CC BY
16
УДК 547.466
СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ФОСФОЛИПИДНЫЕ ДИСПЕРСИИ НА ОСНОВЕ ОРГАНО-КРЕМНИЕВЫХ АМФИФИЛОВ
Г.А. Сарычев, М.С. Миронова, У.А. Буданова, Ю.Л. Себякин*
(Московский технологический университет (Институт тонких химических технологий); *e-mail: [email protected])
Разработана схема и осуществлен синтез керасомообразующего амфифила на основе дигексадецилового эфира Ь-аспарагиновой кислоты, содержащего производное три-этоксисилана. Получены смешанные с фосфатидилхолином устойчивые при хранении липидные дисперсии и исследованы их свойства.
Ключевы слова: липоаминокислоты, смешанные фосфолипидные липосомы, керасомы.
Липосомы являются наиболее известной и часто используемой системой, способной транспортировать лекарственные вещества к целевым клеткам с повышенной эффективностью и безопасностью. Они представляют собой искусственно созданные микроскопические сферические полые везикулы, в которые включают активные вещества. Их мембрана состоит из природных фосфолипидов, являющихся аналогами компонентов клеточных мембран. Это и обеспечивает взаимодействие липосом с клетками [1].
Водорастворимые (гидрофильные) лекарственные вещества могут быть заключены во внутреннее водное пространство везикул, а жирорастворимые (гидрофобные) включаются в бислойную липидную мембрану [2, 3]. Однако низкая устойчивость при хранении ограничивает полноценное использование липосом. Кроме того, липосомы подвержены агрегации в крови вследствие их взаимодействия с различными белками плазмы крови, а также они захватываются ретикулоэндотели-альной системой. Это приводит к быстрому выведению их из кровотока [4].
Для повышения стабильности липосомальных дисперсий разрабатываются самостоятельные системы доставки на основе гибридных органо-кремниевых конструкций, которые называются ке-расомами [5]. Данные транспортные системы уже протестированы как средства доставки противоопухолевых препаратов различных типов - доксо-рубицина (ЭОХ) и паклитакселя (РТХ).
В отличие от липосом, керасомы обладают значительной стабильностью, которая может регулироваться включением в смешанные агрегаты определенного количества фосфолипидов. Например, это позволяет увеличить срок хранения смешанных агрегатов, загруженных ЭОХ и РТХ, в 3
раза по сравнению с традиционными липосомами [6, 7].
Гибридные везикулы смешанного типа также нашли применение при создании систем доставки препаратов пролонгированного действия. Изменение соотношения керасомообразующего компонента и фосфолипида позволяет контролировать скорость высвобождения переносимого препарата. Так, применение керасомального инсулина позволяет увеличить время действия гормона с 6 ч (при свободном инсулине) до 20 ч (в случае кера-сомальной системы) [8]. Таким образом, применение гибридных компонентов для создания транспортной системы предоставляет широкий выбор подходов для модификации уже существующих липосомальных систем доставки.
Цель данного исследования - получение нового керасомообразующего производного диэфира Ь-аспарагиновой кислоты для создания комбинированных керасом, обладающих высокой стабильностью и биоразлагаемостью.
Экспериментальная часть
Дигексадециловый эфир Ь-аспарагиновой кислоты (2). Смесь 6,00 г (56 ммоль) Ь-аспарагиновой кислоты и 29,00 г (123 ммоль) дигексадецилового спирта нагревали при 130 °С в течение 3 ч в присутствии 14,4 г (40 ммоль) и-толуолсульфокислоты. Полученную массу охлаждали до комнатной температуры, затем перекристаллизовали из ацетона с последующим горячим фильтрованием. Осадок растворяли в хлороформе и экстрагировали 5%-м раствором гидрокарбоната натрия. Органическую фракцию сушили над сульфатом натрия и упаривали под вакуумом. Получали 22,16 г соединения (2) (68%); Rf (хлороформ: метанол = 9:1) 0,64.
ИК-спектр (vMaKC, см-1): 2922 (СН3), 2851 (СН), 1734 (С=О эфир), 1472 (СН2), 1378 (СН3), 1187(N-C), 863, 723 (C-H).
N-(сукцинил)-дигексадециловый эфир L-ас-парагиновой кислоты (3). 2,32 г соединения (2) (4 ммоль) растворяли в ТГФ, к раствору добавляли 0,93 г (6 ммоль) янтарного ангидрида и каталитическое количество триэтиламина. Оставляли на мешалке на 3 ч, затем упаривали под вакуумом. Полученный осадок перекри-сталлизовывали в этилацетате. Сушили в вакууме, получали 1,92 г (71%) соединения (3); Rf (хлороформ:метанол = 9:1) 0,32.
1Н-ЯМР-спектр (5, м.д.): 0,83 (6Н, т, СН3), 1,25 (52Н, т, СН2), 1,57 (4Н, м, СООСН2СН2), 2,55 (4Н, т, CH2CH2COOH (Suc)), 2,98 (м, 3H, СН СН2 (Asp)), 4,15 (4Н, м, СООСН2).
N-/.триэтоксисилилсукцинил-(3-пропилами-до)]-дигексадециловый эфир L-аспарагиновой кислоты (4). 1,5 г соединения (3) (2,2 ммоль) растворяли в хлороформе, добавляли 0,28 г (2,5 ммоль) N-гидроксисукцинамида, перемешивали в течение 15 мин при комнатной температуре, добавляли 0,52 г (2,5 ммоль) дицикло-гексилкарбодиимида и перемешивали в течение 1 ч. Осадок дициклогексилмочевины отфильтровывали, к реакционной массе добавляли 0,50 г (2,5 ммоль) (3-аминопропил)триэтоксисила-на, оставляли реакцию на сутки. Реакционную массу упаривали на роторе, промывали гекса-ном. Получали 1,64 г (83%) соединения (4); Rf (хлороформ: метанол = 1:1) 0,33.
хН-ЯМР-спектр (5, м.д.): 0,61 (т, 2H, SiCH2), 0,87 (м, 6H, СН3), 1,21 (м, 52H, СН2), 1,36 (м, 9H, CH3), 1,65 (м, 4H, COOСН2СН2), 1,57 (м, 2H, CH2CH2COOH (Suc)), 2,94 (м, 6H, CH2COO (Asp)) 3,82 (м, 6H, OCH2), 4,09 (м, 2H, СООСН2). Масс-спектр (MALDI), m/z: 885.69 [M+H+].
Приготовление керасомальных дисперсий. Смесь соединения 4 и фосфатидилхолина (Lipoid s100) (1:1) в количестве, достаточном для создания концентрации 2 мг/мл, растворяли в 2 мл хлороформа и упаривали на роторе при температуре 25 °С до образования тонкой пленки. Пленку сушили в вакууме в течение 2 ч, затем гидратирова-ли 3%-м раствором уксусной кислоты в течение 30 мин. Дисперсию обрабатывали ультразвуком (20 мин, 40 °С).
Результаты и их обсуждение
Синтез керасомообразующего компонента и приготовление керасом комбинированного типа.
Для получения керасомообразующего компонен-
та разработана схема синтеза (схема). В качестве основы для формирования гидрофобного домена выбрана Ь-аспарагиновая кислота, которую сплавляли с гексадециловым спиртом в присутствии и-толуолсульфокислоты, выделение продукта проводили перекристаллизацией реакционной массы в ацетоне, затем осадок растворяли в хлороформе, экстрагировали 5%-м раствором гидрокарбоната натрия, органический слой сушили над сульфатом натрия и упаривали. Выход соединения 2 составил 68%. Использование аминокислоты как основы для формирования гидрофобного блока позволяет снизить возможную токсичность целевого продукта [9]. Полученный диэфир 2 обрабатывали янтарным ангидридом, затем присоединяли (3-амино-пропил)триэтоксисилан методом активированных эфиров в присутствии ЭСС. Линкер на основе янтарной кислоты участвует в образовании двух амидных связей, которые увеличивают стабильность липоаминокислоты за счет образования внутримолекулярных водородных связей.
Для приготовления комбинированной кера-сомальной дисперсии полученное соединение 4 смешивали с раствором фосфатидилхолина в хлороформе в соотношении 1:1. Смесь упаривали в вакууме до образования тонкой пленки, затем ги-дролизовали 3%-м раствором уксусной кислоты и обрабатывали ультразвуком.
Физико-химические свойства полученных дисперсий. Методом фотонно-корелляционной спектроскопии определен гидродинамический размер полученных частиц. Средний диаметр агрегатов составил 232 нм при показателе полидисперсности 0,38. С помощью электронной микроскопии изучена морфология исследуемых дисперсий - везикулы сферической формы с диаметром 150-330 нм, соответствующим ранее определенному значению размера частиц (рис. 1).
Для определения стабильности разрабатываемых транспортных систем исследовалось изменение оптической плотности приготовленной дисперсии при хранении и при воздействии детергента Tween 80 (рис. 2).
Показано, что комбинированные липидные дисперсии на основе керасомообразующего производного липоаминокислоты 4 и фосфатидил-холина сохраняли стабильность при хранении при комнатной температуре в течение 30 дней, что значительно превышает срок хранения ли-посом на основе фосфолипидов. При этом комбинированные системы были также устойчивы к действию детергента Tween 80.
С х е м а
Рис. 1. Микрофотографии комбинированных керасомальных дисперсий, полученные с помощью трансмиссионной электронной микроскопии с контрастированием
уранилацетатом
Рис. 2. Стабильность комбинированных керасом: а - хранение, б - действие детергента Tween 80
(1 - ФХ, 2 - ФХ-(4) 1:1, 3 - (4))
Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (проект № 16-04-01010).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Al-Jamal W., Kostarelos K. // Nanomedicine. 2007. Vol. 2. P. 85.
2. Бажутин Н. Б., Золин В. В., Колокольцов А .А., Таргонский С.Н. // Terra medica. 2003. Vol. 31. С. 3.
3. Колоскова О.О., Бородин Ю.Г., Буданова У.А., Себякин Ю.Л. // Биофарм. журн. 2010. Т. 2. С. 16.
4. Klibanov A.L., Maruyama K., Torchilin VP., Huang L. // FEBS Lett. 1990. Vol. 268. P. 235.
5. Dai Z.F., Tian W.J., YueX.L., Zheng Z.Z., Qi J.J., Tamai N., Kikuchi J. // Chem. Commun. 2009. P. 2032.
6. Jin Y., Yue X., Zhang Q., WudX., Cao Z., Dai Z. // Acta Biomaterialia. 2012. Vol. 8. P. 3372.
7. Yasuhara K., Kawataki T., Okuda S., Oshima S., Kikuchi J. // Chem. Commun. 2013. P. 665.
8. Jin Y., Li Y., Pan H., Dai Z. // RSC Adv. 2014. Vol. 4. P. 42808.
9. Koloskova O.O., Nikonova A.A., Budanova U.A., Shilovs-kiy I.P., Kofiadi I.A., Ivanov A.V., Smirnova O.A., Zverev V.V., Sebaykin Yu.L., Andreev S.M., KhaitovM.R. // Eur. J. Pharm. and Biopharm. 2016. Vol. 102. P. 159.
Поступила в редакцию 19.07.16
STABILIZED PHOSPHOLIPID DISPERSIONS BASED ON ORGANO-SILICON AMPHIPHILES
G.A. Sarychev, M.S. Mironova, U.A. Budanova, Yu.L. Sebyakin*
(Moscow Technological University (Institute of Fine Chemical Technologies), *e-mail: [email protected])
Cerasome-forming amphiphile based on dihexadecyl ester of L-aspartic acid derivative containing (3-aminopropyl)triethoxysilane was synthesized. Mixed with phosphatidylcholine storage-stable lipid dispersions were formed and their properties were studied.
Key words: lipoaminoacids, mixed phospholipid liposomes, oerasomes.
Сведения об авторах: Сарычев Григорий Александрович - студент Московского технологического университета (Институт тонких химических технологий) ([email protected]); Миронова Мария Сергеевна - студент Московского технологического университета (Институт тонких химических технологий) ([email protected]); Буданова Ульяна Александровна - ст. науч. сотр. факультета биотехнологии Московского технологического университета (Институт тонких химических технологий) ([email protected]); Себякин Юрий Львович - профессор факультета биотехнологии Московского технологического университета (Институт тонких химических технологий) ([email protected]).
