Фармацевтическая композиция на основе белковых аэрогелей для применения в качестве интраназальных спреев и способ ее получения Российский патент 2023 года по МПК A61K9/51 A61P43/00 

Изобретение относится к фармацевтике и медицине и может быть использовано для создания фармацевтических композиций на основе белкового аэрогеля для применения в качестве интраназальных спреев с улучшенным профилем высвобождения.

Известны физиологически приемлемые органические аэрогели [ЕР 0707474 B1, A61K 49/00, 24.04.1996] в виде биоразлагаемых органических аэрогелей, имеющих пористость 80-99,8% и которые могут быть получены с использованием сверхкритической сушки полимерного геля.

Наиболее близкой к предложенной является фармацевтическая композиция [RU 2413506, С2, A61K 9/51, 10.03.2011] микрочастиц и/или наночастиц для локальной доставки и доставки к слизистой поверхности активного ингредиента(ов), содержащая:

a. неорганический элемент(ты), выбранные из группы диоксида, алкоксида, оксида, оксалата, уреата, нитрата и ацетата, имеющего, по меньшей мере, один неорганический металлический компонент, выбранный из группы кремния, щелочных металлов, щелочноземельных металлов, переходных металлов, цинка, кальция, магния, титана, серебра, алюминия, лантанидов и их сочетаний, где неорганический элемент представлен в указанной композиции в диапазоне от 0,1 до 99,5% мас./мас.;

b. один или более фармацевтических или косметических активных ингредиентов в количестве от 0,01 до 95,0% мас./мас.;

c. регулирующее скорость высвобождения средства, выбранные из группы природных полимеров, синтетических полимеров, полусинтетических полимеров, липидов, восков, природных камедей, синтетических камедей, полисахаридов, моносахаридов, сахаров, солей, белков, пептидов, полипептидов и их сочетаний, где регулирующее скорость высвобождения средство представлено в указанной композиции в диапазоне от 0,001 до 75 мас.% от общего веса композиции.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая эффективность применения в качестве вспомогательных веществ и/или наполнителей для фармацевтических активных ингредиентов, и/или композиций.

Задача, которая решается в изобретении относительно фармацевтической композиции, является создание композиции, отличающейся более высокой эффективностью применения и расширение на этой основе арсенала технических средств, которые могут быть использованы в качестве фармацевтических композиций.

Требуемый технический результат заключается в повышении эффективности применения в качестве вспомогательных веществ и/или наполнителей для фармацевтических активных ингредиентов, и/или композиций и расширении на этой основе арсенала технических средств, которые могут быть использованы в качестве фармацевтических композиций.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, фармацевтическая композиция выполнена в виде белкового аэрогеля в форме частиц размером от 50 до 1500 мкм с удельной поверхностью от 60 до 500 м²/г и пористостью от 90% до 99%.

Предложенный носитель активного фармацевтического ингредиента характеризуется пористостью в диапазоне от 90 до 99%. Данная характеристика определяет эффективность носителя активного фармацевтического ингредиента. При значении пористости белкового аэрогеля меньше 90% не будет обеспечиваться повышение эффективности применения получаемой фармацевтической композиции, и она не будет отличаться от существующих аналогов, а получение с пористостью больше 99% не представляется возможным.

Предложенный носитель активного фармацевтического ингредиента характеризуется удельной площадью поверхности в диапазоне от 60 до 500 м²/г. Эта характеристика является одной из основных характеристик, определяющей массовую загрузку активного фармацевтического ингредиента, чем она выше, тем больше массовая загрузка. При этом при значении удельной площадью поверхности меньше 60 м²/г не будет обеспечиваться повышение эффективности применения получаемого материала, и он не будет отличаться от существующих аналогов, а материал с удельной площадью поверхности больше 500 м²/г будет обладать неудовлетворительными для использования механическими характеристиками, что не позволит использовать его по назначению.

Предложенная фармацевтическая композиция может иметь размер частиц от 50 до 1500 мкм. Указанный диапазон размеров частиц позволяет получать материал с высокой терапевтической эффективности. При меньших значениях указанных диапазонов и при их превышении резко снижается эффективность применения фармацевтической композиции. Выбор того или иного диапазона размера частиц белкового аэрогеля влияет на область использования фармацевтической композиции.

Известны также способы получения фармацевтических композиций. В частности, известен способ получения фармацевтической композиции [RU 2413506, С2, A61K 9/51, 10.03.2011], включающий:

a. растворение одного или более фармацевтических или косметических активных ингредиентов в растворителе с образованием раствора (а),

b. растворение неорганического элемента (элементов) в растворителе с образованием раствора (b),

c. растворение регулирующего скорость высвобождения средства в растворителе с образованием раствора (с),

d. растворение щелочного гидроксида в растворителе с образованием раствора щелочного гидроксида (d);

e. смешивание растворов (а), (b), (с) и (d) с образованием осадка, f. высушивание осадка, полученного на стадии (е) с образованием сухой порошковой композиции.

Недостатком этого способа является относительно узкая область применения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ получения фармацевтической композиции с пролонгированным высвобождением [RU 2642664, С2, A61K 9/51, 25.01.2018, включающий:

a. распыление водного раствора, содержащего белок;

b. подачу тепла к распыленному водному раствору с образованием совокупности белковых частиц;

c. суспендирование указанной совокупности частиц белка в органическом растворе, содержащем биологически разрушаемый полимер и органический растворитель;

d. распылительную сушку суспензии для формирования совокупности микрочастиц белок-полимер, где каждая белковая частица указанной совокупности частиц белка содержит менее 3% (мас./мас.) воды.

Недостатком наиболее близкого технического решения относительно способа является относительно узкая область применения.

Задача, которая решается в изобретении относительно способа, состоит в разработке способа, являющимся относительно простым по отношению к известным, обладающим более широкой областью применения и позволяющим получать высокоэффективные фармацевтические композиции на основе белкового аэрогеля.

Это позволяет расширить арсенал технических средств, которые могут быть использованы для получения эффективных фармацевтических композиций для различных действующих веществ, в частности, для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний центральной нервной системы, в т.ч. депрессии и бессонницы и т.п.

Требуемый технический результат относительно способа заключается в расширении арсенала технических средств, используемых для получения интраназальных фармацевтических композиций на основе белкового аэрогеля с одновременным расширением области его применения путем обеспечения получения высокоэффективных фармацевтических композиций на основе белкового аэрогеля.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в способе, заключающемся в том, что навеску сухого белка растворяют в деионизированной воде и выдерживают раствор в течение 24 ч при температуре 5°С для полного растворения белка, после чего при постоянном перемешивании доводят соляной кислотой и/или гидроксидом натрия до рН=2-12, вводят в полученный раствор растительное масло при интенсивном перемешивании, предварительно нагретое на водяной бане до 80°С, после чего сформировавшиеся частицы геля выдерживают при комнатной температуре, промывают дистиллированной водой, затем водно-спиртовым раствором в шесть стадий, на каждой из которых частицы геля помещают в водно-спиртовую смесь с выдержкой в два часа, а концентрацию спирта в водно-спиртовой смеси увеличивают последовательно на каждой стадии с шагом 10-30-50-70-90-99.8 мас.%, причем, последнюю стадию повторяют дважды, после чего проводят сверхкритическую сушку в течение 6 часов при температуре 40°С, давление 120 атм и расходе диоксида углерода 0.2 кг/ч.

На структуру белкового геля влияет значение рН раствора белка во время гелеобразования. Использование диапазона значений рН 2-12 относительно раствора белка является оптимальным, указанные пределы рН позволяют получать наиболее эффективное сочетание между конечной площадью поверхностью и пористостью продукта. Отличное от указанных значений рН раствора белка вызывает изменение конечных структурных характеристик материала. При значениях рН ниже 2 и выше 12 белковый гель не обладает высокой механической стабильностью.

В качестве растительного масла используют подсолнечное масло рафинированное дезодорированное или другие, например, соевое масло.

Время ввода раствора белка в масло зависит от используемого способа введения раствора белка: распыления, капельного или гомогенизации. При использовании капельного введения и распыления раствора белка время зависит от заданного расхода подачи раствора белка и от используемого объема раствора белка, а при гомогенизации от того, насколько быстро добавляют раствор белка в масло и также от используемого объема раствора белка.

Скорость перемешивания масла зависит от используемого способа получения частиц белкового аэрогеля: при распылении - 300-500 об/мин, при капельном 300-700 об/мин, при гомогенизации 4000-15000 об/мин.

На иллюстрирующих материалах представлены:

на фиг.1 - фармацевтическая композиция на основе белка в форме частиц;

на фиг.2 - снимок сканирующей электронной микроскопии;

на фиг.3 - функциональная схема установки, реализующая внедрение активного фармацевтического ингредиента способом сверхкритической адсорбции.

Установка, реализующая внедрение активного фармацевтического ингредиента способом сверхкритической адсорбции (фиг.3), содержит:

1 - жидкостной мембранный насос;

2 - реактор высокого давления;

3 - нагревательная рубашка;

4 - манометр;

5 - регулятор температуры с панелью оператора;

6 - емкость для сбора вещества;

7 - запорный вентиль охлаждения насоса;

8, 9 - запорные вентили насоса;

10 - вентиль на входе в реактор;

11 - вентиль на выходе из реактора;

12 - нагревательный элемент.

Предложенную фармацевтическую композицию получают следующим образом.

Для получения заявляемой фармацевтической композиции на основе белковых аэрогелей используют широко известные и доступные методы внедрения активного фармацевтического ингредиента в частицы белкового аэрогеля: а) на стадии приготовления раствора белка; б) на стадии замены растворителя; в) методом адсорбции из раствора; г) методом сверхкритической адсорбции.

Внедрение активного фармацевтического ингредиента на стадии приготовления раствора белка.

Активный фармацевтический ингредиент в данном случае добавляется непосредственно в раствор белка перед тем, как начнется процесс гелеобразования. К активному фармацевтическому ингредиенту в данном случае, предъявляются следующие требования: он должен быть растворим в растворе белка, не должен растворяться на стадии замены растворителя; должен быть термически устойчив и выдерживать температуру, при которой будет проходить процесс гелеобразования и сверхкритической сушки; не должен растворяться в сверхкритическом флюиде, поскольку это может привести к его вымыванию из структуры геля. После добавления активного фармацевтического ингредиента в раствор белка и гелеобразования полученного раствора белка, проводится замена растворителя на соответствующий растворитель, после чего осуществляется процесс сверхкритической сушки.

Внедрение активного вещества на стадии замены растворителя.

При использовании данного способа внедрения, важно правильно подобрать растворитель, а именно: активный фармацевтический ингредиент должен растворяться в выбранном растворителе, а аэрогель, наоборот, не должен раствориться в ходе процесса. Суть данного подхода заключается в том, что раствор с активным фармацевтическим ингредиентом контактирует с еще не высушенным гелем, и активный фармацевтический ингредиент диффундирует из раствора в поры этого геля. Диффузия в данном случае будет длиться до тех пор, пока концентрации активного вещества в порах и в растворе не уравняются. Затем, влажный гель подвергается сверхкритической сушке, в ходе которой активный фармацевтический ингредиент осаждается в порах влажного геля. По мере того, как диоксид углерода растворятся в ходе процесса сверхкритической сушки, активный фармацевтический ингредиент начинает выпадать в осадок в порах высушиваемого геля. Процесс осаждения будет продолжаться до тех пор, пока весь растворитель не будет вымыт из пор. После чего давление системы сбрасывается и на выходе получается композиция «аэрогель-активный фармацевтический ингредиент».

Внедрение активного фармацевтического ингредиента адсорбцией из раствора.

Данный способ заключается во внедрении активного фармацевтического ингредиента в уже полученные частицы белкового аэрогеля методом адсорбции из раствора. Для этого активный фармацевтический ингредиент растворяют в водном растворителе, и добавляют к. частицам полученного белкового аэрогеля. После чего полученную смесь можно сушить различными способами, например, с помощью тепловой сушки или сублимационной сушки.

Внедрение активного фармацевтического ингредиента сверхкритической адсорбцией.

Данный способ может быть использован только для тех активных фармацевтических ингредиентов, которые растворяются в среде используемого сверхкритического флюида. Растворенный активный фармацевтический ингредиент диффундирует в поры аэрогеля и адсорбируется на его поверхности. На итоговую величину загрузки активного фармацевтического ингредиента влияют, прежде всего, растворимость этого вещества в среде сверхкритического флюида и параметры ведения процесса (температура, давление и время). На величину массовой загрузки может оказывать влияние наличие или отсутствие взаимодействия между поверхностью аэрогеля и соответствующего активного фармацевтического ингредиента. Внедрение активного фармацевтического ингредиента в матрицу белкового аэрогеля путем сверхкритической адсорбции является одним из наиболее перспективных методов, позволяющих улучшать такие показатели активных фармацевтических ингредиентов как биодоступность или время высвобождения активного фармацевтического ингредиента. Белковые аэрогели, получаемые посредством сверхкритической адсорбции, могут быть использованы в фармацевтике, биомедицине, косметической и пищевой отраслях, поскольку конечный продукт не содержит опасных растворителей. Помимо этого, использование сверхкритических флюидов для внедрения активных фармацевтических ингредиентов, позволяет получать композиции с контролируемой доставкой лекарственных средств. Это позволяет создать лекарственный препарат с пониженными содержанием активного фармацевтического ингредиента (по сравнению с уже существующими лекарственными препаратами), при этом терапевтический эффект после применения такого средства повышается, а также увеличивается безопасность для пациента.

Реализуется предложенный способ получения фармацевтической композиции на основе белкового аэрогеля следующим образом.

Основная стадия процесса получения фармацевтической композиции на основе белкового аэрогеля в форме частиц - приготовление исходного раствора белка с последующим гелеобразованием. Гелеобразование может быть вызвано как химическими факторами (рН среды), так и физическими (температура). После формирования геля необходимо провести замену исходного растворителя, который находится внутри пористой структуры геля на соответствующий растворитель (изопропиловый и др. спирты), который должен растворяться в среде сверхкритического флюида. Затем сушка в среде сверхкритического флюида (в большинстве случаев это диоксид углерода). Заключительный шаг - внедрение АФИ в поры белкового аэрогеля.

Для получения частиц аэрогеля на основе белка используют способ с использованием распылительных форсунок различного типа. Суть способа заключается во введении раствора белка распылением через форсунку в масло, нагретое до температуры денатурации белка. После попадания капель раствора белка в масло начинается процесс гелеобразования. После формирования частиц геля, необходимо выдержать образовавшиеся частицы в масле комнатной температуры в течение 10 минут для того, чтобы все химические реакции прошли до конца, и не осталось не прореагировавших групп. Затем проводят пошаговую замену исходного растворителя на соответствующий спирт, и проводят процесс сверхкритической сушки. Заключительным этапом является процесс внедрения АФИ в поры белкового аэрогеля. Преимуществом использование различных типов форсунок является возможность получения частиц с узким распределением частиц по размеру.

Возможно проводить процесс получения частиц геля с использованием капельного метода и гомогенизации. Данные процессы аналогичны распылительному методу получения частиц, только в данных случаях вместо форсунки могут быть использованы капающее устройство или гомогенизатор.

Процесс получения частиц геля при использовании распылительного метода состоит из двух этапов: формирование капель раствора белка и гелеобразование, которое происходит, когда капли раствора белка попадают в масло, нагретое до температуры денатурации белка. Механизм гелеобразования основан на том, что происходит необратимая денатурация белка из-за химического и физического воздействия - обработки кислотой и щелочью, и нагревания, которые разрывают существующие связи в структуре белка. Размер формируемых частиц геля, в первую очередь, зависит от способа диспергирования и его параметров. Кроме того, значительное влияние могут оказывать концентрации исходного раствора и значение рН среды.

Получение частиц геля с использованием распылительного метода позволяет получать частицы с распределением по размеру 50-150 мкм.

Основные стадии процесса получения частиц путем распыления через форсунку.

1. Приготовление раствора белка. Навеску сухого белка растворяют в деионизированной воде при постоянном перемешивании до получения однородного раствора. Как правило, это яичный белок, изолят сывороточный белок, казеин, соевый белок, но можно и другие белки. Затем оставляют на 24 ч при температуре 5°С для обеспечения полного растворения белка. Концентрация раствора варьируется от 5 до 25 мас.%. Указанные пределы по концентрации задают конечную пористость материала от 90 до 99%. Использование концентрации меньше 5%масс не позволяет получить стабильный материал, а концентрации больше 25 мас.%, с одной стороны, значительно снижает конечную пористость белкового аэрогеля, с другой стороны, усложняет технологию получения частиц в связи со значительным увеличением вязкости раствора белка.

2. Регулируют рН раствора белка кислотой и/или основанием. Как правило, соляной кислотой и гидроксидом натрия, но можно использовать и другие кислоты и щелочи. Показатель рН среды может достигать 2-12. Указанные пределы рН позволяют получать наилучшие структурные характеристики конечного продукта.

3. Масло нагревают на водяной бане до 80°С. Как правило, используют подсолнечное масло, но можно использовать и другие. Для варьирования структурных характеристик конечного продукта, возможно использование поверхностно-активных веществ, которые в различных концентрациях добавляются к эмульсии, например, полиглицерил полирицинолеат.

4. С использованием распылительной форсунки раствор белка распыляют в масло. Раствор белка распыляют через форсунку при давлении 0.1-0.9 бар, но можно не ограничиваться данным диапазоном. Указанные пределы значения давления подачи воздуха позволяют получать наилучшие структурные характеристики конечного продукта. Расход раствора белка в ходе каждого эксперимента подбирается так, чтобы получить стабильный факел распыла, что обеспечивает равномерное формирование капель в растворе. В процессе непрерывного перемешивания масла при 300-500 об/мин формируются частицы белкового геля.

5. Частицы геля перемешивают в масле в течение 10 минут для достижения полного гелеобразования и затем охлаждают до комнатной температуры для прекращения процесса денатурации белка.

6. Далее частицы геля многократно промывают дистиллированной водой от масла, используя метод центрифугирования. Затем используют ступенчатую замену воды на растворитель с шагом 10-30-50-70-90-99.8 мас.%, причем последний шаг повторяется дважды. Между каждой заменой должно проходить не менее 2 часов.

7. Следующая стадия процесса - сверхкритическая сушка, которая проводится при температуре 40°С, давлении 120 атм, расходе диоксида углерода 0.2 кг/ч. Время сушки 6 часов.

Получение частиц геля с использованием капельного метода позволяет получать частицы с широким распределением по размеру 500-1500 мкм.

Основные стадии процесса получения частиц с использованием поршневого насоса и прокапывании раствора белка через иглу.

1. Приготовление раствора белка. Навеску сухого белка растворяют в деионизированной воде при постоянном перемешивании до получения однородного раствора. Затем оставляют на 24 ч при температуре 5°С для обеспечения полного растворения белка. Концентрация раствора варьируется от 5 до 25 мас.%.

2. Регулируют рН раствора белка кислотой и/или основанием. Как правило, соляной кислотой и гидроксидом натрия, но можно использовать и другие кислоты и щелочи. Показатель рН среды может достигать 2-12.

3. Масло нагревают на водяной бане до 80°С. Для варьирования структурных характеристик конечного продукта, возможно использование поверхностно-активных веществ, которые в различных концентрациях добавляются к эмульсии, например, полиглицерил полирицинолеат.

4. С использованием поршневого насоса прокапывают раствор белка через иглу в масло при постоянном перемешивании 300-700 об/мин. Расход подбирается в зависимости от вязкости раствора белка.

5. Частицы геля перемешивают в течение 10 минут для достижения полного гелеобразования и затем охлаждают до комнатной температуры для прекращения процесса денатурации белка.

6. Далее частицы многократно промывают дистиллированной водой от масла, используя метод центрифугирования. Затем используют ступенчатую замену воды на растворитель с шагом 10-30-50-70-90-99.8 мас.%, причем последний шаг повторяется дважды. Между каждой заменой должно проходить не менее 2 часов.

7. Следующая стадия процесса - сверхкритическая сушка, которая проводится при температуре 40°С, давлении 120 атм, расходе диоксида углерода 0.2 кг/ч. Время сушки 6 часов.

Получение частиц геля с использованием метода гомогенизации позволяет получать частицы с распределением частиц по размеру 50-300 мкм.

Основные стадии процесса с использованием метода гомогенизации раствора белка.

1. Приготовление раствора белка. Навеску сухого белка растворяют в деионизированной воде при постоянном перемешивании до получения однородного раствора. Затем оставляют на 24 ч при температуре 5°С для обеспечения полного растворения белка. Концентрация раствора варьируется от 5 до 25 мас.%.

2. Регулируют рН раствора белка кислотой и/или основанием. Как правило, соляной кислотой и гидроксидом натрия, но можно использовать и другие кислоты и щелочи. Показатель рН среды может достигать 2-12.

3. Масло нагревают на водяной бане до 80°С. Для варьирования структурных характеристик конечного продукта, возможно использование поверхностно-активных веществ, которые в различных концентрациях добавляются к эмульсии, например, полиглицерил полирицинолеат.

4. Раствор белка постепенно добавляют к маслу и перемешивают с использованием диспергатора со скоростью вращения ротора 4000-15000 об/мин. Указанные пределы по скорости вращения ротора обеспечивают наилучшие структурные характеристики конечного продукта. В процессе непрерывного перемешивания формируются частицы геля.

5. Частицы геля перемешивают в течение 10 минут для достижения полного гелеобразования и затем охлаждают до комнатной температуры для прекращения процесса денатурации белка.

6. Далее частицы многократно промывают дистиллированной водой от масла, используя метод центрифугирования. Затем используют ступенчатую замену воды на растворитель с шагом 10-30-50-70-90-99.8 мас.%, причем последний шаг повторяется дважды. Между каждой заменой должно проходить не менее 2 часов.

7. Следующая стадия процесса - сверхкритическая сушка, которая проводится при температуре 40°С, давлении 120 атм, расходе диоксида углерода 0.2 кг/ч. Время сушки 6 часов.

Описание технологии получения фармацевтической композиции на основе белковых аэрогелей.

Для получения заявляемой фармацевтической композиции на основе белковых аэрогелей используют широко известные и доступные способы внедрения активного фармацевтического ингредиента в частицы белкового аэрогеля: 1) на стадии приготовления золя; 2) на стадии отмывки; 3) методом адсорбции из раствора; 4) методом сверхкритической адсорбции. Выбор способа зависит от физико-химических свойств активного фармацевтического ингредиента (АФИ). Если АФИ не растворяется в среде сверхкритического флюида, тогда можно использовать способ внедрения АФИ на стадии приготовления золя.

При использовании способа внедрения АФИ в белковый аэрогель, важно правильно подобрать растворитель, а именно: АФИ должно растворяться в выбранном растворителе, а аэрогель, наоборот, не должен раствориться в ходе процесса. Суть данного подхода заключается в том, что раствор с активным веществом контактирует с еще не высушенным гелем, и активное вещество диффундирует из раствора в поры этого геля.

Пример 1: Внедрение активного фармацевтического ингредиента в белковые аэрогели на стадии получения раствора белка

Внедрять активный фармацевтический ингредиент в частицы белкового аэрогеля возможно на стадии получения раствора белка.

1. Для этого навеску белка соответствующей массы растворяют в деионизированной воде при постоянном перемешивании до получения однородного раствора. Затем оставляют на 24 ч при температуре 5°С для обеспечения полного растворения белка.

2. Регулируют рН раствора белка кислотой и/или основанием. Показатель рН среды может достигать 2-12.

3. Затем навеску АФИ с заданной концентрацией добавляют к полученному раствору белка при постоянном перемешивании.

4. На следующем этапе масло нагревают на водяной бане до 80°С, и с использованием необходимого метода: капельного, распыления или гомогенизации, раствор белка с АФИ добавляют в масло при постоянном перемешивании с заданными параметрами.

5. Частицы геля перемешивают в течение 10 минут для достижения полного гелеобразования и затем охлаждают до комнатной температуры для прекращения процесса денатурации белка.

6. Далее частицы многократно промывают дистиллированной водой от масла, используя метод центрифугирования. Затем используют ступенчатую замену воды на растворитель с шагом 10-30-50-70-90-99.8 мас.%, причем последний шаг повторяется дважды. Между каждой заменой должно проходить не менее 2 часов.

7. Следующая стадия процесса - сверхкритическая сушка, которая проводится при температуре 40°С, давлении 120 атм, расходе диоксида углерода 0.2 кг/ч. Время сушки 6 часов.

Пример 2: Внедрение активного фармацевтического ингредиента в белковые аэрогели на стадии замены растворителя

1. Навеску белка соответствующей массы растворяют в деионизированной воде при постоянном перемешивании до получения однородного раствора. Затем оставляют на 24 ч при температуре 5°С для обеспечения полного растворения белка.

2. Регулируют рН раствора белка кислотой и/или основанием. Показатель рН среды может достигать 2-12.

3. На следующем этапе масло нагревают на водяной бане до 80°С, и с использованием необходимого метода: капельного, распыления или гомогенизации, раствор белка добавляют в масло при постоянном перемешивании с заданными параметрами.

4. Частицы геля перемешивают в течение 10 минут для достижения полного гелеобразования и затем охлаждают до комнатной температуры для прекращения процесса денатурации белка.

5. Далее частицы многократно промывают дистиллированной водой от масла, используя метод центрифугирования. Затем используют ступенчатую замену воды на растворитель с шагом 10-30-50-70-90-99.8 мас.%, причем последний шаг повторяется дважды. Между каждой заменой должно проходить не менее 2 часов.

6. Готовят раствор белка с активным фармацевтическим ингредиентом с заданной концентрацией, который затем контактирует с еще не высушенным белковым гелем, при этом АФИ диффундирует из раствора в поры белкового геля. После следует стадия замены растворителя на 99.8 мас.% растворитель, который, предположительно, осаждает АФИ в пористой структуре белкового геля.

7. Следующая стадия процесса - сверхкритическая сушка, которая проводится при температуре 40°С, давлении 120 атм, расходе диоксида углерода 0.2 кг/ч. Время сушки 6 часов.

Пример 3: Внедрение активного фармацевтического ингредиента в белковые аэрогели адсорбцией из раствора

1. Навеску белка соответствующей массы растворяют в деионизированной воде при постоянном перемешивании до получения однородного раствора. Затем оставляют на 24 ч при температуре 5°С для обеспечения полного растворения белка.

2. Регулируют рН раствора белка кислотой и/или основанием. Показатель рН среды может достигать 2-12.

3. На следующем этапе масло нагревают на водяной бане до 80°С, и с использованием необходимого метода: капельного, распыления или гомогенизации, раствор белка добавляют в масло при постоянном перемешивании с заданными параметрами.

4. Частицы геля перемешивают в течение 10 минут для достижения полного гелеобразования и затем охлаждают до комнатной температуры для прекращения процесса денатурации белка.

5. Далее частицы многократно промывают дистиллированной водой от масла, используя метод центрифугирования. Затем используют ступенчатую замену воды на растворитель с шагом 10-30-50-70-90-99.8 мас.%, причем последний шаг повторяется дважды. Между каждой заменой должно проходить не менее 2 часов.

6. Следующая стадия процесса - сверхкритическая сушка, которая проводится при температуре 40°С, давлении 120 атм, расходе диоксида углерода 0.2 кг/ч. Время сушки 6 часов.

7. Готовят раствор с активным фармацевтическим ингредиентом с заданной концентрацией, который затем контактирует с полученным белковым аэрогелем, при этом АФИ диффундирует из раствора в поры белкового аэрогеля. Затем влажный гель подвергается сушке, например, сублимационной сушке, в ходе которой активный фармацевтический ингредиент осаждается в порах влажного геля.

Пример 4: Внедрение активного фармацевтического ингредиента в белковые аэрогели с использованием процесса сверхкритической адсорбции

1. Навеску белка соответствующей массы растворяют в деионизированной воде при постоянном перемешивании до получения однородного раствора. Затем оставляют на 24 ч при температуре 5°С для обеспечения полного растворения белка.

2. Регулируют рН раствора белка кислотой и/или основанием. Показатель рН среды может достигать 2-12.

3. На следующем этапе масло нагревают на водяной бане до 80°С, и с использованием необходимого метода: капельного, распыления или гомогенизации, раствор белка добавляют в масло при постоянном перемешивании с заданными параметрами.

4. Частицы геля перемешивают в течение 10 минут для достижения полного гелеобразования и затем охлаждают до комнатной температуры для прекращения процесса денатурации белка.

5. Далее частицы геля многократно промывают дистиллированной водой от масла, используя метод центрифугирования. Затем используют ступенчатую замену воды на растворитель с шагом 10-30-50-70-90-99.8 мас.%, причем последний шаг повторяется дважды. Между каждой заменой должно проходить не менее 2 часов.

6. Следующая стадия процесса - сверхкритическая сушка, которая проводится при температуре 40°С, давлении 120 атм, расходе диоксида углерода 0.2 кг/ч. Время сушки 6 часов.

7. Готовится навеска образца аэрогеля и навеска активного фармацевтического ингредиента. Навески помещают в отдельные специальные конверты, которые взвешивают и помещают в аппарат высокого давления, который входит в установку для сверхкритической адсорбции (фиг.3). Если АФИ является труднорастворимым в сверхкритическом диоксиде углерода возможно использование различных сорастворителей, например, этанола. В качестве сорастворителя должно быть использовано вещество, в котором высоко растворяется АФИ, при этом сорастворитель должен быть высоко растворим в сверхкритическом диоксиде углерода. После этого аппарат нагревают до заданной температуры, и в него подают медленный ток сжиженного диоксида углерода. После достижения заданного давления ячейку герметизируют и выдерживают заданное количество времени. После окончания процесса давление в аппарате сбрасывают до атмосферного. В результате выполнения указанных пунктов получают фармацевтическую композицию на основе белкового аэрогеля с заданными конечными свойствами. Выбор параметром проведения процесса сверхкритической адсорбции зависит от растворимости выбранного АФИ и необходимой загрузки АФИ.

Полученные частицы фармацевтической композиции могут быть получены в узком диапазоне размеров благодаря дополнительному использованию различных способов измельчения и просеивания частиц.

Активные фармацевтические ингредиенты, внедренные в белковые аэрогели, могут находиться преимущественно в аморфном состоянии. Для определения состояния АФИ в порах полученного белкового аэрогеля была проведена серия экспериментов по получению дифрактограмм на порошковом рентгеновском дифрактометре. В полученных дифрактограммах отсутствуют пики, отвечающие кристаллическому состоянию. Это важно в ключе их дальнейшего использования в качестве системы доставки активных фармацевтических ингредиентов. Разработанные методы получения фармацевтических композиций на основе белковых аэрогелей позволяют внедрять в белковые аэрогели широкий спектр действующих веществ, в частности, для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний центральной нервной системы, в т.ч. депрессии и бессонницы и т.п., в том числе из группы.

Результат определения среднечисленного диаметра частиц белкового аэрогеля:

распылительный метод: 50-150 мкм;

капельный метод: 500-1500 мкм;

метод гомогенизации: 50-300 мкм.

Результаты азотной порометрии частиц белкового аэрогеля:

площадь удельной поверхности (определенная методом BET): 60-500 м²/г;

средний диаметр пор (определенный методом BJH): 15-40 нм;

объем пор (определенный методом BJH): 0.5-2.9 см³/г;

Результаты определения пористости путем пересчета результатов гелиевой пикнометрии и плотности частиц: 90-99%.

Результаты рентгенофазового анализа показывают, что АФИ находится преимущественно в аморфном состоянии.

Результаты определения массовой загрузки АФИ методом ВЭЖХ: 5-50%масс.

Полученная фармацевтическая композиция на основе белкового аэрогеля обладает следующими характеристиками, отличающими ее по эффективности применения относительно аналогичных средств.

Удельная площадь поверхности достигает 500 м²/г (выше чем у аналогов), что положительно сказывается на кинетике адсорбции АФИ, пористость частиц аэрогеля на основе белка достигает 99%, что значительно увеличивает массовую загрузку АФИ, массовая загрузка АФИ достигает 50 мас.%. Предлагаемая фармацевтическая композиция на основе белкового аэрогеля обладает биосовместимостью и биоразлагаемостью.

В частицы белкового аэрогеля помимо активного фармацевтического ингредиента могут быть внедрены различные вспомогательные вещества, например, мукоадгезивные вещества, антимикробные агенты, различные консерванты и др.

Нахождение активного фармацевтического ингредиента преимущественно в аморфном состоянии обеспечивает большую скорость высвобождения, что влияет на фармакокинетические свойства конечного препарата.

Предлагаемый способ получения фармацевтической композиции позволяет получать частицы сферической формы. Указанное свойство позволяет получать наименьшую порозность слоя частиц что, в свою очередь, увеличивает эффективность действия фармацевтической композиции. Варьируя параметры процесса получения, возможно получать частицы в заданном диапазоне размеров, что позволяет использовать получаемые лекарственные формы для различных способов введения, например, перорально, интраназально и др. Полученный диапазон размеров среднечисленного диаметра при использовании распылительного способа получения частиц при перерасчете на аэродинамический диаметр может позволить использовать планируемые к разработке фармацевтические композиции в составе спреев для интранальзной доставки АФИ, в том числе в мозг по механизму «Nose-to-Brain».

Таким образом, в изобретении достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении эффективности применения в качестве интраназальной фармацевтической композиции и в расширении арсенала технических средств, используемых для получения фармацевтических средств на основе белкового аэрогеля с одновременным упрощением способа и расширением области его применения путем обеспечения получения высокоэффективных фармацевтических композиций.

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и медицине и предназначено для создания фармацевтических композиций на основе белкового аэрогеля. Для получения белкового аэрогеля навеску сухого белка растворяют в деионизированной воде и выдерживают раствор в течение 24 ч при температуре 5°С для полного растворения белка. Затем, при постоянном перемешивании доводят соляной кислотой и/или гидроксидом натрия до рН=2-12. Вводят в полученный раствор растительное масло при интенсивном перемешивании, предварительно нагретое на водяной бане до 80°С. После этого сформировавшиеся частицы геля выдерживают при комнатной температуре, промывают дистиллированной водой, затем водно-спиртовым раствором в шесть стадий, на каждой из которых частицы геля помещают в водно-спиртовую смесь с выдержкой в два часа, а концентрацию спирта в водно-спиртовой смеси увеличивают последовательно на каждой стадии с шагом 10-30-50-70-90-99,8 мас.%. Последнюю стадию повторяют дважды, после чего проводят сверхкритическую сушку в течение 6 часов при температуре 40°С, давление 120 атм и расходе диоксида углерода 0,2 кг/ч. В итоге, получают белковый аэрогель в форме частиц размером от 50 до 1500 мкм с удельной поверхностью от 60 до 500 м²/г и пористостью от 90% до 99%. Использование изобретения обеспечивает получение белкового аэрогеля, который можно эффективно применять в составе фармацевтических композиций в виде интраназальных спреев с улучшенным профилем высвобождения. 3 ил., 4 пр.

Способ получения белкового аэрогеля, заключающийся в том, что навеску сухого белка растворяют в деионизированной воде и выдерживают раствор в течение 24 ч при температуре 5°С для полного растворения белка, после чего при постоянном перемешивании доводят соляной кислотой и/или гидроксидом натрия до рН=2-12, вводят в полученный раствор растительное масло при интенсивном перемешивании, предварительно нагретое на водяной бане до 80°С, после чего сформировавшиеся частицы геля выдерживают при комнатной температуре, промывают дистиллированной водой, затем водно-спиртовым раствором в шесть стадий, на каждой из которых частицы геля помещают в водно-спиртовую смесь с выдержкой в два часа, а концентрацию спирта в водно-спиртовой смеси увеличивают последовательно на каждой стадии с шагом 10-30-50-70-90-99.8 мас.%, причем, последнюю стадию повторяют дважды, после чего проводят сверхкритическую сушку в течение 6 часов при температуре 40°С, давление 120 атм и расходе диоксида углерода 0.2 кг/ч, после чего получают белковый аэрогель в форме частиц размером от 50 до 1500 мкм с удельной поверхностью от 60 до 500 м²/г и пористостью от 90% до 99%.