ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЫ НА ОСНОВЕ ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ ДЛЯ ДОСТАВКИ ДИФЛУНИЗАЛА И ТАФАМИДИСА

Введение

В настоящее время актуальной задачей является создание и исследование свойств систем доставки лекарственных препаратов на основе биосовместимых и безопасных полимерных матриц, которые позволяют обеспечить стабильность препаратов и их направленное действие, что позволяет снизить побочные эффекты лекарственного средства, а также, в идеальном случае, обеспечивает синергизм действия, что по-зволяет существенно снизить дозу, упростить метод введения лекарственного средства, и понизить его стоимость. Преимуществом таких систем является их улучшенная биодоступность, селективность действия, биоразлагаемость, и безопасность.

В нашей работе в качестве лекарственных препаратов были выбраны дифлунизал и тафамидис. В последние годы они получили пристальное внимание, поскольку клинически доказана их эффективность для лечения амилоидоза сердца [1].

Дифлунизал, производное салициловой кислоты, является нестероидным противовоспалительным препаратом, обладает обезболивающим, жаропонижающим и противовоспалительным действием. Дифлунизал не был одобрен для лечения транстиретиновой семейной амилоидной полинейропатии, несмотря на то, что была доказана его клиническая эффективность [2], так как он обладает рядом побочных эффектов, например, вызывает поражение функций почек и печени, развитие сердечно-сосудистых заболеваний [3]. К тому же, дифлунизал плохо растворим в воде, что ухудшает его биораспределение и приводит к неблагоприятным фармакокинетическим профилям.

Тафамидис – представляет собой лекарственное средство, используемое для замедления прогрессирования заболевания у взрослых с некоторыми формами транстиретинового амилоидоза.

Он может быть использован для лечения как наследственных форм семейной амилоидной кардиомиопатии и семейной амилоидной полинейропатии, так и транстиретинового амилоидоза «дикого» типа, который ранее назывался сенильным системным амилоидозом [1]. Тафамидис обеспечивает стабилизацию четвертичной

структуры белка транстиретина. У людей с транстиретиновым амилоидозом транстиретин распадается и образует скопления, называемые амилоидными, которые повреждают ткани, включая нервные окончания и сердце.

Тафамидис был одобрен в Европейском Союзе в 2011 г. для лечения транстиретинового амилоидоза с полинейропатией и в Японии в 2013 г. [4].

Тафамидис используется в клинической практике для лечения транстиретинового амилоидоза с кардиомиопатией. Он был одобрен для лечения этой формы заболевания в США в 2019 г. и в Европейском Союзе в 2020 г. В США одобрено два препарата: тафамидис меглумин (Виндакель) и тафамидис (Виндамакс).

Тафамидис и дифлунизал были выбраны для введения в полимерную матрицу для обеспечения пролонгированного действия препаратов, увеличения терапевтической эффективности лечения и снижения возникновения побочных эффектов, за счет увеличения селективности действия.

В качестве полимерной матрицы нами была выбрана гаилуроновая кислота, которая является естественным полимером, присутствующим в организме человека, и которая является идеальным полимером для создания систем направленной доставки лекарственного вещества в органы-мишени, так как является полностью биосовместимым, нетоксичным, неиммуногенным и полностью биодеградируемым полимером [5]. Дополнительным преимуществом гиалуроновой кислоты является присутствие в организме человека специфических рецепторов, связываясь с которыми, обеспечивается селективность действия гиалуроновой кислоты [6].

Гиалуроновая кислота и ее производные широко используются в медицине, например, для лечения остеоартрита, в глазной и пластической хирургии, в тканевой инженерии, и для доставки лекарственных веществ. Также описаны различные способы доставки с помощью полисахарида генных и пептидных/белковых лекарственных средств [7]. Формы доставки лекарственных средств включают в себя: наночастицы, мицеллы, наногели, липосомы и нанокапсулы [8] для различных путей введения, таких как парентеральный, глазной, кожный, назальный и пероральный [9–11].

Так, например, гиалуроновая кислота используется как часть системы трансдермальной доставки для улучшения проникновения лекарств при лечении псориаза [12] и атопического дерматита [13] или для дос-тавки лекарств для лечения карциномы мочевого пузыря [14]. Также была разработана перспективная сис-тема доставки 4-метилумбеллиферона с помощью наночастиц на основе гиалуроновой и фолиевой кислот для лечения рака легких [15] и система на основе ГК-иринотекан для лечения пациентов с метастатическим колоректальным раком, которая исследуется во II фазе клинических испытаний [16].

Исследование реологических свойств получаемых матриц является неотъемлемой частью разработки и дальнейшего развития систем доставки лекарственных препаратов. Изучив реологические свойства данных растворов, можно предположить получатся ли на основе исследуемых растворов нановолокна [17]. Кроме того, данные о реологических свойствах могут служить методом контроля качества и стабильности получаемых систем.

Нами ранее также было установлено, что наиболее стабильный процесс формирования нановолокон наблюдался при концентрации гиалуроновой кислоты 1,9 % и при соотношении воды и ДМСО 50:50 [18].

Поэтому в ходе работы была исследована динамическая вязкость водно-органического раствора гиалуроновой кислоты с концентрацией полимера 1,9 масс. % и растворов с добавлением дифлуназала и тафамидиса в соотношении ГК:БАВ 7,6:1 (по массе). Также была изучена динамика высвобождения дифлунизала и тафамидиса из полимерной матрицы для растворов с различной концентрацией активного вещества.

Экспериментальная часть Материалы и методы

В работе использовались следующие реактивы: гиалуроновая кислота, Bloomage Freda Biopharm Co., Ltd (Китай) с ММ 1,29 МДа; диметилсульфоксид (ДМСО, ХЧ, 99,5 %), АО «ЭКОС1» (РФ); дифлунизал (98 %, SigmaAldrich, Германия), тафамидис (95 %, SigmaAldrich, Германия), дистиллированная вода.

Измерение динамической вязкости проводили на реометре Anton Paar Physica MCR 502 (Австрия) с цилиндрической измерительной системой CC27/T200/SS при скорости сдвига от 0,1 до 100 с^-1. Температурный диапазон от 25 до 40 °С.

Оценка реологических характеристик

Для исследования реологических свойств были приготовлены следующие растворы гиалуроновой кислоты:

1. Водно-органический раствор 1,9 масс. % ГК. ГК растворяли в бинарной системе растворителей дистиллированная вода: ДМСО в соотношении 50:50 (по объему).
2. Раствор ГК с добавлением дифлунизала в соотношении 7,6:1.
3. Раствор ГК с добавлением тафамидиса в соотношении 7,6:1.

Результаты исследований представлены в виде графиков на рис. 1–3.

Рис. 1. Зависимость динамической вязкости водно-органического раствора ГК с концентрацией 1,9 масс. % от скорости сдвига при различных температурах

Рис. 2. Зависимость динамической вязкости водно-органического раствора ГК с концентрацией 1,9 масс. % с добавлением дифлунизала от скорости сдвига при различных температурах

Рис. 3. Зависимость динамической вязкости водно-органического раствора ГК с концентрацией 1,9 масс. % с добавлением тафамидиса от скорости сдвига при различных температурах

Во всех трех случаях наблюдается уменьшение динамической вязкости с увеличением температуры и с увеличением скорости сдвига. Причём при увеличении скорости сдвига вязкость стремится к одному значению. Таким образом, в случае раствора чистой ГК вязкость уменьшилась в 1,8 раза при увеличении температуры с 25 до 40 °С. В случае дифлунизала наблюдалось уменьшение вязкости в 2,2 раза, а при добавлении тафамидиса в 1,9 раз. При этом при скорости сдвига 100 с^-1 значение вязкости у всех растворов составило в среднем 2400 мПа∙с.

При добавлении дифлунизала вязкость увеличивается в 1,5 раза по сравнению с чистой ГК, а при добавлении тафамидиса в 1,8 раза.

Так как динамическая вязкость полученных растворов с БАВ отличается от вязкости раствора нативной гиалуроновой кислоты в допустимых пределах, то можно предположить, что на основе растворов с добавлением дифлунизала и тафамидиса возможно получить бездефектные волокна. Однако необходимо учи-тывать ряд других физических характеристик, например, поверхностное натяжение и электропроводность, чтобы иметь более полную картину для прогнозирования.

Изучение кинетики высвобождения дифлунизала и тафамидиса из полимерной матрицы

Используемое оборудование:

• аналитические весы САРТОГОСМ СЕ224-С (ООО «Сартогосм», Россия);
• спектрофотометр Shimadzu UV-1240 mini (Shimadzu, Япония);
• хроматограф жидкостной Миллихром-А02, оснащённый ультрафиолетовым детектором (ООО ИХ

«ЭкоНова», Россия);

• хроматографическая колонка Prontosil 120-5, С18, 75×2 мм (ООО ИХ «ЭкоНова», Россия). Объекты анализа приведены в табл. 1.

Таблица 1

Объекты анализа

На основании данных обзора литературных источников и изученных спектральных характеристик аналитов, были выбраны оптимальные хроматографические условия для определения дифлунизала и тафамидиса (табл. 2, 3).

Таблица 2

Оптимальные хроматографические условия для определения дифлунизала

Таблица 3

Хроматографические условия для определения тафамидиса

Результаты исследования кинетики высвобождения дифлунизала из полимерной матрицы при ис-пользовании фосфатно-буферного раствора с рН 7,6 в качестве среды растворения (табл. 4 и рис. 4).

Таблица 4

Кинетика высвобождения дифлунизала

Рис. 4. Кинетика высвобождения дифлунизала

Обнаружено, что независимо от концентрации кинетика высвобождения дифлунизала во всех образцах одинакова, процент высвобождения соединения для всех концентраций в последней анализируемой точке превышает 90 %.

Ввиду того, что кривые высвобождения для всех образцов сопоставимы, то изучение кинетики высвобождения при рН 5,5 проводили на одном объекте анализа, содержащем 20 мг (0,19 %) дифлунизала (рис. 5).

Рис. 5. Кинетика высвобождения дифлунизала при pH 5,5 и 7,6

При изменении рН среды наблюдается сохранение общего вида кривой высвобождения, но кривая более пологая, что может быть связано с более медленным процессом высвобождения и, следовательно, для достижения тех же значений высвобождения требуется больше времени.

Результаты исследования кинетики высвобождения тафамидиса из полимерной матрицы при использовании ФБР с рН 7,6 в качестве среды растворения (табл. 5 и рис. 6).

Таблица 5

Кинетика высвобождения тафамидиса

Рис. 6. График кинетики высвобождения тафамидиса

Обнаружено, что независимо от концентрации БАВ кинетика высвобождения тафамидиса во всех образцах одинакова, процент высвобождения соединения для всех концентраций в последней анализируемой точке превышает 90 %.

При растворении образца в растворе с рН 5,5 наблюдалось выпадение осадка, полученные результаты недостоверны и непредставительны.

Заключение

При исследовании динамической вязкости водно-органического раствора гиалуроновой кислоты с концентрацией полимера 1,9 масс. % и растворов с добавлением дифлуназала и тафамидиса в соотношении ГК:БАВ 7,6:1 (по массе) установлено, что с увеличением скорости сдвига и с увеличением температуры динамическая вязкость уменьшается; с увеличением скорости сдвига при разных температурах динамическая вязкость стремится к одному значению. При добавлении тафамидиса и дифлунизала в раствор ГК происходит увеличение динамической вязкости, причём в случае с тафамидисом, увеличение вязкости более значительное. При увеличении температуры вязкость раствора, содержащего дифлунизал, увеличивается сильнее.

Результаты анализа высвобождения лекарственных препаратов показывают, что независимо от концентрации кинетика высвобождения тафамидиса и дифлунизала во всех образцах одинакова, процент высвобождения соединения для всех концентраций в последней анализируемой точке превышает 90 %.