RU2722822C1 - Method of producing polymer nanospheres for targeted delivery to target tissue - Google Patents

Method of producing polymer nanospheres for targeted delivery to target tissue Download PDF

Info

Publication number
RU2722822C1
RU2722822C1 RU2019118349A RU2019118349A RU2722822C1 RU 2722822 C1 RU2722822 C1 RU 2722822C1 RU 2019118349 A RU2019118349 A RU 2019118349A RU 2019118349 A RU2019118349 A RU 2019118349A RU 2722822 C1 RU2722822 C1 RU 2722822C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nanospheres
protein
histone
histones
solution
Prior art date
Application number
RU2019118349A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Данилович Ноздрачёв
Ольга Александровна Горюхина
Сергей Васильевич Мартюшин
Илья Владимирович Мищенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)"
Priority to RU2019118349A priority Critical patent/RU2722822C1/en
Priority to EA201900584A priority patent/EA201900584A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2722822C1 publication Critical patent/RU2722822C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine, particularly to production of biodegradable nanospheres for inclusion of biologically active proteins in their composition for stabilization of their structure and directed delivery to target tissue with intranasal introduction. Method involves preparation of an aqueous solution of dextran and aqueous solution of protein, mixing them in an equal volume, adding to the obtained solution vegetable oil in amount of 3.5 volume of the volume of the initial solution, obtaining a mixture of two immiscible liquids, ultrasonic treatment and centrifugation of the mixture, drying the obtained nanosphere with diameter of not more than 200 nm. Protein used is a sublimation-dried total histone of animal origin, which is a complex of cationic proteins which is dissolved to 0.1 % concentration in distilled water. Nanospheres thus obtained are modified by a complex of core histones which are covalently bound to the surface of nanosphere, and nanospheres containing not less than 200 mcg of core histones per 1.0 g of nanosphere are obtained.
EFFECT: invention provides preservation of native structure of protein due to its inclusion in composition of resorbable nanospheres intended for intranasal introduction, and modification of surface of nanospheres with positively charged proteins increases degree of absorption of nanospheres by olfactory mucous membrane.
1 cl, 1 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к области медицины, в частности к наномедицине, которая использует нанотехнологии и наноструктурные системы в области нанодиагностики и нанотерапии.The invention relates to medicine, in particular to nanomedicine, which uses nanotechnology and nanostructure systems in the field of nanodiagnostics and nanotherapy.

Одна из существенных особенностей лекарственной терапии неврологических заболеваний связана с наличием в мозговых структурах гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), отделяющего циркуляцию от интерстициального пространства и препятствующего поступлению ряда полярных соединений непосредственно в паренхиму мозга [1].One of the essential features of drug therapy for neurological diseases is associated with the presence of a blood-brain barrier (BBB) in the brain structures, which separates circulation from the interstitial space and prevents the entry of a number of polar compounds directly into the brain parenchyma [1].

Проницаемость ГЭБ определяют эндотелиальные клетки капилляров мозга, которые имеют эпителиальноподобные высокорезистентные плотные контакты, что исключает параклеточные пути флуктуации растворенных веществ через ГЭБ. Поэтому циркулирующие молекулы получают доступ к интерстициальной жидкости мозга только с помощью: а) липид-опосредованного транспорта, б) транспорта, опосредованного носителями метаболитов, в) транспорта, опосредованного рецепторами для пептидов и белков [2, 3]. Пептидная рецепторная система ГЭБ включает рецепторы для инсулина, инсулиноподобных факторов роста, трансферрина, лектинов и катионных белков. Полагают, что катионные белки, связываясь с анионными участками эндотелия капилляров головного мозга, подвергаются абсорбционно опосредованному трансцитозу через ГЭБ [4]. Эти данные привели к стратегии создания транспортных систем на основе белков-носителей, рецепторы для которых опосредуют трансцитоз белка через ГЭБ.BBB permeability is determined by endothelial cells of brain capillaries, which have epithelial-like highly resistant tight junctions, which excludes the paracellular pathways of dissolved substances fluctuations through the BBB. Therefore, circulating molecules gain access to the interstitial fluid of the brain only by: a) lipid-mediated transport, b) transport mediated by metabolite carriers, c) transport mediated by receptors for peptides and proteins [2, 3]. The BBB peptide receptor system includes receptors for insulin, insulin-like growth factors, transferrin, lectins and cationic proteins. It is believed that cationic proteins, binding to the anionic sections of the endothelium of the brain capillaries, undergo absorption-mediated transcytosis through the BBB [4]. These data led to the strategy of creating transport systems based on carrier proteins, the receptors for which mediate protein transcytosis through the BBB.

Стратегии, основанные на использовании эндогенного пути транспорта - трансцитоза, относятся к физиологичным. Кроме того, существуют инвазивные и фармакологические стратегии доставки лекарственных средств в ткань мозга. Инвазивные стратегии включают внутрижелудочковую инфузию лекарственных средств, интрацеребральные имплантаты и дестабилизацию ГЭБ, фармакологические - использование липосом и/или полимерных наночастиц. Поиск средств для транспорта ряда полярных соединений, характеризующихся низкой проницаемостью через ГЭБ, продолжается.Strategies based on the use of the endogenous transport pathway - transcytosis, are physiological. In addition, there are invasive and pharmacological strategies for delivering drugs to brain tissue. Invasive strategies include intraventricular infusion of drugs, intracerebral implants and destabilization of the BBB, pharmacological - the use of liposomes and / or polymer nanoparticles. The search for vehicles for the transport of a number of polar compounds, characterized by low permeability through the BBB, continues.

В настоящее время интраназальная доставка биологических лекарственных веществ, блокируемых ГЭБ, широко используется как альтернатива инвазивным способам доставки в центральную нервную систему (ЦНС) [5-7].Currently, intranasal delivery of biological drugs blocked by the BBB is widely used as an alternative to invasive methods of delivery to the central nervous system (CNS) [5-7].

В настоящее время установлено, что после интраназального введения определенные лекарственные вещества на основе молекул белков могут транспортироваться из носовой полости в ЦНС, обходя ГЭБ. В ряде исследований показано поступление белковых молекул в мозг после их интраназального введения, однако, по сравнению с их внутривенным введением биодоступность этих молекул низкая, обычно ниже 1% [5-7].It has now been established that after intranasal administration, certain medicinal substances based on protein molecules can be transported from the nasal cavity to the central nervous system, bypassing the BBB. A number of studies have shown the entry of protein molecules into the brain after their intranasal administration, however, compared with their intravenous administration, the bioavailability of these molecules is low, usually below 1% [5-7].

Защитные «барьеры», присутствующие в назальной слизистой оболочке, влияют на низкую эффективность доставки белкового лекарственного вещества в ЦНС. Механизмы мукоцилиарного клиренса быстро удаляют лекарственные вещества из мест их доставки, уменьшая контакт с назальным эпителием и доставку в ЦНС. Слизистая оболочка носовой полости играет роль ферментативного барьера для лекарственных веществ. Слабая проницаемость слизистой оболочки ограничивает эффективность доставки лекарственных веществ на основе молекул белков в паренхиму мозга в терапевтически релевантных количествах.Protective "barriers" present in the nasal mucosa affect the low efficiency of the delivery of protein drug substance to the central nervous system. Mucociliary clearance mechanisms quickly remove medicinal substances from their delivery sites, reducing contact with nasal epithelium and delivery to the central nervous system. The mucous membrane of the nasal cavity plays the role of an enzymatic barrier to drugs. Weak permeability of the mucous membrane limits the efficiency of drug delivery based on protein molecules into the brain parenchyma in therapeutically relevant amounts.

Обонятельная система среди компонентов носовой полости представляет интерес не только как обонятельный анализатор, но и благодаря способности обонятельных нейронов обеспечивать «портал» для прямой доставки лекарственных веществ в паренхиму мозга.The olfactory system among the components of the nasal cavity is of interest not only as an olfactory analyzer, but also because of the ability of the olfactory neurons to provide a "portal" for direct delivery of drugs to the brain parenchyma.

В настоящее время транспорт через обонятельную слизистую оболочку широко исследуется как перспективный терапевтический подход для доставки лекарственных веществ из носовой полости непосредственно в паренхиму мозга для лечения заболеваний ЦНС, учитывая при этом способность одновременно обходить ГЭБ [8].Currently, transport through the olfactory mucosa is widely studied as a promising therapeutic approach for delivering drugs from the nasal cavity directly to the brain parenchyma for the treatment of central nervous system diseases, taking into account the ability to simultaneously bypass the BBB [8].

Обонятельный путь разделяют на нейрональный и эпителиальный маршруты. Нейрональный маршрут характеризуется интернализацией лекарственных веществ в обонятельные сенсорные нейроны посредством эндоцитоза или макропиноцитоза и их внутриклеточным аксональным транспортом вдоль нейронов в обонятельные луковицы [8]. Из обонятельных луковиц лекарственные вещества поступают в ЦНС с помощью нейрональных проводящих путей, которые направлены к определенным участкам тканей мозга (например, обонятельный тракт, пириформная кора, гипоталамус и др.). Проводящий путь обонятельного анализатора представлен цепочкой последовательно расположенных нейронов. В настоящее время аксональный транспорт белковых молекул интенсивно изучают [8]. Результаты исследований показали, что аксональный транспорт протекает в течение длительного периода времени для поступления лекарственного средства в ЦНС.The olfactory pathway is divided into neuronal and epithelial routes. The neuronal route is characterized by the internalization of drugs into olfactory sensory neurons through endocytosis or macropinocytosis and their intracellular axonal transport along neurons into the olfactory bulbs [8]. From olfactory bulbs, medicinal substances enter the central nervous system via neuronal pathways that are directed to specific areas of brain tissue (for example, the olfactory tract, pyriform cortex, hypothalamus, etc.). The pathway of the olfactory analyzer is represented by a chain of consecutive neurons. At present, axonal transport of protein molecules is being intensively studied [8]. The results of the studies showed that axonal transport takes place over a long period of time for the drug to enter the central nervous system.

Известно, что поступление субстанций с помощью нейронального маршрута (внутриклеточный, аксональный транспорт) в обонятельные луковицы протекает замедленно, и субстанции обнаруживаются в паренхиме мозга через 24 ч после интраназального введения, причем их количество накапливается постепенно.It is known that the flow of substances through the neuronal route (intracellular, axonal transport) into the olfactory bulbs proceeds slowly, and the substances are detected in the brain parenchyma 24 hours after intranasal administration, and their amount accumulates gradually.

Доставка лекарственных веществ в паренхиму мозга через обонятельный эпителий является более эффективным по сравнению с аксональным транспортом, как показано для инсулина и фактора роста нервов [9]. При этом лекарственное вещество поступает в ЦНС в результате диффузии через компартмент, который расположен около аксона. Аксоны окружены непрерывным слоем обонятельных облегающих клеток, которые покрывают аксоны на всем пути от обонятельного эпителия до обонятельных луковиц. Этот слой облегчающих клеток дополнительно покрыт слоем фибробластов, что в итоге формирует оболочку (компартмент) около нерва [9, 10]. При этом транслокация внутри компартмента протекает значительно быстрее, чем внутриклеточный аксональный транспорт в обонятельные луковицы.The delivery of drugs to the brain parenchyma through the olfactory epithelium is more effective than axonal transport, as shown for insulin and nerve growth factor [9]. In this case, the drug substance enters the central nervous system as a result of diffusion through the compartment, which is located near the axon. Axons are surrounded by a continuous layer of olfactory tight cells that cover the axons all the way from the olfactory epithelium to the olfactory bulbs. This layer of lightening cells is additionally covered with a layer of fibroblasts, which ultimately forms a membrane (compartment) near the nerve [9, 10]. Moreover, translocation inside the compartment proceeds much faster than intracellular axonal transport into the olfactory bulbs.

В результате обонятельный сенсорный нейрон способен к эндоцитозу некоторых белков из назальных протоков и последующему их транспорту вдоль аксона (антероградный аксональный транспорт - направленный по аксону к его терминалам) в направлении обонятельных луковиц. Эпителиальный путь рассматривают как быстрый транспорт субстанций, который протекает в течение нескольких минут при интраназальном введении для достижения обонятельных луковиц и других областей паренхимы мозга [8]. Различные нейротерапевтические агенты, включающие молекулы лекарственных веществ, белки, пептиды, гормоны и клетки, такие как стволовые клетки могут быть доставлены этим путем.As a result, the olfactory sensory neuron is capable of endocytosis of some proteins from the nasal ducts and their subsequent transport along the axon (anterograde axonal transport - directed along the axon to its terminals) in the direction of the olfactory bulbs. The epithelial pathway is considered as a rapid transport of substances, which takes several minutes with intranasal administration to reach the olfactory bulbs and other areas of the brain parenchyma [8]. Various neurotherapeutic agents, including drug molecules, proteins, peptides, hormones and cells, such as stem cells, can be delivered this way.

Совершенствование подходов формулирования белковых лекарственных веществ для обхода «барьеров» направлены на повышение их эффективной доставки в ЦНС.Инкапсулирование белков в наночастицы не только предохраняет их от деградации, но, что важно, инкапсулирование улучшает их поглощение обонятельной слизистой оболочкой и доступ к ЦНС [7].Improving the approaches to formulating protein drugs to bypass “barriers” are aimed at increasing their effective delivery to the central nervous system. Encapsulating proteins in nanoparticles not only protects them from degradation, but, importantly, encapsulation improves their absorption by the olfactory mucosa and access to the central nervous system [7] .

Системы на основе макро- и наночастиц широко применяются для увеличения степени абсорбции лекарственных веществ. Кроме того, показана возможность модификации поверхности полимерных наночастиц путем включения пептидных и белковых молекул, являющихся лигандами рецепторов клеточной поверхности, что позволяет существенно увеличить степень их абсорбции.Systems based on macro- and nanoparticles are widely used to increase the degree of absorption of drugs. In addition, the possibility of modifying the surface of polymer nanoparticles by the inclusion of peptide and protein molecules that are ligands of cell surface receptors has been shown, which can significantly increase the degree of their absorption.

Известно, что микрочастицы на основе хитозана и его производных находят широкое применение для интраназальной доставки лекарственных веществ в паренхиму мозга. Хитозан является природным полисахаридом и широко используется в различных областях биомедицины благодаря таким свойствам как биосовместимость и биодеградируемость. Мукоадгезивные свойства хитозана связаны с наличием положительно заряженных аминогрупп, которые могут взаимодействовать с отрицательно заряженными молекулами слизистой оболочки носовой полости, такими как сиаловая и сульфоновая кислоты. Способность хитозана увеличивать проницаемость лекарственных веществ через эпителий слизистой оболочки обусловлена обратимым открытием плотных контактов [11, 12].It is known that microparticles based on chitosan and its derivatives are widely used for intranasal delivery of drugs to the brain parenchyma. Chitosan is a natural polysaccharide and is widely used in various fields of biomedicine due to properties such as biocompatibility and biodegradability. The mucoadhesive properties of chitosan are associated with the presence of positively charged amino groups that can interact with negatively charged molecules of the nasal mucosa, such as sialic and sulfonic acids. The ability of chitosan to increase the permeability of drugs through the epithelium of the mucous membrane is due to the reversible opening of tight contacts [11, 12].

Известно, что биодеградируемые наночастицы используют для включения в их состав биологически активных макромолекул для повышения их стабильности, биодоступности и повышения терапевтического индекса при непрерывном и контролируемом высвобождении в течение длительного периода времени [13, 14].It is known that biodegradable nanoparticles are used to include biologically active macromolecules in their composition to increase their stability, bioavailability and increase the therapeutic index with continuous and controlled release over a long period of time [13, 14].

Способность направленной доставки лекарственных веществ к ткани-мишени определяют такие факторы как размеры наночастиц, их поверхностный заряд, гидрофильность и характер модификации их поверхности [15].The ability of targeted delivery of drugs to the target tissue is determined by such factors as the size of the nanoparticles, their surface charge, hydrophilicity and the nature of the modification of their surface [15].

Считают, что наночастицы после интраназального введения могут достигать паренхимы мозга, используя три основных маршрута: а) транспорт через назальный респираторный эпителий в системную циркуляцию; б) прямой транспорт параклеточно или трансклеточно через обонятельные нейроны («обонятельный нейрональный путь») или через обонятельный эпителий («обонятельный эпителиальный путь»); в) транспорт via тройничные нервы, расположенные в респираторном и обонятельном эпителии [16].It is believed that nanoparticles after intranasal administration can reach the brain parenchyma using three main routes: a) transport through the nasal respiratory epithelium into the systemic circulation; b) direct transport of paracellular or transcellular via the olfactory neurons (“olfactory neuronal pathway”) or through the olfactory epithelium (“olfactory epithelial pathway”); c) via via trigeminal nerves located in the respiratory and olfactory epithelium [16].

Известно, что наночастицы поглощаются клетками посредством эндоцитоза. Различают четыре основных механизма эндоцитоза: клатрин опосредованный эндоцитоз, кавеолин опосредованный эндоцитоз, эндоцитоз независимый от клатрина и кавеолина и макропиноцитоз [17-19]. Интернализация наночастиц диаметром меньше или равном 200 нм определяется клатрин опосредованным эндоцитозом [20, 21].It is known that nanoparticles are absorbed by cells through endocytosis. There are four main mechanisms of endocytosis: clathrin-mediated endocytosis, caveolin-mediated endocytosis, endocytosis independent of clathrin and caveolin and macropinocytosis [17-19]. Internalization of nanoparticles with a diameter less than or equal to 200 nm is determined by clathrin-mediated endocytosis [20, 21].

В настоящее время накапливается информация в отношении таких факторов, как характеристики поверхности и размера наночастиц, которые влияют на их транспорт из назальной полости в ЦНС.Currently, information is being accumulated regarding factors such as surface characteristics and the size of nanoparticles that affect their transport from the nasal cavity to the central nervous system.

Известны данные в отношении поступления полистироловых (PS) наночастиц с различными физико-химическими характеристиками поверхности и различного диаметра в мышиный обонятельный эпителий после интраназального применения [16, 22, 23]. Были получены PS наночастицы диаметром 100 нм и 200 нм с характерными особенностями их поверхности, которые варьировали от отрицательно заряженных и гидрофобных PS наночастиц, нейтральных и гидрофильных, покрытых полисорбатом 80 (P80-PS) и положительно заряженных и гидрофильных, покрытых хитозаном (C-PS) наночастиц [22, 24].Data are known regarding the supply of polystyrene (PS) nanoparticles with various physicochemical surface characteristics and various diameters to the murine olfactory epithelium after intranasal administration [16, 22, 23]. PS nanoparticles with a diameter of 100 nm and 200 nm were obtained with characteristic features of their surface, which varied from negatively charged and hydrophobic PS nanoparticles, neutral and hydrophilic, coated with polysorbate 80 (P80-PS) and positively charged and hydrophilic, coated with chitosan (C-PS ) nanoparticles [22, 24].

Показано, что покрытие поверхности наночастиц хитозаном или полисорбатом 80 эффективно повышало взаимодействие наночастиц с назальным обонятельным эпителием слизистой оболочки. Положительное действие наночастиц объясняется их проникающими и мукодиффузионными свойствами. Наряду с этими данными было установлено, что никакой из исследованных типов наночастиц не обнаружен в обонятельных луковицах.It was shown that coating the surface of nanoparticles with chitosan or polysorbate 80 effectively increased the interaction of nanoparticles with nasal olfactory mucosal epithelium. The positive effect of nanoparticles is explained by their penetrating and mucodiffusion properties. Along with these data, it was found that none of the studied types of nanoparticles was found in olfactory bulbs.

Установлено, что C-PS наночастицы сохранялись в мукозном слое в течение длительного периода времени за счет электростатического взаимодействия хитозана, содержащего положительно заряженные аминогруппы [11, 12, 25] с отрицательно заряженной сиаловой кислотой гликопротеинов мукозного слоя [26, 27].It was established that C-PS nanoparticles remained in the mucosal layer for a long period of time due to the electrostatic interaction of chitosan containing positively charged amino groups [11, 12, 25] with negatively charged sialic acid of the mucosal layer glycoproteins [26, 27].

Исходя из этого считают, что такой тип формулирования может быть использован для доставки лекарственных веществ параклеточно или трансклеточно через обонятельный эпителий после их высвобождения из наночастиц в назальной полости, которые будут поступать в обонятельные луковицы, а из них в ЦНС с помощью нейрональных проводящих путей [9, 10].Based on this, it is believed that this type of formulation can be used for the delivery of drugs paracellularly or transcellularly through the olfactory epithelium after their release from nanoparticles in the nasal cavity, which will enter the olfactory bulbs, and from them to the central nervous system via neuronal pathways [9 , 10].

Эти результаты были подтверждены исследованиями механизма транспорта наночастиц, покрытых хитозаном (C-PS) и полисорбатом 80 (P80-PS) диаметром 100 нм и 200 нм через удаленный обонятельный эпителий свиньи, который использовали в качестве in vitro модели [16]. В этом исследовании не обнаружен транспорт наночастиц через извлеченный обонятельный эпителий. При этом, покрытые хитозаном наночастицы были обнаружены в мукозном слое, расположенным над эпителиальным клеточным слоем обонятельной ткани. Вместе с тем, покрытые полисорбатом 80 наночастицы проникали в эпителиальный клеточный слой, тогда как полистироловые наночастицы имели низкую степень взаймодействия с обонятельной тканью.These results were confirmed by studies of the mechanism of transport of nanoparticles coated with chitosan (C-PS) and polysorbate 80 (P80-PS) with a diameter of 100 nm and 200 nm through a remote olfactory pig epithelium, which was used as an in vitro model [16]. In this study, no transport of nanoparticles through the extracted olfactory epithelium was detected. Moreover, chitosan-coated nanoparticles were found in the mucosal layer located above the epithelial cell layer of the olfactory tissue. At the same time, polysorbate 80 coated nanoparticles penetrated the epithelial cell layer, while polystyrene nanoparticles had a low degree of interaction with olfactory tissue.

Известно, что ключевым механизмом для повышения назальной абсорбции наночастиц является повышение их трансмукозального транспорта, который может быть обеспечен модификацией поверхности наночастиц биоактивными пептидами, которые известны как проникающие в клетки пептиды CPPs (cell-penetrating peptides) [6, 28]. CPPs являются положительно заряженными олигопептидами, содержащими аминокислотные остатки аргинина и лизина, которые обладают способностью к электростатическому взаимодействовию с биологическими мембранами и повышают эффективность поглощения клетками биомакромолекул посредством эндоцитоза.It is known that a key mechanism for increasing nasal absorption of nanoparticles is an increase in their transmucosal transport, which can be provided by modifying the surface of nanoparticles with bioactive peptides, which are known as cell-penetrating peptides (CPPs) [6, 28]. CPPs are positively charged oligopeptides containing amino acid residues of arginine and lysine, which are capable of electrostatic interaction with biological membranes and increase the efficiency of absorption of biomacromolecules by cells through endocytosis.

Известны исследования по доставке лекарственных веществ из назальной полости в ЦНС, в которых показано, что пептиды CPPs значительно повышают проникновение некоторых наночастиц через обонятельный эпителий [6].Known studies on the delivery of drugs from the nasal cavity to the central nervous system, in which it was shown that peptides CPPs significantly increase the penetration of certain nanoparticles through the olfactory epithelium [6].

Среди них обогащенный аргинином пептид белка Tat (белок Tat, Transactivator of transcription, белок вируса иммунодефицита человека) чаще всего используется с целью повышения проникновения наносистем через обонятельный эпителий [6, 29]. Белок Tat состоит из 86 аминокислотных остатков и содержит домен, обогащенный аргинином. Пептидная последовательность, содержащая аминокислотные остатки 49-57 белка Tat необходима для клеточной интернализации. Последняя последовательность представляет обогащенный аргинином домен (в его составе два лизина и шесть аргининов) [30]. Минимальная последовательность, которая включает аминокислотные остатки 47-57, необходима и достаточна для транслокации через клеточную мембрану и известна как «домен трансдукции белка» (PTD, protein transduction domain) [30].Among them, the arginine-enriched Tat protein peptide (Tat protein, Transactivator of transcription, human immunodeficiency virus protein) is most often used to increase the penetration of nanosystems through the olfactory epithelium [6, 29]. The Tat protein consists of 86 amino acid residues and contains a domain enriched in arginine. A peptide sequence containing amino acid residues 49-57 of the Tat protein is necessary for cell internalization. The last sequence is an arginine-enriched domain (it contains two lysines and six arginines) [30]. The minimal sequence, which includes amino acid residues 47–57, is necessary and sufficient for translocation through the cell membrane and is known as the “protein transduction domain” [30].

Современная модель для опосредованной пептидом Tat (аминокислотные остатки 47-57 белка Tat) трансдукции белка представляет многоступенчатый процесс [31]. Первая ступень включает взаимодействие пептида Tat с протеогликанами на клеточной поверхности. Высокозаряженные аминокислотные остатки аргинина в составе пептида Tat необходимы для трансдукции. Гуанидиновые группы аргинина способны формировать как электростатические, так и водородные связи с заряженными акцепторами на клеточной поверхности (анионными областями белков, фософолипидами мембран, сульфированными глюкозаминогликанами) [32]. Следующая ступень связана со стимуляцией макропиноцитоза. Некоторые протеогликаны могут выступать в качестве рецепторов для пептида Tat и индуцировать макропиноцитоз пептида Tat и связанного с ним «груза» (например, белка или лекарственного вещества) [33]. Финальная ступень в трансдукции пептида Tat заключается в выходе из пиноцитозных пузырьков пептида Tat и связанного с ним «груза» в цитоплазму.The current model for Tat peptide-mediated (amino acid residues 47-57 Tat protein) protein transduction is a multi-stage process [31]. The first step involves the interaction of the Tat peptide with proteoglycans on the cell surface. The highly charged amino acid residues of arginine in the Tat peptide are necessary for transduction. The guanidine groups of arginine are able to form both electrostatic and hydrogen bonds with charged acceptors on the cell surface (anionic regions of proteins, membrane phosphosolipids, sulfonated glucosaminoglycans) [32]. The next step is associated with the stimulation of macropinocytosis. Some proteoglycans can act as receptors for Tat peptide and induce macropinocytosis of Tat peptide and its associated “load” (for example, protein or drug substance) [33]. The final step in the transduction of Tat peptide is the exit from the pinocytotic vesicles of the Tat peptide and the associated “load” into the cytoplasm.

Известно, что определяющим фактором поступления полимеров полиаргинина в клетки является количество аминокислотных остатков в их составе [34]. Полимеры аргинина, содержащие меньше пяти аминокислотных остатков, поступают в клетки менее эффективно, чем полимеры, содержащие от 6 до 15 аминокислотных остатков аргинина. Однако полимеры аргинина, содержащие более 15 аминокислотных остатков, менее эффективны (в молярном отношении) по сравнению с пептидами, содержащими менее 15 аминокислотных остатков. Кроме того, цитотоксичность полимеров аргинина повышается с увеличением размера пептида [34].It is known that the number of amino acid residues in their composition is the determining factor in the entry of polyarginin polymers into cells [34]. Arginine polymers containing less than five amino acid residues enter cells less efficiently than polymers containing 6 to 15 amino acid residues of arginine. However, arginine polymers containing more than 15 amino acid residues are less effective (in molar ratio) compared to peptides containing less than 15 amino acid residues. In addition, the cytotoxicity of arginine polymers increases with increasing peptide size [34].

Предполагают, что от 5 до 15 аминокислотных остатков аргинина в составе полимера необходимо для адаптации биологически активной конформации пептида и/или формирования необходимого количества ионных взаимодейтсвий со специфическими рецепторами или фосфолипидами, чтобы индуцировать процесс транспорта в клетки [34].It is suggested that from 5 to 15 amino acid residues of arginine in the polymer are necessary for adaptation of the biologically active conformation of the peptide and / or the formation of the required number of ionic interactions with specific receptors or phospholipids in order to induce the process of transport into cells [34].

Известно, что модификация поверхности полимерных наночастиц путем включения молекул белков, являющихся лигандами рецепторов клеточной поверхности, послужила развитию создания новых лекарственных средств, которые улучшают внутриклеточную доставку, биодоступность, способность осуществлять направленное действие и снижать побочные эффекты.It is known that surface modification of polymer nanoparticles by the inclusion of protein molecules that are ligands of cell surface receptors has led to the development of new drugs that improve intracellular delivery, bioavailability, the ability to carry out targeted action and reduce side effects.

Белковые агглютинины (лектины) являются специфическими белковыми молекулами, которые узнают сахара и поэтому способны связываться с гликозилированными мембранными компонентами и используются при изучении поверхности клеток [35]. Данные об отношении аффинности определенных лектинов для N-ацетил-D-глюкозамина и сиаловой кислоты в компартментах обонятельный слизистой оболочки послужили развитию исследований по использованию лектинов для модификации поверхности наночастиц для доставки лекарственных веществ из носовой полости в паренхиму мозга. Например, были получены полиэтиленгликоль-полилактид (PEG-PLA) наночастицы диаметром 85-90 нм, с включенным в их состав флюоресцентным маркером кумарин, которые конъюгировали с агглютинином из проростков пшеницы (wheat germ agglutinin, WGA) [36]. В этом исследовании было показано, что после интраназального введения крысам WGA- наночастиц, содержание кумарин в обонятельных луковицах, обонятельном тракте, большом мозге и мозжечке были в 2 раза выше по сравнению с ^модифицированными лектином наночастицами.Protein agglutinins (lectins) are specific protein molecules that recognize sugars and therefore are able to bind to glycosylated membrane components and are used to study cell surfaces [35]. Data on the affinity ratios of certain lectins for N-acetyl-D-glucosamine and sialic acid in olfactory mucosa compartments led to the development of studies on the use of lectins to modify the surface of nanoparticles for drug delivery from the nasal cavity to the brain parenchyma. For example, polyethylene glycol polylactide (PEG-PLA) nanoparticles with a diameter of 85-90 nm were obtained, with a fluorescent marker coumarin included in their composition, which were conjugated with agglutinin from wheat seedlings (wheat germ agglutinin, WGA) [36]. In this study, it was shown that after intranasal administration of WGA nanoparticles to rats, the coumarin content in the olfactory bulbs, olfactory tract, large brain, and cerebellum were 2 times higher than lectin-modified nanoparticles.

В другом исследовании было установлено, что меченые WGA-наночастицы были обнаружены в обонятельных луковицах уже через 5 мин и флюоресцентный сигнал достигал максимальной величины через 30 мин и исчезал через 2 часа после интраназального введения [37]. Это предполагает, что быстрый транспорт WGA-наночастиц в обонятельные луковицы осуществляется через обонятельный эпителий (обонятельный маршрут). Наряду с этим известно, что лектины растений стимулируют иммунные ответы после интраназального введения животным [38].In another study, it was found that labeled WGA nanoparticles were detected in the olfactory bulbs after 5 minutes and the fluorescent signal reached its maximum value after 30 minutes and disappeared 2 hours after intranasal administration [37]. This suggests that the fast transport of WGA nanoparticles to the olfactory bulbs is via the olfactory epithelium (olfactory route). Along with this, it is known that plant lectins stimulate immune responses after intranasal administration to animals [38].

Известно, что природные положительно заряженные белки животных и человека обладают высокой способностью проникать через клеточные мембраны. Наряду с этим показано, что катионные белки с низкой молекулярной массой (5,2-15,1 кДа), которые содержат вплоть до 31 положительно заряженных аминокислотных остатков, характеризуются способностью доставлять макромолекулы и обладают выраженной проникающей способностью, которая не ингибируется за счет высокой величины заряда молекулы белка [39]. Высокая эффективность положительно заряженных белков по сравнению с катионными пептидами определяется различием в плотности положительных зарядов (за счет дисперсии положительно заряженных аминокислот на всем протяжении аминокислотной последовательности), структуре белка, способе укладки полипептидной цепи или площади поверхности.It is known that natural positively charged proteins of animals and humans have a high ability to penetrate through cell membranes. In addition, it was shown that cationic proteins with a low molecular weight (5.2-15.1 kDa), which contain up to 31 positively charged amino acid residues, are characterized by the ability to deliver macromolecules and have a pronounced penetrating ability, which is not inhibited due to the high value charge of a protein molecule [39]. The high efficiency of positively charged proteins compared to cationic peptides is determined by the difference in the density of positive charges (due to the dispersion of positively charged amino acids throughout the amino acid sequence), protein structure, method of folding the polypeptide chain or surface area.

Идентификация белков этого класса с различной структурой и молекулярной массой может представлять новые возможности для доставки макромолекулярного «груза» в клетки млекопитающих [39].The identification of proteins of this class with different structures and molecular weights may present new possibilities for the delivery of macromolecular “load” into mammalian cells [39].

Возможно, что катионные белки клеточных ядер - гистоны могут представлять новый класс белковых молекул, являющихся лигандами рецепторов клеточной поверхности.It is possible that cationic proteins of cell nuclei - histones can represent a new class of protein molecules that are ligands of cell surface receptors.

Различают пять классов гистонов, которые детально охарактеризованы и изучены [40]. Классы гистонов имеют следующие обозначения: гистон H1 (богатый лизином), гистон Н2В (умеренно богатый лизином), гистон Н2А (богатый аргинином и лизином), гистон Н3 (богатый аргинином), гистон Н4 (богатый аргинином и глицином). Гистоны гетерогенны и по молекулярному весу. Наибольшую молекулярную массу имеет гистон H1 - 21,5 кДа, следующие по величине гистоны Н3, Н2А, Н2В, Н4 - 15,32, 14,0, 13,77, 11,28 кДа соответственно.Five classes of histones are distinguished, which are characterized and studied in detail [40]. The histone classes have the following notation: histone H1 (rich in lysine), histone H2B (moderately rich in lysine), histone H2A (rich in arginine and lysine), histone H3 (rich in arginine), histone H4 (rich in arginine and glycine). Histones are heterogeneous in molecular weight. The highest molecular weight is histone H1 - 21.5 kDa, the next largest histones are H3, H2A, H2B, H4 - 15.32, 14.0, 13.77, 11.28 kDa, respectively.

Известно, что в полипептидной цепи катионных белков, таких как аргининбогатые гистоны, имеются области, содержащие от шести и более аминокислотных остатков аргинина, находящиеся в непосредственной близости друг от друга [40]. Известно, что гистоны наряду с кластерами катионных аминокислот (поликатионные домены) содержат в своем составе гепарин-связывающие домены. Эти домены связываются с протеогликанами клеточной поверхности, содержащими сульфированные глюкозаминогликаны, такие как хондроитинсульфат и гепарансульфат [41].It is known that in the polypeptide chain of cationic proteins, such as arginine-rich histones, there are regions containing six or more amino acid residues of arginine that are in close proximity to each other [40]. It is known that histones along with clusters of cationic amino acids (polycationic domains) contain heparin-binding domains. These domains bind to cell surface proteoglycans containing sulfonated glucosaminoglycans, such as chondroitin sulfate and heparan sulfate [41].

В клеточных ядрах гистоны участвуют в формировании нуклеосом. Каждая нуклеосома имеет в своем составе компактную (коровую) частицу, на которую «намотан» фрагмент ДНК протяженностью 146 п.н. Коровая частица представляет октамер гистонов, который состоит и четырех димерных комплексов - 2(Н3-Н4) и 2(Н2А-Н2В). Гистоны в составе коровой частицы названы коровыми гистонами [40].In the cell nuclei, histones are involved in the formation of nucleosomes. Each nucleosome incorporates a compact (core) particle onto which a 146 bp DNA fragment is “wound” The core particle represents the histone octamer, which consists of four dimeric complexes - 2 (Н3-Н4) and 2 (Н2А-Н2В). Histones in the composition of the core particle are called core histones [40].

В настоящее время, имеется достаточное количество данных, которые позволяют предполагать, что биологическая роль гистонов не ограничена их участием в компактизации ДНК. Гистоны обнаружены и во внеклеточном пространстве [42].At present, there is a sufficient amount of data that suggests that the biological role of histones is not limited to their participation in DNA compaction. Histones were also found in the extracellular space [42].

Благодаря возможности выхода гистонов в межклеточные среды они могут проявлять биологическую активность, вызывая различные биохимические и функциональные изменения в клетках. Поэтому экзогенные гистоны привлекают внимание исследователей в плане практической реализации полезных свойств гистонов в биотехнологии и биомедицине.Due to the ability of histones to enter intercellular media, they can exhibit biological activity, causing various biochemical and functional changes in the cells. Therefore, exogenous histones attract the attention of researchers in terms of the practical implementation of the beneficial properties of histones in biotechnology and biomedicine.

Экзогенные гистоны известны как антимикробные и антивирусные агенты (43, 44).Exogenous histones are known as antimicrobial and antiviral agents (43, 44).

Кроме того, экзогенные гистоны известны как биоактивные агенты, которые за счет их высокого положительного заряда способны в очень малых концентрациях значительно повышать проницаемость клеточных мембран для других веществ, в том числе и для полимерных соединений и проникать через них посредством эндоцитоза.In addition, exogenous histones are known as bioactive agents, which, due to their high positive charge, are able to significantly increase the permeability of cell membranes for other substances in very small concentrations, including polymer compounds and penetrate through them through endocytosis.

Было показано [45], что относительная скорость поступления гистонов в опухолевые клетки зависит от содержания в их составе аргинина. Так при культивировании клеток в присутствии различных классов гистонов поглощение клетками аргининбогатого гистона и суммарного гистона в 10 раз выше, чем лизинбогатого гистона. Наряду с этим было обнаружено [46], что при культивировании опухолевых клеток поглощение клетками добавленного [131I] альбумина увеличивается в 15 и 12 раз в присутствии аргининбогатого гистона или суммарного гистона соответственно. Однако, в присутствии лизинбогатого гистона при той же концентрации белка поглощение клетками альбумина увеличивается только в 1.5 раза.It was shown [45] that the relative rate of histone entry into tumor cells depends on the content of arginine in their composition. So when culturing cells in the presence of various classes of histones, the absorption by the cells of arginine-rich histone and total histone is 10 times higher than that of lysine-rich histone. Along with this, it was found [46] that, during the cultivation of tumor cells, the uptake of added [ 131 I] albumin by cells increases 15 and 12 times in the presence of arginine-rich histone or total histone, respectively. However, in the presence of a lysine-rich histone at the same protein concentration, the absorption of albumin by the cells increases only 1.5 times.

Наряду с этими данными было показано, что молекулы гистонов способны к прямой транслокации через клеточные мембраны и способны опосредовать транслокацию связанных с ними молекул [47, 48]. Так культивирование клеток разного происхождения в присутствии белкового комплекса из пяти фракций нуклеосомальных гистонов и отдельных фракций гистонов, приводило к их прямой транслокации через клеточные мембраны и поступлению в ядра клеток. Проникновение белкового комплекса из пяти фракций гистонов в клетку было значительно выше по сравнению с отдельными фракциями гистонов. При этом фракции гистонов различаются по их способности проникать через мембраны интактных клеток, наиболее эффективными оказались аргининбогатые гистоны.Along with these data, it was shown that histone molecules are capable of direct translocation through cell membranes and are able to mediate the translocation of related molecules [47, 48]. Thus, the cultivation of cells of different origin in the presence of a protein complex of five fractions of nucleosomal histones and individual fractions of histones led to their direct translocation through cell membranes and into the cell nucleus. Penetration of a protein complex of five histone fractions into the cell was significantly higher compared to individual histone fractions. Moreover, histone fractions differ in their ability to penetrate the membranes of intact cells, the most effective are arginine-rich histones.

Вероятно, что транслокация гистонов в клетки имеет характерные особенности транслокации минимального домена белка вируса иммунодефицита человека (белок Tat, Transactivator of transcription).It is likely that histone translocation into cells has the characteristic features of translocation of the minimal domain of the human immunodeficiency virus protein (Tat protein, Transactivator of transcription).

Известны исследования, в которых показано, что экзогенные гистоны проходят через эндотелий капилляров мозга, т.е. через ГЭБ, и в качестве транспортных систем способствуют прохождению ковалентно связанных с ними веществ, самостоятельно не проходящих в норме через ГЭБ [42, 49, 50].Studies are known in which it is shown that exogenous histones pass through the endothelium of brain capillaries, i.e. through the BBB, and as transport systems facilitate the passage of covalently bound substances that do not independently pass normally through the BBB [42, 49, 50].

Известно исследование, в котором установлено проникновение в ЦНС препарата суммарного гистона при интраназальном введении мышам [51].A study is known in which the penetration into the central nervous system of the drug of total histone with intranasal administration to mice was established [51].

Показано, что после интраназального введения [125I]гистона в первые 15 мин содержание радиоактивного гистона в обонятельной луковице было почти в 2 раза выше, чем в крови, и в 40 раз выше, чем в коре больших полушарий. Картина распределения радиоактивной метки при интраназальном введении гистона предполагает два независимых канала его поступления в различные ткани животного. Попадание [125I]гистона в кровь может осуществляться через капиллярную сеть респираторного эпителия носовой полости, которая чрезвычайно развита. Другая часть радиоактивного гистона может непосредственно транспортироваться в обонятельные луковицы с помощью аксоплазматического транспорта по волокнам обонятельных нейронов. Эти данные подтверждаются результатами исследований по изучению влияния гистона на внутривидовую агрессию самцов мышей при интраназальном и внутрибрюшинном введении препарата [52].It was shown that after intranasal administration of [ 125 I] histone in the first 15 minutes, the content of radioactive histone in the olfactory bulb was almost 2 times higher than in the blood and 40 times higher than in the cerebral cortex. The pattern of the distribution of the radioactive label during intranasal administration of histone suggests two independent channels of its entry into various tissues of the animal. The entry of [ 125 I] histone into the blood can be carried out through the capillary network of the respiratory epithelium of the nasal cavity, which is extremely developed. Another part of the radioactive histone can be directly transported to the olfactory bulbs using axoplasmic transport along the fibers of the olfactory neurons. These data are confirmed by studies on the effect of histone on intraspecific aggression in male mice with intranasal and intraperitoneal administration of the drug [52].

Таким образом, приведенные данные позволяют рассматривать гистоны как потенциальные белки-носители, которые при низких концентрациях могут быть использованы в качестве транспортных систем для доставки в ткани и органы ряда лекарственных средств, самостоятельно не проникающих через клеточные мембраны и тканевые барьеры.Thus, the data presented make it possible to consider histones as potential carrier proteins, which at low concentrations can be used as transport systems for the delivery of a number of drugs that do not penetrate cell membranes and tissue barriers to tissues and organs.

Известен способ приготовления полимерных микросфер диаметром не более 1000 нм на основе кристаллизованного декстрана, покрытых разными типами гистонов [53, 54]. Количество ковалентно связанного гистона с поверхностью микросфер составляло от 160 до 200 мкг белка на 1,0 г наносфер. Микросферы, покрытые гистонами использовали для модификации поверхностей, предназначенных для культивирования клеток. Модификация поверхности наносфер экзогенными гистонами способствовала их электростатическому взаимодействию с клетками [42, 54]. Кроме того, известно, что гистоны содержат гепаринсвязывающйе домены, способные взаимодействовать с протеогликанами клетки и индуцировать внутриклеточные сигналы, сопровождающиеся реорганизацией цитоскелета [41].A known method of preparing polymer microspheres with a diameter of not more than 1000 nm based on crystallized dextran coated with different types of histones [53, 54]. The amount of covalently bound histone with the surface of the microspheres ranged from 160 to 200 μg of protein per 1.0 g of nanospheres. Histone-coated microspheres were used to modify surfaces intended for cell culture. Modification of the surface of nanospheres by exogenous histones facilitated their electrostatic interaction with cells [42, 54]. In addition, it is known that histones contain heparin binding domains capable of interacting with cell proteoglycans and inducing intracellular signals accompanied by cytoskeleton reorganization [41].

Известен способ получения нативного белка пролонгирующего действия в составе полимерных наносфер и резорбируемых микросфер для доставки, который является наиболее близким по технической сущности предполагаемому изобретению и выбран в качестве прототипа [55].A known method of producing a native protein prolonging action in the composition of polymer nanospheres and resorbable microspheres for delivery, which is the closest in technical essence of the proposed invention and is selected as a prototype [55].

Известный состав включает наносферы, которые предварительно получают на основе декстрана и водного раствора белка, в качестве которого используют белок животного происхождения, представляющий собой сублимационно высушенный гистон, который добавляют в равном объеме к водному раствору декстрана 6%-ной концентрации с молекулярной массой от 50 до 70 кДа, затем этот раствор добавляют в органическую жидкость, представляющую собой растительное масло, в количестве 3,5 объема от объема исходного раствора, и получают суспензию, затем суспензию подвергают ультразвуковой обработке, затем полученную суспензию центрифугируют, затем осадок высушивают и получают наносферы диаметром не более 1000 нм, содержащие гистон, после чего приготавливают первичную суспензию наносфер в предварительно приготовленном растворе полимера, представляющем собой резорбируемый сополимер полилактид-гликолид с молекулярной массой от 50 до 80 кДа при молярном соотношении мономеров равном 75:25, который растворяют до 10%-ной концентрации в гидрофобном органическом растворителе, представляющем собой хлористый метилен, затем в раствор полимера добавляют наносферы с гистоном при весовом соотношении наносфер и полимера равном 1:50, затем к раствору добавляют этиловый спирт в количестве 10 объемов по отношению к объему исходного раствора, и получают вторичную суспензию, которую диспергируют, затем микросферы осаждают из суспензии при добавлении 100-кратного объема охлажденного этилового спирта, затем осадок собирают и высушивают с получением нативного белка в составе резорбируемых микросфер, пригодного для пролонгированного высвобождения.The known composition includes nanospheres, which are preliminarily prepared on the basis of dextran and an aqueous protein solution, which is used as an animal protein, which is a freeze-dried histone, which is added in equal volume to an aqueous solution of dextran of 6% concentration with a molecular weight of from 50 to 70 kDa, then this solution is added to the organic liquid, which is a vegetable oil, in an amount of 3.5 volumes from the volume of the initial solution, and a suspension is obtained, then the suspension is subjected to ultrasonic treatment, then the resulting suspension is centrifuged, then the precipitate is dried and nanospheres with a diameter of not more than 1000 nm containing histone, after which a primary suspension of nanospheres in a pre-prepared polymer solution is prepared, which is a resorbable polylactide-glycolide copolymer with a molecular weight of 50 to 80 kDa with a molar ratio of monomers of 75:25, which is dissolved up to 10%concentration in a hydrophobic organic solvent, which is methylene chloride, then nanospheres with histone are added to the polymer solution at a weight ratio of nanospheres and polymer equal to 1:50, then ethyl alcohol is added to the solution in an amount of 10 volumes relative to the volume of the initial solution, and a secondary the suspension is dispersed, then the microspheres are precipitated from the suspension by adding 100 times the volume of chilled ethyl alcohol, then the precipitate is collected and dried to obtain a native protein in the composition of resorbable microspheres suitable for prolonged release.

Недостатком известного способа приготовления микросфер на основе сополимера полилактид-гликолида, содержащих наносферы с включенным в их состав белком, в качестве которого использовали гистон HI животного происхождения является большой размер этих структур, диаметр которых превышает 1000 нм. Кроме того, микросферы, приготовленные на основе сополимера полилактид-гликолида характеризуются как структуры, несущие отрицательные заряды на их поверхности.A disadvantage of the known method of preparing microspheres based on a polylactide-glycolide copolymer containing nanospheres with a protein included in their composition, which used histone HI of animal origin, is the large size of these structures whose diameter exceeds 1000 nm. In addition, microspheres prepared on the basis of a polylactide-glycolide copolymer are characterized as structures that carry negative charges on their surface.

Предполагаемое изобретение лишено указанных недостатков благодаря получению наносфер диаметром не более 200 нм на основе декстрана и включению в структуру матрикса положительно заряженного белкового комплекса, в качестве которого используют суммарный гистон животного происхождения, и покрытию таких наносфер белковым комплексом, в качестве которого используют коровые гистоны для получения гидрофильных наносфер, несущих положительные заряды на их поверхности. Модификация поверхности наносфер коровыми гистонами позволяет увеличить степень их абсорбции за счет взаимодействия с протеогликанами клеточной поверхности, которые могут выступать в качестве рецепторов для аргининбогатых пептидов, которые присутствуют в структуре молекул гистонов. Более того, в качестве белка для включения в матрикс наносфер используют суммарный гистон, который является белком-носителем для транспорта в ткани и органы ряда лекарственных веществ, самостоятельно не проникающих через клеточные мембраны и тканевые барьеры.The alleged invention is devoid of these drawbacks due to the production of nanospheres with a diameter of not more than 200 nm based on dextran and the inclusion in the matrix structure of a positively charged protein complex, which is used as the total histone of animal origin, and the coating of such nanospheres with a protein complex, which is used core histones to obtain hydrophilic nanospheres carrying positive charges on their surface. Modification of the surface of nanospheres by core histones allows increasing the degree of their absorption due to interaction with proteoglycans of the cell surface, which can act as receptors for arginine-rich peptides that are present in the structure of histone molecules. Moreover, the total histone is used as a protein for inclusion in the nanosphere matrix, which is a carrier protein for transporting a number of drugs that do not penetrate cell membranes and tissue barriers into tissues and organs.

Техническим результатом заявленного изобретения является сохранение нативной структуры белка, включенного в структуру матрикса декстрановых наносфер диаметром не более 200 нм в процессе их получения, повышение надежности и упрощение способа включения белка и повышение степени абсорбции наносфер, покрытых положительно заряженными белками и имеет ряд преимуществ, которые обусловлены в основном тем, что:The technical result of the claimed invention is the preservation of the native structure of the protein included in the structure of the matrix of dextran nanospheres with a diameter of not more than 200 nm in the process of their preparation, increasing the reliability and simplification of the method of inclusion of the protein and increasing the degree of absorption of nanospheres coated with positively charged proteins and has several advantages that mainly by the fact that:

1) получение наносфер с включенным в их состав белком и последующее покрытие таких наносфер положительно заряженным белком обеспечивает их эффективность и специфичность действия за счет предохранения белков от действия протеолитических ферментов и гидролитической деградации при взаимодействии с биологическими компонентами в назальной полости, устранения потенциально возможных токсических эффектов белков при их интраназальном использовании, повышения биологического периода полураспада белка в назальной полости и возможности снижения терапевтических доз белка;1) obtaining nanospheres with the protein included in their composition and subsequent coating of such nanospheres with a positively charged protein ensures their effectiveness and specificity of action by protecting proteins from the action of proteolytic enzymes and hydrolytic degradation when interacting with biological components in the nasal cavity, eliminating the potential toxic effects of proteins with their intranasal use, increasing the biological half-life of the protein in the nasal cavity and the possibility of reducing therapeutic doses of the protein;

2) повышения мукоадгезивных свойств декстрановых наносфер диаметром не более 200 нм, покрытых гистонами, т.е. степени их абсорбции за счет электростатического взаимодействия положительно заряженных аминогрупп молекул гистонов с отрицательно заряженной сиаловой кислотой гликопротеинов, которые присутствуют в мукозном слое обонятельной слизистой оболочки, ассоциации наносфер с мукозным слоем слизистой оболочки в течение продолжительного периода времени и высвобождения белка из наносфер, которое может происходить в назальной полости.2) increasing the mucoadhesive properties of dextran nanospheres with a diameter of not more than 200 nm coated with histones, i.e. the degree of their absorption due to the electrostatic interaction of positively charged amino groups of histone molecules with negatively charged sialic acid of glycoproteins that are present in the mucosal layer of the olfactory mucosa, the association of nanospheres with the mucosal layer of the mucous membrane for an extended period of time, and the release of protein from nanospheres, which can occur in nasal cavity.

При этом допускают, что высвобождение белка при резорбции наносфер может происходить в мукозном слое, из которого белок будет абсорбироваться параклеточно или трансклеточно в подлежащий эпителий слизистой оболочки. Дальнейшее поступление белка может осуществляться по обонятельному эпителиальному маршруту в обонятельные луковицы и из них с помощью нейрональных проводящих путей в ЦНС [22, 23]. Это подтверждается результатами исследований по изучению проникновения в ЦНС препарата суммарного гистона при интраназальном введении [51]. Показано, что [125I] гистон непосредственно транспортируется в обонятельные луковицы с помощью аксоплазматического транспорта по волокнам обонятельных нейронов.At the same time, it is assumed that the release of protein during the resorption of nanospheres can occur in the mucosal layer, from which the protein will be absorbed paracellularly or transcellularly into the underlying epithelium of the mucous membrane. Further protein intake can be carried out along the olfactory epithelial route into the olfactory bulbs and from them using neuronal pathways to the central nervous system [22, 23]. This is confirmed by the results of studies on the penetration into the central nervous system of the drug total histone with intranasal administration [51]. It has been shown that [ 125 I] histone is directly transported to the olfactory bulbs using axoplasmic transport along the fibers of the olfactory neurons.

Технический результат достигается тем, что в известном способе получения и использования нативного белка в составе полимерных наносфер и резорбируемых микросфер, пригодного для пролонгированного высвобождения при доставке, который включает известные и общие с заявленным способом признаки, где состав содержит белок, в качестве которого используют гистон H1 животного происхождения, который предварительно включают в декстрановые наносферы диаметром не более 1000 нм, с последующим включением таких наносфер в состав резорбируемых микросфер, которые получают на основе сополимера полилактид-гликолида, в предлагаемом способе в качестве белка используют сублимационно высушенный суммарный гистон животного происхождения, представляющий собой комплекс катионных белков, который растворяют до 0,1%-ной концентрации в дистиллированной воде, затем водный раствор суммарного гистона добавляют в равном объеме к водному раствору декстрана 6%-ной концентрации с молекулярной массой от 50 до 70 кДа, затем полученный раствор, добавляют в органическую жидкость, в которую предварительно добавляют неионный детергент Span-80 до конечной концентрации 0,5%, причем в качестве органической жидкости используют растительное масло в количестве 3,5 объема от объема исходного раствора, и получают смесь двух несмешивающихся жидкостей, которую перемешивают и подвергают ультразвуковой обработке, затем полученную суспензию центрифугируют в течение 5±1 мин при 2000g, затем осадок высушивают при комнатной температуре и получают резорбируемые наносферы диаметром не более 200 нм, содержащие в составе матрикса суммарный гистон, причем содержание белка составляет от 5,0 до 8,0 мг на 1,0 г наносфер, после чего такие наносферы модифицируют белком, в качестве которого используют коровые гистоны, представляющие собой комплекс катионных белков, которые ковалентно связывают с поверхностью наносфер, причем предварительно проводят активацию наносфер, которую осуществляют добавлением к водной суспензии наносфер сшивающего агента, в качестве которого используют бромциан в количестве 100 мг на 1,0 г наносфер, при температуре не более 4°С и времени инкубации не более 2 мин, затем активированные наносферы осаждают при центрифугировании, осадок промывают дистиллированной водой и повторно центрифугируют, после чего проводят суспендирование наносфер в растворе коровых гистонов при весовом соотношении белка и наносфер равном 1:100, а реакцию ковалентного связывания осуществляют при рН 7,5-8,0, температуре не более 4°С, времени инкубации не более 2 ч, затем наносферы с ковалентно связанными гистонами осаждают центрифугированием, и высушивают, и получают наносферы, содержащие не менее 200 мкг коровых гистонов на 1,0 г наносфер, с получением резорбируемых наносфер диаметром не более 200 нм, содержащих нативный белок в составе матрикса наносфер и белок, иммобилизованный на поверхности наносфер, и такие наносферы используют в качестве основы для направленной доставки нативного белка к ткани-мишени при интраназальном введении.The technical result is achieved by the fact that in the known method for the preparation and use of native protein in the composition of polymer nanospheres and resorbable microspheres, suitable for sustained release upon delivery, which includes known and general features of the claimed method, where the composition contains a protein, which is used histone H1 of animal origin, which is previously included in dextran nanospheres with a diameter of not more than 1000 nm, followed by the inclusion of such nanospheres in the composition of resorbable microspheres, which are obtained on the basis of a polylactide-glycolide copolymer, in the proposed method, freeze-dried total histone of animal origin is used as a protein, which is a complex of cationic proteins, which is dissolved to 0.1% concentration in distilled water, then an aqueous solution of the total histone is added in an equal volume to an aqueous solution of dextran of 6% concentration with a molecular weight of 50 to 70 kDa, then half the learned solution is added to an organic liquid, to which Span-80 nonionic detergent is preliminarily added to a final concentration of 0.5%, moreover, vegetable oil is used as an organic liquid in an amount of 3.5 volumes from the volume of the initial solution, and a mixture of two immiscible liquids is obtained which is mixed and subjected to ultrasound treatment, then the resulting suspension is centrifuged for 5 ± 1 min at 2000g, then the precipitate is dried at room temperature and get resorbable nanospheres with a diameter of not more than 200 nm containing a total histone in the matrix, and the protein content is from 5 , 0 to 8.0 mg per 1.0 g of nanospheres, after which such nanospheres are modified with a protein, which is used by core histones, which are a complex of cationic proteins that covalently bind to the surface of nanospheres, and the nanospheres are preliminarily activated by adding to an aqueous suspension of crosslinking nanospheres agent, which is used in the amount of 100 mg of bromine cyan per 1.0 g of nanospheres, at a temperature of not more than 4 ° C and an incubation time of not more than 2 minutes, then the activated nanospheres are precipitated by centrifugation, the precipitate is washed with distilled water and centrifuged again, after which suspension of nanospheres in a solution of core histones is carried out at a weight ratio of protein to nanospheres of 1: 100, and the covalent binding reaction is carried out at pH 7.5-8.0, temperature no more than 4 ° C, incubation time no more than 2 hours, then nanospheres with covalently bound histones are precipitated by centrifugation and dried, and nanospheres containing at least 200 μg core histones per 1.0 g of nanospheres are obtained, with obtaining resorbable nanospheres with a diameter of not more than 200 nm containing a native protein in the nanosphere matrix and a protein immobilized on the surface nanospheres, and such nanospheres are used as the basis for targeted delivery of the native protein to the target tissue with intranasal m introduction.

Таким образом, предварительное включение белка, представляющего собой комплекс суммарного гистона в матрикс резорбируемых декстрановых наносфер диаметром не более 200 нм, предназначенных для интраназального введения, обеспечивает сохранение нативной структуры белка за счет устойчивости к действию протеолитических ферментов, а модификация поверхности наносфер положительно заряженными белками, представляющими собой комплекс коровых гистонов, повышает степень абсорбции наносфер обонятельной слизистой оболочкой. Высвобождение белка из резорбируемых наносфер в назальной полости предусматривает непосредственный транспорт суммарного гистона с помощью аксоплазматического транспорта по волокнам обонятельных нейронов к ткани-мишени.Thus, the preliminary incorporation of a protein, which is a complex of total histone, into the matrix of resorbable dextran nanospheres with a diameter of not more than 200 nm, intended for intranasal administration, ensures the preservation of the native protein structure due to resistance to the action of proteolytic enzymes, and surface modification of nanospheres by positively charged proteins representing a complex of core histones, increases the degree of absorption of nanospheres by the olfactory mucosa. The release of protein from resorbable nanospheres in the nasal cavity involves direct transport of total histone via axoplasmic transport through the fibers of the olfactory neurons to the target tissue.

Заявленный способ был апробирован в лабораторных условиях на лабораторной базе Санкт-Петербургского государственного университета. Результаты проведенных исследований поясняются следующими примерами и чертежами.The claimed method was tested in laboratory conditions at the laboratory base of St. Petersburg State University. The results of the studies are illustrated by the following examples and drawings.

Краткое описание фигур.A brief description of the figures.

Фигура.Figure.

На фиг. представлены результаты электронной микроскопии наносфер, полученных на основе декстрана (x1000). Адсорбция на поверхности стекла. Показано, что наносферы имеют средний диаметр не более 200 нм и формируют однородный слой на поверхности стекла. Слой наносфер на поверхности стекла устойчив к действию инкубационной среды при длительном хранении.In FIG. The results of electron microscopy of nanospheres based on dextran (x1000) are presented. Adsorption on the surface of the glass. It is shown that nanospheres have an average diameter of not more than 200 nm and form a uniform layer on the glass surface. The layer of nanospheres on the glass surface is resistant to the action of the incubation medium during long-term storage.

Пример 1.Example 1

В этой серии экспериментов осуществления предлагаемого изобретения способ получения биологически активного белка в составе полимерных наносфер предусматривает использование стабильной полимерной суспензии двух несмешивающихся жидкостей (водный раствор - органическая жидкость), в качестве которых используют водный раствор декстрана, содержащий белковый препарат (дисперсионная фаза) и органическую жидкость, в качестве которой используют растительное масло (непрерывная фаза).In this series of experiments implementing the invention, the method for producing a biologically active protein in the composition of polymer nanospheres involves the use of a stable polymer suspension of two immiscible liquids (aqueous solution - organic liquid), which are used as an aqueous solution of dextran containing a protein preparation (dispersion phase) and an organic liquid , which use vegetable oil (continuous phase).

В качестве модельного белка используют суммарный гистон и коровые гистоны. Препараты суммарного гистона и коровых гистонов, содержащие гистоны Н2А, Н2В, Н3, Н4 получают известным способом [56].The total histone and core histones are used as a model protein. Total histone and core histone preparations containing histones H2A, H2B, H3, and H4 are obtained in a known manner [56].

В частном конкретном случае способ осуществляют следующим образом. Приготавливают водный раствор декстрана и водный раствор белка, причем используют сублимационно высушенный суммарный гистон, который растворяют до 0,1%-ной концентрации в дистиллированной воде, затем водный раствор суммарного гистона добавляют в равном объеме к водному раствору декстрана 6%-ной концентрации с молекулярной массой от 50 до 70 кДа, затем раствор, содержащий декстран и суммарный гистон, выдерживают в течение 30±5 мин при температуре 6±2°С, затем этот раствор добавляют в органическую жидкость, в которую предварительно добавляют неионный детергент Span-80 до конечной концентрации 0,5%, причем в качестве органической жидкости используют растительное масло в количестве 3,5 объема от объема исходного раствора, и получают смесь двух несмешивающихся жидкостей, которую перемешивают и повторно выдерживают в течение 30±5 мин при температуре 6±2°С, и получают суспензию, затем суспензию подвергают ультразвуковой обработке, затем полученную суспензию центрифугируют в течение 5±1 мин при 2000g, затем осадок высушивают при комнатной температуре и получают резорбируемые наносферы диаметром не более 200 нм, содержащие в составе матрикса суммарный гистон, причем содержание белка составляет от 5,0 до 8,0 мг на 1,0 г наносфер.In the particular case of the method is as follows. An aqueous solution of dextran and an aqueous solution of protein are prepared, using freeze-dried total histone, which is dissolved to 0.1% concentration in distilled water, then an aqueous solution of total histone is added in an equal volume to an aqueous solution of dextran of 6% concentration with molecular weighing from 50 to 70 kDa, then the solution containing dextran and total histone is incubated for 30 ± 5 min at a temperature of 6 ± 2 ° C, then this solution is added to an organic liquid into which the non-ionic detergent Span-80 is preliminarily added to the final a concentration of 0.5%, moreover, vegetable oil in the amount of 3.5 volumes of the volume of the initial solution is used as the organic liquid, and a mixture of two immiscible liquids is obtained, which is mixed and re-aged for 30 ± 5 min at a temperature of 6 ± 2 ° C , and a suspension is obtained, then the suspension is subjected to ultrasonic treatment, then the resulting suspension is centrifuged for 5 ± 1 min and 2000g, then the precipitate is dried at room temperature and get resorbable nanospheres with a diameter of not more than 200 nm containing the total histone in the matrix, and the protein content is from 5.0 to 8.0 mg per 1.0 g of nanospheres.

Определение количества белка, включенного в наносферы, осуществляют с помощью аминокислотного анализа [57]. Декстрановые наносферы, содержащие включенный в матрикс суммарный гистон, высушивают до постоянного веса при 50°С. В качестве стандарта используют препарат суммарного гистона. Образцы гидролизуют 6 н. хлористо-водородной кислотой в течение 24 ч при 110°С.The determination of the amount of protein incorporated in the nanospheres is carried out using amino acid analysis [57]. Dextran nanospheres containing the total histone included in the matrix are dried to constant weight at 50 ° C. As a standard, a total histone preparation is used. Samples hydrolyze 6 N. hydrochloric acid for 24 hours at 110 ° C.

После высушивания образцов до постоянного веса проводят аминокислотный анализ и рассчитывают количество белка. Количество белка оценивают на основании данных по содержанию в гидролизатах устойчивых к дегидратации аминокислот, таких как аспарагиновая кислота, глицин, глутаминовая кислота.After drying the samples to constant weight, an amino acid analysis is performed and the amount of protein is calculated. The amount of protein is estimated based on the content of hydrolysates of dehydration-resistant amino acids, such as aspartic acid, glycine, glutamic acid.

Образцы наносфер, которые получают на основе декстрана анализируют с использованием электронной микроскопии.Samples of nanospheres that are prepared based on dextran are analyzed using electron microscopy.

Результаты сканирующей электронной микроскопии наносфер, которые получают на основе декстрана представлены на Фиг. Показано, что наносферы имеют диаметр не более 200 нм.The results of scanning electron microscopy of nanospheres obtained on the basis of dextran are presented in FIG. It is shown that nanospheres have a diameter of not more than 200 nm.

Пример 2.Example 2

В этой серии экспериментов химическое связывание коровых гистонов с наносферами диаметром не более 200 нм осуществляют следующим образом.In this series of experiments, the chemical binding of core histones to nanospheres with a diameter of not more than 200 nm is carried out as follows.

Приготавливают водный раствор декстрана 6%-ной концентрации с молекулярной массой от 50 до 70 кДа, затем раствор, содержащий декстран, выдерживают в течение 30±5 мин при температуре 6±2°С, затем этот раствор добавляют в органическую жидкость, в которую предварительно добавляют неионный детергент Span-80 до конечной концентрации 0,5%, причем в качестве органической жидкости используют растительное масло в количестве 3,5 объема от объема исходного раствора, и получают смесь двух несмешивающихся жидкостей, которую перемешивают и повторно выдерживают в течение 30±5 мин при температуре 6±2°С, и получают суспензию, затем суспензию подвергают ультразвуковой обработке, затем полученную суспензию центрифугируют в течение 5±1 мин при 2000g, затем осадок высушивают при комнатной температуре и получают резорбируемые наносферы диаметром не более 200 нм.An aqueous solution of dextran of 6% concentration with a molecular weight of 50 to 70 kDa is prepared, then the solution containing dextran is kept for 30 ± 5 min at a temperature of 6 ± 2 ° C, then this solution is added to an organic liquid, into which add non-ionic detergent Span-80 to a final concentration of 0.5%, and vegetable oil in the amount of 3.5 volumes of the volume of the initial solution is used as the organic liquid, and a mixture of two immiscible liquids is obtained, which is mixed and re-aged for 30 ± 5 min at a temperature of 6 ± 2 ° C, and a suspension is obtained, then the suspension is subjected to ultrasonic treatment, then the resulting suspension is centrifuged for 5 ± 1 min at 2000g, then the precipitate is dried at room temperature and resorbable nanospheres with a diameter of not more than 200 nm are obtained.

Образец наносфер в количестве 100 мг суспендируют в 1.0 мл дистиллированной воды и помещают в ледяную баню. Перед иммобилизацией коровых гистонов на поверхности наносфер проводят предварительную активацию наносфер сшивающим агентом, в качестве которого используют бромциан. Для этого к суспензии наносфер добавляют 10 мг бромциана при интенсивном перемешивании и выдерживают в течение двух минут. Активированные наносферы промывают ацетоном шесть раз (6×12 мл) и два раза дистиллированной водой (2×12 мл) при центрифугировании. После последнего центрифугирования к активированным наносферам добавляют 1.0 мл 0,1% раствора коровых гистонов в фосфатно-солевом буфере рН 7,5. Полученную вторичную суспензию наносфер при весовом соотношении белка и наносфер, равном 1:100, инкубируют при 4°С в течение 2 ч для связывания гистоновых белков с активированными наносферами. Наносферы со связанным белком осаждают из суспензии при повторном центрифугировании и промывают дистиллированной водой шесть раз (6×12 мл), замораживают и высушивают сублимацией.A 100 mg sample of nanospheres is suspended in 1.0 ml of distilled water and placed in an ice bath. Prior to immobilization of core histones on the surface of nanospheres, the nanospheres are preliminarily activated with a crosslinking agent, which is used as bromine cyan. For this, 10 mg of bromine cyanide is added to the suspension of nanospheres with vigorous stirring and incubated for two minutes. The activated nanospheres are washed with acetone six times (6 × 12 ml) and twice with distilled water (2 × 12 ml) by centrifugation. After the last centrifugation, 1.0 ml of a 0.1% solution of core histones in phosphate-saline buffer pH 7.5 is added to the activated nanospheres. The resulting secondary suspension of nanospheres at a weight ratio of protein to nanospheres of 1: 100 is incubated at 4 ° C for 2 hours to bind histone proteins to activated nanospheres. Bound protein nanospheres are precipitated from the suspension by repeated centrifugation and washed with distilled water six times (6 × 12 ml), frozen and freeze-dried.

Определение количества белка, иммобилизованного на поверхности наносфер, осуществляют с помощью аминокислотного анализа (57). Наносферы (50 мг), ковалентно связанные с коровыми гистонами, высушивают до постоянного веса при 50°С. В качестве стандарта используют препарат коровых гистонов (10 мг). Оба образца гидролизуют 6 н. хлористо-водородной кислотой в герметических пробирках в течение 24 ч при 110°С. После высушивания образцов до постоянного веса проводят аминокислотный анализ и рассчитывают количество белка.Determination of the amount of protein immobilized on the surface of nanospheres is carried out using amino acid analysis (57). Nanospheres (50 mg), covalently bound to core histones, are dried to constant weight at 50 ° C. A core histone preparation (10 mg) is used as a standard. Both samples hydrolyze 6 N. hydrochloric acid in sealed tubes for 24 hours at 110 ° C. After drying the samples to constant weight, an amino acid analysis is performed and the amount of protein is calculated.

Количество белка оценивают на основании данных по содержанию в гидролизатах устойчивых к гидролизу аминокислот, таких как аспарагиновая кислота, глицин, глутаминовая кислота.The amount of protein is estimated based on the content of hydrolysates of hydrolysis-resistant amino acids, such as aspartic acid, glycine, glutamic acid.

Количество ковалентно связанных коровых гистонов с поверхностью наносфер диаметром не более 200 нм составляет 220 мкг белка на 1,0 г наносфер.The number of covalently bound core histones with the surface of nanospheres with a diameter of not more than 200 nm is 220 μg of protein per 1.0 g of nanospheres.

Коровые гистоны за счет межбелковых взаимодействий образуют белковый комплекс, на поверхности которого экспонируются аминокислотные последовательности, обладающие наибольшим сродством к адгезионным поверхностным рецепторам клетки. Поэтому использование перекрестно сшитых конъюгатов коровых гистонов, сохраняющих исходно сложившиеся межбелковые взаимодействия, представляется предпочтительным.Due to interprotein interactions, cortical histones form a protein complex, on the surface of which amino acid sequences are exhibited, which have the highest affinity for the cell surface adhesion receptors. Therefore, the use of cross-linked conjugates of core histones, preserving the originally formed protein-protein interactions, is preferable.

Пример 3.Example 3

Способ получения полимерных наносфер, содержащих комплекс катионных белков в составе матрикса и на поверхности наносфер, для направленной доставки к ткани-мишени, где в качестве белка используют сублимационно высушенный суммарный гистон животного происхождения, представляющий собой комплекс катионных белков, который растворяют до 0,1%-ной концентрации в дистиллированной воде, затем водный раствор суммарного гистона добавляют в равном объеме к водному раствору декстрана 6%-ной концентрации с молекулярной массой от 50 до 70 кДа, затем полученный раствор, добавляют в органическую жидкость, в которую предварительно добавляют неионный детергент Span-80 до конечной концентрации 0,5%, причем в качестве органической жидкости используют растительное масло в количестве 3,5 объема от объема исходного раствора, и получают смесь двух несмешивающихся жидкостей, которую перемешивают и подвергают ультразвуковой обработке, затем полученную суспензию центрифугируют в течение 5±1 мин при 2000g, затем осадок высушивают при комнатной температуре и получают резорбируемые наносферы диаметром не более 200 нм, содержащие в составе матрикса суммарный гистон, причем содержание белка составляет от 5,0 до 8,0 мг на 1,0 г наносфер, после чего такие наносферы модифицируют белком, в качестве которого используют коровые гистоны, представляющие собой комплекс катионных белков, которые ковалентно связывают с поверхностью наносфер, причем предварительно проводят активацию наносфер, которую осуществляют добавлением к водной суспензии наносфер сшивающего агента, в качестве которого используют бромциан в количестве 100 мг на 1,0 г наносфер, при температуре не более 4°С и времени инкубации не более 2 мин, затем активированные наносферы осаждают при центрифугировании, осадок промывают дистиллированной водой и повторно центрифугируют, после чего проводят суспендирование наносфер в растворе коровых гистонов при весовом соотношении белка и наносфер равном 1:100, а реакцию ковалентного связывания осуществляют при рН 7,5-8,0, температуре не более 4°С, времени инкубации не более 2 ч, затем наносферы с ковалентно связанными гистонами осаждают центрифугированием, и высушивают, и получают наносферы, содержащие не менее 200 мкг коровых гистонов на 1,0 г наносфер, с получением резорбируемых наносфер диаметром не более 200 нм, содержащих нативный белок в составе матрикса наносфер и белок, иммобилизованный на поверхности наносфер, и такие наносферы используют в качестве основы для направленной доставки нативного белка к ткани-мишени при интраназальном введении.A method of producing polymer nanospheres containing a complex of cationic proteins in the matrix and on the surface of nanospheres, for targeted delivery to the target tissue, where the protein is freeze-dried total animal histone, which is a complex of cationic proteins, which is dissolved up to 0.1% concentration in distilled water, then the total histone aqueous solution is added in an equal volume to a 6% concentration aqueous dextran solution with a molecular weight of 50 to 70 kDa, then the resulting solution is added to an organic liquid into which the non-ionic detergent Span is added -80 to a final concentration of 0.5%, and vegetable oil in the amount of 3.5 volumes of the volume of the initial solution is used as the organic liquid, and a mixture of two immiscible liquids is obtained, which is mixed and subjected to ultrasonic treatment, then the resulting suspension is centrifuged for 5 ± 1 min at 2000g, then wasp the dock is dried at room temperature and get resorbable nanospheres with a diameter of not more than 200 nm containing the total histone in the matrix, and the protein content is from 5.0 to 8.0 mg per 1.0 g of nanospheres, after which such nanospheres are modified with protein, the quality of which is used by core histones, which are a complex of cationic proteins that covalently bind to the surface of nanospheres, and the nanospheres are preliminarily activated by adding a crosslinking agent to the aqueous suspension of nanospheres, which use bromine in an amount of 100 mg per 1.0 g of nanospheres , at a temperature of not more than 4 ° C and an incubation time of not more than 2 minutes, then the activated nanospheres are precipitated by centrifugation, the precipitate is washed with distilled water and centrifuged again, after which nanospheres are suspended in a solution of core histones at a weight ratio of protein to nanospheres of 1: 100 and the covalent binding reaction is carried out at pH 7.5-8.0, temperature no more than 4 ° С, incubation time no more than 2 hours, then nanospheres with covalently bound histones are precipitated by centrifugation and dried, and nanospheres containing at least 200 μg core histones per 1 are obtained, 0 g of nanospheres, to produce resorbable nanospheres with a diameter of not more than 200 nm, containing a native protein in the matrix of nanospheres and a protein immobilized on the surface of nanospheres, and such nanospheres are used as the basis for targeted delivery of the native protein to the target tissue during intranasal administration.

Список используемой литературы.Bibliography.

1. Бредбери, М. Концепция гематоэнцефалического барьера. Перевод с англ. М.: Медицина, 1983. 480 с.1. Bradbury, M. The concept of the blood-brain barrier. Translation from English M .: Medicine, 1983. 480 p.

2. Мищенко В.А., Горюхина О.А. Структура, проницаемость гематоэнцефалического барьера и перспективы доставки через него лекарственных средств. Журн. невропатол. и психиатр. 1996, 96, №4:116-120.2. Mishchenko V.A., Goryukhina O.A. The structure, permeability of the blood-brain barrier and the prospects for the delivery of drugs through it. Zhurn. neuropathol. and a psychiatrist. 1996, 96, No. 4: 116-120.

3. Pardridge WM. Drug delivery to the brain. J Cerebral Blood Flow Metabol 1997, 17:713-31.3. Pardridge WM. Drug delivery to the brain. J Cerebral Blood Flow Metabol 1997, 17: 713-31.

4. Bickel U, Yoshikawa T, Pardridge WM. Delivery of peptides and proteins through the blood-brain barrier. Adv Drug Deliv Rev. 2001, 46(1-3):247-79.4. Bickel U, Yoshikawa T, Pardridge WM. Delivery of peptides and proteins through the blood-brain barrier. Adv Drug Deliv Rev. 2001, 46 (1-3): 247-79.

5. Pardeshi CV, Belgamwar VS. Direct nose to brain drug delivery via integrated nerve pathways bypassing the blood-brain barrier: an excellent platform for brain targeting. Expert Opin Drug Deliv. 2013, 10(7):957-72.5. Pardeshi CV, Belgamwar VS. Direct nose to brain drug delivery via integrated nerve pathways bypassing the blood-brain barrier: an excellent platform for brain targeting. Expert Opin Drug Deliv. 2013, 10 (7): 957-72.

6. Samaridou E, Alonso MJ. Nose-to-brain peptide delivery - The potential of nanotechnology. Bioorg Med Chem. 2018, 26(10):2888-2905.6. Samaridou E, Alonso MJ. Nose-to-brain peptide delivery - The potential of nanotechnology. Bioorg Med Chem. 2018, 26 (10): 2888-2905.

7. Dhuria SV, Hanson LR, Frey WH 2nd. Intranasal delivery to the central nervous system: mechanisms and experimental considerations.J Pharm Sci. 2010, 99(4):1654-73.7. Dhuria SV, Hanson LR, Frey WH 2nd. Intranasal delivery to the central nervous system: mechanisms and experimental considerations. J Pharm Sci. 2010, 99 (4): 1654-73.

8. Bourganis V, Kammona O, Alexopoulos A, Kiparissides C. Recent advances in carrier mediated nose-to-brain delivery of pharmaceutics. Eur J Pharm Biopharm. 2018, 128:337-362.8. Bourganis V, Kammona O, Alexopoulos A, Kiparissides C. Recent advances in carrier mediated nose-to-brain delivery of pharmaceutics. Eur J Pharm Biopharm. 2018, 128: 337-362.

9. Crowe TP, Greenlee MHW, Kanthasamy AG, Hsu WH. Mechanism of intranasal drug delivery directly to the brain. Life Sci. 2018, 195:44-52.9. Crowe TP, Greenlee MHW, Kanthasamy AG, Hsu WH. Mechanism of intranasal drug delivery directly to the brain. Life Sci. 2018, 195: 44-52.

10. Li Y, Field PM, Raisman G. Olfactory ensheathing cells and olfactory nerve fibroblasts maintain continuous open channels for regrowth of olfactory nerve fibres. Glia. 2005, 52(3):245-51.10. Li Y, Field PM, Raisman G. Olfactory ensheathing cells and olfactory nerve fibroblasts maintain continuous open channels for regrowth of olfactory nerve fibers. Glia 2005, 52 (3): 245-51.

11. Illum L. Is nose-to-brain transport of drugs in man a reality? J Pharm Pharmacol. 2004, 56(1):3-17.11. Illum L. Is nose-to-brain transport of drugs in man a reality? J Pharm Pharmacol. 2004, 56 (1): 3-17.

12. Issa MM,

Figure 00000001
M, Artursson P. Chitosan and the mucosal delivery of biotechnology drugs. Drug Discov Today Technol. 2005, 2(1):1-6.12. Issa MM,
Figure 00000001
M, Artursson P. Chitosan and the mucosal delivery of biotechnology drugs. Drug Discov Today Technol. 2005, 2 (1): 1-6.

13. Nagavarma В V N, Hemant K.S. Yadav, Ayaz A, Vasudha L.S, Sshivakumar H. Different techniques for preparation of polymeric nanoparticles. Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research. 2012, 5(3):16-23.13. Nagavarma B V N, Hemant K.S. Yadav, Ayaz A, Vasudha L. S, Sshivakumar H. Different techniques for preparation of polymeric nanoparticles. Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research. 2012, 5 (3): 16-23.

14. Solano Victorm, Vega Baudrit Roberto, Paz Rodolfo. The New Field of the Nanomedicine. International Journal of Applied Science and Technology. 2015, 5(1):79-88.14. Solano Victorm, Vega Baudrit Roberto, Paz Rodolfo. The New Field of the Nanomedicine. International Journal of Applied Science and Technology. 2015, 5 (1): 79-88.

15. Hillaireau H, Couvreur P.

Figure 00000002
entry into the cell: relevance to drug delivery. Cell Mol Life Sci. 2009, 66(17):2873-96.15. Hillaireau H, Couvreur P.
Figure 00000002
entry into the cell: relevance to drug delivery. Cell Mol Life Sci. 2009, 66 (17): 2873-96.

16. Mistry A, Stolnik S, Illum L. Nose-to-Brain Delivery: Investigation of the Transport of Nanoparticles with Different Surface Characteristics and Sizes in Excised Porcine Olfactory Epithelium. Mol Pharm. 2015, 12(8):2755-66.16. Mistry A, Stolnik S, Illum L. Nose-to-Brain Delivery: Investigation of the Transport of Nanoparticles with Different Surface Characteristics and Sizes in Excited Porcine Olfactory Epithelium. Mol Pharm. 2015, 12 (8): 2755-66.

17. Wohlfart S, Gelperina S, Kreuter J. Transport of drugs across the blood-brain barrier by nanoparticles. J Control Release. 2012, 161(2):264-73.17. Wohlfart S, Gelperina S, Kreuter J. Transport of drugs across the blood-brain barrier by nanoparticles. J Control Release. 2012, 161 (2): 264-73.

18. Mayor S, Pagano RE. Pathways of clathrin-independent endocytosis. Nat Rev Mol Cell Biol. 2007, 8(8):603-12.18. Mayor S, Pagano RE. Pathways of clathrin-independent endocytosis. Nat Rev Mol Cell Biol. 2007, 8 (8): 603-12.

19. Swanson JA, Watts C. Macropinocytosis. Trends Cell Biol. 1995, 5(11):424-8.19. Swanson JA, Watts C. Macropinocytosis. Trends Cell Biol. 1995, 5 (11): 424-8.

20. Harush-Frenkel O, Debotton N, Benita S, Altschuler Y. Targeting of nanoparticles to the clathrin-mediated endocytic pathway. Biochem Biophys Res Commun 2007, 353(1):26-32.20. Harush-Frenkel O, Debotton N, Benita S, Altschuler Y. Targeting of nanoparticles to the clathrin-mediated endocytic pathway. Biochem Biophys Res Commun 2007, 353 (1): 26-32.

21. Rejman J, Oberle V, Zuhorn IS, Hoekstra D. Size-dependent internalization of particles via the pathways of clathrin- and caveolae-mediated endocytosis. Biochem J. 2004, 377(Pt 1):159-69.21. Rejman J, Oberle V, Zuhorn IS, Hoekstra D. Size-dependent internalization of particles via the pathways of clathrin- and caveolae-mediated endocytosis. Biochem J. 2004, 377 (Pt 1): 159-69.

22. Mistry A, Glud SZ, Kjems J, Randel J, Howard KA, Stolnik S, Illum L. Effect of physicochemical properties on intranasal nanoparticle transit into murine olfactory epithelium. J Drug Target. 2009, 17(7):543-52.22. Mistry A, Glud SZ, Kjems J, Randel J, Howard KA, Stolnik S, Illum L. Effect of physicochemical properties on intranasal nanoparticle transit into murine olfactory epithelium. J Drug Target. 2009, 17 (7): 543-52.

23. Mistry A, Stolnik S, Illum L. Nanoparticles for direct nose-to-brain delivery of drugs. Int J Pharm. 2009, 379(1):146-57.23. Mistry A, Stolnik S, Illum L. Nanoparticles for direct nose-to-brain delivery of drugs. Int J Pharm. 2009, 379 (1): 146-57.

24. Smith A, Perelman M, Hinchcliffe M. Chitosan: a promising safe and immune-enhancing adjuvant for intranasal vaccines. Hum Vaccin Immunother. 2014, 10(3):797-807.24. Smith A, Perelman M, Hinchcliffe M. Chitosan: a promising safe and immune-enhancing adjuvant for intranasal vaccines. Hum Vaccin Immunother. 2014, 10 (3): 797-807.

25. Brooking J, Davis SS, Illum L. Transport of nanoparticles across the rat nasal mucosa. J Drug Target. 2001, 9(4):267-79.25. Brooking J, Davis SS, Illum L. Transport of nanoparticles across the rat nasal mucosa. J Drug Target. 2001, 9 (4): 267-79.

26. Van-Seuningen I, Houdret N, Hayem A, Davril M. Strong ionic interactions between mucins and two basic proteins, mucus proteinase inhibitor and lysozyme, in human bronchial secretions. Int J Biochem. 1992, 24(2):303-11.26. Van-Seuningen I, Houdret N, Hayem A, Davril M. Strong ionic interactions between mucins and two basic proteins, mucus proteinase inhibitor and lysozyme, in human bronchial secretions. Int J Biochem. 1992, 24 (2): 303-11.

27. van Woensel M, Wauthoz N,

Figure 00000003
R, Amighi K, Mathieu V, Lefranc F, van Gool SW, de Vleeschouwer S. Formulations for Intranasal Delivery of Pharmacological Agents to Combat Brain Disease: A New Opportunity to Tackle GBM? Cancers (Basel). 2013, 5(3):1020-48.27. van Woensel M, Wauthoz N,
Figure 00000003
R, Amighi K, Mathieu V, Lefranc F, van Gool SW, de Vleeschouwer S. Formulations for Intranasal Delivery of Pharmacological Agents to Combat Brain Disease: A New Opportunity to Tackle GBM? Cancers (Basel). 2013, 5 (3): 1020-48.

28. Xia H, Gao X, Gu G, Liu Z, Zeng N, Hu Q, Song Q, Yao L, Pang Z, Jiang X, Chen J, Chen H. Low molecular weight protamine-functionalized nanoparticles for drug delivery to the brain after intranasal administration. Biomaterials. 2011, 32(36):9888-98.28. Xia H, Gao X, Gu G, Liu Z, Zeng N, Hu Q, Song Q, Yao L, Pang Z, Jiang X, Chen J, Chen H. Low molecular weight protamine-functionalized nanoparticles for drug delivery to the brain after intranasal administration. Biomaterials. 2011, 32 (36): 9888-98.

29. Yan L, Wang H., Jiang Y., Liu J., Wang Z., Yang Y., Huang S., Huang Y. Cell-penetrating peptide-modified PLGA nanoparticles for enhanced nose-to-brain macromolecular delivery. Macromol. Res. 2013, 21:435-441.29. Yan L, Wang H., Jiang Y., Liu J., Wang Z., Yang Y., Huang S., Huang Y. Cell-penetrating peptide-modified PLGA nanoparticles for enhanced nose-to-brain macromolecular delivery. Macromol. Res. 2013, 21: 435-441.

30. Fischer PM, Krausz E, Lane DP. Cellular delivery of impermeable effector molecules in the form of conjugates with peptides capable of mediating membrane translocation. Bioconjug Chem. 2001, 12(6):825-41.30. Fischer PM, Krausz E, Lane DP. Cellular delivery of impermeable effector molecules in the form of conjugates with peptides capable of mediating membrane translocation. Bioconjug Chem. 2001, 12 (6): 825-41.

31. Gump JM, Dowdy SF. TAT transduction: the molecular mechanism and therapeutic prospects.Trends Mol Med. 2007, 13(10):443-8.31. Gump JM, Dowdy SF. TAT transduction: the molecular mechanism and therapeutic prospects. Trends Mol Med. 2007, 13 (10): 443-8.

32. Rothbard JB, Jessop TC, Lewis RS, Murray BA, Wender PA. Role of membrane potential and hydrogen bonding in the mechanism of translocation of guanidinium-rich peptides into cells. J Am Chem Soc. 2004, 126(31):9506-7.32. Rothbard JB, Jessop TC, Lewis RS, Murray BA, Wender PA. Role of membrane potential and hydrogen bonding in the mechanism of translocation of guanidinium-rich peptides into cells. J Am Chem Soc. 2004, 126 (31): 9506-7.

33. Nakase I, Takeuchi T, Tanaka G, Futaki S. Methodological and cellular aspects that govern the internalization mechanisms of arginine-rich cell-penetrating peptides. Adv Drug Deliv Rev. 2008, 60(4-5):598-607.33. Nakase I, Takeuchi T, Tanaka G, Futaki S. Methodological and cellular aspects that govern the internalization mechanisms of arginine-rich cell-penetrating peptides. Adv Drug Deliv Rev. 2008, 60 (4-5): 598-607.

34. Mitchell DJ, Kim DT, Steinman L, Fathman CG, Rothbard JB. Polyarginine enters cells more efficiently than other polycationic homopolymers. J Pept Res. 2000, 56(5):318-25.34. Mitchell DJ, Kim DT, Steinman L, Fathman CG, Rothbard JB. Polyarginine enters cells more efficiently than other polycationic homopolymers. J Pept Res. 2000, 56 (5): 318-25.

35. de Oliveira Figueiroa E, Albuquerque da Cunha CR, Albuquerque PBS, de Paula RA, Aranda-Souza MA, Alves MS, Zagmignan A, Carneiro-da-Cunha MG, Nascimento da Silva LC, Dos Santos Correia MT. Lectin-Carbohydrate Interactions: Implications for the Development of New Anticancer Agents. Curr Med Chem. 2017, 24(34):3667-3680.35. de Oliveira Figueiroa E, Albuquerque da Cunha CR, Albuquerque PBS, de Paula RA, Aranda-Souza MA, Alves MS, Zagmignan A, Carneiro-da-Cunha MG, Nascimento da Silva LC, Dos Santos Correia MT. Lectin-Carbohydrate Interactions: Implications for the Development of New Anticancer Agents. Curr Med Chem. 2017, 24 (34): 3667-3680.

36. Gao X, Tao W, Lu W, Zhang Q, Zhang Y, Jiang X, Fu S. Lectin-conjugated PEG-PLA nanoparticles: preparation and brain delivery after intranasal administration. Biomaterials. 2006, 27(18):3482-90.36. Gao X, Tao W, Lu W, Zhang Q, Zhang Y, Jiang X, Fu S. Lectin-conjugated PEG-PLA nanoparticles: preparation and brain delivery after intranasal administration. Biomaterials. 2006, 27 (18): 3482-90.

37. Liu Q, Shen Y, Chen J, Gao X, Feng C, Wang L, Zhang Q, Jiang X. Nose-to-brain transport pathways of wheat germ agglutinin conjugated PEG-PLA nanoparticles. Pharm Res. 2012, 29(2):546-58.37. Liu Q, Shen Y, Chen J, Gao X, Feng C, Wang L, Zhang Q, Jiang X. Nose-to-brain transport pathways of wheat germ agglutinin conjugated PEG-PLA nanoparticles. Pharm Res. 2012, 29 (2): 546-58.

38. Liu Q, Shao X, Chen J, Shen Y, Feng C, Gao X, Zhao Y, Li J, Zhang Q, Jiang X. In vivo toxicity and immunogenicity of wheat germ agglutinin conjugated poly(ethylene glycol)-poly(lactic acid) nanoparticles for intranasal delivery to the brain. Toxicol Appl Pharmacol. 2011, 251(1):79-84.38. Liu Q, Shao X, Chen J, Shen Y, Feng C, Gao X, Zhao Y, Li J, Zhang Q, Jiang X. In vivo toxicity and immunogenicity of wheat germ agglutinin conjugated poly (ethylene glycol) -poly ( lactic acid) nanoparticles for intranasal delivery to the brain. Toxicol Appl Pharmacol. 2011, 251 (1): 79-84.

39. Cronican JJ, Beier KT, Davis TN, Tseng JC, Li W, Thompson DB, Shih AF, May EM, Cepko CL, Kung AL, Zhou Q, Liu DR. A class of human proteins that deliver functional proteins into mammalian cells in vitro and in vivo. Chem Biol. 2011, 18(7):833-8.39. Cronican JJ, Beier KT, Davis TN, Tseng JC, Li W, Thompson DB, Shih AF, May EM, Cepko CL, Kung AL, Zhou Q, Liu DR. A class of human proteins that deliver functional proteins into mammalian cells in vitro and in vivo. Chem Biol. 2011, 18 (7): 833-8.

40. Isenberg I. Histones. Ann. Rev. Biochem. 1979, 48:159-191.40. Isenberg I. Histones. Ann. Rev. Biochem. 1979, 48: 159-191.

41. Minuth W. W., Strehl R., Schumacher K. In: Tissue engineering: essentials for daily laboratory work. Wiley-VCH Verlag GmbH&Co KGaA. 2005. 314 p.41. Minuth W. W., Strehl R., Schumacher K. In: Tissue engineering: essentials for daily laboratory work. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA. 2005.314 p.

42. Goryukhina OA, Martyushin SV, Pinaev GP. On the possible use of exogenous histones in cell technology. Cell Biol Int. 2011, 35(12):1189-93.42. Goryukhina OA, Martyushin SV, Pinaev GP. On the possible use of exogenous histones in cell technology. Cell Biol Int. 2011, 35 (12): 1189-93.

43. Ашмарин И.П., Ждан-Пушкина С.М., Кокряков В.И., Самедов А.Ш., Антонова С.Н. Антибактериальные и антивирусные функции основных белков клетки и перспективы практического их использования. Известия Академии Наук СССР. 1972, №4: 502-508.43. Ashmarin I.P., Zhdan-Pushkina S.M., Kokryakov V.I., Samedov A.Sh., Antonova S.N. Antibacterial and antiviral functions of the main proteins of the cell and the prospects for their practical use. News of the Academy of Sciences of the USSR. 1972, No. 4: 502-508.

44. Kawasaki Н., Iwamuro S. Potential roles of histones in host defence as antimicrobial agents. Infect. Disord. Drug. Targets. 2008, 8:195-205.44. Kawasaki N., Iwamuro S. Potential roles of histones in host defense as antimicrobial agents. Infect. Disord Drug. Targets. 2008, 8: 195-205.

45. Ryser H. J., Hancock R. Histones and basic polyamino acids stimulate the uptake of albumin by tumor cells in culture. Science. 1965, 150:501-503.45. Ryser H. J., Hancock R. Histones and basic polyamino acids stimulate the uptake of albumin by tumor cells in culture. Science. 1965, 150: 501-503.

46. Ryser H. J. Uptake of protein by mammalian cells: an underdeveloped area. Science. 1968, 159:390-396.46. Ryser H. J. Uptake of protein by mammalian cells: an underdeveloped area. Science. 1968, 159: 390-396.

47. Hariton-Gazal E, Rosenbluh J, Graessmann A, Gilon C, Loyter A. Direct translocation of histone molecules across cell membranes. J Cell Sci. 2003, 116(Pt 22):4577-86.47. Hariton-Gazal E, Rosenbluh J, Graessmann A, Gilon C, Loyter A. Direct translocation of histone molecules across cell membranes. J Cell Sci. 2003,116 (Pt 22): 4577-86.

48. Rosenbluh J, Hariton-Gazal E, Dagan A, Rottem S, Graessmann A, Loyter A. Translocation of histone proteins across lipid bilayers and Mycoplasma membranes. J Mol Biol. 2005, 345(2):387-400.48. Rosenbluh J, Hariton-Gazal E, Dagan A, Rottem S, Graessmann A, Loyter A. Translocation of histone proteins across lipid bilayers and Mycoplasma membranes. J Mol Biol. 2005, 345 (2): 387-400.

49. Горюхина О.А., Илюк Р.Д., Мищенко И.В. Сравнительное исследование поступления экзогенного гистона в паренхиму головного мозга крыс. Бюлл. экспер. биол. мед. 2000, 130, №7:63-66.49. Goryukhina O.A., Ilyuk R.D., Mishchenko I.V. Comparative study of exogenous histone intake in rat brain parenchyma. Bull. an expert. biol. honey. 2000, 130, No. 7: 63-66.

50. Матюшичев В.Б., Горюхина О.А., Немцова Н.Н. Получение и некоторые свойства ковалентных конъюгатов суммарного гистона с канамицином. Вопр. мед. химии 1995, 41, вып. 2: 8-11.50. Matyushichev VB, Goryukhina O.A., Nemtsova N.N. Obtaining and some properties of covalent conjugates of total histone with kanamycin. Q. honey. Chemistry 1995, 41, no. 2: 8-11.

51. Гладышева О.С, Троицкая В.Т., Абрамова Н.Н., Ревитин В.Г., Горюхина О.А., Аль-Суфи Д. Сравнительное исследование транспорта экзогенного радиоактивного гистона при различных способах введения. Бюлл. Экспер. Биол. Мед. 1994, 117, 5, 484-486.51. Gladysheva O.S., Troitskaya V.T., Abramova N.N., Revitin V.G., Goryukhina O.A., Al-Sufi D. Comparative study of the transport of exogenous radioactive histone with various methods of administration. Bull. Expert. Biol. Honey. 1994, 117, 5, 484-486.

52. Гладышева О.С, Горюхина О.А., Троицкая В.Т. Влияние препарата эндогенного гистона на внутривидовую агрессию самцов мышей при различных способах его введения. Бюлл. Экспер. Биол. Мед. 1995, 120, 9: 271 -272.52. Gladysheva O.S., Goryukhina O.A., Troitskaya V.T. The effect of the endogenous histone preparation on the intraspecific aggression of male mice with various methods of its administration. Bull. Expert. Biol. Honey. 1995, 120, 9: 271 -272.

53. Горюхина О.А., Мартюшин С.В., Блинова М.И., Полянская Г.Г., Черепанова О.А., Пинаев Г.П. Культивирование клеток на микросферах, покрытых гистонами. Цитология. 2010, 52,1: 12-23.53. Goryukhina O.A., Martyushin S.V., Blinova M.I., Polyanskaya G.G., Cherepanova O.A., Pinaev G.P. Cultivation of cells on histone-coated microspheres. Cytology. 2010, 52.1: 12-23.

54. Горюхина О.А., Мартюшин С.В., Пинаев Г.П. Способ получения трехмерных матриц для тканеподобных структур из клеток животного происхождения. 2010. Патент на изобретение №2396342 С1. Российская Федерация.54. Goryukhina O.A., Martyushin S.V., Pinaev G.P. A method of obtaining three-dimensional matrices for tissue-like structures from cells of animal origin. 2010. Patent for invention No. 2396342 C1. The Russian Federation.

55. Ноздрачев А.Д., Горюхина О.А., Мартюшин С.В., Мищенко И.В. Способ получения нативного белка пролонгирующего действия в составе полимерных наносфер и резорбируемых микросфер для доставки. 2018. Патент на изобретение №2647466 С1. Российская Федерация.55. Nozdrachev A.D., Goryukhina O.A., Martyushin S.V., Mishchenko I.V. A method of obtaining a native protein of prolonged action in the composition of polymer nanospheres and resorbable microspheres for delivery. 2018. Patent for invention No. 2647466 C1. The Russian Federation.

56. Горюхина О.А., Мюльберг А.А., Криева М.А., Тишкина Т.Е. Способ очистки препарата гистона Н4 из ткани тимуса телят. 1989. Патент на изобретение №1319352. Российская Федерация.56. Goryukhina O.A., Mulberg A.A., Krieva M.A., Tishkina T.E. A method of purifying a histone H4 preparation from calf thymus tissue. 1989. Patent for invention No. 1319352. The Russian Federation.

57. Lundblad, R. L. Techniques in Protein Modification. 1995, ujCRC Press.57. Lundblad, R. L. Techniques in Protein Modification. 1995, ujCRC Press.

Claims (1)

Способ получения полимерных наносфер для направленной доставки к ткани-мишени, заключающийся в приготовлении водного раствора декстрана и водного раствора белка, добавлении к полученному раствору органической жидкости, в качестве которой используют растительное масло, получении смеси двух несмешивающихся жидкостей, ультразвуковой обработке и центрифугировании смеси, высушивании полученного осадка наносфер, отличающийся тем, что в качестве белка используют сублимационно высушенный суммарный гистон животного происхождения, представляющий собой комплекс катионных белков, который растворяют до 0,1%-ной концентрации в дистиллированной воде, затем водный раствор суммарного гистона добавляют в равном объеме к водному раствору декстрана 6%-ной концентрации с молекулярной массой от 50 до 70 кДа, затем полученный раствор добавляют в органическую жидкость, в которую предварительно добавляют неионный детергент Span-80 до конечной концентрации 0,5%, причем в качестве органической жидкости используют растительное масло в количестве 3,5 объема от объема исходного раствора и получают смесь двух несмешивающихся жидкостей, которую перемешивают и подвергают ультразвуковой обработке, затем полученную суспензию центрифугируют в течение 5±1 мин при 2000g, затем осадок высушивают при комнатной температуре и получают резорбируемые наносферы диаметром не более 200 нм, содержащие в составе матрикса суммарный гистон, причем содержание белка составляет от 5,0 до 8,0 мг на 1,0 г наносфер, после чего такие наносферы модифицируют белком, в качестве которого используют коровые гистоны, представляющие собой комплекс катионных белков, которые ковалентно связывают с поверхностью наносфер, причем предварительно проводят активацию наносфер, которую осуществляют добавлением к водной суспензии наносфер сшивающего агента, в качестве которого используют бромциан в количестве 100 мг на 1,0 г наносфер, при температуре не более 4°С и времени инкубации не более 2 мин, затем активированные наносферы осаждают при центрифугировании, осадок промывают дистиллированной водой и повторно центрифугируют, после чего проводят суспендирование наносфер в растворе коровых гистонов при весовом соотношении белка и наносфер, равном 1:100, а реакцию ковалентного связывания осуществляют при рН 7,5-8,0, температуре не более 4°С, времени инкубации не более 2 ч, затем наносферы с ковалентно связанными гистонами осаждают центрифугированием, и высушивают, и получают наносферы, содержащие не менее 200 мкг коровых гистонов на 1,0 г наносфер, с получением резорбируемых наносфер диаметром не более 200 нм, содержащих нативный белок в составе матрикса наносфер и белок, иммобилизованный на поверхности наносфер, и такие наносферы используют в качестве основы для направленной доставки нативного белка к ткани-мишени при интраназальном введении.The method of producing polymer nanospheres for targeted delivery to the target tissue, which consists in preparing an aqueous solution of dextran and an aqueous solution of protein, adding to the resulting solution an organic liquid, which is used as a vegetable oil, obtaining a mixture of two immiscible liquids, ultrasonic processing and centrifugation of the mixture, drying obtained precipitate of nanospheres, characterized in that the protein used is freeze-dried total histone of animal origin, which is a complex of cationic proteins, which is dissolved to 0.1% concentration in distilled water, then the aqueous solution of the total histone is added in an equal volume to aqueous a solution of dextran of 6% concentration with a molecular weight of from 50 to 70 kDa, then the resulting solution is added to an organic liquid to which Span-80 non-ionic detergent is added previously to a final concentration of 0.5%, and I use organic liquid t vegetable oil in an amount of 3.5 volume of the volume of the initial solution and get a mixture of two immiscible liquids, which are mixed and subjected to ultrasonic treatment, then the resulting suspension is centrifuged for 5 ± 1 min at 2000g, then the precipitate is dried at room temperature and get resorbable nanospheres with a diameter of not more than 200 nm, containing the total histone in the matrix, and the protein content is from 5.0 to 8.0 mg per 1.0 g of nanospheres, after which such nanospheres are modified with a protein, which uses core histones, which are a complex cationic proteins that covalently bind to the surface of nanospheres, and the nanospheres are preliminarily activated by adding a crosslinking agent to the aqueous suspension of nanospheres, which use bromine in an amount of 100 mg per 1.0 g of nanospheres, at a temperature of not more than 4 ° C and incubation time no more than 2 min, then activated nanospheres precipitate and centrifugation, the precipitate is washed with distilled water and centrifuged again, after which nanospheres are suspended in a solution of core histones at a weight ratio of protein to nanospheres equal to 1: 100, and the covalent binding reaction is carried out at a pH of 7.5-8.0, at a temperature of not more 4 ° C, incubation time of not more than 2 hours, then nanospheres with covalently bound histones are precipitated by centrifugation and dried, and nanospheres containing at least 200 μg core histones per 1.0 g of nanospheres are obtained, with obtaining resorbable nanospheres with a diameter of not more than 200 nm containing native protein in the matrix of nanospheres and a protein immobilized on the surface of nanospheres, and such nanospheres are used as the basis for targeted delivery of the native protein to the target tissue during intranasal administration.
RU2019118349A 2019-06-13 2019-06-13 Method of producing polymer nanospheres for targeted delivery to target tissue RU2722822C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118349A RU2722822C1 (en) 2019-06-13 2019-06-13 Method of producing polymer nanospheres for targeted delivery to target tissue
EA201900584A EA201900584A1 (en) 2019-06-13 2019-12-27 METHOD FOR OBTAINING POLYMER NANOSPHERES FOR DIRECTED DELIVERY TO TARGET FABRIC

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118349A RU2722822C1 (en) 2019-06-13 2019-06-13 Method of producing polymer nanospheres for targeted delivery to target tissue

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2722822C1 true RU2722822C1 (en) 2020-06-04

Family

ID=71067617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019118349A RU2722822C1 (en) 2019-06-13 2019-06-13 Method of producing polymer nanospheres for targeted delivery to target tissue

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA201900584A1 (en)
RU (1) RU2722822C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2817116C1 (en) * 2022-11-17 2024-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Method of producing plasmid dna in polymer nanospheres for delivery

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2396342C1 (en) * 2008-12-25 2010-08-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет Method of producing three-dimensional matrices for tissue-like structures from animal cells
RU2647466C1 (en) * 2016-12-01 2018-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Method for obtaining native protein with prolonged action in the composition of polymeric nanospheres and resorbed microspheres for delivery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2396342C1 (en) * 2008-12-25 2010-08-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет Method of producing three-dimensional matrices for tissue-like structures from animal cells
RU2647466C1 (en) * 2016-12-01 2018-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Method for obtaining native protein with prolonged action in the composition of polymeric nanospheres and resorbed microspheres for delivery

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RAHNI S., KAZAKOV S. Hydrogel Micro-/Nanosphere Coated by a Lipid Bilayer: Preparation and Microscopic Probing. Gels. 2017, 3(1),7, doi: 10.3390/gels3010007. *
ПОСТНОВ В.Н., НАУМЫШЕВА Е.Б. и др. Наноразмерные носители для доставки лекарственных препаратов. Биотехносфера, N6(30), 2013, с.16-27. *
ПОСТНОВ В.Н., НАУМЫШЕВА Е.Б. и др. Наноразмерные носители для доставки лекарственных препаратов. Биотехносфера, N6(30), 2013, с.16-27. RAHNI S., KAZAKOV S. Hydrogel Micro-/Nanosphere Coated by a Lipid Bilayer: Preparation and Microscopic Probing. Gels. 2017, 3(1),7, doi: 10.3390/gels3010007. XIA H, GAO X, GU G, LIU Z et al. Low molecular weight protamine-functionalized nanoparticles for drug delivery to the brain after intranasal administration. Biomaterials, 2011 Dec; 32(36), pp:9888-98. doi: 10.1016/j.biomaterials.2011.09.004. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2817116C1 (en) * 2022-11-17 2024-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Method of producing plasmid dna in polymer nanospheres for delivery

Also Published As

Publication number Publication date
EA201900584A1 (en) 2020-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tong et al. Recent advances in natural polymer-based drug delivery systems
Kianfar Protein nanoparticles in drug delivery: animal protein, plant proteins and protein cages, albumin nanoparticles
Tan et al. Recent developments in liposomes, microparticles and nanoparticles for protein and peptide drug delivery
US20180344656A1 (en) Drugs and gene carrier particles that rapidly move through mucous barriers
Zhao et al. Redox-responsive nanocapsules for intracellular protein delivery
AU722700B2 (en) Lipophilic peptides for macromolecule delivery
Storrie et al. Sustained delivery of plasmid DNA from polymeric scaffolds for tissue engineering
Hu et al. Lactoferrin-conjugated PEG–PLA nanoparticles with improved brain delivery: in vitro and in vivo evaluations
Wilson et al. Albumin nanoparticles for the delivery of gabapentin: preparation, characterization and pharmacodynamic studies
Pison et al. Nanomedicine for respiratory diseases
US7399831B2 (en) Targeted delivery of biological factors using self-assembling peptide nanofibers
US11224662B2 (en) Methods and therapeutics comprising ligand-targeted ELPs
JPH11506722A (en) Nucleic acid carriers for delivering nucleic acids to cells
KR20000067855A (en) Gene therapy delivery system for targeting to endothelia
Tosi et al. Brain-targeted polymeric nanoparticles: in vivo evidence of different routes of administration in rodents
EP2403536B1 (en) Oral delivery of hydrophilic drugs to the brain
WO2014059384A2 (en) ICAM-1 TARGETING ELPs
US20080260725A1 (en) Tag and target delivery system
RU2722822C1 (en) Method of producing polymer nanospheres for targeted delivery to target tissue
Chiesa et al. Polyethylene glycol-poly-lactide-co-glycolide block copolymer-based nanoparticles as a potential tool for off-label use of N-acetylcysteine in the treatment of diastrophic dysplasia
US8765122B2 (en) Nanosphere/microsphere delivery system for the treatment of spinal cord injury
EA041536B1 (en) METHOD FOR PRODUCING POLYMER NANOSPHERES FOR DIRECTED DELIVERY TO TARGET TISSUE
Tahara et al. A novel double-coating carrier produced by solid-in-oil and solid-in-water nanodispersion technology for delivery of genes and proteins into cells
US8282930B2 (en) Molecular delivery vehicle
Rotov et al. Application prospects for synthetic nanoparticles in optogenetic retinal prosthetics