RU2740287C1 - 3d-matrix structure for drug delivery - Google Patents

3d-matrix structure for drug delivery Download PDF

Info

Publication number
RU2740287C1
RU2740287C1 RU2019127440A RU2019127440A RU2740287C1 RU 2740287 C1 RU2740287 C1 RU 2740287C1 RU 2019127440 A RU2019127440 A RU 2019127440A RU 2019127440 A RU2019127440 A RU 2019127440A RU 2740287 C1 RU2740287 C1 RU 2740287C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cyclodextrin
drug
organic solvent
derivative
solution
Prior art date
Application number
RU2019127440A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анна Алексеевна Скуредина
Ирина Михайловна Ле-Дейген
Елена Вадимовна Кудряшова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
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 "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority to RU2019127440A priority Critical patent/RU2740287C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2740287C1 publication Critical patent/RU2740287C1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/69—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit
    • A61K47/6949—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit inclusion complexes, e.g. clathrates, cavitates or fullerenes
    • A61K47/6951—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit inclusion complexes, e.g. clathrates, cavitates or fullerenes using cyclodextrin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery

Abstract

FIELD: pharmaceutical industry; biotechnology.
SUBSTANCE: group of inventions relates to a prolonged release drug delivery agent, characterized by that it is a water-soluble or colloidal particle with size of 100–600 nm, which has 3D matrix structure formed from complexes of a derivative β-cyclodextrin, containing at least three free hydroxyl groups, and a drug compound containing at least one aromatic moiety, where derivatives β-cyclodextrin are interconnected by urethane bonds; as well as to a method for preparing said agent.
EFFECT: implementing the group provides a prolonged action of the drug included in the particles.
11 cl, 6 dwg, 2 tbl, 14 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates

Изобретение относится к медицине и нанобиотехнологиям, в частности к средствам для доставки лекарственных препаратов пролонгированного действия. Система доставки представляет собой полимер на основе нековалентных комплексов производных β-циклодекстрина с биологически активной молекулой, содержащей хотя бы один ароматических фрагмент. Система доставки может быть использована в фармацевтике для производства формуляции лекарственного средства пролонгированного действия.The invention relates to medicine and nanobiotechnology, in particular to means for the delivery of drugs with prolonged action. The delivery system is a polymer based on non-covalent complexes of β-cyclodextrin derivatives with a biologically active molecule containing at least one aromatic fragment. The delivery system can be used in pharmaceuticals to manufacture a sustained release drug formulation.

Уровень техникиState of the art

Циклодекстрины представляют собой природные и синтетические олигосахариды, состоящие из шести (α-циклодекстрин), семи (β-циклодекстрин) или восьми (γ-циклодекстрин) D-глюкопиранозных остатков, соединенных между собой 1,4-α-гликозидными связями, и различаются по размеру цикла и растворимости молекулы. Вследствие затруднений во вращении D-глюкопиранозных остатков относительно друг друга молекула циклодекстрина имеют форму «усеченного конуса» или «тора», что обуславливает формирование внешней гидрофильной поверхности и внутренней липофильной полости. Наличие гидрофобной полости позволяет циклодекстринам образовывать нековалентные комплексы включения типа «гость-хозяин» со многими гидрофобными молекулами, в том числе и лекарственными препаратами [Stella V.J., Не Q. Cyclodextrins // Toxicol. Pathol. 2008, Vol. 36, №1, p. 30-42.].Cyclodextrins are natural and synthetic oligosaccharides consisting of six (α-cyclodextrin), seven (β-cyclodextrin), or eight (γ-cyclodextrin) D-glucopyranose residues, linked by 1,4-α-glycosidic bonds, and differ in the size of the cycle and the solubility of the molecule. Due to the difficulties in rotation of D-glucopyranose residues relative to each other, the cyclodextrin molecule has the shape of a "truncated cone" or "torus", which leads to the formation of an external hydrophilic surface and an internal lipophilic cavity. The presence of a hydrophobic cavity allows cyclodextrins to form non-covalent inclusion complexes of the "guest-host" type with many hydrophobic molecules, including drugs [Stella V.J., Not Q. Cyclodextrins // Toxicol. Pathol. 2008, Vol. 36, no. 1, p. 30-42.].

Известно более двадцати производных циклодекстринов с полярными, неполярными и заряженными заместителями разной степени модификации, полученные путем аминирования, этерификации, дегидратации и др. первичных и вторичных гидроксильных групп исходных олигосахаридов. Поскольку в структуре циклодекстринов содержится большое количество реакционноспособных гидроксильных групп, модификации олигосахаридов приводят к значительным изменениям их физико-химических свойств, в том числе и их комплексообразующей способности [de Miranda J.С. et al. Cyclodextrins and ternary complexes: Technology to improve solubility of poorly soluble drugs // Brazilian J. Pharm. Sci. 2011, Vol. 47, №4, p. 665-681]. Так, введенный заместитель оказывает влияние на растворимость циклодекстрина, объем его гидрофобной полости, константу диссоциации его комплекса с лекарственной молекулой. Кроме того, новая функциональная группа может принимать участие в молекулярном узнавании, что можно использовать для создания направленных систем доставки лекарственных препаратов [Valle E.M.M. Cyclodextrins and their uses: A review // Process Biochem. 2004, Vol. 39, №9, p. 1033-1046].More than twenty derivatives of cyclodextrins with polar, non-polar and charged substituents of varying degrees of modification are known, obtained by amination, esterification, dehydration, and other primary and secondary hydroxyl groups of the starting oligosaccharides. Since the structure of cyclodextrins contains a large number of reactive hydroxyl groups, modifications of oligosaccharides lead to significant changes in their physicochemical properties, including their complexing ability [de Miranda J.C. et al. Cyclodextrins and ternary complexes: Technology to improve solubility of poorly soluble drugs // Brazilian J. Pharm. Sci. 2011, Vol. 47, no. 4, p. 665-681]. Thus, the introduced substituent affects the solubility of cyclodextrin, the volume of its hydrophobic cavity, and the constant of dissociation of its complex with a drug molecule. In addition, a new functional group can be involved in molecular recognition, which can be used to create targeted drug delivery systems [Valle E.M.M. Cyclodextrins and their uses: A review // Process Biochem. 2004, Vol. 39, no. 9, p. 1033-1046].

Образование нековалентных комплексов включения циклодекстринов и их производных с лекарственной молекулой определяет их широкое использование в фармацевтической промышленности. Поскольку циклодекстрины и их производные биосовместимы и нетоксичны, циклические олигосахариды активно применяются для получения лекарственных формуляций с улучшенной стабильностью, растворимостью, биодоступностью и проницаемостью препарата сквозь биологические барьеры, пониженной общей и локальной токсичностью, низкой вероятностью возникновения побочных эффектов [Loftsson Т. et. al. Cyclodextrins in drug delivery system // Adv. Drug Deliv. Rev. 2005, Vol. 2, №2, p. 335-351; US 4727064A; RU 2570382C1; WO 2012115538 A1; WO 1997019703 A2; WO 2008107569 A2; WO 2005056607 A1; AU 2005230380 B2].The formation of non-covalent inclusion complexes of cyclodextrins and their derivatives with a drug molecule determines their widespread use in the pharmaceutical industry. Since cyclodextrins and their derivatives are biocompatible and non-toxic, cyclic oligosaccharides are actively used to obtain pharmaceutical formulations with improved stability, solubility, bioavailability and drug permeability through biological barriers, reduced general and local toxicity, low likelihood of side effects [Loftsson T. et. al. Cyclodextrins in drug delivery system // Adv. Drug Deliv. Rev. 2005, Vol. 2, no. 2, p. 335-351; US 4727064A; RU 2570382C1; WO 2012115538 A1; WO 1997019703 A2; WO 2008107569 A2; WO 2005056607 A1; AU 2005230380 B2].

В связи с доступностью, оптимальными размером полости и повышенной растворимостью производные β-циклодекстрина, полученные вследствие модификации гидроксильных групп на поверхности тора β-циклодекстрина, используются в качестве комплексообразующих агентов небольших лекарственных молекул в фармацевтической промышленности [Loftsson Т. et. al. Cyclodextrins: structure, physicochemical properties and pharmaceutical applications // Int. J. Pharm. 2018, Vol. 535, p. 272-284]. Однако значения констант диссоциации комплексов «гость-хозяин» лекарственных молекул с производными β-циклодекстрина, как правило, находятся в интервале 10-2-10-4 М, такие комплексы обладают недостаточной термодинамической стабильностью для создания систем доставки лекарств пролонгированного действия [Valle E.M.M. Cyclodextrins and their uses: A review // Process Biochem. 2004, Vol. 39, №9, p. 1033-1046]. Для увеличения селективности и сорбционных свойств лиганда по отношению к лекарственным молекулам с различной структурой получают олигомеры и полимеры на основе производных β-циклодекстрина.Due to the availability, optimal cavity size and increased solubility, β-cyclodextrin derivatives obtained by modification of hydroxyl groups on the surface of the β-cyclodextrin torus are used as complexing agents of small drug molecules in the pharmaceutical industry [Loftsson T. et. al. Cyclodextrins: structure, physicochemical properties and pharmaceutical applications // Int. J. Pharm. 2018, Vol. 535, p. 272-284]. However, the values of the dissociation constants of the "guest-host" complexes of drug molecules with β-cyclodextrin derivatives, as a rule, are in the range of 10 -2 -10 -4 M, such complexes have insufficient thermodynamic stability for creating drug delivery systems with prolonged action [Valle EMM Cyclodextrins and their uses: A review // Process Biochem. 2004, Vol. 39, no. 9, p. 1033-1046]. To increase the selectivity and sorption properties of the ligand with respect to drug molecules with different structures, oligomers and polymers based on β-cyclodextrin derivatives are obtained.

Олигомерные и полимерные молекулы, полученные вследствие ковалентного соединения самих молекул циклодекстринов через линкер, характеризуются улучшенной эффективностью комплексообразования и могут придавать системе пролонгированность действия [Swaminathan S. et. al. Cyclodextrin-based nanosponges encapsulating camptothecin: Physicochemical characterization, stability and cytotoxicity // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2010, Vol. 74, p. 193-201; Gidwani В., Vyas A. Synthesis, characterization and application of Epichlorohydrin-β-cyclodextrin polymer // Colloids Surfaces В Biointerfaces. Elsevier B.V. 2014, Vol. 114, p. 130-137; EP 2081965 A1; ЕР 1873167 А2].Oligomeric and polymeric molecules obtained as a result of the covalent connection of the molecules of cyclodextrins themselves through a linker are characterized by improved efficiency of complexation and can give the system a prolonged action [Swaminathan S. et. al. Cyclodextrin-based nanosponges encapsulating camptothecin: Physicochemical characterization, stability and cytotoxicity // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2010, Vol. 74, p. 193-201; Gidwani B., Vyas A. Synthesis, characterization and application of Epichlorohydrin-β-cyclodextrin polymer // Colloids Surfaces B Biointerfaces. Elsevier B.V. 2014, Vol. 114, p. 130-137; EP 2081965 A1; EP 1873167 A2].

Из уровня техники известны способы получения полимеров на основе циклодекстрина (WO 2013045729 A1 «Cyclodextrin nanogels», WO 2009003656 A1 «Cyclodextrin-based nanosponges as a vehicle for antitumoral drugs», CN 102302786 A «Preparation method for beta-cyclodextrin polymer-paclitaxel inclusion compound»), которые могут быть использованы в качестве носителей различных лекарственных препаратов, таких как дексаметазон и паклитаксел. Способы получения полимеров включают в себя следующие стадии: добавление сшивающего агента (глицидиловый эфир, дифенилкарбонат или эпихлоргидрин) к раствору циклодекстрина, выдерживание смеси при температуре 30-100°С в течение 4-24 часов, промывка и сушка. Сорбция лекарственных молекул на полимерном носителе способствует значительному увеличению растворимости препарата (для паклитаксела до 1 мг/мл при растворимости в отсутствие носителя менее 1 мкг/мл), а также более эффективному действию in vitro (антипролиферативное действие комплекса палитаксела с полимером β-циклодекстрина почти в три раза больше, чем свободного палитаксела при низких дозировках). Однако часть молекул β-циклодекстрина может быть недоступна для адсорбции лекарственного препарата вследствие сложной структуры и стерических затруднений, что снижает сорбционную емкость полимера. Кроме того, используемые сшивающие агенты, такие как эпихлоргидрин и дифенилкарбонат могут образовывать канцерогенные и ядовитые вещества в процессе синтеза [Wester P.W. et al. Carcinogenicity study with epichlorohydrin (CEP) by gavage in rats // Toxicology. 1985, Vol. 36, №4, p. 325-339].Methods for preparing polymers based on cyclodextrin are known from the prior art (WO 2013045729 A1 "Cyclodextrin nanogels", WO 2009003656 A1 "Cyclodextrin-based nanosponges as a vehicle for antitumoral drugs", CN 102302786 A "Preparation method for beta-cyclodextrin polymer-p compoundaclitaxel inclusion "), Which can be used as carriers of various drugs, such as dexamethasone and paclitaxel. Methods for producing polymers include the following stages: adding a crosslinking agent (glycidyl ether, diphenyl carbonate or epichlorohydrin) to a cyclodextrin solution, keeping the mixture at a temperature of 30-100 ° C for 4-24 hours, washing and drying. Sorption of drug molecules on a polymer carrier contributes to a significant increase in the solubility of the drug (for paclitaxel up to 1 mg / ml with a solubility in the absence of a carrier less than 1 μg / ml), as well as a more effective in vitro action (the antiproliferative effect of the complex of palitaxel with a polymer β-cyclodextrin is almost three times more than free palitaxel at low dosages). However, some of the β-cyclodextrin molecules may be inaccessible for drug adsorption due to the complex structure and steric hindrances, which reduces the sorption capacity of the polymer. In addition, used crosslinking agents such as epichlorohydrin and diphenyl carbonate can form carcinogenic and toxic substances during the synthesis process [Wester P.W. et al. Carcinogenicity study with epichlorohydrin (CEP) by gavage in rats // Toxicology. 1985, Vol. 36, no. 4, p. 325-339].

Из уровня техники известны способы получения систем доставок лекарственных препаратов, в котором лекарственная молекула ковалентно присоединена к линейному или разветвленному полимеру, содержащему в своей структуре молекулы циклодекстрина. Биологически активную молекулу «пришивают» к полимеру непосредственно или через линкер, образуемые при этом связи могут разрушаться, например, под действием определенного типа излучения (US 20170368194 А1 «Cyclodextrin-based polymers for therapeutic delivery» и WO 2006089007 A2 «Cyclodextrin-based polymers containing photocleavable linkers for drug delivery»). Данная ковалентная связь является биодеградируемой и обеспечивает замедленное высвобождение лекарственного препарата. Однако авторами предложены методически сложные многоступенчатые способы получения таких полимеров, что обусловлено большой вариативностью структур и свойств лекарственных препаратов и вспомогательных полимеров. Более того, поскольку циклодекстрины не являются основными «строительными блоками» полимера, а выступают только в качестве дополнительных звеньев цепи и в полной мере не образуют комплексы включения с лекарственным препаратом, циклодекстрины не способны оказывать сильное влияние на степень включения лекарственного препарата в полимер (на 1 мг носителя приходится не более 0,13 мг лекарственной молекулы) и, следовательно, не обеспечивают значительного замедления высвобождения лекарственного препарата при гидролизе биодеградируемых связей.Methods for preparing drug delivery systems are known in the art in which the drug molecule is covalently attached to a linear or branched polymer containing cyclodextrin molecules in its structure. The biologically active molecule is "stitched" to the polymer directly or through a linker, the bonds formed in this case can be destroyed, for example, under the action of a certain type of radiation (US 20170368194 A1 "Cyclodextrin-based polymers for therapeutic delivery" and WO 2006089007 A2 "Cyclodextrin-based polymers containing photocleavable linkers for drug delivery "). This covalent bond is biodegradable and provides sustained release of the drug. However, the authors have proposed methodically complex multistage methods for producing such polymers, which is due to the large variability of the structures and properties of drugs and auxiliary polymers. Moreover, since cyclodextrins are not the main “building blocks” of the polymer, but act only as additional chain links and do not fully form inclusion complexes with the drug, cyclodextrins are not able to have a strong effect on the degree of drug inclusion in the polymer (by 1 mg of the carrier accounts for no more than 0.13 mg of the drug molecule) and, therefore, does not provide a significant slowdown in the release of the drug during the hydrolysis of biodegradable bonds.

Из уровня техники известен способ получения звездчатых полимеров β-циклодекстрина для доставки биологически активных молекул, например, куркумина, которые способствуют увеличению растворимости лекарственного препарата и его замедленному высвобождению (CN 107028913А Method for preparing polycaprolactone-cyclodextrin drug delivery nano-particles). Звездчатые полимеры, полученные на основе β-циклодекстрина вследствие полимеризации ε-капролактона с раскрытием цикла, представляют собой наночастицы со средним размером в 200 нм. Однако способ получения полимеров является многоступенчатым, длительным и методически сложным, а также требует использования большого количества разных органических растворителей и металл содержащих органических соединений. Кроме того, авторами не рассмотрено влияние структуры звездчатого полимера на степень замедления высвобождения лекарственного препарата.A method for preparing polycaprolactone-cyclodextrin drug delivery nano-particles is known from the prior art for the preparation of β-cyclodextrin star polymers for the delivery of biologically active molecules, for example, curcumin, which increase the solubility of a drug and its sustained release (CN 107028913A Method for preparing polycaprolactone-cyclodextrin drug delivery nano-particles). Star polymers obtained on the basis of β-cyclodextrin as a result of ring-opening polymerization of ε-caprolactone are nanoparticles with an average size of 200 nm. However, the method for producing polymers is multistage, time-consuming and methodologically complex, and also requires the use of a large number of different organic solvents and metal-containing organic compounds. In addition, the authors did not consider the effect of the structure of the star polymer on the degree of drug release delay.

Из уровня техники известен способ получения гидрогелей на основе β-циклодекстрина и его производных для доставки лекарственных препаратов, полученных вследствие ковалентного соединения молекул олигосахаридов различными производными глицидиловых эфиров (WO 2006089993A2 Method of obtaining hydrogels of cyclodextrins with glycidyl ethers, compositions thus obtained and applications thereof). Синтез гидрогелей осуществляется путем смешения растворов циклодекстрина и производного глицидилового эфира и последующим выдерживанием смеси в течение 12 часов при 50°С. Далее полученный гидрогель промывают в соляной кислоте в течение 12 часов и затем в дистиллированной воде в течение 12 часов. После высушивания гидрогели насыщают биологически активным агентом, который образует комплексы включения с молекулами β-циклодекстрина в полимере. Полученное вещество характеризуется замедленным высвобождением биологически активной молекулы (70-100% лекарственного препарата высвобождается из гидрогелей через 8 часов в водной среде.From the prior art, there is a method of obtaining hydrogels based on β-cyclodextrin and its derivatives for the delivery of drugs obtained as a result of the covalent connection of oligosaccharide molecules by various derivatives of glycidyl ethers (WO 2006089993A2 Method of obtaining hydrogels of cyclodextrins with glycidyl ethers, compositions thus obtained and applications thereof) ... The synthesis of hydrogels is carried out by mixing solutions of cyclodextrin and a derivative of glycidyl ether and then maintaining the mixture for 12 hours at 50 ° C. Next, the resulting hydrogel is washed in hydrochloric acid for 12 hours and then in distilled water for 12 hours. After drying, the hydrogels are saturated with a biologically active agent that forms inclusion complexes with β-cyclodextrin molecules in the polymer. The resulting substance is characterized by a sustained release of a biologically active molecule (70-100% of the drug is released from hydrogels after 8 hours in an aqueous medium.

Однако для достижения высоких значений насыщения гидрогелей лекарственной молекулой требуется длительное время пребывания гидрогеля в растворе (2-7 суток) и/или высокие температуры. Поскольку в системах in vitro и in vivo другие значения рН, например, при пероральном применении рН желудка 1-2 и при внутривенном введении рН 7,4, а также присутствуют ферменты, данная степень замедления высвобождения лекарственного препарата (70-100% за 8 часов в водной среде) может быть недостаточной для создания системы пролонгированного действия.However, to achieve high values of saturation of hydrogels with a drug molecule, a long residence time of the hydrogel in solution (2-7 days) and / or high temperatures are required. Since in in vitro and in vivo systems there are other pH values, for example, with oral administration of pH 1-2 of the stomach and with intravenous administration of pH 7.4, as well as enzymes are present, this degree of delay in drug release (70-100% in 8 hours in an aquatic environment) may be insufficient to create a system of prolonged action.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения водорастворимых систем доставки на основе комплексов циклодекстринов и их производных; ди-, три-, тетрамеров; полимеров для групп лекарственных средств и других активных агентов, связанных биосовместимыми ковалентными связями таких как дисульфидные, амидные, полипептидные и др. (US 20010034333 A1 «Cyclodextrin polymer compositions for use as drug carriers»). Для получения системы доставки производят «сшивание» комплексов производных циклодекстрина и лекарственной молекулы с помощью линкера в водной или водно-органической среде. Однако в условиях синтеза не уделено должного внимания условиям получения комплекса производного β-циклодекстрина с активным агентом (рН, температура, время инкубации и т.д.), поскольку данный процесс может оказывать сильное влияние на структуру полимера и степень включения активного агента. Кроме того, в некоторых случаях синтез является многоступенчатым, требует нагревания смеси до 60°С, что может приводить к модификации и инактивации лекарственной молекулы. Авторы также не раскрывают влияние метода синтеза системы доставки и структуры системы на степень высвобождения лекарственного препарата.Closest to the claimed invention is a method for producing water-soluble delivery systems based on complexes of cyclodextrins and their derivatives; di-, tri-, tetramers; polymers for groups of drugs and other active agents linked by biocompatible covalent bonds such as disulfide, amide, polypeptide, etc. (US 20010034333 A1 "Cyclodextrin polymer compositions for use as drug carriers"). To obtain a delivery system, the complexes of cyclodextrin derivatives and a drug molecule are "crosslinked" using a linker in an aqueous or aqueous organic medium. However, under the conditions of synthesis, due attention has not been paid to the conditions for obtaining a complex of a β-cyclodextrin derivative with an active agent (pH, temperature, incubation time, etc.), since this process can have a strong effect on the structure of the polymer and the degree of inclusion of the active agent. In addition, in some cases, the synthesis is multistage, requires heating the mixture to 60 ° C, which can lead to the modification and inactivation of the drug molecule. The authors also do not disclose the influence of the method of synthesis of the delivery system and the structure of the system on the degree of drug release.

Таким образом до сих пор актуальным является разработка систем создание системы доставки антибактериальных и противоопухолевых лекарственных молекул, обладающих пролонгированным действием.Thus, the development of systems for the creation of a delivery system for antibacterial and antitumor drug molecules with prolonged action is still relevant.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является обеспечение пролонгированного действия лекарственного соединения (молекулы) при включении в наночастицы со средним гидрадинамическим диаметром 100-600 нм. Получение 3Д-матриксных структур, полимеров на основе данных комплексов, включает в себя три стадии, минимальное время протекания самих реакций составляет 2,5 часа.The technical result to which the claimed invention is directed is to provide a prolonged action of a drug compound (molecule) when incorporated into nanoparticles with an average hydrodynamic diameter of 100-600 nm. Obtaining 3D-matrix structures, polymers based on these complexes, includes three stages, the minimum time for the reactions themselves is 2.5 hours.

Технический результат достигается 3Д-матриксной структурой пролонгированного высвобождения (контролируемого высвобождения) лекарственного вещества (соединения, молекулы), которая представляет собой водорастворимую или образующую коллоидный раствор частицу с размером 100-600 нм, образованную из комплексов производного β-циклодекстрина, содержащего не менее трех свободных гидроксильных групп, с лекарственным соединением, содержащим по меньшей мере один ароматический фрагмент, соединенных между собой уретановыми связями. При этом, в качестве производного β-циклодектрина используют 2-гидроксипропил β-циклодекстрин, метил β-циклодекстрин или сульфобутиловый эфир β-циклодекстрина, а в качестве лекарственного соединения, содержащего по меньшей мере один ароматический фрагмент, используют антибактериальный препарат, противоопухолевый препарат или препарат, содержащий тетрапирроидные макроциклы. Предпочтительно антибактериальные препараты выбирать из группы, включающей хинолоны, фторхинолоны, куркумин, изониазид, пиразинамид, бензолсульфаниламиды, хлорамфеникол, тетрациклины и т.п.; противоопухолевые препараты из группы, включающей доксорубицин, паклитаксел, митомицин, метотрексат, даунорубицин и т.п.; препарат, содержащий тетрапирроидные макроциклы из группы, включающей гемин хлорид, аргинат гема, хлорины и т.п.The technical result is achieved by a 3D matrix structure of prolonged release (controlled release) of a drug substance (compound, molecule), which is a water-soluble or colloidal solution-forming particle with a size of 100-600 nm, formed from complexes of a β-cyclodextrin derivative containing at least three free hydroxyl groups, with a drug compound containing at least one aromatic moiety, interconnected by urethane bonds. In this case, 2-hydroxypropyl β-cyclodextrin, methyl β-cyclodextrin or sulfobutyl ester of β-cyclodextrin are used as a β-cyclodextrin derivative, and an antibacterial drug, an antitumor drug or a drug is used as a drug compound containing at least one aromatic fragment containing tetrapyrroid macrocycles. Preferably, the antibacterial agents are selected from the group consisting of quinolones, fluoroquinolones, curcumin, isoniazid, pyrazinamide, benzenesulfonamides, chloramphenicol, tetracyclines and the like; antineoplastic drugs from the group including doxorubicin, paclitaxel, mitomycin, methotrexate, daunorubicin, etc .; a preparation containing tetrapyrroid macrocycles from the group consisting of hemin chloride, heme arginate, chlorins, etc.

Также технический результат достигается способом получения 3Д-матриксной структуры заключающийся в том, что смешивают водный раствор производного β-циклодектрина и водный раствор лекарственного вещества, полученную смесь нагревают до температуры 37,0-42,0°С, при активном перемешивании добавляют полярный органический растворитель, смешивающийся с водой, в количестве необходимом для достижения объемного соотношения вода: полярный органических растворитель в конечном растворе не менее 50% по объему, затем при активном перемешивании вносят раствор гексаметилендиизоцианата в том же органическом растворителе, взятого из расчета, что мольное соотношение гексаметилендиизоцианат: производное β-циклодекстрина находится в диапазоне от 0,1 до 5, полученную реакционную смесь выдерживают до прекращения изменения мутности смеси и проводят очистку полученного продукта от органического растворителя и непрореагировавших реагентов. При этом, β-циклодектрин и лекарственное вещество берут в мольном соотношении из расчета, что на один ароматических фрагмент лекарственной молекулы берут не менее одной молекулы производного β-циклодектрина. Предпочтительно полярный органический растворитель, смешивающийся с водой выбирать из ряда, включающего диметилсульфоксид (ДМСО), диметилформамид (ДМФА), диметилфумарат (ДМФ), ацетонитрил. Дополнительно полученную наноразмерную частицу очищают от органического растворителя и примесей реагентов методом диализа, с использованием фильтров с размерами пор не более 100 нм или центрифужного концентратораAlso, the technical result is achieved by the method of obtaining a 3D matrix structure, which consists in the fact that an aqueous solution of a β-cyclodectrin derivative and an aqueous solution of a medicinal substance are mixed, the resulting mixture is heated to a temperature of 37.0-42.0 ° C, a polar organic solvent is added with active stirring , miscible with water, in the amount necessary to achieve the volumetric ratio of water: polar organic solvent in the final solution of at least 50% by volume, then, with vigorous stirring, add a solution of hexamethylene diisocyanate in the same organic solvent, based on the calculation that the molar ratio of hexamethylene diisocyanate: derivative β-cyclodextrin is in the range from 0.1 to 5, the resulting reaction mixture is maintained until the turbidity of the mixture stops changing, and the resulting product is purified from the organic solvent and unreacted reagents. In this case, β-cyclodectrin and the drug are taken in a molar ratio on the basis that at least one molecule of the β-cyclodectrin derivative is taken for one aromatic fragment of the drug molecule. Preferably, the polar organic solvent miscible with water is selected from the range of dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethyl fumarate (DMF), acetonitrile. Additionally, the obtained nanosized particle is purified from organic solvent and impurities of reagents by dialysis, using filters with pore sizes of no more than 100 nm or a centrifugal concentrator

Ключевым отличием заявляемого изобретения от данного аналога является использование в качестве сшивающего агента 1,6-гексаметидендиизоцианата, образующего в реакции с циклодекстринами биодеградируемые полиуретановые связи [Chemg J.Y. et. Al. Polyurethane-based drug delivery systems // Int. J. Pharm. 2013, Vol. 450, p. 145-162]. Поскольку 1,6-гексаметилендиизоцианат является достаточно длинным, подвижным, гидрофобным сшивающим агентом, то возможно включение в 3Д-матриксную структуру как малых, так и относительно объемных лекарственных молекул, принадлежащих к различным классам, например, антибактериальных препаратов, противоопухолевых, содержащих тетрапирроидные макроциклы.The key difference between the claimed invention and this analogue is the use of 1,6-hexamethylene diisocyanate as a crosslinking agent, which forms biodegradable polyurethane bonds in reaction with cyclodextrins [Chemg J.Y. et. Al. Polyurethane-based drug delivery systems // Int. J. Pharm. 2013, Vol. 450, p. 145-162]. Since 1,6-hexamethylene diisocyanate is a rather long, mobile, hydrophobic cross-linking agent, it is possible to incorporate into the 3D matrix structure both small and relatively bulky drug molecules belonging to different classes, for example, antibacterial drugs, antitumor drugs containing tetrapyrroid macrocycles.

В 3Д-матриксной структуре лекарственная молекула ковалентно не связана с полимером, а распределена по всему объему полимерной сетки. Удерживание лекарственной молекулы в 3Д-матриксной структуре происходит за счет включения в состав комплекса типа «гость-хозяин» с производным β-циклодекстрина, а также стерически за счет удерживания лекарства в самой полимерной сетке с разным размером пор.In a 3D matrix structure, the drug molecule is not covalently bound to the polymer, but is distributed throughout the entire volume of the polymer network. The retention of the drug molecule in the 3D matrix structure occurs due to the inclusion of the "guest-host" type complex with the β-cyclodextrin derivative in the composition of the complex, as well as sterically due to the retention of the drug in the polymer network itself with different pore sizes.

Способ синтеза 3Д-матриксных структур методически прост, включает в себя три стадии: получение комплекса производного циклодекстрина с лекарственной молекулой, «сшивание» комплексов с помощью 1,6-гексаметидендиизоцианата и очистка продукта. Все три стадии протекают в мягких условиях (температурный диапазон 18-42°С, рН в диапазоне 4,0-7,8, содержание полярного органического растворителя не более 50%) и характеризуется высоким выходом (не менее 85%). Возможно получение систем с заданным размером (100-600 или 100-200 нм). Антибактериальное действие 3Д-матриксных структур в жидких средах на двух штаммов Escherichia Coli 669 и 1467 указывает на наличие тенденции к пролонгированному действию по сравнению с действием свободного лекарственного препарата.The method for synthesizing 3D matrix structures is methodologically simple, it includes three stages: preparation of a complex of a cyclodextrin derivative with a drug molecule, “crosslinking” of the complexes using 1,6-hexamethylene diisocyanate, and product purification. All three stages proceed under mild conditions (temperature range 18-42 ° C, pH range 4.0-7.8, polar organic solvent content no more than 50%) and are characterized by high yield (no less than 85%). It is possible to obtain systems with a given size (100-600 or 100-200 nm). The antibacterial effect of 3D-matrix structures in liquid media on two Escherichia Coli strains 669 and 1467 indicates a tendency towards prolonged action as compared to the action of the free drug.

Важным аспектом представленной технологии с точки зрения ее дальнейшего применения для различных систем введения лекарства является оценка скорости высвобождения лекарственного препарата из системы для 3Д-матриксных структур в зависимости от степени модификации циклодекстрина, что позволит использовать разработанную систему доставки для достижения требуемого времени циркуляции в кровотоке в широком временном промежутке.An important aspect of the presented technology from the point of view of its further application for various drug delivery systems is the assessment of the rate of drug release from the system for 3D matrix structures depending on the degree of cyclodextrin modification, which will allow the developed delivery system to be used to achieve the required circulation time in the bloodstream in a wide time interval.

Существенным преимуществом данного изобретения, которым не обладают известные ранее системы, является зависимость скорости высвобождения активного начала от степени модификации полимерного носителя. Таким образом, становится возможным использовать разработанную систему доставки для достижения требуемого времени циркуляции в кровотоке в широком временном промежутке.A significant advantage of the present invention, which is not possessed by previously known systems, is the dependence of the rate of release of the active principle on the degree of modification of the polymer carrier. Thus, it becomes possible to use the developed delivery system to achieve the required circulation time in the bloodstream over a wide time interval.

3Д-матриксная структура образуется за счет формирования комплексов включения производных β-циклодектрина с лекарственной молекулой с последующим ковалентным связыванием таких комплексов с использованием бифункционального линкера, что приводит к образованию трехмерных частиц.The 3D matrix structure is formed through the formation of inclusion complexes of β-cyclodectrin derivatives with a drug molecule, followed by covalent binding of such complexes using a bifunctional linker, which leads to the formation of three-dimensional particles.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено схематичное строение 3Д-матриксных структур, на фиг. 2 представлена схема синтеза 3Д-матриксных структур, на фиг. 3 представлены ИК-Фурье спектры свободных лекарственной молекулы и производного β-циклодекстрина, а также 3Д-матриксной структуры, полученной из их комплекса, на фиг 4. представлены микрофотографии 3Д-матриксных структур, на фиг. 5 представлены кривые высвобождения лекарственной молекулы из 3Д-матриксной структуры при 37°С и рН 4,0, на фиг 6. представлено действие 3Д-матриксных структур in vitro.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a schematic structure of 3D matrix structures, FIG. 2 shows a scheme for the synthesis of 3D matrix structures; FIG. 3 shows the FT-IR spectra of the free drug molecule and the β-cyclodextrin derivative, as well as the 3D matrix structure obtained from their complex; Fig. 4. shows photomicrographs of the 3D matrix structures; 5 shows the curves of the release of the drug molecule from the 3D matrix structure at 37 ° C and pH 4.0, FIG. 6. shows the effect of the 3D matrix structures in vitro.

Позициями на фиг. 1 обозначены комплексы лекарственных молекул (а) с производными β-циклодекстрина (б), соединенные между собой линкером (в). Позициями на фиг. 2 обозначены: а - лекарственная молекула, содержащая ароматических фрагмент R, б - производное β-циклодекстрина с количеством свободных гидроксильных групп (г) не менее трех, в - 3Д-матриксная структура, содержащая комплексы лекарственной молекулы и производного β-циклодекстрина в количестве д. Позициями на фиг. 3 обозначены ИК-Фурье спектр доксорубицина в концентрации 0,46 мг/мл (а), 2-гидроксипропил β-циклодекстрина в концентрации 4,5 мг/мл (б), 3Д-матриксной структуре полученной на основе их комплекса, 4,2 мг/мл (в). Позициями на фиг. 4 обозначены: а - неэкструдированные частицы 3Д-матриксных структур на основе сульфобутилового эфира β-циклодекстрина и моксифлоксацина, б - экструдированные частицы 3Д-матриксных структур на основе сульфобутилового эфира β-циклодекстрина и моксифлоксацина. Позициями на фиг. 5 обозначены кривые высвобождения моксифлоксацина из 3Д-матриксной структуры со степенью модификации сульфобутилового эфира β-циклодектстрина 8% (а), 19% (б), 43% (в), 93% (г). Позициями на фиг. 6 обозначена оптическая плотность E.Coli 669 (а) и E.Coli 1467 (б) на 600 нм контроля (черный столбец), моксифлоксацина в концентрации 0,2 мг/л (белый столбец) и 3Д-матриксной структуры моксифлоксацина с сульфобутиловым эфиром β-циклодектстрина со степенью модификации 20% (серый столбец).The positions in FIG. 1 shows the complexes of drug molecules (a) with β-cyclodextrin derivatives (b), linked by a linker (c). The positions in FIG. 2 denotes: a - drug molecule containing aromatic fragment R, b - derivative of β-cyclodextrin with the number of free hydroxyl groups (d) not less than three, c - 3D matrix structure containing complexes of the drug molecule and derivative of β-cyclodextrin in the amount of e The positions in FIG. 3 shows the FTIR spectrum of doxorubicin at a concentration of 0.46 mg / ml (a), 2-hydroxypropyl β-cyclodextrin at a concentration of 4.5 mg / ml (b), 3D-matrix structure obtained on the basis of their complex, 4.2 mg / ml (c). The positions in FIG. 4 denotes: a - non-extruded particles of 3D-matrix structures based on sulfobutyl ether of β-cyclodextrin and moxifloxacin, b - extruded particles of 3D-matrix structures based on sulfobutyl ether of β-cyclodextrin and moxifloxacin. The positions in FIG. 5 shows the release curves of moxifloxacin from the 3D matrix structure with the degree of modification of β-cyclodextrin sulfobutyl ester 8% (a), 19% (b), 43% (c), 93% (d). The positions in FIG. 6 indicates the optical density of E. Coli 669 (a) and E. Coli 1467 (b) at 600 nm control (black column), moxifloxacin at a concentration of 0.2 mg / L (white column) and 3D matrix structure of moxifloxacin with sulfobutyl ether β-cyclodectstrin with a degree of modification of 20% (gray column).

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Для разработки системы доставки антибактериальных и противоопухолевых лекарственных препаратов, а также молекул, содержащих тетрапирроидные макроциклы, которые содержат в своей структуре хотя бы один ароматический фрагмент, предложено использовать наночастицы 100-200 или 500-600 нм на основе производных β-циклодекстрина, содержащих в своей структуре не менее трех свободных гидроксильных групп. Для разработки системы доставки. 3Д-матриксной структуры (фиг. 1), предложено использовать комплексы лекарственной молекулы с 2-гидроксипропил β-циклодекстрином, метил β-циклодекстрином или сульфобутиловым эфиром β-циклодекстрином. Синтез систем доставки проводят с помощью высокореакционноспособного бифункционального сшивающего агента 1,6-гексаметилендиизоцианата (фиг. 2).For the development of a delivery system for antibacterial and antitumor drugs, as well as molecules containing tetrapyrroid macrocycles that contain at least one aromatic fragment in their structure, it is proposed to use nanoparticles of 100-200 or 500-600 nm based on β-cyclodextrin derivatives containing structure of at least three free hydroxyl groups. To develop a delivery system. 3D-matrix structure (Fig. 1), it is proposed to use complexes of a drug molecule with 2-hydroxypropyl β-cyclodextrin, methyl β-cyclodextrin or sulfobutyl ether β-cyclodextrin. The synthesis of delivery systems is carried out using a highly reactive bifunctional cross-linking agent 1,6-hexamethylene diisocyanate (Fig. 2).

Преимущества предложенной методики синтеза по сравнению с уже известными -мягкие условия проведения реакции (температурный диапазон 18-42°С, рН в диапазоне 4,0-7,8, содержание полярного органического растворителя не более 50%), методическая простота (две стадии включают в себя смешение и последующее перемешивание растворов, не требуется специальное дорогостоящее оборудование), использование не более 50% органического растворителя в реакционной смеси, возможность получать водорастворимые или образующие коллоидных раствор полимеры с широким диапазоном степени модификации циклодекстринов. Следует отметить высокий выход реакции (больше 85% по содержанию циклодекстрина в полимере) и высокий процент включения лекарственного препарата в пространственную сетку системы доставки (для ряда образцов - более 90%).The advantages of the proposed synthesis method in comparison with the already known - mild reaction conditions (temperature range 18-42 ° C, pH in the range 4.0-7.8, polar organic solvent content not more than 50%), methodical simplicity (two stages include mixing and subsequent stirring of solutions, no special expensive equipment is required), the use of no more than 50% organic solvent in the reaction mixture, the ability to obtain water-soluble or colloidal solution-forming polymers with a wide range of cyclodextrin modification degree. It should be noted the high reaction yield (more than 85% by the content of cyclodextrin in the polymer) and the high percentage of drug inclusion in the spatial network of the delivery system (for a number of samples - more than 90%).

Все используемые реагенты являются коммерчески доступными, все процедуры, если не оговорено особо, осуществляли при комнатной температуре или температуре окружающей среды, то есть в диапазоне от 18 до 25°С.All reagents used are commercially available, all procedures, unless otherwise stated, were carried out at room temperature or ambient temperature, that is, in the range from 18 to 25 ° C.

Смешение водных растворов 0,015 - 0,03М производного β-циклодектрина с раствором лекарственной молекулы в концентрации, обеспечивающей мольное соотношение равное не менее одной молекулы производного β-циклодектрина на один ароматических фрагмент лекарственной молекулы. Получение комплекса включения типа «гость-хозяин» осуществляется при перемешивании не менее 30 минут при температуре в интервале 37-42°С. К полученному комплексу добавляется полярный органический растворитель, смешивающийся с водой, например, ДМСО, ДМФА и др., и раствор 0,01-0,1М гексаметилендиизоцианата в том же органическом растворителе при комнатной температуре. При этом объем добавленного гексаметилендиизоцианата рассчитывается исходя из мольного соотношения сшивающий агент: производное β-циклодектрина в диапазоне от 0,1 до 5, а объем добавленного органического растворителя рассчитывается таким образом, чтобы суммарная доля органического растворителя в конечном растворе не превышала 50% по объему. Система инкубируется при комнатной температуре и скорости перемешивании не менее 200 об/мин до окончания реакции, которое можно проконтролировать по прекращению изменения мутности раствора, ИК-спектра суспензии, ТСХ и т.д. Для получения монодисперсного образца полученный комплекс следует экструдировать через фильтр с заданным размером пор (от 100 до 600 нм). Полученная водно-органическая суспензия очищается от органического растворителя и непрореагировавших реагентов, например, методом диализа или с использованием фильтров с размерами пор не более 100 нм. Для получения комплекса в виде высушенного порошка возможно использовать метод лиофилизации.Mixing aqueous solutions of 0.015 - 0.03M β-cyclodectrin derivative with a solution of a drug molecule in a concentration providing a molar ratio of at least one molecule of β-cyclodectrin derivative per aromatic fragment of a drug molecule. Obtaining an inclusion complex of the "guest-host" type is carried out with stirring for at least 30 minutes at a temperature in the range of 37-42 ° C. To the resulting complex is added a polar organic solvent miscible with water, for example, DMSO, DMF, etc., and a solution of 0.01-0.1 M hexamethylene diisocyanate in the same organic solvent at room temperature. The volume of added hexamethylene diisocyanate is calculated based on the molar ratio of crosslinking agent: β-cyclodectrin derivative in the range from 0.1 to 5, and the volume of the added organic solvent is calculated so that the total fraction of the organic solvent in the final solution does not exceed 50% by volume. The system is incubated at room temperature and a stirring speed of at least 200 rpm until the end of the reaction, which can be controlled by stopping the change in the turbidity of the solution, the IR spectrum of the suspension, TLC, etc. To obtain a monodisperse sample, the resulting complex should be extruded through a filter with a given pore size (from 100 to 600 nm). The resulting aqueous-organic suspension is purified from organic solvent and unreacted reagents, for example, by dialysis or using filters with pore sizes of no more than 100 nm. To obtain the complex in the form of a dried powder, it is possible to use the lyophilization method.

Структура получаемого комплекса подтверждается определяется с помощью метода ИК-спектроскопии Фурье (фиг. 3). По полосе поглощения в области 1720-1750 см-1 делается вывод о концентрации уретановых связей и степени модификации производного β-циклодекстрина в полученном полимере. Появление полос, соответствующих колебаниям новых функциональных групп, карбоксильных или амино групп свидетельствует о частичном разрушении концевых молекул сшивающего агента. Спектроскопическими методами ИК- и УФ- определяется концентрация лекарственной молекулы включенной внутрь частицы. Размер полученных частиц определяется методами Nanoparticle Tracking Analysis, динамического светорассеяния, микроскопией.The structure of the resulting complex is confirmed by the method of IR-spectroscopy Fourier (Fig. 3). Based on the absorption band in the region of 1720-1750 cm -1 , a conclusion is made about the concentration of urethane bonds and the degree of modification of the β-cyclodextrin derivative in the resulting polymer. The appearance of bands corresponding to the vibrations of new functional groups, carboxyl or amino groups, indicates a partial destruction of the terminal molecules of the crosslinking agent. Spectroscopic methods IR and UV determine the concentration of the drug molecule included in the particle. The size of the obtained particles is determined by the methods of Nanoparticle Tracking Analysis, dynamic light scattering, microscopy.

Ниже представлено более подробное описание заявляемого изобретения. Настоящее изобретение может подвергаться различным изменениям и модификациям, понятным специалисту на основе прочтения данного описания. Такие изменения не ограничивают объем притязаний. Например, могут изменяться способы получения комплексов включения производного циклодекстрина и лекарственной молекулы (сухое или термомеханическое смешение и последующее растворение комплекса в буфере, использование сверхкритических технологий и т.д.), тип сшивающего агента (бифункциональные агенты схожей природы, образующие биодеградируемые связи с производными циклодекстринов), способы очистки продукта от органического растворителя и непрореагировавших веществ, а также методы концентрации и сушки полученного вещества.Below is a more detailed description of the claimed invention. The present invention can be subject to various changes and modifications, which will be understood by a person skilled in the art based on reading this description. Such changes do not limit the scope of the claim. For example, the methods for preparing inclusion complexes of a cyclodextrin derivative and a drug molecule (dry or thermomechanical mixing and subsequent dissolution of the complex in a buffer, the use of supercritical technologies, etc.), the type of crosslinking agent (bifunctional agents of a similar nature, forming biodegradable bonds with cyclodextrin derivatives ), methods for purifying the product from organic solvent and unreacted substances, as well as methods for concentrating and drying the resulting substance.

Пример 1.Example 1.

Синтез 3Д-матриксных структур для доставки моксифлоксацина. К 1,25 мл водного раствора 0,03 М сульфобутилового эфира β-циклодекстрина (рН=4,0) добавили 1,25 мл 0,03 М водного раствора фторхинолона в том же рН для получения комплекса (мольное соотношение компонентов 1:1). Полученный раствор инкубировали при температуре 37°С в течение часа при перемешивании 200 об/мин. К раствору комплекса, добавили 2406 мкл ДМСО (для достижения в конечном растворе объемного соотношения вода: ДМСО=1:1) и 94 мкл 0,1 М раствор гексаметилендиизоцианата в ДМСО (мольное соотношение сшивающий агент: сульфобутиловый эфир β-циклодекстрин = 0,25:1). Реакционную смесь выдерживали при 200 об/мин при комнатной температуре до прекращения изменения мутности раствора (ориентировочно 4 часа). Очистку образцов от органического растворителя проводили методом диализа с использованием диализной мембраны 3,5 кДа (Serva).Synthesis of 3D matrix structures for the delivery of moxifloxacin. To 1.25 ml of an aqueous solution of 0.03 M sulfobutyl ester of β-cyclodextrin (pH = 4.0) was added 1.25 ml of a 0.03 M aqueous solution of fluoroquinolone at the same pH to obtain a complex (molar ratio of components 1: 1) ... The resulting solution was incubated at 37 ° C for an hour with stirring at 200 rpm. To the solution of the complex, 2406 μl of DMSO was added (to achieve the volumetric ratio of water: DMSO = 1: 1 in the final solution) and 94 μl of a 0.1 M solution of hexamethylene diisocyanate in DMSO (molar ratio of crosslinking agent: sulfobutyl ether β-cyclodextrin = 0.25 :one). The reaction mixture was kept at 200 rpm at room temperature until the turbidity of the solution stopped changing (approximately 4 hours). The samples were purified from organic solvent by dialysis using a 3.5 kDa dialysis membrane (Serva).

Пример 2.Example 2.

Синтез 3Д-матриксных структур проводили аналогично примеру 1. При этом использовали 2310 мкл ДМСО и 188 мкл сшивающего агента (мольное соотношение сшивающий агент: сульфобутиловый эфир β-циклодекстрин = 0,5: 1).Synthesis of 3D-matrix structures was carried out analogously to example 1. In this case, 2310 μl of DMSO and 188 μl of a cross-linking agent were used (molar ratio of cross-linking agent: sulfobutyl ether β-cyclodextrin = 0.5: 1).

Пример 3.Example 3.

Синтез 3Д-матриксных структур проводили аналогично примеру 1. При этом использовали 2220 мкл ДМСО и 281 мкл сшивающего агента (мольное соотношение сшивающий агент: сульфобутиловый эфир β-циклодекстрин = 0,75:1).The synthesis of 3D-matrix structures was carried out analogously to example 1. In this case, 2220 μl of DMSO and 281 μl of a crosslinking agent were used (molar ratio of crosslinking agent: sulfobutyl ether β-cyclodextrin = 0.75: 1).

Пример 4.Example 4.

Синтез 3Д-матриксных структур проводили аналогично примеру 1. При этом использовали 2130 мкл ДМСО и 375 мкл сшивающего агента (мольное соотношение сшивающий агент: сульфобутиловый эфир β-циклодекстрин = 1:1).Synthesis of 3D-matrix structures was carried out analogously to example 1. In this case, 2130 μl of DMSO and 375 μl of a crosslinking agent were used (molar ratio of crosslinking agent: sulfobutyl ether β-cyclodextrin = 1: 1).

Пример 5.Example 5.

Синтез 3Д-матриксных структур проводили аналогично примеру 1. При этом использовали 1376 мкл ДМСО и 1125 мкл сшивающего агента (мольное соотношение сшивающий агент: сульфобутиловый эфир β-циклодекстрин = 3:1).Synthesis of 3D-matrix structures was carried out analogously to example 1. In this case, 1376 μl of DMSO and 1125 μl of a crosslinking agent were used (molar ratio of crosslinking agent: sulfobutyl ether β-cyclodextrin = 3: 1).

Пример 6.Example 6.

Синтез 3Д-матриксных структур проводили аналогично примеру 1. При этом использовали 625 мкл ДМСО и 1875 мкл сшивающего агента (мольное соотношение сшивающий агент: сульфобутиловый эфир β-циклодекстрин = 5:1).The synthesis of 3D-matrix structures was carried out analogously to example 1. In this case, 625 μl of DMSO and 1875 μl of a crosslinking agent were used (molar ratio of crosslinking agent: sulfobutyl ether β-cyclodextrin = 5: 1).

Пример 7Example 7

Серию экспериментов по синтезу 3Д-матриксных структур проводили аналогично примерам 1-6, только в качестве лекарственного агента использовался левофлоксацин. В качестве дополнительной стадии образцы экструдировали с помощью ручного экструдера Avanti Polar Lipids USA mini-extruder через мембрану с размером пор 200 нм (Whatman) для получения монодисперсных частиц.A series of experiments on the synthesis of 3D matrix structures was carried out similarly to examples 1-6, only levofloxacin was used as a medicinal agent. As an additional step, samples were extruded with an Avanti Polar Lipids USA mini-extruder through a 200 nm pore membrane (Whatman) to obtain monodisperse particles.

Пример 8Example 8

Серию экспериментов по синтезу 3Д-матриксных структур проводили аналогично примерам 1-6 с использованием в качестве лекарственного соединения ципрофлоксацина.A series of experiments on the synthesis of 3D matrix structures was carried out analogously to examples 1-6 using ciprofloxacin as a drug compound.

Пример 9Example 9

Синтез 3Д-матриксных структур проводили аналогично примеру 4. В качестве производного циклодекстрина использовали метил-β-циклодекстрин в качестве лекарственного агента использовался ципрофлоксацин.Synthesis of 3D matrix structures was carried out analogously to example 4. Methyl-β-cyclodextrin was used as a derivative of cyclodextrin; ciprofloxacin was used as a drug agent.

Пример 10Example 10

Синтез 3Д-матриксных структур проводили аналогично примеру 6. В качестве производного циклодекстрина использовали 2-гидроксипропил-β-циклодекстрин в качестве лекарственного агента использовался ципрофлоксацин.The synthesis of 3D matrix structures was carried out analogously to example 6. As a derivative of cyclodextrin 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin was used; as a drug agent, ciprofloxacin was used.

Пример 11Example 11

Синтез 3Д-матриксных структур для доставки лекарственных препаратов, содержащих тетрапирроидные макроциклы. К 0,5 мл водного раствора 0,03М метил β-циклодекстрина (рН 7,8 фосфатный буфер) добавили 0,5 мл 10 мг/мл водной суспензии геминхлорида в том же буфере (мольное соотношение компонентов 4:1). Полученную смесь инкубировали при температуре 37°С в течение часа при 200 об/мин. Затем к раствору добавили 615 мкл ДМСО при активном перемешивании и 385 мкл 0,2 М раствор гексаметилендиизоцианата в ДМСО при активном перемешивании смеси реагентов (объемное соотношение вода: ДМСО в конечном растворе равна 1 к 1). Объем добавленного раствора сшивающего агента был взят для достижения мольного соотношения сшивающий агент: мономер равное 5 к 1. Реакционную смесь выдерживали до прекращения изменения мутности раствора (приблизительно 2,5 часа) при перемешивании 200 об/мин при комнатной температуре. Очистку образца от органического растворителя провести методом диализа с использованием диализной мембраны 3,5 кДа (Serva).Synthesis of 3D-matrix structures for the delivery of drugs containing tetrapyrroid macrocycles. To 0.5 ml of an aqueous solution of 0.03M methyl β-cyclodextrin (pH 7.8 phosphate buffer) was added 0.5 ml of a 10 mg / ml aqueous suspension of geminchloride in the same buffer (molar ratio of components 4: 1). The resulting mixture was incubated at 37 ° C for an hour at 200 rpm. Then, 615 μl of DMSO was added to the solution with vigorous stirring and 385 μl of a 0.2 M solution of hexamethylene diisocyanate in DMSO with vigorous stirring of the reagent mixture (the volumetric ratio of water: DMSO in the final solution was 1 to 1). The volume of added crosslinker solution was taken to achieve a crosslinker: monomer molar ratio of 5 to 1. The reaction mixture was held until the solution turbidity stopped (approximately 2.5 hours) while stirring at 200 rpm at room temperature. To purify the sample from the organic solvent, carry out the dialysis method using a 3.5 kDa dialysis membrane (Serva).

Пример 12Example 12

Синтез 3Д-матриксных структур для доставки доксорубицина. К 400 мкл 0,0225М водного раствора 2-гидроксипропил β-циклодекстрина добавили 100 мкл 5 мг/мл водного раствора доксорубицина для получения нековалентного комплекса (мольное соотношение компонентов 1:1). Полученную смесь инкубировали при температуре 39°С в течение получаса. Затем к раствору добавили 410 мкл ДМСО при перемешивании 200 об/мин и 90 мкл 0,01 М раствора гексаметилендиизоцианата в ДМСО при активном перемешивании смеси реагентов (объемное соотношение вода: ДМСО в конечном растворе равно 1 к 1).Объем добавленного раствора сшивающего агента был взят для достижения мольного соотношения сшивающий агент: мономер равное 0,1 к 1. Реакционную смесь выдерживали до прекращения изменения мутности раствора (~ 2 часа) при перемешивании 300 об/мин при комнатной температуре. Очистку образца от органического растворителя проводили методом диализа с использованием диализной мембраны 3,5 кДа (Serva).Synthesis of 3D matrix structures for doxorubicin delivery. To 400 μl of a 0.0225M aqueous solution of 2-hydroxypropyl β-cyclodextrin, 100 μl of a 5 mg / ml aqueous solution of doxorubicin was added to obtain a non-covalent complex (molar ratio of components 1: 1). The resulting mixture was incubated at 39 ° C for half an hour. Then, 410 μL of DMSO was added to the solution with stirring at 200 rpm and 90 μL of a 0.01 M solution of hexamethylene diisocyanate in DMSO with vigorous stirring of the reagent mixture (the volume ratio of water: DMSO in the final solution was 1 to 1). The volume of the added solution of the crosslinking agent was taken to achieve a molar ratio of crosslinking agent: monomer equal to 0.1 to 1. The reaction mixture was kept until the end of the change in the turbidity of the solution (~ 2 hours) with stirring at 300 rpm at room temperature. The sample was purified from organic solvent by dialysis using a 3.5 kDa dialysis membrane (Serva).

Пример 13Example 13

Синтез 3Д-матриксных структур проводили аналогично примеру 12. При этом использовали 140 мкл ДМСО и 360 мкл сшивающего агента (мольное соотношение сшивающий агент: 2-гидроксипропил β-циклодекстрин = 0,4:1).Synthesis of 3D matrix structures was carried out analogously to example 12. In this case, 140 μl of DMSO and 360 μl of a crosslinking agent were used (molar ratio of crosslinking agent: 2-hydroxypropyl β-cyclodextrin = 0.4: 1).

Пример 14Example 14

Синтез 3Д-матриксных структур проводили аналогично примеру 13. При этом В качестве дополнительной стадии образцы экструдировали с помощью ручного экструдера Avanti Polar Lipids USA mini-extruder через мембрану с размером пор 200 нм (Whatman) для получения монодисперсных частиц.The synthesis of 3D matrix structures was carried out analogously to example 13. In addition, as an additional step, the samples were extruded using a hand extruder Avanti Polar Lipids USA mini-extruder through a membrane with a pore size of 200 nm (Whatman) to obtain monodisperse particles.

Характеристики всех полученных структур представлены в таблице 1.The characteristics of all the structures obtained are presented in Table 1.

При изменении времени инкубации производного β-циклодекстрина с лекарственной молекулой от получаса до трех часов; рН реакции в диапазоне от 4,0 до 7,8; органического растворителя на ДМФА или времени инкубации с сшивающим агентом от двух до четырех часов были получены аналогичные результаты с погрешностью от 5 до 10%.When the incubation time of the β-cyclodextrin derivative with the drug molecule is changed from half an hour to three hours; the pH of the reaction is in the range from 4.0 to 7.8; organic solvent on DMF or incubation time with a cross-linking agent from two to four hours, similar results were obtained with an error of 5 to 10%.

Анализ структуры и свойств 3Д-матриксных структурAnalysis of the structure and properties of 3D matrix structures

Размер полученных частиц проводился методами Nanoparticle Tracking Analysis, динамического светорассеяния, просвечивающей электронной. Неэкструдированный образец представляет собой полидисперсную коллоидную систему со среднем гидрадинамическим радиусом частиц в диапазоне от 100 до 600 нм и характеризуются коэффициентом полидисперсности в диапозоне от 1,7 до 5,1. Экструдированные образцы представляют собой частицы с заданным размером (200 нм) и имеют низкий коэффициент полидисперсности не более 1,3. На микрофотографиях образцов (фиг. 4) видно, что лекарственное вещество распределено по всему объему полимера, который имеет сетчатое (ячеистое) строение.The size of the obtained particles was carried out by the methods of Nanoparticle Tracking Analysis, dynamic light scattering, transmission electron. A non-extruded sample is a polydisperse colloidal system with an average hydrodynamic radius of particles in the range from 100 to 600 nm and is characterized by a polydispersity coefficient in the range from 1.7 to 5.1. The extruded samples are particles with a given size (200 nm) and have a low polydispersity coefficient of no more than 1.3. The micrographs of the samples (Fig. 4) show that the drug is distributed throughout the entire volume of the polymer, which has a reticular (cellular) structure.

Из анализа ИК-спектров образцов следует, что образование 3Д-матриксной структуры сопровождается появлением новых полос поглощения по сравнению со спектрами свободных лекарственной молекулы и производного β-циклодекстрина (фиг. 3): в области 1720-1780 см-1, соответствующих колебаниям уретановых связей; 1670-1640 см-1 и 1540-1580 см-1, соответствующих колебаниям Амид I и Амид II; 950 см-1, соответствующего колебаниям C-N связей. Также обнаружены новые полосы колебаний первичных -NH2 групп 1410 см-1. Исходя из интенсивности полосы поглощения уретановой связи в области 1700-1750 см-1 можно рассчитать степень модификации производного β-циклодекстрина.From the analysis of the IR spectra of the samples, it follows that the formation of the 3D matrix structure is accompanied by the appearance of new absorption bands in comparison with the spectra of the free drug molecule and the β-cyclodextrin derivative (Fig. 3): in the region of 1720-1780 cm -1 , corresponding to the vibrations of urethane bonds ; 1670-1640 cm -1 and 1540-1580 cm -1 corresponding to the vibrations of Amide I and Amide II; 950 cm -1 corresponding to vibrations of CN bonds. Also found new vibration bands of primary -NH 2 groups 1410 cm -1 . Based on the intensity of the absorption band of the urethane bond in the region 1700-1750 cm -1 , the degree of modification of the β-cyclodextrin derivative can be calculated.

Анализ содержания лекарственной молекулы в 3Д-матриксных структурах проводился методами УФ- и ИК- спектроскопии. На основании анализа можно заключить, что эффективность включения лекарственной молекулы в 3Д-матриксную структуру составляет более 90% (для неэкструдированньгх образцов). В среднем на 1 мг носителя приходится 0,45-0,55 мг лекарственного препарата. Экструзия образца через мембрану 200 нм может приводить к потере примерно 50% вещества, и в среднем на 1 мг носителя приходится 0,1-0,3 мг лекарственного вещества.The analysis of the content of the drug molecule in the 3D matrix structures was carried out by UV and IR spectroscopy. Based on the analysis, it can be concluded that the efficiency of incorporating a drug molecule into a 3D matrix structure is more than 90% (for non-extruded samples). On average, 1 mg of the carrier accounts for 0.45-0.55 mg of the drug. Extrusion of a sample through a 200 nm membrane can lead to a loss of about 50% of the substance, and on average, 0.1-0.3 mg of the drug is present per 1 mg of the carrier.

Figure 00000001
Figure 00000001

Высвобождение лекарственного препарата из 3Д-матриксных структур Анализ высвобождения лекарственного препарата из 3Д-матриксных структур проводился в кислой среде (рН 4,0) методом равновесного диализа с использованием диализных мембран 3,5 кДа с регистрированием концентрации лекарственной молекулы во внешнем растворе с помощью метода УФ спектроскопии (таблица 2).Release of a drug from 3D-matrix structuresAnalysis of the release of a drug from 3D-matrix structures was carried out in an acidic medium (pH 4.0) by equilibrium dialysis using dialysis membranes 3.5 kDa with recording the concentration of a drug molecule in an external solution using the UV method spectroscopy (table 2).

В контрольном эксперименте 100% свободного лекарственного вещества высвобождается через 20-30 минут. Заключение лекарственных молекул в 3Д-матриксные структуры приводит к значительному замедлению высвобождения вещества (фиг. 5). На основании анализа полученных данных можно сделать вывод о том, что с увеличением степени сшивки производного β-циклодекстрина наблюдается более сильное замедление высвобождения лекарственного препарата. Для низких степеней модификации (от 5 до 10%) за 7 дней высвобождается не более 30% лекарственных молекул, заключенных в 3Д-матриксную структуру, для высоких степеней модификации (более 50%) - не более 5%. Таким образом, варьируя степень модификации производного β-циклодекстрина, можно получить 3Д-матриксную структуру с заданным профилем высвобождения лекарственной молекулы.In a control experiment, 100% of the free drug is released after 20-30 minutes. The confinement of drug molecules in 3D-matrix structures leads to a significant delay in the release of the substance (Fig. 5). Based on the analysis of the data obtained, it can be concluded that with an increase in the degree of cross-linking of the β-cyclodextrin derivative, a stronger delay in the release of the drug is observed. For low degrees of modification (from 5 to 10%), no more than 30% of medicinal molecules enclosed in a 3D matrix structure are released in 7 days, for high degrees of modification (over 50%) - no more than 5%. Thus, by varying the degree of modification of the β-cyclodextrin derivative, it is possible to obtain a 3D matrix structure with a given drug molecule release profile.

Figure 00000002
Figure 00000002

Важно отметить, что монодисперсные экструдированные образцы характеризуются более быстрым высвобождением биологически активной молекулы на 7-10% (в зависимости от степени сшивки и типа лекарственной молекулы) по сравнению с неэкструдированным образцом, по-видимому, из-за большей площади поверхности частиц.It is important to note that monodisperse extruded samples are characterized by a faster release of a biologically active molecule by 7-10% (depending on the degree of crosslinking and the type of drug molecule) compared to a non-extruded sample, apparently due to the larger surface area of the particles.

Изменение рН раствора 3Д-матриксной структуры и внешнего раствора на нейтральные (7,0) приводит к увеличению скорости высвобождения лекарственного препарата на 5-10% в зависимости от степени сшивки и типа лекарственного препарата.Changing the pH of the solution of the 3D matrix structure and the external solution to neutral (7.0) leads to an increase in the rate of drug release by 5-10%, depending on the degree of crosslinking and the type of drug.

Антибактериальная активность 3Д-матриксных структурAntibacterial activity of 3D matrix structures

Антибактериальная активность 3Д-матриксных структур комплексов сульфобутилового эфира β-циклодекстрина с моксифлоксацином была проверена на двух штаммах E. Coli с ослабленной клеточной стенкой (штамм 669) и прочной клеточной стенкой (штамм 1467) на твердых и жидких средах.The antibacterial activity of 3D-matrix structures of complexes of β-cyclodextrin sulfobutyl ester with moxifloxacin was tested on two E. Coli strains with a weakened cell wall (strain 669) and a strong cell wall (strain 1467) in solid and liquid media.

В работе на твердых средах на чашках Петри были вырезаны кусочки агара диаметром 9 мм, после чего внутрь выемки помещалось 50 мкл образца 3Д-матриксной структуры сульфобутилового эфира β-циклодекстрина с концентрацией фторхинолона моксифлоксацина или левофлоксацина0,2 мг/л для штамма 669 и 1 мг/л для штамма 1467. Спустя 20 минут чашка Петри помещалась в термостат 37°С. Спустя сутки были оценены диаметры воздействия образца на клеточный рост E.Coli. Установлено, что действие экструдированных 3Д-матриксных структур (200 нм) было сравнимо по эффективности со свободным фторхинолоном в той же концентрации. Снижение эффективности препарата составляло не более чем на 15% по сравнению со свободным фторхинолоном. Для неэкструдированного образца 3Д-матриксных структур эффективность составляет не более чем 20% от действия свободного фторхинолона в той же концентрации. Данный эффект наблюдается для обоих штаммов и, по-видимому, обусловлен замедленной диффузией наночастиц в агаризованной среде.In the work on solid media, pieces of agar with a diameter of 9 mm were cut out on Petri dishes, after which 50 μL of a sample of the 3D matrix structure of β-cyclodextrin sulfobutyl ester with a concentration of fluoroquinolone moxifloxacin or levofloxacin 0.2 mg / L for strain 669 and 1 mg was placed inside the cavity / l for strain 1467. After 20 minutes, the Petri dish was placed in a thermostat at 37 ° C. A day later, the diameters of the effect of the sample on the cell growth of E. coli were estimated. It was found that the effect of extruded 3D-matrix structures (200 nm) was comparable in efficiency with free fluoroquinolone at the same concentration. The decrease in the effectiveness of the drug was no more than 15% compared to free fluoroquinolone. For a non-extruded sample of 3D-matrix structures, the efficiency is no more than 20% of the effect of free fluoroquinolone at the same concentration. This effect is observed for both strains and, apparently, is due to the slow diffusion of nanoparticles in the agar medium.

Для исключения эффекта замедленной диффузии наночастиц определение антибактериальной активности исследуемых 3Д-матриксных структур сульфобутилового эфира β-циклодекстрина с левофлоксацином проводили с использованием жидких сред Luria broth. При работе с клетками в жидких средах к клеточной культуре известной плотности были добавлены одинаковые объемы лекарственного препарата или 3Д-матриксной структуры, содержащей такое же количество левофлоксацина - 0,2 мг/л для штамма 669 и 1 мг/л для штамма 1467.To exclude the effect of delayed diffusion of nanoparticles, the antibacterial activity of the studied 3D-matrix structures of β-cyclodextrin sulfobutyl ester with levofloxacin was determined using Luria broth liquid media. When working with cells in liquid media, equal volumes of the drug or 3D matrix structure containing the same amount of levofloxacin - 0.2 mg / L for strain 669 and 1 mg / L for strain 1467 - were added to a cell culture of known density.

Установлено, что 3Д-матриксные структуры демонстрирует высокую эффективность, близкую к свободному фторхинолону. Эффективность 3Д-матриксных структур отличается от действия свободного фторхинолона не более чем на 10% для образцов со степенью модификации не более 30% и менее чем на 20% для образцов со степенью модификации более 90% для штамма 669 (фиг. 6.а). Для штамма 1467 (фиг. 6.б) эффективность действия 3Д-матриксных структур превосходит действие свободного фторхинолона не более чем на 25% для образцов со степенью модификации не более 30% и менее чем на 10% для образцов со степенью модификации более 90%.It was found that 3D-matrix structures demonstrate high efficiency, close to free fluoroquinolone. The efficiency of 3D matrix structures differs from the effect of free fluoroquinolone by no more than 10% for samples with a degree of modification of no more than 30% and less than 20% for samples with a degree of modification of more than 90% for strain 669 (Fig. 6.a). For strain 1467 (Fig. 6.b), the effectiveness of the action of 3D-matrix structures exceeds the effect of free fluoroquinolone by no more than 25% for samples with a degree of modification of no more than 30% and less than 10% for samples with a degree of modification of more than 90%.

Для исследования пролонгированности действия 3Д-матриксных структур был проанализирован прирост клеточной культуры (увеличение оптической плотности относительно предыдущего дня). Следует отметить, что для штамма E.Coli 669 с ослабленной клеточной стенкой прирост клеточной культуры через 3 дня для 3Д-матриксных структур значительно меньше по сравнению с приростом клеточной культуры в образцах со свободным фторхинолоном. Для штамма E.Coli 1467 с плотной клеточной стенкой наблюдается уменьшение процента прироста клеточной культуры на вторые сутки по сравнению со свободным фторхинолоном. Полученные результаты, по-видимому, свидетельствует о пролонгированности действия 3Д-матриксных структур, которые на 2 и 3 сутки показывают лучшую эффективность по сравнению со свободным препаратом фторхинолона. Таким образом, совокупность экспериментальных данных указывает на значительные преимущества разрабатываемой системы по сравнению о свободными фторхинолонами, а именно эффективность и пролонгированность действия.To study the prolongation of the action of 3D-matrix structures, the growth of cell culture (increase in optical density relative to the previous day) was analyzed. It should be noted that for the E. Coli 669 strain with a weakened cell wall, the growth of cell culture after 3 days for 3D matrix structures is significantly less compared to the growth of cell culture in samples with free fluoroquinolone. For the E. Coli 1467 strain with a dense cell wall, there is a decrease in the percentage of growth of cell culture on the second day in comparison with free fluoroquinolone. The results obtained, apparently, indicate the prolonged action of 3D-matrix structures, which on days 2 and 3 show better efficacy compared to the free preparation of fluoroquinolone. Thus, the totality of experimental data indicates significant advantages of the developed system in comparison with free fluoroquinolones, namely, the effectiveness and prolonged action.

Claims (11)

1. Средство для доставки лекарственного вещества пролонгированного высвобождения, характеризующееся тем, что представляет собой водорастворимую или образующую коллоидный раствор частицу с размером 100-600 нм, которая имеет 3Д-матриксную структуру, образованную из комплексов производного β-циклодекстрина, содержащего не менее трех свободных гидроксильных групп, и лекарственного соединения, содержащего по меньшей мере один ароматический фрагмент, где производные β-циклодекстрина соединены между собой уретановыми связями.1. A drug for the delivery of a prolonged release drug, characterized in that it is a water-soluble or colloidal solution-forming particle with a size of 100-600 nm, which has a 3D matrix structure formed from complexes of a β-cyclodextrin derivative containing at least three free hydroxyl groups, and a drug compound containing at least one aromatic fragment, where β-cyclodextrin derivatives are interconnected by urethane bonds. 2. Средство по п. 1, характеризующееся тем, что в качестве производного β-циклодектрина используют 2-гидроксипропил β-циклодекстрин, метил β-циклодекстрин или сульфобутиловый эфир β-циклодекстрина.2. The agent according to claim 1, characterized in that 2-hydroxypropyl β-cyclodextrin, methyl β-cyclodextrin or sulfobutyl ester of β-cyclodextrin are used as the β-cyclodextrin derivative. 3. Средство по п. 1, характеризующееся тем, что в качестве лекарственного соединения, содержащего по меньшей мере один ароматический фрагмент, используют антибактериальный препарат, противоопухолевый препарат или препарат, содержащий тетрапирроидные макроциклы.3. The agent according to claim 1, characterized in that an antibacterial preparation, an antitumor preparation or a preparation containing tetrapyrrhoidal macrocycles is used as a drug compound containing at least one aromatic fragment. 4. Средство по п. 3, характеризующееся тем, что антибактериальные препараты выбирают из группы, включающей хинолоны, фторхинолоны, куркумин, изониазид, пиразинамид, бензолсульфаниламиды, хлорамфеникол, тетрациклины.4. The agent according to claim 3, characterized in that the antibacterial drugs are selected from the group consisting of quinolones, fluoroquinolones, curcumin, isoniazid, pyrazinamide, benzenesulfonamides, chloramphenicol, tetracyclines. 5. Средство по п. 3, характеризующееся тем, что противоопухолевые препараты выбирают из группы, включающей доксорубицин, паклитаксел, митомицин, метотрексат, даунорубицин.5. The agent according to claim 3, characterized in that the anticancer drugs are selected from the group consisting of doxorubicin, paclitaxel, mitomycin, methotrexate, daunorubicin. 6. Средство по п. 3, характеризующееся тем, что препарат, содержащий тетрапирроидные макроциклы, выбирают из группы, включающей гемин хлорид, аргинат гема, хлорины.6. The agent according to claim 3, characterized in that the preparation containing tetrapyrroid macrocycles is selected from the group consisting of hemin chloride, heme arginate, chlorins. 7. Способ получения средства для доставки лекарственного вещества пролонгированного высвобождения по п. 1, характеризующийся тем, что смешивают водный раствор производного β-циклодектрина и водный раствор лекарственного вещества, полученную смесь нагревают до температуры 37,0–42,0°С, при активном перемешивании добавляют полярный органический растворитель, смешивающийся с водой в количестве, необходимом для достижения объемного соотношения вода : полярный органический растворитель в конечном растворе не менее 50% по объему, затем при активном перемешивании вносят раствор гексаметилендиизоцианата в том же органическом растворителе, взятом из расчета, что мольное соотношение гексаметилендиизоцианат : производное β-циклодекстрина находится в диапазоне от 0,1 до 5, полученную реакционную смесь выдерживают до прекращения изменения мутности смеси и проводят очистку полученного продукта от органического растворителя и непрореагировавших реагентов.7. A method of obtaining a means for the delivery of a prolonged release drug according to claim 1, characterized in that an aqueous solution of a β-cyclodectrin derivative and an aqueous solution of a drug are mixed, the resulting mixture is heated to a temperature of 37.0-42.0 ° C, with active stirring, add a polar organic solvent miscible with water in an amount necessary to achieve the volumetric ratio of water: polar organic solvent in the final solution of at least 50% by volume, then, with vigorous stirring, add a solution of hexamethylene diisocyanate in the same organic solvent, taken from the calculation that the molar ratio of hexamethylene diisocyanate: β-cyclodextrin derivative is in the range from 0.1 to 5, the resulting reaction mixture is maintained until the turbidity of the mixture stops changing, and the resulting product is purified from the organic solvent and unreacted reagents. 8. Способ по п. 7, характеризующийся тем, что β-циклодектрин и лекарственное вещество берут в мольном соотношении из расчета, что на один ароматический фрагмент лекарственной молекулы берут не менее одной молекулы производного β-циклодектрина.8. The method according to claim 7, characterized in that β-cyclodectrin and the drug are taken in a molar ratio on the basis that at least one molecule of the β-cyclodectrin derivative is taken for one aromatic fragment of the drug molecule. 9. Способ по п. 7, характеризующийся тем, что реакционную смесь выдерживают при перемешивании при комнатной температуре не менее 1 часа.9. The method according to claim 7, characterized in that the reaction mixture is kept under stirring at room temperature for at least 1 hour. 10. Способ по п. 7, характеризующийся тем, что полярный органический растворитель, смешивающегося с водой, выбирают из ряда, включающего диметилсульфоксид (ДМСО), диметилформамид (ДМФА), диметилфумарат (ДМФ), ацетонитрил.10. The method according to claim 7, characterized in that the polar organic solvent miscible with water is selected from the range comprising dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethyl fumarate (DMF), acetonitrile. 11. Способ по п. 7, характеризующийся тем, что дополнительно полученную наноразмерную частицу очищают от органического растворителя и примесей реагентов методом диализа с использованием фильтров с размерами пор не более 100 нм или центрифужного концентратора.11. The method according to claim 7, characterized in that the additionally obtained nanosized particle is purified from organic solvent and impurities of reagents by dialysis using filters with pore sizes not exceeding 100 nm or a centrifugal concentrator.
RU2019127440A 2019-08-30 2019-08-30 3d-matrix structure for drug delivery RU2740287C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127440A RU2740287C1 (en) 2019-08-30 2019-08-30 3d-matrix structure for drug delivery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127440A RU2740287C1 (en) 2019-08-30 2019-08-30 3d-matrix structure for drug delivery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2740287C1 true RU2740287C1 (en) 2021-01-12

Family

ID=74183814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019127440A RU2740287C1 (en) 2019-08-30 2019-08-30 3d-matrix structure for drug delivery

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2740287C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994012217A1 (en) * 1992-12-02 1994-06-09 Insite Vision Incorporated Cyclodextrin and polymer based drug delivery system
WO2000040962A1 (en) * 1998-12-30 2000-07-13 Kosak Ken M Cyclodextrin polymers for use as drug carriers
WO2006048639A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 Controlled Therapeutics (Scotland) Limited Hydrogel delivery vehicle
WO2013045729A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Universidade De Santiago De Compostela Cyclodextrin nanogels

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994012217A1 (en) * 1992-12-02 1994-06-09 Insite Vision Incorporated Cyclodextrin and polymer based drug delivery system
WO2000040962A1 (en) * 1998-12-30 2000-07-13 Kosak Ken M Cyclodextrin polymers for use as drug carriers
WO2006048639A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 Controlled Therapeutics (Scotland) Limited Hydrogel delivery vehicle
WO2013045729A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Universidade De Santiago De Compostela Cyclodextrin nanogels

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANNE J.M. et al. β-Cyclodextrin conjugated bifunctional isocyanate linker polymer for enhanced removal of 2,4-dinitrophenolfrom environmental waters // R Soc Open Sci. - 2018. - Vol. 5(8). - P. 180942. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sabaa et al. Encapsulation of bovine serum albumin within novel xanthan gum based hydrogel for protein delivery
Hornig et al. Preparation and characterization of nanoparticles based on dextran–drug conjugates
Zhao et al. PEGylated mesoporous silica as a redox-responsive drug delivery system for loading thiol-containing drugs
Alamdarnejad et al. Synthesis and characterization of thiolated carboxymethyl chitosan-graft-cyclodextrin nanoparticles as a drug delivery vehicle for albendazole
Yang et al. Preparation and application of cyclodextrin immobilized polysaccharides
EP1835888B1 (en) Cholanic acid-chitosan complex forming self-aggregates and preparation method thereof
Namazi et al. Investigation diffusion mechanism of β-lactam conjugated telechelic polymers of PEG and β-cyclodextrin as the new nanosized drug carrier devices
JP2003301001A (en) Phosphorylcholine group-containing polysaccharides and method for producing the same
Mohammadpour et al. Preparing and characterizing chitosan nanoparticles containing hemiscorpius lepturus scorpion venom as an antigen delivery system
Osmani et al. Cyclodextrin based nanosponges: impending carters in drug delivery and nanotherapeutics
Zhou et al. Ionically crosslinked alginate-based nanohydrogels for tumor-specific intracellular triggered release: Effect of chemical modification
WO2009079688A1 (en) Porous silica shell-mediated assembly of macromolecular capsules
Mocanu et al. Dextran based polymeric micelles as carriers for delivery of hydrophobic drugs
Liang et al. 5-Fluorouracil-loaded self-assembled pH-sensitive nanoparticles as novel drug carrier for treatment of malignant tumors
RU2740287C1 (en) 3d-matrix structure for drug delivery
Luzardo-Alvarez et al. Cyclodextrin-based polysaccharidic polymers: an approach for the drug delivery
CN111700861B (en) Gelsolin inclusion and nanocrystallization method and suspension
Karakuş A novel ZnO nanoparticle as drug nanocarrier in therapeutic applications: kinetic models and error analysis
CN107163165B (en) O-carboxymethyl-N, N-double-chain long alkylated chitosan oligosaccharide and preparation method and application thereof
Metaxa et al. Synthesis of colloidal delivery vehicles based on modified polysaccharides for biomedical applications
EP4031585A1 (en) Process for preparing a nanosponge
Ali et al. Tailor-made cyclodextrin-based nanomaterials as drug carriers
KR102352539B1 (en) Temperature-responsiveness controllable hydroxypropyl cellulose, process for the production thereof and fabrication of stimuli drug releasing nanoparticles by temperature
Farah et al. Crosslinked chitosan nanoparticles
Khalid et al. Mucoadhesive, Fluconazole-Loaded Nanogels Complexed with Sulfhydryl-β-cyclodextrin for Oral Thrush Treatment