RU2628881C2 - Hydrolysable acid composition including microgel particles for drug delivery to living organisms and method for its production - Google Patents
Hydrolysable acid composition including microgel particles for drug delivery to living organisms and method for its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2628881C2 RU2628881C2 RU2015154141A RU2015154141A RU2628881C2 RU 2628881 C2 RU2628881 C2 RU 2628881C2 RU 2015154141 A RU2015154141 A RU 2015154141A RU 2015154141 A RU2015154141 A RU 2015154141A RU 2628881 C2 RU2628881 C2 RU 2628881C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acid
- microgel particles
- composition
- solution
- drug
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/10—Dispersions; Emulsions
- A61K9/107—Emulsions ; Emulsion preconcentrates; Micelles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K2121/00—Preparations for use in therapy
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к получению гидролизуемой кислотой композиции, включающей диспергированные в растворе частицы микрогеля, пригодной для использования в качестве терапевтических агентов, способных доставлять биологически активные материалы в клетку. Получение гидролизуемой кислотой композиции, включающей диспергированные в растворе частицы микрогеля, основано на использовании сшивающей молекулы, содержащей пептидные связи. Кроме того, кислотная протеаза, имеющая максимальную активность и стабильность в слабокислых условиях и способность к инактивации при рН выше 7,0, также является неотъемлемой частью химической структуры разрабатываемой гидролизуемой кислотой композиции, включающей диспергированные в растворе частицы микрогеля. Этот новый тип материалов стабилен при нейтральном рН, но способен разлагаться в слабокислой среде, выпуская полезную нагрузку внутрь клетки, что обычно присуще эндосомным или лизосомальным компартментам клеток. Эти материалы также могут быть использованы для доставки терапевтических средств к кислотным регионам опухолей и участкам воспаления.The present invention relates to the production of an acid hydrolyzable composition comprising microgel particles dispersed in solution, suitable for use as therapeutic agents capable of delivering biologically active materials to a cell. The preparation of an acid hydrolyzable composition comprising microgel particles dispersed in a solution is based on the use of a crosslinking molecule containing peptide bonds. In addition, an acid protease having maximum activity and stability under slightly acidic conditions and the ability to inactivate at pH above 7.0 is also an integral part of the chemical structure of the hydrolyzable acid composition developed by the company, including microgel particles dispersed in solution. This new type of material is stable at a neutral pH, but can decompose in a slightly acidic environment, releasing a payload inside the cell, which is usually inherent in endosomal or lysosomal cell compartments. These materials can also be used to deliver therapeutic agents to acidic regions of tumors and sites of inflammation.
Водные полимерные микрогели представляют собой слегка сшитые частицы гидрогеля, которые могут поглощать большое количество воды. Среди различных специализированных частиц для доставки лекарственных средств рост интереса к микрогелям в значительной мере стимулировало то, что они проявляют различные многообещающие свойства, такие как высокая пористость, превосходная коллоидная стабильность, транспортные свойства, присущие жидкостям, полностью водная среда и точный контроль размеров частиц [Klinger, D.; Landfester, K. Polymer 2012, 53, 5209-5231]. Способность некоторых микрогелей изменять их объем в ответ на изменение условий окружающей среды (при помощи таких факторов как рН, ионная сила, температура, наличие специфических ионов и других соединений, окислительно-восстановительные условия, или внешние поля) позволяет им захватывать и выпускать захваченные молекулы адаптивным образом [Pelton, R. Adv. Colloid Interface Sci. 2000; 85, 1-33]. Авторы данной статьи столкнулись с огромными трудностями, так как не многим из ученых удалось достичь оптимальной внутренней доступности лекарств внутри клеток из-за отсутствия у таких веществ способности к химическому или биологическому разложению.Aqueous polymer microgels are slightly crosslinked hydrogel particles that can absorb large amounts of water. Among the various specialized particles for drug delivery, the growing interest in microgels has been greatly stimulated by the fact that they exhibit various promising properties, such as high porosity, excellent colloidal stability, transport properties inherent in liquids, completely aqueous medium and precise control of particle sizes [Klinger , D .; Landfester, K. Polymer 2012, 53, 5209-5231]. The ability of some microgels to change their volume in response to changes in environmental conditions (using factors such as pH, ionic strength, temperature, the presence of specific ions and other compounds, redox conditions, or external fields) allows them to capture and release captured molecules adaptively image [Pelton, R. Adv. Colloid Interface Sci. 2000; 85, 1-33]. The authors of this article faced enormous difficulties, since not many scientists managed to achieve optimal internal accessibility of drugs inside the cells due to the lack of chemical or biological degradability of such substances.
В научной литературе встречаются описание структуры и свойств биоразлагаемых микрогелей, содержащих химические связи, расщепляющиеся в физиологических условиях. Примеры такого рода включают в себя химические связи сложных эфиров [Sawhney, A.S.; Pathak, СР.; Hubbell, J.A. Macromolecules, 1993, 26, 581-587], амидов [Jin, S.; Wan, J.; Meng, L.; Huang, X.; Guo, J.; Liu, L.; Wang, C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 19843-19852], дисульфидов [Groll, J.; Singh, S.; Albrecht, K.; Moeller, M.J. Polym. Sci., PartA: Polym. Chem. 2009, 47, 5543-5549; Wang, Y.; Nie, J.; Chang, В.; Sun, Y.; Yang, W. Biomacromolecules 2013, 14, 3034-3046].In the scientific literature there is a description of the structure and properties of biodegradable microgels containing chemical bonds that break down under physiological conditions. Examples of this kind include chemical bonds of esters [Sawhney, A.S .; Pathak, CP .; Hubbell, J.A. Macromolecules, 1993, 26, 581-587], amides [Jin, S .; Wan, J .; Meng, L .; Huang, X .; Guo, J .; Liu, L .; Wang, C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 19843-19852], disulfides [Groll, J .; Singh, S .; Albrecht, K .; Moeller, M.J. Polym. Sci., PartA: Polym. Chem. 2009, 47, 5543-5549; Wang, Y .; Nie, J .; Chang, B .; Sun, Y .; Yang, W. Biomacromolecules 2013, 14, 3034-3046].
Основной задачей в области транспортировки лекарственных средств в организме является разработка материалов, способных выпускать содержимое в ответ на патологические раздражители, позволяя задавать адресную доставку лекарств к больным тканям и клеткам. Особенно важным патологическим раздражителем является слабокислая рН. Например, опухоли существуют при кислом рН между 6.4 и 6.8, а фаголизосомы фагоцитарных клеток при рН от 4.5 до 5.0. Кислотная природа этих частей стимулировала необходимость разработок микрогелей, способных разлагаться и избирательно выпускать содержимое при умеренно кислых условиях.The main task in the field of transporting drugs in the body is the development of materials that can release contents in response to pathological stimuli, allowing you to specify the targeted delivery of drugs to diseased tissues and cells. A particularly important pathological irritant is a slightly acidic pH. For example, tumors exist at acidic pH between 6.4 and 6.8, and phagolysosomes of phagocytic cells at pH from 4.5 to 5.0. The acidic nature of these parts has stimulated the need for microgels that can decompose and selectively release contents under moderately acidic conditions.
В качестве наиболее близкого аналога известны микрогелевые частицы для доставки биоактивных материалов (Патент WO 2003082316 A1). В данном патенте описано получение микрогелей при помощи ацеталь сшивающего агента, в котором ацеталь связи имеют период полураспада 24 ч при рН 7,4 и только 5 мин при рН 5,0. Тем не менее, биосовместимость соединений, используемых в таком случае, и продуктов разложения до сих пор проверяется.As the closest analogue known microgel particles for the delivery of bioactive materials (Patent WO 2003082316 A1). This patent describes the preparation of microgels using an acetal crosslinking agent, in which the acetal bonds have a half-life of 24 hours at pH 7.4 and only 5 minutes at pH 5.0. However, the biocompatibility of the compounds used in this case and the decomposition products is still being tested.
Заявляемая гидролизуемая кислотой композиция, включающая диспергированные в растворе частицы микрогеля, является универсальной, к тому же биосовместимость и биоразлагаемость компонентов этого материала и продуктов разложения позволяет его использовать для доставки лекарств в живые организмы.The inventive hydrolyzable acid composition, comprising microgel particles dispersed in a solution, is universal, moreover, the biocompatibility and biodegradability of the components of this material and decomposition products allows it to be used to deliver drugs to living organisms.
Одной из проблем аналогичных изобретений является то, что частицы микрогелей способны инкапсулировать только гидрофильные препараты, но не способны связываться с гидрофобными или нерастворимыми в воде веществами (Патент US 20050079222 A1, патент US 5078994 А). Если даже удается создать частицы микрогелей, способные к загрузке гидрофобных соединений, то они все равно будут обладать плохой растворимостью в воде из-за низкого гидрофильного содержания. И, к тому же, они склонны образовывать большие мультимолекулярные агрегаты, в результате чего лекарственный препарат не инкапсулируется, а адсорбируется на поверхности агрегатов, что ведет к быстрому высвобождению лекарств.One of the problems of similar inventions is that microgel particles can only encapsulate hydrophilic preparations, but are not able to bind to hydrophobic or water-insoluble substances (US Pat. Even if it is possible to create particles of microgels capable of loading hydrophobic compounds, they will still have poor solubility in water due to the low hydrophilic content. And, besides, they tend to form large multimolecular aggregates, as a result of which the drug is not encapsulated, but adsorbed on the surface of the aggregates, which leads to the rapid release of drugs.
В заявляемом изобретении упомянутая выше проблема решена путем формирования гидрофобных нанокарманов внутри диспергированных в растворе частиц микрогелей, содержащихся в гидролизуемой кислотой композиции. Причем растворимость в воде полностью сохраняется.In the claimed invention, the aforementioned problem is solved by the formation of hydrophobic nanowells inside dispersed in solution particles of microgels contained in an acid hydrolyzable composition. Moreover, the solubility in water is completely preserved.
Задачей настоящего изобретения является получение гидролизуемой кислотой композиции, включающей диспергированные в растворе частицы микрогеля, и способной инкапсулировать и высвобождать активные вещества, такие как лекарственные средства и водорастворимые препараты, в ответ на изменение рН.It is an object of the present invention to provide an acid hydrolyzable composition comprising microgel particles dispersed in a solution and capable of encapsulating and releasing active substances, such as drugs and water-soluble preparations, in response to a change in pH.
Техническим результатом изобретения является адресная доставка медицинских лекарств в живые организмы, с использованием гидролизуемой кислотой композиции, включающей диспергированные в растворе частицы микрогеля. В данном изобретении предлагается использование частиц адаптивных микрогелей в качестве наноносителей лекарственных средств и водорастворимых препаратов. Главными преимуществами данного изобретения являются биосовместимость и биоразлагаемость компонентов гидролизуемой кислотой композиции, включающей диспергированные в растворе частицы микрогеля. Так же разработанный способ получения такой гидролизуемой кислотой композиции предоставит возможность для осуществления однородной и эффективной загрузки гидрофобных лекарственных препаратов, что является существенной проблемой для большинства аналогичных технических решений. Немаловажным преимуществом разработанного способа является возможность ограничения размеров частиц микрогеля, содержащихся в композиции, от 200 до 500 нм, в частных случаях реализации изобретения, что является оптимальным для иммунного фагоцитоза. Предлагаемый способ довольно прост и экономичен. Более того, используемые материалы гарантируют хорошую химическую стабильность гидролизуемой кислотой композиции, включающей диспергированные в растворе частицы микрогеля, в широком диапазоне рН.The technical result of the invention is the targeted delivery of medical drugs to living organisms using an acid hydrolyzable composition comprising microgel particles dispersed in solution. The present invention proposes the use of particles of adaptive microgels as nanocarriers of drugs and water-soluble preparations. The main advantages of this invention are the biocompatibility and biodegradability of the components of an acid hydrolyzable composition comprising microgel particles dispersed in solution. Also, the developed method for producing such a hydrolyzable acid composition will provide an opportunity for a uniform and efficient loading of hydrophobic drugs, which is a significant problem for most similar technical solutions. An important advantage of the developed method is the ability to limit the size of the microgel particles contained in the composition from 200 to 500 nm, in particular cases of the invention, which is optimal for immune phagocytosis. The proposed method is quite simple and economical. Moreover, the materials used guarantee good chemical stability of an acid-hydrolyzable composition comprising microgel particles dispersed in solution over a wide pH range.
Технический результат достигается тем, что заявляемая гидролизуемая кислотой композиция, включающая диспергированные в растворе частицы микрогеля, имеющие размер в диапазоне от 0,1 до 10 мкм, для доставки лекарств в живые организмы содержит основную цепь полимера, связанную сшивающим агентом, содержащим олигопептидный фрагмент; кислотную протеазу, инактивированную при нейтральном рН и активированную при умеренно кислых рН, и водорастворимый препарат или лекарственное средство, не расщепляющиеся при катализе кислотной протеазы. При этом в предпочтительных случаях реализации композиция характеризуется также следующим: в растворе, в котором диспергированы частицы микрогеля, растворено лекарственное средство; водорастворимый препарат инкапсулирован в диспергированных в воде частицах микрогеля; основной полимерной цепью является поли(этиленгликоль); основной полимерной цепью является полисахарид; в качестве реакции сшивания используется реакция Майкла; в качестве кислотной протеазы используется пепсин; частицы микрогеля имеют размер в диапазоне от 200 до 500 нм.The technical result is achieved by the fact that the claimed acid hydrolyzable composition comprising microgel particles dispersed in a solution having a size in the range from 0.1 to 10 μm for the delivery of drugs to living organisms contains a polymer backbone linked by a crosslinking agent containing an oligopeptide fragment; acidic protease inactivated at neutral pH and activated at mildly acidic pH; and a water-soluble preparation or drug that is not cleaved by catalysis of the acid protease. Moreover, in preferred cases, the composition is also characterized by the following: in a solution in which microgel particles are dispersed, the drug is dissolved; a water-soluble preparation is encapsulated in water-dispersed microgel particles; the main polymer chain is poly (ethylene glycol); the main polymer chain is a polysaccharide; Michael's reaction is used as a crosslinking reaction; pepsin is used as an acid protease; microgel particles have a size in the range from 200 to 500 nm.
Технический результат достигается также тем, что предлагаемый способ получения гидролизуемой кислотой композиции, включающей диспергированные в растворе частицы микрогеля, содержит следующие этапы: приготовление смеси алифатической фазы с клинообразными амфифильными соединениями на основе сульфоновой кислоты и водной фазы, содержащей лекарственное средство или водорастворимый препарат, функциональный полимер с несколькими функциональными группами, сшивающий агент и кислотную протеазу; обработку ультразвуком смеси в течение 5-20 мин для достижения инверсии эмульсии и ограничения размера частиц диапазоном от 0,1 до 10 мкм; сшивку олигомера со сшивающим агентом в присутствии лекарственного средства или водорастворимого препарата и кислотной протеазы; выделение полученной гидролизуемой кислотой композиции, включающей диспергированные в растворе частицы микрогеля, содержащей лекарственное средство или водорастворимый препарат и протеазу, связанные внутри. При этом в предпочтительных вариантах исполнения способ характеризуется также тем, что в качестве функциональных групп функционального полимера используют три акриловые группы; в качестве функциональных групп функционального полимера используют три акриловые группы и азобензольную группу; смесь обрабатывают ультразвуком в течение 15-20 минут для ограничения размера частиц диапазоном от 200 до 500 нм.The technical result is also achieved by the fact that the proposed method for producing a hydrolyzable acid composition comprising microgel particles dispersed in a solution contains the following steps: preparation of a mixture of an aliphatic phase with wedge-shaped amphiphilic compounds based on sulfonic acid and an aqueous phase containing a drug or water-soluble drug, a functional polymer with several functional groups, a crosslinking agent and an acid protease; sonication of the mixture for 5-20 minutes to achieve inversion of the emulsion and limit the particle size in the range from 0.1 to 10 microns; crosslinking the oligomer with a crosslinking agent in the presence of a drug or a water soluble preparation and an acid protease; the selection of the obtained hydrolyzable acid composition, including dispersed in solution particles of a microgel containing a drug or water-soluble preparation and a protease bound internally. Moreover, in preferred embodiments, the method is also characterized in that three acrylic groups are used as functional groups of the functional polymer; as the functional groups of the functional polymer, three acrylic groups and an azobenzene group are used; the mixture is sonicated for 15-20 minutes to limit particle size to a range of 200 to 500 nm.
Для получения заявляемой гидролизуемой кислотой композиции, включающей диспергированные в растворе частицы микрогеля, используется инверсная эмульсия типа «масло-в-воде», включая мини-имульсии, состоящие из частиц, как правило, от 0,1 до 10 мкм в диаметре в набухшем состоянии. В сжатом состоянии размеры частиц варьируются от 1 до 500 нм. Стоит отметить, что размеры от 200 до 500 нм являются оптимальными для фагоцитоза иммунными клетками. Понятно, что дисперсия размеров частиц микрогеля будет содержать различные диапазоны сжатых и набухших состояний, но, несмотря на это, такие размеры позволяют им проникать в клетки в обоих случаях. Гидролизуемая кислотой композиция, включающая диспергированные в растворе частицы микрогеля, в соответствии с настоящим изобретением выпускает содержимое в ответ на слабокислые условия, свойственные лизосомам, опухолям, воспалительным тканям и фаголизосомам антиген-презентирующих клеток. Они химически стабильны при рН 7,4 и разлагаются на водорастворимые фрагменты, для высвобождения инкапсулированного содержимого в предпочтительном интервале рН от 4,5 до 6,5. Преимущественно, они будут полностью деградированы в течение 24 ч при рН 5.To obtain the inventive hydrolyzable acid composition comprising dispersed microgel particles in solution, an oil-in-water inverse emulsion is used, including mini-emulsions consisting of particles, typically 0.1 to 10 microns in diameter, in a swollen state . In the compressed state, particle sizes vary from 1 to 500 nm. It is worth noting that sizes from 200 to 500 nm are optimal for phagocytosis by immune cells. It is clear that the dispersion of particle sizes of the microgel will contain different ranges of compressed and swollen states, but, despite this, these sizes allow them to penetrate into the cells in both cases. An acid hydrolyzable composition comprising solution-dispersed microgel particles in accordance with the present invention releases the contents in response to weakly acidic conditions inherent in lysosomes, tumors, inflammatory tissues and phagolysosomes of antigen-presenting cells. They are chemically stable at pH 7.4 and decompose into water-soluble fragments to release the encapsulated contents in a preferred pH range from 4.5 to 6.5. Mostly, they will be completely degraded within 24 hours at pH 5.
Данное изобретение описывает способ получения гидролизуемой кислотой композиции, включающей диспергированные в растворе частицы микрогеля, для доставки лекарственных средств и водорастворимых препаратов в клетку, состоящий из 4 стадий. На первой стадии изготавливаются смеси алифатической фазы с поверхностно-активными веществами и водной фазы, содержащей лекарственное средство, функциональный полимер, сшивающий агент и кислотную протеазу. Далее при помощи ультразвука смесь обрабатывается для достижения инверсии эмульсии. Затем осуществляется сшивка олигомера со сшивающим агентом в присутствии лекарственного средства и кислотной протеазы. На последней стадии методом центрифугирования выделяется полученная гидролизуемая в кислоте композиция, включающая диспергированные в растворе частицы микрогеля, также содержащая лекарственное средство или водорастворимый препарат и протеазу.The present invention describes a method for preparing an acid hydrolyzable composition comprising microgel particles dispersed in a solution for the delivery of drugs and water-soluble preparations to a 4-step cell. In the first stage, mixtures of an aliphatic phase with surfactants and an aqueous phase containing a drug, a functional polymer, a crosslinking agent and an acid protease are made. Further, using ultrasound, the mixture is processed to achieve inversion of the emulsion. Then, the oligomer is crosslinked with a crosslinking agent in the presence of a drug and an acid protease. At the last stage, the obtained acid-hydrolyzable composition is isolated by centrifugation, including microgel particles dispersed in solution, also containing a drug or a water-soluble preparation and a protease.
Функциональный полимер представляет собой полимер, который содержит по меньшей мере две функциональные группы для дальнейших реакций. Поэтому желательно использовать водные биологически совместимые полимеры, например, включающие такие соединения, как поли(этиленгликоль), статистические сополимеры и блочные поли(этилен-гликоль)-со-поли(пропилен-гликоль), полисахариды и др. Полимерные цепи могут быть линейными, разветвленными, звездообразными и т.д. В качестве функциональных групп используются группы, способные реагировать с аминогруппами, такие как акриловый полимер, винилсульфон, трет-бутил карбонат активированной карбоновой кислотой и т.д. Желательно, чтобы полимер имел молекулярную массу менее чем 100000 дальтон для легкого вывода из организма.A functional polymer is a polymer that contains at least two functional groups for further reactions. Therefore, it is desirable to use aqueous biocompatible polymers, for example, including compounds such as poly (ethylene glycol), random copolymers and block poly (ethylene glycol) -co-poly (propylene glycol), polysaccharides, etc. Polymer chains can be linear, branched, star-shaped, etc. As functional groups, groups capable of reacting with amino groups, such as acrylic polymer, vinyl sulfone, tert-butyl carbonate, activated carboxylic acid, etc., are used. Preferably, the polymer has a molecular weight of less than 100,000 daltons for easy excretion.
Сшивающий агент представляет собой олигопептид или соединение, содержащее олигопептидный фрагмент. Он содержит по крайней мере две функциональные группы, которые могут реагировать с функциональными группами функционального полимера.The crosslinking agent is an oligopeptide or compound containing an oligopeptide fragment. It contains at least two functional groups that can react with the functional groups of the functional polymer.
Два типа кислотных протеаз широко используются в пищевой промышленности: на основе Aspergillus, напоминающий пепсин; и на основе Mucor, напоминающий ренин. Например, очищенный от кислотной протеазы Aspergillus oryzae неактивен при рН 6, но проявляет значительную активность при рН 5 [Yin, L.-J.; Chou, Y.-H.; Jiang, S.-T. J. Mar. Sci. Technol. 2013, 21, 105-110]. Некоторые из них могут быть выделены из органов животных. Такими примерами являются cathepsin С и D из бычьей селезенки, пепсин из желудка свиньи и т.д. Протеазы, как правило, действуют преимущественно на месте расщепления. Они расщепляют пептиды либо постепенно от конца цепи (экзо-расщепление), или они расщепляют в определенных точках в середине пептидной цепи (эндо-расщепление). В случае экзо-расщепления указан расщепляемый конец. Таким образом, протеазы, используемые в этом случае, должны соответствовать олигопептидам, используемым для реакции сшивания. Например, пепсин расщепляет предпочтительно пептидные связи с гидрофобными остатками.Two types of acid proteases are widely used in the food industry: based on Aspergillus, resembling pepsin; and based on Mucor, resembling renin. For example, Aspergillus oryzae purified from acidic protease is inactive at pH 6, but exhibits significant activity at pH 5 [Yin, L.-J .; Chou, Y.-H .; Jiang, S.-T. J. Mar. Sci. Technol. 2013, 21, 105-110]. Some of them can be isolated from animal organs. Examples are cathepsin C and D from bovine spleen, pepsin from a pig’s stomach, etc. Proteases, as a rule, act mainly at the site of cleavage. They cleave the peptides either gradually from the end of the chain (exo-cleavage), or they cleave at specific points in the middle of the peptide chain (endo-cleavage). In the case of exo-cleavage, a cleavable end is indicated. Thus, the proteases used in this case must correspond to the oligopeptides used for the crosslinking reaction. For example, pepsin cleaves preferably peptide bonds with hydrophobic residues.
В принципе любые водорастворимые препараты или лекарственные средства, не расщепляющиеся при катализе кислотной протеазы, могут быть инкапсулированы. Примерами являются декстран, различные вакцины, противоопухолевые препараты, такие как антрациклин, доксорубицин и т.д., или препараты, инкапсулированные в наноносителях, как липосомы.In principle, any water-soluble preparations or drugs that are not degraded by catalysis of the acid protease can be encapsulated. Examples are dextran, various vaccines, anticancer drugs, such as anthracycline, doxorubicin, etc., or drugs encapsulated in nanocarriers, such as liposomes.
Сшивание осуществляется с помощью реакции между функциональными группами сшивающего пептида и функционального полимера. Такими реакциями могут быть реакция Майкла, амидирование, радикальная полимеризация и т.д.Crosslinking is carried out using a reaction between the functional groups of a crosslinking peptide and a functional polymer. Such reactions may include Michael's reaction, amidation, radical polymerization, etc.
Далее изобретение будет пояснено посредством примеров 1-4, не будучи, однако, ограничено ими, а также фиг. 1, на которой представлена рН-зависимая кривая высвобождения декстрана гидролизуемой кислотой композиции, включающей диспергированные в растворе частицы микрогеля, синтез приготовления которой описан в примере 2.The invention will now be explained by means of Examples 1-4, without however being limited to them, and also FIG. 1, which shows a pH-dependent curve of the release of dextran by a hydrolyzable acid composition comprising dispersed microgel particles in solution, the synthesis of which is described in example 2.
Поли(этиленгликоль) диакрилат (ПЭГ-диакрилат) со средней молекулярной массой Mn 700, пепсин из слизистой оболочки желудка свиньи, Span 80, Tween 80, н-гексан, флуоресцеина изотиоцианат-декстран со средней молекулярной массой 10000 были приобретены у Sigma-Aldrich, фосфатный буфер с рН 7,4 и ацетатный буфер с рН 5,12 использовались непосредственно после получения. Тетрапептид, Lys-Phe-Gly-Lys, был синтезирован на твердофазном синтезаторе пептидов (Focus ХС Solid Phase Peptide Synthesizer, AAPPTec).Poly (ethylene glycol) diacrylate (PEG diacrylate) with an average molecular weight of M n 700, pepsin from the mucous membrane of the pig’s stomach,
Размер частиц микрогеля, содержащихся в гидролизуемой кислотой композиции, был измерен методами динамического светорассеяния (DLS) и крио-сканирующей электронной микроскопии (крио-FESEM). DLS измерения проводились на Malvern Zetasizer Nano Series под углом рассеяния 147° при 25°С. Исследование крио-FESEM проводили при помощи Hitachi S4800 с высоким разрешением автоэлектронной эмиссии сканирующего электронного микроскопа с ускоряющим напряжением 1,5 кВ, оснащенного ячейкой для приготовления образца и переноса с системой охлаждения на жидком азоте.The particle size of the microgel contained in the acid hydrolyzable composition was measured by dynamic light scattering (DLS) and cryo-scanning electron microscopy (cryo-FESEM). DLS measurements were performed on a Malvern Zetasizer Nano Series at a scattering angle of 147 ° at 25 ° C. The cryo-FESEM study was carried out using a Hitachi S4800 with a high resolution field emission emission of a scanning electron microscope with an accelerating voltage of 1.5 kV, equipped with a cell for sample preparation and transfer with a liquid nitrogen cooling system.
Пример 1Example 1
Миниэмульсия типа «вода-в-масле» готовилась путем смешивания водной фазы с ПЭГ-диакрилатом и пепсином в фосфатном буфере (рН 7,4) и органической фазы, состоящей из Span 80 и Tween 80, имеющих суммарный гидрофильно-липофильный баланс равный 5,6 в н-гексане. Смесь обрабатывалась ультразвуком при помощи ультразвукового дезинтегратора Branson W450 в течение 1 мин при охлаждении льдом. Затем добавлялся в реакционную систему Lys-Phe-Gly-Lys, растворенный в фосфатном буфере, и продолжалась обработка ультразвуком в течение еще одной минуты. После этого эмульсия перемешивалась до завершения реакции при комнатной температуре. Гидролизуемая кислотой композиция, включающая диспергированные в растворе частицы микрогеля, отделялась при помощи метода центрифугирования. Размеры частиц микрогеля, диспергированных в растворе, полученной гидролизуемой кислотой композиции составили 200-500 нм.A water-in-oil miniemulsion was prepared by mixing the aqueous phase with PEG diacrylate and pepsin in a phosphate buffer (pH 7.4) and an organic phase consisting of
Пример 2Example 2
Путь синтезирования, аналогичный синтезу, описанному в примере 1, только был добавлен к водной фазе флуоресцеин изотиоцианат-декстран со средней молекулярной массой 10000. Размер частиц микрогеля, диспергированных в растворе, полученной гидролизуемой кислотой композиции лежал в диапазоне от 300 до 600 нм.A synthesis route similar to the synthesis described in Example 1 was only added to the aqueous phase of fluorescein isothiocyanate-dextran with an average molecular weight of 10,000. The size of the microgel particles dispersed in the solution obtained by the hydrolyzed acid of the composition ranged from 300 to 600 nm.
Пример 3Example 3
Гидролизуемую кислотой композицию, включающую диспергированные в растворе частицы микрогеля, получали так же, как описано для примера 1, диспергировали в фосфатном буфере с рН 7,4, а затем в ацетатном буфере с рН 5,12 при 37°С. После 48 часов, с помощью измерений DLS, не наблюдалось никаких изменений размера частиц микрогеля в случае при рН равном 7,4. В то время как ни методом DLS, ни методом крио-FESEM частицы не были обнаружены для гидролизуемой кислотой композиции в буфере с рН равным 5,12.An acid-hydrolyzable composition comprising solution-dispersed microgel particles was prepared as described for Example 1, dispersed in a phosphate buffer with a pH of 7.4, and then in an acetate buffer with a pH of 5.12 at 37 ° C. After 48 hours, using DLS measurements, no change in the size of the microgel particles was observed in the case at pH 7.4. While neither DLS nor cryo-FESEM particles were detected for the acid-hydrolyzable composition in a buffer with a pH of 5.12.
Пример 4Example 4
Для экспериментов с высвобождением, лекарственные средства, загруженные в гидролизуемую кислотой композицию, аналогичную примеру 2, были диспергированы в буфере определенного рН. Полученный раствор, заключенный в диализной мембране, был помещен в тот же буфер. Систему выдерживали при температуре 37°С. Через определенные интервалы времени отбирали аликвоту от внешнего раствора и при помощи спектроскопии в ультрафиолетовой и видимой области спектра (Genesys IOS от Thermo Fischer Scientific США) определяли количество выпущенного препарата.For release experiments, drugs loaded into an acid hydrolyzable composition similar to Example 2 were dispersed in a buffer of a certain pH. The resulting solution, enclosed in a dialysis membrane, was placed in the same buffer. The system was kept at a temperature of 37 ° C. At certain time intervals, an aliquot was taken from the external solution, and the amount of drug released was determined by UV and visible spectroscopy (Genesys IOS from Thermo Fischer Scientific USA).
На фиг. 1 приведена кривая высвобождения лекарств в зависимости от времени при различных значениях рН для гидролизуемой кислотой композиции. Видно, что при рН 5.12 гидролизуемая кислотой композиция способна выпустить 80% декстрана в течение 6 часов, однако при рН 7,4 менее 20% декстрана было выпущено в течение такого же периода времени.In FIG. 1 shows the drug release curve versus time at various pH values for the acid hydrolyzable composition. It can be seen that at pH 5.12, the acid hydrolyzable composition is capable of releasing 80% dextran within 6 hours, however, at pH 7.4 less than 20% dextran was released over the same period of time.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015154141A RU2628881C2 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | Hydrolysable acid composition including microgel particles for drug delivery to living organisms and method for its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015154141A RU2628881C2 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | Hydrolysable acid composition including microgel particles for drug delivery to living organisms and method for its production |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015154141A RU2015154141A (en) | 2017-06-22 |
| RU2628881C2 true RU2628881C2 (en) | 2017-08-22 |
Family
ID=59240494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015154141A RU2628881C2 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | Hydrolysable acid composition including microgel particles for drug delivery to living organisms and method for its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2628881C2 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5078994A (en) * | 1990-04-12 | 1992-01-07 | Eastman Kodak Company | Microgel drug delivery system |
| WO2003082316A1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-09 | The Regents Of The University Of California | Microgel particles for the delivery of bioactive materials |
| US20050079222A1 (en) * | 2001-03-06 | 2005-04-14 | Pau Arbos Vila | Production of nanoparticles from methyl vinyl ether and maleic anhydride for the administration of hydrophilic pharmaceuticals, more particularly of puric and pyrimidinic bases |
| WO2009123768A2 (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-08 | Rutgers University | Nanocarrier and nanogel compositions |
| US20140086975A1 (en) * | 2010-10-15 | 2014-03-27 | Rutgers, The State University Of New Jersey | Hydrogel formulation for dermal and ocular delivery |
| US20150071997A1 (en) * | 2013-09-09 | 2015-03-12 | Georgia Tech Research Corporation | Microgels for Encapsulation of Cells and Other Biologic Agents |
| RU2550425C1 (en) * | 2014-06-11 | 2015-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НПО БиоМикроГели" | Method of collecting oil or oil products from water surface (versions) |
-
2015
- 2015-12-17 RU RU2015154141A patent/RU2628881C2/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5078994A (en) * | 1990-04-12 | 1992-01-07 | Eastman Kodak Company | Microgel drug delivery system |
| US20050079222A1 (en) * | 2001-03-06 | 2005-04-14 | Pau Arbos Vila | Production of nanoparticles from methyl vinyl ether and maleic anhydride for the administration of hydrophilic pharmaceuticals, more particularly of puric and pyrimidinic bases |
| WO2003082316A1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-09 | The Regents Of The University Of California | Microgel particles for the delivery of bioactive materials |
| WO2009123768A2 (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-08 | Rutgers University | Nanocarrier and nanogel compositions |
| US20140086975A1 (en) * | 2010-10-15 | 2014-03-27 | Rutgers, The State University Of New Jersey | Hydrogel formulation for dermal and ocular delivery |
| US20150071997A1 (en) * | 2013-09-09 | 2015-03-12 | Georgia Tech Research Corporation | Microgels for Encapsulation of Cells and Other Biologic Agents |
| RU2550425C1 (en) * | 2014-06-11 | 2015-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НПО БиоМикроГели" | Method of collecting oil or oil products from water surface (versions) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015154141A (en) | 2017-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gulzar et al. | Stimuli responsive drug delivery application of polymer and silica in biomedicine | |
| Li et al. | Graphene-nanoparticle-based self-healing hydrogel in preventing postoperative recurrence of breast cancer | |
| Jin et al. | Ultrasound-triggered thrombolysis using urokinase-loaded nanogels | |
| Rampino et al. | Chitosan nanoparticles: Preparation, size evolution and stability | |
| CA2171303C (en) | Active principles and gas containing microparticles | |
| Lu et al. | Engineering a “PEG-g-PEI/DNA nanoparticle-in-PLGA microsphere” hybrid controlled release system to enhance immunogenicity of DNA vaccine | |
| Kang et al. | Tailoring the stealth properties of biocompatible polysaccharide nanocontainers | |
| WO2008157422A1 (en) | Materials, methods, and systems for cavitation-mediated ultrasonic drug delivery | |
| Lawrence et al. | Ionically cross-linked polymer networks for the multiple-month release of small molecules | |
| Li et al. | Ultrasonically assisted preparation of poly (acrylic acid)/calcium phosphate hybrid nanogels as pH-responsive drug carriers | |
| Brinkhuis et al. | Shedding the hydrophilic mantle of polymersomes | |
| Li et al. | Photodynamic therapy-mediated remote control of chemotherapy toward synergistic anticancer treatment | |
| Kuskov et al. | Amphiphilic poly-N-vinylpyrrolidone nanoparticles as carriers for non-steroidal anti-inflammatory drugs: Characterization and in vitro controlled release of indomethacin | |
| Liu et al. | Rapid conjugation of nanoparticles, proteins and siRNAs to microbubbles by strain-promoted click chemistry for ultrasound imaging and drug delivery | |
| Borodina et al. | Vitamin E microspheres embedded within a biocompatible film for planar delivery | |
| Khan et al. | Chondroitin sulfate-based redox-responsive nanoparticles for melanoma-targeted drug delivery | |
| Hansen et al. | Nanobubble technologies: Applications in therapy from molecular to cellular level | |
| RU2628881C2 (en) | Hydrolysable acid composition including microgel particles for drug delivery to living organisms and method for its production | |
| Feng et al. | Natural Hydrogels Applied in Photodynamic Therapy | |
| CA2266642A1 (en) | Biodegradable ionic matrix of variable internal polarity with grafted polymer | |
| Biswas et al. | Gel based formulations in oral controlled release drug delivery | |
| JP2010064956A (en) | Particle and method for producing the same, and gel | |
| Grijalvo et al. | Liposomes‐in‐Chitosan hydrogels: challenges and opportunities for biomedical applications | |
| Chaerunisaa et al. | Development of cathelicidin in liposome carrier using thin layer hydration method | |
| Martin et al. | Oxidation state as a bioresponsive trigger |