WO2016043620A1 - Амфифильные полимеры и системы доставки на их основе - Google Patents

Амфифильные полимеры и системы доставки на их основе Download PDF

Info

Publication number
WO2016043620A1
WO2016043620A1 PCT/RU2015/000407 RU2015000407W WO2016043620A1 WO 2016043620 A1 WO2016043620 A1 WO 2016043620A1 RU 2015000407 W RU2015000407 W RU 2015000407W WO 2016043620 A1 WO2016043620 A1 WO 2016043620A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
biologically active
active substances
delivery
amphiphilic
polymer
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000407
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Андрей Николаевич КУСКОВ
Павел Павлович КУЛИКОВ
Михаил Исаакович ШТИЛЬМАН
Манолис ТЗАТЗАРАКИС
Аристидис ТСАТСАКИС
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственный Центр "Амифион"
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
Priority claimed from RU2014137555/04A external-priority patent/RU2599576C2/ru
Priority claimed from RU2014141950/04A external-priority patent/RU2599579C2/ru
Priority claimed from RU2015111098/15A external-priority patent/RU2580649C1/ru
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственный Центр "Амифион" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственный Центр "Амифион"
Publication of WO2016043620A1 publication Critical patent/WO2016043620A1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14—Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • A61K9/16—Agglomerates; Granulates; Microbeadlets ; Microspheres; Pellets; Solid products obtained by spray drying, spray freeze drying, spray congealing,(multiple) emulsion solvent evaporation or extraction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F120/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F120/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F120/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F120/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F120/52—Amides or imides
    • C08F120/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F120/56—Acrylamide; Methacrylamide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F126/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F126/06—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F126/10—N-Vinyl-pyrrolidone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/04—Polymerisation in solution
    • C08F2/06—Organic solvent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52—Amides or imides
    • C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/56—Acrylamide; Methacrylamide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F226/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F226/06—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F226/10—N-Vinyl-pyrrolidone

Definitions

  • the invention relates to the chemistry of organic macromolecular compounds, pharmacology and medicine, and relates to new amphiphilic polymers, a method for their preparation, as well as a method for producing compositions based on biologically active substances (plant extracts, vitamins, hyaluronic acid, lubricin, salicylic acid, etc.) in the form nanoscale supramolecular form based on amphiphilic polymers.
  • biologically active substances plant extracts, vitamins, hyaluronic acid, lubricin, salicylic acid, etc.
  • AAS biologically active substances
  • the most relevant and promising is the use of biocompatible synthetic polymer systems with various functional characteristics to create such delivery systems for biologically active substances.
  • the most promising delivery systems are polymer nanoparticles based on amphiphilic polymers, in particular amphiphilic homopolymers and copolymers.
  • Amphiphilic polymers of ⁇ -vinylpyrrolidone describes amphiphilic polymers based on ⁇ -vinylpyrrolidone and a two-stage method for their preparation.
  • radical monopolymerization of the monomer was carried out in the presence of an initiator (azobisisobutyronitrile) and a functional regulator of chain length growth (mercapto acid).
  • azobisisobutyronitrile an initiator
  • mercapto acid a functional regulator of chain length growth
  • the disadvantages of this method include the low polymer yield due to the high reactivity of the acid chlorides, a large number of adverse reactions and the sensitivity of acid chlorides to traces of water, as well as the relatively large amount of impurities present in the polymers obtained in this way.
  • a method for producing liposomes including diester phosphatidylcholine / cholesterol is known (Deshmukh, DS et al. Can intact liposomes be absorbed in the gut? // Life Sciences, 1981, 28 (3) , p. 239-242).
  • the well-known delivery system protects encapsulated biologically active substances from interaction with hostile environments, but does not stabilize thermo- and photosensitive soluble, poorly soluble and insoluble biologically active substances, as well as their passage through various physiological barriers (intestinal, endothelial, etc.). This is due to too large liposomes, instability of the structure and the difficulty of penetration of the active substance through the liposomal medium.
  • nanoparticles consisting of an inner core formed by structured polysaccharides grafted onto their outer parts with fatty acids and coated with a layer of phospholipids.
  • SMBV supramolecular biovector
  • the choice of the polymer has a primary effect on the properties of the future composition with a biologically active substance.
  • Many physicochemical properties depend on this: particle size, degree of inclusion of biologically active substances in the polymer matrix, storage stability, protection from various factors inside the body (especially enzymes, etc.), etc.
  • it is especially important that the medicinal properties of the future drug depend on the type of polymer: toxicity, prolonged action, effectiveness and many others.
  • Patent RU2325151 discloses a method for producing micelles or lyophilized nanodispersions of hydrophobic drugs enclosed in an amphiphilic copolymer having hydrophilic and hydrophobic polymer blocks, which are, respectively, a fragment of a water-soluble carbochain polymer and an aliphatic radical.
  • an amphiphilic copolymer having hydrophilic and hydrophobic polymer blocks which are, respectively, a fragment of a water-soluble carbochain polymer and an aliphatic radical.
  • polymers obtained by the multistage synthesis method are used to obtain particles, which entails the impossibility of achieving a high degree of purification.
  • the obtained nanoparticles have an insufficiently high degree of inclusion of biologically active substances, which limits their use as delivery systems.
  • the objective of the present invention is to obtain new biocompatible amphiphilic homopolymers and copolymers suitable for creating forms of drugs, biologically active substances and the solubilization of poorly soluble substances, as well as the development of a one-stage method for producing amphiphilic homopolymers and statistical copolymers, the implementation of which allows to obtain the target product in high yield and to reduce the synthesis time of the target product.
  • Another objective of this invention is the development of a delivery system (nanoscale carrier for the delivery of biologically active and medicinal substances based on polymer nanoparticles), which improves the efficiency of biologically active substances in their use and their storage stability, which does not have the above disadvantages of the known delivery systems.
  • Another technical result is the creation of a biocompatible nanoscale carrier for the delivery of biologically active and medicinal substances based on polymer nanoparticles, consisting of new amphiphilic homopolymers and statistical copolymers, which can be used to deliver one or more different biologically active substances to organs and tissues, such as water-soluble, and poorly and water-insoluble, has a high capacity for incorporating biologically active substances into nanoparticles and complex compounds Hovhan, contributes to the stabilization of biologically active substances during storage, it allows to overcome physiological barriers and to provide sustained release of biologically active substances in the body, with the ability to control distribution and release of the biologically active substances.
  • [--M--] - hydrophilic part consisting of the same or several different irregularly ordered monomers M, selected from the group:
  • Ri independently represents H, C 1-4 alkyl, NH 4 + or an alkali metal ion
  • R is the hydrophobic part of the general structure where X represents H, OH, NH 2 or NH 3 CI, while the number average molecular weight (Mn) of the amphiphilic polymer is from 1 to 30 kDa.
  • the alkali metal ions of the invention are Li, Na or K.
  • the indicated technical result is also achieved by developing a one-stage method for producing amphiphilic polymers according to the invention by radical polymerization of monomers in an organic solvent in the presence of a radical polymerization initiator and a chain length growth regulator, while long chain aliphatic mercaptans or their derivatives are used as a chain growth regulator, allowing the process of radical homopolymerization or copolymerization to obtain a biocompatible amphiphilic homopolymer or a copolymer in a single synthesis step, i.e.
  • the technical result is achieved by creating a nanoscale carrier for the delivery of one or more various biologically active substances (BAS), which are micelles consisting of the new amphiphilic polymers of the invention.
  • BAS biologically active substances
  • the achievement of the specified technical result is also possible by creating a nanoscale form for the delivery of biologically active substances containing at least one biologically active substance and a nanoscale carrier according to the invention.
  • the nanoscale form for the delivery of biologically active substances contains at least one biologically active substance, poorly or insoluble in water.
  • the nanoscale form for the delivery of biologically active substances contains at least one biologically active substance that is readily soluble in water.
  • the nanoscale form for the delivery of biologically active substances contains at least one biologically active substance that is poorly or insoluble in water and at least one biologically active substance that is readily soluble in water.
  • Fig. 1 is a spatial model of a nanoscale form for the delivery of biologically active substances based on amphiphilic biocompatible polymers according to the invention.
  • Fig. 2 is a diagram of the kinetics of penetration of a model biologically active substance through the epithelial barrier using curcumin as an example: AmfPVP-Curcumin - a polymer composition according to the invention based on amphiphilic poly-U-vinylpyrrolidone and curcumin; "Curcumin” - free (not in the polymer form) curcumin.
  • Fig. 3 is a diagram of the kinetics of penetration of a model biologically active substance through the mucosal barrier using rifabutin as an example: “AmfPVP-Reef” - polymer composition according to the invention based on amphiphilic poly-M-vinylpyrrolidone and rifabutin antibiotic; “Reef” is a free (not in the polymer form) antibiotic rifabutin.
  • alkyl refers to straight or branched chain saturated hydrocarbon groups, including hydrocarbon groups having a specified number of carbon atoms (that is, from one to four carbon atoms).
  • alkyls include, but are not limited to methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl.
  • biologically active substance (BAS) is meant a substance having physiological activity, i.e. ability to influence the vital processes of the human or animal organism produced by the body or similar to it. The physiological activity of substances can be considered both from the point of view of the possibility of their medical use, and from the point of view of maintaining the normal functioning of the human or animal organism, as well as from the point of view of preventing (preventing) the occurrence of any disorders.
  • immediate substance is meant a biologically active substance having therapeutic or prophylactic properties and intended for the manufacture of medicines.
  • the hydrophilic part is a linear water-soluble carbochain polymer, as described in more detail below in the description and in the claims,
  • R is the hydrophobic part, which is a linear or branched alkyl radical with the number of carbon atoms in the carbon chain 9-20, as described in more detail below in the description and in the claims.
  • hydrophilic and hydrophobic parts of the amphiphilic polymers according to the invention are interconnected by a sulfide group S.
  • the amount of monomers in the chain of the carbochain polymer is selected so that the number average molecular weight (p) of the amphiphilic polymer is from 1 to 30 kDa. In some, but not limited to, embodiments of the invention, the amount of monomers in the chain may vary from 6 to 125.
  • the nanoparticles may contain, for example, poly-Y-vinylpyrrolidone, poly-isopropyl acrylamide, poly-1CH- (2-hydroxypropyl) methacrylamide, polyethyleneamine, poly-2-allyloxybenzaldehyde, polyacrylamide, polyacrylic acid, polyacrylic acid, polyacrylic acid, polyacrylic acid poly-M-dialkyl acrylamide, as well as various copolymers thereof.
  • Amphiphilic polymers according to the invention can be both homopolymers and copolymers. In some, but not limited to, embodiments of the invention, micelles are composed of the same amphiphilic polymers.
  • amphiphilic homopolymer means that the polymer consists of a water-soluble polymer and non-polymer aliphatic hydrophobic moieties, wherein the water-soluble polymer moiety includes repeating structural units of the same composition and structure.
  • amphiphilic copolymer means that the polymer is statistical and consists of a water-soluble polymer and non-polymer aliphatic hydrophobic fragments, the water-soluble polymer fragment comprising two or more different structural units that are randomly arranged in the chain, since one or the other monomer is attached to the growth radical is random, the distribution of units along the length of the macromolecule of a random copolymer is also random.
  • the alkali metal ion is Li, Na or K.
  • R is the hydrophobic part of the amphiphilic polymer, which is a linear radical of the general structure
  • X represents H, OH, NH 2 or NH 3 CI.
  • Nanosized carrier for the delivery of biologically active
  • a nanoscale carrier for delivering biologically active and medicinal substances which is a polymer nanoparticles (micelles) based on water-soluble amphiphilic polymers according to the invention of a number average molecular weight of 1 to 30 kDa, formed by spontaneous assembly in an aqueous medium.
  • the invention is based on amphiphilic polymers of water-soluble linear carbochain polymers containing one terminal hydrophobic fragment R linked to the main chain by a sulfide group.
  • Such a structure of polymers provides their properties and the properties of nanoparticles formed by amphiphilic polymers:
  • the formed nanoparticles are very compact - the average particle size for different polymer samples is from 50 to 1500 nm - this allows dosage forms based on such nanoparticles to easily overcome physiological barriers, including mucosal, epithelial, histohematic, blood-brain, which, in in turn, it allows the effective use of such dosage forms in transdermal, intravenous, oral, sublingual, intranasal, intraocular, inhalation and other sp administration persons for the delivery of biologically active substances to target organs; - the structure of the amphiphilic polymers according to the invention - with a short spacer fragment between the hydrophilic and hydrophobic parts - provides a high degree of inclusion of biologically active substances in the formed nanoparticles; In addition, the structure of the particles allows their use to deliver both poorly and water-insoluble biologically active substances (by incorporating them into the core of micelles formed) and well-soluble biologically active substances in water (by complex binding of the biologically active substance to the
  • amphiphilic polymers according to the invention are biocompatible and biodegradable; the structure of the amphiphilic polymers according to the invention allows them to be synthesized in a one-step method, without additional modification, which allows, firstly, to regulate the number average molecular weight directly during the synthesis, as a result of which the micelles formed have a narrow size range, which is important for controlling their distribution and release biologically active substances, and secondly, to obtain a finished product with a high yield and a high degree of purity (low amount of impurities), which minimizes (practical Ski eliminates) the possibility of toxic effects on the living organism; in addition, the possibility of using a one-stage synthesis method allows to significantly intensify the process of obtaining the final product: to reduce time and energy costs, to simplify the hardware design of the whole process, which significantly reduces its cost.
  • nanoscale carriers according to the invention also protect biologically active substances from degradation and undesirable interactions in a living organism, including hydrolytic and enzymatic degradation, for example, by intravenous or oral administration, which increases their bioavailability.
  • Nanoscale forms for the delivery of poorly soluble and water-insoluble biologically active and medicinal substances according to the invention are obtained by solubilizing biologically active substances with water-soluble amphiphilic polymers according to the invention by the method of self-association of diphilic substances in aqueous media at a critical concentration of their micellization (CMC) or critical concentration aggregation (CCA) in aqueous media with the formation of particles in the form of spherical particles having size from 50 to 1500 nm.
  • CMC micellization
  • CCA critical concentration aggregation
  • the vectors of hydrophobic fragments of amphiphilic polymer molecules are turned inside the particles, forming an inner core that contains poorly soluble or water-insoluble biologically active substances.
  • Nanoscale dosage forms (pharmaceutical compositions, delivery systems) of water-soluble biologically active substances are formed by complex binding to the surface of micelles formed by the water-soluble amphiphilic polymers of the invention.
  • the vectors of hydrophobic fragments of amphiphilic polymer molecules are turned inside the particles (micelles), forming the inner core, and the hydrophilic polymer chains form a water-soluble shell of these particles, complexed with water-soluble biologically active substances.
  • compositions containing simultaneously several different hydrophobic and / or hydrophilic biologically active substances are also possible.
  • the vectors of hydrophobic fragments of diphilic polymer molecules are turned inside the particles, forming an inner core that contains poorly soluble or water-insoluble BAS, and hydrophilic polymer chains form a water-soluble shell of particles, complexed with water-soluble BAS.
  • biologically active and medicinal substances can be contained both in the inner core formed by hydrophobic fragments of amphiphilic polymers and can be complexly bound in the water-soluble outer shell of the particles.
  • nanoscale form for the delivery of biologically active and medicinal substances is a water-compatible polymer composition - nanoscale supramolecular form based on amphiphilic polymers and biologically active substances in the form of spherical nanoparticles or larger conglomerates of particles containing a core, into which a poorly or water-insoluble biologically active substance may be included, surrounded by hydrophobic fragments of diphilic molecules of amphiphilic polymers facing inward to the core, and hydrophilic polymer chains of amphiphilic polymers form a water-soluble a shell with which water-soluble biologically active substances can be complexly bound.
  • nanosized carriers of biologically active substances according to the invention provide increased water compatibility of poorly soluble and water-insoluble biologically active substances.
  • water compatibility in terms of the present invention is meant the ability of a composition to dissolve in aqueous media, including the formation of not only true solutions, but also various colloidal systems (solutions).
  • Fig. 1 The spatial model of the nanoscale form for the delivery of biologically active substances based on amphiphilic biocompatible polymers according to the invention is shown in Fig. 1.
  • the following drugs can be used as biologically active and medicinal substances in the framework of the present invention:
  • pomegranate extract pomegranate pomeflavone
  • hibiscus extract hibiscus extract
  • curcumin curcumin
  • raspberry ketone raspberry ketone
  • - sleeping pills and sedative drugs for example, nitrazepam, flunitrozipam, barbital, bromized;
  • - anticonvulsant drugs for example, benzoal, hexamidine, diphenin, clonazepam;
  • - tranquilizers and antidepressants for example, ibazone, phenazipam, pyrazidol, fluoxetine;
  • analgesic drugs for example, amidopyrine, phenacetin, paracetamol, ibuprofen;
  • - anti-inflammatory drugs for example, diclofenac, indomethacin, cortisone;
  • cardiovascular medicinal substances for example, digitoxin, cavinton, theophylline, foridon;
  • hormonal drugs for example, thyroidin, estrone, methyltestosterone, silabolin
  • enzymatic medicinal substances for example, lysoamidase, pancreatin, solisim
  • antibiotics including antibiotics, antiviral and antiparasitic medicinal substances, for example, ampicillin, tetracycline, rifampicin, chloramphenicol, streptocide, bonafton, methisazon;
  • diagnostic medicinal substances for example, iodamide, bilignost, pentagastrin;
  • - antifungal drugs for example, nystatin, amphotericin B, griseofulvin;
  • - anticancer drugs for example, doxorubicin, methotrexate, cisplatin, epirubicin, rumicin, chloditan;
  • vitamin A retinol
  • vitamin E tocopherol
  • vitamin D calciferol
  • vitamin K phytoquinone
  • - BAS from other groups, for example, hydroquinone, salicylic acid, hyaluronic acid, lurbicin, etc.
  • amphiphilic copolymers and copolymers of the invention are prepared in a one-step process, respectively, by radical homo- or copolymerization of monomers in an organic solvent in the presence of a radical polymerization initiator.
  • a chain length growth regulator is used in the form of a long chain aliphatic mercaptan or its derivative, which allows the biocompatible amphiphilic polymer to be obtained in a single synthesis step during the process of radical polymerization, i.e. without additional modification.
  • the organic solvent is selected from the group consisting of alcohol, methylene chloride, dioxane, tetrahydrofuran, acrylonitrile, ⁇ -methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, ethyl acetate, butyl acetate, amyl acetate, cyclohexane.
  • an alcohol is an alcohol selected from the group consisting of ethanol, isopropanol, propanol-1, butanol-1, amyl alcohol, butanol-2, tert-butanol.
  • the radical polymerization initiator is selected from the group consisting of benzoyl peroxide, ditretbutyl peroxide, cumene hydroperoxide, azobisisobutyronitrile, potassium persulfate, ammonium persulfate, sodium persulfate, dicyclohexyl peroxydicarbonate, dimethyl peroxy dicarbonyl (dimethyl) dioxybenzylcarbonate-2-dihydrocarbonate-2-dihydrocarbonate-2-dihydrocarbonate-2-dihydrocarbonate peroxydicarbonate, 3-chloroperbenzoic acid.
  • Pentacosyl + ⁇ 3 70 - The experiments carried out indicate that when using short-chain ( ⁇ C 9 ) or long-chain (> C 2 about) mercaptans or their derivatives, amphiphilic properties are lost, and the yield of the aliphatic polymer according to the invention is also significantly reduced.
  • mercaptoalcohols, mercaptoamines, hydrochloric acid mercaptoamine are used as a derivative of a long chain aliphatic mercaptan.
  • the optimal synthesis time is the time at which the product yield is maximum and the energy costs are minimal.
  • the data of our studies aimed at studying the effect of synthesis time on the yield of amphiphilic homopolymers and copolymers show that the maximum yield of amphiphilic polymers according to the invention differs for different monomers (Table 7 and Table 8). So, for example, the maximum yield of an amphiphilic homopolymer based on acrylamide is observed during synthesis for 3 hours, and on the basis of acrylic acid within 1 hour.
  • the monomer is acrylamide, the monomer is acrylic acid, the initiator is azobisisobutyronitrile, the initiator is benzoyl peroxide,
  • chain length growth regulator chain length growth regulator — hexadecyl mercaptan, hexadecyl mercaptan, solvent — dioxane, solvent — butanol-1, synthesis temperature — 70 ° C. synthesis temperature — 70 ° C.
  • Amphiphilic homopolymer the monomer of which is acrylic acid
  • the monomer of which is acrylic acid is prepared as follows. In a well-washed and dried tube with a ground stopper, the calculated amount of acrylic acid, the required amount of mercaptan, initiator (benzoylperoxyl) and solvent (butanol-1) are loaded. Then they will be placed in a thermostat, where the temperature is maintained at 70 ° C with an accuracy of ⁇ 0.2 ° C. After 1 hour, the contents of the tube are precipitated into a ten-fold volume of diethyl ether. The precipitated polymer is decanted, dried in an oven for one day. An alternative method of purification is the dialysis of the polymer against water for 5 days. The polymer yield is 81%.
  • An amphiphilic homopolymer the monomer of which is N-isopropyl acrylamide, is prepared as follows. In a well-washed and dried tube with a ground stopper, the calculated amount of N-isopropylacrylamide, the required amount of mercaptan, initiator (cumene hydroperoxide) and solvent ( ⁇ -methylpyrrolidone) are loaded. Then they are placed in a thermostat, where the temperature is maintained at 75 ° C with an accuracy of ⁇ 0.2 ° C. After 1 hour, the contents of the tube are precipitated into a ten-fold volume of diethyl ether. The precipitated polymer is decanted and dried in an oven for one day. An alternative method of purification is the dialysis of the polymer against water for 5 days. The polymer yield is 79%.
  • An amphiphilic copolymer of ⁇ -vinylpyrrolidone and acrylamide is prepared as follows. Into a well-washed and dried tube with a ground stopper load the calculated amount of monomers ( ⁇ -vinylpyrrolidone and acrylamide), the required amount of mercaptan, initiator (azobisisobutyronitrile) and solvent (dioxane). Then they are placed in a thermostat, where the temperature is maintained at 70 ° C with an accuracy of ⁇ 0.2 ° C. After 3 hours, the contents of the tube are precipitated into a ten-fold volume of diethyl ether. The precipitated polymer is decanted and dried in an oven for one day. An alternative method of purification is the dialysis of the polymer against water for 5 days. The copolymer yield is 83%.
  • the afiphilic copolymer of ⁇ -isopropylacrylamide, acrylamide and N-vinylpyrrolidone is prepared as follows.
  • the calculated amount of monomers (N-isopropylacrylamide, acrylamide and ⁇ -vinylpyrrolidone), the required amount of mercaptan, initiator (azobisisobutyronitrile) and solvent (dioxane) are loaded into a well-washed and dried tube with a ground stopper. Then they are placed in a thermostat, where the temperature is maintained at 75 ° C with an accuracy of ⁇ 0.2 ° C. After 5 hours, the contents of the tube are precipitated into a ten-fold volume of diethyl ether. The precipitated polymer is decanted and dried in an oven for one day.
  • An alternative method of purification is the dialysis of the polymer against water for 5 days. The copolymer yield is 79%.
  • An important advantage of obtaining homo- and copolymers according to the invention is the ability to control the number average molecular weight of the amphiphilic polymer in the synthesis process.
  • copolymer of ⁇ -vinylpyrrolidone and ⁇ -isopropylacrylamide The copolymer of ⁇ -vinylpyrrolidone and ⁇ -isopropylacrylamide:
  • a copolymer of ⁇ -vinylpyrrolidone and 2-allyloxybenzaldehyde A copolymer of acrylic acid and ⁇ -isopropyl acrylate id:
  • copolymer of ⁇ -methylethylacrylamide and acrylic propyl ether The copolymer of ⁇ -methylethylacrylamide and acrylic propyl ether
  • Table 14 Values of sanitary-chemical and toxicological integral indicators of 2% colloidal polymer solutions.
  • compositions for the delivery of biologically active substances based on
  • Polymer nanoparticles can be obtained from amphiphilic polymers by direct dissolution (dispersion) followed by dialysis and emulsion method (nanoprecipitation). For all methods, the amphiphilic polymer is taken in such quantities that its concentration in the final solution is greater than the critical concentration of aggregation.
  • compositions for the delivery of biologically active substances based on polymer nanoparticles occurs when the required amount of biologically active substances is added during the preparation of nanoparticles.
  • the amount of biologically active substance included according to the invention ranged from 0.1 to 50 wt.%.
  • Direct dissolution method (obtaining polymer compositions with water-soluble biologically active and medicinal substances)
  • the estimated amount of amphiphilic polymer is dissolved in bidistilled dedusted water. After that, the required amount of dry water-soluble BAS is added to the resulting solution. The solution was stirred on a rocking chair (KS 500 "Labortechnik” (Germany)) at 100 rpm for 1 hour. If there is a precipitate of an unincorporated drug substance, the solutions are filtered on 0.4 or 0.2 ⁇ m filters (Millipore).
  • the calculated amount of amphiphilic polymer is dissolved in bidistilled dedusted water, and the biologically active substance is dissolved in an organic solvent (e.g., chloroform, methylene chloride or ethyl acetate) with stirring without heating. Then the resulting solution of BAS in an organic solvent is added with vigorous stirring, dropwise to a solution of amphiphilic polymer in bidistilled water. The resulting emulsion is intensively mixed for 10-20 minutes, and then exposed to ultrasonic radiation for 12-24 minutes at a power of 60 W and a pulsed mode (1 second after 1 second) (on a VibraCell device, USA). The organic solvent is distilled off on a rotary evaporator and freeze-dried.
  • an organic solvent e.g., chloroform, methylene chloride or ethyl acetate
  • the calculated amount of amphiphilic polymer is dissolved in bidistilled dedusted water, and water-insoluble biologically active substances (not interacting with each other) are dissolved in an organic solvent (for example, chloroform, methylene chloride or ethyl acetate) with stirring without heating. Then, the resulting solution of biologically active substances in an organic solvent is added dropwise with vigorous stirring to a solution of amphiphilic polymer in bidistilled water. The resulting emulsion is intensively mixed for 10-20 minutes, and then exposed to ultrasonic radiation for 12-24 minutes at a power of 60 W and a pulsed mode (1 second after 1 second) (on a VibraCell device, USA). The organic solvent is distilled off on a rotary evaporator.
  • an organic solvent for example, chloroform, methylene chloride or ethyl acetate
  • the resulting solution is dialyzed against water to remove unbound water-soluble biologically active substances. Then the resulting dialysate is concentrated on a rotary evaporator and freeze-dried.
  • the resulting polymer compositions are aggregates or conglomerates thereof having a stable shape and an average particle size for different polymer samples from 50 to 1500 nm.
  • the obtained polymer particles are dried using freeze drying or fluidized bed drying to obtain water-soluble forms of biologically active substances in the form of powders. It is also possible to obtain a tablet form.
  • water-soluble polymer compositions with the following biologically active substances were obtained: rifabutin, indomethacin, dicpofenac, amphotericin B, silybin, angiostatin, adenine, pomegranate extract, vitamin A, vitamin E, hibiscus extract, raspberry ketone, curcumin, vitamin D, vitamin K , hyaluronic acid, hydroquinone, etc.
  • Example 5 Obtaining a composition based on hibiscus extract
  • the calculated amount of the amphiphilic polymer of the invention is dissolved in bidistilled dedusted water. After that, an excess (relative to the polymer) of the dry hibiscus extract is added to the resulting solution.
  • the solution was stirred on a rocking chair (KS 500 "Labortechnik” (Germany)) at 100 rpm for 1 hour. After mixing, the solution is filtered on 0.4 or 0.2 ⁇ m filters (Millipore).
  • the resulting solution is dialyzed against water to remove unbound water-soluble biologically active substances. Then the resulting dialysate is concentrated on a rotary evaporator and freeze-dried.
  • the degree of inclusion of hibiscus extract is 14.2 wt.%.
  • Example 6 Obtaining a composition based on vitamin E
  • the calculated amount of the amphiphilic polymer of the invention is dissolved in bidistilled dedusted water. Then, vitamin E (in liquid form) is added dropwise to the resulting solution with vigorous stirring. The resulting emulsion is intensively mixed for 10-20 minutes, and then exposed to ultrasonic radiation for 12-24 minutes at a power of 60 W and a pulsed mode (1 second after 1 second) (on a VibraCell device, USA). At the end of dubbing, the emulsion is centrifuged and the not included vitamin E is separated, then the emulsion is freeze-dried.
  • the degree of inclusion of vitamin E is 10.1 wt.%.
  • Example 7 Obtaining a composition based on curcumin and pomegranate extract
  • the estimated amount of amphiphilic polymer according to the invention is dissolved in bidistilled dedusted water, and the required amount of curcumin and pomegranate extract is dissolved in chloroform with stirring without heating. Then the resulting solution of two biologically active substances in chloroform is added dropwise with vigorous stirring to a solution of amphiphilic polymer in bidistilled water.
  • the resulting emulsion is intensively mixed for 10-20 minutes, and then subjected to ultrasonic radiation for 12-24 minutes at a power of 60 W and a pulsed mode (1 second after 1 second) (on a VibraCell device, USA).
  • the organic solvent is distilled off on a rotary evaporator, in the presence of sediment, the solution is filtered on 0.4 or 0.2 ⁇ m filters (Millipore) and freeze-dried.
  • the degree of inclusion of curcumin is 5.6 wt.%.
  • the degree of inclusion of the pomegranate extract is 29.4 wt.%.
  • Example 8 Obtaining a composition based on an extract of hibiscus and raspberry ketone
  • the estimated amount of amphiphilic polymer according to the invention is dissolved in bidistilled dedusted water, and the required amount of raspberry ketone is dissolved in chloroform with stirring without heating. Then the resulting solution of biologically active substances in chloroform is added dropwise with vigorous stirring to a solution of amphiphilic polymer in bidistilled water. The resulting emulsion is intensively mixed for 10-20 minutes, and then subjected to ultrasonic radiation for 12-24 minutes at a power of 60 W and a pulsed mode (1 second after 1 second) (on a VibraCell device, USA). Next, the organic solvent is distilled off on a rotary evaporator.
  • the resulting solution is dialyzed against water to remove unbound hibiscus extract. Then the resulting dialysate is concentrated on a rotary evaporator and freeze-dried.
  • the degree of inclusion of the hibiscus extract is 10.4 wt.%.
  • the degree of inclusion of raspberry ketone is 9.3 wt.%.
  • the short spacer fragment between the hydrophilic and hydrophobic backbone in the molecules of the amphiphilic polymers of the invention provides a high degree of incorporation of biologically active substances into the formed nanoparticles.
  • Tables 15-18 show comparative data on the degree of inclusion of biologically active substances in amphiphilic nanoparticles with different spacer fragments.
  • Table 15. The values of the degree of incorporation of rifabutin into nanoparticles based on amphiphilic poly-M-vinylpyrrolidone with different values of the number average molecular weight depending on the structure of the spacer fragment.
  • Table 16 The values of the degree of inclusion of the pomegranate extract in nanoparticles based on amphiphilic poly-M-vinylpyrrolidone with various average number molecular weights depending on the structure of the spacer fragment.
  • Table 17 The values of the degree of inclusion of vitamin E in nanoparticles based on amphiphilic poly-M-vinylpyrrolidone with different values of the number average molecular weight depending on the structure of the spacer fragment.
  • Table 18 The values of the degree of inclusion of the hibiscus extract in nanoparticles based on amphiphilic poly-Y-vinylpyrrolidone with different values of the number average molecular weight depending on the structure of the spacer fragment.
  • Tables 19-22 show the data on the stability of polymer compositions based on biologically active substances in various conditions.
  • Table 19 The stability of solutions of free vitamins A and E, hibiscus extract and pomegranate extract and their polymer forms according to the invention (PF) in time at 25 ° C and in the absence of radiation (light).
  • Table 20 The stability of solutions of free vitamins A and E, hibiscus extract and pomegranate extract and their polymer forms according to the invention (PF) in time at 25 ° C when exposed to radiation (light).
  • Vitamin A 1, 00 0.95 0.84 0.71
  • Vitamin E 1 00 0.96 0.92 0.84
  • Table 21 The stability of solutions of free vitamins A and E, hibiscus extract and pomegranate extract and their polymer forms according to the invention (PF) in time at 2-8 ° C in the absence of radiation (light).
  • Table 22 The stability of solutions of free vitamins A and E, hibiscus extract and pomegranate extract and their polymer forms according to the invention (PF) in time at 2-8 ° C when exposed to radiation (light).
  • Vitamin A 1, 00 0.97 0.98 0.94
  • Vitamin A PF 1.00 0.99 0.99 0.99
  • the main obstacle to the penetration of poorly soluble and water-insoluble drugs is the hydrophobic nature of the cell membrane. Solubilization (increased solubility in water) of such drugs helps to increase their bioavailability, and as a result, pharmacological effectiveness. Also in the human body there are special protective barriers that help maintain a constant internal environment and protect us from toxins. These barriers include: blood-brain, epithelial, mucosal, histohematic and others. In some cases, for the effective treatment of the disease, it is necessary to overcome these barriers.
  • the drug needs to overcome the endothelial barrier; in the treatment of Cowden's syndrome, aphthous stomatitis, typhlitis and other diseases of the mucous membranes, the drug needs to overcome the mucosal barrier; in the treatment of various diseases of the brain - overcoming the blood-brain barrier.
  • Figure 2 shows the cumulative accumulation curves of curcumin (free and in the composition of the polymer nanoscale composition according to the invention based on amphiphilic poly-1H-vinylpyrrolidone) versus time in an in vitro model of the epithelial barrier, reflecting the kinetics of curcumin penetration through the epithelial barrier.
  • Figure 3 shows the cumulative accumulation curves of rifabutin (free and in the composition of the polymer nanoscale composition according to the invention based on amphiphilic poly-1M-vinylpyrrolidone) versus time in an in vitro mucosal model barriers reflecting the kinetics of rifabutin penetration through the mucosal barrier.
  • the polymer nanoscale form according to the invention based on amphiphilic poly-M-vinylpyrrolidone and biologically active substances promotes better penetration of biologically active substances (compared to free) through physiological barriers.
  • new biocompatible amphiphilic homopolymers and copolymers suitable for creating forms of drugs, biologically active substances and solubilization of poorly soluble substances were obtained, and a one-stage method for producing amphiphilic homopolymers and copolymers was developed.
  • nanosized carriers for the delivery of biologically active and medicinal substances based on the polymer nanoparticles of the invention have been developed, which have a high capacity for incorporating biologically active substances into nanoparticles and complexation, help to stabilize biologically active substances during storage, overcome physiological barriers and provide a long release of biologically active substances in the body, as well as the ability to control the distribution and release of b ologicheski active substances.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к химии органических высокомолекулярных соединений, фармакологии и медицине, и касается новых амфифильных полимеров, способа их получения, а также получения композиций на основе биологически активных веществ (растительные экстракты, витамины, гиалуроновая кислота, лубрицин, салициловая кислота и др.) в виде наноразмерной надмолекулярной формы на основе амфифильных полимеров. Для этого синтезированы новые амфифильные полимеры общей формулы (I), в которой [---М---] - гидрофильная часть, состоящая из одинаковых или нескольких различных нерегулярно упорядоченных мономеров N, выбранных из группы: N-винилпирролидон, N-изопропилакриламид, N-(2-гидроксипропил)метакриламид, этиленамин, 2-аллилоксибензальдегид, акриламид, акриловая кислота и ее эфиры, метакриловая кислота и ее эфиры, N-диалкилакриламид, R - гидрофобная часть общего строения (II), где Х представляет собой Н, ОН, NH2 или NH3Cl. А также предложен наноразмерный носитель на основе указанных амфифильных полимеров для доставки одного или нескольких различных биологически активных веществ, представляющий собой мицеллы, состоящие из амфифильных полимеров.

Description

АМФИФИЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРЫ И СИСТЕМЫ ДОСТАВКИ НА ИХ ОСНОВЕ
Область техники
Изобретение относится к химии органических высокомолекулярных соединений, фармакологии и медицине и касается новых амфифильных полимеров, способа их получения, а также способа получения композиций на основе биологически активных веществ (растительные экстракты, витамины, гиалуроновая кислота, лубрицин, салициловая кислота и др.) в виде наноразмерной надмолекулярной формы на основе амфифильных полимеров.
Предшествующий уровень техники
За последнее десятилетие существенно вырос интерес к созданию новых высокоэффективных наноразмерных систем доставки различных биологически активных веществ (БАВ). Наиболее актуальным и перспективным является использование для создания таких систем доставки БАВ биосовместимых синтетических полимерных систем, обладающих различными функциональными характеристиками. Наиболее перспективными системами доставки являются полимерные наночастицы на основе амфифильных полимеров, в частности амфифильных гомополимеров и сополимеров.
Существуют различные способы регулирования молекулярной массы полимеров при их получении. Основными из них являются изменение температуры реакционной массы, введение ингибиторов реакции, использование катализаторов различного состава и строения (для каталитических процессов), а также введение в систему регулятора роста длины цепи (хлорангидриды, тиокислоты, галогеналканы, амины). Последний из указанных способов получил наибольшее распространение.
Так, в автореферате диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Кускова А.Н. «Амфифильные полимеры Ν-винилпирролидона» описаны амфифильные полимеры на основе Ν-винилпирролидона и двухстадийный способ их получения. На первой стадии для получения полимеров с регулируемым значением молекулярной массы, содержащих концевые функциональные группы, проводили радикальную гомополимеризацию мономера в присутствии инициатора (азобисизобутиронитрила) и функционального регулятора роста длины цепи (меркаптокислоты). В итоге получали гидрофильный гомополимер с концевой функциональной группой. На второй стадии в полученные полимеры вводили концевой гидрофобный фрагмент путем обработки первичными или вторичными алифатическими аминами различного строения. В качестве недостатков данного способа следует отметить его двухстадийность (на первом этапе получают неамфифильный гомополимер, а на втором - амфифильный), что существенно усложняет аппаратурное оформление процесса и растягивает его во времени, а также обуславливает низкий выход и недостаточную чистоту полученного конечного полимера ввиду появления большого количества побочных продуктов.
Известен способ, описанный в автореферате диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Горячей А. В. «Водорастворимые функциональные амфифильные полимеры». В источнике рассмотрены низкомолекулярные амфифильные полимеры Ν-винилпирролидона и акриламида, а также одностадийный способ их получения путем гомополимеризации мономеров в присутствии инициатора радикальной гомополимеризации (азобисизобутиронитрила) и регулятора роста длины цепи (хлорангидрида длинноцепочечной монокарбоновой кислоты). К недостаткам данного способа следует отнести низкий выход полимеров из-за высокой реакционной способности хлорангидридов, большого количества побочных реакций и чувствительности хлорангидридов к следам воды, а также относительно большое количество примесей, присутствующих в полученных таким способом полимерах.
Известно решение, описанное в автореферате диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Горбуновой М.Н. «Синтез и свойства сополимеров на основе Ν-винилпирролидона и Ν-алиллированных ацилгидразинов». В источнике рассмотрены статистические неамфифильные сополимеры Ν-винилпирролидона и N- алиллированных ацилгидразинов, а также способ их получения. В результате проведенных исследований разработаны методы синтеза Ν-, О-, S- Si-содержащих полифункциональных полимеров на основе Ν-винилпирролидона и Ν,Ν-диаллил- N- ацилгидразинов с мономерами, содержащими различные функциональные группы (амидные, имидные, карбонильные, карбоксильные, алкоксисилильные, сульфогруппы). К недостаткам данного способа следует отнести невозможность регулирования среднечисловой молекулярной массы в процессе синтеза, а также то, что получаемые по предложенному методу сополимеры не являются амфифильными, что ограничивает область их применения.
Также из уровня техники известны способы получения различных систем доставки, в частности, известен способ получения липосом, включающих диэфирфосфатидилхолин/холестирин (Deshmukh, D. S. et al. Can intact liposomes be absorbed in the gut? // Life Sciences, 1981 , 28 (3), p.239-242). Известная система доставки обеспечивает защиту инкапсулированных биологически активных веществ от взаимодействия с агрессивными средами организма, но не обеспечивает стабилизацию термо- и светочувствительных растворимых, плохорастворимых и нерастворимых биологически активных веществ, а также их прохождение через различные физиологические барьеры (кишечный, эндотелиальный и пр.). Это объясняется слишком большим размером липосом, неустойчивостью структуры и сложностью проникновения активного вещества сквозь липосомальную среду. Другим актуальным направлением является получение наночастиц, состоящих, в частности, из внутреннего ядра, образованного структурированными полисахаридами с привитыми на их наружной части жирными кислотами и покрытыми слоем из фосфолипидов. (De Miguel I. et al. Synthesis and characterization of supramolecular biovector (SMBV) specifically designed for the entrapment of ionic molecules // Biochim Biophys Acta, 1995, 1237(1), p.49-58.).
Одним из наиболее перспективных направлений в разработке систем доставки биологически активных веществ является получение мицелл или лиофилизированных нанодисперсий гидрофобных лекарственных средств, заключенных в амфифильный сополимер, имеющий гидрофильный и гидрофобный полимерные блоки. Такие частицы, включающие биологически активное вещество, имеют размер менее 1 мкм. Примерами таких систем доставки могут служить следующие технические решения: US86091 2 (В2) - в патенте описывается способ получения наночастиц, загруженных различными липофильными лекарственными средствами; US8568815 (В2) - в патенте описывается метод получения водорастворимого комплекса с куркумином.
Как известно, первостепенное влияние на свойства будущей композиции с биологически активным веществом оказывает выбор полимера. От этого зависят многие физико-химические свойства: размер частиц, степень включения биологически активных веществ в полимерную матрицу, стабильность при хранении, защита от воздействия различных факторов внутри организма (особенно ферментов и др.) и т.д. Но особенно важно, что от вида полимера зависят лекарственные свойства будущего препарата: токсичность, пролонгированность действия, эффективность и многие другие.
В патенте RU2325151 (С2) раскрывается способ получения мицелл или лиофилизированных нанодисперсий гидрофобных лекарственных средств, заключенных в амфифильный сополимер, имеющий гидрофильный и гидрофобный полимерные блоки, представляющие собой, соответственно, фрагмент водорастворимого карбоцепного полимера и алифатический радикал. В качестве недостатка известной формы следует отметить тот факт, что для получения частиц используются полимеры, полученные многостадийным методом синтеза, что влечет за собой невозможность достижения высокой степени их очистки. Кроме того, полученные наночастицы обладают недостаточно высокой степенью включения биологически активных веществ, что ограничивает их применение в качестве систем доставки.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является получение новых биосовместимых амфифильных гомополимеров и сополимеров, пригодных для создания форм лекарственных препаратов, биологически активных веществ и солюбилизации плохорастворимых веществ, а также разработка одностадийного способа получения амфифильных гомополимеров и статистических сополимеров, осуществление которого позволяет получать целевой продукт с высоким выходом и сократить время синтеза целевого продукта.
Еще одной задачей данного изобретения является разработка системы доставки (наноразмерного носителя для доставки биологически активных и лекарственных веществ на основе полимерных наночастиц), способствующей повышению эффективности биологически активных веществ при их применении и их стабильности при хранении, не обладающей вышеуказанными недостатками известных систем доставки.
Поставленная задача решается при достижении технического результата изобретения - получения новых амфифильных гомополимеров и статистических сополимеров с применением разработанного одностадийного метода, позволяющего достичь высокого выхода целевых полимеров и сократить время получения полимеров. Еще один технический результат заключается в создании биосовместимого наноразмерного носителя для доставки биологически активных и лекарственных веществ на основе полимерных наночастиц, состоящего из новых амфифильных гомополимеров и статистических сополимеров, который может быть использован для доставки одного или нескольких различных биологически активных веществ к органам и тканям, как водорастворимых, так и плохо- и водонерастворимых, имеет высокую емкость включения биологически активных веществ в наночастицы и комплексообразования, способствует стабилизации биологически активных веществ при хранении, позволяет преодолевать физиологические барьеры и обеспечивать продолжительное высвобождение биологически активных веществ в организме, с возможностью контроля распределения и высвобождения биологически активных веществ.
Указанный технический результат достигается путем синтеза амфифильных полимеров, общей формулы
Figure imgf000006_0001
в которой
[--М--] - гидрофильная часть, состоящая из одинаковых или нескольких различных нерегулярно упорядоченных мономеров М, выбранных из группы:
Figure imgf000007_0001
Ν-винилпирролидон, N- изоп опилакриламид,
Figure imgf000007_0002
М-(2-гидроксипропил)метакриламид, этиленамин,
Figure imgf000007_0003
акриламид,
2-аллилоксибензальдегид,
Figure imgf000007_0004
акриловая кислота и ее эфиры, метакриловая кислота и ее эфиры, H
c- с
H2
с о
N
Ri
Ν-диалкилакриламид, где Ri независимо представляет собой Н, С1-4 алкил, NH4+ или ион щелочного металла, R - гидрофобная часть общего строения
Figure imgf000008_0001
где X представляет собой Н, ОН, NH2 или NH3CI, при этом среднечисловая молекулярная масса (Мп) амфифильного полимера составляет от 1 до 30 кДа.
В некоторых наиболее предпочтительных вариантах ионы щелочных металлов согласно изобретению представляют собой ионы Li, Na или К.
Указанный технический результат достигается также путем разработки одностадийного способа получения амфифильных полимеров по изобретению путем радикальной полимеризации мономеров в органическом растворителе в присутствии инициатора радикальной полимеризации и регулятора роста длины цепи, при этом в качестве регулятора роста длины цепи применяют длинноцепочечные алифатические меркаптаны или их производные, позволяющие в процессе радикальной гомополимеризации или сополимеризации получить биосовместимый амфифильный гомополимер или сополимер в одну стадию синтеза, т.е. без дополнительной модификации, что существенно упрощает аппаратурное оформление, сокращает время получения готового амфифильного гомополимера или сополимера, а также позволяет регулировать среднечисловую молекулярную массу амфифильного гомополимера или сополимера непосредственно в процессе синтеза и получать готовый продукт с высоким выходом.
Кроме того, технический результат достигается путем создания наноразмерного носителя для доставки одного или нескольких различных биологически активных веществ (БАВ), представляющего собой мицеллы, состоящие из новых амфифильных полимеров по изобретению. Достижение указанного технического результата возможно также путем создания наноразмерной формы для доставки БАВ, содержащей, по меньшей мере, одно биологически активное вещество и наноразмерный носитель по изобретению.
В некоторых вариантах изобретения наноразмерная форма для доставки БАВ содержит, по меньшей мере, одно биологически активное вещество плохо- или нерастворимое в воде.
В некоторых других вариантах изобретения наноразмерная форма для доставки БАВ содержит, по меньшей мере, одно биологически активное вещество хорошо растворимое в воде.
Еще в одних вариантах изобретения наноразмерная форма для доставки БАВ содержит, по меньшей мере, одно биологически активное вещество плохо- или нерастворимое в воде и, по меньшей мере, одно биологически активное вещество хорошо растворимое в воде.
Описание рисунков
Рис. 1 - пространственная модель наноразмерной формы для доставки биологически активных веществ на основе амфифильных биосовместимых полимеров согласно изобретению.
Рис. 2 - диаграмма кинетики проникновения модельного БАВ через эпителиальный барьер на примере куркумина: «АмфПВП-Куркумин» - полимерная композиция по изобретению на основе амфифильного поли-Ы-винилпирролидона и куркумина; «Куркумин» - свободный (не в составе полимерной формы) куркумин.
Рис. 3 - диаграмма кинетики проникновения модельного БАВ через мукозальный барьер на примере рифабутина: «АмфПВП-Риф» - полимерная композиция по изобретению на основе амфифильного поли-М-винилпирролидона и антибиотика рифабутина; «Риф» - свободный (не в составе полимерной формы) антибиотик рифабутин.
Подробное описание изобретения
Термины и определения
Следующие термины и определения применяются в данном документе, если иное не указано явно. Кроме того, если не указано иное, все вхождения функциональных групп выбираются независимо.
Термин «алкил», сам по себе или как часть другого заместителя, относится к насыщенным углеводородным группам с прямой или разветвленной цепью, включая углеводородные группы, имеющие указанное число атомов углерода (то есть, подразумевает от одного до четырех атомов углерода). Примеры алкилов включают метил, этил, н-пропил, изо-пропил, н-бутил, втор-бутил, трет-бутил, но не ограничиваются ими. Под «биологически активным веществом» (БАВ) подразумевают вещество, обладающее физиологической активностью, т.е. способностью влиять на процессы жизнедеятельности организма человека или животных, вырабатываемое организмом или сходное с ним. Физиологическая активность веществ может рассматриваться как с точки зрения возможности их медицинского применения, так и с точки зрения поддержания нормальной жизнедеятельности организма человека или животных, а также с точки зрения профилактики (предотвращения) возникновения каких-либо нарушений.
Под «лекарственным веществом» подразумевают биологически активное вещество, обладающее лечебными или профилактическими свойствами и предназначенное для изготовления лекарственных средств.
Структура амфифильных полимеров согласно изобретению
Общая формула амфифильных полимеров согласно изобретению представляет собо
Figure imgf000010_0001
где
[— М— ] - гидрофильная часть - линейный водорастворимый карбоцепной полимер, как это более подробно раскрыто далее в описании и в формуле изобретения,
R - гидрофобная часть, представляющая собой линейный или разветвленный алкильный радикал с числом атомов углерода в углеродной цепи 9-20, как это более подробно раскрыто далее в описании и в формуле изобретения.
Гидрофильная и гидрофобная части амфифильных полимеров согласно изобретению связаны между собой сульфидной группой S.
Количество мономеров в цепи карбоцепного полимера выбирается так, чтобы среднечисловая молекулярная масса ( п) амфифильного полимера составляла от 1 до 30 кДа. В некоторых, но не ограничивающих, вариантах изобретения при этом количество мономеров в цепи может варьировать от 6 до 125.
В качестве линейного водорастворимого карбоцепного полимера наночастицы могут содержать, например, поли-Ы-винилпирролидон, поли- -изопропилакриламид, поли-1Ч-(2-гидроксипропил)метакриламид, полиэтиленамин, поли-2- аллилоксибензальдегид, полиакриламид, полиакриловую кислоту, полиметакриловую кислоту, поли-М-диалкилакриламид, а также различные их сополимеры.
Амфифильные полимеры согласно изобретению могут представлять собой как гомополимеры, так и сополимеры. В некоторых, но не ограничивающих, вариантах изобретения мицеллы состоят из одинаковых амфифильных полимеров. В данном изобретении термин «амфифильный гомополимер» означает, что полимер состоит из водорастворимого полимерного и неполимерного алифатического гидрофобного фрагментов, причем водорастворимый полимерный фрагмент включает одинаковые по составу и строению повторяющиеся структурные единицы.
В данном изобретении термин «амфифильный сополимер» означает, что полимер является статистическим и состоит из водорастворимого полимерного и неполимерного алифатического гидрофобного фрагментов, причем водорастворимый полимерный фрагмент включает два и более различных структурных звена, которые располагаются в цепи хаотически, поскольку присоединение того или другого мономера к радикалу роста носит случайный характер, случайным является и распределение звеньев по длине макромолекулы статистического сополимера.
Общие формулы некоторых вариантов предлагаемых амфифильных полимеров могут быть представлены следующим образом:
1. Амфифильные производные поли- -винилпирролидона:
Figure imgf000011_0001
2. Амфифильные производные поли-Ы-изопропилакриламида:
Figure imgf000011_0002
3. Амфифильные производные поли-1Ч-(2-гидроксипропил) метакриламида:
Figure imgf000011_0003
. Амфифильные производные полиэтиленамина:
Figure imgf000012_0001
. Амфифильные производные полиакриламида:
Figure imgf000012_0002
. Амфифильные производные полиакриловой кислоты и ее эфиров:
Figure imgf000012_0003
. Амфифильные сополимеры:
Figure imgf000012_0004
Figure imgf000013_0001
11 Н3
Figure imgf000014_0001
Здесь и далее в настоящей заявке независимо представляет собой Н, С -4 алкил, NH4+ или ион щелочного металла. В наиболее предпочтительных вариантах изобретения ион щелочного металла представляет собой ион Li, Na или К.
R - гидрофобная часть амфифильного полимера, представляющая собой линей кильный радикал общего строения
Figure imgf000014_0002
где X представляет собой Н, ОН, NH2 или NH3CI.
Наноразмерный носитель для доставки биологически активных и
лекарственных веществ
Согласно еще одному аспекту изобретения, предложен наноразмерный носитель для доставки биологически активных и лекарственных веществ, представляющий собой полимерные наночастицы (мицеллы) на основе водорастворимых амфифильных полимеров по изобретению среднечисловой молекулярной массы от 1 до 30 кДа, образуемые путем самопроизвольной сборки в водной среде.
Таким образом, в основе изобретения лежат амфифильные полимеры водорастворимых линейных карбоцепных полимеров, содержащих один концевой гидрофобный фрагмент R, связанный с основной цепью сульфидной группой.
Такая структура полимеров обеспечивает их свойства и свойства образуемых амфифильными полимерами наночастиц:
- благодаря небольшому размеру образуемые наночастицы очень компактны - средний размер частиц для разных образцов полимеров составляет от 50 до 1500 нм - это позволяет лекарственным формам на основе таких наночастиц легко преодолевать физиологические барьеры, в том числе мукозальный, эпителиальный, гистогематический, гематоэнцефалический, что, в свою очередь, позволяет эффективно использовать такие лекарственные формы при трансдермальном, внутривенном, пероральном, сублингвальном, интраназальном, внутриглазном, ингаляционном и других способах введения для доставки биологически активных веществ к органам- мишеням; - структура амфифильных полимеров по изобретению - с коротким спейсерным фрагментом между гидрофильной и гидрофобной частями - обеспечивает высокую степень включения биологически активных веществ в образуемые наночастицы; кроме того, структура частиц позволяет использовать их для доставки как плохо- и нерастворимых в воде биологически активных веществ (путем их включения в ядро образуемых мицелл), так и хорошо растворимых в воде биологически активных веществ (путем комплексного связывания биологически активного вещества с поверхностью мицелл), а также одновременно плохо растворимых, нерастворимых и хорошо растворимых в воде веществ; при этом и включением в ядро, и комплексным связыванием может быть доставлено как одно, так и несколько различных биологически активных веществ (не взаимодействующих друг с другом); это позволяет одновременно доставлять несколько биологически активных веществ в одной лекарственной форме; такая доставка способствует проявлению синергетического действия доставляемых биологически активных веществ и, как следствие, повышение эффективности лечения; такой синергетический эффект можно достичь при одновременной доставке противоопухолевых лекарственных средств, например, доксорубицин + паклитаксел, доксорубицин + навельбин, циспластин + циклофосфамид, или, например, при доставке комбинаций различных анальгетических лекарственных средств, антибиотиков, противогрибковых, противовоспалительных лекарственных средств и др.;
- амфифильные полимеры по изобретению являются биосовместимыми и биоразлагаемыми; структура амфифильных полимеров по изобретению позволяет синтезировать их одностадийным способом, без дополнительной модификации, что позволяет, во-первых, регулировать среднечисловую молекулярную массу непосредственно в процессе синтеза, в результате чего образуемые мицеллы имеют узкий диапазон размеров, что важно для контроля их распределения и высвобождения биологически активных веществ, а во-вторых, получать готовый продукт с высоким выходом и высокой степенью чистоты (низким количеством примесей), что сводит к минимуму (практически исключает) возможность их токсического воздействия на живой организм; кроме того, возможность использования одностадийного способа синтеза позволяет значительно интенсифицировать процесс получения конечного продукта: снизить временные и энергетические затраты, упростить аппаратное оформление всего процесса, что значительно снижает его стоимость.
- комплексное связывание и включение биологически активных веществ в гидрофобное ядро наночастиц согласно изобретению повышает их стабильность, что позволяет продлить срок годности лекарственных препаратов, упростить режим их хранения; наноразмерные носители согласно изобретению также обеспечивают защиту биологически активных веществ от расщепления и нежелательных взаимодействий в живом организме, в том числе от гидролитического и ферментативного расщепления, например, при внутривенном или пероральном введении, что увеличивает их биодоступность.
Наноразмерная форма доставки биологически активных веществ на основе полимерных наночастиц
Наноразмерные формы (фармацевтические композиции, системы доставки) для доставки плохорастворимых и водонерастворимых биологически активных и лекарственных веществ согласно изобретению получают путем солюбилизации биологически активных веществ водорастворимыми амфифильными полимерами по изобретению методом самоассоциации дифильных веществ в водных средах при критической концентрации их мицелообразования (ККМ) или критической концентрации агрегации (ККА) в водных средах с образованием частиц в виде сферических частиц, имеющих размер от 50 до 1500 нм. При этом векторы гидрофобных фрагментов амфифильных молекул полимера обращены внутрь частиц, образуя внутреннее ядро, которое содержит плохорастворимые или водонерастворимые биологически активные вещества.
Наноразмерные лекарственные формы (фармацевтические композиции, системы доставки) водорастворимых биологически активных веществ образуются путем их комплексного связывания с поверхностью мицелл, образованных водорастворимыми амфифильными полимерами по изобретению. При этом векторы гидрофобных фрагментов амфифильных молекул полимера обращены внутрь частиц (мицелл), образуя внутреннее ядро, а гидрофильные полимерные цепи образуют водорастворимую оболочку данных частиц, комплексно связанную с водорастворимыми БАВ.
Согласно изобретению, возможно также создание композиций, содержащих одновременно несколько различных гидрофобных и/или гидрофильных БАВ. При этом векторы гидрофобных фрагментов дифильных молекул полимера обращены внутрь частиц, образуя внутреннее ядро, которое содержит плохорастворимые или водонерастворимые БАВ, а гидрофильные полимерные цепи образуют водорастворимую оболочку частиц, комплексно связанную с водорастворимыми БАВ.
Таким образом, биологически активные и лекарственные вещества могут содержаться как во внутреннем ядре, образованном гидрофобными фрагментами амфифильных полимеров, так и быть комплексно связаны в водорастворимой внешней оболочке частиц. Помимо прочего, возможно создание композиций, содержащих одновременно несколько гидрофобных и/или гидрофильных БАВ.
Получаемая таким образом наноразмерная форма для доставки биологически активных и лекарственных веществ представляет собой водосовместимую полимерную композицию - наноразмерную надмолекулярную форму на основе амфифильных полимеров и БАВ в виде сферических наночастиц или более крупных конгломератов частиц, содержащих ядро, в которое может быть включено плохо- или водонерастворимое биологически активное вещество, окруженное гидрофобными фрагментами дифильных молекул амфифильных полимеров, обращенных внутрь к ядру, а гидрофильные полимерные цепи амфифильных полимеров образуют водорастворимую оболочку, с которой могут быть комплексно связанны водорастворимые БАВ.
Таким образом, наноразмерные носители БАВ по изобретению обеспечивают повышение водосовместимости плохорастворимых и нерастворимых в воде биологически активных веществ. Под «водосовместимостью» в терминах настоящего изобретения подразумевается способность композиции растворяться в водных средах, включающую в себя образование не только истинных растворов, но и различных коллоидных систем (растворов).
Пространственная модель наноразмерной формы для доставки биологически активных веществ на основе амфифильных биосовместимых полимеров согласно изобретению представлена на рис.1.
В качестве биологически активных и лекарственных веществ в рамках настоящего изобретения могут быть использованы следующие лекарственные средства:
- растительные экстракты, в том числе, экстракт граната (pomegranate pomeflavone), экстракт гибискуса (hibiscus extract), куркумин (curcumin), кетон малины (raspberry ketone) и др.;
- снотворные и успокаивающие лекарственные вещества, например, нитразепам, флунитрозипам, барбитал, бромизовал;
- противосудорожные лекарственные вещества, например, бензоал, гексамидин, дифенин, клоназепам;
- транквилизаторы и антидепрессанты, например, ибазон, феназипам, пиразидол, флуоксетин;
- лекарственные вещества для лечения паркинсонизма, например, циклодол, леводон, глудантан;
- анальгезирующие лекарственные вещества, например, амидопирин, фенацетин, парацетамол, ибупрофен;
- противовоспалительные лекарственные вещества, например, диклофенак, индометацин, кортизон;
- сердечно-сосудистые лекарственные вещества, например, дигитоксин, кавинтон, теофиллин, форидон;
- гормональные лекарственные вещества, например, тиреоидин, эстрон, метилтестостерон, силаболин; - ферментные лекарственные вещества, например, лизоамидаза, панкреатин, солизим;
- лекарственные вещества, стимулирующие или регулирующие метаболические процессы, например, фепромарон, дипиридамол, ловастатин;
- противомикробные вещества, в том числе антибиотики, противовирусные и противопаразитарные лекарственные вещества, например, ампициллин, тетрациклин, рифампицин, левомицетин, стрептоцида, бонафтон, метисазон;
- диагностические лекарственные вещества, например, йодамид, билигност, пентагастрин;
- противогрибковые лекарственные вещества, например, нистатин, амфотерицин В, гризеофульвин;
- биологически активные пептиды и белки, например, инсулин, тимоптин, грамицидин;
- противоопухолевые лекарственные вещества, например, доксорубицин, метотрексат, цисплатин, эпирубицин, реумицин, хлодитан;
- витамины и родственные вещества, например, бенфотиамин, рибофлавин, рутин, витамин А (ретинол), витамин Е (токоферол), витамин D (кальциферол), витамин К (филлохинон).
- БАВ из других групп, например, гидрохинон, салициловая кислота, гиалуроновая кислота, лурбицин и др.
Необходимо понимать, что приведенный перечень не является ограничивающим и приведен здесь лишь с целью иллюстрации возможных вариантов воплощения изобретения.
Получение амфифильных полимеров согласно изобретению
Амфифильные гополимеры и сополимеры по изобретению получают одностадийным способом, путем, соответственно, радикальной гомо- или сополимеризации мономеров в органическом растворителе в присутствии инициатора радикальной полимеризации. При этом в процессе радикальной полимеризации применяют регулятор роста длины цепи в виде длинноцепочечного алифатического меркаптана или его производного, позволяющего в процессе радикальной полимеризации получить биосовместимый амфифильный полимер в одну стадию синтеза, т.е. без дополнительной модификации. Это существенно упрощает аппаратурное оформление, сокращает время получения готового амфифильного полимера, а также позволяет регулировать среднечисловую молекулярную массу амфифильного полимера непосредственно в процессе синтеза и получать готовый продукт с высоким выходом. В предпочтительном варианте осуществления изобретения органический растворитель выбирают из группы, включающей спирт, метиленхлорид, диоксан, тетрагидрофуран, акрилонитрил, Ν-метилпирролидон, диметилформамид, диметилсульфоксид, этилацетат, бутилацетат, амилацетат, циклогексан.
Предпочтительно в качестве спирта применяют спирт, выбранный из группы, включающей этанол, изопропанол, пропанол-1 , бутанол-1 , амиловый спирт, бутанол-2, третбутанол.
Также предпочтительно инициатор радикальной полимеризации выбирают из группы, включающей бензоилпероксид, дитретбутилпероксид, гидропероксид кумола, азобисизобутиронитрил, персульфат калия, персульфат аммония, персульфат натрия, дициклогексилпероксидикарбонат, дицетилпероксидикарбонат, димиристилпероксидикарбонат, ди(2-этилгексил)пероксидикарбонат, ди(4-трет- бутилциклогексил)пероксидикарбонат, 3-хлорпербензойную кислоту.
Результаты проведенных нами экспериментов, направленных на определение влияния длины гидрофобного фрагмента на амфифильность и выход гомополимеров ( таблица 1 и таблица 2) и сополимеров (таблица 3 и таблица 4), свидетельствуют о целесообразности использования длинноцепочечного алифатического меркаптана или его производного с числом атомов углерода в углеродной цепи от 9 до 20.
Таблица 1. Влияние длины гидрофобного фрагмента (1 мол.% меркаптана) на выход и амфифильность гомополимера (на примере амфифильного полиакриламида).
Figure imgf000019_0001
Трикозил 65 -
Пентакозил 63 -
Таблица 2. Влияние длины гидрофобного фрагмента (1 мол.% меркаптана) на выход и амфифильность полимера (на примере амфифильного поли-Ν- винилпирролидона).
Гидрофобный
Формула Выход полимера, % Амфифильность фрагмент
Гексил 61 -
Октил +Нснз 69 -
Додецил 78 +
Ундецил 79 +
Октадецил 80 +
Эйкозил 80 +
Генэйкозил 73 -
Таблица 3. Влияние длины гидрофобного фрагмента (0,5 мол.% меркаптана) на выход и амфифильность сополимера (на примере сополимера акриловой кислоты и N- винилпирролидона).
Гидрофобный
Формула Выход полимера, % Амфифильность фрагмент
Гексил 63 - Нонил 80 +
Ундецил 79 +
Тридецил 83 +
Октадецил 80 +
Трикозил 67 -
Пентакозил 62 -
Таблица 4. Влияние длины гидрофобного фрагмента (1 мол.% меркаптана) выход и амфифильность сополимера (на примере сополимера акриламида и винилпирролидона).
Гидрофобный
Формула Выход полимера, % Амфифильность фрагмент
Гексил 63 -
Нонил +НСНз 82 +
Тридецил 85 +
Октадецил 84 +
Эйкозил 82 +
Трикозил 74 -
Пентакозил + Η3 70 - Проведенные эксперименты свидетельствуют о том, что при использовании короткоцепочечных (<С9) либо длинноцепочечных (>С2о) меркаптанов или их производных теряются амфифильные свойства, а также существенно снижается выход алифатического полимера по изобретению.
Результаты проведенных экспериментов, направленных на определение влияния количества регулятора роста длины цепи на состав и выход амфифильных гомо- и сополимеров показывают, что при получении гомополимеров целесообразным является использование длинноцепочечного алифатического меркаптана или его производного в количестве от 0,1 до 8 мол. %; при получении сополимеров целесообразным является использование длинноцепочечного алифатического меркаптана или его производного в количестве от 0,1 до 5 мол. %. Указанные результаты приведены, соответственно, в таблице 5 и таблице 6.
Таблица 5. Влияние количества регулятора роста длины цепи - октадецилмеркаптана - на выход и амфифильность гомополимера (на примере полиакриламида).
Figure imgf000022_0001
Таблица 6. Влияние количества регулятора роста длины цепи - гексадецилмеркаптана - на выход и амфифильность сополимера (мономеры акриламид, Ν-винилпирролидон).
Figure imgf000022_0002
0,5 81 +
0,1 72 +
0,05 59 -
0,01 53 -
Предпочтительно в качестве производного длинноцепочечного алифатического меркаптана используют меркаптоспирты, меркаптоамины, солянокислый меркаптоамин.
С технической и экономической точки зрения оптимальным временем проведения синтеза является такое время, при котором выход продукта максимален, а затраты энергоносителей минимальны. Данные проведенных нами исследований, направленных на изучение влияния времени синтеза на выход амфифильных гомополимеров и сополимеров показывают, что максимальный выход амфифильных полимеров по изобретению различается для различных мономеров (Таблица 7 и Таблица 8). Так, например, максимальный выход амфифильного гомополимера на основе акриламида наблюдается при проведении синтеза в течение 3-х часов, а на основе акриловой кислоты - в течение 1-го часа. Максимальный выход амфифильного сополимера на основе акриламида и Ν-винилпирролидона наблюдается при проведении синтеза в течение 3-х часов, а амфифильного сополимера на основе акриловой кислоты и N- винилпирролидона - в течение 2-х часов. Результаты проведенных нами исследований показывают, что оптимальное время синтеза для каждого мономера при синтезе гомополимеров и сополимеров различно, и для заявляемых мономеров лежит в интервале от 1 до 8 часов.
Таблица 7. Влияние времени синтеза на выход амфифильного гомополимера.
Мономер - акриламид, Мономер - акриловая кислота, инициатор - азобисизобутиронитрил, инициатор - бензоилпероксид,
регулятор роста длины цепи - регулятор роста длины цепи - гексадецилмеркаптан, гексадецилмеркаптан, растворитель - диоксан, растворитель - бутанол-1 , температура синтеза - 70°С температура синтеза - 70°С
Время синтеза, ч Выход, % Время синтеза, ч Выход, %
0,5 35 0,5 56
1 71 1 81
2 79 2 80
3 85 3 80
5 81 5 79
8 78 8 76
12 72 12 72
24 68 24 70 Таблица 8. Влияние времени синтеза на выход амфифильного сополимера.
Figure imgf000024_0001
Исследование влияния температуры синтеза на выход амфифильных гомо- и сополимеров показывает, что радикальную гомополимеризацию предпочтительно проводить при температуре от 70 до 80 °С (таблица 9), а радикальную сополимеризацию - при температуре от 60 до 75 °С (таблица 10).
Таблица 9. Влияние температуры синтеза на выход амфифильного гомополимера (мономер - Ν-винилпирролидон, инициатор - азобисизобутиронитрил, регулятор роста длины цепи - гексадецилмеркаптан, растворитель - диоксан, время синтеза - Зч.).
Figure imgf000024_0002
Таблица 10. Влияние температуры синтеза на выход амфифильного сополимера (мономеры - Ν-винилпирролидон и акриловая кислота, инициатор - азобисизобутиронитрил, регулятор роста длины цепи - гексадецилмеркаптан, растворитель - диоксан, время синтеза - 1ч). Температура, °C Выход, %
60 66
65 78
70 72
75 69
80 57
Ниже представлены примеры получения некоторых амфифильных гомо- и сополимеров по изобретению.
Следует понимать, что эти и все приведенные в материалах заявки примеры не являются ограничивающими и приведены только для иллюстрации настоящего изобретения.
Пример 1.
Амфифильный гомополимер, мономером которого является акриловая кислота, получают следующим образом. В хорошо промытую и высушенную пробирку с притертой пробкой загружают расчетное количество акриловой кислоты, требуемое количество меркаптана, инициатора (бензоилпероксил) и растворитель (бутанол-1). Затем их помешают в термостат, где поддерживают температуру 70° С с точностью ±0,2° С. По истечении 1 часа содержимое пробирки осаждают в десятикратный объем диэтилового эфира. Выпавший полимер декантируют сушат в термошкафу в течение суток. Альтернативным методом очистки является диализ полимера против воды в течение 5 суток. Выход полимера - 81 %.
Пример 2.
Амфифильный гомополимер, мономером которого является N- изопропилакриламид получают следующим образом. В хорошо промытую и высушенную пробирку с притертой пробкой загружают расчётное количество N- изопропилакриламида, требуемое количество меркаптана, инициатора (гидропероксид кумола) и растворитель (Ν-метилпирролидон). Затем их помещают в термостат, где поддерживают температуру 75°С с точностью ±0,2°С. По истечении 1 часа содержимое пробирки осаждают в десятикратный объем диэтилового эфира. Выпавший полимер декантируют и сушат в термошкафу в течение суток. Альтернативным методом очистки является диализ полимера против воды в течение 5 суток. Выход полимера - 79%.
Пример 3.
Амфифильный сополимер Ν-винилпирролидона и акриламида получают следующим образом. В хорошо промытую и высушенную пробирку с притертой пробкой загружают расчетное количество мономеров (Ν-винилпирролидон и акриламид), требуемое количество меркаптана, инициатора (азобисизобутиронитрил) и растворитель (диоксан). Затем их помещают в термостат, где поддерживают температуру 70° С с точностью ±0,2° С. По истечении 3 часов содержимое пробирки осаждают в десятикратный объем диэтилового эфира. Выпавший полимер декантируют и сушат в термошкафу в течение суток. Альтернативным методом очистки является диализ полимера против воды в течение 5 суток. Выход сополимера составляет 83 %.
Пример 4.
Афифильный сополимер Ν-изопропилакриламида, акриламида и N- винилпирролидона получают следующим образом. В хорошо промытую и высушенную пробирку с притертой пробкой загружают расчётное количество мономеров (N- изопропилакриламид, акриламид и Ν-винилпирролидон), требуемое количество меркаптана, инициатора (азобисизобутиронитрил) и растворитель (диоксан). Затем их помещают в термостат, где поддерживают температуру 75°С с точностью ±0,2°С. По истечении 5 часов содержимое пробирки осаждают в десятикратный объем диэтилового эфира. Выпавший полимер декантируют и сушат в термошкафу в течение суток. Альтернативным методом очистки является диализ полимера против воды в течение 5 суток. Выход сополимера - 79%.
Важным преимуществом получения гомо- и сополимеров по изобретению является возможность регулировать среднечисловую молекулярную массу амфифильного полимера в процессе синтеза.
Данные о зависимости среднечисловой молекулярной массы полимера от количества и типа регулятора роста длины в цепи для гомо- и сополимеров представлены, соответственно, в таблицах 11 и 12.
Таблица 11. Зависимость среднечисловой молекулярной массы амфифильного гомополимера от типа и концентрации регулятора роста длины цепи (мономер - акриламид, инициатор - бензоилпероксид, растворитель - диоксин, температура синтеза - 70 °С).
Figure imgf000026_0001
0,5 9,0 11 ,7 12, 1
0,1 16,0 21 ,0 26,4
Таблица 12. Зависимость срвднечисловой молекулярной массы амфифильного сополимера (на примере сополимера акриламида и Ν-винилпирролидона) от типа и концентрации регулятора роста длины цепи (инициатор - азобисизобутиронитрил, растворитель - диоксин, температура синтеза - 70 °С).
Figure imgf000027_0002
Ниже представлены примеры амфифильных гомо- и сополимеров по изобретению
А
Figure imgf000027_0003
Figure imgf000027_0004
Figure imgf000027_0001
Амфифильные гомополимеры поли-1М-изопропиламида:
Figure imgf000028_0001
Амфифильные гомополимеры поли-М-винилпирролидона:
Figure imgf000028_0002
Ам ифильные гомополимеры 2-аллилоксибензальдегида
Figure imgf000028_0003
Сополимер Ν-винилпирролидона и Ν-изопропилакриламида:
Figure imgf000028_0004
Сополимер Ν-винилпирролидона и 2-аллилоксибензальдегида:
Figure imgf000029_0001
Сополимер акриловой кислоты и Ν-изопропилакрила ида:
Figure imgf000029_0002
Сополимер Ν-дипропилакриламида и Ν-изопропилакриламида:
Figure imgf000029_0003
Сополимер Ν-метилэтилакриламида и пропилового эфира акриловой
Figure imgf000029_0004
Сополимер метилового эфира акриловой кислоты, N-(2- гидроксипропил)метакриламида и акриламида:
Figure imgf000030_0001
11. Сополимер Ν-винилпирролидона, Ν-изопропилакриламида и этиленамина:
Figure imgf000030_0003
Figure imgf000030_0002
В результате проведенных исследований установлен диапазон рабочих условий для осуществления синтеза, определена область применимости способа и подтверждена возможность получения амфифильных гомо- и сополимеров по изобретению в одну стадию.
Таким образом, были получены новые биосовместимые амфифильные гомополимеры и статистические сополимеры, пригодные для создания форм лекарственных препаратов биологически активных веществ, комплексному связыванию с водорастворимыми БАВ и солюбилизации плохорастворимых веществ, а также разработан одностадийный способ получения амфифильных полимеров.
Как уже указывалось выше, использование одностадийного способа получения амфифильных полимеров, позволяет значительно интенсифицировать процесс получения конечного продукта: снизить временные и энергетические затраты, упростить аппаратное оформление всего процесса, снизить количество примесей и увеличить выход конечного продукта (этому способствует сведение химических процессов к минимуму). Сравнение значений выходов полимеров, полученных двухстадийным (RU2325151) и одностадийным методами, представлены в таблице 13. Таблица 13. Значения выхода для амфифильного поли-Ы-винилпирролидона
(Амф-ПВП) с различными значениями среднечисловой молекулярной массы в зависимости от способа его получения:
Figure imgf000031_0001
Благодаря минимизации количества стадий получения полимера достигается более высокая степень его чистоты. Вследствие этого, санитарно-химические и токсикологические интегральные показатели значительно превосходят аналогичные для полимеров, получаемых методом, описанным в прототипе. Сравнение показателей представлено в таблице 14.
Таблица 14. Значения санитарно-химических и токсикологических интегральных показателей 2 %-ых коллоидных растворов полимеров.
Figure imgf000031_0002
Концен- трация
<0,0001 <0,0001 0,001 кадмия,
мг/л
Концен- трация
<0,001 <0,001 0,050 мышьяка,
мг/л
Гемолити- ческая
0,1 1 ,3 < 2,0 актив- ность, %
Цитотокси
-ческое 70,0-
89,0 110,0
действие, 120,0
%
Получение фармацевтических композиций для доставки БАВ на основе
полимерных наночастиц
Полимерные наночастицы могут быть получены из амфифильных полимеров методом прямого растворения (диспергирования) с последующим диализом и эмульсионным методом (нанопреципитация). Для всех методов амфифильный полимер берут в таких количествах, чтобы в конечном растворе его концентрация была больше критической концентрации агрегации.
Формирование фармацевтических композиций для доставки БАВ на основе полимерных наночастиц происходит при добавлении в процессе получения наночастиц необходимого количества БАВ. Количество включаемого биологически активного вещества согласно изобретению варьировалось от 0.1 до 50 масс.%.
Метод прямого растворения (получение полимерных композиций с водорастворимыми биологически активными и лекарственными веществами)
Расчетное количество амфифильного полимера растворяют в бидистиллированной обеспыленной воде. После этого к полученному раствору добавляют необходимое количество сухого водорастворимого БАВ. Раствор перемешивают на качалке (KS 500 "Labortechnik" (Германия)) при 100 об/мин в течение 1 часа. В случае наличия осадка не включенного лекарственного вещества, растворы фильтруют на 0,4 или 0,2 мкм фильтрах (Миллипор).
По окончании перемешивания полученный раствор диализируют против воды для удаления несвязанного водорастворимого БАВ. Затем полученный диализат концентрируют на роторном испарителе и лиофильно сушат. Эмульсионный метод (получение полимерных композиций с плохо- и водонерастворимыми биологически активными и лекарственными
веществами)
Расчетное количество амфифильного полимера растворяют в бидистиллированной обеспыленной воде, а биологически активное вещество растворяют в органическом растворителе (например, хлороформе, метиленхлориде или этиацетате) при перемешивании без нагревания. Затем полученный раствор БАВ в органическом растворителе добавляют при интенсивном перемешивании- по каплям к раствору амфифильного полимера в бидистиллированной воде. Полученную эмульсию интенсивно перемешивают 10-20 минут, а затем подвергали воздействию ультразвукового излучения 12-24 минуты при мощности 60 Вт и импульсном режиме (1 сек. через 1 сек.) (на приборе "VibraCell", США). Органический растворитель отгоняют на роторном испарителе и лиофильно сушат.
Метод получения полимерных композиций с двумя или более БАВ
Расчетное количество амфифильного полимера растворяют в бидистиллированной обеспыленной воде, а водонерастворимые биологически активные вещества (не взаимодействующие между собой) растворяют в органическом растворителе (например, хлороформе, метиленхлориде или этиацетате) при перемешивании без нагревания. Затем полученный раствор БАВ в органическом растворителе добавляют при интенсивном перемешивании по каплям к раствору амфифильного полимера в бидистиллированной воде. Полученную эмульсию интенсивно перемешивают 10-20 минут, а затем подвергают воздействию ультразвукового излучения 12-24 минуты при мощности 60 Вт и импульсном режиме (1 сек через 1 сек) (на приборе "VibraCell", США). Органический растворитель отгоняют на роторном испарителе.
Далее к полученной полимерной композиции водонерастворимых БАВ добавляют необходимое количество сухого водорастворимого БАВ. Раствор перемешивают на качалке KS 500 "Labortechnik" (Германия) при 100 об/мин в течение 1 часа. В случае наличия осадка невключенного лекарственного вещества растворы фильтруют на 0,4 или 0,2 мкм фильтрах (Миллипор).
По окончании перемешивания полученный раствор диализуют против воды для удаления несвязанного водорастворимого БАВ. Затем полученный диализат концентрируют на роторном испарителе и лиофильно сушат.
Полученные полимерные композиции представляют собой агрегаты или их конгломераты, имеющие устойчивую форму и средний размер частиц для разных образцов полимеров от 50 до 1500 нм. Полученные полимерные частицы сушат с использованием лиофильной сушки или сушки в кипящем слое для возможности получения водорастворимых форм биологически активных веществ в виде порошков. Также возможно получение таблетированной формы.
Таким образом были получены водорастворимые полимерные композиции со следующими биологически активными веществами: рифабутин, индометацин, дикпофенак, амфотерицин В, силибин, ангиостатин, аденин, экстракт граната, витамин А, витамин Е, экстракт гибискуса, кетон малины, куркумин, витамин D, витамин К, гиалуроновая кислота, гидрохинон и др.
Пример 5. Получение композиции на основе экстракта гибискуса
Расчетное количество амфифильного полимера по изобретению растворяют в бидистиллированной обеспыленной воде. После этого к полученному раствору добавляют избыток (по отношению к полимеру) сухого экстракта гибискуса. Раствор перемешивают на качалке (KS 500 "Labortechnik" (Германия)) при 100 об/мин в течение 1 часа. По окончании перемешивания раствор фильтруют на 0,4 или 0,2 мкм фильтрах (Миллипор).
Далее полученный раствор диализируют против воды для удаления несвязанного водорастворимого БАВ. Затем полученный диализат концентрируют на роторном испарителе и лиофильно сушат.
Степень включения экстракта гибискуса - 14,2 масс.%.
Пример 6. Получение композиции на основе витамина Е
Расчетное количество амфифильного полимера по изобретению растворяют в бидистиллированной обеспыленной воде. Затем к полученному раствору при интенсивном перемешивании по каплям добавляют витамин Е (в жидкой форме). Полученную эмульсию интенсивно перемешивают 10-20 минут, а затем подвергают воздействию ультразвукового излучения 12-24 минуты при мощности 60 Вт и импульсном режиме (1 сек через 1 сек) (на приборе "VibraCell", США). По окончании озвучивания эмульсию центрифугируют и отделяют не включенный витамин Е, затем эмульсию лиофильно сушат.
Степень включения витамина Е - 10,1 масс.%.
Пример 7. Получение композиции на основе куркумина и экстракта граната
Расчетное количество амфифильного полимера по изобретению растворяют в бидистиллированной обеспыленной воде, а необходимое количество куркумина и экстракта граната растворяют в хлороформе при перемешивании без нагревания. Затем полученный раствор двух БАВ в хлороформе добавляют при интенсивном перемешивании по каплям к раствору амфифильного полимера в бидистиллированной воде. Полученную эмульсию интенсивно перемешивают 10-20 минут, а затем подвергали воздействию ультразвукового излучения 12-24 минуты при мощности 60 Вт и импульсном режиме (1 сек через 1 сек) (на приборе "VibraCell", США). Органический растворитель отгоняют на роторном испарителе, при наличии осадка, раствор фильтруют на 0,4 или 0,2 мкм фильтрах (Миллипор) и лиофильно сушат.
Степень включения куркумина - 5,6 масс.%.
Степень включения экстракта граната - 29,4 масс.%.
Пример 8. Получение композиции на основе экстракта гибискуса и кетона малины
Расчетное количество амфифильного полимера по изобретению растворяют в бидистиллированной обеспыленной воде, а необходимое количество кетона малины растворяют в хлороформе при перемешивании без нагревания. Затем полученный раствор БАВ в хлороформе добавляют при интенсивном перемешивании по каплям к раствору амфифильного полимера в бидистиллированной воде. Полученную эмульсию интенсивно перемешивают 10-20 минут, а затем подвергали воздействию ультразвукового излучения 12-24 минуты при мощности 60 Вт и импульсном режиме (1 сек через 1 сек) (на приборе "VibraCell", США). Далее органический растворитель отгоняют на роторном испарителе.
Далее к полученной полимерной композиции на основе raspberry ketone добавляют необходимое количество сухого экстракта гибискуса. Раствор перемешивают на качалке KS 500 "Labortechnik" (Германия) при 100 об/мин в течение 1 часа. Раствор фильтруют на 0,4 или 0,2 мкм фильтрах (Миллипор).
По окончании перемешивания полученный раствор диализуют против воды для удаления не связанного экстракта гибискуса. Затем полученный диализат концентрируют на роторном испарителе и лиофильно сушат.
Степень включения экстракта гибискуса - 10,4 масс.%.
Степень включения кетона малины - 9,3 масс.%.
Влияние структуры амфифильного полимера на степень включения БАВ
Как уже указывалось, короткий спейсерный фрагмент между гидрофильным и гидрофобным остовом в молекулах амфифильных полимеров по изобретению обеспечивает высокую степень включения биологически активных веществ в образуемые наночастицы. В Таблицах 15-18 приведены сравнительные данные степени включения БАВ в наночастицы на основе амфифильных с разными спейсерными фрагментами. Таблица 15. Значения степени включения рифабутина в наночастицы на основе амфифильного поли-М-винилпирролидона с различными значениями среднечисловой молекулярной массы в зависимости от структуры спейсерного фрагмента.
Figure imgf000036_0001
Таблица 16. Значения степени включения экстракта граната в наночастицы на основе амфифильного поли-М-винилпирролидона с различными значениями среднечисловой молекулярной массы в зависимости от структуры спейсерного фрагмента.
Figure imgf000036_0002
Таблица 17. Значения степени включения витамина Е в наночастицы на основе амфифильного поли-М-винилпирролидона с различными значениями среднечисловой молекулярной массы в зависимости от структуры спейсерного фрагмента.
Figure imgf000036_0003
Figure imgf000037_0001
мет эдом (по изобретению)
Таблица 18. Значения степени включения экстракта гибискуса в наночастицы на основе амфифильного поли-Ы-винилпирролидона с различными значениями среднечисловой молекулярной массы в зависимости от структуры спейсерного фрагмента.
Figure imgf000037_0002
Повышение стабильности БАВ
Как известно, большинство растительных экстрактов, витаминов и синтетических и полусинтетических высокоэффективных препаратов (рифабутин, тиоктовая кислота, хондроитина сульфат, нитрофурал и др.) обладают высокой чувствительностью (подвергаются деструкции, теряют фармакологические свойства) к повышенной температуре, воздействию излучения (солнечный свет, УФ излучение), а также к воздействию кислорода воздуха.
Комплексное связывание и заключение в липофильную оболочку наноразмерных агрегатов повышает стабильность таких лекарственных средств и экстрактов и увеличивает их биодоступность, что позволяет продлить срок годности лекарственных препаратов, упростить режим их хранения и преодолевать физиологические барьеры организма. В таблицах 19-22 приведены данные по изучению стабильности полимерных композиций на основе БАВ в различных условиях.
Таблица 19. Стабильность растворов свободных витаминов А и Е, экстракта гибискуса и экстракта граната и их полимерных форм по изобретению (ПФ) во времени при 25 °С и отсутствии излучения (свет).
Figure imgf000038_0001
Таблица 20. Стабильность растворов свободных витаминов А и Е, экстракта гибискуса и экстракт граната и их полимерных форм по изобретению (ПФ) во времени при 25 °С при воздействии излучения (свет).
Концентрация раствора мг/мл
0 дней 7 дней 14 дней 28 дней
Витамин А 1 ,00 0,95 0,84 0,71
ПФ витамина А 1 ,00 0,99 0,98 0,98
Витамин Е 1 ,00 0,96 0,92 0,84
ПФ витамина Е 1 ,00 0,98 0,98 0,96
Экстракт 1 ,00 0,95 0,90 0,81 гибискуса
ПФ экстракта
1 ,00 1 ,00 1 ,00 1 ,00 гибискуса
Экстракт 1 ,00 0,84 0,71 0,65 граната
ПФ экстракта
1 ,00 0,99 0,99 0,96 граната
Таблица 21. Стабильность растворов свободных витаминов А и Е, экстракта гибискуса и экстракт граната и их полимерных форм по изобретению (ПФ) во времени при 2-8 °С при отсутствии излучения (свет).
Figure imgf000039_0001
Таблица 22. Стабильность растворов свободных витаминов А и Е, экстракта гибискуса и экстракт граната и их полимерных форм по изобретению (ПФ) во времени при 2-8 °С при воздействии излучения (свет).
Концентрация раствора мг/мл
0 дней 7 дней 14 дней 28 дней
Витамин А 1 ,00 0,97 0,98 0,94
ПФ витамина А 1 ,00 0,99 0,99 0,99
Витамин Е 1 ,00 0,96 0,92 0,90
ПФ витамина Е 1 ,00 0,99 0,98 0,95
Экстракт 1 ,00 0,95 0,92 0,87
гибискуса ПФ экстракта 1 ,00 1 ,00 1 ,00 1 ,00
гибискуса
Экстракт 1 ,00 0,94 0,90 0,87
граната
ПФ экстракта 1 ,00 0,99 1 ,00 1 ,00
граната
Преодоление физиологических барьеров
Основным препятствием для проникновения плохорастворимых и нерастворимых в воде лекарственных препаратов является гидрофобная природа клеточной мембраны. Солюбилизация (повышение растворимости в воде) таких лекарственных препаратов помогает увеличить их биодоступность, и как следствие, фармакологическую эффективность. Также в организме человека существуют особые защитные барьеры, которые помогают сохранить постоянство внутренней среды и защитить нас от токсинов. К таким барьерам относятся: гематоэнцефалический, эпителиальный, мукозальный, гистогематический и другие. В ряде случаев, для эффективного лечения заболевания, требуется преодоление этих барьеров. Например, при лечении различных дерматитов и кожного лейшманиоза, лекарственному препарату требуется преодолеть эндотелиальный барьер; при лечении синдрома Каудена, афтозного стоматита, тифлита и других заболеваний слизистых оболочек, лекарственному препарату требуется преодолеть мукозальный барьер; при лечении различных заболеваний головного мозга - преодоление гематоэнцефалического барьера.
В многочисленных работах было показано, что инкапсуляция лекарственного препарата в полимерные наноразмерные частицы позволяет преодолевать защитные барьеры организма. Для подтверждения этого факта in vitro были разработаны стандартные методики: модель мукозального и гематоэнцефалического барьеров.
Нами были проведены исследования, подтверждающие увеличение проникновения модельных лекарственных препаратов (куркумина и рифабутина) через эпителиальный и мукозальный барьеры in vitro. Полученные данные приведены на Рис.2 и З.
На Рис.2, приведены кривые кумулятивного накопления куркумина (свободного и в составе полимерной наноразмерной композиции по изобретению на основе амфифильного поли-1Ч-винилпирролидона) от времени в in vitro модели эпителиального барьера, отражающие кинетику проникновения куркумина через эпителиальный барьер.
На Рис.3, приведены кривые кумулятивного накопления рифабутина (свободного и в составе полимерной наноразмерной композиции по изобретению на основе амфифильного поли-1М-винилпирролидона) от времени в in vitro модели мукозального барьера, отражающие кинетику проникновения рифабутина через мукозальный барьер.
Из представленных данных видно, что полимерная наноразмерная форма по изобретению на основе амфифильного поли-М-винилпирролидона и БАВ способствует лучшему проникновению БАВ (по сравнению со свободным) через физиологические барьеры.
Таким образом, получены новые биосовместимые амфифильные гомополимеры и сополимеры, пригодные для создания форм лекарственных препаратов, биологически активных веществ и солюбилизации плохорастворимых веществ, а также разработан одностадийный способ получения амфифильных гомополимеров и сополимеров. Кроме того разработаны наноразмерные носители для доставки биологически активных и лекарственных веществ на основе полимерных наночастиц по изобретению, которые обладают высокой емкостью включения биологически активных веществ в наночастицы и комплексообразования, способствуют стабилизации биологически активных веществ при хранении, позволяют преодолевать физиологические барьеры и обеспечивать продолжительное высвобождение биологически активных веществ в организме, а также возможность контроля распределения и высвобождения биологически активных веществ.

Claims

Формула изобретения
1. Амфифильный полимер общей формулы
Figure imgf000042_0001
[— М— ] - гидрофильная часть, состоящая из одинаковых или нескольких различных нерегулярно упорядоченных мономеров М, выбранных из группы:
Figure imgf000042_0002
H
С С
С О
N
где Ri независимо представляет собой Н, С^алкил, NH4+ или ион щелочного металла,
R - гидрофобная часть общего строения
Figure imgf000043_0001
где X представляет собой Н, ОН, NH2 или NH3CI,
при этом среднечисловая молекулярная масса амфифильного полимера составляет от 1 до 30 кДа.
2. Амфифильный полимер по п.1 , в котором ион щелочного металла представляет собой ион Li, Na или К.
3. Одностадийный способ получения амфифильного полимера по п.1 путем радикальной полимеризации мономеров в органическом растворителе в присутствии инициатора радикальной полимеризации и регулятора роста длины цепи, в качестве которого применяют длинноцепочечные алифатические меркаптаны или их производные.
4. Наноразмерный носитель для доставки одного или нескольких различных биологически активных веществ, представляющий собой мицеллы, состоящие из амфифильных полимеров по п.1.
5. Наноразмерная форма для доставки биологически активных веществ, содержащая, по меньшей мере, одно биологически активное вещество и наноразмерный носитель по п.4.
6. Наноразмерная форма для доставки биологически активных веществ по п.5, в которой, по меньшей мере, одно биологически активное вещество является плохо- или нерастворимым в воде.
7. Наноразмерная форма для доставки биологически активных веществ по п.5, в которой, по меньшей мере, одно биологически активное вещество является хорошо растворимым в воде.
8. Наноразмерная форма для доставки биологически активных веществ по п.5, в которой, по меньшей мере, одно биологически активное вещество является плохо- или нерастворимым в воде и, по меньшей мере, одно биологически активное вещество является хорошо растворимым в воде.
9. Наноразмерная форма для доставки биологически активных веществ по любому из п.п.5-8, в которой, по меньшей мере, одно биологически активное вещество представляет собой растительный экстракт.
10. Наноразмерная форма для доставки биологически активных веществ по п.9, в которой растительный экстракт выбран из куркумина, экстракта гибискуса, экстракта граната и кетона малины.
11. Наноразмерная форма для доставки биологически активных веществ по любому из п.п.5-8, в которой, по меньшей мере, одно биологически активное вещество представляет собой антибиотик, противовирусное вещество или противопаразитарное вещество.
12. Наноразмерная форма для доставки биологически активных веществ по любому из п.п.5-8, в которой, по меньшей мере, одно биологически активное вещество представляет собой противосудорожное лекарственное вещество, альгезирующее (болеутоляющее) лекарственное вещество, противовоспалительное лекарственное вещество, ферментное лекарственное вещество.
13. Наноразмерная форма для доставки биологически активных веществ по любому из п.п.5-8, в которой, по меньшей мере, одно биологически активное вещество представляет собой витамин.
14. Наноразмерная форма для доставки биологически активных веществ по п.13, в которой витамин выбран из витамина А, витамин Е, витамина D и витамина К.
15. Наноразмерная форма для доставки биологически активных веществ по любому из п.п.5-8, в которой, по меньшей мере, одно биологически активное вещество представляет собой салициловую кислоту, гиалуроновую кислоту или лурбицин.
PCT/RU2015/000407 2014-09-17 2015-06-30 Амфифильные полимеры и системы доставки на их основе WO2016043620A1 (ru)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014137555/04A RU2599576C2 (ru) 2014-09-17 2014-09-17 Амфифильные гомополимеры и способ их получения
RU2014137555 2014-09-17
RU2014141950 2014-10-17
RU2014141950/04A RU2599579C2 (ru) 2014-10-17 2014-10-17 Амфифильные сополимеры и способ их получения
RU2015111098/15A RU2580649C1 (ru) 2015-03-27 2015-03-27 Водосовместимые полимерные композиции для доставки биологически активных веществ
RU2015111098 2015-03-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016043620A1 true WO2016043620A1 (ru) 2016-03-24

Family

ID=55533549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000407 WO2016043620A1 (ru) 2014-09-17 2015-06-30 Амфифильные полимеры и системы доставки на их основе

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2016043620A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022066635A1 (en) * 2020-09-22 2022-03-31 Avidea Technologies, Inc. Compositions and methods of manufacturing amphiphilic block copolymers that form nanoparticles in situ
CN115260394A (zh) * 2022-06-30 2022-11-01 海安启弘纺织科技有限公司 一种智能调温纺织品用相转换微胶囊的制备方法
EP3744794B1 (en) * 2018-01-26 2024-04-17 Mitsubishi Chemical Corporation Electroconductive composition and production method therefor, and water-soluble polymer and production method therefor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU425403A3 (ru) * 1966-05-05 1974-04-25 Иностранцы Леланд Эриксон Даннальс , Карл Рональд Пиикер Способ получения олигомера с концевыми алкилсульфидными группами
RU2325151C2 (ru) * 2006-06-29 2008-05-27 ООО "Научно-производственный центр "Амфион" Способ получения системы доставки водонерастворимых и плохорастворимых биологически активных веществ и лекарственная форма на ее основе
WO2008073558A2 (en) * 2006-10-05 2008-06-19 The Johns Hopkins University Water-dispersible oral, parenteral, and topical formulations for poorly water soluble drugs using smart polymeric nanoparticles
US20100015508A1 (en) * 2006-12-05 2010-01-21 In-Young Hwang Cylindrical secondary battery and method of manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU425403A3 (ru) * 1966-05-05 1974-04-25 Иностранцы Леланд Эриксон Даннальс , Карл Рональд Пиикер Способ получения олигомера с концевыми алкилсульфидными группами
RU2325151C2 (ru) * 2006-06-29 2008-05-27 ООО "Научно-производственный центр "Амфион" Способ получения системы доставки водонерастворимых и плохорастворимых биологически активных веществ и лекарственная форма на ее основе
WO2008073558A2 (en) * 2006-10-05 2008-06-19 The Johns Hopkins University Water-dispersible oral, parenteral, and topical formulations for poorly water soluble drugs using smart polymeric nanoparticles
US20100015508A1 (en) * 2006-12-05 2010-01-21 In-Young Hwang Cylindrical secondary battery and method of manufacturing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3744794B1 (en) * 2018-01-26 2024-04-17 Mitsubishi Chemical Corporation Electroconductive composition and production method therefor, and water-soluble polymer and production method therefor
WO2022066635A1 (en) * 2020-09-22 2022-03-31 Avidea Technologies, Inc. Compositions and methods of manufacturing amphiphilic block copolymers that form nanoparticles in situ
CN115260394A (zh) * 2022-06-30 2022-11-01 海安启弘纺织科技有限公司 一种智能调温纺织品用相转换微胶囊的制备方法
CN115260394B (zh) * 2022-06-30 2024-02-23 海安启弘纺织科技有限公司 一种智能调温纺织品用相转换微胶囊的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhou et al. Novel zwitterionic vectors: Multi-functional delivery systems for therapeutic genes and drugs
TWI306869B (en) Amphiphilic block copolymers and nano particles comprising the same
Liu et al. pH-sensitive nano-systems for drug delivery in cancer therapy
Bami et al. pH-responsive drug delivery systems as intelligent carriers for targeted drug therapy: Brief history, properties, synthesis, mechanism and application
ES2386422T3 (es) Polímero sensible al pH
Kharia et al. Formulation and evaluation of polymeric nanoparticles of an antiviral drug for gastroretention
Pérez et al. pH and glutathion-responsive hydrogel for localized delivery of paclitaxel
Liu et al. Synthesis of chitosan-based nanohydrogels for loading and release of 5-fluorouracil
US20080008755A1 (en) Pharmaceutical formulation of cholanic acid-chitosan complex incorporated with hydrophobic anticancer drugs and preparation method thereof
Paul et al. Novel gels: implications for drug delivery
CN102973488A (zh) 具有氧化还原/pH双重刺激响应性的纳米水凝胶及其制备方法和应用
Kang et al. Small intestine-and colon-specific smart oral drug delivery system with controlled release characteristic
WO2016043620A1 (ru) Амфифильные полимеры и системы доставки на их основе
Panta et al. Protein drug-loaded polymeric nanoparticles
Suhail et al. Synthesis and evaluation of alginate-based nanogels as sustained drug carriers for caffeine
WO2008007932A1 (en) Chitosan complex containing ph sensitive imidazole group and preparation method thereof
Shukla et al. A comprehensive review on polymeric micelles: a promising drug delivery carrier
Chien et al. Investigating the electrostatic complexation of BCNO nanoparticles with a stimuli-responsive double hydrophilic graft copolymer
Verma et al. Co-polymeric hydrophilic nanospheres for drug delivery: release kinetics, and cellular uptake
RU2580649C1 (ru) Водосовместимые полимерные композиции для доставки биологически активных веществ
US8298817B2 (en) Vector
Yadav et al. Stimuli responsive polymeric nanoparticles in regulated drug delivery for cancer
RU2608304C1 (ru) Амфифильные полимерные металлокомплексы и способ их получения
US8920793B2 (en) Biodegradable PAOX polymer particle with cationic property
Sharma et al. Rationally designed block copolymer-based nanoarchitectures: An emerging paradigm for effective drug delivery

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15842804

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15842804

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1