Синтез и исследование комбинированного противотуберкулезного препарата на основе карбоксиметилцеллюлозы Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 541.64:547.551

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ПРОТИВОТУБЕРКУЛЕЗНОГО ПРЕПАРАТА НА ОСНОВЕ КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ

© Ш.А. Шомуратов , Э.А. Муродов, А. С. Тураев

Институт Биоорганической химии АН РУз, ул. Х. Абдуллаева, 83, Ташкент (Узбекистан) E-mail: ibchem@uzsci.net

Проведены исследования по синтєзу пролонгированных противоту6єркулєзньіх препаратов. Синтезированы макромо-лєкулярньіє лекарственные системы, содержащие в различных соотношениях противотуберкулезные препараты - гидразид изоникотиновой кислоты и этамбутол, вдоль цепи макромолекулы карбоксиметилцеллюлозы. Микобактерии туберкулеза проявляют высокую чувствительность к полученным препаратам.

Введение

В связи со спецификой лечения туберкулеза - комплексной терапией (одновременно несколькими противотуберкулезными препаратами), длительностью лечения, необходимостью назначения многократных приемов больших доз медикаментов и возникновение из-за этого токсико-аллергических осложнений - очень важно найти способ снижения дозировки противотуберкулезных препаратов. Одним из путей улучшения условий лекарственной терапии является создание и применение полимерных противотуберкулезных препаратов пролонгированного действия. Такие пролонгированные противотуберкулезные препараты можно получить, включая в полимер носители известных противотуберкулезных препаратов, что позволяет целенаправленно изменять их физико-химические и медико-биологические. свойства.

В медицинской практике для лечения туберкулеза широко применяют комбинированный препарат «Фтизио-этам», который состоит из механической смеси гидразида изоникотиновой кислоты (ГиНХ) и этамбутол дигидрохлорида (ЭБГХ) (таблетки, содержащие rHHK : ЭБГХ при соотношении 0,15 г : 0,4 г).

Нами проведены исследования по синтезу противотуберкулезного препарата пролонгированного и комбинированного действия на основе TKHK и ЭБГХ химическим связыванием их к макромолекуле модифицированной натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (Na-KMU,).

Ранее Ш. Наджимутдиновым с сотрудниками [1, 2] был получен препарат макромолекулярной природы, содержащий около 20 моль% rMHK, связанный с модифицированной Na-KMU, посредством альдиминной связи. Медико-биологические испытания показали, что препарат обладает пролонгированным противотуберкулезным действием. Однако гистологическими испытаниями было установлено его кумулятивное действие, обусловленное, по-видимому, высокой молекулярной массой (ММ) макромолекулярной основы.

В связи с этим было интересно продолжить исследования в этом направлении с препаратами более низкой ММ и на их основе получить новый комбинированный препарат.

Экспериментальная часть

Синтез диальдегида Na-КМЦ. Периодатное окисление Na-KMU, проводили при рН 4,7 в 3% водном растворе Na-KMU,, при концентрации окислителя 0,5 М и температуре 25 °С, в течение 2,5 ч. Степень окисления в про-

* Автор, с которым следует вести переписку.

дукте реакции определяли йодометрическим методом [3] и УФ-спектрофотометрически по расходу ионов ГО4" по изменению интенсивности полосы поглощения при Х=222 нм.

Конденсация ГИНК с диальдегидом Ыа-КМЦ. Реакцию проводили в трехгорловой термостатированной колбе, снабженной термометром и мешалкой. В колбу поместили 0,02 моль диальдегид №-КМЦ и 40 мл водного раствора, содержащего 0,06 моль ГИНК, и интенсивно перемешивали в течение 60 мин при 25 °С. Затем продукт реакции отфильтровывали, промывали многократно смесью спирт : вода (1 : 1) и сушили над Р2О5 в эксикаторе. Содержание связанного ГИНК определяли по содержанию азота.

Синтез политубазидэтамбутола. Реакцию проводили при рН 5,5 в 3% водном растворе ПТ при концентрации ЭБГХ 0,5 М и температуре 20 °С в течение 60 мин. Реакционную массу дилазировали в течение 24 ч. Продукт выделяли ротационной сушкой. Содержание ГИНК и этамбутола определяли по содержанию азота и спектрофотометрическим методом.

Обсуждение результатов

Нами проведены исследования по связыванию ГИНК и ЭБГХ к макромолекуле модифицированной №-КМЦ, которая была получена путем гидролитического расщепления промышленно производимой №-КМЦ,

имеющей степень полимеризации (СП) 400 и степень замещения по карбоксиметильным группам 85±5. Химическое связывание ГИНК и ЭБГХ к макромолекуле КМЦ проведено по нижеуказанной схеме.

н2осн2соо№

№.ГО4

:н2осн2соо№

сн2сн2он

I

ТГЛ т!_2 СН2-ЛНС Н2 СН.2 с

СН2ОСН2СОО ЖСНлСНлЖСНлСНлОН . НС1

J п

сн2ічнсн2сн2он т |

сн2]чнсн2сн2он

ОН ]Ч—1ЧНОС

ц

и /1

' ■ \_уН0~

СН2ОСН2СОО NH СН2СН2ОН

СН2

СН2 + |

^НСН2СН2ОН

т

О

О

п

Н ОН

+

2 НС1

+

п

Реакцией гидролитического расщепления Na-КМЦ были получены образцы, имеющие молекулярную массу 90390, 72680, 54280, 36800 и 12190 и степень замещения по -CH2COONa группам 85±5.

Диальдегиды КМЦ получены на основе модифицированной КМЦ с различной ММ. Реакция периодатного окисления проведена гомогенно в водном растворе. Глубину реакции определяли по расходу окислителя (спектрофотометрическим методом) и по изменению состава функциональных групп (йодометрическим методом).

Проведена реакция нуклеофильного замещения ДАКМЦ с ГИНК и получено Шиффово основание - политу-базид, в котором ГИНК связана с КМЦ альдиминной связью [5, 6]. Полученные продукты охарактеризованы ИК- и УФ-спектроскопическими методами, а также элементным анализом по содержанию азота.

Была изучена реакция взаимодействия образцов КМЦ, содержащих определенное количество ГИНК, посредством альдиминной связи с ЭБГХ. Реакция проведена в водном растворе при рН 5,5. При данном значении рН наибольшая часть карбоксильных групп находится в виде натриевой соли КМЦ. При этом происходит реакция ионного связывания этамбутола с макромолекулой КМЦ, что доказано ИК-спектроскопически и по элементному анализу. Полученный продукт хорошо растворим в воде.

В составе ИК-спектра ПТ имеются характеристические максимумы при 1720-1740 см-1, относящиеся к поглощениям С=О в СН2-СОО- групп, также имеются полосы поглощения при 1570, 1620 см-1, характерные для совмещенных валентных колебаний С=С и C=N пиридинового цикла. Полосы поглощения при 3400, 3000 см-1 относятся к свободным -ОН и при 2820 см-1 ОН-группам, связанным водородной связью. Также имеются полосы поглощения при 1120 см-1, относящиеся к первичным и при 1220 см-1 - вторичным ОН-группам. В ИК-спектре политубазидэтамбутола (ПТЭ) появляется полоса поглощения при 1560-1620 см-1, относящаяся к поглощению вторичных аминных групп в солевой форме.

С целью исследования влияния соотношения реагирующих веществ на содержание связанного этамбутола в макромолекуле ПТ были проведены реакции при различных соотношениях ПТ : ЭБГХ. Результаты исследования приведены в таблице 1.

Из таблицы видно, что с увеличением соотношения ПТ : ЭБГХ увеличивается содержание связанного этамбутола в продукте реакции. Интересно отметить, что даже при мольном соотношении ПТ : ЭБГХ = 1 : 1 и больших соотношениях реакция не протекает до полного замещения ионов Na+ на этамбутол. Последнее связано со стерическими затруднениями ионного обмена вдоль цепи макромолекулы и, естественно, более низкой основностью этамбутола.

Установлено, что в реакции взаимодействия ПТ с этамбутол гидрохлоридом молекулярные параметры полимер-носителя почти не меняются. Об этом свидетельствуют результаты исследования характеристической вязкости и определение молекулярной массы исходного ПТ и ПТ, связанного с этамбутолом. Характеристическая вязкость, измеренная в растворе 0,1 н NaCl, почти не изменяется и находится в пределе 0,34±0,5.

Исследованы медико-биологические свойства полученных макромолекулярных лекарственных систем (МЛС), в частности, изучена острая токсичность и противотуберкулезная активность. Исследовались следующие МЛС: ПТЭ, содержащий 20,2 моль % ГИНК и 25,6 моль % этамбутола; ПТ, содержащий 20,2 моль % ГИНК и Поли-этамбутол (ПЭБ) [7], содержащий 24,5 моль % этамбутола. В качестве контроля были взяты ГИНК с активностью 99% и этамбутол дигидрохлорид с содержанием активного начала 100 мг фирмы Sigma Chemical.

Определение острой токсичности препаратов выполнено на 100 белых беспородных мышах массой 18-20 г обоего пола при внутрибрюшинном введении.

Результаты экспериментов обрабатывали методом вариационной статистики. Расчеты ЛД50 производили по методу Литчфилда и Уилкоксона.

На основании проведенных опытов были определены LD50, которые представлены в таблице 2.

Таким образом, на основании полученных результатов можно заключить, что исследованные препараты при однократном внутрибрюшинном введении можно отнести к различным классам токсичности: «ГИНК» - к классу малотоксичных веществ; «Этамбутол» - к практически нетоксичному классу веществ; «ПТ», «ПТЭ» и «ПЭБ» - к нетоксичному классу веществ.

Противотуберкулезная активность исследовалась в Республиканском НИИ фтизиатрии и пульмонологии. Исследование проведено в условиях in vitro на вирулентных штаммах микобактерий туберкулеза H37Rv, Bovinus-8. Тесты проведены методом абсолютных концентраций с содержанием препаратов в среде Левен-штейна-Йенсена 1 и 10 мкг/мл (табл. 3).

Таблица 1. Зависимость содержания связанного этамбутола от соотношения ПТ : ЭБГХ

Мольное соотношение ПТ* : ЭБГХ Содержание азота, % Содержание этамбутола, моль %

1 : 0,1 4,25 5,64

1 : 0,5 5,88 22,7

1 : 1 5,99 24,5

1 : 2 6,58 30,4

1 : 5 7,80 42,6

1 : 8 7,77 42,5

ПТ*- политубазида с ММ 12000 и содержащие 20,2 моль% ГИНК с альдиминной связью

Таблица 2. Состав исследованных препаратов и их LD50

Шифр Состав Содержание ГИНК Содержание этамбутола LD50 мг/мл

в % в моль% в % в моль%

ГИНК ГИНК 100 100 - - 224 (160-300)

ЭБ* Этамбутол гидрохлорид - - 100 100 1290 (1100-1500)

ПТЭ** КМЦ+ГИНК+этамбутол 13,07 20,2 18,67 25,6 Свыше 5000

ПТ*** КМЦ+ГИНК 13,07 20,2 - - 3600 (3200-4300)

ПЭБ**** КМЦ+этамбутол - - 17,85 24,5 Свыше 5000

ЭБ* - этамбутол дигидрохлорид; ПТЭ** - Политубазидэтамбутол; ПТ*** - Политубазид; ПЭБ**** - Полиэтамбутол

Таблица 3. Чувствительность микобактерии туберкулеза к исследуемым полимерным препаратам

Препараты Культуры МБТ

646 824 831 956 806 743 552 765

Контрольный Чув Чув Чув Чув Чув Чув Чув Чув

ПТЭ* Чув Чув Чув Чув Чув Чув Чув Чув

ПТ** Чув Уст Уст Чув Чув Чув Чув Уст

ПЭБ*** Чув Уст Уст Чув Чув Чув Чув Чув

«Чув» - чувствительный к препарату; «Уст» - устойчив к препарату.

Результаты показали, что на препарат ПТЭ все исследуемые штаммы сохранили чувствительность. На препараты ПЭБ из восьми штаммов сохранили чувствительность 6 культур, на препарат ПТ 5 штаммов культур микобактерий оказались чувствительными и во всех случаях эффективность препаратов напрямую зависит от концентрации активного вещества в препарате. Чем выше концентрация, тем эффективнее действие его на микобактерии. Комбинации из двух препаратов усиливают ингибирующее действие на микобактерии.

Выводы

Таким образом, получены макромолекулярные лекарственные системы, обладающие комбинированным противотуберкулезным действием. Определены условия реакции и получены макромолекулярные системы, содержащие различное количество лекарственных соединений.

Исследована острая токсичность и противотуберкулезная активность в условиях in vitro. Установлено, что все исследуемые культуры показали высокую чувствительность к полученным препаратам и наблюдалось уменьшение токсичности по сравнению с исходными лекарственными препаратами.

Список литературы

1. Наджимутдинов Ш., Сарымсаков А., Усманов Х.У. // ВИНИТИ, РЖХ. 1972. 8Р538ДП.

2. Нурмухамедов Ш., Наджимутдинов Ш., Усманов Х.У. // ДАН УзССР. 1974. №7. С. 35.

3. Пакшвер А.Б. Справочник по аналитическому контролю в производстве синтетических и искусственных волокон // М., 1957. С. 271.

4. Усманов Х.У. Некоторые аспекты синтеза полимеров медицинского назначения. Ташкент, 1978. С. 176-179.

5. Шомуратов Ш.А., Муродов Э.А., Тураев А.С. Синтез полимерных лекарственных соединений на основе производных карбоксиметилцеллюлозы // VII Молодежная научная школа-конференция по органической химии. Екатеринбург, 2003. С. 110.

6. Шомуратов Ш.А., Муродов Э.А., Тураев А.С. Синтез и исследование противотуберкулезных препаратов на основе карбоксиметилцеллюлозы // VIII Молодежная научная школа-конференция по органической химии. Казань, 2005. С. 426.

7. Шомуратов Ш.А., Муродов Э.А., Тураев А.С. Некоторые закономерности взаимодействия карбоксиметилцеллюлозы с этамбутол гидрохлоридом // ИХРВ АН РУз. Конференция молодых ученых. Ташкент, 2005. С. 67.

Поступило в редакцию 20 февраля 2006 г.

После переработки З мая 2006 г