RU2742196C1 - Pharmaceutical composition for preparing injection solution when used in treating magnetic hyperthermia and method for preparing thereof - Google Patents

Pharmaceutical composition for preparing injection solution when used in treating magnetic hyperthermia and method for preparing thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2742196C1
RU2742196C1 RU2019128554A RU2019128554A RU2742196C1 RU 2742196 C1 RU2742196 C1 RU 2742196C1 RU 2019128554 A RU2019128554 A RU 2019128554A RU 2019128554 A RU2019128554 A RU 2019128554A RU 2742196 C1 RU2742196 C1 RU 2742196C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
nanoparticles
cobalt ferrite
cobalt
hyperthermia
Prior art date
Application number
RU2019128554A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Владимирович Горелкин
Александр Сергеевич Ерофеев
Александра Олеговна Преловская
Максим Артемович Абакумов
Анастасия Сергеевна Гаранина
Виктор Алексеевич Науменко
Александр Георгиевич Мажуга
Александр Николаевич Ванеев
Василий Сергеевич Колмогоров
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Медицинские нанотехнологии"
(ООО "МНТ", ООО "МедНаноТех")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Медицинские нанотехнологии", (ООО "МНТ", ООО "МедНаноТех") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Медицинские нанотехнологии"
Priority to RU2019128554A priority Critical patent/RU2742196C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2742196C1 publication Critical patent/RU2742196C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • A61K9/19Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles lyophilised, i.e. freeze-dried, solutions or dispersions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B1/00Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention can be used for preparing a solution for injections used in treating oncological diseases by magnetic hyperthermia and a method for preparing it. Essence of the invention is that the pharmaceutical composition for preparing the injection solution when used in treating magnetic hyperthermia is a lyophilisate of a solution of magnetic nanoparticles of cobalt ferrite (CoFe2O4) with size of not more than 20 nm, coated with sorbitol molecules, with following ratio of components, wt. %: cobalt ferrite 70–75, sorbitol 25–30.
EFFECT: technical result: enabling re-dissolution of the declared pharmaceutical composition and repeated drying with preservation of its stability and pharmacological properties, longer storage life of the solution prepared from the declared pharmaceutical composition.
8 cl, 6 tbl, 37 dwg

Description

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

Заявляемое изобретение относится к области химии и медицины, а именно, к новой фармацевтической композиции для приготовления раствора для инъекций, используемого при лечении онкологических заболеваний методом магнитной гипертермии и способу ее получения. The claimed invention relates to the field of chemistry and medicine, namely, to a new pharmaceutical composition for the preparation of a solution for injection used in the treatment of cancer by the method of magnetic hyperthermia and a method for its production.

Уровень техникиState of the art

Одним из перспективных направлений развития гипертермии является создание таргетных ферромагнитных препаратов [Motoyama J., Yamashita N., Morino T., Tanaka M., Kobayashi T. and Honda H. Hyperthermic treatment of DMBA-induced rat mammary cancer using magnetic nanoparticles. Biomagn Res Technol, 2008, 6, 2], содержащих магнитные наночастицы (МНЧ), с последующей обработкой опухоли переменным магнитным полем. Благодаря физическим явлениям частицы нагреваются, повышая температуру опухолевой ткани до 43-47°С. One of the promising directions for the development of hyperthermia is the creation of targeted ferromagnetic drugs [Motoyama J., Yamashita N., Morino T., Tanaka M., Kobayashi T. and Honda H. Hyperthermic treatment of DMBA-induced rat mammary cancer using magnetic nanoparticles. Biomagn Res Technol, 2008, 6, 2], containing magnetic nanoparticles (MNP), followed by treatment of the tumor with an alternating magnetic field. Due to physical phenomena, the particles are heated, raising the temperature of the tumor tissue to 43-47 ° C.

Недостатками известных магнитных частиц является сложность получения наночастиц одного размера и состава, их низкая стабильность в растворе, необходимость наличия оболочки для повышения биосовместимости.The disadvantages of the known magnetic particles are the difficulty of obtaining nanoparticles of the same size and composition, their low stability in solution, the need for a shell to increase biocompatibility.

После ряда исследований [Gilchrist R.K., Medal R., Shorey W.D., Hanselman R.C., Parrott J.C., Taylor C.B. Selective inductive heating of lymph nodes. Ann. Surg., 1957, 146, 596-606], которые впервые продемонстрировали использование наночастиц магнетита (Fe3O4) для магнитной гипертермии, различные группы исследователей клинически протестировали их для лечения пациентов с опухолями головного мозга. Хорошо известно, что магнитная гипертермия с использованием ферритов делает перспективным терапевтический способ лечения злокачественной опухоли при возбуждении полем переменного тока [Lee J.H., Jang J.T., Choi J.S., Moon S.H., Noh S.H., Kim J.W., Kim J.G., Kim I.S., Park K.I., Cheon J. Nat Nanotechnol, 2011, 6(7), 418-422]. Удобство использования наночастиц оксида железа в этом отношении являются довольно высокими [Parsian M., Unsoy G., Mutlu P., Yalcin S., Tezcaner A., Gunduz U. Loading of gemcitabine on chitosan magnetic nanoparticles increases the anticancer efficacy of the drug. Eur J Pharmacol. 2016. 784, 121–128].After a series of studies [Gilchrist RK, Medal R., Shorey WD, Hanselman RC, Parrott JC, Taylor CB Selective inductive heating of lymph nodes. Ann. Surg., 1957, 146, 596-606], which first demonstrated the use of magnetite nanoparticles (Fe 3 O 4 ) for magnetic hyperthermia, various groups of researchers clinically tested them for the treatment of patients with brain tumors. It is well known that magnetic hyperthermia using ferrites makes a promising therapeutic method for treating malignant tumors upon excitation by an alternating current field [Lee JH, Jang JT, Choi JS, Moon SH, Noh SH, Kim JW, Kim JG, Kim IS, Park KI, Cheon J. Nat Nanotechnol, 2011, 6 (7), 418-422]. The ease of use of iron oxide nanoparticles in this regard is quite high [Parsian M., Unsoy G., Mutlu P., Yalcin S., Tezcaner A., Gunduz U. Loading of gemcitabine on chitosan magnetic nanoparticles increases the anticancer efficacy of the drug. Eur J Pharmacol. 2016. 784, 121-128].

Также существуют недостатки в их использовании, которые заключаются в сложности синтеза наночастиц определенного состава, без примесей других оксидов железа и с узким распределением по размеру, что, в свою очередь, негативно влияет на магнитные свойства таких наночастиц.There are also disadvantages in their use, which consist in the complexity of the synthesis of nanoparticles of a certain composition, without impurities of other iron oxides and with a narrow size distribution, which, in turn, negatively affects the magnetic properties of such nanoparticles.

Из публикации ЕР1883425  известны инъецируемые суперпарамагнитные наночастицы для лечения методом гипертермии, которые представляют собой наночастицы маггемита, магнетита или их смесь, имеющие средний диаметр не более 20 нм, иммобилизованые в гранулы диоксида кремния, которые предпочтительно имеют средний диаметр в диапазоне от 20 нм до 1 мкм. Данные частицы растворены в любом растворе осаждающегося полимера в смешивающемся с водой растворителе. From publication EP1883425, injectable superparamagnetic nanoparticles for hyperthermia treatment are known, which are nanoparticles of maghemite, magnetite, or a mixture thereof, having an average diameter of not more than 20 nm, immobilized in silica granules, which preferably have an average diameter in the range from 20 nm to 1 μm ... These particles are dissolved in any solution of the precipitating polymer in a water miscible solvent.

Основным недостатком таких частиц являются неоднозначные магнитные свойства смеси оксидов железа, а также невозможностью варьировать концентрацию раствора без влияния на стабильность суспензии наночастиц.The main disadvantage of such particles is the ambiguous magnetic properties of a mixture of iron oxides, as well as the impossibility of varying the concentration of the solution without affecting the stability of the suspension of nanoparticles.

В публикации US 6514481B1 раскрыты так называемые "наноклиники", которые состоят из наночастиц оксида железа в оболочке из диоксида кремния и покрыты нацеливающим агентом. Известно, что применение постоянного магнитного поля разрушает клетки-мишени посредством индуцированного магнитом лизиса - в отличие от тепловыделения, получаемого в альтернативном магнитном поле.  In the publication US 6514481B1 disclosed so-called "nanoclinics", which consist of nanoparticles of iron oxide in a shell of silicon dioxide and coated with a targeting agent. It is known that the use of a constant magnetic field destroys target cells through magnetically induced lysis - in contrast to the heat generated in an alternative magnetic field.

В патенте US 6541039 (B1) предложены частицы оксида железа, заключенные по меньшей мере в две оболочки. Внешняя оболочка, имеющая нейтральные и/или анионные группы, обеспечивает соответствующее распределение в опухолевой ткани. Внутренняя оболочка содержит катионные группы, способствующие адсорбции/абсорбции клетками. Наночастицы вводят в виде суспензии («магнитная жидкость»). US Pat. No. 6,541,039 (B1) discloses iron oxide particles enclosed in at least two shells. The outer shell, which has neutral and / or anionic groups, provides an appropriate distribution in the tumor tissue. The inner shell contains cationic groups that promote adsorption / absorption by cells. Nanoparticles are injected in the form of a suspension ("magnetic fluid").

Однако известные частицы в процессе использования не позволяют достигать контролируемой температуры при умеренных температурах в определенном объеме и повторять процедуру нагревания в определенном объеме без повторного введения композиции. However, the known particles during use do not allow reaching a controlled temperature at moderate temperatures in a certain volume and repeating the heating procedure in a certain volume without reintroducing the composition.

Согласно публикации РФ №2633918 для лечения злокачественных новообразований с помощью магнитной гипертермии с известны Zn-замещенные магнитные наночастицы на основе феррита марганца формулы ZnxMn1-xFe2O4 (х=0-0,9), средний размер которых составляет менее 40 нм, температура Кюри составляет от 39 до 550°С, и коэрцитивная сила составляет от 5 до 250 Э. Наночастицы могут быть биосовместимым полимерным материалом, который представляет собой полиэтиленгликоль (ПЭГ), полипропилен, декстран, поливинилдифторид (ПВДФ), поливинилпирролидон (ПВП) или полиакриловую кислоту. According to the publication of the Russian Federation No. 2633918 for the treatment of malignant neoplasms using magnetic hyperthermia with known Zn-substituted magnetic nanoparticles based on manganese ferrite of the formula Zn x Mn 1-x Fe 2 O 4 (x = 0-0.9), the average size of which is less 40 nm, the Curie temperature is from 39 to 550 ° C, and the coercive force is from 5 to 250 E. Nanoparticles can be a biocompatible polymer material, which is polyethylene glycol (PEG), polypropylene, dextran, polyvinyl difluoride (PVDF), polyvinylpyrrolidone (PVP ) or polyacrylic acid.

Данные покрытия обеспечивают высокую биосовместимость и увеличивают время циркуляции наночастиц в организме, но, согласно исследованиям, не повышают сроки хранения препаратов. Сроки эксплуатации таких магнитных жидкостей не превышают обычно двух месяцев, что приводит к необходимости постоянно синтезировать новые партии препарата в ограниченных количествах.These coatings provide high biocompatibility and increase the circulation time of nanoparticles in the body, but, according to studies, do not increase the shelf life of drugs. The service life of such magnetic fluids usually does not exceed two months, which leads to the need to constantly synthesize new batches of the drug in limited quantities.

В публикации JP 2013256405 описаны магнитные наночастицы на основе феррита Ni-Zn имеющие оболочку, содержащую аморфный SiO2, средний размер частиц составляет 10-20 нм. Указанные наночастицы имеют высокую стоимость изготовления и низкую температуру теплообразования, что ограничивает их применение в гипертермии [Bae ST, Chung KW. Method for preparing engineered Mg doped ferrite superparamagnetic nanoparticle exhibiting AC magnetic induction heating at high temperature and Mg doped ferrite superparamagnetic nanoparticles engineered by the method (2011)]. Кроме того, срок годности таких наночастиц не превышает нескольких месяцев из-за потери стабильности.JP 2013256405 discloses Ni-Zn ferrite-based magnetic nanoparticles having a shell containing amorphous SiO 2 , the average particle size being 10-20 nm. These nanoparticles have a high manufacturing cost and low heat generation temperature, which limits their use in hyperthermia [Bae ST, Chung KW. Method for preparing engineered Mg doped ferrite superparamagnetic nanoparticle exhibiting AC magnetic induction heating at high temperature and Mg doped ferrite superparamagnetic nanoparticles engineered by the method (2011)]. In addition, the shelf life of such nanoparticles does not exceed several months due to the loss of stability.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Таким образом, существует необходимость в разработке композиций из магнитных наночастиц с улучшенной стабильностью во времени и магнитными свойствами. Чтобы реализовать магнитную гипертермию в качестве альтернативной автономной терапевтической процедуры для лечения рака, магнитные наночастицы с оптимальной производительностью в биологически безопасных пределах должны создаваться с использованием простых, воспроизводимых и масштабируемых методов.Thus, there is a need to develop magnetic nanoparticle compositions with improved time stability and magnetic properties. To realize magnetic hyperthermia as an alternative stand-alone therapeutic procedure for cancer treatment, magnetic nanoparticles with optimal performance within biologically safe limits must be created using simple, reproducible and scalable methods.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в преодолении недостатков, присущих аналогам технического решения, а именно в преодолении низкой стабильности раствора наночастиц после перерастворения фармацевтической субстанции или в течение длительного срока хранения, что в результате ведет к необходимости изготовления препаратов в малых партиях с небольшим сроком годности.The technical problem to be solved by the claimed invention consists in overcoming the disadvantages inherent in analogues of the technical solution, namely, in overcoming the low stability of the solution of nanoparticles after reconstitution of the pharmaceutical substance or during a long shelf life, which as a result leads to the need to manufacture drugs in small batches with a short shelf life.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в обеспечении возможности перерастворения заявляемой фармацевтической композиции и повторного ее высушивания с сохранением ее стабильности и фармакологических свойств, увеличении срока хранения раствора, приготовленного из заявляемой фармацевтической композиции. Техническими преимуществами заявляемого изобретения также являются The technical result achieved when using the claimed invention is to provide the possibility of reconstitution of the claimed pharmaceutical composition and its repeated drying while maintaining its stability and pharmacological properties, increasing the shelf life of the solution prepared from the claimed pharmaceutical composition. The technical advantages of the claimed invention are also

- возможность приготовления инъекционного раствора с необходимой концентрацией действующего вещества за счет конечной формы средства в виде лиофилизата-сухого порошка;- the possibility of preparing an injection solution with the required concentration of the active substance due to the final form of the product in the form of a lyophilisate-dry powder;

- осмолярность раствора для инъекций не менее 300 мОсм/л, что соответствует осмолярности плазмы крови. - the osmolarity of the solution for injection is not less than 300 mOsm / l, which corresponds to the osmolarity of the blood plasma.

Техническая проблема решается тем, что заявляемая фармацевтическая композиция для приготовления инъекционного раствора при использовании в лечении магнитной гипертермии, согласно техническому решению, представляет собой лиофилизат раствора магнитных наночастиц кобальтового феррита (CоFе2О4) размером не более 20 нм, покрытых молекулами сорбита, при следующем соотношении компонентов, мас.%: The technical problem is solved by the fact that the claimed pharmaceutical composition for the preparation of an injection solution when used in the treatment of magnetic hyperthermia, according to the technical solution, is a lyophilisate of a solution of magnetic nanoparticles of cobalt ferrite (CoFe 2 O 4 ) with a size of no more than 20 nm, coated with sorbitol molecules, with the following ratio of components, wt%:

кобальтовый ферритcobalt ferrite 70-7570-75 сорбитsorbitol 25-3025-30

Средний диаметр указанных магнитных наночастиц составляет 16 нм. The average diameter of these magnetic nanoparticles is 16 nm.

Техническая проблема решается также тем, что способ получения заявляемой фармацевтической композиции характеризуется последовательным выполнением следующих шагов:The technical problem is also solved by the fact that the method of obtaining the claimed pharmaceutical composition is characterized by the sequential execution of the following steps:

а) готовят суспензию магнитных наночастиц феррита кобальта посредством добавления водных растворов хлорида железа (III) (FeCl3) и гексагидрата дихлорида кобальта (CoCl2⋅6H2O) к кипящему раствору гидроксида натрия (NaOH) при постоянном перемешивании и дальнейшем охлаждении смеси до комнатной температуры;a) a suspension of magnetic nanoparticles of cobalt ferrite is prepared by adding aqueous solutions of iron (III) chloride (FeCl 3 ) and cobalt dichloride hexahydrate (CoCl 2 ⋅ 6H 2 O) to a boiling solution of sodium hydroxide (NaOH) with constant stirring and further cooling the mixture to room temperature temperature;

b) наночастицы феррита кобальта в виде осадка в суспензии собирают при помощи постоянного магнита, после чего надосадочную жидкость декантируют;b) nanoparticles of cobalt ferrite in the form of a precipitate in the suspension is collected using a permanent magnet, after which the supernatant liquid is decanted;

с) готовят водный раствор наночастиц феррита кобальта с рН 2-3 посредством добавления к полученному осадку деионизированной воды.c) an aqueous solution of cobalt ferrite nanoparticles with pH 2-3 is prepared by adding deionized water to the resulting precipitate.

d) стабилизируют поверхность наночастиц в растворе цитрат-ионами;d) stabilize the surface of nanoparticles in solution with citrate ions;

e) доводят pH раствора до 7.3-7.4, добавляя по каплям при непрерывном перемешивании и постоянном контроле уровня pH раствор гидроксида натрия;e) adjust the pH of the solution to 7.3-7.4 by adding dropwise with continuous stirring and constant monitoring of the pH level, the sodium hydroxide solution;

f) полученный на шаге е) раствор наночастиц промывают с использованием центрифужных фильтров с размером пор не более 100 кДальтон.f) the nanoparticle solution obtained in step f) is washed using centrifugal filters with a pore size of not more than 100 kDaltons.

g) к полученному водному раствору наночастиц феррита кобальта добавляют сорбит в количестве 50-60 мг на каждые 100 мл раствора феррита кобальта; g) sorbitol is added to the obtained aqueous solution of cobalt ferrite nanoparticles in an amount of 50-60 mg for every 100 ml of cobalt ferrite solution;

h) полученный раствор с осмолярностью не более 300 мОсм/л фильтруют с последующей лиофилизацией при остаточном давлении не менее 0,64 миллибар. h) the resulting solution with an osmolarity of not more than 300 mOsm / l is filtered, followed by lyophilization at a residual pressure of not less than 0.64 mbar.

На шаге а) используют водный раствор хлорида железа (III) (FeCl3) в концентрации 81 г/л, гексагидрат хлорида кобальта (II) (CoCl2⋅6H2O) в концентрации 860 г/л, раствор гидроксида натрия (NaOH) в концентрации 1 моль/л, при этом для приготовления суспензии компоненты берут в следующем соотношении, мас.%:In step a), an aqueous solution of iron (III) chloride (FeCl 3 ) at a concentration of 81 g / l, cobalt (II) chloride hexahydrate (CoCl 2 ⋅6H 2 O) at a concentration of 860 g / l, sodium hydroxide solution (NaOH) at a concentration of 1 mol / l, while for the preparation of the suspension the components are taken in the following ratio, wt%:

хлорида железа (III) (FeCl3)iron (III) chloride (FeCl 3 ) 2525 дихлорида кобальта (CoCl2)cobalt dichloride (CoCl 2 ) 18eighteen раствор гидроксида натрия (NaOH)sodium hydroxide solution (NaOH) 5757

На шаге b) и с) выполняют промывку осадка деионизированной водой 2-3 раза. На шаге d) для образования цитрат-ионов на поверхности частиц к водному раствору феррита кобальта добавляют 0,01М раствор лимонной кислоты и 1М раствора гидроксида натрия, при этом на 40 мл раствора феррита кобальта берут 80 мл, и 1,3 мл указанных компонентов соответственно. Указанные магнитные наночастицы представляют собой Co-замещенные магнитные наночастицы на основе магнетита формулы CoFe2O4. После шага b) может быть проведено дополнительное окисление поверхности наночастиц, для чего In step b) and c), wash the precipitate with deionized water 2-3 times. In step d), to form citrate ions on the surface of the particles, 0.01M citric acid solution and 1M sodium hydroxide solution are added to an aqueous solution of cobalt ferrite, while 80 ml are taken for 40 ml of cobalt ferrite solution, and 1.3 ml of these components, respectively ... These magnetic nanoparticles are Co-substituted magnetic nanoparticles based on magnetite of the formula CoFe 2 O 4 . After step b), additional oxidation of the nanoparticle surface can be carried out, for which

- к полученным наночастицам кобальтового феррита добавляют растворы азотной кислоты в концентрации 2 моль/л и наногидрата нитрата железа (III) концентрации 85 мг/мл в объеме по 30 мл каждый на 40 Мл раствора наночастиц и кипятят при постоянном перемешивании с последующим охлаждением смеси до комнатной температуры,- to the obtained nanoparticles of cobalt ferrite, add solutions of nitric acid at a concentration of 2 mol / l and nanohydrate of iron (III) nitrate with a concentration of 85 mg / ml in a volume of 30 ml each for 40 ml of nanoparticle solution and boil with constant stirring, followed by cooling the mixture to room temperature temperature,

- после чего полученный в результате синтеза осадок наночастиц кобальтового феррита, собирают на дне колбы при помощи постоянного магнита, а образовавшуюся надосадочную жидкость декантируют с последующей промывкой полученного осадка азотной кислотой.- after which the precipitate of cobalt ferrite nanoparticles obtained as a result of synthesis is collected at the bottom of the flask using a permanent magnet, and the resulting supernatant liquid is decanted, followed by washing the resulting precipitate with nitric acid.

Заявленный технический результат достигается за счет использования в составе композиции наночастиц кобальтового феррита и их магнитных свойств. Особые преимущества МНЧ кобальтового феррита заключаются в том, что Co в состоянии +2 и Fe в состоянии +3 имеют высокую стабильность, и в таких материалах обычно не происходит воздушное окисление. Чтобы преодолеть некоторые из ограничений, были синтезированы нанокубы CoFe2O4 и изучены их магнитные свойства и для перспективных методов лечения гипертермии и доставки лекарств [Manuchehrabadi N., Gao Z., Zhang, J. et al. Improved tissue cryopreservation using inductive heating of magnetic nanoparticles. Sci Transl Med, 2017, 9(379)]. Ферриты кобальта являются одними из наиболее перспективных материалов из-за их высокой способности намагничивания. Они обладают частично обратной структурой шпинелей, где обе катионные подрешетки заняты ионами марганца/кобальта и железа. Для создания идеального гипертермического агента важно модулировать структурные и магнитные свойства наночастиц. Одним из подходов к повышению стабильности и производительности наночастиц является использование поверхностного покрытия на магнитной наночастице. The claimed technical result is achieved due to the use of cobalt ferrite nanoparticles in the composition and their magnetic properties. The special advantages of cobalt ferrite MNPs are that Co in the +2 state and Fe in the +3 state are highly stable, and air oxidation usually does not occur in such materials. To overcome some of the limitations, CoFe 2 O 4 nanocubes were synthesized and their magnetic properties were studied for promising methods for the treatment of hyperthermia and drug delivery [Manuchehrabadi N., Gao Z., Zhang, J. et al. Improved tissue cryopreservation using inductive heating of magnetic nanoparticles. Sci Transl Med, 2017, 9 (379)]. Cobalt ferrites are one of the most promising materials due to their high magnetization capacity. They have a partially reverse spinel structure, where both cationic sublattices are occupied by manganese / cobalt and iron ions. To create an ideal hyperthermal agent, it is important to modulate the structural and magnetic properties of nanoparticles. One of the approaches to increasing the stability and performance of nanoparticles is the use of a surface coating on a magnetic nanoparticle.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами и изображениями.The claimed invention is illustrated by the following drawings and images.

На фиг.1 представлено фото наночастиц феррита кобальта, полученных соосаждением солей при кипячении.Figure 1 shows a photo of cobalt ferrite nanoparticles obtained by coprecipitation of salts during boiling.

На фиг.2а-б представлена химическая схема синтеза заявляемой фармацевтической композиции.Figure 2a-b shows a chemical scheme for the synthesis of the claimed pharmaceutical composition.

На фиг. 3 представлены FIG. 3 presented

(А) Раствор наночастиц после добавления деионизированной воды,(A) Nanoparticle solution after adding deionized water,

(Б) Озвучивание на ультразвуковой бане раствора наночастиц феррита кобальта в деионизированной воде.(B) Sonication in an ultrasonic bath of a solution of cobalt ferrite nanoparticles in deionized water.

На фиг.4 представлены Figure 4 presents

(А) Раствор наночастиц феррита кобальта после редиспергирования в деионизированной воде,(A) A solution of cobalt ferrite nanoparticles after redispersion in deionized water,

(Б) Осадок из наночастиц феррита кобальта, полученный после добавления 0.01М растовра лимонной кислоты, (B) Sediment of cobalt ferrite nanoparticles obtained after adding 0.01 M citric acid solution,

(В) Добавление 1М раствора гидроксила натрия и повышение значения pH до 7.4.(B) Adding 1M sodium hydroxyl solution and raising the pH to 7.4.

На фиг.5 представлен центрифужный фильтр с наночастицами феррита кобальта после центрифугирования.Figure 5 shows a centrifugal filter with nanoparticles of cobalt ferrite after centrifugation.

На фиг.6 представлено получение лиофилизата наночастиц феррита кобальта.Figure 6 shows the preparation of a lyophilisate of cobalt ferrite nanoparticles.

На фиг.7 представлен лиофилизат наночастиц в стерильном флаконе.Figure 7 shows a lyophilisate of nanoparticles in a sterile vial.

На фиг.8 представлена рентгенограмма кобальтового феррита.Figure 8 shows an X-ray diffraction pattern of cobalt ferrite.

На фиг.9 представлены результаты измерения гидродинамического размера наночастиц методом динамического светорассеяния (ДСР).Figure 9 shows the results of measuring the hydrodynamic size of nanoparticles by dynamic light scattering (DLS).

На фиг.10 представлено изображение наночастиц, полученное методом просвечивающей электронной микроскопии (слева) и методом атомно-сканирующей микроскопии (АСМ).Figure 10 is a transmission electron microscopy image (left) and an atomic scanning microscopy (AFM) image of the nanoparticles.

На фиг.11 представлен график зависимости интенсивности сигнала от гидродинамического размера наночастиц феррита кобальта от 1-го дня испытания.Figure 11 shows a graph of the dependence of the signal intensity on the hydrodynamic size of nanoparticles of cobalt ferrite from the 1st day of testing.

На фиг.12 представлен график зависимости интенсивности сигнала от гидродинамического размера наночастиц феррита кобальта от 10-го дня испытания.Figure 12 presents a graph of the dependence of the signal intensity on the hydrodynamic size of nanoparticles of cobalt ferrite from the 10th day of testing.

На фиг.13 представлен график зависимости интенсивности сигнала от гидродинамического размера наночастиц феррита кобальта от 20-го дня испытания.Figure 13 presents a graph of the dependence of the signal intensity on the hydrodynamic size of nanoparticles of cobalt ferrite from the 20th day of testing.

На фиг.14 представлена гистограмма распределения наночастиц по высоте для образца от 1-го дня испытания.On Fig presents a histogram of the distribution of nanoparticles in height for the sample from the 1st day of testing.

На фиг.15 представлено изображение наночастиц, полученное методом атомно-сканирующей микроскопии (АСМ) от 1-го дня испытания.Figure 15 shows an atomic scanning microscopy (AFM) image of nanoparticles from day 1 of testing.

На фиг.16 представлена гистограмма распределения наночастиц по высоте для образца от 10-го дня испытания.On Fig presents a histogram of the distribution of nanoparticles in height for the sample from the 10th day of testing.

На фиг.17 представлено изображение наночастиц, полученное методом атомно-сканирующей микроскопии (АСМ) от 10-го дня испытания.Figure 17 shows an atomic scanning microscopy (AFM) image of nanoparticles from day 10 of testing.

На фиг.18 представлена гистограмма распределения наночастиц по высоте для образца от 20-го дня испытания.On Fig presents a histogram of the distribution of nanoparticles in height for the sample from the 20th day of testing.

На фиг.19 представлено изображение наночастиц, полученное методом атомно-сканирующей микроскопии (АСМ) от 20-го дня испытания.Figure 19 shows an atomic scanning microscopy (AFM) image of nanoparticles from day 20 of testing.

На фиг.20 представлен результаты рентгеноструктурного анализа образца наночастиц.Figure 20 shows the results of X-ray diffraction analysis of a sample of nanoparticles.

На фиг. 21 представлено контрольное фото интратуморальной инъекции МНЧ на препарате опухоли.FIG. 21 shows a control photo of an intratumoral injection of MNPs on a tumor preparation.

На фиг. 22 представлены основные этапы сеанса гипертермии:FIG. 22 shows the main stages of a hyperthermia session:

А - Интратуморальное введение частицA - Intratumoral administration of particles

Б - Мышь в держателе помещают в генератор переменного магнитного поляB - The mouse in the holder is placed in an alternating magnetic field generator

В - Тепловизор, присоединенный к смартфону направлен на опухольB - Thermal imager attached to a smartphone aimed at the tumor

Г - Измерение температуры опухоли в режиме реального времени.D - Measurement of tumor temperature in real time.

На фиг.23 представлен график роста индивидуальных опухолей в группе 1 (контроль).Figure 23 is a graph showing the growth of individual tumors in group 1 (control).

На фиг.24 представлен график роста индивидуальных опухолей в группе 2 (МНЧ без магнитного поля).On Fig presents a graph of the growth of individual tumors in group 2 (MNP without magnetic field).

На фиг.25 представлен график роста индивидуальных опухолей в группе 3 (МНЧ+ переменное магнитное поле).Figure 25 shows a graph of the growth of individual tumors in group 3 (MNP + alternating magnetic field).

На фиг.26 представлен график роста индивидуальных опухолей в группе 4 (цисплатин).On Fig presents a graph of the growth of individual tumors in group 4 (cisplatin).

На фиг.27 представлен график роста индивидуальных опухолей в группе 5 (МНЧ+ переменное магнитное поле+цисплатин).On Fig presents a graph of the growth of individual tumors in group 5 (MNP + alternating magnetic field + cisplatin).

На фиг.28 представлен график роста опухолей в исследуемых группах 1-5.On Fig presents a graph of the growth of tumors in the study groups 1-5.

На фиг.29 представлен график выживаемости в исследуемых группах 1-5.On Fig presents a graph of survival in study groups 1-5.

На фиг.20 представлен график роста опухолей в группе 4 и эффективно прогретых опухолей в группе 5. Figure 20 is a graph of tumor growth in Group 4 and effectively warmed tumors in Group 5.

На фиг.31 представлен график изменения массы тела в исследуемых группах 1-5.On Fig presents a graph of changes in body weight in the study groups 1-5.

На фиг.32 представлено репрезентативное фото опухолей у животных, получавших и не получавших лечение гипертермией (12-й день после начала терапии).Figure 32 is a representative photo of tumors in animals treated and not treated with hyperthermia (12th day after initiation of therapy).

На фиг.33 представлен график роста индивидуальных опухолей CT-26 в группе 1 (контроль).Figure 33 is a graph showing the growth of individual CT-26 tumors in group 1 (control).

На фиг.34 представлен график роста индивидуальных опухолей CT-26 в группе 2 (сорбит).Figure 34 is a graph showing the growth of individual CT-26 tumors in group 2 (sorbitol).

На фиг.35 представлен график роста индивидуальных опухолей CT-26 в группе 3 (МНЧ без поля).Figure 35 shows a graph of the growth of individual CT-26 tumors in group 3 (MNP without field).

На фиг.36 представлен график роста индивидуальных опухолей CT-26 в группе 4 (МНЧ+поле).Figure 36 is a graph of the growth of individual CT-26 tumors in group 4 (MNP + field).

На фиг.37 представлен график изменения объема опухолей в среднем в каждой из групп.On Fig presents a graph of changes in the volume of tumors on average in each of the groups.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Способ получения заявляемой фармацевтической композиции описан ниже с использованием примера конкретной реализации, обеспечивающего получение 1,5 г заявляемого лиофилизата фармацевтической композиции (фиг.1). Реализация способа возможна для любых технологически приемлемых объемов, при пропорциональном увеличении количества всех компонентов синтеза. В лабораторных условия максимально за один цикл была получена фармацевтическая композиция в количестве 15 г при десятикратной загрузке компонентов (фиг.2а, 2б).The method of obtaining the claimed pharmaceutical composition is described below using an example of a specific implementation, providing 1.5 g of the claimed lyophilisate of the pharmaceutical composition (figure 1). The implementation of the method is possible for any technologically acceptable volumes, with a proportional increase in the amount of all components of the synthesis. Under laboratory conditions, in a maximum of one cycle, a pharmaceutical composition was obtained in an amount of 15 g with a tenfold loading of the components (Figs. 2a, 2b).

Для получения заявляемой фармацевтической композиции были использованы следующие реагенты и материалы:To obtain the claimed pharmaceutical composition, the following reagents and materials were used:

хлорид железа (III) безводный (FeCl3, 97%), гексагидрат хлорида кобальта (II) (CoCl2×6H2O, 97%), нонагидрат нитрата железа (III) (Fe(NO3)3×9H2O, ≥98.0%), соляная кислота (HCl, 36%), азотная кислота (HNO3; ≥65.0%), гидроксид натрия (NaOH, ≥98.0%) и лимонная кислота (C6H8O7, 99%) были приобретены в компании Sigma-Aldrich, Cорбит (C6H14O6, ≥98.0%) был приобретен в компании Sigma-Aldrich. Деионизированная вода была получена при помощи системы очистки воды Millipore Milli-Q Academic System. Все реагенты использовались далее без какой-либо дополнительной очистки. Вся лабораторная стеклянная посуда, использовавшаяся для проведения реакций, была отмыта горячей царской водкой (HCl (36%) / HNO3 (65%) = 3/1) и затем деионизированной водой.anhydrous iron (III) chloride (FeCl 3 , 97%), cobalt (II) chloride hexahydrate (CoCl 2 × 6H 2 O, 97%), iron (III) nitrate nonahydrate (Fe (NO 3 ) 3 × 9H 2 O, ≥98.0%), hydrochloric acid (HCl, 36%), nitric acid (HNO 3 ; ≥65.0%), sodium hydroxide (NaOH, ≥98.0%) and citric acid (C 6 H 8 O 7 , 99%) were purchased from Sigma-Aldrich, Sorbitol (C 6 H 14 O 6 , ≥98.0%) was purchased from Sigma-Aldrich. Deionized water was produced using the Millipore Milli-Q Academic System. All reagents were used further without any additional purification. All laboratory glassware used for the reactions was washed with hot aqua regia (HCl (36%) / HNO 3 (65%) = 3/1) and then with deionized water.

1. Приготовление растворов солей1. Preparation of salt solutions

В стеклянный стакан объемом 50 мл загружают 3.24 г хлорида железа (III) и добавляют 40 мл деионизированной воды при непрерывном перемешивании на магнитной мешалке после чего раствор нагревают то температуры 50°С.A 50 ml glass beaker is charged with 3.24 g of iron (III) chloride, and 40 ml of deionized water is added with continuous stirring on a magnetic stirrer, after which the solution is heated to a temperature of 50 ° C.

Аналогично, в стеклянный стакан объемом 10 мл загружают 4.30 г гексагидрата хлорида кобальта (II) и добавляют раствор 1 мл соляной кислоты в 4 мл деионизированной воды при непрерывном перемешивании на магнитной мешалке, после чего нагревают до температуры 50°С. После этого полученные растворы солей смешивают.Similarly, 4.30 g of cobalt (II) chloride hexahydrate is loaded into a 10 ml glass beaker, and a solution of 1 ml of hydrochloric acid in 4 ml of deionized water is added with continuous stirring on a magnetic stirrer, and then heated to a temperature of 50 ° C. After that, the resulting salt solutions are mixed.

2. Приготовление суспензии, содержащей наночастицы феррита кобальта2. Preparation of a suspension containing nanoparticles of cobalt ferrite

Затем в трехгорлую колбу объемом 1 л помещают 8,12 г гидроксида натрия и добавляют 203 мл деионизированной воды при непрерывном перемешивании на магнитной мешалке для приготовления 1М раствора гидроксида натрия. Полученный раствор нагревают до кипения, и затем к нему прикапывают приготовленный раствор солей. В результате цвет раствора меняется на темно-коричневый, а затем на черный, что свидетельствует о протекании реакции и образовании наночастиц феррита кобальта.Then, 8.12 g of sodium hydroxide is placed in a three-necked flask with a volume of 1 liter, and 203 ml of deionized water is added with continuous stirring on a magnetic stirrer to prepare 1M sodium hydroxide solution. The resulting solution is heated to boiling, and then the prepared salt solution is added dropwise to it. As a result, the color of the solution changes to dark brown and then to black, which indicates the progress of the reaction and the formation of nanoparticles of cobalt ferrite.

3. Декантирование3. Decanting

Полученные после синтеза наночастицы феррита кобальта собирают на дне колбы при помощи постоянного магнита, надосадочную жидкость декантируют. Оставшийся осадок промывают деионизированной водой (3×250 мл). Далее, полученный осадок растворяют в 30 мл 2М раствора азотной кислоты и затем добавляют 30 мл 0,35М раствора нонагидрата нитрата железа (III). Полученный раствор нагревают до 100°С и перемешивают в течение 1 ч. После окончания реакции, раствор охлаждают до комнатной температуру путем удаления источника нагрева и наночастицы собирают на дне колбы при помощи постоянного магнита. Надосадочную жидкость декантируют, а образовавшийся осадок промывают 2М раствором азотной кислоты (2×300 мл). После промывки наночастицы редиспергируют в 40 мл деионизированной воды (фиг.3, 4А).The cobalt ferrite nanoparticles obtained after synthesis are collected at the bottom of the flask using a permanent magnet, and the supernatant is decanted. The remaining precipitate is washed with deionized water (3 x 250 ml). Further, the resulting precipitate is dissolved in 30 ml of 2M nitric acid solution and then 30 ml of 0.35M solution of iron (III) nitrate nonahydrate is added. The resulting solution was heated to 100 ° C and stirred for 1 hour. After the reaction was completed, the solution was cooled to room temperature by removing the heating source, and the nanoparticles were collected at the bottom of the flask using a permanent magnet. The supernatant liquid is decanted, and the formed precipitate is washed with 2M nitric acid solution (2 × 300 ml). After washing, the nanoparticles are redispersed in 40 ml of deionized water (Fig. 3, 4A).

1. Стабилизация наночастиц1. Stabilization of nanoparticles

Для придания стабильности наночастицам в физиологическом условиях (pH=7.4) их поверхность покрывают цитрат-ионами. Для этого к 40 мл водного раствора наночастиц добавляют 40 мл 0.01М раствора лимонной кислоты, что приводит к их выпадению (фиг.4Б). Затем добавляют по каплям 1,3 мл 1М раствора гидроксида натрия, повышая значение pH раствора с 2.3 до 7.4, что приводит к покрытию наночастиц цитрат-ионами и стабилизации (фиг.4В). Полученный раствор наночастиц разливают по центрифужным фильтрам (6 штук) на 100 кДа, уравновешивают на весах и центрифугируют в течение 20 мин при 6000 об/мин (фиг. 5). Нижний бледный слой сливают. К оставшемуся на фильтрах осадку добавляют 20 мл раствора для промывки наночастиц, уравновешивают на весах и снова центрифугируют 20 мин при 6000 об/мин. Описанную выше процедуру повторяют дважды. Образовавшийся осадок редиспергируют в 10 мл деионизированной воды и полученный раствор собирают пипеткой в пластиковую пробирку на 15 мл, после чего озвучивают на ультразвуковой бане в течение 5 мин. Концентрацию наночастиц феррита кобальта определяют при помощи метода атомно-эмиссионной спектроскопии путем измерения интенсивности линии испускания исследуемого вещества и калибровочных стандартов с известной концентрацией железа и кобальта. To give stability to nanoparticles under physiological conditions (pH = 7.4), their surface is coated with citrate ions. For this, 40 ml of 0.01M citric acid solution is added to 40 ml of an aqueous solution of nanoparticles, which leads to their precipitation (Fig. 4B). Then add dropwise 1.3 ml of 1M sodium hydroxide solution, increasing the pH of the solution from 2.3 to 7.4, which leads to the coating of nanoparticles with citrate ions and stabilization (Fig.4B). The resulting solution of nanoparticles is poured into centrifugal filters (6 pieces) of 100 kDa, equilibrated on a balance and centrifuged for 20 min at 6000 rpm (Fig. 5). The lower pale layer is discarded. To the sediment remaining on the filters, add 20 ml of a solution for washing nanoparticles, equilibrate on a balance, and centrifuge again for 20 min at 6000 rpm. The above procedure is repeated twice. The formed precipitate is redispersed in 10 ml of deionized water and the resulting solution is collected with a pipette into a 15 ml plastic tube, after which it is sonicated in an ultrasonic bath for 5 minutes. The concentration of cobalt ferrite nanoparticles is determined using atomic emission spectroscopy by measuring the intensity of the emission line of the test substance and calibration standards with a known concentration of iron and cobalt.

2. Покрытие сорбитом2. Coating with sorbitol

Образец разбавляют раствором сорбита (300 мОсм/л) таким образом, чтобы значения концентрации укладывались в диапазон 5-50 мкг/мл. Концентрация железа в исследуемом образце составила 48,6 мкг/мл.The sample is diluted with a sorbitol solution (300 mOsm / L) so that the concentration values fall within the range of 5-50 μg / ml. The iron concentration in the test sample was 48.6 μg / ml.

Определение гидродинамического диаметра наночастиц феррита кобальта осуществляют при помощи метода динамического светорассеяния (фиг.9). Концентрация дисперсной фазы наночастиц в измерительной кювете при проведении измерения составляет 40 мкг/мл. При подготовке проб проводят фильтрацию образца через фильтр с диаметром пор 0,22 мкм, чтобы отделить небольшие агрегаты, пыль и макрочастицы. Далее проводят 3 измерения гидродинамического диаметра наночастиц феррита кобальта. Как видно из приведенных графиков (фиг.10,11), среднее значение гидродинамического диаметра составляет 45 нм.Determination of the hydrodynamic diameter of cobalt ferrite nanoparticles is carried out using the method of dynamic light scattering (Fig. 9). The concentration of the dispersed phase of nanoparticles in the measuring cuvette during the measurement is 40 μg / ml. When preparing samples, the sample is filtered through a filter with a pore diameter of 0.22 µm to separate small aggregates, dust and particulates. Next, 3 measurements of the hydrodynamic diameter of cobalt ferrite nanoparticles are carried out. As can be seen from the graphs (Fig. 10, 11), the average value of the hydrodynamic diameter is 45 nm.

1. Лиофилизация1. Lyophilization

Полученный раствор лиофилизируют, для этого производят фильтрацию раствора наночастиц через шприцевой фильтр с размером пор 0.22 мкм, после чего замораживают при температуре -20°С.The resulting solution is lyophilized; for this, the nanoparticle solution is filtered through a syringe filter with a pore size of 0.22 μm, and then frozen at a temperature of -20 ° C.

Флакон с замороженным раствором помещают в колбу на 1 л, закрепленную на лиофильной установке (фиг. 6). Лиофилизацию проводят при остаточном давлении 0.64 мбар в течение 2 часов.The vial with the frozen solution is placed in a 1 L flask fixed to a lyophilizer (Fig. 6). Lyophilization is carried out at a residual pressure of 0.64 mbar for 2 hours.

2. Проведение исследований состава и морфологии полученных наночастиц2. Conducting studies of the composition and morphology of the obtained nanoparticles

Для проведения исследований наночастиц методом рентгенофазового анализа, 100 мг лиофилизата (фиг.7) помещают в специальную кювету и проводят регистрацию дифрактограмм в режиме θ/2θ с постоянным временем в точке с использованием CoKα-излучения (фиг.8). Положения 3-х наиболее интенсивных пиков дифракции СoFe2O4 соответствуют следующим дифракционным углам:To conduct studies of nanoparticles by X-ray phase analysis, 100 mg of the lyophilisate (Fig. 7) is placed in a special cuvette and diffraction patterns are recorded in the θ / 2θ mode with constant time at a point using CoKα radiation (Fig. 8). The positions of the 3 most intense diffraction peaks of CoFe 2 O 4 correspond to the following diffraction angles:

Figure 00000001
Figure 00000001

Таким образом, полученные методом рентгенофазового анализа данные подтверждают тот факт, что полученные наночастицы содержат в своем составе чистый феррит кобальта.Thus, the data obtained by X-ray phase analysis confirm the fact that the nanoparticles obtained contain pure cobalt ferrite.

Для определения морфологии наночастиц используют атомно-силовую микроскопию, в которой определяют линейные размеры частиц. Концентрация наночастиц в исследуемом образце при проведении измерения составляет 40 мкг/мл. На фиг. 15, 17,19 представлены микрофотографии, полученные методом атомно-силовой микроскопии и соответствующие гистограммы распределения наночастиц по размерам (фиг. 14,16,18). Средний размер наночастиц составил 16 нм.To determine the morphology of nanoparticles, atomic force microscopy is used, in which the linear dimensions of the particles are determined. The concentration of nanoparticles in the test sample during the measurement is 40 μg / ml. FIG. 15, 17, 19 are photomicrographs obtained by atomic force microscopy and the corresponding histograms of the nanoparticle size distribution (Fig. 14, 16, 18). The average nanoparticle size was 16 nm.

Терапевтическую активность контролируемой гипертермии c использованием заявляемой фармацевтической композиции проводили на двух моделях опухолей:The therapeutic activity of controlled hyperthermia using the claimed pharmaceutical composition was carried out on two tumor models:

мышиной модели рака молочной железы 4T1 - высокоагрессивной модели, характеризующейся резистентностью к химиотерапии и высоким уровнем метастазирования;the 4T1 mouse breast cancer model, a highly aggressive model characterized by resistance to chemotherapy and a high rate of metastasis;

мышиной модели рака прямой кишки мыши CT-26, широко используемой иммуногенной опухоли, для которой не характерны спонтанные метастазы.the CT-26 mouse rectal cancer model, a widely used immunogenic tumor that does not exhibit spontaneous metastases.

Были выбраны следующие параметры для проведения терапии:The following parameters were chosen for the therapy:

1. Параметры переменного магнитного поля в диапазоне от 220 кГц-10 мТл до 260 кГц-24мТл.1. Variable magnetic field parameters in the range from 220 kHz-10 mT to 260 kHz-24 mT.

2. Концентрация препарата – 90 мг/мл.2. The concentration of the drug is 90 mg / ml.

3. Объем интратуморальной инъекции – 50 мкл.3. The volume of intratumoral injection is 50 µl.

4. Длительности сеанса гипертермии – 30 мин.4. The duration of the hyperthermia session is 30 minutes.

5. Количества сеансов гипертермии – трехкратная гипертермия с интервалом в 24 ч для режимов 260 кГц-24мТл/390 кГц-16 мТл; однократная гипертермия для режима 220 кГц-10 мТл.5. The number of sessions of hyperthermia - threefold hyperthermia with an interval of 24 hours for modes 260 kHz-24 mT / 390 kHz-16 mT; single hyperthermia for 220 kHz-10 mT.

Кроме того, была произведено сравнение температуры, детектируемой тепловизором с внешней стороны опухоли (через кожу), и изнутри. Для этого животному, находящемуся под наркозом, производили разрез кожи вдоль позвоночника для выделения кожной складки с опухолью. Далее измеряли температуру внешней и внутренней поверхности опухоли. Оказалось, что показатели тепловизора в том и другом случае существенно не отличаются. Таким образом, было установлено, что детекция температуры с внешней стороны опухоли не искажается теплоизоляционными свойствами кожи, и температура, детектируемая с внешней поверхности опухоли, адекватно отражает температуру внутри опухоли. Кроме того, в этой серии экспериментов была отработана методика внутриопухолевой инъекции, обеспечивающая инфильтрацию опухоли магнитными наночастицами. Так, на фиг. 21 видно, что МНЧ находятся внутри и вокруг опухолевых тканей.In addition, a comparison was made of the temperature detected by the thermal imager from the outside of the tumor (through the skin) and from the inside. For this, the animal under anesthesia was made a skin incision along the spine to isolate a skin fold with a tumor. Next, the temperature of the outer and inner surfaces of the tumor was measured. It turned out that the performance of the thermal imager in both cases does not differ significantly. Thus, it was found that the temperature detection from the outside of the tumor is not distorted by the thermal insulation properties of the skin, and the temperature detected from the outside of the tumor adequately reflects the temperature inside the tumor. In addition, in this series of experiments, the technique of intratumoral injection was developed, which ensures the infiltration of the tumor with magnetic nanoparticles. Thus, in FIG. 21 shows that MNPs are located in and around tumor tissues.

Оценка специфической противоопухолевой активности контролируемой гипертермии на модели рака молочной железы мыши 4T1Evaluation of specific antitumor activity of controlled hyperthermia in a 4T1 mouse breast cancer model

В первом эксперименте проводили терапию опухолей 4Т1 в условиях умеренной гипертермии (режим 220 кГц-10 мТл) (фиг.22).In the first experiment, 4T1 tumors were treated under conditions of moderate hyperthermia (mode 220 kHz-10 mT) (Fig. 22).

За день до начала терапии 50 животных были распределены по 5 группам:The day before the start of therapy, 50 animals were divided into 5 groups:

Группа 1. Контрольная группа - мыши, не получающие терапию (no treatment, n=10). Group 1. Control group - mice not receiving therapy (no treatment, n = 10).

Группа 2. Группа, получающая магнитные наночастицы без воздействия переменного магнитного поля (NP only, n=10).Group 2. Group receiving magnetic nanoparticles without exposure to an alternating magnetic field (NP only, n = 10).

Группа 3. Группа, получающая магнитные наночастицы кобальтового феррита с сорбитом с последующей экспозицией в переменном магнитном поле (NP+AFM; n=10).Group 3. Group receiving magnetic nanoparticles of cobalt ferrite with sorbitol, followed by exposure to an alternating magnetic field (NP + AFM; n = 10).

Группа 4. Группа, получающая терапию цисплатином (cis; n=10).Group 4. Group receiving cisplatin therapy (cis; n = 10).

Группа 5. Группа, получающая магнитные наночастицы с последующей экспозицией в переменном магнитном поле в сочетании с химиотерапией цисплатином (NP+AFM+cis; n=10).Group 5. Group receiving magnetic nanoparticles followed by exposure to an alternating magnetic field in combination with chemotherapy with cisplatin (NP + AFM + cis; n = 10).

Группа 3 представляла собой основную экспериментальную группу. Group 3 was the main experimental group.

Известно, что гипертермия способна оказывать как прямое повреждающее воздействие на опухоль, так и опосредованное - когда используется в комбинации с химио- и лучевой терапией. Предположительно, улучшение кровотока в области локального нагрева способствует более эффективному накоплению химиопрепарата (Sohail et al., 2017). Для изучения эффективности магнитной гипертермии в комбинированной терапии в дизайн эксперимента были введены две дополнительные группы: группа 4 получала только цисплатин (контроль химиотерапии), а группа 5 - химиотерапию в сочетании с цисплатином.It is known that hyperthermia is capable of exerting both a direct damaging effect on a tumor and an indirect one when used in combination with chemotherapy and radiation therapy. Presumably, improved blood flow in the area of local heating contributes to more efficient accumulation of chemotherapy (Sohail et al., 2017). To study the effectiveness of magnetic hyperthermia in combination therapy, two additional groups were introduced into the experimental design: group 4 received only cisplatin (chemotherapy control), and group 5 received chemotherapy in combination with cisplatin.

Вводили 50 мкл наночастиц с концентрацией 90 мг/мл (Co+Fe).50 μl of nanoparticles with a concentration of 90 mg / ml (Co + Fe) were injected.

Через 5 минут после инъекции наночастиц мышь в специальном держателе помещали в генератор переменного магнитного поля и осуществляли сеанс контролируемой гипертермии со следующими параметрами: 220 кГц – 10 мТл, продолжительность сеанса – 30 мин.5 minutes after the injection of nanoparticles, the mouse in a special holder was placed in an alternating magnetic field generator and a controlled hyperthermia session was performed with the following parameters: 220 kHz - 10 mT, session duration - 30 min.

Внутривенное введение цисплатина проводили на основании данных литературы. Была выбрана доза 5 мг/кг, двукратно с интервалом в 4 дня. Intravenous administration of cisplatin was performed based on literature data. A dose of 5 mg / kg was chosen, twice with an interval of 4 days.

Оценку эффективности разогрева опухолевых тканей проводили при помощи тепловизора Seek Thermal и/или ИК-термометром. Для повышения эффективности детекции зону вокруг опухоли перед экспериментом выбривали повторно. Температуру опухоли и прилегающих тканей измеряли до помещения животных в генератор магнитного поля, через 10 мин и 30 мин в поле. Наряду с абсолютными показателями температуры, оценивали следующие параметры:Evaluation of the efficiency of heating tumor tissues was carried out using a Seek Thermal thermal imager and / or an IR thermometer. To increase the detection efficiency, the area around the tumor was shaved again before the experiment. The temperature of the tumor and adjacent tissues was measured before placing the animals in the magnetic field generator, after 10 min and 30 min in the field. Along with the absolute temperature values, the following parameters were evaluated:

1. Максимальную разницу температур в опухоли в течение 30 минут гипертермии (Δ max опух)1. The maximum temperature difference in the tumor during 30 minutes of hyperthermia (Δ max swell)

2. Максимальную разницу температур в прилегающих тканях в течение 30 минут гипертермии (Δ max кожа)2. The maximum temperature difference in adjacent tissues within 30 minutes of hyperthermia (Δ max skin)

3. Максимальную разницу температур между опухолью и прилегающими тканями в течение 30 минут гипертермии (Δ max опух-кожа).3. The maximum temperature difference between the tumor and adjacent tissues within 30 minutes of hyperthermia (Δ max swollen skin).

В таблицах 1 и 2 представлены данные, полученные при помощи тепловизора в группе 2 и 5, соответственно. Из приведенных данных видно, что температура тела животных под наркозом ниже, чем в норме (в среднем 31°С), что связано с нарушением терморегуляции. Также видно, что несмотря на разогрев прилегающих к опухоли участков кожи, гипертермия носит локальный характер с максимумом в области интратуморальной инъекции частиц. Для оценки разницы температур в опухоли и нормальных тканях необходимо измерять температуру на участке кожи, отстоящем от очага нагрева, что было затруднительно в связи с теплоизолирующими свойствами шерсти. На основании данных тепловизора были выделены группы с различной эффективностью разогрева опухолей:Tables 1 and 2 show the data obtained with the thermal imager in groups 2 and 5, respectively. It can be seen from the above data that the body temperature of animals under anesthesia is lower than normal (on average 31 ° C), which is associated with a violation of thermoregulation. It is also seen that, despite the heating of the skin areas adjacent to the tumor, hyperthermia is local in nature with a maximum in the area of intratumoral injection of particles. To assess the temperature difference in the tumor and normal tissues, it is necessary to measure the temperature in the area of the skin distant from the heating focus, which was difficult due to the heat-insulating properties of wool. Based on the thermal imager data, groups with different tumor heating efficiency were identified:

1. Неэффективная гипертермия (T опух≤37°ΔC)1. Ineffective hyperthermia (T swelling≤37 ° ΔC)

2. Субоптимальная гипертермия (37°C<T опух≤40°C)2. Suboptimal hyperthermia (37 ° C <T swelling≤40 ° C)

3. Эффективная гипертермия (Т опух>40°C).3. Effective hyperthermia (T swelling> 40 ° C).

Таблица 1 – Данные измерения температуры опухолей и окружающих тканей в группе 2 (NP+AFM).Table 1 - Temperature measurement data for tumors and surrounding tissues in group 2 (NP + AFM).

Шифр животногоAnimal cipher 0 мин0 minutes 10 мин10 minutes 30 мин30 min Δ max опухΔ max swollen Δ max кожаΔ max leather Δ max опух-
кожа
Δ max swelling
leather
Т опухT is swollen Т кожаT leather Т опухT is swollen Т кожаT leather Т опухT is swollen Т кожаT leather 18-218-2 3131 3434 NDND NDND 3131 29.529.5 -3-3 -4,5-4.5 1.51.5 19-219-2 3131 3131 3434 3131 3131 28.528.5 33 00 33 20-220-2 3131 3131 3636 3131 3333 30thirty 5five 00 5five 21-221-2 30thirty 30thirty 3333 2929 3434 3131 44 1one 44 22-222-2 30thirty 3232 3636 33.533.5 3737 34.534.5 77 2,52.5 2.52.5 23-223-2 3131 3131 3333 29.529.5 3333 30.530.5 22 -0,5-0.5 3.53.5 24-224-2 3131 3131 3636 32.532.5 NDND NDND 5five 1,51.5 3.53.5 25-225-2 3131 3333 3838 3232 4141 3636 10ten 33 5five 26-226-2 3131 2929 4040 3535 3838 3434 99 66 5five 27-227-2 30thirty 2727 3737 3434 4040 3434 10ten 77 66

Таблица 2 – Данные измерения температуры опухолей и окружающих тканей в группе 5 (NP+AFM+cis).Table 2 - Temperature measurement data for tumors and surrounding tissues in group 5 (NP + AFM + cis).

Шифр животногоAnimal cipher 0 мин0 minutes 10 мин10 minutes 30 мин30 min Δ max опухΔ max swollen Δ max кожаΔ max leather Δ max опух-
кожа
Δ max swelling
leather
Т опухT is swollen Т кожаT leather Т опухT is swollen Т кожаT leather Т опухT is swollen Т кожаT leather 18-118-1 3131 3131 4141 3535 4040 3636 99 5five 44 18-518-5 3131 3232 3939 33,533.5 4242 3636 11eleven 5five 66 19-519-5 3131 3232 4141 3636 4242 3737 11eleven 5five 5five 20-520-5 3232 31,531.5 4545 3535 4545 3737 13thirteen 5,55.5 10ten 21-521-5 30thirty 3232 4141 3434 4141 3636 11eleven 44 77 23-523-5 30thirty 31,531.5 3737 3333 4141 3737 11eleven 5,55.5 44 24-524-5 3131 3131 4141 3636 -- -- 10ten 5five 5five 25-525-5 30thirty 3131 3838 3535 3838 3636 88 5five 33 26-526-5 3131 31,531.5 3737 3434 3838 3535 77 3,53.5 5five 27-527-5 3131 30,530.5 3838 3434 3939 3636 88 5,55.5 44

В дальнейшем для анализа выживаемости и роста опухолей в группах 2 и 5 были выделены подгруппы с эффективным разогревом опухолей (HT>40C): n=3 в группе 2, n=7 в группе 5. Subsequently, to analyze the survival and growth of tumors in groups 2 and 5, subgroups with effective heating of tumors (HT> 40C) were identified: n = 3 in group 2, n = 7 in group 5.

Животное выводили из эксперимента при достижении площади измеряемой поверхности опухоли более 100 мм2. Данные о динамике роста индивидуальных опухолей в группах 1-5 приведены на фиг. 23-28, где размер опухоли был рассчитан по формуле S=A×B.The animal was taken out of the experiment when the area of the measured tumor surface was more than 100 mm 2 . Data on the dynamics of growth of individual tumors in groups 1-5 are shown in Fig. 23-28, where the tumor size was calculated using the formula S = A × B.

Выраженный терапевтический эффект наблюдался в группе, получавшей комбинированную терапию (NP+AFM, Таблица 3; Начиная с 23-го дня после имплантации наблюдалось торможение опухолевого роста по сравнению с контролем (p<0.005, ttest) (фиг.29).A pronounced therapeutic effect was observed in the group receiving combination therapy (NP + AFM, Table 3; Starting from the 23rd day after implantation, inhibition of tumor growth was observed compared to the control (p <0.005, ttest) (Fig. 29).

Таблица 3 – Статистический анализ различий выживаемости в группах 1 и 5.Table 3 - Statistical analysis of differences in survival in groups 1 and 5.

ПараметрыOptions Группа 1Group 1 Группа 5Group 5 Медиана выживаемости, дниMedian survival, days 2626 37.537.5 Log-rank (Mantel-Cox) TestLog-rank (Mantel-Cox) Test p=0.0001p = 0.0001 Gehan-Breslow-Wilcoxon TestGehan-Breslow-Wilcoxon Test p=0,0005p = 0.0005

Если посмотреть на график роста опухолей в первые несколько дней после начала терапии 20 можно увидеть резкое увеличение размеров опухоли в этой группе, также как в группах 2-3 (no treatment, NP only, NP+AFM). Связано это с тем, что внутритуморальное введение 50-100 мкл частиц создает дополнительный объем ткани. Кроме того, свой вклад вносит воспалительный инфильтрат, возникающий после обкалывания опухоли. Несмотря на первоначальное увеличение размеров опухоли в группе комбинированной терапии наблюдается уменьшение опухолей, начиная с 12-16 дня (4-8 дней после начала терапии). К 26-му дню размеры опухолей в этой группе ниже, чем при монотерапии цисплатином (p=0.09). При анализе выживаемости выявлен тренд (р=0,057) к улучшенной выживаемости в этой группе мышей по сравнению с группой, получавшей монотерапию цисплатином (Таблица 4). If you look at the graph of tumor growth in the first few days after starting therapy 20, you can see a sharp increase in tumor size in this group, as well as in groups 2-3 (no treatment, NP only, NP + AFM). This is due to the fact that intratumoral injection of 50-100 μl of particles creates an additional volume of tissue. In addition, the inflammatory infiltrate that occurs after the tumor is chipped is also contributing. Despite the initial increase in tumor size in the combination therapy group, tumor shrinkage is observed starting from 12-16 days (4-8 days after initiation of therapy). By the 26th day, the size of tumors in this group was lower than with cisplatin monotherapy (p = 0.09). Survival analysis revealed a trend (p = 0.057) for improved survival in this group of mice compared to the group receiving cisplatin monotherapy (Table 4).

Таблица 4 – Статистический анализ различий выживаемости в группах 4 и 5.Table 4 - Statistical analysis of differences in survival in groups 4 and 5.

ПараметрыOptions Группа 4Group 4 Группа 5Group 5 Медиана выживаемости, дниMedian survival, days 32.532.5 37.537.5 Log-rank (Mantel-Cox) TestLog-rank (Mantel-Cox) Test p=0.057p = 0.057 Gehan-Breslow-Wilcoxon TestGehan-Breslow-Wilcoxon Test p=0,084p = 0.084

Стоит отметить, что при анализе подгруппы (из группы 5) с эффективными показателями нагрева указанный выше тренд обретает статистическую значимость (фиг. 30). Так, начиная с 26-го дня после имплантации опухолей средний размер эффективно прогретых опухолей в группе 5 достоверно ниже, чем в группе 4 (p<0.02).It should be noted that when analyzing a subgroup (from group 5) with effective heating indicators, the above trend acquires statistical significance (Fig. 30). Thus, starting from the 26th day after tumor implantation, the average size of effectively heated tumors in group 5 was significantly lower than in group 4 (p <0.02).

Терапевтический эффект в этой группе может быть связан с потенцированием химиотерапевтического эффекта гипертермией. Известно, что расширение сосудов и повышение оксигенации опухоли способствует более эффективному проникновению цисплатина в опухоль (Sohail et al., 2017). Также это может быть связано с прямым воздействием гипертермии, которая, как обсуждалось выше, в данной группе достигала более высоких температур внутри опухоли. Наконец, более выраженный терапевтический эффект может быть следствием суммирования цитотоксического действия химиотерапевтического и термального воздействия на опухолевые ткани.The therapeutic effect in this group may be associated with the potentiation of the chemotherapeutic effect by hyperthermia. It is known that vasodilation and increased tumor oxygenation promotes more efficient penetration of cisplatin into the tumor (Sohail et al., 2017). It may also be due to the direct effect of hyperthermia, which, as discussed above, in this group reached higher temperatures inside the tumor. Finally, a more pronounced therapeutic effect can be a consequence of the summation of the cytotoxic effect of chemotherapeutic and thermal effects on tumor tissues.

На фиг.31 отражены данные об изменении веса животных в среднем в пяти изучаемых группах. Цисплатин, как в монотерапии, так и в сочетании с гипертермией, вызывает резкую потерю в весе в первые 10 дней после начала терапии (p<0.001), после чего животные восстанавливают потерянный вес.Figure 31 shows data on the change in the weight of animals on average in the five study groups. Cisplatin, both in monotherapy and in combination with hyperthermia, causes a sharp weight loss in the first 10 days after the initiation of therapy (p <0.001), after which the animals regain the lost weight.

Таким образом, гипертермия не приводила к дополнительному усугублению побочных эффектов, хорошо описанных для цисплатина, при этом повышая эффективность торможения опухолевого роста. Thus, hyperthermia did not lead to an additional aggravation of the side effects well described for cisplatin, while increasing the effectiveness of inhibition of tumor growth.

Невысокая эффективность гипертермии как монотерапии опухолей может быть связана: The low efficiency of hyperthermia as a monotherapy for tumors may be associated with:

1. с низкой эффективностью разогрева опухолей при выбранных параметрах переменного магнитного поля;1.with a low efficiency of heating tumors at the selected parameters of the alternating magnetic field;

2. с агрессивностью выбранной опухолевой модели. 2. with the aggressiveness of the selected tumor model.

Оценка специфической противоопухолевой активности контролируемой гипертермии на модели колокарциномы мыши СТ-26Evaluation of specific antitumor activity of controlled hyperthermia in the CT-26 mouse colocarcinoma model

Учитывая полученные результаты, второй эксперимент проводили на модели мышиной колокарциномы CT-26, с использованием маскимально допустимых параметров переменного магнитного поля – 260кГц-24 мТл и 390 кГц – 16 мТл. Также в отличие от первого эксперимента использовали 3 сеанса гипертермии для достижения терапевтического эффекта.Taking into account the results obtained, the second experiment was carried out on a model of murine colocarcinoma CT-26, using the maximum permissible parameters of an alternating magnetic field - 260 kHz-24 mT and 390 kHz - 16 mT. Also, unlike the first experiment, 3 sessions of hyperthermia were used to achieve a therapeutic effect.

За день до начала терапии животные были распределены по 4 группам:The day before the start of therapy, the animals were divided into 4 groups:

Группа 1. Контрольная группа - мыши, не получающие терапию (n=10). Group 1. Control group - mice not receiving therapy (n = 10).

Группа 2. Группа, получающая внутриопухолевую инъекцию сорбита (n=9).Group 2. Group receiving intratumoral injection of sorbitol (n = 9).

Группа 3. Группа, получающая внутриопухолевую инъекцию магнитных наночастиц в составе заявляемой композиции без воздействия переменного магнитного поля (n=10)Group 3. Group receiving intratumoral injection of magnetic nanoparticles as part of the claimed composition without exposure to an alternating magnetic field (n = 10)

Группа 4. Группа, получающая магнитные наночастицы в составе заявляемой композиции с последующей экспозицией в переменном магнитном поле (NP+AFM; n=15).Group 4. Group receiving magnetic nanoparticles as part of the claimed composition, followed by exposure to an alternating magnetic field (NP + AFM; n = 15).

Вводили 50 мкл наночастиц с концентрацией 90 мг/мл (Co+Fe; группы 3 и 4) или 50 мкл сорбита (группа 2). Через 5 минут (день 0) после инъекции наночастиц, а также, через 24 ч (день 1) и 48 ч (день 2) осуществляли сеанс контролируемой гипертермии в течение 30 мин. Параметры переменного магнитного поля варьировали (260 кГц – 24 мТл, 390 кГц – 16 мТл, 390 кГц– 13 мТл, 390 кГц– 14 мТл, 390 кГц– 15 мТл) для поддержания температуры в опухоли в диапазоне 43-50°С.50 μl of nanoparticles with a concentration of 90 mg / ml (Co + Fe; groups 3 and 4) or 50 μl of sorbitol (group 2) were injected. 5 minutes (day 0) after the injection of nanoparticles, as well as 24 hours (day 1) and 48 hours (day 2), a session of controlled hyperthermia was performed for 30 minutes. The parameters of the alternating magnetic field were varied (260 kHz - 24 mT, 390 kHz - 16 mT, 390 kHz - 13 mT, 390 kHz - 14 mT, 390 kHz - 15 mT) to maintain the temperature in the tumor in the range of 43-50 ° С.

Как и в предыдущем эксперименте, исходная температура тела животных под наркозом была ниже, чем в норме (в среднем 30°С) и на участке кожи, контралатеральном опухоли сохранялась на этом уровне на всем протяжении сеанса гипертермии. Использование высокоэнергетических режимов разогрева опухоли позволяло быстро (в среднем в течение 60 с) разогреть опухоль до температуры 50°С и поддерживать температуру в диапазоне 43-50°С на всем протяжении гипертермии. При этом режим 260 кГц-24 мТл использовали для разогрева, а чередование режимов 390 кГц-16 мТл, 390 кГц – 13 мТл, 260 кГц-24 мТл (в зависимости от индивидуальных особенностей разогрева опухоли) – для поддержания температуры. Важно, что целевые значения нагрева при использовании указанных режимов были достигнуты для всех животных, что значительно отличается от эффективности нагрева при использовании умеренной гипертермии. Более того второй (Таблица 5) и третий (Таблица 6) сеансы гипертермии оказались также эффективны в плане разогрева опухолевых тканей. Анализ литературных данных указывает на то, что 2- и 3-кратное проведение гипертермии способствует повышению терапевтического эффекта, однако каждый последующий сеанс демонстрирует меньший разогрев опухоли (Kolosnjaj-Tabi et al., 2014; Espinosa et al., 2016). В нашем случае повторные сеансы гипертермии практически не отличались по температуре нагрева опухолей от первого сеанса. As in the previous experiment, the initial body temperature of the animals under anesthesia was lower than normal (on average 30 ° C) and on the contralateral skin area of the tumor remained at this level throughout the hyperthermia session. The use of high-energy modes of heating the tumor made it possible to quickly (on average, within 60 s) warm up the tumor to a temperature of 50 ° C and maintain the temperature in the range of 43-50 ° C throughout the hyperthermia. In this case, the 260 kHz-24 mT mode was used for warming up, and the alternation of 390 kHz-16 mT, 390 kHz - 13 mT, 260 kHz-24 mT (depending on the individual characteristics of tumor heating) was used to maintain the temperature. It is important that the target heating values using these modes were achieved for all animals, which significantly differs from the heating efficiency when using moderate hyperthermia. Moreover, the second (Table 5) and third (Table 6) hyperthermia sessions were also effective in terms of warming up tumor tissues. Analysis of literature data indicates that 2- and 3-fold hyperthermia increases the therapeutic effect, but each subsequent session demonstrates less heating of the tumor (Kolosnjaj-Tabi et al., 2014; Espinosa et al., 2016). In our case, repeated sessions of hyperthermia practically did not differ in tumor heating temperature from the first session.

Таблица 5 – Данные измерения температуры опухолей и окружающих тканей в группе 4 во время второго сеанса гипертермии.Table 5 - Data of temperature measurements of tumors and surrounding tissues in group 4 during the second session of hyperthermia.

Шифр клеткиCell code Номер животногоAnimal number опухольtumor Здоровая кожаHealthy skin Δ max опухΔ max swollen Δ max кожаΔ max leather Δ max опух-кожаΔ max swollen skin начearly максMax начearly конечend v-46v-46 22 2929 50fifty 32,732,7 31,531.5 2121 1,21,2 22,222.2 v-46v-46 33 30thirty 4646 29,229.2 28,928.9 1616 0,30.3 16,316.3 v-46v-46 44 3232 5151 31,731.7 29,329.3 1919 2,42.4 21,421.4 v-46v-46 5five 30thirty 50fifty 35,135.1 33,433.4 2020 1,71.7 21,721,7 v-47v-47 22 2929 5555 3232 3131 2626 1one 2727 v-48v-48 22 2929 5151 31,631.6 30,230.2 2222 1,41.4 23,423.4 v-48v-48 44 3232 5252 3131 29,129.1 2020 1,91.9 21,921.9 v-49v-49 22 30thirty 50fifty 3232 30,130.1 2020 1,91.9 21,921.9 v-49v-49 44 2929 50fifty 37,637.6 35,935.9 2121 1,71.7 22,722.7 v-49v-49 5five 2828 50fifty 33,233.2 31,731.7 2222 1,51.5 23,523.5 v-50v-50 1one 3232 50fifty 29,629.6 28,828.8 18eighteen 0,80.8 18,818.8 v-50v-50 33 2929 5151 30,530.5 29,229.2 2222 1,31.3 23,323.3 v-50v-50 5five 3131 50fifty 32,832.8 30,630.6 1919 2,22.2 21,221.2 v-51v-51 33 2929 50fifty 31,531.5 30,130.1 2121 1,41.4 22,422.4 v-51v-51 44 2929 50fifty 31,731.7 3131 2121 0,70.7 21,721,7

Таблица 6 – Данные измерения температуры опухолей и окружающих тканей в группе 4 во время третьего сеанса гипертермии.Table 6 - Measurement data of the temperature of tumors and surrounding tissues in group 4 during the third session of hyperthermia.

Шифр клеткиCell code Номер животногоAnimal number опухольtumor Здоровая кожаHealthy skin Δ max опухΔ max swollen Δ max кожаΔ max leather Δ max опух-кожа опухΔ max swollen skin swollen начearly максMax начearly конечend v-46v-46 22 2727 50fifty 3232 30,730.7 2323 1,31.3 24,324.3 v-46v-46 33 28,528.5 48,548.5 28,528.5 27,927.9 2020 0,60.6 20,620.6 v-46v-46 44 30thirty 50fifty 32,932.9 2727 2020 5,95.9 25,925.9 v-46v-46 5five 2828 50fifty 3232 30,530.5 2222 1,51.5 23,523.5 v-47v-47 22 2929 50fifty 30,330.3 28,128.1 2121 2,22.2 23,223.2 v-48v-48 22 2929 50fifty 3232 28,928.9 2121 3,13.1 24,124.1 v-48v-48 44 2929 50fifty 32,732,7 30,930.9 2121 1,81.8 22,822.8 v-49v-49 22 2929 50fifty 30thirty 28,928.9 2121 1,11.1 22,122.1 v-49v-49 44 30thirty 50fifty 30,630.6 27,927.9 2020 2,72.7 22,722.7 v-49v-49 5five 2828 50fifty 2929 27,527.5 2222 1,51.5 23,523.5 v-50v-50 1one 2929 3232 3131 29,229.2 33 1,81.8 4,84.8 v-50v-50 33 2929 50fifty 3131 29,429.4 2121 1,61.6 22,622.6 v-50v-50 5five 2929 3636 30thirty 29,329.3 77 0,70.7 7,77,7 v-51v-51 33 2929 3838 2929 27,827.8 99 1,21,2 10,210.2 v-51v-51 44 2929 50fifty 3131 28,728.7 2121 2,32,3 23,323.3

Животное выводили из эксперимента при достижении площади измеряемой поверхности опухоли более 100 мм2. Данные о динамике роста индивидуальных опухолей в группах 1-4 приведены на фиг. 33 – 36, где объем опухоли был рассчитан по формуле V=A2/2×B, где А – наименьший из двух ортогональных размеров. Пересчет на объем опухоли представляется рациональным в силу того, что после гипертермии часто наблюдали уплощение опухоли, что не находит своего отражения при расчете площади поверхности, но означает уменьшение опухолевой массы. Так, фиг. 32 наглядно иллюстрирует сокращение объема опухоли после гипертермии по сравнению с контролем (МНЧ без поля), при том что измеряемая площадь сокращается незначительно.The animal was taken out of the experiment when the area of the measured tumor surface was more than 100 mm 2 . Data on the dynamics of growth of individual tumors in groups 1-4 are shown in Fig. 33 - 36, where the tumor volume was calculated using the formula V = A 2/2 × B, where A - the smallest two orthogonal dimensions. Conversion to tumor volume seems to be rational due to the fact that after hyperthermia, tumor flattening was often observed, which is not reflected when calculating the surface area, but means a decrease in the tumor mass. Thus, FIG. 32 clearly illustrates the reduction in tumor volume after hyperthermia in comparison with the control (MNP without field), while the measured area decreases slightly.

Из представленных графиков 33-37 видно, что объем опухолей в группе животных, получавших лечение гипертермией через 2 недели после терапии значительно меньше, чем в каждой из контрольных групп (152 мм3 против 508 мм3 в группе 1 (р=0,018); 396 мм3 в группе 2 (p=0.056); 460 мм3 в группе 3 (p=0.0017).From the presented graphs 33-37 it can be seen that the volume of tumors in the group of animals treated with hyperthermia 2 weeks after therapy is significantly less than in each of the control groups (152 mm 3 versus 508 mm 3 in group 1 (p = 0.018); 396 mm 3 in group 2 (p = 0.056); 460 mm 3 in group 3 (p = 0.0017).

Проводилось исследование стабильности заявляемого лиофилизата наночастиц методом динамического светорассеивания.A study of the stability of the claimed lyophilizate of nanoparticles was carried out by the method of dynamic light scattering.

Универсальным и общепринятым методом анализа наногибридных материалов, терапевтических агентов и полимерных стабилизаторов является метод динамического светорассеяния (ДСР). Dynamic light scattering (DLS) is a universal and generally accepted method for the analysis of nanohybrid materials, therapeutic agents, and polymer stabilizers.

Гидродинамический диаметр полученных наночастиц, измеренный по методу ДСР, составляет 45-50 нм, что свидетельствует об отсутствии агрегатов и стабильности наночастиц (фиг. 11-13). Исходя из полученных результатов, можно сказать, что образец лиофилизата наночастиц имеет высокую стабильность в водном растворе, что подтверждается данными динамического светорассеяния. Средний размер остается в пределах 45±5 нм, а индекс полидисперсности Pdi, который не превышает 0,35, и отсутствие агрегатов свидетельствуют о монодисперсности наночастиц в растворе и их высокой агрегативной устойчивости. The hydrodynamic diameter of the obtained nanoparticles, measured by the DLS method, is 45-50 nm, which indicates the absence of aggregates and the stability of the nanoparticles (Fig. 11-13). Based on the results obtained, it can be said that the sample of the lyophilizate of nanoparticles has high stability in aqueous solution, which is confirmed by the data of dynamic light scattering. The average size remains within 45 ± 5 nm, and the polydispersity index Pdi, which does not exceed 0.35, and the absence of aggregates indicate the monodispersity of nanoparticles in solution and their high aggregative stability.

Проводилось также исследование стабильности лиофилизата наночастиц методом атомно-силовой микроскопии (фиг. 14). 1 мкл лиофилизата наночастиц разбавленного в 100 раз водой было нанесено на свежесколотую слюду до полного высыхания. Исходя из данных, полученных методом атомно-силовой микроскопии, можно сказать о том, что наночастицы имеют средний размер 15±5 нм и узкое распределение по размерам (фиг. 14-19), что согласуется с данными, полученными методом просвечивающей электронной микроскопии, и подтверждает факт монодисперсности частиц. Кроме того, частицы равномерно распределены по подложке, и не образуют агрегатов. A study of the stability of the lyophilizate of nanoparticles was also carried out by atomic force microscopy (Fig. 14). 1 μl of lyophilizate of nanoparticles diluted 100 times with water was applied to freshly cleaved mica until completely dry. Based on the data obtained by atomic force microscopy, it can be said that the nanoparticles have an average size of 15 ± 5 nm and a narrow size distribution (Fig. 14-19), which is consistent with the data obtained by the method of transmission electron microscopy, and confirms the fact of monodispersity of particles. In addition, the particles are evenly distributed over the substrate and do not form aggregates.

Исследование стабильности опытных образцов лиофилизата наночастиц методом «ускоренного старения» в течение 20 дней при температуре +60°С свидетельствует о том, что никаких существенных изменений в структуре и физико-химических свойствах данных образцов не наблюдается. Фазовый состав образцов не претерпевает никаких изменений (100% фаза феррита кобальта), кроме того, гидродинамический диаметр наночастиц остается в пределах 45±5 нм, что свидетельствует о высокой стабильности наночастиц в водных растворах. Метод атомно-силовой микроскопии показывает, что не наблюдается никаких изменений в размере наночастиц феррита кобальта.The study of the stability of test samples of lyophilisate of nanoparticles by the method of "accelerated aging" for 20 days at a temperature of + 60 ° C indicates that no significant changes in the structure and physicochemical properties of these samples are observed. The phase composition of the samples does not undergo any changes (100% cobalt ferrite phase); in addition, the hydrodynamic diameter of nanoparticles remains within 45 ± 5 nm, which indicates a high stability of nanoparticles in aqueous solutions. Atomic force microscopy shows that there is no change in the size of the cobalt ferrite nanoparticles.

Таким образом, в результате проведенных исследований получен вывод о сохранении стабильности и фармакологических свойств заявляемой композиции при перерастворении, а также увеличении срока хранения раствора, приготовленного из заявляемой фармацевтической композиции.Thus, as a result of the studies carried out, it was concluded that the stability and pharmacological properties of the inventive composition are preserved upon reconstitution, as well as an increase in the shelf life of the solution prepared from the inventive pharmaceutical composition.

Claims (20)

1. Фармацевтическая композиция для приготовления инъекционного раствора при использовании в лечении магнитной гипертермии, характеризующаяся тем, что она представляет собой лиофилизат раствора магнитных наночастиц кобальтового феррита (CоFе2О4) размером не более 20 нм, покрытых молекулами сорбита, при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. A pharmaceutical composition for the preparation of an injection solution for use in the treatment of magnetic hyperthermia, characterized in that it is a lyophilisate of a solution of magnetic nanoparticles of cobalt ferrite (CoFe 2 O 4 ) with a size of not more than 20 nm, coated with sorbitol molecules, with the following ratio of components, wt .%: кобальтовый ферритcobalt ferrite 70-7570-75 сорбитsorbitol 25-3025-30
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что средний диаметр указанных магнитных наночастиц составляет 16 нм.2. A composition according to claim 1, characterized in that the average diameter of said magnetic nanoparticles is 16 nm. 3. Способ получения фармацевтической композиции по п. 1, характеризующийся тем, что последовательно выполняют следующие шаги:3. A method of obtaining a pharmaceutical composition according to claim 1, characterized in that the following steps are sequentially performed: а) готовят суспензию магнитных наночастиц феррита кобальта посредством добавления водных растворов хлорида железа (III) (FeCl3) и гексагидрата дихлорида кобальта (CoCl2⋅6H2O) к кипящему раствору гидроксида натрия (NaOH) при постоянном перемешивании и дальнейшем охлаждении смеси до комнатной температуры;a) a suspension of magnetic nanoparticles of cobalt ferrite is prepared by adding aqueous solutions of iron (III) chloride (FeCl 3 ) and cobalt dichloride hexahydrate (CoCl 2 ⋅ 6H 2 O) to a boiling solution of sodium hydroxide (NaOH) with constant stirring and further cooling the mixture to room temperature temperature; b) наночастицы феррита кобальта в виде осадка в суспензии собирают при помощи постоянного магнита, после чего надосадочную жидкость декантируют;b) nanoparticles of cobalt ferrite in the form of a precipitate in the suspension is collected using a permanent magnet, after which the supernatant liquid is decanted; с) готовят водный раствор наночастиц феррита кобальта с рН 2-3 посредством добавления к полученному осадку деионизированной воды.c) an aqueous solution of cobalt ferrite nanoparticles with pH 2-3 is prepared by adding deionized water to the resulting precipitate. d) стабилизируют поверхность наночастиц в растворе цитрат-ионами;d) stabilize the surface of nanoparticles in solution with citrate ions; e) доводят pH раствора до 7.3-7.4, добавляя по каплям при непрерывном перемешивании и постоянном контроле уровня pH раствор гидроксида натрия;e) adjust the pH of the solution to 7.3-7.4 by adding dropwise with continuous stirring and constant monitoring of the pH level, the sodium hydroxide solution; f) полученный на шаге е) раствор наночастиц промывают с использованием центрифужных фильтров с размером пор не более 100 кДальтон.f) the nanoparticle solution obtained in step f) is washed using centrifugal filters with a pore size of not more than 100 kDaltons. g) к полученному водному раствору наночастиц феррита кобальта добавляют сорбит в количестве 50-60 мг на каждые 100 мл раствора феррита кобальта;g) sorbitol is added to the obtained aqueous solution of cobalt ferrite nanoparticles in an amount of 50-60 mg for every 100 ml of cobalt ferrite solution; h) полученный раствор с осмолярностью не более 300 мОсмоль фильтруют с последующей лиофилизацией при остаточном давлении не менее 0,64 миллибар.h) the resulting solution with an osmolarity of not more than 300 mOsmol is filtered, followed by lyophilization at a residual pressure of not less than 0.64 mbar. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что на шаге а) используют водный раствор хлорида железа (III) (FeCl3) в концентрации 81 г/л, гексагидрат хлорида кобальта (II) (CoCl2⋅6H2O) в концентрации 860 г/л, раствор гидроксида натрия (NaOH) в концентрации 1 моль/л, при этом для приготовления суспензии компоненты берут в следующем соотношении, мас.%: 4. The method according to claim 3, characterized in that in step a) an aqueous solution of iron (III) chloride (FeCl 3 ) at a concentration of 81 g / l, cobalt (II) chloride hexahydrate (CoCl 2 ⋅6H 2 O) in concentration of 860 g / l, sodium hydroxide (NaOH) solution at a concentration of 1 mol / l, while for preparing the suspension, the components are taken in the following ratio, wt%: хлорида железа (III) (FeCl3)iron (III) chloride (FeCl 3 ) 2525 дихлорида кобальта (CoCl2)cobalt dichloride (CoCl 2 ) 18eighteen раствор гидроксида натрия (NaOH)sodium hydroxide solution (NaOH) 5757
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что на шаге b) и с) выполняют промывку осадка деионизированной водой 2-3 раза.5. The method according to claim 3, characterized in that in step b) and c) the precipitate is washed with deionized water 2-3 times. 6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что на шаге d) для образования цитрат-ионов на поверхности частиц к водному раствору феррита кобальта добавляют 0,01М раствор лимонной кислоты и 1М раствора гидроксида натрия, при этом на 40 мл раствора феррита кобальта берут 80 мл и 1,3 мл указанных компонентов соответственно. 6. The method according to claim 3, characterized in that in step d) for the formation of citrate ions on the surface of the particles, 0.01M citric acid solution and 1M sodium hydroxide solution are added to an aqueous solution of cobalt ferrite, while 40 ml of cobalt ferrite solution take 80 ml and 1.3 ml of these components, respectively. 7. Способ по п. 3 отличающийся тем, что указанные магнитные наночастицы представляют собой Co-замещенные магнитные наночастицы на основе магнетита формулы CoFe2O4.7. A method according to claim 3, characterized in that said magnetic nanoparticles are Co-substituted magnetic nanoparticles based on magnetite of the formula CoFe 2 O 4 . 8. Способ по п. 3, отличающийся тем, что после шага b) проводят дополнительное окисление поверхности наночастиц, для чего 8. The method according to claim 3, characterized in that after step b) additional oxidation of the surface of the nanoparticles is carried out, for which - к полученным наночастицам кобальтового феррита добавляют растворы азотной кислоты в концентрации 2 моль/л и наногидрата нитрата железа (III) концентрации 85 мг/мл в объеме по 30 мл каждый на 40 мл раствора наночастиц и кипятят при постоянном перемешивании с последующим охлаждением смеси до комнатной температуры,- to the obtained nanoparticles of cobalt ferrite, add solutions of nitric acid at a concentration of 2 mol / l and nanohydrate of iron (III) nitrate with a concentration of 85 mg / ml in a volume of 30 ml each for 40 ml of a solution of nanoparticles and boil with constant stirring, followed by cooling the mixture to room temperature temperature, - после чего полученный в результате синтеза осадок наночастиц кобальтового феррита, собирают на дне колбы при помощи постоянного магнита, а образовавшуюся надосадочную жидкость декантируют с последующей промывкой полученного осадка азотной кислотой.- after which the precipitate of cobalt ferrite nanoparticles obtained as a result of synthesis is collected at the bottom of the flask using a permanent magnet, and the resulting supernatant liquid is decanted, followed by washing the resulting precipitate with nitric acid.
RU2019128554A 2019-09-11 2019-09-11 Pharmaceutical composition for preparing injection solution when used in treating magnetic hyperthermia and method for preparing thereof RU2742196C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019128554A RU2742196C1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Pharmaceutical composition for preparing injection solution when used in treating magnetic hyperthermia and method for preparing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019128554A RU2742196C1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Pharmaceutical composition for preparing injection solution when used in treating magnetic hyperthermia and method for preparing thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2742196C1 true RU2742196C1 (en) 2021-02-03

Family

ID=74554808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019128554A RU2742196C1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Pharmaceutical composition for preparing injection solution when used in treating magnetic hyperthermia and method for preparing thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2742196C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116239155A (en) * 2023-03-21 2023-06-09 清华大学 Manganese ion doped ferrite nanoparticle, preparation method and application thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006125452A1 (en) * 2005-05-23 2006-11-30 Universite De Geneve Injectable superparamagnetic nanoparticles for treatment by hyperthermia and use for forming an hyperthermic implant
WO2009142439A2 (en) * 2008-05-20 2009-11-26 Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University Methods for controlling heat generation of magnetic nanoparticles and heat generating nanomaterials
RU2563211C2 (en) * 2013-10-02 2015-09-20 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Pharmaceutical composition with analgesic activity in injection form (versions)
EA023128B1 (en) * 2010-01-13 2016-04-29 Ипсен Фарма С.А.С. Process for the preparation of injectable pharmaceutical compositions for the sustained release of lanreotide
RU2633918C9 (en) * 2016-04-01 2017-12-28 Общество с ограниченной ответственностью "Фармаг" Method for treatment of malignant new-formations by magnetic hyperthermia and pharmaceutical compositions for application in indicated method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006125452A1 (en) * 2005-05-23 2006-11-30 Universite De Geneve Injectable superparamagnetic nanoparticles for treatment by hyperthermia and use for forming an hyperthermic implant
WO2009142439A2 (en) * 2008-05-20 2009-11-26 Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University Methods for controlling heat generation of magnetic nanoparticles and heat generating nanomaterials
EA023128B1 (en) * 2010-01-13 2016-04-29 Ипсен Фарма С.А.С. Process for the preparation of injectable pharmaceutical compositions for the sustained release of lanreotide
RU2563211C2 (en) * 2013-10-02 2015-09-20 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Pharmaceutical composition with analgesic activity in injection form (versions)
RU2633918C9 (en) * 2016-04-01 2017-12-28 Общество с ограниченной ответственностью "Фармаг" Method for treatment of malignant new-formations by magnetic hyperthermia and pharmaceutical compositions for application in indicated method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116239155A (en) * 2023-03-21 2023-06-09 清华大学 Manganese ion doped ferrite nanoparticle, preparation method and application thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Patsula et al. Superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles: synthesis by thermal decomposition of iron (III) glucuronate and application in magnetic resonance imaging
Kwon et al. Large‐scale synthesis and medical applications of uniform‐sized metal oxide nanoparticles
Comes Franchini et al. Bovine serum albumin‐based magnetic nanocarrier for MRI diagnosis and hyperthermic therapy: a potential theranostic approach against cancer
Li et al. Enhanced synergism of thermo-chemotherapy for liver cancer with magnetothermally responsive nanocarriers
Xiang et al. MOF-derived novel porous Fe 3 O 4@ C nanocomposites as smart nanomedical platforms for combined cancer therapy: magnetic-triggered synergistic hyperthermia and chemotherapy
Liu et al. Magnetically targeted delivery of DOX loaded Cu 9 S 5@ mSiO 2@ Fe 3 O 4-PEG nanocomposites for combined MR imaging and chemo/photothermal synergistic therapy
Kim et al. Temperature‐Sensitive Magnetic Drug Carriers for Concurrent Gemcitabine Chemohyperthermia
Bu et al. Assessment and comparison of magnetic nanoparticles as MRI contrast agents in a rodent model of human hepatocellular carcinoma
Phan et al. A highly crystalline manganese‐doped iron oxide nanocontainer with predesigned void volume and shape for theranostic applications
US9533045B2 (en) Photothermal therapy using magnetic nanoparticles
Kaliamurthi et al. Viewing the emphasis on state-of-the-art magnetic nanoparticles: synthesis, physical properties, and applications in cancer theranostics
RU2742196C1 (en) Pharmaceutical composition for preparing injection solution when used in treating magnetic hyperthermia and method for preparing thereof
US9962442B2 (en) Agglomerating magnetic alkoxysilane-coated nanoparticles
CN109172828B (en) Novel rare earth nano bimodal developer and preparation method and application thereof
Grumezescu Engineering of nanobiomaterials: applications of nanobiomaterials
CN113952361B (en) Prussian blue/calcium peroxide nano composite material and preparation method and application thereof
CN114788862B (en) Manganese-based radiotherapy sensitizer and preparation method and application thereof
Shahri Magnetic materials and magnetic nanocomposites for biomedical application
RU2633918C2 (en) Method for treatment of malignant new-formations by magnetic hyperthermia and pharmaceutical compositions for application in indicated method
US20220288206A1 (en) Nanoparticles for the treatment of cancer by radiofrequency radiation
CN115666650A (en) Method for image-guided radiotherapy
BRPI1104409B1 (en) NANOSTRUCTURED MAGNETIC MATERIALS BASED ON Ö-FE00H FOR USE IN BIOMEDICINE
He et al. [Retracted] Preparation and Synergistic Anti‐Tumor Effect of Iridium Oxide Nanocomposites under Microscope
Soares et al. Universidade Federal de Itajubá-Campus Itabira, Itabira, Brazil
Abraham et al. Magnetic Nanoparticles: Advances in Design and Development for Bio-Inspired Applications