Энтеросорбент на основе кремнийзамещенного биогенного гидроксиапатита кальция Российский патент 2024 года по МПК A61K9/10 A61K33/42 A61P1/00 A61P39/00 

Изобретение относится к области медицины и предназначено для использования в клинической микробиологии и ветеринарии как энтеросорбент на основе кремнийзамещенного биогенного гидроксиапатита кальция в виде суспензии при пероральном применении для лечения интоксикаций при протозойных инфекциях, поражающих ЖКТ

Известен сорбент [патент на изобретение РФ №2577580 «Пористый сорбент с хронотропными свойствами на основе оксида алюминия», опубл. 20.03.2016 Бюл. №8] на основе оксида алюминия с хронотропными свойствами, сорбент характеризуется достаточно высокими сорбционными свойствами. За счет иммобилизации на поверхности сорбента мелатонина с последующим его высвобождением с поверхности сорбента при его контакте с жидкой средой организма (при пероральном приеме), обеспечивается регуляция суточных ритмов. Данные эффекты актуальны в районах, характеризующихся световым десинхронозом - при постоянной вахтовой работе в Сибири, жителей Приполярных районов, при частой работе в ночную смену, нерациональном распорядке дня, при котором большая часть бодрствования проводится при искусственном освещении. Длительное пребывание организма в условиях светового десинхроноза ухудшает состояние здоровья человека, что проявляется снижением работоспособности, нарушением суточных биоритмов, развитием соматических патологий, нарушение секреции инсулина. Недостатком данного сорбента является наличие в его составе оксида алюминия, который по современным данным способен неблагоприятно сказываться на состоянии здоровья человека, вызывая аллергию, оказывая прямое цито- и нейротоксическое действие, повреждая нуклеотиды и структуру белка, что может приводить к нейродегенеративным патологиям. При аккумуляции алюминия в тканях головного мозга возможно развитие болезни Альцгеймера. Также органом-мишенью для патологического действия алюминия являются кости, где алюминий замещает ионы кальция, в результате чего нарушается образование остеоида и кальций становится менее доступным для мобилизации. Токсическое действие алюминия также может оказываться на кальций - связывающие участки в паращитовидных железах, регулирующих фосфорно-кальциевый метаболизм, обусловливая изменение их физиологического ответа, и нарушение гормонального статуса с возможным снижением уровня паратгормона. Повышение концентрации алюминия может снижать всасывание многих элементов и витаминов, приводя к авитаминозам и развитию соматических патологий, обусловленных недостаточным содержанием витаминов. Так, при дефиците витамина В12 развивается фолиеводефицитная анемия, при которой снижается уровень эритроцитов и соответственно гемоглобина в крови, за счет разрушения эритроцитов и выхода кровь мегалобластов. При дефиците витамина С возможно развитие цинги, характеризующийся повышенной кровоточивостью, выпадением зубов и волос, развитием внутренних кровотечений.

Существуют энтеросорбенты, изготовленные из натуральных природных компонентов из торфа [патент на изобретение РФ №2514050 «Энтеросорбент и способ его получения», опубл. 27.04.2014 Бюл. №12], из коры березы [патент на изобретение РФ №2611388 «Энтеросорбент из луба березовой коры», опубл. 21.02.2017 Бюл. №6; патент на изобретение РФ №2497537 «Способ получения энтеросорбента», опубл. 10.11.2013 Бюл. №31], из лигнина [патент на изобретение РФ №2285542 «Способ получения энтеросорбента», опубл. 20.10.2006 Бюл. №29; патент на изобретение РФ №2279278 «Энтеросорбент», опубл. 10.07.2006 Бюл. №19]. Преимуществами указанных сорбентов является их экологическая безопасность и относительно невысокая стоимость сырья. Основным недостатком является недостаточно высокая сорбционная емкость в отношении ионов тяжелых металлов и отсутствие информации об их эффективности при отравлении радионуклидами.

Также известен энтеросорбент в виде гидратированного геля хитозана [патент на изобретение РФ №2777203 «Способ выведения из организма солей тяжелых металлов», опубл. 01.08.2022 Бюл. №22] для перорального применения. Способ обеспечивает эффективное снижение содержания солей ртути, кадмия и свинца в тканях организма человека за счет экспериментально подобранной концентрации гидратированного геля, обеспечивающей коллоидную стабильность геля, а также подобранной максимально эффективной дозы, не вызывающей дискомфорта при приеме. Отравление организма солями тяжелых металлов является очень токсичным, так как в итоге нарушается проницаемость мембран клеток, нарушается нормальное функционирование систем органов, нарушаются функции кроветворения, необратимо ингибируются внутриклеточные ферменты, что приводит к нарушению обмена веществ. Также соли тяжелых металлов приводят к осаждению белков, нарушению синтеза клеточных белков, изменяют активность ферментов, оказывают нефро- и гепатотоксическое действие. Недостатком представленного сорбента является развивающийся на фоне длительного приема сорбента гиповитаминоз Е, K, D, А, вследствие нарушения всасывания жиров в кишечнике снижается всасывание в кишечнике жирорастворимых витаминов. Признаками гиповитаминоза А являются нарушения развития костей и зубов, ощущение сухости и раздражения глаз, потеря волос, снижение аппетита, кожные высыпания, рецидивирующие инфекции и нарушения ночного зрения ("куриная слепота") Дефицит витамина D ассоциирован с сердечно - сосудистыми, онкологическими и аутоиммунными заболеваниями. На фоне дефицита витамина Е возникает периферическая нейропатия, миопатия, бесплодие, при этом глубокий авитаминоз проявляется гемолитической анемией, наблюдаются нарушения метаболизма в мышцах и проницаемости сосудов. Для гиповитаминоза К характерно замедление свертывания крови, спонтанные кровотечения. Также при приеме представленного препарата могут развиваться изменения гормонального фона, в результате чего могут возникнуть нарушения менструального цикла у женщин и андрогенодефицит, проявляющийся задержкой полового развития у мальчиков, снижением либидо, сексуальной дисфункцией, увеличением массы тела, риском аденомы простаты у мужчин. Указанное негативное явление обусловлено снижением количества жиров в организме, в результате чего снижается производство половых гормонов, которые имеют стероидную природу, что ведет к нарушениям функций половой системы.

Известен биогенный гидроксиапатит кальция (биогидроксиапатит кальция) формулы (Ca_10-у(PO₄)_6-х(CO₃)_x(OH)_2+x-2y), где: y - степень дефицитности Ca²⁺, x - степень замещения Co₃^2-, с содержанием карбонат - группы до 4…5,5% мас, а также примесей ряда микроэлементов (натрия, магния, кремния и т.д.) [Патент РФ на изобретение №2642634. Способ переработки костей для получения гидроксиапатита / Пивоваров А.В., Муктаров АД. // ООО «ВестИнТех», заявл. 03.29.2017, опубл. 25.01.2018; Реминерализирующий эффект нанокристаллов карбонат-гидроксиапатита на дентин / Р. Римондини, Б. Палаццо, М. Яфиско и др / Проблемы стоматологии. Actual problems of stomatology, 2014. №4.; Баринов С.М., Биокерамика на основе фосфатов кальция / СМ. Баринов, B.C. Комлев / М.: Наука - 2005. - С. 50 - 60]. Считается, что гидроксиапатит, модифицированный силикат - анионами, способствует улучшенной пролиферации остеобластов и росту внеклеточного матрикса, ускоренной минерализации костной ткани. Кремнийзамещенные гидроксиапатиты чаще всего описываются формулой: Ca₁₀(PO₄)_6-x(SiO₄)_x(OH)_2-x где x - коэффициент или степень замещения кремния [Патент РФ №2500840 / Трубицын М.А, Габрук Н.Г., Доан Ван Дат, Ле Ван Тхуан / Способ получения нанокристаллического кремнийзамещенного гидроксиапатита, 2011].

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является энтеросорбент [патент на изобретение BY №5875 «Энтеросорбент и способ его получения», опубл. 30.03.2004 - прототип], включающий углеродсодержащий материал и связующее (пищевой желатин или метилцеллюлозу, или натрий-карбоксиметилцеллюлозу), причем в качестве углеродсодержащего материала используется продукт карбонизации костного сырья при 400-800°С со скоростью подъема температуры 0,5-10°/мин, выдерживая при конечной температуре 1-3 ч в атмосфере инертного газа (азот, гелий, аргон), качестве костного сырья используют обезжиренную кость, костный шрот или костную муку, после измельчения отделяют фракцию с размером частиц 0,1-1,0 мм, сушат при комнатной температуре в течение суток, затем дополнительно обрабатывают стеаратом кальция, кроме того, для увлажнения углеродсодержащего материала используют 1-3%-й раствор связующего, при следующем соотношении компонентов (мас. %):

пищевой желатин, или метилцеллюлоза, или Na-КМЦ 1-5 кальция стеарат 0,5-1,5 сорбент КМТ остальное

Недостатками данного энтеросорбента являются сложность и многостадийность процесса, необходимость постоянной подачи дорогостоящего инертного газа на протяжении всего этапа карбонизации кости 1-3 ч. Дополнительные этапы обработки сырья стеаратом кальция и связующим в сумме составляют до 6,5% мае. по составу продукта. Рекомендуемая средняя температура 600°С, указанная авторами недостаточна, так как при данной температуре в конечном продукте могут сохраняться органические компоненты животного происхождения, которые содержат антигенную структуру, способную вызвать осложнения у пациента в виде аллергических реакций и иммунного ответа. При этом длительное выдерживание до 3 ч материала в печи является достаточно энерго- и теплозатратным моментом.

Задачей настоящего изобретения является упрощение и рационализация способа изготовления энтеросорбента, обладающего высокой адсорбционной способностью, расширение ассортимента энтеросорбентов.

Техническим результатом является получение безопасного биосовместимого энтеросорбента в виде частиц белого цвета, для перорального энтеросорбирующего действия, полученного путем пиролиза костного сырья, с последующим частичным замещением фосфат-ионов на силикат-ионы.

Поставленная задача решается тем, что кости предварительно обезжириваются, проводят их термическую обработку в кипящей воде при добавлении лимонной кислоты и карбонатной соли натрия по патенту РФ №2642634. Далее после высушивания проводят пиролиз костей для получения биогенного гидроксиапатита белого цвета. Затем осуществляют его измельчение до размера 0,01-0,25 мм и синтез кремнийзамещенного биогенного гидроксиапатита с отношением элементов Ca/P - 2,0, Ca/(P + Si) - 1,67 и содержанием кремния около 2,85 мас. % (9,35 мас. % силикат-иона).

На прилагаемых фигурах показаны:

фиг. 1 - пример обнаружения ооцист криптоспоридий в фекалиях, где: а -обнаружение ооцист криптоспоридий в мазке (цифра 1), б - мазок, в котором отсутствуют ооцисты криптоспоридий,

фиг. 2 - ИК-спектр кремнийзамещенного биогидроксиапатита, термообработанного при 950°С,

фиг. 3 - результаты энергодисперсионного рентгенофлуоресцентного анализа синтезированного кремнийзамещенного биогидроксиапатита 2-х разных партий, где: а - проба 1, б - проба 2.

Пример 1. Энтеросорбент получают следующим образом: сырые кости подвергают измельчению на фрагменты до 10 мм, после чего их погружают в герметично закрывающуюся тару, заполненную дистиллированной водой из расчета 15-17 литров на 1 кг костей, в воду добавляют карбонатную соль натрия из расчета 5-6 г на 1 л воды и лимонную кислоту из расчета 3-5 г на 1 л воды, затем при температуре кипения раствора варят до прекращения образования пены и жировой пленки на поверхности воды. После чего кости промывают дистиллированной водой и сушат.Высушенные фрагменты костей подвергают термической обработке путем пиролиза при температуре 900…950°С в течение 35…40 мин. Индикатором готовности является появление белых частиц биогидроксиапатита кальция. Следующим этапом осуществляли его измельчение до размера 0,01-0,25 мм. Далее проводили ионное замещение фосфат-ионов биогидроксиапатита кальция силикат-ионами, в результате чего получали препарат формулы:

Ca₁₀(PO₄)_6-x(SiO₄)_x(OH)_2-x, где 0,9≤x≤1,1.

Синтез кремнийзамещенного биогидроксиапатита проводили с отношением элементов Ca/P - 2,0, Ca/(P + Si) - 1,67 и содержанием кремния около 2,85 мас. % (9,35 мас. % силикат-иона).

Для этого готовилась дисперсия полученного порошка биогидроксиапатита кальция в дистиллированной воде. Затем при перемешивании с помощью магнитной мешалки в суспензию добавляли расчетное количество тетраэтилортосиликата (ТЭОС, Si(OCH₂CH₃)4, ТУ 2435-427-05763441-2004) и гидроксида аммония (NH₄OH, ГОСТ 3760-79) до pH 9…10.

Реакционную смесь перемешивали в течение 2 часов, а затем оставляли для старения около 24 часов. Вся реакция проходила при комнатной температуре. Затем суспензию отфильтровывали с помощью воронки Бюхнера, с использованием фильтровальной бумаги и вакуумного насоса. После этого фильтрат удалялся, а полученный мокрый фильтр-корж помещали в сушильный шкаф и сушили при 90°С в течение 20…24 часов. Затем порошок помещали в муфельную печь, где его последовательно прокаливали в атмосфере воздуха при различных температурах и времени прокаливания, а именно: 200°С в течение 2 ч, 400°С в течение 4 ч, 950°С в течение 1 ч. После этого высушенный фильтр-корж извлекали и измельчали в порошок с использованием ступки и пестика до 40…60 мкм. Для получения ИК-спектра порошка применялся Фурье-спектрометр FT-801 (ООО НПФ «Симмекс», г. Новосибирск) в интервале волновых чисел 500…4000 см ^-1, таблетки с KBr. Анализ ИК-спектра показал, что частоты колебаний основных групп Р0₄^3-, O-P-O, [SiO₄]^4-, OH, в основном, соответствуют образцу кремнийзамещенного биогенного гидроксиапатита, фиг. 2.

Относительные концентрации обнаруживаемых элементов кремния, фосфора и кальция, найденные на энергодисперсионном рентгенофлуоресцентном анализаторе (АО «Научные приборы», СПб), в синтезированном образце по примеру 1, по методу фундаментальных параметров без стандартного образца, приведены на фиг. 3. Результаты ЭДРА проб образца двух разных партий воспроизводимы и подтверждают наличие Si, P и Ca

Полученный кремнийзамещенный биогидроксиапатит кальция смешивали с водой в отношении 1:20, в результате получали энтеросорбент для перорального применения.

Пример 2. Энтеросорбент кремнийзамещенного биогидроксиапатита кальция, полученный по примеру 1, перорально вводили экспериментальным животным (кроликам, 10 особей), зараженным протозойной инфекцией, поражающей ЖКТ. Препарат вводили ежедневно в течение 5 дней в виде суспензии перорально, в суточной дозе 0,05 г/кг массы тела, предварительно диспергировав в дистиллированной воде. На каждые 0,05 г энтеросорбента использовали 1 мл воды, при этом интенсэффективность на 5 сутки составила 81,1%, по сравнению с группой контроля. На 7 сутки терапии показатель интенсивности инвазии сохранялся на уровне 14000 OPG (что соответствует 5 суткам терапии), в связи с этим, введение препарата на 7 сутки нецелесообразно. Динамика снижения интенсивности инвазии при использовании энтеросорбента на основе кремнийзамещенного биогидроксиапатита кальция представлена в табл. 1.

Заявляемый энтеросорбент на основе кремнийзамещенного биогенного гидроксиапатита кальция индифферентен, т.к. его компоненты являются основными структурными составляющими костной и зубной ткани живого организма, в нашем случае кроликов. При этом препарат нерастворим, в связи с чем, он не всасывается в кишечнике, и выводится из организма с фекалиями.

Изобретение относится к области медицины и предназначено для использования в ветеринарии для лечения интоксикаций при протозойных инфекциях, поражающих желудочно-кишечный тракт (ЖКТ). Предложено применение водной 5,0% суспензии кремнийзамещенного биогенного гидроксиапатита кальция формулы Ca₁₀(PO₄)_6-x(SiO₄)_x(OH)_2-x, где 0,9≤x≤1,1, в качестве энтеросорбента при пероральном применении для лечения интоксикаций при протозойных инфекциях, поражающих ЖКТ. Изобретение обеспечивает получение безопасного биосовместимого энтеросорбента, обладающего высокой адсорбционной способностью. 3 ил., 1 табл., 2 пр.

Применение водной 5,0% суспензии кремнийзамещенного биогенного гидроксиапатита кальция формулы:

Ca₁₀(PO₄)_6-x(SiO₄)_x(OH)_2-x, 0,9≤x≤1,1,

в качестве энтеросорбента при пероральном применении для лечения интоксикаций при протозойных инфекциях, поражающих желудочно-кишечный тракт.