Способ безынъекционного введения лечебных и профилактических препаратов для рыбоводства Российский патент 2023 года по МПК A61J3/00 

Изобретение относится к медицине и нанобиотехнологиям, в частности к средствам для доставки лекарственных препаратов пролонгированного действия. Система доставки представляет собой полимер на основе нековалентных комплексов производных β-циклодекстрина с биологически активной молекулой, содержащей хотя бы один ароматический фрагмент.

Известна композиция микрочастиц и/или наночастиц для локальной доставки активного ингредиента к слизистой поверхности млекопитающих, способ их получения и композиция из них (патент №2413506 RU от 11.08.2007, МПК A61J3/00).

Однако, данное изобретение применяется только для доставки лекарственных препаратов к слизистой поверхности млекопитающих и не может быть использовано для пероральной доставки лекарственных препаратов у рыб.

Известна лекарственная форма для доставки лекарственного средства в толстую кишку (патент №2478372 RU от 13.04.2007, МПК А61К47/69).

Однако, лекарственная форма включает частицу с ядром и покрытием ядра, где ядро включает лекарственное средство и покрытие. Покрытие включает смесь чувствительного к воздействию бактерий толстой кишки вещества и пленкообразующего полимерного вещества, которое нерастворимо при рН менее 5 и растворимо при рН выше 5.

Лекарственная форма нерастворима в кислой среде желудка с рН менее 5, что не позволяет применять ее для пролонгированного действия у рыб.

Известна 3Д-матриксная структура для доставки лекарственных препаратов (патент №2740287 RU от 30.08.2019, МПК А61К47/49), представляющая собой водорастворимую или образующую коллоидный раствор частицу с размером 100-600 нм, которая имеет 3D-матриксную структуру, образованную из комплексов производного β-циклодекстрина, содержащего не менее трех свободных гидроксильных групп, и лекарственного соединения, содержащего по меньшей мере один ароматический фрагмент, где производные β-циклодекстрина соединены между собой уретановыми связями.

Данная структура не использовалась для введения в организм животных перорально, что является существенным недостатком заявленной композиции.

Технической задачей заявляемого изобретения является создание способа перорального введения лекарственных и профилактических препаратов рыбам.

Техническим результатом является разработка безынъекционного способа введения лечебных и профилактических препаратов для рыбоводства с помощью «наногубки».

Техническая задача решается, а технический результат достигается в способе безынъекционного введения лечебных и профилактических препаратов для рыбоводства, характеризующимся тем, что средство для доставки лекарственного вещества пролонгированного высвобождения добавляется к корму, отличающимся тем, что лекарственные средства смешиваются с кормом, при этом носителями лекарственных средств являются «наногубки», которые предварительно заполняются антибиотиками, например, левофлоксацином, причем приобретенные свойства медленного растворения в воде обеспечивают доставку «наногубки» с антибиотиком в организм рыбы практически без потерь, способствуют полному поеданию корма с «наногубкой» по причине устранения неприятного вкуса и запаха антибиотика, а процесс пролонгированного освобождения антибиотика происходит в пищеварительном тракте рыбы, что сокращает непроизводительные потери дорогостоящего антибиотика и обеспечивает дальнейшее использование воды в рыбоводных целях.

«Наногубки циклодекстрина» состоят из трехмерной сшитой полимерной сети D-глюкопиранозных звеньев. Они могут быть получены с α-, β- и γ-циклодекстринами. Вследствие особенностей строения и большого количества гидроксильных групп циклодекстрины имеют имеют тороидальную форму с внешней гидрофильной поверхностью и внутренней гидрофобной полостью, куда могут поместиться другие молекулы и объем которой зависит от количества D-глюкозных звеньев.

Гидрофобной полости свойственны постоянные геометрические размеры, и она способна инкапсулировать различные молекулы.

В результате вхождения молекулы (гость) в полость макромолекулы циклодекстрина (хозяин) могут образовываться комплексы включения типа «гость-хозяин». Благодаря образованию таких комплексов можно улучшить физические, химические и биологические свойства молекулы гостя.

Преимуществом представленного способа для дальнейшего перорального применения лекарственных и профилактических препаратов у рыб, является медленное высвобождение лекарства в воду (в течение часа 85% левофлоксацина сохраняется на носителе), и поэтому весь антибиотик рыбы могут съесть в виде частичек с кормом. Использование β-циклодекстринов при пероральном введении рыбам, при котором возрастает скорость адсорбции и биодоступность лекарственных веществ, увеличивает биодоступность и эффективность антибактериального и заживляющего действия.

Использование данного способа доставки обеспечивает достижение требуемого времени циркуляции в кровотоке в широком временном промежутке. Разработанные амфифильные полимерные частицы крайне медленно растворяются в воде, но поскольку в их состав входит хитозан и циклодекстрин, то их можно добавить в корм для рыб. Хитозан биосовместим, безопасен и обладает заживляющим действием.

Для придания более длительного растворения, в течение 40 мин. - 1 часа, полученные частицы покрывали пленкой высокомолекулярного хитозана (160 кДА), получая частицы, фиксированные на геле. Это усиливает мукоадгезивные свойства - прилипание к слизистым и пролонгированное растворение в желудке и кишечнике. Набухание и растворение частиц начинается в кислой среде желудка, постепенно высвобождая антибиотик в течение 3-4 дней.

Изобретение поясняется фигурами и таблицами.

На фиг.1 поэтапно представлен способ введения циклодекстриновой «наногубки» в организм рыбы.

На фиг.2 представлен процесс повреждения спинной мышцы рыб в районе спинного плавника.

На фиг.3 представлены комплексы производных β-циклодекстринов.

На фиг.4 представлены химические и пространственные структуры α-циклодекстрина, β-циклодекстрина и γ-циклодекстрина.

В таблице 1 отражены данные по использованию комплексов хитозан-β-циклодекстрин и хитозан-β-циклодекстрин-эвгинол с левофлоксацином, где эвгинол - растительный антисептик. Представлены четыре подопытные группы: контрольная и 3 опытные с гибридами русского и сибирского осетра по 10 особей в каждой со средней массой 110,0 г, получавшие в первой и второй опытной группе различные количества антибиотика (23% и 15%), а контрольная и третья опытная группа антибиотик не получали.

В таблице 2 представлены данные применения комплексов силикагель-хитозан-β-циклодекстрин и силикагель-β-циклодекстрин с левофлоксацином.

Представлены четыре подопытные группы: контрольная и 3 опытные с гибридами осетра по 10 особей в каждой со средней массой 405,0 г, получавшие во второй и третьей опытной группе различные количества антибиотика (16% и 5%), а контрольная и третья опытная группа антибиотик не получали.

В таблице 3 представлены данные эффективности использования кормов с комплексами хитозан-β-циклодекстринов с левофлоксацином. Затраты комбикорма на 1 кг прироста во всех группах различны: минимальные - во 2-й опытной группе (профилактическая), что на 2,7% меньше, чем в контрольной группе из-за меньшего количества антибиотика, влияющего на интенсивность роста. Аналогичная тенденция отмечается по обменной энергии и сырому протеину.

В таблице 4 представлены данные эффективности использования кормов с комплексами хитозан-β-циклодекстрин и силикагель-β-циклодекстрин с левофлоксацином. По затратам комбикорма на 1 кг прироста лучшими оказались особи 2-й опытной группы (профилактическая), этот показатель был ниже на 0,01 кг по сравнению с контрольной группой, по затратам обменной энергии ниже на 0,05 МДж, по затратам сырого протеина - на 0,11 г.

В таблице 5 показано влияние комплекса хитозан-6-циклодекстрин с левофлоксацином на микрофлору резаных ран осетров. Представлены результаты антимикробной активности резанных ран на теле осетров с лечением и без него (1-я и 3-я опытные группы).

В таблице 6 дано экономическое обоснование использования комплексов β-циклодекстринов для доставки лекарственных и профилактических препаратов. Представлен расчет экономической эффективности использования «наногубки» определены затраты на выращивание гибрида осетра для групп, использовавших комплексы β-циклодекстринов.

Для разработки нового безынъекционного способа введения лекарственных с целью лечения и профилактики болезней рыб были проведены эксперименты по использованию «наногубки» как биологически активной субстанции, заполненной антимикробным препаратом с активным действующим веществом левофлоксацин.

Комплексы производных β-циклодекстринов с левофлоксацином представляет собой порошки с гелеобразными частицами от светло-желтого до насыщенно-желтого цвета в зависимости от сшивающего агента (фиг.3). Исследуемые вещества вносили в корм и интенсивно перемешивали в течение 4-5 минут для равномерного распределения.

В соответствии с методикой (Овсянников А.И. Основа опытного дела в животноводстве. М.: Колос, 1976. - 304 с.) по принципу групп-аналогов сформировали четыре подопытные группы для двух этапов эксперимента. На первом этапе отобрали 40 гибридных особей сеголетков русского и сибирского осетра со средней массой 110,0 г и разместили их по 10 экземпляров в четыре аквариума объемом 250 л каждый по схеме, представленной в таблице 1.

Дозы ввода действующего вещества были следующими: первая опытная группа поврежденных особей получала левофлоксацин в количестве 4,1 мг на 1 кг массы рыбы для лечения в течение 5 суток; вторая опытная группа неповрежденной рыбы - 0,96 мг на 1 кг массы рыбы для профилактических целей в течение 10 суток.

На втором этапе отобрали 40 гибридных особей русского и сибирского осетра со средней массой 405,0 г и разместили их по 10 экземпляров в четыре аквариума объемом 250 л каждый. Схема опыта была аналогичной предыдущему этапу, представлена в таблице 2.

Контрольная группа здоровых особей, а также третья опытная группа поврежденной рыбы изучаемое вещество не получала. Две опытные группы получали корм с комплексами β-циклодекстринов и различной дозировкой левофлоксацина. Дозы ввода действующего вещества были следующими: первая опытная группа поврежденных особей получала левофлоксацин в количестве 0,99 мг на 1 кг массы рыбы для лечения в течение 5 суток подряд; вторая опытная группа здоровой рыбы - 0,35 мг на 1 кг массы рыбы для профилактических целей в течение 10 суток.

На шестые и одиннадцатые сутки эксперимента проводили контрольные взвешивания рыбы для определения динамики роста. В эти же временные периоды были проведены контрольные убои подопытных особей по 3 особи из каждой группы для изучения состояния мышечной ткани и внутренних органов, смывы с ран, взятие крови из сердечной мышцы для анализа биохимических показателей и проведения микроядерного теста, отбиралось содержимое кишечника для посева на средах с последующим анализом микрофлоры.

Для выращивания осетровых оптимальна температура 18-20°С. В связи с этим еженедельно проводились наблюдения за основными показателями воды, такими как температура, содержание кислорода, рН, прозрачность.

В опыте температура воды в аквариумах была в среднем 19,9°С. Содержание растворенного в воде кислорода 6,2 мг/л, рН - 7,8.

Отмечено лечебное и профилактическое воздействие «наногубки» с антибиотиком на ростовые процессы и выживаемость рыбы.

Комплексы β-циклодекстринов с левофлоксацином оказали положительное воздействие на конверсию корма. Затраты комбикорма на 1 кг прироста в двух экспериментах у 2-й опытной группы (профилактические) были ниже на 3,0% и 1,4% по сравнению с контрольной группой, соответственно (таблицы 3 и 4).

Отрицательного влияния «наногубки» с антибиотиком на биохимические показатели крови опытных групп не выявлено.

Негативного воздействия «наногубки» с антибиотиком на функциональное состояние внутренних органов и тканей рыбы не отмечено. Антимикробная активность хитозан-β-циклодекстрин с левофлоксацином существенно снижает обсемененность поверхности ран, способствуя заживлению. Комплекс хитозан-β-циклодекстрин с левофлоксацином значительно (в 1000 раз) снижает обсемененность поверхности ран, способствуя заживлению. Комплекс силикагель-β-циклодекстрин с левофлоксацином снижает обсемененность поверхности ран лишь в 10 раз.

Установлена антибактериальная активность левофлоксацина в составе комплексов β-циклодекстринов по отношению к кишечной микрофлоре осетровых рыб.

В толстом кишечнике рыб под действием комплекса хитозан-6 циклодекстрин с левофлоксацином в группе с лечением (1-я опытная) общее микробное число и количество молочнокислых бактерий меньше в 1250 и 3000 раз, соответственно, по сравнению с комплексом силикагель-хитозан-β-циклодекстрин с левофлоксацином. При этом во 2-й опытной группе (профилактической) под действием этого комплекса хитозан-β-циклодекстрин-эвгинолом с левофлоксацином (15%) общее микробное число и число молочнокислых бактерий меньше в 10 тысяч и 1500 раз соответственно по сравнению с антимикробным действием комплекса силикагель-β-циклодекстрин с левофлоксацином (5%), что также подтверждает его эффективность и биодоступность для рыб.

Наименьшие затраты на 1 кг живой массы рыбы отмечены в группах, где использовались в лечебных и профилактических целях комплексы силикагель-β-циклодекстрин с левофлоксацином в количестве действующего вещества 15 и 5%, что является экономически выгодным при использовании этих комплексов для лечения и профилактики заболеваний у осетровых рыб (таблица 6).

Полимеры на основе производных β-циклодекстринов с плотной структурой - «наногубки», включенные в поры силикагеля или высокомолекулярных хитозанов, перспективны для использования в рыбном хозяйстве.

Использование «наногубки» в адресной доставке лекарственных и профилактических препаратов для поддерживания жизнедеятельности рыб на оптимальном уровне эффективно и экономически целесообразно, что свидетельствует о промышленной применимости заявленного изобретения.

Изобретение относится к области биотехнологии. Система доставки представляет собой полимер на основе нековалентных комплексов производных β-циклодекстрина с биологически активной молекулой, содержащей хотя бы один ароматический фрагмент. Способ безынъекционного введения лечебных и профилактических препаратов для рыбоводства, характеризующийся тем, что средство для доставки лекарственного вещества пролонгированного высвобождения добавляется к корму, отличается тем, что лекарственные средства смешиваются с кормом, при этом носителями лекарственных средств являются «наногубки», которые предварительно заполняются антибиотиками, например левофлоксацином, причем приобретенные свойства медленного растворения в воде обеспечивают доставку «наногубки» с антибиотиком в организм рыбы практически без потерь, способствуют полному поеданию корма с «наногубкой» по причине устранения неприятного вкуса и запаха антибиотика, а процесс пролонгированного освобождения антибиотика происходит в пищеварительном тракте рыбы, что сокращает непроизводительные потери дорогостоящего антибиотика и обеспечивает дальнейшее использование воды в рыбоводных целях. 4 ил., 6 табл.

Способ безынъекционного введения лечебных и профилактических препаратов для рыбоводства, характеризующийся тем, что средство для доставки лекарственного вещества пролонгированного высвобождения добавляется к корму, отличающийся тем, что лекарственные средства смешиваются с кормом, при этом носителями лекарственных средств являются «наногубки», которые предварительно заполняют левофлоксацином, причем для лечебных и профилактических целей применяются производные комплексов хитозан-β-циклодекстрин и силикагель-β-циклодекстрин, при этом полученные частицы покрывают пленкой высокомолекулярного хитозана 160 кДА и фиксируют на геле, а введение комплексов в корм производят путем интенсивного перемешивания в течение 4-5 минут, причем количество левофлоксацина в производных комплексов хитозан-β-циклодекстрин определяют из расчета в количестве для лечения 4,1 мг на 1 кг массы рыбы в течение 5 суток, для профилактических целей 0,96 мг на 1 кг массы рыбы в течение 10 суток; а в производных комплексов силикагель-β-циклодекстрин - для лечения 0,99 мг на 1 кг массы рыбы в течение 5 суток и для профилактических целей 0,35 мг на 1 кг массы рыбы в течение 10 суток.