Вопросы моделирования слизистой оболочки влагалища для определения биоадгезии вагинальных гелей методом потока in vitro Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-5-99-102_

УДК 615.1:615.45:615.07

ВОПРОСЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ВЛАГАЛИЩА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОАДГЕЗИИ ВАГИНАЛЬНЫХ ГЕЛЕЙ МЕТОДОМ ПОТОКА IN VITRO

Анурова М.Н., Кашперко А.С., Бахрушина Е.О.

ФГАОУ ВО Первый московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский университет), г. Москва, Российская Федерация

Аннотация. В статье приведены результаты изучения, а также научно и экспериментально обоснованного выбора оптимальных условий и объектов для создания модели слизистой оболочки влагалища для определения биоадгезии образцов вагинальных гелей in vitro. Изучалась возможность применения различных материалов (материал из нитей сульфатной целлюлозы, спанбонд, мембрана из стекловолокна), а также влияние условий (температуры и угла наклона поверхности) на результаты определения биоадгезии вагинальных гелей. В качестве испытуемых образцов для отработки методики на разработанной модели были использованы вагинальные гели промышленного производства: Монтавит® (Австрия), Сальва-гин® (Россия) и Мульти-Гин Актигель® (Нидерланды). Было показано, что термостатируемая при 37±0,5°С модель, представляющая собой стеклянную пластину, закрепленную под углом 25 ° к вертикальной плоскости с нанесенной на нее мембраной из стекловолокна, смоченной в 4% растворе муцина, может быть использована для определения биологической адгезии вагинальных гелей методом потока in vitro, так как обеспечивает сходимость получаемых результатов. Выводы об эквивалентности разработанной модели биологическому объекту могут быть сделаны только после проведения испытаний с экспериментальными образцами in vivo.

Ключевые слова: вагинальные гели, биоадгезия, мукоадгезия, метод потока, муцин, моделирование слизистой оболочки.

Введение. Вопросами определения биоадгезии мировое научное сообщество заинтересовалось с середины 80-ых годов XX века, когда, с развитием биофармации как нового научного направления, встал вопрос об активном влиянии фармацевтических факторов на биодоступность лекарственных препаратов. Одной из первых работ, где термин «биоадгезия», применяется относительно определения технологических характеристик лекарственных форм, была статья, посвященная разработке новой стоматологической лекарственной формы на основе синтезированных сшитых полимеров акриловой и метакриловой кислоты, которые позитивно влияют на прикрепление дозы орального препарата к слизистой полости рта, обеспечивая пролонгированное, местное действие, опубликованная в 1985 г. [1]. В дальнейшем было отмечено, что определение биоадгезии (мукоадгезии) актуально также для вагинальных, офтальмологических, интраназальных, буккальных мягких и жидких лекарственных форм. В настоящее время биоадгезивные свойства изучают также для определения степени взаимодействия полимеров в твердых матрицах, для моделирования высвобождения действующих веществ из твердых лекарственных форм с модифици-

рованным высвобождением в среде желудочно-кишечного тракта [2, 3]. Для определения биоадгезии ряд авторов предлагает различные инструментальные методики, имеющие различную корреляцию с биообъектом in vivo: электронная микроскопия, аналитическое центрифугирование, механический метод, реологический метод, метод потока [4, 5, 6]. Необходимо отметить, что физико-химические и физические методы характеризуются, как правило, низкой эквивалентностью с биообъектом, несколько более близки к биологической модели реологический метод, метод потока и механический метод [6]. Стимулом к разработке и поиску новых инструментальных методов определения биоадгезии in vitro стала возможность замены слизистой оболочки лабораторных животных в качестве биообъекта моделью, содержащей эквивалентное количество раствора муцина. До настоящего времени испытания биоадгезии (мукоадгезии) лекарственных форм не описаны ни в одной фармакопее мира, отсутствуют также оптимумы и нормы определения этого показателя. Ведутся исследования по поиску и разработке моделей, эквивалентных биообъектам, а также разработке воспроизводимых методик, позволяющих получать сходимые результаты.

Мри разработке вагинальных мягких и жидких лекарственных форм критерий биоадгезии, в комплексе с реологическими характеристиками, является значимым, так как определяет в конечном итоге терапевтическую эффективность препарата - прикрепление к слизистой оболочке влагалища, отсутствие преждевременной эвакуации введенной дозы, равномерное распределение по слизистой, полноту высвобождения действующих веществ, пролонгированный эффект [7]. Таким образом, при проведении фармацевтической разработки новых вагинальных лекарственных форм, в частности, гелей, изучение биоадгезии по воспроизводимой методике in vitro является желательным условием создания лекарственных препаратов, обладающих оптимальными биофармацевтическими характеристиками.

Целью данной работы является обоснование модели и определение оптимальных условий для изучения биоадгезии вагинальных гелей in vitro.

Материалы и методы. Для обоснования модели слизистой оболочки руководствовались данными о физиологическом нормальном состоянии данного органа. Мри проведении эксперимента использовали

муцин свиного желудка - тип II (содержание связанной салициловой кислоты 0,5%, SIGMA, Sigma-Aldrich, США). Концентрацию муцина для построения модели выбирали, опираясь на данные по содержанию муцина в секретах слизистых оболочек, в среднем составляющее 4%. Толщина слизистого слоя варьируется в зависимости от локализации и составляет в среднем 100 мкм [6, 8]. Угол расположения влагалища составляет 25° от вертикали позвоночного столба [9], глубина введения лекарственной формы с помощью специальных аппликаторов в среднем оставляет 70 мм [10].

Были предложены две модели, представляющие собой геометрически правильную воронку из нержавеющей стали с гранями 25 относительно вертикальной оси, закрепленную на штативе, и стеклянную пластину, неподвижно закрепленную под углом 65s относительно горизонтальной поверхности, соответственно.

В качестве моделей, имитирующих слизистую оболочку, рассматривали возможность использования мембран трех типов, характеристика которых приведена в таблице 1.

Таблица 1

Характеристика мембран для создания модели

Мембрана Материал Плотность, г/м2 Производитель

Тип-1 Нетканый материал спанбонд 25 SPANLAB, Россия

Тип-2 Беззольная мембрана из нитей сульфатной целлюлозы 85 ЭКРОС, Россия

Тип-3 Мембрана из боросиликатного стекловолокна 125 AND, Япония

Диски типов 1, 2 и 3 диаметром 70 мм, площадью 38,5 см2 пропитывали 4,0% раствором (в массо-объемной концентрации) муцина и помещали на плоскость стеклянной пластины или воронки из нержавеющей стали. Контролировали толщину слизистого слоя, которая составляла 0,1 мм.

В качестве образцов для определения биоадгезии использовали лекарственные препараты для интрава-гинального введения в форме гелей: Монтавит® (Австрия), Сальвагин® (Россия) и Мульти-Гин Акти-гель® (Нидерланды).

Определение биоадгезии образцов вагинальных гелей промышленного производства проводили при 37±0,5С (температура применения) и 20±0,5С (темпе-

ратура хранения), для чего использовали климатическую камеру ТС-1/20 СПУ (Россия).

Для определения биоадгезии с помощью аппликатора для вагинальных лекарственных форм отбирали 1 мл геля и наносили на верхний край прикрепленной к внутренней поверхности металлической воронки или стеклянной плоскости мембраны типа 1, 2 или 3. Величину мукоадгезии составов выражали в единицах скорости [мм/мин].

Результаты и обсуждение. На первом этапе проводили сравнительный анализ двух моделей - «воронки» и «плоскости», обеспечивающих физиологический наклон для стекания лекарственной формы. Результаты измерений приведены в таблице 2.

Таблица 2

Сравнительная характеристика моделей «воронка» и «плоскость» в определении биоадгезии геля

Монтавит® при температуре 20±0,5С

Температура 20°С

Тип модели Время Скорость мм/мин

«Воронка» 4 мин 40 секунд 14,9

«Плоскость» 4 минуты 36 секунд 15,2

Показано, что при идентичных условиях определения обе модели дают схожие результаты, однако модель «плоскости», закрепленной под углом 65° от горизонтальной поверхности, является предпочтительной по удобству работы с анализируемыми образцами и фиксации результатов. Таким образом, дальнейшие исследования проводились на данной модели.

Сравнительная характеристика типов мембран, Монтавит® при температуре

На следующем этапе проводили скрининг материалов для нанесения раствора муцина, моделирующих слизистую оболочку. Исследования проводились с образцом вагинального геля Монтавит® при температуре 20±0,5С. Результаты эксперимента приведены в таблице 3.

Таблица 3

использующихся для определения биоадгезии геля 20±0,5С на модели «плоскость»

Температура 20°С, модель «плоскость»

Тип мембраны Время Скорость мм/мин

Тип-1 4 минуты 36 секунд 15,2

Тип-2 53 секунды 79,5

Тип-3 5 минут 18 секунд 13,2

Было показано, что тип мембраны оказывает значимое влияние (р <0,05) на результаты измерения биоадгезии методом потока. Мембрана типа 2, состоящая из нитей сульфатной целлюлозы, несмотря на среднее значение плотности среди скрининговых материалов, позволяет анализируемому образцу развивать наибольшую скорость, что не позволяет объективно оценивать результаты мукоадгезии образца на модели. Кроме того, при термостатировании в течение получаса при 37±0,5°С, мембраны типов 1 и 2 с нанесенным на них раствором муцина, имели тенденцию к высыханию и образованию между мембраной и наклонной плоскостью воздушных полостей. Таким образом, мембрана типа 3, состоящая из боросили-катного стекловолокна, была выбрана в качестве компонента оптимальной модели.

Следующим этапом было определение мукоадге-зивных свойств трех промышленных гелей для вагинального применения на выбранной ранее оптимальной модели in vitro при 37±0,5°С. Полученные результаты представлены в таблице 4. В ходе эксперимента было показано, что образцы Сальвагин® и Мульти-

Определение биоадгезии гелей Монтави

Гин Актигель® обладают высокой биоадгезией - за 100 минут испытания образцы продвинулись по диску с нанесенным слоем муцина на расстояние, не превышающее 25 мм. Дальнейшее наблюдение привело к высыханию образцов гелей, нанесенных на модель, и не обеспечило дальнейшего движения испытуемых образцов по наклонной плоскости. Скорость, как мера адгезии, использующаяся в данном исследовании, для вагинальных гелей Сальвагин® и Мульти-Гин Акти-гель® была рассчитана как средняя, исходя из расстояния, пройденного за первые 100 минут эксперимента, и составила 0,179 мм/мин и 0,238 мм/мин соответственно. Полученные результаты трех параллельных определений биоадгезии методом потока на разработанной модели in vitro для образца вагинального геля Монтавит® демонстрируют сходимость и воспроизводимость.

Высокая мукоадгезивная способность этих образцов препятствует вытеканию, преждевременной эвакуации из места нанесения, обеспечивает полноту терапевтического действия.

Таблица 4

Сальвагин® и Мульти-Гин Актигель®

Температура 37°С, модель «плоскость», мембрана тип-3

Образец Время Скорость мм/мин

Монтавит® (Австрия) 2 минуты 21 секунда 29,8

Сальвагин® (Россия) - 0,179

Мульти-Гин Актигель® (Нидерланды) - 0,238

В проведенных ранее реологических исследованиях вагинальных гелей [11] было продемонстрировано, что гели Сальвагин® и Мульти-Гин Актигель® обладают также низкими значениями вязкости и пределами текучести, в 1,5-2 раза меньшими, чем у образца геля Монтавит®. Таким образом, комплекс реологи-

ческих и биоадгезивных свойств обеспечивает оптимальные биофармацевтические характеристики данных образцов.

Выводы. Предложена модель in vitro для сравнительного анализа биоадгезивных свойств вагинальных гелей методом потока, удобная при разработке новых

лекарственных форм. Выводы об эквивалентности разработанной модели биологическому объекту могут быть сделаны после проведения испытаний с экспериментальными образцами in vivo.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

[1] Ch'ng H.S., Park H., Kelly P., Robinson J.R. Bioadhesive polymers as platforms for oral controlled drug delivery II: synthesis and evaluation of some swelling, water-insoluble bioadhesive polymers. // J Pharm Sci. 1985. 74(4). Pp. 399-405.

[2] Тимергалиева В.Р. Создание поликомплексных матричных систем с использованием карбополов и противоположно заряженных полиэлектролитов и изучение их фармакологических свойств как носителей лекарственных веществ. Дисс. канд. фарм. наук. КГМУ, Казань. 2016.

[3] Седякина Н.Е. Получение и исследование свойств хитозано-вых микросфер как систем контролируемой доставки инсулина. Дисс. канд. хим. наук. РХТУ им. Менделеева, Москва. 2015.

[4] Chinna Reddy P., K.S. Chaitanya, Y. Madhusudan Rao. A review on bioadhesive buccal drug delivery systems: current status of formulation and evaluation methods // Daru. 2011. 19(6). P. 385403.

[5] Harding S.E. Trends in mucoadhesive analysis // Trends in Food Science and Technology. 2006. № 17. P. 255 - 262.

[6] Киржанова Е.А., Хуторянский В.В., Балабушевич Н.Г., Ха-ренко А.В., Демина Н.Б. Методы анализа мукоадгезии: от фундаментальных исследований к практическому применению в разработке лекарственных форм. // Разработка и регистрация лекарственных средств. 2014. №3 (8). С. 66-81.

[7] Анурова М.Н., Дрыгина А.А., Бахрушина Е.О. Изучение современных требований к разработке и стандартизации вагинальных гелей. // Здоровье и образование в XXI веке. 2017. Vol.19. 10. С.334-336

[8] Железная Л.А. Структура и функции гликопротеинов слизи (муцинов) // Российский журнал гастроэнтерологии, гепато-логии и колопроктологии. 1998. № 8(1). С. 30-37.

[9] Федотова А.А. Разработка и исследование вагинальных гелей с сорбентами с оксиметилурацилом. Дисс. канд. фарм. наук. Уфа, 2011.

[10] Мельников В.А., Стулова С.В., Тюмина О.В., Калинкина О.Б. Аппликатор вагинальный. Патент RU 108 307 U1. 2011.

[11] Анурова М.Н., Бахрушина Е.О., Подколзин А.М., Кречетов С.П. Определение реологических оптимумов вагинальных гелей // Разработка и регистрация лекарственных средств. № 2(23). 2018. С.18-23

ISSUES OF SIMULATION OF VAGINAL MUCOUS MEMBRANE FOR THE DETERMINATION OF VAGINAL GELS BIOADGESION BY THE IN VITRO

FLOW-THROUGH METHOD

Anurova M.N., Kashperko A.S., Bakhrushina E.O.

First Moscow state medical university named after I.M. Sechenov, Moscow, Russian Federation

Annotation. The article presents the results of studying, as well as scientifically and experimentally-based selection of optimal conditions and objects for creating a model of the vaginal mucosa for determining bioadhesion of vaginal gel specimens in vitro. The possibility of using various materials (material from sulfate cellulose filaments, spunbond, fiberglass membrane), as well as the influence of conditions (temperature and angle of inclination) on the results of determining the bioadhesion of vaginal gels was studied. Industrially manufactured vaginal gels Montavit® (Austria), Salvagin® (Russia) and Multi-Gin Actigel® (The Netherlands) were used as test samples to develop the technique on the developed model. It was shown that the model which is a thermostat at 37 ± 0.5 °C, is a glass plate fixed at an angle of 25° to the vertical plane with a fiberglass membrane moistened with 4% mucin solution, can be used to determine the biological adhesion vaginal gels by the in vitro flow-through method, as it ensures precision of the results. Conclusions about the equivalence of the developed model to a biological object can be made only after carrying out tests with experimental specimens in vivo.

Key words: vaginal gels, bioadhesion, mucoadhesion, flow-through method, mucin, simulation of mucous membrane.

REFERENCES

[1] Ch'ng H.S., Park H., Kelly P., Robinson J.R. Bioadhesive polymers as platforms for oral controlled drug delivery II: synthesis and evaluation of some swelling, water-insoluble bioadhesive polymers. J Pharm Sci. 1985. 74(4). Pp.399-405.

[2] Timergalieva V.R. Creation of polycomplex matrix systems using carbopoles and oppositely charged polyelectrolytes and studying their pharmacological properties as drug carriers. Diss. kand. farm. nauk. KGMU, Kazan. 2016.

[3] Sedjakina N.E. Obtaining and property investigation of chitosan microspheres as controlled insulin delivery systems. Diss. kand. him. nauk. RHTU im. Mendeleeva, Moscow. 2015.

[4] Chinna Reddy P., K.S. Chaitanya, Y. Madhusudan Rao. A review on bioadhesive buccal drug delivery systems: current status of formulation and evaluation methods // Daru. 2011. V. 19(6). P. 385-403.

[5] Harding S.E. Trends in mucoadhesive analysis // Trends in Food Science and Technology. 2006. № 17. P. 255 - 262.

[6] Kirzhanova E.A., Hutorjanskij V.V., Balabushevich N.G., Ha-renko A.V., Demina N.B. Methods for analysis of mucoadhesion: from basic research to practical applications in dosage forms development // Razrabotka i registracija lekarstvennyh sredstv. 2014. №3 (8). p. 66-81.

[7] Anurova M.N., Drygina A.A., Bakhrushina E.O. Study of modern requirements for development and standardization of vaginal gels // Zdorov'e i obrazovanie v XXI veke. 2017. Vol.19. 10. p.334-336

[8] Zheleznaja L.A. Structure and function of mucus glycoproteins (mucins) // Rossijskij zhurnal gastrojenterologii, gepatologii i ko-loproktologii. 1998. № 8 (1). p. 30-37.

[9] Fedotova A.A. Development and research of vaginal gels with sorbents with oxymethyluracil: diss. na soisk. uch.st. kand. farm. nauk. Ufa, 2011

[10] Mel'nikov V.A., Stulova S.V., Tjumina O.V., Kalinkina O.B. Vaginal applicator. Patent RU 108 307 U1. 2011.

[11] Anurova M.N., Bahrushina E.O., Podkolzin A.M., Krechetov S.P. Defenition of vaginal gels rheological optimum // Razrabotka i registracija lekarstvennyh sredstv. №2 (23). 2018. p.18-23

Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК

~ 102 ~