ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ИЗУЧЕНИЕ ПРОТИВО-ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ГЕЛЕЙ С СО2-ЭКСТРАКТОМ ABIES SIBIRICA Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Medical & pharmaceutical

JOU RNAL "PU LSE

2022. Vol. 24. № 6

RESEARCH ARTICLE 3. Medical sciences УДК 615.015.11:615.015

Corresponding Author: Pogrebnyak Andrey Vladimirovich - Doctor of Chemistry (Advanced Doctorate), Professor of the Department of Inorganic, Physical and Colloidal Chemistry, Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Insti-tute, Pyatigorsk, Russian Federation E-mail: [email protected]

© Glizhova T.N., Pogrebniak L.V., Kul'gav E.V., Pogrebniak A.V.- 2022 Doi: 10.26787/nydha-2686-6838-2022-24-6-29-33

***| Accepted: 23.06.2022

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ИЗУЧЕНИЕ ПРОТИВО-ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ГЕЛЕЙ С СО2-ЭКСТРАКТОМ ABIES SIBIRICA

Глижова1 Т.М., Погребняк2 Л.В., Кульгав2 Е.А., Погребняк2 А.В.

1 ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет», г. Ставрополь, Российская Федерация

2 ФГБОУ ВО «Пятигорский медико-фармацевтический институт», г. Пятигорск, Российская Федерация

Аннотация. Экстрагирование с использованием сжиженных газов, в частности углекислого газа, обладает рядом известных преимуществ и перспектив. Примечательно, что полученный таким образом СО2-экстракт пихты сибирской отличается от традиционных экстрактов в части технологических и биологических свойств. Полученный на основе данного экстракта гель для наружного применения оказывает выраженное противовоспалительное и противомикробное действие. Целенаправленный и теоретически обоснованный отбор гелевых основ привел к таким гелеобразователям, как метилцеллюлоза, карбопол-940 и полиэтиленоксид-1500. Последующие биологические испытания показали, что 1% гель с СО2-экстрактом пихты на основе карбопола-940 может применяться в дерматологии как противовоспалительное и ранозаживляющее (ссадины, ушибы и ожоги легкой степени) средство. Применение в качестве экстрагента сжиженных газов значительно снижает временные затраты на экстрагирование, даёт возможность получить обезвоженные, полностью натуральные по составу экстракты, позволяет устранить воздействие высоких температур на стадии концентрирования и повысить качество конечных продуктов. Важно и то, что в процессе экстракции в углекислом газе прекращают жизнедеятельность большинство известных микробных клеток. В технологическом процессе в экстракты не добавляются ни консерванты, ни стабилизаторы, поэтому они малотоксичны и могут быть с успехом применены в детской и геронтологической практике. Экстракты имеют широкий терапевтический спектр, не приводят к отрицательным последствиям и не вызывают привыкание при длительном применении.

Ключевые слова: Abies sibirica, СО2-экстракт, гель на карбополе-940, противовоспалительная активность.

THEORETICAL JUSTIFICATION, COMPOSITION DEVELOPMENT AND STUDY OF ANTI-INFLAMMATORY ACTIVITY OF GEL WITH CO2 EXTRACT ABIES SIBIRICA

Glizhova1 T.N., Pogrebniak2L.V., Kul'gav2E.V., Pogrebniak2A. V.

1 North Caucasus Federal University, Stavropol, Russian Federation

2 Pyatigorsk Medical Pharmaceutical Institute, Pyatigorsk, Russian Federation

Abstract. Extraction using liquefied gases, in particular carbon dioxide, has a number of well-known advantages and prospects. It is noteworthy that the CO2-extract of Siberian fir thus obtained differs from traditional extracts in terms of technological and biological properties. The gel obtained on the basis of this extract for external use has a pronounced anti-inflammatory and antimicrobial effect. Purposeful and theoretically grounded selection of gel bases led to such gelling agents as methylcellulose, carbopol-940 andpolyeth-ylene oxide-1500. Subsequent biological tests showed that 1% gel with CO2-extract of fir based on carbo-pol-940 can be used in dermatology as an anti-inflammatory and wound healing agent (abrasions, bruises and mild burns). The use of liquefied gases as an extractant significantly reduces the time spent on extrac-tion, makes it possible to obtain dehydrated, completely natural extracts, eliminates the effect of high tem-peratures at the concentration stage and improves the quality of the final products. It is also important that in the process of extraction in carbon dioxide, most of the known microbial cells cease their vital activity. In the technological process, neither preservatives nor stabilizers are added to the extracts, therefore they are of low toxicity and can be successfully used in children's and geriatric practice. Extracts have a wide therapeutic spectrum, do not lead to negative consequences and are not addictive with long-term use.

Key words: Abies sibirica, CO2-extract, gel on carbopol-940, anti-inflammatory activity.

Введение. К наиболее массовым продуктам переработки хвои пихты относятся смеси эфирных масел и экстракты широкой номенклатуры. Известно, что эфирное масло пихты имеет в своем составе компоненты, обеспечивающие умеренную

бактерицидную и противовирусную активность, угнетающие рост стафилококков и стрептококков, иных микроорганизмов, вызывающих

инфекционные заболевания, передающиеся воздушно-капельным путем; кроме того, экстракты

Включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК

при Министерстве образования и науки Российской Федерации —--—

хвои пихты обладают выраженным противовоспалительным действием, способствует санации трахеи и бронхов, снижают общую интоксикацию организма. Так, при профилактических ингаляциях может снижать заболеваемость ОРЗ и гриппом в среднем на 30%. Насыщения воздуха аэрозолем и парами компонентов пихтового масла внутри и снаружи помещений приводит к снижению титра живых микроорганизмов, а также ароматизирует воздух и способствует снижению неприемлемых запахов [1]. Применение в качестве экстрагента сжиженных газов значительно снижает временные затраты на экстрагирование, даёт возможность получить обезвоженные, полностью натуральные по составу экстракты, позволяет устранить воздействие высоких температур на стадии концентрирования и повысить качество конечных продуктов. Важно и то, что в процессе экстракции в углекислом газе прекращают жизнедеятельность большинство известных микробных клеток [4]. В технологическом процессе в экстракты не добавляются ни консерванты, ни стабилизаторы, поэтому они малотоксичны и могут быть с успехом применены в детской и геронтологической практике. Экстракты имеют широкий терапевтический спектр, не приводят к отрицательным последствиям и не вызывают привыкание при длительном применении.

Цель настоящего исследования - технологическое обоснование и получение СО2-экстрактов пихты

сибирской, описание их органолептических, технологических и фармакологических свойств.

Материалы и методы. Органолептические методы; диффузия при прямом контакте с агаровым гелем; вискозиметрия на вискозиметре «Реотест-2»; фармакологическая модель каолинового отека.

Результаты и обсуждение. Как следует из данных химического анализа, СО2-экстракт пихты сибирской разнообразнее по составу, чем традиционное пихтовое масло. В отличие от последнего, в СО2-экстракт, помимо эфирных масел, включены большинство жирорастворимых витаминов (каротиноиды, токоферол, провитамины Б, Б, К), стерины (фитогормоны), флавоноиды, фосфолипиды, сложные эфиры, высшие спирты, комплекс природных органических кислот, хлорофиллы, фитонциды - природные антибиотики, микро- и макроэлементы [5]. Наличие токоферолов (провитамин Е) 1,6% придает экстракту биогенностимулирующие свойства и улучшает процессы обмена веществ. Важно отметить, что благодаря антиоксидантным свойствам

токоферолов, разработчик избавляется от обязательного в таких случаях добавления в состав лекарственной формы стабилизаторов. Присутствие в СО2-экстракте стеринов (провитамина Д) - 0,10,2% и каротиноидов (провитамина А) - до 40мг% способствует общему обмену веществ.

Таблица 1

Составы гелевых композиций (модельные системы). Compositions of gel compositions (model systems).

Компонент Component

Композиция 1 Composition 1

Композиция 2 Composition 2

Композиция 3 Composition 3

Количество, г Quantity, g

СО2-экстракт пихты CO2 extract of fir Глицерин Glycerol

Натрия гидроксид 10% Sodium hydroxide 10% Карбопол-940 Carbopol-940 Метилцеллюлоза Methylcellulose Полиэтиленоксид-1500 Polyethylene oxide-1500 Вода очищенная Purified water

93

89

50 44

Исходя из вышеизложенного,

профилактическая (и лечебная) эффективность суммарного растительного препарата, получаемого в условиях СО2-экстракции, намного выше, чем у пихтового масла.

Следующим этапом работы явился подбор основы для геля наружного применения. Основы

подобных гелей условно делят на природные и синтетические, имеющих преимущественно полимерную природу. На первом этапе отбора нами были исключены основы - полимеры природного происхождения, так как они характеризуются невысокой биологической устойчивостью (микробная контаминация) и малым сроком

1

5

годности в процессе хранения. С другой стороны, такие синтетические основы гелей как эфиры целлюлозы и производные акриловой кислоты, устойчивее к микробному осеменению, при этом отличаясь неизменностью свойств и высокой степенью чистоты.

В итоге, выбор основ для наружных гелей был остановлен на разрешенных к медицинскому применению (в составе дерматологических средств): карбополе-940, полиэтиленоксиде-1500 и метилцеллюлозе.

В качестве модельных систем для изучения степени высвобождения СО2-экстракта из вышеперечисленных основ были составлены три композиции (таблица 1):

Количественную оценку степени

высвобождения проводили в модельном опыте in vitro посредством диффузии (прямой контакт с агаровым гелем с индикатором FeCl3, с которым борнеол, борнилацетат и другие полифенолы образуют окрашенные продукты. Величина зоны окрашивания позволила количественно оценивать величину диффузии действующих веществ вещества из тела геля в заранее постулированные отрезки времени: 1, 2, 3, 6, 12, 24 час, соответственно). Полифенольные соединения существенно быстрее освобождались из карбопола-940, что однозначно доказывает его биофармацевтическое преимущество перед другими основами.

К основным технологическим характеристикам гелей относятся свойства, влияющие на такие терапевтические и потребительские показатели, как высвобождаемость лекарственных веществ, легкость экструзии из тубы, легкость нанесения на кожу и слизистую оболочку.

Реологические характеристики гелей изучали с использованием вискозиметра «Реотест-2». При этом наблюдалось, что эффективная вязкость геля на основе карбопола-940 существенно больше эффективной вязкости иных основ. В итоге гель на основе карбопола-940 продемонстрировал лучшие результаты при определении степени высвобождения, высокую намазывающую и прилипающую способность и высокий показатель эффективной вязкости, что позволило обосновать его окончательный выбор.

Следует отметить, что микробиологическая чистота обеспечивалась путем введения в качестве консерванта калия сорбата в количестве 0,3%.

Биологическую активность изучали после приготовления двух гелевых композиций на основе карбопола-940 с различным содержанием экстракта пихты. Для выявления количественной зависимости биологической активности от содержания СО2-экстракта были отобраны две концентрации: 1% и 10% СО2-экстракта. Точный состав гелевых композиций указан в таблице 2.

Компонент Component

СО2-экстракт пихты CO2 extract of fir

Глицерин Glycerol

Натрия гидроксид 10% Sodium hydroxide 10%

Карбопол-940 Carbopol-940

Вода очищенная

Purified water

1% гель СО2-экстракта пихты 10% гель СО2- экстракта пихты 1% gel CO2- fir extract 10% gel CO2- fir extract

Количество, г Quantity, g

10

2

3

93

83

Противовоспалительную активность гелей изучали в опытах на животных (крысы). Эксперименты со здоровыми животными проводились по рекомендациям фармакопейного комитета МЗ РФ и правилами доклинических испытаний новых веществ. Влияние изучаемых гелей на скорость развития и величину экссудации исследовали на модели каолинового отёка. Асептическое воспаление вызывали субплантарным введением 0,1 мл 10% взвеси каолина белым инбредным крысам обоего пола массой 170-200 г. В

каждой группе было по 6 животных. Противоотечное действие оценивалось по объему лап крыс, который измеряли онкометром через 4, 24 и 48 часов после введения каолина. Исследуемые смеси и препараты сравнения наносили в количестве 0,25 г за 30 минут до создания модели и затем, после измерения объема лапок, путем втирания в кожу лапок в течение трех минут. В контроле - интактные животные. Результаты показаны в таблице 3.

1

1

Таблица 3

Изменение отека на фоне геля с СО2-экстрактом пихты, А%, M±m, р Change in edema against the background of the gel with fir CO2-extract, A%, M±m, р

Исследуемый объект Investigated object Исходный объем, мл Initial volume, ml Время наблюдения Observation time

4 часа, Д% 4 hours, Д% 24 часа, Д% 24hours, Д% 48 часов, Д% 48 hours, Д%

Контроль Control 0,96±0,05 121,2±17,05 124,9±12,53 117,4±16,97

Препарат сравнения 1 «Спецмазь» Reference drug 1 "Specmaz" 0,87±0,05 119,7±14,42 145,1±8,86 122,8±11,57

Препарат сравнения 2 «Целитель» Reference drug 2 "Healer" 1,04±0,05 86,9±5,99 109,1±7,61 73,56±7,20 *

Гель с СО2-экстрактом пихты (1%) Gel with fir CO2 extract (1%) 0,99±0,04 86,4±13,34 90,4±7,38 *# 76,9±13,5 #

Гель с СО2-экстрактом пихты (10%) Gel with fir CO2 extract (1%) 0,95±0,05 100,1±8,24 131,5±14,26 115,05±10,24A

Примечание: Note:

# - изменения достоверны относительно контроля, р < 0,05;

# - changes are significant relative to control, p < 0.05;

* - изменения достоверны относительно препарата «Спецмазь», р < 0,05;

* - changes are significant relative to the drug "Specmaz", p < 0.05;

Д - изменения достоверны относительно препарата «Целитель», р < 0,05. Д - significant changes in relation to the drug "Healer", p < 0.05.

Изучение итогов фармакологического эксперимента показало, что выраженное и достоверное снижение величины отека лапок крыс имело место при применении 1% геля с СО2-экстрактом пихты, как относительно контроля, так и относительно препарата сравнения «Спецмазь». Данные в сравнении с препаратом «Целитель» оказались недостоверны, т.к. их результаты практически не отличаются друг от друга. 10% гель с СО2-экстрактом пихты из-за по причине повышенной концентрации раздражающих веществ, по-видимому, оказывает обратный эффект, увеличивая отек.

В итоге установлено, что 1% гель с СО2-экстрактом пихты, имея умеренную антибактериальную активность, вместе с тем обладает достаточно мягким

противовоспалительным действием, существенно превосходящем эффект известного препарата «Спец-мазь» и практически аналогичным препарату «Целитель». Учитывая тот факт, что «Спец-мазь» содержит в своем составе эфирное масло пихты, можно заключить, что препараты с эфирным маслом пихты обладают меньшим эффектом по сравнению с таковыми на основе СО2-экстракта.

Найдено, что 1% гель с СО2-экстрактом пихты имеет устойчивый противовоспалительный эффект, но повышение содержания экстракта пихты до 10% приводит к прямо противоположному эффекту, по-видимому, из-за своего раздражающего действия.

В итоге можно сделать предварительный вывод, что 1% гель с СО2-экстрактом пихты с основой карбопол-940 может использоваться в дерматологии, как противовоспалительное средство, а также для заживления ссадин, ушибов, гематом и ожогов.

Выводы. Проведены технологические и

биофармацевтические исследования, позволившие теоретически обосновать и экспериментально подтвердить состав и технологию

дерматологической лекарственной формы с СО2-экстрактом пихты. Разработан состав и технология дерматологического геля, получены положительные результаты экспертных оценок (органолептические свойства), а также реологических характеристик. Осуществлены фармакологические исследования гелей на лабораторных животных, зафиксировано наличие противовоспалительного и

противоотёчного действия на модели каолинового отека.

REFERENCES

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

[1]. Barinov, M.N. Fir oil against diseases of the joints and nervous disorders // M.Barinov (2018) Saint Petersburg, IG «Ves». ISBN: 978-5-9573-3439-2.

[2]. Kulgav, E.A., Kuleshova, S.A., Mazurina M.V. Biopharmaceutical, microbiological and pharmacological study of a gel based on Siberian fir CO2 extract for use in dermatology // Development, research and marketing of new pharmaceutical products, Сollection of scientific papers. Volgograd, 2013, P.175-177. eLIBRARY ID: 23192450; EDN: TNNNPB.

[3]. Kasyanov, G.I. Highly efficient gas-liquid technologies // Innovative technologies and food safety. Collection of materials of the international scientific and practical conference, 2018. - P.7-12. eLIBRARY ID: 35613313; EDN: XZLZIL.

[4]. Kasyanov, G.I. CO2 - extracts production and application /G.I. Kasyanov. - Krasnodar: Ecoinvest, 2010.- 175p. ISBN 978-5-94215-099-0.

[5]. Specifications (TU) No. 9169-007-39745443-2000 (Russian Federation) "CO2 extracts from medici-nal plant materials". Acceptance date May 20, 1999.

[1]. Баринов, М.Н. Пихтовое масло против болезней суставов и нервных расстройств // (2018) Санкт-Петербург, ИГ «Весь». ISBN: 978-5-9573-3439-2.

[2]. Кульгав, E.A., Кулешова, С.А., Мазурина М.В. Биофармацевтическое, микробиологическое и фармакологическое изучение геля на основе пихты сибирской со2-экстракта для использования в дерматологии // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции, Сборник научных трудов. Волгоград, 2013, P.175-177. eLIBRARY ID: 23192450; EDN: TNNNPB.

[3]. Касьянов Г.И. Высокоэффективная газожидкостная хроматография // Инновационные технологии и безопасность пищевого производства. Сборник материалов международной научной и практической конференции, 2018. - P.7-12. eLIBRARY ID: 35613313; EDN: XZLZIL.

[4]. Касьянов Г.И. СО2-экстркты: производство и применение. Под редакцией засл. деятеля науки и техники д. т.н., профессора В.Г. Щербакова. -Краснодар: Экоинвест, 2010. - 176 с. ISBN 978-5-94215099-0.

[5]. Технические условия (ТУ) №9169-007-39745443-2000 (Российская Федерация) «СО2-экстракты из лекарственного растительного сырья». Дата приема 20.05.1999.

Author Contributions. Glizhova T.N. — literature review, writing a text; Pogrebniak L.V. — literature review, writing a text; Kul'gav E.A. — data processing; Pogrebniak A. V. — calculation, research concept and design.

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

Glizhova T.N. - SPIN ID: 1096-6481; ORCID ID:0000-0002-9477-7851

Pogrebniak L.V. - SPIN ID: 2786-3445; ORCID ID: 0000-0002-7846-0862

Kul'gav E.A - SPIN ID: 2829-7010; ORCID ID: 0000-0002-9010-3497

Pogrebniak A.V. - SPIN ID: 8017-4255; ORCID ID: 0000-0001-9932-4205

For citation: Glizhova T.N., Pogrebniak L.V., Kul'gav E.V., Pogrebniak A.V. THEORETICAL JUSTIFICATION, COMPOSITION DEVELOPMENT AND STUDY OF ANTI-INFLAMMATORY ACTIVITY OF GEL WITH CO2 EXTRACT ABIES SIBIRICA. Medical & pharmaceuticaljournal "Pulse". - 2022;24(6): 29-33. doi: 10.26787/nydha-2686-6838-2022-24-6-29-33.

Вклад авторов. Глижова Т.М., Погребняк Л.В. — написание текста, концепция исследования; Кульгав Е.А. — обработка

численных данных; Погребняк А.В. — квантово-химические расчеты и молекулярное моделирование.

Заявление о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Glizhova T.N. - SPIN ID: 1096-6481; ORCID ID: 0000-0002-9477-7851

Погребняк Л.В. - SPIN ID: 2786-3445; ORCID ID: 0000-0002-7846-0862

Кульгав Е.А. - SPIN ID: 2829-7010; ORCID ID: 0000-0002-9010-3497

Погребняк А. В. - SPIN ID: 8017-4255; ORCID ID: 0000-0001-9932-4205

Для цитирования: Глижова Т.М., Погребняк Л.В., Кульгав Е.А., Погребняк А.В. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ИЗУЧЕНИЕ ПРОТИВО-ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ГЕЛЕЙ С СО2-ЭКСТРАКТОМ ABIES SIBIRICA // Медико-фармацевтический журнал "Пульс". 2022. - Т. 24. № 6. - С. 29-33. doi: 10.26787/nydha-2686-6838-2022-24-6-29-33.