Способ получения криогелей для иммобилизации лекарственных веществ

(51) 08 1/02 (2006.01) 08 29/04 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ с использованием достаточно простой и малозатратной технологии криообработки, с улучшением химических,механических и пролонгирующих свойств исходных полимеровносителей. Достигаемый технический результат упрощение способа улучшение термостойкости и сорбционных свойств. Способ получения криогелей осуществляют следующим образом. Рассчитанное количество ПВС или КМЦ, предварительно измельченного (в случае необходимости), добавляют в колбу с кипящей дистиллированной водой при интенсивном перемешивании в течение 2 часов. После образования гомогенной смеси останавливают кипячение и образовавшийся гель охлаждают до комнатной температуры. По результатам взвешивания доливают дистиллированную воду до исходной массы. Колбу с содержимым помещают в морозильную камеру с температурой -20 С на 24 часа, после чего извлекают колбу с замерзшим гелем из морозильной камеры и оттаивают при комнатной температуре в течение 2-5 часов. Полученные криогели обладают пористой структурой,хорошими механическими,сорбционными свойствами и пролонгирующим эффектом.(72) Кудайбергенова Батес Маликовна Мусаева Эльмира Ералыевна Жумагалиева Шынар Нурлановна Бейсебеков Мадияр Маратович Бейсебеков Марат Киянович Абилов Жарылкасын Абдуахитович(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Центр физикохимических методов исследования и анализа Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИОГЕЛЕЙ ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ(57) Изобретение относится к полимерным фармацевтическим материалам, к технологии получения новых криогелевых композиционных материалов для иммобилизации лекарственных препаратов на основе биосовместимых, доступных полимеров поливиниловый спирт (ПВС) (или натриевый соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) Изобретение относится к полимерным фармацевтическим материалам, к технологии получения новых криогелевых материалов для иммобилизации лекарственных препаратов на основе биосовместимых, доступных полимеров поливинилового спирта (ПВС) или натриевый соли карбоксиметилцеллюлозы(КМЦ,) с использованием достаточно простой и малозатратной технологии криообработки, с улучшением физико-химических, механических и пролонгирующих свойств исходных полимеровносителей. В последние годы поиск полимерных носителей лекарственных веществ для получения эффективных лекарственных форм с пролонгированным действием вызывает все больший интерес и направлен на создание материалов с уникальными свойствами за счет использования оригинальных и простых методов получения. В этой связи, хотелось бы отметить перспективность метода криогенной обработки полимеров и продуктов, получаемых в результате использования данного метода. Полимерными криогелями являются гелевые материалы,сформированные в неглубоко замороженных растворах полимерных или мономерных предшественников. Криогели ПВС или КМЦ,характеризуются макропористой структурой,обладают высокой жесткостью,представляют из себя прекрасные термоустойчивые,биосовместимые материалы, что дает возможность для их применения на практике в качестве материалов биомедицинского и биотехнологического назначения. Известен способ получения маслонаполненного криогеля поливинилового спирта, заключающийся в приготовлении водного раствора полимера с последующим диспергированием в нем жидкого гидрофобного наполнителя, представляющего собой растительное или минеральное масло,до образования устойчивой эмульсии, сохраняющей стабильность в течение не менее 15 минут, с дальнейшим замораживанием полученной эмульсии при температуре-10-60 С в течение 1-24 часов и оттаиванием со скоростью 0,001 1 град/ мин. Предлагаемый маслонаполненный криогель может быть использован в медицине как имплантант,ранозаживляющий покрывной материал в косметологии - в качестве питательных масок,аппликаторов, вспомогательных материалов для обертываний в технике - для производства упругих самосмазывающихся изделий сложного профиля и др. (Патент 2326908, МПК 08 29/04, С 08 13/02, 08 3/02, опубл. 20.06.2008). Недостатком известного способа получения маслонаполненного криогеля поливинилового спирта является то, что для приготовления исходной композиции используется гидрофобный наполнитель,включенный в матрицу гидрофильного макропористого геля. Использование такого жидкого гидрофобного наполнителя, представляющего собой растительное масло, выбранное из группы облепиховое,подсолнечное, льняное, кедровое, оливковое,2 рапсовое, пальмовое, соевое, масло шиповника, или минеральное масло, выбранное из группы вазелиновое, парфюмерное, нафтеновое, моторное масло, или их смеси, затрудняет технологию их получения и увеличивает стоимость полученного криогеля. Известен криогель ПВС, который получают методом криогенной обработки. Готовят раствор ПВС, содержащий поверхностно активное вещество,который подвергают криогенной обработке в известных режимах замораживания, выдерживают в замороженном состоянии и оттаивают. Заявленная полимерная композиция имеет взаимосвязанные макропоры криогеля поливинилового спирта с содержанием 3-25 мас. поливинилового спирта, 0,001-1 мас. ионогенного- катионного, анионного, амфотерного или неионогенного поверхностно-активного вещества и воды (до 100 мас.). Получают макропористый криогель с размером взаимосвязанных макропор от 2 до 10 мкм, который может быть эффективно использован в качестве материала биомедицинского назначения (Патент 2252945, МПК 08 29/04, 08 101/14, 08 3/075, С 07 17/04, опубл. 27.05.2005). Недостатком данного способа является расход на водорастворимые добавки. В качестве водорастворимой добавки композиция содержит ионогенное - катионное, анионное, амфотерное, или неионогенное поверхностно-активное вещество, а также большие энергозатраты на осуществление нескольких криогенных обработок. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения криогеля на основе поливинилового спирта (ПВС), заключающийся в том, что готовят раствор ПВС в диметилсульфоксиде (ДМСО его температура кристаллизации 18,4 С), для чего сухой полимер диспергируют в растворителе, дают ПВС набухнуть и затем растворяют при нагревании,например, в кипящей водяной бане. Далее диспергируют в полученном вязком растворе полимера частицы гидрофобного наполнителя. Полученную суспензию (контроль равномерности распределения дискретной фазы в непрерывной фазе проводят с помощью оптического микроскопа) помещают в форму, которую необходимо придать будущему композиту, и замораживают при -1530 С, выдерживают в замороженном состоянии в течение 1-24 ч, а затем оттаивают, после чего полученный композитный криогель промывают водой для замены ДМСО на водную среду. Наиболее эффективно заявляемые материалы могут быть использованы в биотехнологии в качестве хроматографических или адсорбционных матриц, а также в биомедицинской практике, например, в качестве гемосорбентов (Патент 2190644,МПК 08 29/04, опубл. 10.10.2002). К недостаткам данного способа получения криогелей поливинилового спирта относятся дополнительные расходы материалов, так как в состав криогелей добавляют наполнитель и растворитель. В качестве растворителя используют диметилсульфоксид, а в качестве наполнителя гидрофобный наполнитель, выбранный из группы гидрофобизованный силикагель,сшитый полистирол,сшитый-винилкапролактам,углеродное волокно. Использование данных соединений усложняет технологию их получения и обусловливает дороговизну. Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения криогелей для иммобилизации лекарственных веществ на основе самоструктурирующихся природных полимеров с улучшенными термостойкостью и сорбционными свойствами. Технический результат - упрощение способа,улучшение термостойкости и сорбционных свойств. Технический результат достигается предлагаемым способом получения криогелей для иммобилизации лекарственных веществ,включающим растворение самоструктурирующихся полимеров, замораживание, выдерживание в замороженном состоянии с последующим оттаиванием, но в отличие от известного, в качестве самоструктурирующегося полимера используют ПВС или КМЦ, в концентрации 10-15, которые растворяют в воде, замораживают при температуре минус 20 С, выдерживают в замороженном состоянии в течение 24 часов, оттаивают при комнатной температуре в течение 2-5 часов. Использование дистиллированной воды в качестве растворителя полимеров связано с тем, что вода позволяет получить криогели с пористой структурой и не оказывает никакого побочного действия на организм. Это необходимо, поскольку полученные криогели предназначены для использования в качестве носителя лекарственных веществ. При криогенной обработке растворов полимеров ниже -20 С не достигается образования криогеля с развитой макропористой структурой. Криогенная обработка растворов полимеров при температуре выше -20 С не приводит к улучшению свойств криогеля, происходит дополнительная трата электроэнергии. Выдерживание состава в замороженном состоянии менее 24 часов недостаточно для установления пористой структуры криогеля, а увеличение времени обработки более 24 часов не приводит к улучшению свойств криогеля,происходит дополнительная трата времени. Размораживание менее 2 часов недостаточно для оттаивания замороженного криогеля. Оттаивание в течение 2-5 часов достаточно для полного оттаивания криогеля. Далее происходит вытекание жидкости и постепенная сушка криогеля. Концентрация полимера 10 недостаточна для образования сшитой структурой криогеля, более 15 происходит излишние сшивание и ужесточение криогеля. Возможность использования полученных криогелей для иммобилизации лекарственных веществ исследована на примере местного анестезирующего препарата рихлокаина-изомера 1-аллил-2,5 диметилпиперидола-4-гидрохлорид С 17 Н 272 НС),синтезированного на кафедре органической химии КазНУ им. аль-Фараби. Способ получения криогелей осуществляют следующим образом. Рассчитанное количество ПВС или КМЦ,предварительно измельченного(в случае необходимости), помещают в колбу с кипящей дистиллированной водой. ПВС или КМЦ добавляют постепенно. Растворение ПВС или КМЦ, в кипящей воде производят при интенсивном перемешивании в течение 2 часов. После образования гомогенной смеси останавливают кипячение и образовавшийся гель охлаждают до комнатной температуры. По результатам взвешивания доливают дистиллированную воду до определенной массы,так как вода может испариться в ходе кипячения. После этого колбу с содержимым помещают в морозильную камеру с температурой -20 С на 24 часа. Температуру в морозильной камере измеряют с точностью 0,1 С. По прошествии этого времени извлекают колбу с замерзшим гелем из морозильной камеры и оттаивают при комнатной температуре в течение 2- 5 часов. Полученные криогели обладают пористой структурой,хорошими механическими,сорбционными свойствами и пролонгирующим эффектом. Изобретение иллюстрируется следующими примерами Пример 1. Криогели на основе ПВС или КМЦ с содержанием полимера 10 получают следующим образом 1 г ПВС или КМЦ, предварительно измельченного(в случае необходимости),добавляют постепенно в колбу с 10 мл кипящей воды. Растворение ПВС или КМЦ в кипящей воде производят с интенсивным перемешиванием. После образования гомогенной смеси останавливают кипячение и оставляют колбу с образовавшимся гелем остывать до комнатной температуры. По результатам взвешивания доливают воду до определенной массы, так как вода может испариться в ходе кипячения. После этого колбу с содержимым помещают в морозильную камеру с температурой -20 С на 24 часа. Температуру в морозильной камере измеряют с точностью 0,1 С. По прошествии этого времени колбу с замерзшим гелем извлекают из морозильной камеры и оттаивают при комнатной температуре 2-5 часов. Получают криогель с плотностью, равным 1,074 г/см 3, температурой плавления 70 С и степенью набухания 16 г/г. Пример 2. Пример осуществляют аналогично примеру 1, с той разницей, что содержание полимера составляет 13. Получают криогель с плотностью, равным 1,115 г/см 3, температурой плавления 78 С и степенью набухания 13 г/г. Пример 3. Пример осуществляют аналогично примеру 1-2, с той разницей, что содержание полимера составляет 15. Получают криогель с плотностью, равным 1,120 г/см 3, температурой плавления 80 С и степенью набухания 8 г/г. 3 Пример 4. Пример осуществляют аналогично примеру 1-3, с той разницей, что в состав криогеля добавляют лекарственное вещество - рихлокаин с концентрацией 0.25. Получают криогель со степенью набухания криогелей в растворах рихлокаина с концентрацией 0,25 равной 4 г/г,плотностью 1,4414 и 1,4409 г/см 3, и температурой плавления 82 С. Оценен пролонгационный эффект криогелей. Выход (, ) рихлокаина из 10-го криогеля с содержанием препарата в геле в течение двух суток составляет 65, а в случае 15-го криогеля высвобождается 52. Условия получения криогеля ПВС или КМЦ приведены в таблице 1. Таблица 1 Условия криогенной обработки водных растворов ПВС или КМЦ-криогель не образуетсякриогель образуется Из таблицы видно, что концентрация полимера 5 недостаточна для образования криогелей, даже при высоких отрицательных температурах. Отправная точка формирования криогеля ПВС или КМЦ можно считать концентрация 10, при которой на протяжении всего интервала отрицательных температур наблюдается образование криогеля, за исключением начальной температуры замораживания, равной -5 С. Результаты исследования морфологии структуры криогелей представлены на рисунках 1-2,сорбционно-десорбционные свойства - в таблицах 2,3. Степень набухания, рассчитанная по формуле-0/0 (где, 0 - масса сухого образца,- масса набухшего образца), состовляет 7-20 в зависимости от содержания полимера. Морфологию и структуру криогелей исследовали с помощью топографических снимков, полученных на атомносиловом микроскопе(Россия). По сорбирующей способности криогелей относительно рихлокаина (таблица 2) можно заметить, что с увеличением концентрации ПВС или КМЦ в составе криогеля, а также с повышением концентрации лекарственных веществ сорбция значительно снижается, что связано с уплотнением криогеля. Для оценки пролонгирующей способности была исследована кинетика десорбции рихлокаина из криогелей (таблица 3). Степень десорбциирассчитывалась по формуле(в раст /в геле)100,где- выход рихлокаина из геля, в раст концентрация рихлокаина в растворе в момент времени , в геле - концентрация рихлокаина в криогеле. Как видно из представленных данных, из криогелевой матрицы в течение 2 суток высвобождается, в зависимиости от содержания полимера и концентрации рихлокаина, 42-70 анестетика, что свидетельствует о хорошем пролонгационном эффекте. Таблица 2 Сорбции (А,) рихлокаина криогелем из индивидуальных растворов рихлокаина, 48 ч. Таблица 3 Десорбции (, ) рихлокаина из криогелей, содержащих концентрацию соответствующего рихлокаина, 48 ч. 10-5 50 45 42 Концентрация рихлокаин, М ПВС 10 ПВС 13 ПВС 15 Таким образом,настоящее изобретение позволяет получить криогели ПВС или КМЦ без добавок,с хорошими механическими,сорбционными свойствами и которые существенно дешевле. Также изобретение обеспечивает получение криогелей на основе ПВС или КМЦ для использования в качестве иммобилизационнопролонгационного ностителя лекарственных веществ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ самоструктурирующихся полимеров,замораживание, выдерживание в замороженном состоянии с последующим оттаиванием,отличающийся тем,что в качестве самоструктурирующегося полимера используют поливиниловый спирт или натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы в концентрации 10-15,которые растворяют в воде, замораживают при температуре минус 20 С,выдерживают в замороженном состоянии в течение 24 часов,оттаивают при комнатной температуре в течение 2-5 часов. Способ получения криогелей для иммобилизации лекарственных веществ, включающий растворение