WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Для остальных лекарственных соединений ИК спектроскопия также показала смещение сигналов гидроксильных групп ПГБ в слабую область, что подтверждает наличие водородных связей. Образование водородных связей между ПГБ и включаемыми в матрицу полимера веществами отмечено и другими исследователями для индометацина, диклофенака и ибупрофена при их введении в сополимер гидроксибутирата и гидроксивалерата (Poletto et al., 2007; Wang et al., 2007).

Если говорить о влиянии молекулярной массы полимера-носителя на связывание ЛВ, то очевидно, что при низких значениях ММ ПГБ количество концевых гидроксильных групп, участвующих в водородных связях, велико, что должно влиять на более сильное удерживание ЛВ в матрице полимера. Как показывает рисунок 4, при низких значениях ММ скорость высвобождения ЛВ, относительно невелика. По мере Высвобождение ЛВ (M t), % увеличения ММ ПГБ количество концевых гидроксильных групп уменьшается, и удерживание ЛВ за счет водородных связей ослабевает. Однако при высоких значениях ММ ПГБ снова наблюдается уменьшение скорости высвобождения ЛВ. Это, по всей видимости, объясняется тем, что для высокомолекулярного ПГБ при связывании ЛВ уже играют роль гидрофобные взаимодействия. Длина цепи ПГБ велика и концевые гидроксильные группы экранированы основными звеньями полимера, что выражается в преобладании гидрофобных связей над водородными.

Резюмируя, можно сказать, что путем варьирования таких параметров как молекулярная масса ПГБ, толщина пленки, массовая доля ЛВ, а также учитывая химическое строение ЛВ, можно получать оптимальные кинетические характеристики пленочных ПСКВ.

2. Исследование контролируемого высвобождения лекарственных веществ из микросферных систем.

2.1. Факторы, влияющие на размер микросфер из ПГБ с инкапсулированными ЛВ.

Для получения микросфер из ПГБ применяли метод прямого (одноэтапного) эмульгирования (Kassab et al., 1997), адаптированный под используемый полимер и инкапсулируемые соединения.

Метод заключается в создании стабильной эмульсии раствора ПГБ и ЛВ во внешней фазе с последующим удалением растворителя и выделением образовавшихся твердых микросфер.

Рисунок 9. Микрофотографии микросфер из ПГБ диаметром 92±13 мкм (а), 63±7 мкм (б), 19±3 мкм Эксперименты, как и в случае с (в), 4±2 мкм (г) в исходном состоянии, содержащие 5% дипиридамола, полученные методом пленочными системами, проводили с одноэтапного эмульгирования (световой микроскоп).

использованием антитромбогенного лекарственного препарата дипиридамола. ДП входит в класс соединений - ингибиторов пролиферации клеток. Эти вещества являются одним из перспективных классов препаратов при лечении сердечнососудистых и онкологических заболеваний. Кроме того, ДП оказался очень удобным модельным соединением для исследования систем контролируемого высвобождения на основе микросфер. Изменяя условия эксперимента (таблица 1), удалось получить микросферы из ПГБ с ДП, в широком диапазоне диаметров – от 4 до 92 мкм. На световых микрофотографиях (рисунок 9), а также на микрофотографиях, полученных с помощью сканирующего электронного микроскопа (рисунок 10) можно видеть что, микросферы имеют правильную сферическую форму, без видимых кристаллических включений инкапсулированного ДП. Поверхность микросфер не является гладкой, имеются некоторые неровности и углубления, связанные с включением в полимерную матрицу лекарственного препарата.

Рисунок 10. Микрофотографии микросфер из ПГБ с инкапсулированным дипиридамолом, полученные методом одноэтапного эмульгирования (сканирующий электронный микроскоп).

Таблица 1. Условия получения микросфер различного диаметра на основе поли(3гидроксибутирата), загруженных определенным количеством дипиридамола.

Масса ДП Масса Объем Концент- Скорость Содержа№ Диаметр в ПГБ в раство- рация переме- ние ДП в об- микросфер растворе, раство- рителя, ПВС, шивания, микросферазца мкм ± СО мг ре, мг мл % мас. об/мин рах, % мас.

1 24 96 8 1.2 2000 3.6 ± 2.4 4.8 ± 0.2 24 96 9 0.6 1000 18.7 ± 2.9 5.2 ± 0.3 24 96 5 0.4 600 62.7 ± 6.6 4.9 ± 0.4 47 100 4 0.6 500 91.7 ± 15.4 11.0 ± 0.5 12.5 50 6 1.2 20000 0.55 ± 0.33 4.0 ± 0.Как видно из таблицы 1, наиболее значимым фактором, ответственным за размеры микросфер, является скорость перемешивания эмульсии. Чем выше скорость, тем меньше размер получаемых микросфер. С увеличением концентрации поливинилового спирта увеличивается стабильность эмульсии, что также вызывает уменьшение размера микросфер. Объем внешней водной фазы эмульсии тоже оказывает заметное влияние на размер микросфер. С увеличением объема внешней фазы капли внутренней фазы меньше дробятся, в результате, средний диаметр микросфер увеличивается. Концентрация раствора ПГБ является еще одним фактором, влияющим на размер полимерных микросфер. С увеличением концентрации полимера, возрастает вязкость и плотность внутренней фазы эмульсии и увеличивается размер образовавшихся микросфер.

Таким же способом были получены микросферы диаметром ~ 60 мкм с инкапсулированными рифампицином, индометацином и левофлоксацином. Условия эксперимента соответствуют условиям получения микросфер аналогичного диаметра, загруженных дипиридамолом.

Принимая во внимание все эти факторы, помимо относительно крупных микроразмерных сферических частиц нам удалось получить более мелкие – наносферы со средним диаметром менее 550 нм. (рисунок 11) Рисунок 11. Микрофотографии наносфер из ПГБ с инкапсулированным дипиридамолом, (световой микроскоп – слева, сканирующий электронный микроскоп – справа).

Таким образом, изменяя скорость перемешивания эмульсии, концентрацию эмульгатора, объем внешней фазы эмульсии и концентрацию раствора ПГБ, можно получать сферические микрочастицы в широком размерном диапазоне.

2.2. Влияние размера микросфер на кинетику контролируемого высвобождения лекарственных веществ in vitro.

Предполагая, что зависимости кинетики высвобождения ЛВ от молекулярной массы полимера и массовой доли ЛВ, полученные для пленочных систем, применимы для всех типов ПСКВ, мы сосредоточились на исследовании влияния размера микросфер на скорость высвобождения, ввиду того, что площадь поверхности сферических объектов сильно отличается от площади поверхности пленок.

Кинетические профили высвобождения ДП в 0.025М калий-фосфатном буфере из полученных ранее партий микросфер различного размера – 4, 19, 63, 92 мкм представлены на рисунке 12. Из данных, представленных на рисунке, кинетические кривые 3 и 4, принадлежащие микросферам большего диаметра 63 и 92 мкм, соответственно, имеют два характерных участка: быстрое выделение ЛВ при относительно малых временах и хорошо выраженный и протяженный линейный участок, соответствующий кинетике высвобождения нулевого порядка. При завершении высвобождения из микросфер диаметром 63 мкм при больших временах (более 48 часов) наблюдается некоторое изменение угла наклона кинетического профиля. Для микросфер относительно меньшего диаметра - 19 мкм (кривая 2) также можно отметить небольшой линейный участок в интервале 6-21 часов, а для самых маленьких 4-х микронных объектов такой участок трудно выделить (кривая 1).

Рисунок 12. Кинетические кривые высвобождения дипиридамола (массовая доля 5%) из микросфер на основе ПГБ различного диаметра (1 – 4 мкм, – 19 мкм, 3 – 63 мкм и 4 – мкм), помещенных в 0.025М калий-фосфатном буфере при °С. A – общий вид кинетических кривых высвобождения; В – начальный участок кривых 1 и 2.

Прямыми линиями отмечены линейные участки кинетических кривых 3 и 4.

Качественно аналогичная по виду картина высвобождения наблюдалась и хорошо была описана для микросфер на основе сополимера лактида и гликолида с 5фторурацилом (Siepmann, Siepmann, 2006). Отличие состояло в том, что наряду с вышеописанными двумя стадиями высвобождения, линейной и нелинейной, в системе “полимер – 5-фторурацил” наблюдался третий временной участок, где на завершающей стадии кинетики высвобождения наблюдался резкий выброс ЛВ.

В предыдущих экспериментах, описывающих кинетические профили высвобождения ДП из пленок ПГБ, также наблюдаются две аналогичных стадии высвобождения ЛВ. Это и неудивительно, т.к. толщины пленок ПГБ (10, 20 и 40 мкм) близки к диаметру исследуемых в настоящем эксперименте микросфер.

Кроме микросфер диаметром 4-92 мкм, исследовали контролируемое высвобождение ДП из частиц размером менее 550 нм. Кинетический профиль высвобождения ДП из сфер, свойства которых приближаются к свойствам нанообъектов, представлен на рисунке 13. Из представленных данных видно, скорость высвобождения ЛВ из наносфер практически линейна. То есть для достаточно малых объектов наблюдается только первая стадия быстрого высвобождения, последующая же стадия с длительным выделением инкапсулированного вещества отсутствует.

Полное высвобождение ДП в этом случае осуществляется, менее чем за 9 часов. Если сравнивать результаты исследования кинетики высвобождения дипиридамола из самых маленьких по размеру частиц с литературными данными, то можно заметить, что в нашем случае высвобождение 100,90,осуществлялось с большей скоростью.

80,70,Например, выведение паклитаксела из 60,50,0 наносфер на основе полилактида 40,происходило в течение 7 дней (Lanza et 30,20,al., 2002). Такое различие можно 10,0,объяснить отличиями в используемых 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,Время, час полимерах и ЛВ (в случае использования Рисунок 13. Кинетика высвобождения дипиридамола дипиридамола поверхность частиц (4% масс.) из микросфер на основе ПГБ различного получалась не диаметра диаметром менее 550 нм in vitro.

ровной, что увеличивало поверхность, с которой происходило высвобождение ЛВ) а также тем, что паклитаксел гораздо более гидрофобное ЛВ, чем ДП.

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что имеется определенный минимальный критический размер сферических частиц, меньше которого начальная стадия высвобождения ЛВ преобладает настолько, что инкапсулированное вещество полностью выводится уже на первом этапе.

2.3. Механизм высвобождения лекарственных веществ из полимерных микросфер.

В настоящее время общепринятым является установленный факт, что при контролируемом высвобождении ЛВ из микросфер доминируют диффузионные процессы (Brannon-Peppas, 1997; Faisant et al., 2006). Они протекают, прежде всего, потому, что в многокомпонентной системе, а именно такой является микрочастица, содержащая ЛВ, воду, низкомолекулярные компоненты калий-фосфатного буфера (in vitro) или компоненты биологических сред (in vivo), возникают градиенты химических потенциалов вышеуказанных компонентов.

После некоторых преобразований диффузионно-кинетического уравнения, описывающего высвобождение ЛВ из сферических объектов, его можно представить двумя уравнениями, соответствующими двум этапам высвобождения.

При относительно малых временах на начальном участке кинетической кривой десорбции, т.е. при условии Мt/M 0.5 – 0.6, в качестве решения диффузионнокинетического уравнения справедлива аппроксимация Mt/M = 6[(D·t/2R2)0.5], (1) Для относительно больших времен экспозиции микросфер в 0.025М калийфосфатном буфере, а точнее при выполнении условия Мt/M 0.5, решение диффузионно-кинетического уравнения имеет другой вид Выход, % Mt/M = 1 – (6/ 2)·exp[-D 2t/R2] (2) Здесь Mt, M – кумулятивная масса ЛВ, десорбированного из микросфер в момент времени t и при бесконечном времени (t); R – средний радиус микросферы, D – коэффициент диффузии.

Графическое решение уравнений (1) и (2) в координатах (Mt/M) – t0.5 и полулогарифмических координатах ln(1-Mt/M) – t соответственно, позволяет количественно определить значения коэффициента диффузии в полимерной фазе.

Так, коэффицианты диффузии будут определяться соотношениями:

D = 2R2·(tg)2/36, (3) D = tg·R2/ 2, (4) где tg и tg – тангенс угла наклона прямолинейного участка кинетической кривой в координатах (Mt/M) – (t)0.5 и ln(1-Mt/M) – t соответственно.

Таблица 2. Коэффициенты диффузии дипиридамола в микросферах на основе ПГБ, определяющие диффузионную стадию высвобождения, рассчитанные по уравнениям 3 и 4.

Диаметр микросферы Коэффициент диффузии Коэффициент диффузии х 103, см х1011, см2/сек (уравн.3) х1011, см2/сек (уравн.4) 0.40 0.10 0.1.9 1.5 2.6.3 2.8 2.9.2 21.1 Таблица 2 показывает близость значений коэффициентов диффузии, рассчитанных для разных участков диффузионных кривых, и тем самым свидетельствует о классическом диффузионном механизме, определяющим кинетику первой стадии профиля высвобождения. Как и в работе (Witt, Kissel, 2001) для исследуемой системы ПГБ-ДП наблюдается четкая зависимость коэффициентов диффузии от радиуса микрочастиц.

Одновременно с диффузией наблюдается линейная кинетика выхода дипиридамола (Рисунок 12). Тангенсы наклона линейных участков, относящихся к различным диаметрам частиц, близки и соответствуют константе гидролитической деструкции ПГБ. Скорость гидролитического процесса деструкции ПГБ по уравнению нулевого порядка не зависит от размера образца, что и наблюдается на приведенном рисунке.

Таким образом, полученное математическое описание механизма высвобождения ЛВ из микросфер на основе ПГБ позволяет моделировать частицы с характеристиками, подходящими для поддержания необходимой концентрации ЛВ при контролируемом высвобождении в организме.

2.4. Исследование деградации микросфер из ПГБ с инкапсулированным ЛВ in vitro.

Одновременно с изучением кинетики высвобождения ЛВ из полимерной матрицы in vitro, мы изучали изменение морфологии микросфер с инкапсулированными ЛВ при гидролитической деструкции.

Представленные на рисунке 14, микрофотографии убедительно демонстрируют постепенную гидролитическую деструкцию микросфер из ПГБ с инкапсулированным ДП in vitro в течение 25 сут. Если же сравнивать полученные результаты с деструкцией Рисунок 14. Гидролитическая деградация микросфер из ПГБ диаметром 60 мкм с инкапсулированным микрочастиц на основе других дипиридамолом на 1 (а), 5 (б), 12 (в), 17 (г), 20 (д), (е) сутки инкубации в 0.025М калий-фосфатном биополимеров (полилактиды, буфере (рН = 7.4) при 37 °С.

полигликолиды), то деградация микросфер из ПГБ происходит в значительно меньшей степени. У более гидролитически лабильных полимеров появляется стадия быстрой деградации полимера, потерявшего свою механическую стабильность (Wada et al., 1995; Husmann et al., 2002; Faisant et al., 2006).

2.5. Влияние природы инкапсулируемых веществ на кинетику контролируемого высвобождения лекарственных веществ in vitro.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»