RU2815508C1 - Biologically active polymer medical composition - Google Patents

Biologically active polymer medical composition Download PDF

Info

Publication number
RU2815508C1
RU2815508C1 RU2023100715A RU2023100715A RU2815508C1 RU 2815508 C1 RU2815508 C1 RU 2815508C1 RU 2023100715 A RU2023100715 A RU 2023100715A RU 2023100715 A RU2023100715 A RU 2023100715A RU 2815508 C1 RU2815508 C1 RU 2815508C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
biologically active
polymer
microparticles
poly
hydroxybutyrate
Prior art date
Application number
RU2023100715A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александра Валерьевна Владимирова
Екатерина Игоревна Шишацкая
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2815508C1 publication Critical patent/RU2815508C1/en

Links

Abstract

FIELD: pharmaceuticals.
SUBSTANCE: invention relates to a biologically active polymer medical composition in the form of microparticles, including a poly-3-hydroxybutyrate polymer and at least one biologically active substance and a solvent, characterized by containing a biologically active substance selected from the group of antiseptics or haemostatics, consisting of diamond green and ethamsylate, and additionally contains gelatine filled with silver nanoparticles in the following ratio of components, wt.%: 20–40 of polymer poly-3-hydroxybutyrate; 10–20 of biologically active substance; 5–10 of gelatine filled with silver nanoparticles; the rest is solvent.
EFFECT: invention provides the development of a biologically active polymer medical composition with a wide spectrum of action and application, possessing biocompatibility, optimal physicochemical properties, as well as the ability to slowly bioresorb in vivo without the formation of toxic products and negative reactions during the use.
1 cl, 1 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской композиции, предназначенной для депонирования и доставки лекарственных средств.The invention relates to medicine, namely to a medical composition intended for the deposition and delivery of medicines.

Известно парабульбарное введение этамзилата 12,5% 0,5 мл №5, дексаметазона 0,4% 0,5 мл с гепарином 750-1000 ЕД [RU №2416402, A61K 31/205, A61K 31/341, A61K 31/433, A61K 31/573, A61K 31/616, A61K 31/727, A61K 38/43, А61Р 27/02, опубл. 21.01.2010 г.] для комбинированной терапии острых тромбозов вен сетчатки.Parabulbar administration of ethamsylate 12.5% 0.5 ml No. 5, dexamethasone 0.4% 0.5 ml with heparin 750-1000 units is known [RU No. 2416402, A61K 31/205, A61K 31/341, A61K 31/433, A61K 31/573, A61K 31/616, A61K 31/727, A61K 38/43, A61P 27/02, publ. 01/21/2010] for combination therapy of acute retinal vein thrombosis.

Недостатком данного изобретения является отсутствие пролонгированного действия.The disadvantage of this invention is the lack of prolonged action.

Известно применение этамзилата в качестве лекарственного агента при лечении отита и ринита [ЕР 3167881, A61K 31/185, A61K 31/205, А61Р 19/00, А61Р 19/04, А61Р 19/02 А61Р 21/00, А61Р 27/16, опубл. 28.08.2019 г.].It is known to use ethamsylate as a medicinal agent in the treatment of otitis and rhinitis [EP 3167881, A61K 31/185, A61K 31/205, A61P 19/00, A61P 19/04, A61P 19/02 A61P 21/00, A61P 27/16, publ. August 28, 2019].

Недостатком данного изобретения является отсутствие пролонгированного и/или комбинированного действия.The disadvantage of this invention is the lack of prolonged and/or combined action.

Известно локальное введение этамзилата [ЕР 3 572 079, A61K 31/185, А61Р 31/22, опубл. 27.11.2019 г.] с использованием гепарансульфата для проникновения в клетки для лечения вируса герпеса, возникающего на слизистых/эпителиальных поверхностях, таких как генитальный и герпетический стромальный кератит, особенно при лечении состояния, вызванного лабиальным герпесом.Local administration of ethamsylate is known [EP 3 572 079, A61K 31/185, A61P 31/22, publ. 11/27/2019] using heparan sulfate to penetrate cells to treat herpes virus arising on mucosal/epithelial surfaces, such as genital and herpetic stromal keratitis, especially in the treatment of the condition caused by herpes labialis.

Недостатком данного изобретения является отсутствие пролонгированного действия.The disadvantage of this invention is the lack of prolonged action.

Известна пористая биологически активная полимерная композиция 3-полигидроксибутирата с поликапролактоном или полиэтиленгликолем в смеси с протеолитическим ферментом и антимикробным веществом [RU №2318535, А61K 38/43, опубл. 10.03.2008 г.], используемая в качестве раневых покрытий, покрытий шовных волокон, полимерных пленок.A known porous biologically active polymer composition of 3-polyhydroxybutyrate with polycaprolactone or polyethylene glycol mixed with a proteolytic enzyme and an antimicrobial substance [RU No. 2318535, A61K 38/43, publ. 03/10/2008], used as wound coverings, suture fiber coverings, polymer films.

Недостатком данной композиции является использование 3-полигидроксибутирата высококристалличного - полимера с низкими технологическими свойствами, для него характерны низкая ударная прочность, жесткость и повышенная хрупкость изделий.The disadvantage of this composition is the use of highly crystalline 3-polyhydroxybutyrate, a polymer with low technological properties; it is characterized by low impact strength, rigidity and increased fragility of products.

Известна композиция для получения микрочастиц, получаемая из полимера группы альфа-гидроксикислот (типа полигидроксимасляной, поликапролактона) и сложного детергента, одна часть которого связана с полимером, а также адсорбированного на поверхности микрочастиц комплекса, состоящего из биологически активной молекулы и этого же детергента или другого детергента [RU №2257198, F61K 9/16, опубл. 27.08.2004 г.]. Микрочастицы предназначены для депонирования и доставки биологически активных соединений, антител, лекарственных средств. Микрочастицы характеризуются улучшенной адсорбцией на их поверхности биологически активных молекул.A known composition for producing microparticles is obtained from a polymer of the alpha-hydroxy acid group (such as polyhydroxybutyric acid, polycaprolactone) and a complex detergent, one part of which is associated with the polymer, as well as a complex adsorbed on the surface of the microparticles, consisting of a biologically active molecule and the same detergent or another detergent [RU No. 2257198, F61K 9/16, publ. August 27, 2004]. Microparticles are intended for deposition and delivery of biologically active compounds, antibodies, and drugs. Microparticles are characterized by improved adsorption of biologically active molecules on their surface.

Недостатком композиции является сложная структура микрочастиц, использование высококристалличного поли-3-гидроксибутирата для их получения.The disadvantage of the composition is the complex structure of microparticles and the use of highly crystalline poly-3-hydroxybutyrate for their production.

Известна композиция из гомополимера поли-3-гидроксибутирата и полиамида для получения пленок с депонированным антисептиком фурацилином. [А.А. Ольхов, Ю.Н. Панкова, Р.Ю. Косенко. Матрицы контролируемого высвобождения лекарственных веществ на основе композиций полиамид - полигидроксибутират. Химико-фармацевтический журнал. - 2018. - Т. 52, №1, стр. 47-53].A composition is known from a homopolymer of poly-3-hydroxybutyrate and polyamide to produce films with deposited antiseptic furatsilin. [A.A. Olkhov, Yu.N. Pankova, R.Yu. Kosenko. Matrices for controlled release of drugs based on polyamide - polyhydroxybutyrate compositions. Chemical-Pharmaceutical Journal. - 2018. - T. 52, No. 1, pp. 47-53].

Недостаток данной композиции заключается в узкой области действия, т.к. композиция содержит только одно биологически активное вещество и предназначена только для нанесения пленочных покрытий.The disadvantage of this composition is its narrow scope, because the composition contains only one biologically active substance and is intended only for the application of film coatings.

Известна композиция из сополимера поли-3-гидроксибутирата и поли-3-гидроксивалерата (включение гидроксивалерата 5 мол.%) для получения плавлением различных предметов (нитей, трубочек, пленок, прутков и палочек), обладающих желтым цветом и запахом, полученная в результате добавления к сополимеру термостабильных соединений солей сульфитов в виде растворов или кристаллов [US №5525658, С08К 3/30, опубл. 11.06.1996 г.].A known composition is a copolymer of poly-3-hydroxybutyrate and poly-3-hydroxyvalerate (the inclusion of hydroxyvalerate is 5 mol.%) for obtaining by melting various objects (threads, tubes, films, rods and sticks) with a yellow color and odor, obtained by adding to a copolymer of thermostable compounds of sulfite salts in the form of solutions or crystals [US No. 5525658, C08K 3/30, publ. 06/11/1996].

Недостаток композиции - остаточное присутствие в изделиях солей сульфитов, которые снижают биоразрушаемость сополимера.The disadvantage of the composition is the residual presence of sulfite salts in the products, which reduce the biodegradability of the copolymer.

Известна композиция для покрытия стента [RU №2380059, Е61А 2/06, опубл. 27.01.2010 г.], включающая полимерный материал с активным антипролиферативным веществом, где в качестве полимерного материала используют сополимер поли-3-гидроксибутирата и поли-3-гидроксивалериата, а в качестве активного антипролиферативного вещества - антибиотик рубомицин гидрохлорид.A known composition for covering a stent [RU No. 2380059, E61A 2/06, publ. 01/27/2010], including a polymer material with an active antiproliferative substance, where a copolymer of poly-3-hydroxybutyrate and poly-3-hydroxyvalerate is used as a polymer material, and the antibiotic rubomycin hydrochloride is used as an active antiproliferative substance.

Недостаток композиции - узкая область действия, т.к. композиция содержит только одно биологически активное вещество и предназначена только для нанесения пленочных покрытий.The disadvantage of the composition is its narrow scope, because the composition contains only one biologically active substance and is intended only for the application of film coatings.

Известна композиция для получения микрочастиц с биологически активным веществом [Муруева А.В., Шершнева A.M., Немцев И.В. и др. Конъюгация коллагена с модифицированными карбоксилом микрочастицами из поли-3-гидроксибутирата: подготовка, характеристика и оценка in vitro. Journal of Polymer Research. - 2022. - T. 29, №324], где в качестве полимерного материала используют гомополимер поли-3-гидроксибутират, а в качестве активного вещества - коллаген 1-го типа.A composition is known for producing microparticles with a biologically active substance [Murueva A.V., Shershneva A.M., Nemtsev I.V. et al. Conjugation of collagen to carboxyl-modified poly-3-hydroxybutyrate microparticles: preparation, characterization and in vitro evaluation. Journal of Polymer Research. - 2022. - T. 29, No. 324], where poly-3-hydroxybutyrate homopolymer is used as a polymer material, and type 1 collagen is used as an active substance.

Недостаток композиции - узкая область действия, т.к. композиция содержит только одно биологически активное вещество, ковалентно пришитое на поверхности микрочастиц.The disadvantage of the composition is its narrow scope, because the composition contains only one biologically active substance covalently attached to the surface of the microparticles.

Наиболее близким техническим решением является композиция для получения микрочастиц [Владимирова А.В. Функциональные характеристики микросферических носителей биологически активных веществ для реконструктивных технологий мягких тканей [Электронный ресурс]: магистерская диссертация: 06.04.01 / А.В. Владимирова. - Красноярск: СФУ, 2018.] содержащая, по меньшей мере, один полимер, в частности гомополимер поли-3-гидроксибутират и, по меньшей мере, одно биологически активное вещество, выбранное из группы антисептиков, состоящей из бриллиантового зеленого, фурацилина и мирамистина, причем полимер и, по меньшей мере, одно биологически активное вещество растворено, по меньшей мере, в одном растворителе.The closest technical solution is a composition for producing microparticles [Vladimirova A.V. Functional characteristics of microspherical carriers of biologically active substances for reconstructive technologies of soft tissues [Electronic resource]: master's thesis: 06.04.01 / A.V. Vladimirova. - Krasnoyarsk: Siberian Federal University, 2018.] containing at least one polymer, in particular poly-3-hydroxybutyrate homopolymer and at least one biologically active substance selected from the group of antiseptics consisting of brilliant green, furatsilin and miramistin, wherein the polymer and at least one biologically active substance are dissolved in at least one solvent.

Недостаток данного технического решения - композиция узкого действия и применения, так как композиция содержит только одно антисептическое вещество из трех возможных.The disadvantage of this technical solution is that the composition has a narrow action and application, since the composition contains only one antiseptic substance out of three possible.

Техническим результатом является разработка биологически активной полимерной медицинской композиции широкого спектра действия и применения, обладающей биосовместимостью, оптимальными физико-химическими свойствами, а также способностью медленно биорезорбироваться in vivo без образования токсичных продуктов и негативных реакций в процессе использования.The technical result is the development of a biologically active polymer medical composition with a wide spectrum of action and application, possessing biocompatibility, optimal physicochemical properties, as well as the ability to slowly bioresorb in vivo without the formation of toxic products and negative reactions during use.

Технический результат достигается тем, что в биологически активной полимерной медицинской композиции в виде микрочастиц, включающей полимер поли-3-гидроксибутират, и, по меньшей мере, одно биологически активное вещество, новым является то, что композиция содержит биологически активное вещество, выбранное из группы антисептиков или гемостатиков, состоящей из бриллиантового зеленого или этамзилата, и дополнительно содержит желатин, наполненный наночастицами серебра, при следующем соотношении компонентов, мас. %: полимер поли-3-гидроксибутират 20-40; биологически активное вещество антисептик или гемостатик 10-20; желатин, наполненный наночастицами серебра 5-10; растворитель - остальное.The technical result is achieved in that in a biologically active polymer medical composition in the form of microparticles, including a poly-3-hydroxybutyrate polymer and at least one biologically active substance, what is new is that the composition contains a biologically active substance selected from the group of antiseptics or hemostatics, consisting of brilliant green or ethamsylate, and additionally contains gelatin filled with silver nanoparticles in the following ratio of components, wt. %: polymer poly-3-hydroxybutyrate 20-40; biologically active substance antiseptic or hemostatic 10-20; gelatin filled with silver nanoparticles 5-10; solvent - the rest.

А также тем, что выполнена в виде микрочастиц.And also because it is made in the form of microparticles.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлены снимки сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) микрочастиц, полученных механическим перемешиванием эмульсии из композиции, содержащей полимер поли-3-гидроксибутират, нагруженных антисептиком в концентрации 10 мас. %: без поверхностной модификации (1); после реакции карбоксилирования (2); после присоединения желатина (3); после присоединения желатина, наполненного наночастицами серебра (4) (Маркер - 40 и 50 мкм). На фиг. 2 представлены профили высвобождения антисептика из микрочастиц, полученных из композиции, содержащей полимер поли-3-гидроксибутират и 10% антисептика, а также поли-3-гидроксибутират, 10% антисептика и желатин; или поли-3-гидроксибутират, 10% антисептика и желатина, наполненного наночастицами серебра, в разные сроки наблюдения. На фиг. 3 представлены профили высвобождения гемостатика этамзилата из микрочастиц, полученных из композиции, содержащей полимер поли-3-гидроксибутират и 10% гемостатика, а также поли-3-гидроксибутират, 10% гемостатика и желатин, наполненный наночастицами серебра, в разные сроки наблюдения. В таблице 1 даны результаты, свидетельствующие о наличие бактериостатической эффективности действия разработанной биологически активной полимерной медицинской композиции в виде микрочастиц: значения диаметров зон ингибирования бактерий в ответ на внесение микрочастиц из композиции, содержащей полимер поли-3-гидроксибутират и 10% антисептика, а также 3-полигидроксибутират, 10% антисептика и желатин; или 3-полигидроксибутират, 10% антисептика и желатин, наполненный наночастицами серебра.The essence of the invention is illustrated by drawings. In fig. Figure 1 shows scanning electron microscope (SEM) images of microparticles obtained by mechanical stirring of an emulsion from a composition containing poly-3-hydroxybutyrate polymer, loaded with an antiseptic at a concentration of 10 wt. %: without surface modification (1); after the carboxylation reaction (2); after adding gelatin (3); after adding gelatin filled with silver nanoparticles (4) (Marker - 40 and 50 µm). In fig. Figure 2 shows antiseptic release profiles from microparticles obtained from a composition containing poly-3-hydroxybutyrate polymer and 10% antiseptic, as well as poly-3-hydroxybutyrate, 10% antiseptic and gelatin; or poly-3-hydroxybutyrate, 10% antiseptic and gelatin filled with silver nanoparticles, at different observation periods. In fig. Figure 3 shows the release profiles of the hemostatic agent ethamsylate from microparticles obtained from a composition containing the polymer poly-3-hydroxybutyrate and 10% hemostatic agent, as well as poly-3-hydroxybutyrate, 10% hemostatic agent and gelatin filled with silver nanoparticles, at different observation periods. Table 1 shows the results indicating the presence of bacteriostatic effectiveness of the developed biologically active polymer medical composition in the form of microparticles: the diameters of bacterial inhibition zones in response to the introduction of microparticles from a composition containing poly-3-hydroxybutyrate polymer and 10% antiseptic, as well as 3 -polyhydroxybutyrate, 10% antiseptic and gelatin; or 3-polyhydroxybutyrate, 10% antiseptic and gelatin filled with silver nanoparticles.

Получение и применение заявляемой биологически активной полимерной медицинской композиции иллюстрируется следующими вариантами примеров.The preparation and use of the claimed biologically active polymer medical composition is illustrated by the following examples.

Для приготовления биологически активной полимерной медицинской композиции используют сополимер, полученный микробиологическим способом согласно Техническим условиям на сополимер (ТУ №2200-001-03533441-2004, рег. 14.12.2005, №068/003058) на опытном производстве Сибирского федерального университета, согласно техническим условиям на полимер поли-3-гидроксибутират (ТУ №2200-003-03533441- 2005 рег. 27.04.2004 №068/003057). Полимер синтезирован штаммом Cupriavidus eutropha ВКПМ В-10646 на сахарах [RU №2439143, C12N 1/20, С12Р 7/62, опубл. 10.01.2012]. Выделение и очистку сополимера из бактериальной биомассы осуществляют смесью дихлорметана или хлороформа с этанолом в соотношении 2:1 по объему. Полимер выделяют из экстракта, после его концентрирования на роторном испарителе Rotavapor R-210 (Швейцария) осаждением в изопропаноле. Для получения высокоочищенных образцов полимера проводят процедуру многократного перерастворения полимера и последующего осаждения. Полученный полимер высушивают при 40°С в бокселаминаре. Определение степени кристалличности сополимера осуществляют на рентгеноспектрометре D8 ADVANCE фирмы «Bruker» (Германия) (графитовый монохроматор на отраженном пучке), степень кристалличности (Сх) составляет 60%. Химический состав сополимера определяют на хроматомасс-спектрометре Agilent 5975Inert фирмы Agilent (США) после предварительного метанолиза пробы полимера. Температуру плавления образца определяют на дериватографе СТА - STA 449 Jupiter фирмы NETZSCH (Германия).To prepare a biologically active polymer medical composition, a copolymer obtained by a microbiological method is used in accordance with the Technical Specifications for a copolymer (TU No. 2200-001-03533441-2004, reg. 12/14/2005, No. 068/003058) at the pilot production of the Siberian Federal University, in accordance with the technical specifications for the polymer poly-3-hydroxybutyrate (TU No. 2200-003-03533441-2005, reg. April 27, 2004 No. 068/003057). The polymer was synthesized by the Cupriavidus eutropha strain VKPM B-10646 on sugars [RU No. 2439143, C12N 1/20, C12P 7/62, publ. 01/10/2012]. Isolation and purification of the copolymer from bacterial biomass is carried out with a mixture of dichloromethane or chloroform with ethanol in a 2:1 ratio by volume. The polymer is isolated from the extract after its concentration on a rotary evaporator Rotavapor R-210 (Switzerland) by precipitation in isopropanol. To obtain highly purified polymer samples, a procedure of repeated redissolution of the polymer and subsequent precipitation is carried out. The resulting polymer is dried at 40°C in a boxelaminar. The degree of crystallinity of the copolymer is determined using a D8 ADVANCE X-ray spectrometer from Bruker (Germany) (graphite monochromator on a reflected beam), the degree of crystallinity (Cx) is 60%. The chemical composition of the copolymer is determined on an Agilent 5975Inert chromatography-mass spectrometer from Agilent (USA) after preliminary methanolysis of the polymer sample. The melting point of the sample is determined on a STA derivatograph - STA 449 Jupiter from NETZSCH (Germany).

Характеристики полимера: средневесовая молекулярная масса Мв 570 кДа, полидисперсность D=2,6; степень кристалличности 76%, температура плавления и термической деградации, соответственно, 168,5 и 280°С.Polymer characteristics: weight average molecular weight Mw 570 kDa, polydispersity D=2.6; degree of crystallinity 76%, melting and thermal degradation temperatures, respectively, 168.5 and 280°C.

Для приготовления биологически активной полимерной медицинской композиции используют полимер, синтезируемый, как описано выше. Раствор полимера в дихлорметане или хлороформе с концентрацией 2% готовят при температуре 38-40°С, после его охлаждения до комнатной температуры вносят 10% раствор биологически активного вещества из группы антисептиков или гемостатиков, состоящей из бриллиантового зеленого или этамзилата. Полученную полимерную композитную систему подвергают эмульгированию в растворе 1% поливинилового спирта (ПВС) и оставляют на сутки при постоянном механическом перемешивании на 750 об/мин на магнитной мешалке до полного испарения растворителя. Сформированные микрочастицы собирают центрифугированием, со скоростью 5000 об/мин, в течение 5 мин, промывают многократно дистиллированной водой и высушивают в сушильном шкафу при 37°С в течение 72 часов. Морфологию микрочастиц анализируют с применением сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) на микроскопе ТМ-4000 (Hitachi, Япония). Напыление образцов платиной осуществляют в установке «Balzers CPD-030» (Германия). Величину включения препарата в полимерном матриксе определяют спектрофотометрически его исходных и остаточных концентраций в эмульсии на регистрирующем спектрофотометре Genesys 10S UV-Vis (Thermo Scientific, США). В зависимости от состава композиции, депонированного биологически активного вещества и типа поверхностно-активного вещества получают частицы со средним размером частиц от 50 мкм до 60 мкм с гладкой, пористой и слоистой поверхностью (фиг. 1), с различной скоростью оттока из полимерного матрикса в среду (фиг. 2, 3).To prepare a biologically active polymer medical composition, a polymer synthesized as described above is used. A solution of the polymer in dichloromethane or chloroform with a concentration of 2% is prepared at a temperature of 38-40°C, after cooling it to room temperature, a 10% solution of a biologically active substance from the group of antiseptics or hemostatics, consisting of brilliant green or ethamsylate, is added. The resulting polymer composite system is emulsified in a solution of 1% polyvinyl alcohol (PVA) and left for a day with constant mechanical stirring at 750 rpm on a magnetic stirrer until the solvent has completely evaporated. The formed microparticles are collected by centrifugation at a speed of 5000 rpm for 5 minutes, washed repeatedly with distilled water and dried in an oven at 37°C for 72 hours. The morphology of microparticles is analyzed using scanning electron microscopy (SEM) on a TM-4000 microscope (Hitachi, Japan). Sputtering of samples with platinum is carried out in a Balzers CPD-030 installation (Germany). The amount of drug inclusion in the polymer matrix is determined spectrophotometrically from its initial and residual concentrations in the emulsion on a Genesys 10S UV-Vis recording spectrophotometer (Thermo Scientific, USA). Depending on the composition of the composition, the deposited biologically active substance and the type of surfactant, particles are obtained with an average particle size from 50 μm to 60 μm with a smooth, porous and layered surface (Fig. 1), with different rates of outflow from the polymer matrix into the environment (Fig. 2, 3).

Полученные микрочастицы (МЧ) из поли-3-гидроксибутирата имели четко очерченную сферическую форму независимо от модификаций (фиг. 1). Было обнаружено, что проведение реакции карбоксилирования сильно влияет на поверхность микрочастиц. Микрочастицы без поверхностных модификаций имели гладкую поверхность, в то время как поверхность карбоксилированных микрочастиц была шероховатой с крупными порами. Это можно объяснить тем, что при проведении карбоксилирования происходит частичное разрушение полимерных цепей и увеличивается количество СООН-групп. Ковалентное присоединение желатина также изменяет микрочастицы - они становятся гладкими с четко заметными слоями. Следует отметить, что на поверхности некоторых микрочастиц видны отдельные кристаллы желатина.The resulting poly-3-hydroxybutyrate microparticles (MPs) had a well-defined spherical shape, regardless of modifications (Fig. 1). It was found that the performance of the carboxylation reaction greatly affects the surface of the microparticles. Microparticles without surface modifications had a smooth surface, while the surface of carboxylated microparticles was rough with large pores. This can be explained by the fact that during carboxylation, partial destruction of the polymer chains occurs and the number of COOH groups increases. Covalent attachment of gelatin also changes the microparticles - they become smooth with clearly visible layers. It should be noted that individual gelatin crystals are visible on the surface of some microparticles.

На фиг. 2 видно, что высвобождение бриллиантового зеленого (БЗ) в модельную среду было активным во всех случаях и постепенно возрастало в течение месяца до 30% (масс.) для МЧ-БЗ и до 35 % (масс.) для МЧ-БЗ-желатин и МЧ-БЗ-желатин Ag. Следует отметить отсутствие «взрывного эффекта» выхода в системах с депонированным антисептиком без модифицированной поверхности, что является важным показателем качества полученной системы доставки. МЧ-БЗ имели относительно низкий показатель общего высвобождения лекарства, что можно объяснить гидрофобностью поли-3-гидроксибутирата и плотной упаковкой полимерных цепей в процессе затвердевания микрочастиц, в результате чего большая часть бриллиантового зеленого находится внутри частиц.In fig. Figure 2 shows that the release of brilliant green (BG) into the model medium was active in all cases and gradually increased over the course of a month to 30% (wt.) for MP-BG and up to 35% (wt.) for MP-BG-gelatin and MP-BZ-gelatin Ag. It should be noted that there is no “explosive effect” of release in systems with a deposited antiseptic without a modified surface, which is an important indicator of the quality of the resulting delivery system. MP-BZ had a relatively low total drug release, which can be explained by the hydrophobicity of poly(3-hydroxybutyrate) and the close packing of polymer chains during the solidification process of the microparticles, resulting in most of the brilliant green being contained within the particles.

Характер профиля высвобождения антисептика in vitro (фиг. 2) показал, что в первой фазе высвобождения препарата из микрочастиц, поверхностно желатином и желатином, наполненным наночастицами серебра, наблюдается более активный выход, в отличие от частиц без белка. Так, в первые сутки было высвобождено около 15% лекарства для МЧ-БЗ, в то время как почти 30% было высвобождено за тот же период из МЧ-БЗ-желатин и МЧ-БЗ-желатинAg. Очевидно, что скорость высвобождения лекарства увеличилась вследствие изменения поверхностной структуры микрочастиц и возможным выходом бриллиантового зеленого ближе к поверхности частиц. То есть молекулы лекарства, расположенные близко к поверхности, очень легко покидают матрицу. Следующая фаза высвобождения бриллиантового зеленого (48-600 ч) определялась диффузионными механизмами, связанными с высвобождением лекарства из поверхностных структур микрочастиц.The nature of the antiseptic release profile in vitro (Fig. 2) showed that in the first phase of drug release from microparticles, surface gelatin and gelatin filled with silver nanoparticles, a more active release is observed, in contrast to particles without protein. Thus, in the first day, about 15% of the drug was released for MP-BZ, while almost 30% was released during the same period from MP-BZ-gelatin and MP-BZ-gelatinAg. It is obvious that the drug release rate increased due to changes in the surface structure of the microparticles and the possible release of brilliant green closer to the surface of the particles. That is, drug molecules located close to the surface leave the matrix very easily. The next phase of release of brilliant green (48-600 h) was determined by diffusion mechanisms associated with the release of drug from the surface structures of the microparticles.

Более активное высвобождение бриллиантового зеленого в системах с поверхностными модификациями ожидаемо и необходимо для реализации местного антисептического эффекта бриллиантового зеленого, так как инициация процесса заживления должна происходить только на уже обеззараженной раневой поверхности.A more active release of brilliant green in systems with surface modifications is expected and necessary for the implementation of the local antiseptic effect of brilliant green, since the initiation of the healing process should occur only on an already disinfected wound surface.

На фиг. 3 видно, что высвобождение этамзилата в модельную среду было активным во всех случаях и постепенно возрастало в течение месяца до 60% (масс.) для МЧ-этамзилат и до 80 % (масс.) для МЧ-этамзилат-желатинAg. Следует отметить отсутствие «взрывного эффекта» выхода в системах с депонированным гемостатиком без модифицированной поверхности, что является важным показателем качества полученной системы доставки.In fig. Figure 3 shows that the release of ethamsylate into the model medium was active in all cases and gradually increased over the course of a month to 60% (wt.) for MP-ethamsylate and up to 80% (wt.) for MP-ethamsylate-gelatinAg. It should be noted that there is no “explosive effect” of release in systems with a deposited hemostatic agent without a modified surface, which is an important indicator of the quality of the resulting delivery system.

Антимикробную активность микрочастиц из заявляемой композиции тестируют в культуре гемолитического стафилококка (Staphylococcus aureus), посевом в чашки Петри на плотную агаризованную среду (таб. 1). На поверхности среды после засева микроорганизмов размещают микрочастицы из заявляемой биологически активной полимерной медицинской композиции, содержащую антисептик. Антимикробная активность материала оценивается по величине зоны отсутствия роста тест-организмов на плотной среде вокруг микрочастиц диаметром 0,5 см. Данные представлены в таблице 1.The antimicrobial activity of microparticles from the claimed composition is tested in a culture of hemolytic staphylococcus (Staphylococcus aureus), inoculated in Petri dishes on a solid agar medium (Table 1). After inoculating microorganisms, microparticles from the claimed biologically active polymer medical composition containing an antiseptic are placed on the surface of the medium. The antimicrobial activity of the material is assessed by the size of the zone of no growth of test organisms on a dense medium around microparticles with a diameter of 0.5 cm. The data are presented in Table 1.

При оценке эффективности систем на основе состава поли-3-гидроксибутират-бриллиантовый зеленый в агаре, с использованием культуры Staphylococcus aureus было выявлено низкое антибактериальное действие с контролем по исходной форме антисептика, так как исходная форма препарата представлена 1% спиртовым раствором.When assessing the effectiveness of systems based on the composition of poly-3-hydroxybutyrate-brilliant green in agar, using a culture of Staphylococcus aureus, a low antibacterial effect was revealed with control over the original form of the antiseptic, since the original form of the drug is represented by a 1% alcohol solution.

В целом, использование инкапсулированного препарата обеспечило нерезкий, но длительный ингибирующий эффект в зависимости от состава поли-3-гидроксибутират-микрочастиц с бриллиантовым зеленым. Рост анализируемых культур подавлен в пределах допустимых значений.Overall, the use of the encapsulated drug provided a mild but long-lasting inhibitory effect depending on the composition of the brilliant green poly-3-hydroxybutyrate microparticles. The growth of the analyzed crops is suppressed within acceptable values.

В результате проведенной работы:As a result of the work done:

1. Изучено влияние включения антисептиков на характеристики микросферических частиц. Отмечено, что инкапсулирование антисептиков увеличивает электрокинетический потенциал и, соответственно, повышает стабильность микрочастиц. Высвобождение антисептиков из полимерных микросфер составило от 26% для «Фурацилина» до 35% для «Бриллиантового зеленого».1. The effect of the inclusion of antiseptics on the characteristics of microspherical particles was studied. It is noted that the encapsulation of antiseptics increases the electrokinetic potential and, accordingly, increases the stability of microparticles. The release of antiseptics from polymer microspheres ranged from 26% for Furacilin to 35% for Diamond Green.

2. Максимальный выход этамзилата составил: 83,9% для частиц из поли-3-гидроксибутирата с модификацией желатином, наполненным наночастицами серебра, и 63,8% для частиц без поверхностной модификации желатином, наполненным наночастицами серебра.2. The maximum yield of ethamsylate was: 83.9% for poly-3-hydroxybutyrate particles modified with gelatin filled with silver nanoparticles, and 63.8% for particles without surface modification with gelatin filled with silver nanoparticles.

3. Проведена первичная оценка цитотоксичности по отношению к культуре клеток NIH 3Т3, а также оценка антибактериальной активности в культурах патогенных и условно патогенных микроорганизмов. Антибактериальный эффект подтвержден подавлением роста культур Staphylococcus aureus и Escherichia coli.3. A primary assessment of cytotoxicity in relation to the NIH 3T3 cell culture was carried out, as well as an assessment of antibacterial activity in cultures of pathogenic and conditionally pathogenic microorganisms. The antibacterial effect was confirmed by suppressing the growth of Staphylococcus aureus and Escherichia coli cultures.

Заявляемая биологически активная полимерная медицинская композиция предназначена для закрытия дефектов кожных покровов, а также в качестве барьерных средств, для направленной тканевой регенерации, матрикса для депонирования и доставки лекарственных средств и биологически активных препаратов.The claimed biologically active polymer medical composition is intended to cover skin defects, as well as as a barrier agent, for targeted tissue regeneration, a matrix for the deposition and delivery of drugs and biologically active drugs.

Claims (2)

Биологически активная полимерная медицинская композиция в виде микрочастиц, включающая полимер поли-3-гидроксибутират и по меньшей мере одно биологически активное вещество и растворитель, отличающаяся тем, что содержит биологически активное вещество, выбранное из группы антисептиков или гемостатиков, состоящей из бриллиантового зеленого и этамзилата, и дополнительно содержит желатин, наполненный наночастицами серебра, при следующем соотношении компонентов, мас. %:A biologically active polymer medical composition in the form of microparticles, including a poly-3-hydroxybutyrate polymer and at least one biologically active substance and a solvent, characterized in that it contains a biologically active substance selected from the group of antiseptics or hemostatics, consisting of brilliant green and ethamsylate, and additionally contains gelatin filled with silver nanoparticles in the following ratio of components, wt. %: полимер поли-3-гидроксибутиратpolymer poly-3-hydroxybutyrate 20-40 20-40 биологически активное веществоbiologically active substance 10-20 10-20 желатин, наполненный наночастицами серебраgelatin filled with silver nanoparticles 5-105-10 растворитель solvent Остальное Rest
RU2023100715A 2023-01-12 Biologically active polymer medical composition RU2815508C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2815508C1 true RU2815508C1 (en) 2024-03-18

Family

ID=

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447902C2 (en) * 2010-07-21 2012-04-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Biologically active polymeric medical composition (version)

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447902C2 (en) * 2010-07-21 2012-04-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Biologically active polymeric medical composition (version)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Владимирова А.В. Биополимерные антисептические системы на основе полигидроксиалканоатов для реконструктивных технологий мягких тканей / Биотехнология: состояние и перспективы развития : материалы международного конгресса, Москва, 26-29 октября 2021 года. Том Выпуск 19. - Москва: общество с ограниченной ответственностью "Экспо-биохим-технологии", 2021. - стр. 24-25. *
Владимирова А.В. Функциональные характеристики микросферических носителей биологически активных веществ для реконструктивных технологий мягких тканей [Электронный ресурс] : магистерская диссертация : 06.04.01 / А.В. Владимирова. — Красноярск : СФУ, 2018. Г.А. Рыльцева и др. Система частица-клетка на основе поли(3-гидроксибутирата) для реконструктивных технологий / Биотехнология новых материалов - окружающая среда - качество жизни : Материалы IV Международной научной конференции, электронное издание, Красноярск, 10-13 октября 2021 года. - Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2021. - стр. 166-169. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rakhshaei et al. In situ synthesized chitosan–gelatin/ZnO nanocomposite scaffold with drug delivery properties: Higher antibacterial and lower cytotoxicity effects
Parsa et al. Investigating the effect of tetracycline addition on nanocomposite hydrogels based on polyvinyl alcohol and chitosan nanoparticles for specific medical applications
Wang et al. Study on poly (vinyl alcohol)/carboxymethyl-chitosan blend film as local drug delivery system
da Cruz et al. Poly (vinyl alcohol)/cationic tannin blend films with antioxidant and antimicrobial activities
Aldana et al. Chitosan films modified selectively on one side with dendritic molecules
Zhang et al. Fabrication of green poly (vinyl alcohol) nanofibers using natural deep eutectic solvent for fast-dissolving drug delivery
RU2447902C2 (en) Biologically active polymeric medical composition (version)
Guadalupe et al. Bioactive polymeric nanofiber matrices for skin regeneration
Singh Gamma radiation synthesis and characterization of gentamicin loaded polysaccharide gum based hydrogel wound dressings
Bayón et al. Self-assembly stereo-specific synthesis of silver phosphate microparticles on bacterial cellulose membrane surface for antimicrobial applications
Kaplan et al. Controlled delivery of ampicillin and gentamycin from cellulose hydrogels and their antibacterial efficiency
CN114392388A (en) Hydrogel composition and application thereof
Dias et al. Solution-blown poly (hydroxybutyrate) and ε-poly-l-lysine submicro-and microfiber-based sustainable nonwovens with antimicrobial activity for single-use applications
Tamer et al. Wound dressing membranes based on immobilized Anisaldehyde onto (chitosan-GA-gelatin) copolymer: In-vitro and in-vivo evaluations
Elsherbiny et al. Thermoresponsive nanofibers loaded with antimicrobial α-aminophosphonate-o/w emulsion supported by cellulose nanocrystals for smart wound care patches
Raj et al. Drug loaded chitosan/aloe vera nanocomposite on Ti for orthopedic applications
Karydis-Messinis et al. Development, physicochemical characterization and in vitro evaluation of chitosan-fish gelatin-glycerol hydrogel membranes for wound treatment applications.
Aksoy et al. Vancomycin loaded gelatin microspheres containing wet spun poly (ε-caprolactone) fibers and films for osteomyelitis treatment
Kanth et al. Recent advancements and perspective of ciprofloxacin-based antimicrobial polymers
RU2815508C1 (en) Biologically active polymer medical composition
Xu et al. Synthesis of poly-tetrahydropyrimidine antibacterial polymers and research of their basic properties
Suhail et al. Controlled Drug Release and Antibacterial Properties of Levofloxacin-Loaded Silk/Chitosan Green Composite for Wound Dressing
CN115105629B (en) Antibacterial hydrogel and preparation method and application thereof
Masrour et al. Soy protein isolate-based hybrid electrospun nanofibers: an enhanced antimicrobial bio-platform for potential wound healing
Mulia et al. Preparation and characterization of polyvinyl alcohol-chitosan-tripolyphosphate hydrogel for extended release of anti-tuberculosis drugs