CC BY
94
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГЕНЕРИРУЮЩЕЙ АКТИВНОСТИ УЛЬТРАДИСПЕРСИОГО ПОРОШКА МАГНИЯ В СОСТАВЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ
Т.А. БАЙТУКАЛОВ, Т.А. ЛОБАЕВА, H.H. ГЛУЩЕНКО
Кафедра фармацевтической и токсикологической химии РУДН. Москва. 117198, ул.
Миклухо-Маклая, д. 8. Медицинский факультет
O.A. БОГОСЛОВСКАЯ, И.П. ОЛЬХОВСКАЯ, О.И. ОРЕХОВА
Институт энергетических проблем химической физики РАН. Москва. 117334, Ленинский
проспект, д. 38, корп. 2
Доказано наличие биологической активности у ультрадисперсного порошка (УДП) магния. Разработана технология вазелиновых суспензий, гелей на метилцеллюлозе-100 (МЦ-100) и мазей на полиэтиленгликоле (ПЭГ), содержащих УДП магния. Изучена кинетика высвобождения магния из созданных лекарственных форм Установлена способность созданных лекарственных форм стимулировать ранозаживление По показателю времени полузаживления наибольшей активностью обладают лекарственная форма (ЛФ), содержащая 0,02 % УДГ! магния в геле на МЦ-100, и ЛФ, содержащая 0,04 % УДП магния в мази на ПЭГ.
Ключевые слава: магний, ультрадисперсный, регенерация, полнослойная рана, гель, мазь,
микроэлементы.
Создание высокоэффективных ранозаживляющих препаратов является важной задачей фармацевтической науки. К настоящему времени создано бесчисленное множество подобных препаратов в виде мазей, гелей, повязок, пластырей, присыпок и т.д. Основой их являются антибактериальные препараты, антисептики, обезболивающие средства, различные антиоксиданты, препараты природного происхождения (как растительного, так и животного), препараты на основе ферментов. Однако следует подчеркнуть, что в процессе лечения ран важна не только высокая эффективность создаваемых препаратов, но и наличие у них пролонгированного и комплексного действия.
Такими свойствами обладают порошки металлов в ультрадисперсной форме. Нами установлено, что металлы: железо, цинк, медь, алюминий, серебро и др. - обладают биологической активностью [1]. Они проявляют ранозаживляющие свойства, оказывают пролонгированное и антибактериальное действие. Вот почему дальнейшие исследования активности ультрадисперсных порошков (УДП) металлов и создание на их основе лекарственных средств являются перспективными. Учитывая важную роль магния в биохимических процессах в ране, были изучены ранозаживляющие свойства УДП магния и разработаны лекарственные формы (ЛФ) на его основе. Интерес к этому элементу связан с тем, что, во-первых, магний является единственным элементом, непосредственно участвующим в формировании энергетических запасов в организме с участием АТФ, что особенно важно в поврежденных тканях [4]. Во-вторых, магний влияет на активность многих ферментов, являющихся эндогенными антиоксидантами, например, супероксиддисмутазы и глутатионпероксидазы [10].
В связи с этим целью нашей работы явилось изучение регенерирующих свойств УДП магния.
Методы исследования.
В работе использовали УДП магния, заданной чистоты (99 %) и дисперсности (500-1000 нм), полученный по методу М.Я. Гена (ИХФ РАН им. H.H. Семёнова). На основе порошка готовили следующие лекарственные формы:
1. Вазелиновые суспензии: точные навески УДП магния растворяли в вазелиновом масле, диспергировали при непрерывном охлаждении на ультразвуковом дезинтеграторе УЗДН-2Т по разработанной нами схеме.
2. Гели на метилцеллюлозе-100 (МЦ-100): точную навеску УДП магния растворяли в глицерине, диспергировали при охлаждении на ультразвуковом дезинтеграторе УЗДН-2Т
по разработанной нами схеме. К полученной глицериновой суспензии частями добавляли набухший в водном растворе консерванта (нипагина) полимер, каждый раз тщательно перемешивая.
3. Мази на полиэтиленгликоле (ПЭГ): в ПЭГ-400 (жидкий) растворяли при нагревании консервант, добавляли воду и ПЭГ-1500 (твердый), расплавляли полученную массу при 60°С. Полученной массе давали остыть, и затем частями ее добавляли к глицериновой суспензии УДП магния, при непрерывном перемешивании.
Для исследования кинетики высвобождения магния из ЛФ использован метод равновесного диализа по Крувчинскому: навеску лекарственной формы массой 2 г, помещали на поверхность диализной пленки внутрь полого цилиндра диаметром 4,25 см. В качестве диализной среды использовали воду, 0,05 М раствор глицина и 4 % раствор альбумина в объеме 100 мл. Высвобождение магния проводили при 32°С. Отбор проб диализата осуществляли через заданные промежутки времени. Концентрацию магния в пробах определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре (ААС-5000 фирмы Perkm-Elmer).
Изучение ранозаживляющих свойств исследуемых лекарственных форм проводили на модели экспериментальных полнослойных кожных ран. Для этого использовали мышей-самок линии СНК, массой 18-20 г.
Операцию по нанесению ран проводили под наркозом. На освобожденной от шерсти спинке животного по трафарету намечали контур раны и наносили ее с помощью ножниц. Площадь полнослойной раны составляла около 0,5 см2. Животных делили на группы по 6 штук в каждой. Контрольной группой были нелеченые животные. Лечение ран проводили сразу после проведения операции, каждый день вплоть до полного заживления ран. Приготовленные лекарственные формы на основе УДП магния в количестве 0,2 г наносили на раневую поверхность. Для контроля изменения площади раны использовали прозрачную пленку, на которой фиксировали контуры раны, затем рассчитывали ее площадь.
На основании полученных результатов строили кинетические кривые изменения площади ран. Регистрировали момент времени полного заживления, а по кинетическим кривым изменения площади ран рассчитывали время полузаживления. Полученные результаты обрабатывали статистически. Рассчитывали стандартные статические показатели: среднее значение, среднеквадратичное отклонение, стандартную ошибку среднего. Достоверность различия изучаемых показателей оценивали, используя критерий Стьюдента и дисперсионный анализ (в т.ч. метод рандомизированных блоков) с помощью компьютерной программы STATIST1CA 6.0.
Опыт по определению концентрации микроэлементов в органах и тканях животных также проводили на мышах-самках линии СНК, массой 18-20 г. Животным однократно подкожно вводили 0,2 мл водной суспензии УДП магния, полученной при озвучивании на ультразвуковом диспергаторе заданной навески порошка в воде. Животных делили на группы по 15 в каждой. Через 3 часа, 1, 2, 3 и 7 суток животных декапитировали. Извлеченную печень и сердце взвешивали, измельчали и помещали в пробирки для минерализации. Минерализацию проводили смесью двух концентрированных кислот (азотная:хлорная в соотношении 1:1 по объему) при температуре 200°С в сухожаровом шкафу до обесцвечивания раствора.
Во всех приготовленных образцах измеряли концентрацию следующих элементов: железа, цинка, меди, кальция, магния. Измерение проводили на атомно-абсорбционном спектрофотометре AAS-5000 фирмы Perkin Elmer. Для построения калибровочных кривых готовили стандартный раствор на основе сернокислых солей железа, меди, цинка, магния, а также солянокислой соли кальция. Концентрацию металлов выражали в мкг/г ткани.
Результаты и обсуждение.
Учитывая, что ранозаживляющие свойства УДП магния исследовали впервые, мы провели выбор основы ЛС. В качестве одной из основ использовали минеральное масло -вазелиновое. Кислотное число этого масла практически равно нулю (порядка 0,035 мг КОН/г), величина йодного числа не превышает 1,5 г 12 на 100 г масла, концентрация перекисей очень низка (порядка 0,001 мМ/г), а величина антиокислительной активности не превышает 135 час*мл/г [3], что снижает скорость гидролитических процессов и окисления лабильных компонентов лекарственных субстанций [3].
Другой выбранной нами основой была метилцеллюлоза-100, важным свойством которой является ее способность в концентрации от 3 до 8 % в воде (иногда с добавлением глицерина) образовывать гидрогели любой консистенции. Гель стабилен при хранении, не подвержен влиянию микроорганизмов. Известно также, что растворы МЦ образуют с секретами слизистых гомогенные смеси, что способствует наилучшему проникновению биологически активной субстанции в клетки регенерирущей ткани. Абсорбционные свойства МЦ позволяют поглощать кожные экскреторные и секреторные продукты, что особенно важно при протекании воспалительных процессов
П.
В качестве третьей основы для приготовления ЛС мы выбрали полимер полиэтиленгликоль. Благодаря его высокой гидратирующей способности мази приобретают свойство абсорбировать экссудат, а вместе с ним и микробные токсины, продукты распада тканей, а также различные биологически активные вещества -лизосомальные ферменты и др. медиаторы воспалительного процесса, "обрывая" тем самым его прогрессирующее течение. ПЭГ-основа обезвоживает микробную клетку, резко снижает ее биологическую активность и ослабляет патогенные вирулентные свойства микробного возбудителя, его сопротивляемость к различным лекарственным средствам [6, 7].
Одним из методов предварительной оценки биологической активности лекарственных форм является метод равновесного диализа по Крувчинскому, с помощью которого можно получить информацию о скорости и полноте высвобождения действующих веществ, их взаимосвязи с мазевой основой, а также об осмотических свойствах мазевых основ. Скорость и полнота высвобождения значительно зависят от состава используемых мазевых основ, от физико-химических свойств действующих веществ и ряда других факторов [2, 5, 8].
На рис. 1 представлены кинетические кривые выхода магния из вазелиновой суспензии, из геля на МЦ-100 и мази на ПЭГ. Из графиков видно, что через 5 часов после начала диализа доля магния, высвободившегося из мази на ПЭГ, приблизительно в 5 раз, а из геля на МЦ-100 - в 10 раз больше доли магния, высвободившегося из вазелиновой суспензии. Для оценки биологической активности нами были выбраны 2 концентрации УДП магния для геля на МЦ-100 (0,0005 % и 0,02 %) и 2 концентрации УДП магния для мази на ПЭГ (0,001 % и 0,04 %).
Для моделирования биосреды диализ проводили, используя 0,05 М раствор глицина и 4 % раствор альбумина. Данные по высвобождению магния из ЛФ, содержащей 0,02 % УДП магния в геле на МЦ-100, показали, что к 5 часам после начала опыта доля магния, вышедшего в воду и в 0,05 М раствор глицина, приблизительно одинакова, однако в 4 % раствор альбумина доля вышедшего магния - в 2,5 раза больше (по сравнению с водой). Исследование ЛФ, содержащей 0,04 % УДП магния в мази на ПЭГ, показало, что доля магния, вышедшего в диализную среду - 0,05 М раствор глицина - в 2,6 раз больше по сравнению с водой, а доля магния, вышедшего в диализную среду - 4 % раствора альбумина - в 6,5 раз больше по сравнению с водой. Возможно, это связано с тем, что магний в диализной среде, содержащей глицин или альбумин, присутствует не только в
виде соли (гидрокарбоната), но и в виде комплекса с глицином или с альбумином соответственно.
1. Гель на МЦ-100
2. Мазь на ПЭГ
3. Вазелиновая суспензия
Время, часы
Рис. 1. Кинетические кривые выхода магния (в % от первоначального содержания в ЛФ: вазелиновой суспензии, геля на МЦ-100, мази на ПЭГ) в диализную среду
Эксперименты по высвобождению магния из геля на МЦ-100, содержащего сульфат магния (ионная форма) в количестве, эквивалентном 0,02 % гелю на МЦ-100 с УДП магния, показали, что уже через 1 час из образца выходит 80 % содержащегося в нем магния (диализная среда - вода). В то же время из геля на МЦ-100, содержащего эквивалентное количество УДП магния, через 1 час высвобождается лишь 8 % магния (диализная среда - вода). На основании полученных данных можно предполагать, что лекарственные формы, содержащие магний в виде дисперсных частиц, могут обладать пролонгированным действием.
Для выявления биологической активности УДП магния были проведены эксперименты по влиянию вазелиновых суспензий, гелей на МЦ-100 и мазей на ПЭГ, содержащих УДП магния в разных концентрациях, на регенерацию полнослойных экспериментальных ран. Результаты приведены в табл. 1 и на рисунках 2, 3.
Таблица 1
Значение времени полузаживления ран при лечении вазелиновыми суспензиями, содержащими УДП магния в разных концентрациях
Г руппа Время полузаживления, сут. (М ± ш)
Контроль 3,2 ± 0,6
Контроль - вазелиновое масло 5,5 ± 1,3
0,0045 % УДП магния в вазелиновом масле 4,0 ± 1,3
0,023 % УДП магния в вазелиновом масле 3,7 ±0,8
0,11 % УДП магния в вазелиновом масле 4,5 ± 1,5
0,57 % УДП магния в вазелиновом масле 2,9 ± 0,5
1. Контроль
2. Гель на МЦ
3. 0,0005 % УДП магния в геле на МЦ
4. 0,02 % УДП магния в геле на МЦ
5. Мазь на ПЭГ
6. 0,001 % УДП магния в мази на ПЭГ
7. 0,04 % УДП магния в мази на ПЭГ
I д I Меап Т ±ЭЕ
1 2 3 4 5 6 7
Рис. 2. Значение времени полузаживления ран (опыт/контроль, %) при лечении гелями на МЦ-100 и мазями на ПЭГ, содержащими УДП магния в различных концентрациях
1. Вазелиновое масло
2. 0,57% УДП магния в вазелиновом масле
3. Контроль
4. 0,001% УДП магния в мази на ПЭГ
5. 0,04% УДП магния в мази на ПЭГ
І о I Меап ~Г ±БЕ
1 2 3 4 5
Рис. 3. Относительная площадь раны (% от начальной площади) через 2-е суток после начала лечения (столбцы 1,2), через сутки после начала лечения (столбы 3, 4, 5).
Из табл. I и рис. 2 и 3 видно, что УДП магния, введенный в исследуемые основы, влияет на скорость регенерации ран, которая зависит от концентрации УДП магния. Анализ полученных результатов при различных вариантах лечения позволил сделать следующие заключения:
I. Лечение ран 0,57 % УДП магния на основе вазелинового масла уменьшает время полузаживления на 48 % (р < 0,05 по методу рандомизированных блоков) по сравнению с контрольной группой, леченной чистым вазелиновым маслом. Через 2-е суток после начала лечения наблюдается различие в относительной площади раны между группой,
леченной чистым вазелиновым маслом и группой, леченной 0,57 % УДП магния в вазелиновом масле (р < 0,05 по методу рандомизированных блоков, рис. 3, столбцы 1, 2).
2. Через сутки после начала лечения наблюдается различие в относительной площади раны между контрольной нелеченной группой и группами, леченными 0,001 % и 0,04 % УДП магния в мази на ПЭГ (р < 0,01 и р < 0,05, соответственно, по критерию Стьюдента, рис. 3, столбцы 3, 4, 5). Также нами был проведен дисперсионный анализ значений времени полузаживления для следующих групп: контрольная, группа, леченная мазью на ПЭГ без УДП магния, а также группами, леченными 0,001 % и 0,04 % УДП магния в мази на ПЭГ. Результаты анализа показали наличие значимых различий между средними для разных групп (значение Г-критерия равно 9,53, р < 0,001).
3. Использование 0,001 % и 0,04 % УДП магния в мази на ПЭГ значительно сокращает время полузаживления ран по сравнению с группой, леченной мазью на ПЭГ без УДП магния:
0,001 % УДП магния в мази на ПЭГ - на 80 % (р < 0,01 по критерию Стьюдента)
0,04 % УДП магния в мази на ПЭГ - на 78 % (р < 0,01 по критерию Стьюдента).
Известно, что существует ряд элементов, играющих важную роль в процессе ранозаживления (Бе, Си, ¿п, А1, 1^, Са, Ag, Мп, Сс1) [9]. Кроме того, доказано, что элементы в организме находятся в агонистических или антагонистических отношениях. Будет ли оказывать влияние УДП магния при введении в организм на состав микроэлементов, играющих роль в регенерации ткани?
В нашей работе изучение изменения микроэлементного состава (Ре, Си, 2п, 1У^, Са), печени и сердца лабораторных животных проводили после однократного подкожного введения водной суспензии УДП магния в дозах 0,4 мг/кг и 50 мг/кг. Дозы приблизительно соответствуют стандартным дозам магния сульфата, используемых в медицинской практике для парентерального введения.
Нами было установлено, что при введении УДП магния в различных дозах происходит изменение концентрации изученных элементов в печени животных. Характер изменения зависит от дозы введенного металла. Так, введение суспензии УДП магния в дозе 0,4 мг/кг вызывает увеличение концентрации магния через 3 часа, а затем ее устойчивое снижение через сутки после введения. Суспензия УДП в дозе 50 мг/кг вызывает фазное изменение концентрации магния в печении с максимумами через 3 часа и 2-е суток, и с минимумами через 1-е и 3-и сутки после введения. Введение обеих доз вызывает увеличение содержания железа, меди и кальция через 3 часа после введения, затем происходит нормализация концентрации железа и меди через 1-е сутки после введения, уровень же кальция уменьшается более резко. На содержание цинка в печени введение УДП магния значимого влияния не оказывает.
Введение УДП магния в дозах 0,4 мг/кг и 50 мг/кг в сердце вызывает увеличение содержания кальция через 3 часа, затем происходит его снижение через 1-е сутки после введения, и его уровень остается пониженным вплоть до 7 суток. Введение обеих доз УДП магния вызывает уменьшение уровня железа через 3 часа после введения. Содержание магния в сердце через 3 часа после введения увеличивается лишь в группе, которой вводили УДП магния в дозе 50 мг/кг, затем наблюдается снижение показателя. В группе, которой вводили УДП магния в дозе 0,4 мг/кг, наблюдали пониженное содержание магния в течение всего опыта. Значимого влияния на уровень меди и цинка в сердце введение УДП магния не оказывает. Следовательно, одним из возможных механизмов регенерирующегб действия УДП магния является его влияние на уровень элементов, отвечающих за ранозаживление.
Литература
1. Глущенко Н.Н Физико-химические закономерности биологического действия высокодисперсных порошков металлов: Дисс. докт. биол. наук. - М., 1987. - 464 с.
2. Девяткина И.А.. Бабанова Н.К., Лебеденко Т.В. Изучение влияния фармацевтических факторов на высвобождение лекарственных веществ из лекарственных форм. Современные методы оценки качества готовых лекарственных средств. - М., 1992. - 41 с.
3. Лобаева Т.А., Богословская O.A., Володина Л.А. Изучение биологической активности природных адаптогенов - фитомасел и микроэлементов в виде наночастиц // Материалы X Международного симпозиума, посвященного проблеме адаптации М : Изд-во РУДН, 2000. - С. 60-63.
4. Марри Р., ГреннерД., Мейес П. и dp Биохимия человека: В 2-х томах. - М.. Мир, 1993. - 384 с.
5. Муравьев И.А. Маринина Т.Ф.. Савченко Л.Н. и др. Влияние полиэтиленоксидных основ на высвобождение противовоспалительных, химиотерапевтических и гормональных препаратов из мягких лекарственных форм // Сб ст. "Синтетические и биологические полимеры в фармации". - М., 1990. - С. 80-83.
6 Перчен И.М., Наценка Б.М., Гунько В.Г. Многокомпонентные мази на гидрофильной основе// Фармация - 1990 - № 5 - С.73 - 77.
7. Генцова А Н.. Алюшин М. Т. Полимеры в фармации. - М.: Медицина, 1985. - 256 с.
8. Цагарейшвили Г.В.. Головкин В. А., Грошовый ГА. Биофармацевтичекие, фармакокинетические и технологические аспекты создания мягких лекарственных форм - Тбилиси: Мецниереба, 1987. - 263 с
9. Davis NT. Recent studies of antagonistic interactions in the aetiology of trace element deficiency and excess // Proc Nutr Soc, 1974. - V. 33, - P. 293-298.
10. Ustun ME, Curbilek M. Ak A, Vatansev И, et all. Effects of magnesium sulfate on tissue lactate and malondialdehyde levels in experimental head trauma // Intensive Care Med, 2001. - Jan;27( 1). - P. 264-268.
STUDY OF THE REGENERATION ACTIVITY OF HIGHLY DISPERSED MAGNESIUM INCLUDED IN MEDICINAL FORMS
T.A. BAITUKALOV, T.A. LOBAEVA, N.N. GLUSHCHENKO
Department of pharmaceutical and toxicological chemistry RPFU. Moscow. 117198, Miklukho-Maklaya, 8. Medical faculty O.A. BOGOSLOVSKAYA, I.P. OLKHOVSKAYA, 0.1. OREKHOVA
Institute for Energy Problems of Chemical Physics RAS. Moscow. / / 7334.
Leninski prospeki 38, Bid. 2
The highly dispersed magnesium (HDM) revealed the biological activity. The following medicinal forms with HDM were created: vaseline oil suspension, metylcellulose (MC) gel and polyethyleneglycol (PEG) ointment. The kinetics of the release of magnesium from the created preparations was studied. The preparations mentioned above have revealed the wound healing effect. Using a time of wound 50 % closure as an evaluation criteria we report the 0,02 % of HDM in MC gel and 0,04 % of HDM in PEG ointment to be the most effective for stimulation of wound healing processes.
Key words: magnesium, highly dispersed, regeneration, full-thickness wound, gel, ointment, trace elements.
