Научная статья на тему 'Исследование биодеструкции пленочных покрытий на основе хитозана и антибиотика цефазолина'

Исследование биодеструкции пленочных покрытий на основе хитозана и антибиотика цефазолина Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
291
51
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ХИТОЗАН / ПЛЕНОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ / ФЕРМЕНТАТИВНАЯ ДЕСТРУКЦИЯ / АНТИБИОТИКИ / CHITOZAN / FILM COATING / ENZYMATIC DESTRUCTION / ANTIBIOTICS

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Кулиш Е. И., Туктарова И. Ф., Чернова В. В.

Методом вискозиметрии исследованы особенности биодеструкции полимерных пленок на основе хитозана с включенным антибиотиком цефазолином под действием ферментного препарата «Лираза»

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Кулиш Е. И., Туктарова И. Ф., Чернова В. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ENZYMATIC DESTRUCTION OF CHITOSAN-BASED POLYMERIC FILMS CONTAAINING INCORPORATED ANTIBIOTIC CEPHAZOLIN

Features of enzymatic destruction of chitozan-based polymeric films and incorporated antibiotic cephazolin by the action of the enzymatic preparation “Lirase” have been studied by the viscosimetry method. The action of the drug amount in the polymer film on its rate of biodegradation has been studied. It is found that the amount of incorporated antibiotic affects the rate of biodegradation of chitozan-based polymeric films.

Текст научной работы на тему «Исследование биодеструкции пленочных покрытий на основе хитозана и антибиотика цефазолина»

36

ХИМИЯ

УДК 541.64

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОДЕСТРУКЦИИ ПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНА И АНТИБИОТИКА ЦЕФАЗОЛИНА

© Е. И. Кулиш*, И. Ф. Туктарова, В. В. Чернова

Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450074 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.

E-mail: alenakulish @ гатЬІег. ru

Методом вискозиметрии исследованы особенности биодеструкции полимерных пленок на основе хитозана с включенным антибиотиком цефазолином под действием ферментного препарата «Лираза»

Ключевые слова: хитозан, пленочные покрытия, ферментативная деструкция, антибиотики.

Введение

Разработка систем контролируемой доставки лекарственных средств является наиболее перспективным и быстро развивающимся направлением в современной фармакологии [1]. Главное достоинство этих систем заключается в возможности длительного и стационарного поддержания требуемого уровня лекарственного препарата в крови или тканях пациента на необходимый период времени. Это позволяет избегать высоких стартовых концентраций препарата и уменьшить число процедур. Успех конструирования систем с контролируемой доставкой лекарственных средств во многом определяется наличием адекватного материала, используемого в качестве матрикса для депонирования лекарства. Такие материалы должны быть абсолютно безвредными для организма, атравматичными, иметь определенные физико-механические свойства, например, высокую сорбционную способность и оптимальную газопроницаемость, обладать биораз-рушаемостью без образования токсичных продуктов и не инактивировать лекарственные препараты. Перспективным материалом для получения систем с контролируемой доставкой лекарственных средств, является полисахарид хитозан (ХТЗ) Уникальные свойства ХТЗ - биосовместимость с тканями организма, бактериостатичность, способность усиливать регенеративные процессы при заживлении ран, а также способность к пленкообразова-нию, предопределяют возможность использования ХТЗ в качестве пленочных покрытий пролонгированного действия для защиты и лечения хирургических ран и ожогов [2]. Включение в такой защитный перевязочный материал лекарственных средств способствует подавлению развития инфекции и позволяет снизить вероятность нагноения. Одним из немаловажных преимуществ покрытий на основе ХТЗ является их способность к ферментативному разложению под действием ферментов, выделяемых раневой поверхностью. Биодеградируемые носители лекарственных препаратов постепенно разрушаются в организме, при этом на скорость биодеградации полимерного матрикса и, соответственно, выход лекарственного вещества влияют многие факторы: химическая структура и состав; наличие дефектов в полимерной цепи, пространственная структура, молекулярный вес и распределение молекулярного веса и др. Кроме того, необходимо учесть, что и собственно сам лекарственный препарат способен определенным образом повли-

ять на скорость биодеструкции полимерной матрицы. В настоящей работе рассмотрены особенности биодеструкции пленочных полимерных покрытий на основе хитозана и антибиотика цефалоспорино-вого ряда -цефазолина, широко применяемого при лечении ожоговой травмы.

Экспериментальная часть В качестве объектов исследования использован образец ХТЗ производства ЗАО «Биопрогресс» (Россия), полученный щелочным дезацетилирова-нием крабового хитина и антибиотик цефалоспори-нового ряда - цефазолина натриевая соль (ЦФЗ). Пленки ХТЗ получали методом полива раствора полимера в уксусной кислоте на поверхность стекла с получением ацетата хитозана (ХТЗА). Массовая концентрация полимера в исходном растворе составляла 2 г/дл. Концентрация уксусной кислоты в растворе составляла 1 г/дл. Водный раствор антибиотика добавляли к раствору ХТЗ непосредственно перед формированием пленок. Содержание лекарственного препарата в пленке варьировалось от 0.002 до 0.05 моль/моль ХТЗ. Толщина пленок поддерживалась постоянной и равной 0.1 мм. Для моделирования процесса ферментативного гидролиза пленочного образца ХТЗ на раневой поверхности, пленку помещали на подложку, смоченную раствором ферментного препарата «Лираза», и выдерживали при температуре 36 °С в течение определенного времени. Количество ферментного препарата составляло 5% масс. от массы ХТЗ. Далее пленочный образец растворялся в буферном растворе, состоящим из 0.3 М уксусной кислоты и 0.2 М ацетата натрия. Степень биодеструкции оценивали по падению характеристической вязкости, определенной на вискозиметре Уббелоде. Общую гликозидаз-ную активность ферментного препарата «Лираза» оценивали по методу Вандельс-Вебера [3].

Результаты и их обсуждение Ферментный препарат, выпускаемый под торговой маркой «Лираза», представляет собой группу ферментов под общим названием гиалуронидаза, катализирующих реакции гидролитического расщепления бета-гликозидной связи основного компонента соединительной ткани -гиалуроновой кислоты. Гиалуроновые кислоты представляет собой высокомолекулярные линейные биополимеры, молекулы которых построены из чередующихся остатков ,0-глюкуроновой кислоты и К-ацетил-Д-гликозамина, соединенных Р-(1—^4)- и Р-(1—^3)-связями. Поскольку хитозан является полимером

* автор, ответственный за переписку

ISSN 1998-4812

Вестник Башкирского университета. 2013. Т. 18. №1

37

гликозамина, соединенным между собой также р-гликозидными связями, в нем также под действием гиалуронидаз («Лиразы»), будет протекать процесс ферментативной деструкции. О протекающем процессе биодеструкции свидетельствует уменьшение характеристической вязкости ХТЗ, выделенного из пленочных образцов (рис.). Как видно из рисунка, наиболее сильно характеристическая вязкость падает в первые 10-20 мин, затем скорость биодеструкции несколько уменьшается.

[Ц ] , дл/г

2.8

20 40 60 зо Ю0

Время выдержки с ферментом, мин Рис. Зависимость характеристической вязкости хитозана. выделенного из пленочных образцов в отсутствии лекарственного препарата (1) и для системы ХТЗ - натриевая соль цефазолина с содержанием лекарственного препарата 0.002 (2),

0.01 (3), 0.05 (4) моль/моль ХТЗ.

Сравнение вискозиметрических данных, полученных для пленочных образцов ХТЗ, определенных в отсутствие и в присутствии лекарственного препарата, свидетельствует о том, что характеристическая вязкость пленочного образца ХТЗ, определенная в отсутствии лекарственного препарата ([П]=2.8 г/дл), существенно выше, чем в том случае, когда в пленке присутствует лекарственное вещество. Наиболее вероятная причина уменьшения значения характеристической вязкости ХТЗ, который не контактировал с ферментным препаратом, это уменьшением размеров макромолекулярного клубка под действием лекарственного вещества. Поскольку при растворении в кислых средах аминогруппы ХТЗ протонируются, он становится поликатионом. Размер макромолекулярного клубка поликатиона при прочих равных условиях всегда больше размера незаряженного макромолекулярного клубка вследствие отталкивания одноименно заряженных звеньев. Добавление лекарственного препарата -натриевой соли цефазолина сопровождается повышением ионной силы раствора и электростатическим взаимодействием протонированных аминогрупп с противоионами. Данный факт, в свою

очередь, неизбежно должен отразиться на размере макромолекулярного клубка, а именно, его уменьшении.

Степень и скорость падения вязкости для пленки ацетата ХТЗ без лекарственных препаратов также выше, чем для лекарственных пленок. Так, за время выдержки 60 мин, пленка индивидуального ХТЗ уменьшает свою характеристическую вязкость с 2.8 до 2.1 г/дл (глубина падения составляет 0.7 единиц). В то же время ХТЗ во всех лекарственных пленках уменьшает свою характеристическую вязкость только на 0.2 единицы. Определение общей гликозидазной активности «Лиразы» в присутствии и отсутствии лекарственного вещества показало, что добавление антибиотика цефазолина не сказывается на активности фермента. Причину уменьшения скорости и степени падения вязкости ХТЗ в присутствии лекарственных препаратов можно объяснить следующим образом. Если введение лекарственных препаратов уменьшает размер клубка, доступность ХТЗ для взаимодействия с ферментным препаратом уменьшается вследствие увеличения плотности упаковки макромолекул ХТЗ в пленке. Следствием этого является уменьшение доступности хитозановых звеньев для взаимодействия с ферментным препаратом, а, следовательно и уменьшение степени ферментативного разложения ХТЗ в пленке. Необходимо учесть также и тот факт, что частичная замена аниона (ацетата на хлорид и сульфат) также может сказаться на изменении структуры полимерной матрицы, например плотности, упаковки цепей. То, что причина уменьшения скорости биодеструкции ХТЗ связана с изменением структуры полимерной матрицы, а не с возможной дезактивацией ферментного препарата в присутствии антибиотика, свидетельствует постоянство общей гликозидазной активности «Лиразы», определенной в присутствии и в отсутствие цефазолина.

Таким образом, анализируя закономерности ферментативного гидролиза лекарственных хитоза-новых пленок с включенным внутрь полимерной матрицы антибиотиком цефазолином можно сделать вывод о том, что они характеризуются большей ферментативной устойчивостью, нежели исходные хитозановые пленки. А это означает, что на раневой поверхности они прослужат дольше.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Республики Башкортостан (грант р_поволжье_а № 11-03-97016).

ЛИТЕРАТУРА

1. Скрябин К. Г., Вихорева Г. А., Варламов В. П. Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение. М.: Наука. 2002. 365 с.

2. Штильман М. И. Полимеры медико-биологического назначения. Москва: ИКЦ «Академкнига», 2006. С. 214.

3. Клесов А. А., Рабинович М. Л., Синицин А. П., Чурилова И. В., Григораш С. Ю. // Биорганическая химия. 1980. Т. 6, №8. С. 1225.

Поступила в редакцию 13.11.2012 г. После доработки - 01.03.2013 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.