЕМ).

На фиг. 14 показана стабильность частиц амфотерицина В на основе амфифильного поли-N-винилпирролидона (ПВП) и поли-3-гидроксибутирата (ПГБ) в водной среде при температуре +5°C.

Массовое соотношение ПВП:ПГБ:АмфВ=10:1:0.1.

На фиг. 15 показана кинетика высвобождения противотуберкулезного антибиотика протионамида (Прот) из полимерной формы на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу получения системы доставки (лекарственной формы) малорастворимых и нерастворимых в воде биологически активных веществ с контролируемой кинетикой высвобождения путем их включения в плотное гидрофобное ядро, состоящее из биосовместимых гидрофобных полимеров, таких как полигидроксибутират, полилактид, полидиоксанон, поли-ε-капралактон, полигидроксивалерат, сополимер молочной и гликолевой кислот, и последующей модификацией водорастворимыми амфифильными полимерами методом совместного диспергирования компонентов с амфифильным полимером в водно-органической среде, при концентрациях амфифильного полимера выше критической концентрации мицеллообразования (ККМ) или критической концентрации агрегации (ККА), с образованием частиц в виде сферических наноразмерных структур, при этом гидрофобные фрагменты амфифильных молекул обращены внутрь частиц, прочно связываясь с гидрофобным ядром за счет гидрофобно-гидрофобного взаимодействия, а гидрофильные полимерные цепи образуют водосовместимую оболочку указанных частиц. При этом биологически активное вещество может содержаться как во внутреннем гидрофобном ядре, образованном биосовместимыми гидрофобными полимерами, так и быть иммобилизовано в водосовместимой внешней оболочке частиц.

В качестве гидрофобного биосовместимого полимера для образования ядра используют биоразлагаемые и биосовместимые полиэфиры (полилактиды, полигидроксибутираты, полидиоксанон, поли-ε-капралактон, полигидроксивалерат, сополимер молочной и гликолевой кислот и пр.).

В качестве амфифильного полимера используют макромолекулярную структуру, состоящую из одного фрагмента водорастворимого карбоцепного полимера и одной концевой гидрофобной группы.

В качестве фрагмента водорастворимого карбоцепного полимера используют фрагмент с молекулярным весом M_n=1000-30000 Да, а в качестве концевой гидрофобной группы предпочтительно выбирают группу, включающую один алифатический радикал с числом атомов углерода в углеродной цепи 9÷20.

В качестве водорастворимого карбоцепного полимера используют, например, поли(N-винил-2-пирролидон), полиакриловую кислоту, полиакриламид, полиметакриловую кислоту, полиэтиленамин, поли(2-аллилоксибензальдегид), полиэфиры карбоновых кислот, поли(N-диалкилакриламид), поли(N-изопропилакриламид), поли(N-(2-гидроксипропил)метакриламид), соли поликарбоновых кислот, а также их сополимеры, например, поли(N-винил-2-пирролидон-акриламид), поли(N-изопропилакриламид-акриловая кислота) и пр.

Настоящее изобретение также относится к системе доставки лекарственных средств - лекарственная форма (полученная по описанному выше способу), которая представляет собой сферические наночастицы, содержащие плотное гидрофобное ядро, образованное биосовместимыми и биоразлагаемыми гидрофобными полимерами, такими как полигидроксибутират, полилактид, полигликолид, полидиоксанон, поли-ε-капралактон, полигидроксивалерат, сополимер молочной и гликолевой кислот, в которое включено малорастворимое или нерастворимое в воде биологически активное вещество, окруженное гидрофильными фрагментов фрагментами амфифильных полимеров.

В качестве гидрофобного полимера, образующего ядро частицы, система содержит биосовместимые и биоразлагаемые полиэфиры.

В качестве амфифильного полимера система содержит макромолекулярную структуру, состоящую из одного фрагмента водорастворимого карбоцепного полимера и одной концевой гидрофобной группы.

В качестве фрагмента водорастворимого карбоцепного полимера система предпочтительно содержит фрагмент с молекулярным весом M_n=1000-30000 Да, а в качестве концевой гидрофобной группы система содержит группу, включающую один алифатический радикал с числом атомов углерода в углеродной цепи 9÷20.

В качестве водорастворимого карбоцепного полимера используют, например, поли(N-винил-2-пирролидон), полиакриловую кислоту, полиакриламид, полиметакриловую кислоту, полиэтиленамин, поли(2-аллилоксибензальдегид), полиэфиры карбоновых кислот, поли(N-диалкилакриламид), поли(N-изопропилакриламид), поли(N-(2-гидроксипропил)метакриламид), соли поликарбоновых кислот, а так же их сополимеры, например поли(N-винил-2-пирролидон-акриламид), поли(N-изопропилакриламид-акриловая кислота) и пр.

Общая формула предлагаемых амфифильных полимеров может быть представлена следующим образом:

где - гидрофильная часть - линейный водорастворимый карбоцепной полимер. Количество мономеров в цепи карбоцепного полимера выбирается так, чтобы среднечисловая молекулярная масса (M_n) амфифильного полимера составляла от 1 до 30 кДа.

Мономер выбирается из группы:

при этом R представляет собой длинноцепочечную алифатическую линейную или разветвленную гидрофобную группу общего строения

при этом X представляет собой Н, ОН, NH₂, NH₃Cl.

Примеры возможных амфифильных полимеров представлены ниже.

1. Амфифильные гомополимеры полиакриламида:

2. Амфифильные гомополимеры поли-N-изопропилакриламида:

3. Амфифильные гомополимеры поли-N-(2-гидроксипропил)метакриламида:

4. Амфифильные гомополимеры поли-N-винилпирролидона:

5. Амфифильные гомополимеры полиакриловой кислоты и ее эфиров:

6. Амфифильные гомополимеры поли-N-диалкилакриламида:

7. Амфифильные гомополимеры полиэтиленамина:

8. Амфифильные гомополимеры метакриловой кислоты и ее эфиров:

9 Амфифильные гомополимеры 2-аллилоксибензальдегида:

10. Сополимер N-винилпирролидона и N-изопропилакриламида.

11. Сополимер N-винилпирролидона и N-(2-гидроксипропил)метакриламида.

12. Сополимер N-винилпирролидона и этиленамина.

13. Сополимер N-винилпирролидона и метакриловой кислоты.

14. Сополимер N-винилпирролидона и акриловой кислоты.

15. Сополимер N-диэтилакриламида и N-винилпирролидона.

16. Сополимер N-винилпирролидона и 2-аллилоксибензальдегида.

17. Сополимер N-винилпирролидона и акриламида.

18. Сополимер акриловой кислоты и N-изопропилакриламида.

19. Сополимер метилового эфира акриловой кислоты и N-(2-гидроксипропил)метакриламида.

20. Сополимер этиленамина и N-(2-гидроксипропил)метакриламида.

21. Сополимер N-дипропилакриламида и N-изопропилакриламида.

22. Сополимер N-диэтилакриламида и N-(2-гидроксипропил)метакриламида.

23. Сополимер N-метилакриламида и акриламида.

24. Сополимер N-метилэтилакриламида и пропилового эфира акриловой кислоты.

25. Сополимер N-(2-гидроксипропил)метакриламида и 2-аллилоксибензальдегида.

26. Сополимер акриламида и 2-аллилоксибензальдегида.

27. Сополимер этиленамина и 2-аллилоксибензальдегида.

28. Сополимер метилового эфира акриловой кислоты и 2-аллилоксибензальдегида.

29. Сополимер этиленамина и акриламида.

30. Сополимер этиленамина и N-изопропилакриламида.

31. Сополимер акриламида и N-изопропилакриламида.

32. Сополимер акриламида и N-(2-гидроксипропил)метакриламида.

33. Сополимер N-(2-гидроксипропил)метакриламида и N-изопропилакриламида.

34. Сополимер метилового эфира акриловой кислоты, N-(2-гидроксипропил)метакриламида и акриламида.

35. Сополимер акриламида, N-изопропилакриламида и этиленамина.

36. Сополимер N-винилпирролидона, N-изопропилакриламида и этиленамина.

при этом R₁, независимо представляет собой Н, СН₃, С₂Н₅, С₃Н₇, Me (ионы металлов).

Схематичное изображение предлагаемой двухфазной системы доставки представлено на фиг. 1.

Получение гибридных полимерных наночастиц с контролируемой кинетикой высвобождения биологически активных веществ.

Гибридные полимерные наночастицы получают эмульсионным методом или методом осаждения. Амфифильный полимер берут в таких количествах, чтобы в конечном растворе его концентрация была больше критической концентрации мицеллообразования или критической концентрации агрегации. Массовое соотношение гидрофобного и амфифильного полимеров варьируют от 1:20 до 20:1, соответственно. Количество включаемого биологически активного вещества согласно изобретению варьируют от 0,1 до 60% масс.

Эмульсионный метод:

а) Предварительно готовят раствор гидрофобного лекарственного вещества и гидрофобного полимера в органическом растворителе, в котором это вещество растворяется (этилацетат, хлороформ, метиленхлорид). Так же готовят раствор амфифильного полимера в бидистиллированной обеспыленной воде. Растворы перемешивают при комнатной температуре в течение 20-40 минут. После этого растворы сливают вместе. Полученную смесь интенсивно перемешивают 10-20 минут на вортексе, а затем подвергают воздействию ультразвукового излучения 12-24 минуты при мощности 60 Вт и импульсном режиме (1 сек. через 1 сек.) (на приборе "VibraCell", США). Органический растворитель отгоняют на роторном испарителе.

б) Расчетное количество амфифильного полимера, гидрофобного полимера и лекарственного вещества растворяют в подходящем органическом растворителе (этилацетате, хлороформе или метиленхлориде) при перемешивании. Затем к полученному раствору добавляют бидистиллированную обеспыленную воду. Полученную смесь интенсивно перемешивают 10-20 минут на вортексе, а затем подвергают воздействию ультразвукового излучения 12-24 минуты при мощности 60 Вт и импульсном режиме (1 сек. через 1 сек.) (на приборе "VibraCell", США). Органический растворитель отгоняют на роторном испарителе.

Полученные гибридные полимерные наночастицы имеют устойчивую сферическую форму, узкое распределение по размерам для каждого образца полимера (средний размер частиц для разных образцов полимеров варьирует от 100 до 2000 нм).

Таким образом, предлагаемым способом могут быть получены водосовместимые препараты в виде наночастиц следующих лекарственных веществ:

- снотворных и успокаивающих лекарственных веществ: нитразепама, флунитразипама, барбитала, бромизовала;

- противосудорожных лекарственных веществ: бензонала, гексамидина, дифенина, клоназепама;

- транквилизаторов и антидепрессантов: сибазона, феназепама, пиразидола, флуоксетина;

- противопаркинсонических средств: циклодола, леводопа, глудантана;

- анальгезирующих (болеутоляющих) лекарственных веществ: амидопирина, фенацетина, парацетамола, ибупрофена,

- противовоспалительных лекарственных веществ: дихлофенака, индометацина, кортизона;

- сердечно-сосудистых лекарственных веществ: дигитоксина, кавинтона, теофиллина, форидона;

- гормональных лекарственных веществ: тиреоидина, эстрона, метилтестостерона, силаболина;

- витаминов и родственных веществ: бенфотиамина, рибофлавина, рутина;

- ферментных лекарственных веществ: лизоамидазы, панкреатина, солизима;

- лекарственных веществ, стимулирующих или регулирующих метаболические процессы: фепромарона, дипиридамола, ловастатина;

- противомикробных, противовирусных и противопаразитарных лекарственных веществ: ампициллина, тетрациклина, рифампицина, левомицетина, стрептоцида, бонафтона, метисазона;

- противогрибковых лекарственных веществ: нистатина, амфотерицина В, гризеофульвина;

- противоопухолевых лекарственных веществ: доксорубицина, метотрексата, цисплатина, эпирубицина, реумицина, хлодитана;

- диагностических лекарственных веществ: йодамида, билигноста, пентагастрина.

Для получения водорастворимых лекарственных форм биологически активных веществ в виде порошков суспензии гибридных полимерных частиц сушат в кипящем слое. Возможно также получение лиофильно высушенных лекарственных форм.

Для получения таблетированных форм биологически активных веществ полученные порошки подвергают прессованию.

Порошки и лиофилизаты пригодны также для получения суспензий для парентерального введения.

Получение амфифильных полимеров согласно изобретению

Амфифильные гомополимеры и сополимеры по настоящему изобретению получают одностадийным способом (соответственно заявке на патент №2014137555 от 17.09.2014 и №2014141950 от 17.10.2014) путем, соответственно, радикальной гомо- или сополимеризации мономеров в органическом растворителе в присутствии инициатора радикальной полимеризации. При этом в процессе радикальной полимеризации применяют регулятор роста длины цепи в виде длинноцепочечного алифатического меркаптана или его производного, позволяющего в процессе радикальной полимеризации получить биосовместимый амфифильный полимер в одну стадию синтеза, т.е. без дополнительной модификации. Это существенно упрощает аппаратурное оформление, сокращает время получения готового амфифильного полимера, а также позволяет регулировать среднечисловую молекулярную массу амфифильного полимера непосредственно в процессе синтеза и получать готовый продукт с высоким выходом.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения органический растворитель выбирают из группы, включающей спирт, метиленхлорид, диоксан, тетрагидрофуран, акрилонитрил, N-метил пиррол идон, диметилформамид, диметилсульфоксид, этилацетат, бутилацетат, амилацетат, циклогексан.

Предпочтительно в качестве спирта применяют спирт, выбранный из группы, включающей этанол, изопропанол, пропанол-1, бутанол-1, амиловый спирт, бутанол-2, третбутанол.

Инициатор предпочтительно выбирают из группы, включающей бензоилпероксид, дитретбутилпероксид, гидропероксид кумола, азобисизобутиронитрил, персульфат калия, персульфат аммония, персульфат натрия, дициклогексилпероксидикарбонат, дицетилпероксидикарбонат, димиристилпероксидикарбонат, ди(2-этилгексил)пероксидикарбонат, ди(4-трет-бутилциклогексил)пероксидикарбонат, 3-хлорпербензойную кислоту.

Результаты проведенных нами экспериментов, направленных на определение влияния длины гидрофобного фрагмента на амфифильность и выход гомо- и сополимеров, свидетельствуют о целесообразности использования длинноцепочечного алифатического меркаптана или его производного с числом атомов углерода в углеродной цепи от 9 до 20.

Проведенные эксперименты также свидетельствуют о том, что при использовании короткоцепочечных (<С₉) либо длинноцепочечных (>С₂₀) меркаптанов или их производных теряются амфифильные свойства полимеров, а также существенно снижается выход алифатического полимера по изобретению.

Результаты проведенных экспериментов, направленных на определение влияния количества регулятора роста длины цепи на состав и выход амфифильных гомо- и сополимеров, показывают, что при получении гомополимеров целесообразным является использование длинноцепочечного алифатического меркаптана или его производного в количестве от 0,1 до 8% мол.; при получении сополимеров целесообразным является использование длинноцепочечного алифатического меркаптана или его производного в количестве от 0,1 до 5% мол.

Предпочтительно в качестве производного длинноцепочечного алифатического меркаптана используют меркаптоспирты, меркаптоамины, солянокислый меркаптоамин.

С технической и экономической точки зрения оптимальным временем проведения синтеза является то время, при котором выход продукта максимален, а затраты энергоносителей минимальны. Данные проведенных нами исследований, направленных на изучение влияния времени синтеза на выход амфифильных гомополимеров и сополимеров показывают, что максимальный выход амфифильных полимеров по изобретению различается для различных мономеров. Так, например, максимальный выход амфифильного гомополимера на основе акриламида наблюдается при проведении синтеза в течение 3-х часов, а на основе акриловой кислоты - в течение 1-го часа. Максимальный выход амфифильного сополимера на основе акриламида и N-винилпирролидона наблюдается при проведении синтеза в течение 3-х часов, а амфифильного сополимера на основе акриловой кислоты и N-винилпирролидона- в течение 2-х часов. Таким образом, оптимальное время синтеза для каждого мономера при синтезе гомополимеров и сополимеров различно, и в зависимости от природы мономера изменяется от 1 до 6 часов.

Исследование влияния температуры синтеза на выход амфифильных гомо- и сополимеров показывает, что радикальную гомополимеризацию предпочтительно проводить при температуре от 70 до 80°C, а радикальную сополимеризацию - при температуре от 60 до 75°C.

Ниже представлены примеры получения некоторых амфифильных гомо- и сополимеров по изобретению.

Следует понимать, что эти и все приведенные в материалах заявки примеры не являются ограничивающими и приведены с целью иллюстрации настоящего изобретения.

Пример 1

Амфифильный гомополимер, мономером которого является акриловая кислота, получают следующим образом. В хорошо промытую и высушенную пробирку с притертой пробкой загружают рассчитанное количество акриловой кислоты, требуемое количество меркаптана, инициатора (бензоилпероксид) и растворитель (бутанол-1). Затем пробирку помешают в термостат, где поддерживают температуру 70°C с точностью ±0,2°C. По истечении 1 часа содержимое пробирки осаждают в десятикратный объем диэтилового эфира. Выпавший полимер отделяют фильтрацией и сушат в термошкафу в течение суток. Альтернативным методом очистки является диализ полимера против воды в течение 5 суток. Выход полимера - 81%.

Пример 2

Амфифильный гомополимер, мономером которого является N-изопропилакриламид, получают следующим образом. В хорошо промытую и высушенную пробирку с притертой пробкой загружают рассчитанное количество N-изопропилакриламида, требуемое количество меркаптана, инициатора (гидропероксид кумола) и растворитель (N-метилпирролидон). Затем пробирку помещают в термостат, где поддерживают температуру 75°C с точностью ±0,2°C. По истечении 1 часа содержимое пробирки осаждают в десятикратный объем диэтилового эфира. Выпавший полимер отделяют фильтрацией и сушат в термошкафу в течение суток. Альтернативным методом очистки является диализ полимера против воды в течение 5 суток. Выход полимера - 79%.

Пример 3

Амфифильный сополимер N-винилпирролидона и акриламида получают следующим образом. В хорошо промытую и высушенную пробирку с притертой пробкой загружают рассчитанное количество мономеров (N-винилпирролидон и акриламид), требуемое количество меркаптана, инициатора (азобисизобутиронитрил) и растворитель (диоксан). Затем пробирку помещают в термостат, где поддерживают температуру 70°C с точностью ±0,2°C. По истечении 3 часов содержимое пробирки осаждают в десятикратный объем диэтилового эфира. Выпавший полимер отделяют фильтрацией и сушат в термошкафу в течение суток. Альтернативным методом очистки является диализ полимера против воды в течение 5 суток. Выход сополимера составляет 83%.

Пример 4

Афифильный сополимер N-изопропилакриламида, акриламида и N-винилпирролидона получают следующим образом. В хорошо промытую и высушенную пробирку с притертой пробкой загружают рассчитанное количество мономеров (N-изопропилакриламид, акриламид и N-винилпирролидон), требуемое количество меркаптана, инициатора (азобисизобутиронитрил) и растворитель (диоксан). Затем пробирку помещают в термостат, где поддерживают температуру 75°C с точностью ±0,2°C. По истечении 5 часов содержимое пробирки осаждают в десятикратный объем диэтилового эфира. Выпавший полимер отделяют фильтрацией и сушат в термошкафу в течение суток. Альтернативным методом очистки является диализ полимера против воды в течение 5 суток. Выход сополимера - 79%.

Получение фармацевтических композиций для доставки лекарственных веществ на основе гибридных полимерных частиц.

В качестве модельных лекарственных препаратов были использованы антибиотик рифабутин и противогрибковый препарат амфотерицин В.

Пример 5. Получение гибридной полимерной формы рифабутина.

Расчетное количество амфифильного полимера по изобретению растворяют в бидистиллированной обеспыленной воде, а необходимое количество рифабутина и гидрофобного полимера (например, поли-3-гидроксибутирата) растворяют в хлороформе при перемешивании без нагревания. Затем полученный раствор рифабутина и гидрофобного полимера в хлороформе добавляют при интенсивном перемешивании по каплям к раствору амфифильного полимера в бидистиллированной воде. Полученную эмульсию интенсивно перемешивают 10-20 минут, а затем подвергают воздействию ультразвукового излучения 12-24 минуты при мощности 60 Вт и импульсном режиме (1 сек через 1 сек) (на приборе "VibraCell", США). Органический растворитель отгоняют на роторном испарителе, при наличии осадка, раствор фильтруют на 0.4 или 0.2 мкм фильтрах (Миллипор) и лиофильно сушат.

Пример 6. Получение гибридной полимерной формы амфотерицина В.

Расчетное количество амфифильного полимера, гидрофобного полимера (например, полилактида) и амфотерицина В по изобретению растворяют в этаноле при перемешивании без нагревания. Затем полученный раствор в этаноле добавляют при интенсивном перемешивании к бидистиллированной обеспыленной воде. Полученную эмульсию интенсивно перемешивают 10-20 минут, а затем подвергают воздействию ультразвукового излучения 12-24 минуты при мощности 60 Вт и импульсном режиме (1 сек через 1 сек) (на приборе "VibraCell", США). Органический растворитель отгоняют на роторном испарителе, при наличии осадка, раствор фильтруют на 0.4 или 0.2 мкм фильтрах (Миллипор) и лиофильно сушат.

В таблице 1 и на фиг. 2, 3, 4 характеристики частиц, полученных на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона (среднечисленная молекулярная масса поли-N-винилпирролидона (MM_n) 6 кДа).

На фиг. 5 представлены данные по стабильности частиц на основе амфифильного поли-N-винилпирролидона (ПВП) и поли-3-гидроксибутирата (ПГБ) в зависимости от среднечисленной молекулярной массы поли-N-винилпирролидона. Массовое соотношение ПВП:ПГБ=10:1. Приведенные данные демонстрируют, что при увеличении размера гидрофильной оболочки частиц (среднечисленной молекулярной массы поли-N-винилпирролидона) увеличивается их стабильность.

Стабильность растворов частиц измерялась органолептически - по выпадению осадка при хранении растворов в закрытых сосудах в темном месте при температуре +5°C.

Данные по выделению модельного лекарственного вещества (рифабутина).

На фиг. 6 продемонстрирована кинетика высвобождения антибиотика рифабутина (Rb) из полимерной формы на основе амфифильного поли-N-винилпирролидона (среднечисленная молекулярная масса ПВП 6 кДа) и полимерной формы на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона (MM_n(ПВП)=6 кДа). Приведенные данные показывают, что частицы на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона (6 кДа-ПГБ-Rb) имеют более пролонгированное действие, чем частицы на основе только поли-N-винилпирролидона (6 кДа-Rb).

На фиг. 7 показана кинетика высвобождения антибиотика рифабутина (Rb) из полимерной формы на основе амфифильного поли-N-винилпирролидона (среднечисленная молекулярная масса ПВП 12 кДа), формы на основе полилактида и поли-N-винилпирролидона (среднечисленная молекулярная масса ПВП 12 кДа), формы на основе сополимера молочной и гликолевой кислот и поли-N-винилпирролидона (среднечисленная молекулярная масса ПВП 12 кДа). Приведенные данные указывают на возможность изменять профиль выделения гидрофобного БАВ путем введения в состав частиц различных гидрофобных полиэфиров: 12 кДа-Rb - частицы на основе амфифильного поли-N-винилпирролидона с включенным антибиотиком рифабутином; 12 кДа-PLA-Rb - частицы на основе амфифильного поли-N-винилпирролидона и полилактида с включенным антибиотиком рифабутином; 12 кДа-PLGA-Rb - частицы на основе амфифильного поли-N-винилпирролидона и сополимера молочной и гликолевой кислот с включенным антибиотиком рифабутином.

Данные по степени включения рифабутина в частицы, полученные из поли-N-винилпирролидона различной среднечисленной молекулярной массы (согласно патенту RU 2325151 С2) и частицы с ядром из поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона (согласно методу по настоящему изобретению), представлены в таблице 2. Степень включения рифабутина в полимерные частицы без твердого ядра (согласно патенту RU 2325151 С2) более чем в два раза ниже степени включения активного вещества в частицы с твердым гидрофобным ядром и гидрофильной оболочкой из поли-N-винилпирролидона (согласно настоящему изобретению).

Пример 7. Получение гибридной полимерной формы протионамида.

Расчетное количество амфифильного полимера, гидрофобного полимера (например, поли-3-гидроксибутират) и протионамида по изобретению растворяют в этаноле при перемешивании без нагревания. Затем полученный раствор в этаноле добавляют при интенсивном перемешивании к бидистиллированной обеспыленной воде. Полученную эмульсию интенсивно перемешивают 10-20 минут, а затем подвергают воздействию ультразвукового излучения 12-24 минуты при мощности 60 Вт и импульсном режиме (1 сек через 1 сек) (на приборе "VibraCell", США). Органический растворитель отгоняют на роторном испарителе, при наличии осадка, раствор фильтруют на 0.4 или 0.2 мкм фильтрах (Миллипор) и лиофильно сушат.

В таблице 3 и на фиг. 8, 9, характеристики частиц, полученных на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона с включенным протионамидом (среднечисленная молекулярная масса поли-N-винилпирролидона (MM_n) 6 кДа).

На фиг. 10 представлены данные по стабильности частиц на основе амфифильного поли-N-винилпирролидона (ПВП) и поли-3-гидроксибутирата (ПГБ) с включенным протионамидом, в зависимости от среднечисленной молекулярной массы поли-N-винилпирролидона. Массовое соотношение ПВП:ПГБ:Прот=10:1:0,1. Приведенные данные демонстрируют, что при увеличении размера гидрофильной оболочки частиц (среднечисленной молекулярной массы поли-N-винилпирролидона) увеличивается их стабильность.

Стабильность растворов частиц измерялась органолептически - по выпадению осадка при хранении растворов в закрытых сосудах в темном месте при температуре +5°C.

Данные по выделению модельного лекарственного вещества (Амфотерицин В).

На фиг. 11 продемонстрирована кинетика высвобождения антифунгального препарата Амфотерицина В (АмфВ) из полимерной формы на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона (MM_n(ПВП)=6 кДа). Приведенные данные показывают, что частицы на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона (6 кДа-ПГБ-АмфВ) имеют пролонгированное действие, а так же что профиль выделения амфотерицина В является схожим с профилем выделения рифабутина.

Данные по степени включения амфотерицина B в частицы, полученные из поли-N-винилпирролидона различной среднечисленной молекулярной массы (согласно патенту RU 2325151 С2) и частицы с ядром из поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона (согласно методу по настоящему изобретению), представлены в таблице 4. Степень включения амфотерицина B в полимерные частицы без твердого ядра (согласно патенту RU 2325151 С2) значительно ниже степени включения активного вещества в частицы с твердым гидрофобным ядром и гидрофильной оболочкой из поли-N-винилпирролидона (согласно настоящему изобретению).

В таблице 5 и на фиг. 12, 13 характеристики частиц, полученных на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона (среднечисленная молекулярная масса поли-N-винилпирролидона (MM_n) 6 кДа) с включенным амфотерицином В.

На фиг. 14 представлены данные по стабильности частиц на основе амфифильного поли-N-винилпирролидона (ПВП) и поли-3-гидроксибутирата (ПГБ) с включенным амфотерицином В, в зависимости от среднечисленной молекулярной массы поли-N-винилпирролидона. Массовое соотношение ПВП:ПГБ:АмфВ=10:1:0,1. Приведенные данные демонстрируют, что при увеличении размера гидрофильной оболочки частиц (среднечисленной молекулярной массы поли-N-винилпирролидона) увеличивается их стабильность.

Стабильность растворов частиц измерялась органолептически - по выпадению осадка при хранении растворов в закрытых сосудах в темном месте при температуре +5°C.

Данные по выделению модельного лекарственного вещества (Протионамид).

На фиг. 15 продемонстрирована кинетика высвобождения противотуберкулезного антибиотика протионамида (Прот) из полимерной формы на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона (MM_n(ПВП)=6 кДа). Приведенные данные показывают, что частицы на основе поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона (6 кДа-ПГБ-Прот) имеют пролонгированное действие, а так же что профиль выделения протионамида является схожим с профилем выделения рифабутина и амфотерицина В.

Данные по степени включения протионамида в частицы, полученные из поли-N-винилпирролидона различной среднечисленной молекулярной массы (согласно патенту RU 2325151 С2) и частицы с ядром из поли-3-гидроксибутирата и поли-N-винилпирролидона (согласно методу по настоящему изобретению), представлены в таблице 6. Степень включения протионамида в полимерные частицы без твердого ядра (согласно патенту RU 2325151 С2) ниже степени включения активного вещества в частицы с твердым гидрофобным ядром и гидрофильной оболочкой из поли-N-винилпирролидона (согласно настоящему изобретению).

Группа изобретений относится к области фармацевтической промышленности, а именно к системе доставки малорастворимых и нерастворимых в воде биологически активных веществ (БАВ) с контролируемой кинетикой высвобождения, которая представляет собой сферические наночастицы, содержащие плотное гидрофобное ядро, образованное биосовместимыми и биоразлагаемыми гидрофобными полимерами, такими как полигидроксибутират, полилактид, полигликолид, полидиоксанон, поли-ε-капралактон, полигидроксивалерат, сополимер молочной и гликолевой кислот, в которое включено малорастворимое или нерастворимое в воде БАВ, при этом гидрофобное ядро окружено гидрофильными фрагментами амфифильных полимеров, состоящих из одного фрагмента водорастворимого карбоцепного полимера с молекулярным весом M_n=1000-30000 Да и одной концевой гидрофобной группы, включающей один алифатический радикал с числом атомов углерода в углеродной цепи 9÷20, а также к способу получения такой системы доставки. Группа изобретений обеспечивает повышение водосовместимости малорастворимых и нерастворимых в воде БАВ, повышение стабильности лекарственных веществ и возможность регулирования скорости выделения БАВ. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 пр., 6 табл., 15 ил.

1. Система доставки малорастворимых и нерастворимых в воде биологически активных веществ с контролируемой кинетикой высвобождения, которая представляет собой сферические наночастицы, содержащие плотное гидрофобное ядро, образованное биосовместимыми и биоразлагаемыми гидрофобными полимерами, такими как полигидроксибутират, полилактид, полигликолид, полидиоксанон, поли-ε-капралактон, полигидроксивалерат, сополимер молочной и гликолевой кислот, в которое включено малорастворимое или нерастворимое в воде биологически активное вещество, окруженное гидрофильными фрагментами амфифильных полимеров, состоящих из одного фрагмента водорастворимого карбоцепного полимера с молекулярным весом M_n=1000-30000 Да и одной концевой гидрофобной группы, включающей один алифатический радикал с числом атомов углерода в углеродной цепи 9÷20.

2. Система доставки по п. 1, отличающаяся тем, что водорастворимый карбоцепной полимер выбирают из поли(N-винил-2-пирролидона), полиакриловой кислоты, полиакриламида, полиметакриловой кислоты, полиэтиленамина, поли(2-аллилоксибензальдегида), полиэфиров карбоновых кислот, поли(N-диалкилакриламида), поли(N-изопропилакриламида), поли(N-(2-гидроксипропил)метакриламида), солей поликарбоновых кислот, а также их сополимеров, в частности поли(N-винил-2-пирролидон-акриламида), поли(N-изопропилакриламид-акриловой кислоты).

3. Система доставки по п. 1, отличающаяся тем, что среднечисловая молекулярная масса амфифильного полимера составляет от 1 до 30 кДа.

4. Система доставки по п. 1, отличающаяся тем, что биологически активное вещество выбирают из группы, состоящей из снотворных и успокаивающих лекарственных веществ, противосудорожных лекарственных веществ, антидепрессантов, противопаркинсонических средств, анальгезирующих и болеутоляющих лекарственных веществ, противовоспалительных лекарственных веществ, сердечно-сосудистых лекарственных веществ, гормональных лекарственных веществ, витаминов, ферментных лекарственных веществ, лекарственных веществ, стимулирующих или регулирующих метаболические процессы, противомикробных, противовирусных и противопаразитарных лекарственных веществ, противогрибковых лекарственных веществ, противоопухолевых лекарственных веществ или диагностических лекарственных веществ.

5. Система доставки по п. 1, отличающаяся тем, что наночастицы имеют размер от 100 до 2000 нм.

6. Способ получения системы доставки мало растворимых и нерастворимых в воде биологически активных веществ с контролируемой кинетикой высвобождения по любому из пп. 1-5, характеризующийся включением малорастворимых и нерастворимых в воде биологически активных веществ в плотное гидрофобное ядро, состоящее из биосовместимых и биоразлагаемых гидрофобных полимеров, и последующей модификацией поверхности такого ядра водорастворимыми амфифильными полимерами методом совместного диспергирования гидрофобного полимера и биологически активного вещества с амфифильным полимером в водно-органической среде при концентрациях амфифильного полимера выше критической концентрации мицеллообразования (ККМ) или критической концентрации агрегации (ККА) с образованием наночастиц, при этом гидрофобные алифатические фрагменты таких амфифильных молекул обращены внутрь частиц, прочно связываясь с гидрофобным ядром за счет гидрофобно-гидрофобного взаимодействия, а гидрофильные полимерные цепи образуют оболочку, придающую водосовместимость указанным частицам.