РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕЛЯ ЭКТОИНА ПРОТИВОРУБЦОВОГО ДЕЙСТВИЯ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»



THE COMPOSITION DEVELOPMENT AND TECHNOLOGICAL RESEARCH OF THE ANTI-SCAR ECTOIN GEL

Mayorova1 A.V., Sysuev2 B.B., Sysueva3 Y. V.

1Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russian Federation

2First Moscow State Medical University named after I.M. Sechenov, Moscow, Russian Federation 3 Volgograd State Medical University, Volgograd, Russian Federation

РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕЛЯ ЭКТОИНА ПРОТИВОРУБЦОВОГО ДЕЙСТВИЯ

Майорова1 А.В., Сысуев2 Б.Б., Сысуева3 Ю.В.

1ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов» (РУДН) Минобразования России, г. Москва, Российская Федерация

2ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова, г. Москва, Российская Федерация

3ФГАОУ ВО «Волгоградский государственный медицинский университет» МЗ РФ, г. Волгоград, Российская Федерация

a fV This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License ^ ^NSf by https://creativecommons.Org/licenses/by/4.0/

* .ЛШ i 1Ä. RESEARCH ARTICLE | НАУЧНАЯ СТАТЬЯ ©Mayorova A.V., Sysuev B.B., Sysueva Y.V., 2021

dj ч ) http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2686-6838-2021-23-5-216-221

L Y / Принята 20.05.2021 | Accepted 20.05.2021

УДК 615.454.14

Abstract. The development ofnew means for topical therapy and prevention of scar formation of moisturizing and protective action based on ectoin can be promising. The optimal form is hydrogels, because of their adhesive and plastic properties, easily distribution and remaining for a long time on the skin. The purpose of this study was the development of the composition and technological research of the gel with ectoin for the prevention of skin scars. To select the optimal gel-forming agents' technological studies (external characteristics, drying characteristics and film quality on the skin and on model surfaces, skin moisture, pH, the active substance release, thermal and colloidal stability, rheologicalproperties) of model samples based on gel-forming agents, used in protective and anti-scar creams carried out. The composition of polymers xanthan and sodium carboxymethyl cellulose selected, which has improved adhesion and moisturizing properties, to reduce the frequency of application and provide a prolonged effect. The optimal concentration of dimethicone to enhance the protective effect and enhance the hydrophobic effect selected. The technological characteristics of model samples of ectoin gel investigated: description, pH, thermal

Аннотация. Перспективно направление разработки новых средств топической терапии и профилактики образования рубцов увлажняющего и протекторного действия на основе эктоина. Оптимальной формой являются гидрогели, т.к. их адгезионные и пластичные свойства позволяют легко распределяться и оставаться на коже длительно. Цель настоящего исследования: разработка состава и технологические исследования геля с эктоином для профилактики рубцов кожи. Для выбора оптимальных гелеобразователей проведены всесторонние технологические исследования (оценка внешних признаков, характеристика высыхаемости и качество пленки коже, качество пленки на модельных поверхностях, оценка увлажненности кожи, рН, высвобождение действующего вещества, термо- и коллоидная стабильность, реологические свойства) модельных образцов гелей на основе традиционно используемых в составе защитных кремов и противорубцовых средств гелеобразователей. В результате исследований выбрана композиция полимеров ксантана и натрий

and colloidal stability, viscosity, microbiological purity. The results indicate that the gel has the necessary technological characteristics that determine its quality. Thus, as a result of technological research, the composition of the anti-scar ectoin gel was developed.

Keywords: anti-scar gels, ectoin, gelling agents, xanthan gum, sodium carboxymethyl cellulose

REFERENCES

[1] Evseeva S.B., Sysuev B.B. Modern protective dermatological agents: appointment, composition, basic ways to improve the recipe // Security of human health. 2017. №4. P. 32.

[2] Hahn M.B., T. Solomun, R. Wellhausen, S. Hermann, H. Seitz, S. Meyer, H.-J. Kunte, J. Zeman, F. Uhlig, J. Smiatek, H. Sturm Influence of the Compatible Solute Ectoine on the Local Water Structure: Implications for the Binding of the Protein G5P to DNA. J Phys Chem B. 2015. Vol. 119(49). P. 15212-20. DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b09506

[3] Klotz T., Kurmis R., Munn Z., Heath K., Greenwood J. Moisturisers in scar management following burn: A survey report. Burns 2017. Vol. 43, №5. P. 965-972. DOI: 10.1016/j.burns.2017.01.021

карбоксиметилцеллюлозы, обладающая улучшенной адгезией и увлажняющими свойствами, что в свою очередь позволяет снизить частоту нанесения средства на кожу и обеспечить пролонгированный эффект. Также проведены исследования по выбору оптимальной концентрации диметикона для усиления защитного действия и усиления гидрофобного эффекта. Проведено изучение технологических характеристик модельных образцов геля эктоина по показателям, определяющим качество: описание, рН, термо- и коллоидная стабильность вязкость. Результаты исследования модельных образцов геля, свидетельствуют о том, что гель обладает необходимыми технологическими характеристиками, определяющими его качество. Таким образом, в результате технологических исследований разработан состав геля эктоина противорубцового действия, обоснована

концентрация действующего вещества, выбраны соответствующие гелеобразователи и другие вспомогательные вещества.

Ключевые слова: противорубцовые гели, эктоин, гелеобразователи, ксантановая камедь, натрий карбоксиметилцеллюлоза.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

[1] Евсеева С.Б., Сысуев Б.Б. Современные защитные дерматологические средства: назначение, состав, основные пути совершенствования рецептуры // Безопасность здоровья человека. 2017. №4. С. 32-43.

[2] Hahn M.B.,T. Solomun, R. Wellhausen, S. Hermann, H. Seitz, S. Meyer, H.-J. Kunte, J. Zeman, F. Uhlig, J. Smiatek, H. Sturm Influence of the Compatible Solute Ectoine on the Local Water Structure: Implications for the Binding of the Protein G5P to DNA. J Phys Chem B. 2015. Vol. 119(49). P. 15212-20. DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b09506

[3] Klotz T., Kurmis R., Munn Z., Heath K., Greenwood J. Moisturisers in scar management following burn: A survey report. Burns 2017. Vol. 43, №5. Р. 965972. DOI: 10.1016/j.burns.2017.01.021

Author Contributions. Sysuev B.B. — research concept and design; Mayorova A. V., Sysueva Y. V. — performing

research, analyzing the data obtained, writing a text.

Conflict of Interest Statement. The authors declare no conflict of interest.

Mayorova A.V. - SPIN ID: 7640-7935; ORCID ID: 0000-0003-1764-0592

Research interests, number of main publications: Drug technology, more than 30 publications, 4 of them in SCOPUS, 16 in the Higher Attestation Commission and 10 in conference proceedings.

Sysuev B.B. - SPIN ID: 8321-5317; ORCID ID: 0000-0002-9933-1808.

Research interests, number of main publications: Drug technology, more than 150 publications, 11 of them in SCOPUS, 44 in the Higher Attestation Commission and 26 in conference proceedings.

Sysueva Y.V. - SPIN ID: 2127-5227; ORCID ID: 0000-0002-6266-4983.

Research interests, number of main publications: novice researcher, technology of manufacturing dosage forms, microbiology, products of microbiological synthesis.

Вклад авторов: Сысуев Б.Б. — концепция и дизайн исследования; Майорова А.В. — выполнение исследования, анализ полученных данных, написание текста.

Заявление о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Майорова А.В. — SPIN ID: 7640-7935; ORCID ID: 0000-0003-1764-0592

Сфера научных интересов, количество основных публикаций: Технология лекарственных средств, более 30 публикаций из них 4 в СКОПУС, 16 в ВАК и 10 в материалах конференций.

Сысуев Б.Б. — SPIN ID: 8321-5317; ORCID ID: 0000-0002-9933-1808.

Сфера научных интересов, количество основных публикаций: Технология лекарственных средств, более 150 публикаций: 11 в СКОПУС, 44 в ВАК и 26 в материалах конференций.

Сысуева Ю.В. — SPIN ID: 2127-5227; ORCID ID: 0000-0002-6266-4983.

Сфера научных интересов, количество основных публикаций: начинающий исследователь, технология изготовления лекарственных форм, микробиология, продукты микробиологического синтеза.

For citation: Mayorova A.V., Sysuev B.B., Sysueva Y.V. THE COMPOSITION DEVELOPMENT AND TECHNOLOGICAL RESEARCH OF THE ANTI-SCAR ECTOIN GEL // Medical & pharmaceutical journal "Pulse". - 2021. - Vol. 23. - №5. - C. 216-221. doi: 10.26787/nydha-2686-6838-2021-23-5-216-221.

Для цитирования: Майорова А.В., Сысуев Б.Б., Сысуева Ю.В. РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕЛЯ ЭКТОИНА ПРОТИВОРУБЦОВОГО ДЕЙСТВИЯ // Медико-фармацевтический журнал "Пульс". - 2021. - Т. 23. - №5. - С. 216-221. doi: 10.26787/nydha-2686-6838-2021-23-5-216-221.

Введение. Разработка новых противорубцовых топических средств является актуальной задачей, обусловленной как распространенностью рубцовых поражений (ежегодно 100 миллионов человек сталкиваются с проблемой), так и отсутствием высокоэффективных средств. Стандартом терапии для профилактики рубцов рекомендуется использование средств на основе силиконов, действие которых обусловлено увлажняющим и защитным эффектами на рубцовую ткань. Перспективно направление разработки новых средств топической терапии и профилактики образования рубцов

увлажняющего и протекторного действия на основе осморегуляторов. Наиболее выраженными защитными свойствами среди используемых в дерматологической практике осморегуляторов обладает эктоин, который может рассматриваться как действующее вещество средств для устранения дефектов после ожогов и профилактики рубцов. Оптимальной формой являются гидрогели, т.к. их адгезионные и пластичные свойства позволяют легко распределяться и оставаться длительно на коже. Для гидрогелевых препаратов характерно положительное действие на уровень гидратации

[2, 3].

Цель настоящего исследования: разработка состава и технологические исследования геля с эктоином для профилактики рубцов кожи.

Материалы и методы исследования. В работе использован эктоин (CAS 96702-03-3), BITOP, Германия. Полимерные гелеобразователи: метилцеллюлоза-100, натрий

карбоксиметилцеллюлоза,

гидроксиметилцеллюлоза, ксантановая и гуаровая камедь, карбопол. Для оценки внешних признаков и измерения рН гелей использовали методики ОФС 1.4.1.0008.18. Мази. Намазываемость определяли по размеру диаметра пятна геля под массой груза 100,0. Реологические исследования проводились на ротационном вискозиметре FUNGILAB S.A. V.1.1 (Испания). Оценку гидратации кожи проводили с помощью анализатора увлажненности кожи «BT-Analyze» (США). Оценка высвобождения эктоина из основ проводилась методом диффузии в 2% агаровый гель, индикатор - 2% водный раствор нингидрина (окраска сине-фиолетовая).

Результаты и обсуждение. Выбор гелеобразователей проведен по данным анализа данных литературы о составах

дерматологических средств индивидуальной защиты, дерматопротекторов, противорубцовых косметических средств. Для выбора оптимального гелеобразователя были

приготовлены модельные образцы гелей следующих составов. Их концентрации выбраны на основании данных литературы и

предварительных экспериментальных

исследований [1]. Концентрация эктоина выбрана

на основании данных справочных источников 7%. Составы представлены в таблице 1.

Таблица 1

Составы модельных противорубцовых гелей с эктоином

№ Вещества Образец, номер

1 2 3 4 5 6

1 Гидроксиметилцеллюлоза 1,5

2 Метилцеллюлоза-100 1,5

3 Na КМЦ 1,5

4 Ксантановая камедь 1,5

5 Гуаровая камедь 1,0

6 Карбопол 1,00

7 Триэтаноламин qs.

8 Эктоин 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0

9 Глицерин 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0

10 Метилпарабен: пропилпарабен 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

11 Вода очищенная До 100,0 До 100,0 До 100,0 До 100,0 До 100,0 До 100,0

Table 1

Formulations of model anti-scar gels with ectoine

№ Components Sample, number

1 2 3 4 5 6

1 Hydroxypropyl methylcellulose 1,5

2 Methyl cellulose-100 1,5

3 Na Carboxymethyl Cellulose 1,5

4 Xanthan Gum 1,5

5 Guar Gum 1,0

6 Carbopol® 980 NF 1,00

7 Triethanolamine qs.

8 Ectoin® 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0

9 Glicerin 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0

10 Methylparaben: Ethylparaben 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

11 Water До 100,0 До 100,0 До 100,0 До 100,0 До 100,0 До 100,0

Для оценки совместимости эктоина и основы проведено исследование намазываемости гелей с эктоином в сравнении с соответствующими гелеобразователями,

определение рН и оценка термостабильности. Введение эктоина существенно не влияло на намазываемость, термостабильность и рН, что позволяет предполагать возможность их дальнейшего использования в составе разрабатываемого средства. Например, для состава 1 без эктоина намазываемость составила 78,67±0,86 мм, после введения геля 79,67±1,03

мм, значение рН 6,14±0,03 и 6,23±0,08 соответственно.

Далее полученные образцы оценивали по внешнему виду, по способности наноситься, распределяться, формировать пленку на коже и модельных поверхностях (стекло и стекло, обработанное силиконом), время высыхания гелей на коже. Проводились исследования по высвобождению эктоина из основ методом диффузии в гель. С целью выбора оптимального состава показателям дана оценка (от 0 до 2). Суммарная оценка представлена в таблице 2.

Таблица 2

Бальная оценка модельных составов гелей эктоина

Состав Внешние признаки Высых аемост ь Намазываемость и качество пленки на коже Качество пленки на модельной поверхности Увлажненн ость кожи Высвобо ждение Сумма

1 1 З 2 3 2 1 12

2 1 2 2 2 1 1 9

З 1 З 2 2 2 2 12

4 1 З 3 5 1 2 15

5 О 1 4 4 2 1 12

б 2 2 2 0 О 2 8

Table 2

Score estimation of model compositions of ectoin gels

Compon ents Externa l signs Drying time Spreadability and film quality to the skin Film quality on model surfaces Skin hydration Release Sum

1 1 З 2 3 2 1 12

2 1 2 2 2 1 1 9

З 1 З 2 2 2 2 12

4 1 З 3 5 1 2 15

5 О 1 4 4 2 1 12

б 2 2 2 0 О 2 8

Минимальная сумма баллов

соответствовала составу 6 на основе карбопола, не проявлявшему пленкообразующих и увлажняющих свойств, также мало баллов пришлось на состав 2 на базе метилцеллюлозы-100. У состава 5 (гуаровая камедь) отмечались неудовлетворительные органолептические

характеристики и формировалась не прочная пленка. Максимальная сумма баллов выявлена у состава 5 (основа ксантана), но и он образовывал не прочную пленку, оставлял ощущение липкости на коже, уступал гелям на основе производных целлюлозы по увлажняющим свойствам.

Исходя из того, что изученные полимеры-гелеобразователи не обладали всеми необходимыми свойствами, которые должны характеризовать итоговый продукт - гель эктоина, нами в дальнейшем были рассмотрены

Бальная оценка модельных составов гелей экт

возможности использования сочетаний полимеров в качестве основы-гелеобразователя. В настоящее время в косметических средствах находят применение комбинации полимеров-гелеобразователей. Например, сочетание ксантановой камеди и карбомера улучшает биоадгезию, что в свою очередь позволяет снизить частоту нанесения средства на кожу. В дальнейших исследованиях изучались: гидроксиметилцеллюлоза+ксантан (1), натрий-КМЦ+ксантан (2). Ксантан использован на основании данных о выявленной способности образовывать мягкую пленку с хорошей адгезией, не вызывающую стягивания кожи. Производные целлюлозы показали выраженные увлажняющие свойства, обладали способностью обеспечивать пролонгированное действие и образовывать прочную пленку.

Таблица 3

на на основе комбинаций полимеров

Состав Внешние Высыхае Намазываемость и Качество пленки на Увлажненно Сумма

/номер признаки мость качество пленки коже модельных поверхностях сть кожи

1 1 З 4 4 2 i4

2 1 З 4 6 2 1б

Table 3

Score estimation of model compositions of ectoin gels based on polymer combinations

Compon ents External signs Drying time Spreadability and film quality to the skin Film quality on model surfaces Skin hydratio n Sum

1 1 3 4 4 2 14

2 1 3 4 6 2 16

По результатам тестирования была выбрана по пленкообразующей способности и более выраженному увлажняющему действию комбинированная основа натрий-КМЦ+ксантан.

Дальнейшие исследования были посвящены изучению возможности

использования силикона - диметикона, для улучшения адгезионных свойств. Диметикон оказывает мягкое защитное действие на кожу, образуя немаслянистый защитный слой, отталкивающий воду. Гели эктоина с диметиконом в концентрации 1-5% распределялись равномерно, формируя эластичную и прочную пленку. Состав с содержанием силикона 5% формирован пленку, неотделяющуюся от поверхности, что может свидетельствовать о хороших адгезивных свойствах. Исследуемые образцы обладали коллоидной и термостабильностью.

Минимальная площадь петли гистерезиса отмечалась у состава с содержанием диметикона 5%, что свидетельствует о том, что он позволяет стабилизировать структуру таким образом, что

она подвергается полному восстановлению. Таким образом, в качестве итоговой, в составе геля с эктоином была выбрана концентрация 5%.

Установлено, что геля эктоина представляет собой однородную умеренно вязкую массу белого цвета с желтоватым оттенком без запаха. Образцы выдерживают испытания на термо- и коллоидную стабильность. Значение рН геля находилось в рамках физиологической нормы (5,5-6,0). Образцы геля формировали нелипкую пленку, не стягивающую кожу, в течение 1,5-2,0 мин. Результаты исследования, свидетельствуют, что гель обладает необходимыми технологическими характеристиками.

Заключение. Таким образом, в результате технологических исследований разработан состав геля эктоина противорубцового действия, обоснована концентрация действующего вещества, выбраны соответствующие

гелеобразователи - натрий-КМЦ+ксантан и другие вспомогательные вещества.

Corresponding Author: Advanced Doctorate of pharmaceutical Sciences, Professor of the Department of Pharmaceutical Technology and Pharmacology, First Moscow State Medical University named after I.M. Sechenov, Russian Federation

E-mail: [email protected]

Ответственный за переписку: Сысуев Борис Борисович -доктор фармацевтических наук, профессор кафедры фармацевтической технологии и фармакологии, ФГБОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова МЗ РФ», г. Москва,

Российская Федерация

E-mail: [email protected]