CC BY
307
УДК 543-414:546.562
МИКРОКАПСУЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОДОНЕРАСТВОРИМЫЕ ПОЛИМЕРЫ
© 2016 Е. В. Грехнёва1, В. Л. Белоконь 2, С. В. Орлова 3
1 канд. хим. наук, доцент кафедры химии e-mail: grekhnyovaev@yandex. ru 2 3 студенты 3 курса специальности 04.05.01 - фундаментальная и прикладная химия e-mail: valeriya.belokon@,mail.ru e-mail: orlova-sofa@.mail.ru
Курский государственный университет,
Разработаны методики наиболее эффективного микрокапсулирования акридонуксусной кислоты в ацетилцеллюлозу, нитроцеллюлозу, Eudragit® L100. Осуществлен качественный и количественный анализ полученных продуктов методами ИК-и УФ-спектроскопии, а также электронной микроскопии.
Ключевые слова: микрокапсулирование, акридонуксусная кислота, нитроцеллюлоза, ацетилцеллюлоза, Eudragit® L100, УФ-спектроскопия, ИК-спектроскопия, электронная микроскопия.
Одной из проблем современной фармакологии является непродолжительное нахождение многих лекарственных веществ в организме. Этим объясняется невозможность создания в крови и тканях равномерной терапевтической концентрации действующего вещества в течение длительного времени [Степанова и соавт. 2014].
Одним из основных способов повышения эффективности фармакотерапии является создание препаратов пролонгированного действия, которые, в свою очередь, имеют ряд преимуществ. Это, прежде всего, уменьшение частоты возникновения побочных эффектов, обеспечение поддержания терапевтического уровня концентрации лекарственного вещества в крови, возможность регулирования скорости высвобождения, а также удобство в применении такого рода препаратов. Эти и другие задачи могут быть решены посредством одного из наиболее интенсивно развивающихся направлений в фармацевтике, косметологии и других химических отраслях промышленности - микрокапсулирования. При этом одной из частных задач становится поиск полимерных носителей, регулирующих длительность действия лекарственного вещества и отвечающих медико-фармацевтическим требованиям [Маркович и соавт. 2009, 2013].
В качестве примера биологически активного вещества для инкапсуляции в данной работе была выбрана акридонуксусная кислота (АУК). Это соединение обладает противовирусным, иммуностимулирующим, противовоспалительным действием. Является основным активным компонентом для изготовления лекарственных препаратов «Циклоферон», «Неовир», «Камедон». Для оболочки АУК использовали нерастворимые в воде биодеградируемые полимеры: нитроцеллюлозу, ацетилцеллюлозу, Eudragit. Выбор этих полимеров обусловлен тем, что они широко применяются в различных областях медицины, так как они не токсичны и не образуют ядовитых продуктов распада [Афонин 2009; Мустафин и соавт. 2014; Raghavendra 2011].
Одними из наиболее перспективных материалов, формирующих оболочку микрокапсулы, являются производные метакриловой кислоты, выпускаемые концерном «Evonik Röhm GmbH» (Германия) под торговым названием «Eudragit®». Данные сополимеры в фармацевтической промышленности используются более 50 лет и характеризуются высокой эффективностью и безопасностью применения. В нашей работе мы использовали Eudragit® L100, который представляет собой анионный сополимер метакриловой кислоты и метилметакрилата [Афонин 2009]. Данный полимер, являясь водонерастворимым и биодеградируемым, призван обеспечить пролонгированное высвобождение ЛВ в определенном участке человеческого организма.
Ацетилцеллюлоза и нитроцеллюлоза также являются довольно распространенными полимерами для микрокапсулирования [Маркович и соавт. 2009; Маркович и соавт. 2010]. Использование ацетилцеллюлозы для микрокапсулирования лекарственных препаратов позволило получить микрокапсулы со скоростью высвобождения препарата, зависящей от размера микрокапсулы. В производстве таблеток АЦ используется для создания пленки, предохраняющей лекарственное вещество от воздействия внешней среды, а также в качестве связывающего и гранулирующего вещества. Спиртоэфирный раствор нитроцеллюлозы - коллодий применяется в медицинской технике для изготовления полупроницаемых мембран.
Целью работы является разработка методов получения микрокапсул акридонуксусной кислоты в различных биодеградируемых оболочках, а также осуществление качественного и количественного анализа полученных микрокапсул.
Микрокапсулирование проводилось физико-химическим методом, который состоит в переосаждении полимера на поверхности капсулируемого вещества путем замены растворителя. Диспергирование системы осуществляли перемешиванием на магнитной мешалке.
В случае капсулирования АУК в ацетилцеллюлозу и нитроцеллюлозу применялся метод, включающий следующие стадии: приготовление раствора полимера, диспергирование АУК в растворе полимера и осаждение полимера на поверхности АУК посредством постепенного прибавления осадителя. В качестве осадителя использовалась дистиллированная вода или водный раствор ацетона. Капсулирование в Eudragit осуществлялось посредством следующих стадий: приготовление раствора полимера, диспергирование вещества в воде с добавлением ПАВ, постепенное прибавление раствора полимера к водной дисперсии АУК. Сформировавшиеся микрокапсулы в обоих случаях выделяли фильтрованием на фильтре Шота (кл. пор 16) или центрифугированием и сушили на воздухе.
Количественный состав получаемых микрокапсул устанавливался методом градуировочного графика на спектрофотометре УФ/видимой области спектра UV 1800 (фирмы «Shimadzu») в интервале длин волн 600-190 нм в кювете с длиной светопоглощающего слоя 1 см.
Структура выделенных продуктов подтверждалась методом инфракрасной спектроскопии с использованием ИК Фурье-спектрометра ФСМ 1201, оснащенного приставкой многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО). ИК-спектры капсулируемых веществ снимали в таблетке KBr.
Некоторые образцы микрокапсул АУК в Eudragit® L100 были исследованы на электронном микроскопе «QUANTA FLG 650» (см. рис. 1, 2).
Рис. 1. Микрофотографии микрокапсул АУК в ЕисЬ^й® Ы00
а) б)
Рис. 2. Микрофотографии микрокапсул АУК: а) в ацетилцеллюлозе, б) в нитроцеллюлозе
На приведенных фотографиях видно, что капсулируемое вещество заключено в полимерную оболочку. Полученный продукт представляет собой частицы неправильной формы, неоднородные по размеру, что характерно для микрокапсул, твердых веществ, практически полностью покрытых пленкой полимера. Кроме того, каждая частица полученного продукта представляет собой конгломерат, состоящий из отдельных капсул с длиной примерно 1 мкм и шириной меньше 1 мкм для микрокапсул в Eudragit® Ь100. Микрокапсулы в эфирах целлюлозы имеют более округлую форму со средним диаметром около 5 мкм.
Результаты микроскопии подтверждены методом ИК-спектроскопии (МНПВО) с использованием ИК Фурье-спектрометра ФСМ 1201. В структуре ИК-спектров поверхности микрокапсул присутствуют преимущественно полосы поглощения, характерные для полимеров, что подтверждает наличие сформированной оболочки на поверхности частиц АУК. В структуре же ИК-спектров, снятых в режиме пропускания (в таблетке с бромидом калия), присутствуют полосы поглощения, характерные как для полимера, так и для капсулируемого вещества - АУК.
Необходимо отметить, что состав осадителя при капсулировании в НЦ и АЦ оказывает существенное влияние на характер получаемого продукта. Использование в
качестве осадителя дистиллированной воды вызывает интенсивное выпадение полимера в виде хлопьев. При этом НЦ или АЦ может осаждаться либо отдельно от вещества, и тогда в конечном продукте мы имеем большое количество пустого полимера; либо в виде крупных пленок на поверхности пигмента. В этом случае полимер недостаточно плотно покрывает поверхность пигмента и оболочка микрокапсулы имеет поверхностные дефекты. Оптимальным вариантом оказалось использование в качестве осадителя водного раствора ацетона. В этом случае осаждение полимера происходит не так активно и на поверхности капсулируемого вещества успевает сформироваться плотная оболочка.
Растворителем полимера в случае микрокапсулирования в Еиёга§к® Ь100 также был выбран ацетон, так как он неограниченно смешивается с водой и относительно легко удаляется из системы. Объемы воды, в которой происходит диспергирование капсулируемого вещества и раствора полимера должны быть одинаковы, так как в случае уменьшения количества водной фазы не успевшие сформироваться микрокапсулы могут слипаться и готовый продукт получится не таким однородным по размерам.
Метод тонкослойной хроматографии (ПТСХ «Сорбфил», элюент -этанол:бутанол:хлороформ:вода в соотношении соответственно 5:4:4:1) подтвердил наличие действующего вещества в полученном продукте. Количественный состав получаемых микрокапсул (а именно процентное содержание АУК в оболочках нитроцеллюлозы, ацетилцеллюлозы, Еиёга§к® Ь100) в продукте устанавливался на спектрофотометре УФ/видимой области 8Ышаё2и ИУ 1800 методом градуировочного графика.
Характеристика процесса микрокапсулирования и полученных микрокапсул
Полимер Соотношение полимер: вещество, взятое для капсулирования Выход, % масс Процентное содержание вещества в капсулах, % масс
АЦ 1:1 79 57,0
НЦ 1:1 97 50,9
Eudragit® L100 1:1 84 48,5
Eudragit® L100 2:1 78 30,4
Таким образом, указанные методики позволяют получать микрокапсулы с высоким выходом и практически полным переходом биологически активного вещества в капсулу. Представленные здесь методики могут быть использованы для инкапсулирования других биологически активных веществ в рассматриваемые полимеры. При этом в зависимости от поставленных задач можно получать микрокапсулы с различным соотношением полимер: вещество.
Библиографический список
Афонин А. Акриловые полимеры для многофункционального покрытия твердых лекформ. Фармакологические технологии и упаковка Лекарства по GMP. М: Медицинский бизнес, 2009. С. 30-35.
Маркович Ю.Д. Выбор растворителя для процесса микрокапсулирования производных акридона / Ю.Д. Маркович, Е.В. Грехнева, С.А. Ефанов // Известия Курск. гос. техн. ун-та. 2010. №1(30). С. 23-27.
Маркович Ю.Д. Микрокапсулирование 4-карбоксиакридона в водорастворимые полимеры / Ю.Д. Маркович, Е.В. Грехнева, Т.Н. Кудрявцева, С.А. Ефанов, Л.Г. Климова // Ученые записки. Электронный научный журнал Курского государственного университета. 2013. №3(27). Ч. 2. URL: www.scientific-notes.ru/pdf/032-002.pdf (дата обращения: 27.04.2016).
Маркович Ю.Д. Микрокапсулирование пигментов фталоцианинового ряда химическими и физико-химическими методами / Ю.Д. Маркович, Е.В. Грехнева, С.А. Ефанов, О.П. Юдина // Известия Курского государственного технического университета. 2009. №2 (27). С. 48-52.
Мустафин Р.И. Сравнительное физико-химическое и фармацевтическое исследование поликомплексных носителей на основе сополимеров EUDRAGIT® EPO И EUDRAGIT® L 100-55 / Р.И. Мустафин, Е.В. Рубцова, А.Ю. Ситенков, А.В. Буховец, И.И. Семина // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 12-6. - с. 1231-1236
Степанова Э.Ф. Микрокапсулы: перспективы использования в современной фармацевтической практике / Э.Ф. Степанова, М.Е. Ким, К.Б. Мурзагулова, С.Б. Евсеева // Фундаментальные исследования. Пятигорск, 2014. № 3-4. С. 766-769.
Raghavendra C. Mundargi, Vidhya Rangaswamy, and Tejraj M. Aminabhavi. pH-Sensitive oral insulin delivery systems using Eudragit microspheres // Drug Development and Industrial Pharmacy. 2011. 37(8). P. 977-985.
