КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 20-75-00051

НазваниеРазработка лекарственных форм с немедленным высвобождением включенного лекарственного вещества

РуководительТимергалиева Венера Расимовна, Кандидат фармацевтических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации, Республика Татарстан (Татарстан)

Период выполнения при поддержке РНФ 07.2020 - 06.2022 

Конкурс№49 - Конкурс 2020 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-501 - Фармацевтическая химия, фармакология (в том числе клиническая фармакология)

Ключевые словалекарственные формы с немедленным высвобождением, диспергируемые в полости рта лекарственные формы, быстрорастворимые в ротовой полости системы доставки, интерполиэлектролитные комплексы

Код ГРНТИ76.31.35


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Актуальность. В последние годы отмечается существенное снижение эффективности разработок по созданию принципиально новых препаратов. Это обусловлено, с одной стороны, высоким риском для долговременных инвестиций в этой области, а с другой – наличием большого количества относительно дешевых препаратов – дженериков, срок действия на патенты которых закончился. В сложившейся ситуации на мировом фармацевтическом рынке отмечается существенный подъем разработок по улучшению доставки и созданию принципиально новых лекарственных форм уже существующих (препараты с модифицированным и контролируемым по месту и времени высвобождением, с пролонгированным терапевтическим эффектом и др.). В настоящее время около 25% мирового объема продаж лекарств занимают препараты с модифицированным высвобождением и улучшенными биофармацевтическими свойствами, но доля отечественных среди них крайне мала. Значительную часть среди систем доставок составляют пероральные носители, обеспечивающие направленный транспорт ЛВ к месту, соответствующему оптимальной зоне их всасывания и оказания терапевтического действия. ИПЭК с использованием природных и синтетических полимеров являются перспективными системами для разработки композиций с ЛВ. Учитывая доступность сырья, доказанную безвредность для организма эти поликомплексы являются реальной мишенью как для создания систем пероральной направленной доставки лекарств таки, в силу своих уникальных свойств, могут служить матрицей для разработки других ЛФ, в частности, диспергируемых в ротовой полости лекарственных форм (ДРПЛФ) с немедленным высвобождением лекарственных веществ. ДРПЛФ – это твердые дозированные ЛФ, которые дезинтегрируют или растворяются в течение 1 мин при помещении в полость рта без разжевывания и запивания водой [F. Cilurzo et al., 2008; A.F. Borges et al., 2015; Р.И. Мустафин и др., 2015], что отличает их от традиционных пероральных ЛФ с немедленным высвобождением (immediate release), выделение ЛВ из которых происходит не ранее чем в желудке. Преимуществом именно ИПЭК как основы при конструировании быстродиспергируемых ЛФ является то, что путем модификации соотношения и природы (со)полимеров в поликомплексе можно направленно регулировать не только мукоадгезию, но и размерность образующихся в результате частиц, влияющей и на адгезию и на скорость высвобождения ЛВ и его итоговую концентрацию в плазме крови. Кроме того, включение в состав ИПЭК полимеров, мукоадгезивные свойства которых уже известны и изучены, можно целенаправленно их изменять в требуемом режиме, что и является отличительной особенностью структуры ИПЭК. В рамках цикла работ, поддержанных грантами РФФИ №13-04-01377 и 16-04-01692 были проведены исследования, направленные на разработку теоретических закономерностей образования ИПЭК, на исследование молекулярных механизмов «подключения» ЛВ к поли(мет)акрилатным ИПЭК, что дало возможность разработать новые подходы для научно обоснованного конструирования эффективных систем доставки ЛВ с возможностью направленного изменения их свойств. Дальнейшее развитие этих исследований направлено на разработку и создание на основе ИПЭК инновационных систем доставки ЛВ нового типа – диспергируемых в ротовой полости с немедленным высвобождением ЛВ. Задачи в рамках выбранного направления. Задача разработки фундаментальных основ технологии и создание оптимальных образцов ДРПЛФ с немедленным высвобождением ЛВ на основе ИПЭК с участием синтетических и природных полимеров фармацевтического назначения (карбополы, эудрагиты, хитозан), проведение их комплексного физико-химического, фармацевтического и фармакологического исследования с включением модельных ЛВ различной химической структуры и различных фармакологических групп (ибупрофен и клобетазол – для лечения воспалительных заболеваний, метронидазол – как антибактериальный препарат, метформин - как противодиабетический препарат) является важным направлением в рамках указанной проблемы. Кроме того, чтобы оценить влияние природы и свойств самого ЛВ на систему доставки, а соответственно, и на высвобождение его из разрабатываемых подходов по созданию ДРПЛФ, в качестве модельных ЛВ нами были выбраны ЛВ, относящиеся к различным классам биофармацевтической классификационной системы (БКС) – ибупрофен (2 класс), клобетазол ( 4 класс), метронидазол (4 класс), метформин (3 класс). Как известно, согласно БКС, все фармацевтические субстанции подразделяются на четыре класса в зависимости от их растворимости и проницаемости. При этом ЛВ высокорастворимым, если в интервале рН 1,2–6,8 в 250 мл буферного раствора при 37 °С растворяется самая большая доза ЛВ, входящего в состав лекарственного средства. ЛВ является высокопроницаемым, если абсорбируется 85 % введенной дозы или более [Amidon et al., 1995; Раменская и др., 2011, 2012; Шохин и др., 2011]. Проводимые исследования являются продолжением и развитием работ, поддержанных грантами РФФИ №13-04-01377 и №16-04-01692, которые позволили разработать фундаментальные основы общих закономерностей создания ЛФ нового типа на основе ИПЭК с использованием методов математического моделирования, а также молекулярных механизмах «подключения» ЛВ к поликомплексным системам с целью доставки их к различным отделам кишечника с использованием ИПЭК на основе синтетических (РФФИ №13-04-01377) и сочетанием природных и синтетических полимеров (РФФИ №16-04-01692). В результате проведенных экспериментальных исследований будут получены новые данные о физико-химических, фармацевтических и фармакологических свойствах диспергируемых в полости рта ЛФ на основе ИПЭК с различными синтетическими и природными полимерами, (карбополы, эудрагиты, хитозан), что будет служить теоретической и практической основой использования их в качестве средств доставки ЛВ различной химической природы. Данное исследование позволит создать диспергируемые в полости рта комплексы с оптимальными химико- фармацевтическими и фармакологическими свойствами для обеспечения быстрого фармакологического действия ЛВ различной природы. Научная новизна. В результате проведенных экспериментальных исследований будут получены новые данные о физико-химических, фармацевтических и фармакологических свойствах диспергируемых в полости рта ЛФ на основе ИПЭК с различными синтетическими и природными полимерами, (карбополы, эудрагиты, хитозан), что будет служить теоретической и практической основой использования их в качестве средств доставки ЛВ различной химической природы. Данное исследование позволит создать диспергируемые в полости рта комплексы с оптимальными химико-фармацевтическими и фармакологическими свойствами для обеспечения быстрого фармакологического действия ЛВ различной природы.

Ожидаемые результаты
В результате проведенных экспериментальных исследований будут получены новые данные о физико-химических, фармацевтических и фармакологических свойствах диспергируемых в полости рта ЛФ с немедленным высвобождением на основе ИПЭК с различными синтетическими и природными полимерами, (карбополы, эудрагиты, хитозан), что будет служить теоретической и практической основой использования их в качестве средств доставки ЛВ различной химической природы. Данное исследование позволит создать диспергируемые в полости рта комплексы с оптимальными химико-фармацевтическими и фармакологическими свойствами для обеспечения быстрого фармакологического действия ЛВ различной природы. Полученные результаты дадут направления для получения быстрорастворимых лекарственных форм для востребованных на фармацевтическом рынке лекарственных средств.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Была разработана технология получения оптимальных образцов диспергируемых в ротовой полости образцов носителей на основе интерполимерных сочетаний (мет)акрилатных полимеров. Для этого были получены образцы интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК) на основе линейного полимера Eudragit EPO – сополимера катионного характера на основе диметиламиноэтилметакрилата и нейтральных эфиров метакриловой кислоты и сетчатого полимера - сополимера карбомера - высокомолекулярного сополимера акриловой кислоты и длинноцепочечного алкилметакрилата, поперечно-сшитого аллиловыми эфирами полиспиртов двух марок Noveon® AA-1 кислотной формы полимера акриловой кислоты с дивинилгликолем и Carbopol® 10 Ultrez, представляющего собой моно- и сополимер акриловой кислоты, редкосшитый полиалкилированным полиэфиром. Кроме того, были получены образцы полимер-лекарственного комплекса на основе линейного полимера Eudragit EPO и лекарственного вещества ибупрофена. Доказано образование комплексов – новых соединений методами ИК-спектроскопии, ДСК анализа. На ИК-спектрах образцов интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК) появляется полоса поглощения при 1560 см-1, отсутствующая у индивидуальных полимеров, которая обусловлена образованием ионных связей между карбоксилатными группами Carbopol® и протонированными диметиламиногруппами ЕРО. Появление новых полос поглощения, ранее отсутствующих у исходных полимеров, доказывает образование между ними поликомплексов. На ДСК термограммах ИПЭК появляется определенная температура стеклования (127°-138°С), отличающаяся от образцов индивидуальных полимеров (68° - 131°С), что доказывает образование комплексов как химически индивидуальных соединений. На ДСК-термограмме не наблюдается стеклования свободного Eudragit® ЕРО в интервале температур от 40 до 60°С, подтверждающих отсутствие свободного сополимера катионного характера на основе диметил- аминоэтилметакрилата и нейтральных эфиров метакриловой кислоты (Eudragit® EPO). Исследования мукоадгезивной способности ИПЭК показали, что образцы обладают мукоадгезивной способностью. Адгезивная способность обусловлена отрицательным зарядом карбоксильных групп редкосшитого полимера на поверхности частиц ИПЭК, обеспечивающих взаимодействие с олигосахаридными цепями муцина. Анализ размера и поверхностного заряда частиц показал, что полученные образцы ИПЭК обладают наноразмерностью, заряд частиц зависит от присутствия свободных ионизированных карбоксильных групп Carbopol® (Noveon®), либо положительно-заряженных диметиламиногрупп EPO на поверхности. Получены оптимальные образцы ДРПЛФ на основе: 1) ИПЭК Noveon® AA-1- Eudragit EPO (1:2), метформина, мальтодекстрина, спана-80 2) ИПЭК Carbopol® 10 Ultrez - Eudragit EPO (1:1), метронидазола, мальтодекстрина, спана-80 3) ИПЭК Noveon® AA-1- Eudragit EPO (1:2), клобетазола (при различных соотношениях 50:50, 70:30, 90:10), мальтодекстрина, спана-80. После получения лиофилизированных таблеток была проведена оценка распадаемости. Согласно проведенным исследованиям полученные образцы лиофилизированных быстродиспергируемых таблеток соответствуют требованиям, предъявлямым к данной лекарственной форме, а именно, распадаются в течении одной минуты. Был исследован размер и заряд частиц после диспергирования таблеток-лиофилизатов. Размер частиц снижается при введении ЛВ в состав таблетки, так со среднего размера частиц без ЛВ 921,2±34 нм при введении метформина размер становится почти в 2 раза меньше - 464,7±50 нм, а в случае с метронидазолом 272±35 нм. В случае лиофилизатов с клобетазолом в соотношении 5:5=323±69нм; 7:3=350±87нм; 9:1= 356±70 нм. Оценка высвобождения из ДРПЛФ с клобетазолом проводилась в среде искусственная слюна, на приборе ячейка Франца, при температуре 37±0,5ºС. Согласно полученным результатам, в случае образца в соотношении ЛВ:ИПЭК 5:5 наблюдается резкий рост показателей высвобождения с максимумом на 90 мин, с последующим снижением концентрации. При соотношении ЛВ:ИПЭК = 7:3 практически постоянный уровень высвобождения на протяжении всего эксперимента. А при соотношении 9:1 обеспечивается пролонгированное высвобождение, показатели высвобождения постепенно нарастают. Сравнительная оценка кинетики высвобождения метформина и метронидазола из полученных ДРПЛФ проводилась с использованием трех аппаратов для растворения: лопастной мешалки (метод 2), проточной ячейки (метод 3 по ГФ РФ, метод 4 USP), на ячейке Франца. Все методы были максимально приближены к условиям, симулирующим пребывание таблетки в ротовой полости. В случае метода 2 таблетка помещалась на дно стакана вместимостью 1 л, таблетка накрывалась диском с сетчатой поверхностью, что препятствовало всплытию и равномерному высвобождению ЛВ. В проточной ячейке скорость потока жидкости составила 2 мл/мин, что также максимально приближено к условиям в ротовой полости. В случае ячейки Франца диализная мембрана симулировала пребывание лекарственной формы на поверхности щеки, и постепенную диффузию ЛВ через нее. Из всех трех методов максимальные показатели высвобождения наблюдаются в методе «проточная ячейка» и ячейка Франца, последний метод наиболее подходит для оценки высвобождения из данных лекарственных форм. В случае метформина максимум высвобождения достигается через 90 мин эксперимента, при том на ячейке Франца видно максимум высвобождения, с последующим снижением показателей. При оценке высвобождения метронидазола также максимумы высвобождения ЛВ наблюдаются спустя 90 мин эксперимента в случае метода 2 и «проточной ячейки». При исследовании на ячейке Франца благодаря диффузии через диализную мембрану, концентрация ЛВ нарастает постепенно и составляет максимум через 270 мин. Таким образом, высвобождение из лиофилизированных таблеток начинается немедленно при помещении их в жидкую среду, а благодаря наличию в составе таблеток ИПЭК, даже при диспергировании таблетки на мелкие частицы, которые обладают мукоадгезивными свойствами к слизистой оболочке, становится возможным высвобождение ЛВ в течении длительного времени. Был произведен обсчет результатов кинетики высвобождения ЛВ из лиофилизированных таблеток. Согласно проведенному анализу высвобождение происходит нелинейно, по аллометрической функции во всех проведенных методах оценки высвобождения. Таким образом, получены оптимальные образцы ДРПЛФ на основе: 1) ИПЭК Noveon® AA-1- Eudragit EPO (1:2), метформина, мальтодекстрина, спана-80 2) ИПЭК Carbopol® 10 Ultrez - Eudragit EPO (1:1), метронидазола, мальтодекстрина, спана-80 3) ИПЭК Noveon® AA-1- Eudragit EPO (1:2), клобетазола (при различных соотношениях 50:50, 70:30, 90:10), мальтодекстрина, спана-80. Полученные образцы ДРПЛФ обладают распадаемостью в соответствии с предъявляемыми требованиями к диспергируемым лекарственным формам, а также характеризуются немедленным высвобождением ЛВ, а также благодаря наличию ИПЭК в составе становится возможным пролонгированное высвобождение из диспергированных частиц в течении длительного времени.

 

Публикации

1. Викторова А.С., Елизарова Е.С., Романова Р.С., Тимергалиева В.Р., Хуторянский В.В., Мустафин Р.И. Интерполимерные комплексы на основе Carbopol® и поли(2-этил-2-оксазолина) как носители для трансбуккальной доставки метформина Разработка и Регистрация Лекарственных Средств, №1, Т.10, С.25-32 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.33380/2305-2066-2020-10-1-00-00

2. Тимергалиева В.Р., Gennari C.G.M. , Cilurzo F., Мустафин Р.И. Interpolyelectrolyte complexes based on Carbopol® and oppositely charged polymers as new carriers for oral controlled diclofenac delivery Polymers for Advanced Technologies, - (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1002/pat.5256


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Были проведены фармакологические исследования оптимальных образцов ИПЭК в составе ДРПЛФ, содержащих метронидазол и ибупрофен: - острая токсичность синтезированных ИПЭК была исследована на лабораторных животных (мыши). - безвредность применения полученных поликомплексов и их композиций с лекарственными веществами (в составе ДРПЛФ) была исследована на экспериментальных животных (мыши). - проведены фармакокинетические исследования ДРПЛФ на кроликах методом ВЭЖХ по определению концентрации ЛВ в сыворотке крови животных на разных сроках наблюдения с лекарственными веществами (метронидазол, ибупрофен). Острая токсичность и безвредность. В исследовании было использовано 48 белых мышей—самцов массой 20-25 г, возрастом 4 мес. Водные растворы исследуемых соединений вводились однократно внутрижелудочно при помощи специального зонда. Токсичность всех соединений (№1,2,3) была изучена в дозах 1000 мг/кг и 2000мг/кг, каждая из которых вводилась в желудок 6 мышам. Контрольной группе вводилась дистиллированная вода аналогичным способом. Кроме того, была изучена токсичность соединения №1 в дозе 5000мг/кг. Общая продолжительность наблюдения за животными после введения веществ составляла 3 дня. В первый день животные находились под наблюдением в течение 6 часов. На протяжении всего периода наблюдений внешний вид, поведение животных и динамика прибавки массы тела у опытной группы не отличались от аналогичных показателей мышей контрольной группы. Снижения потребления корма, наличия каких—либо признаков интоксикации и гибели мышей в обеих группах не отмечалось. Таким образом, анализ результатов изучения острой токсичности соединений (№1,2,3) при однократном внутрижелудочном введении в дозах 1000мг/кг и 2000 мг/кг, а также соединения №1 в дозе 5000 мг/кг не выявил интоксикации и гибели животных. То есть, лиофилизированные таблетки, содержащие ИПЭК Carbopol 10/Eudragit EPO являются «относительно безвредными», а ПЛК Eudragit® E PO - ибупрофен в соотношении 1-1, 1-2 - «практически нетоксичными». Фармакокинетические исследования. Для фармакокинетических исследований были отобраны 12 кроликов-самцов породы Советская Шиншилла со средним весом 3,00 кг после ночного 12-часового голодания. Каждому кролику было введено по 1 таблетке, предварительно полученных методом лиофильной сушки (содержащих ИПЭК Carbopol 10/Eudragit EPO и метронидазол; либо ПЛК Eudragit® E PO - ибупрофен). Через определенные интервалы времени: 30мин; 1 час; 1,5 часа; 2 часа; 3 часа, 4 часа и 5 часов с момента введения отбирали пробы крови из ушной вены кроликов по 0,5-0,7 мл. После получения реэкстракта пробы вводили через дозатор в хроматограф. Измерения проводились на хроматографе LC-20 Prominence (Shimadzu, Япония) со встроенным УФ/Вид-спектрофотометрическим детектором при длине волны 221 нм для проб с ибупрофеном, при длине волны 319 нм для проб с метронидазолом. Концентрацию лекарственных веществ рассчитывали по методу абсолютной калибровки. Основные фармакокинетические показатели рассчитывались в программе по прикладной фармакокинетике Thermo Kinetica® (Version 5.0, Build 5.00.11; Thermo Fisher Scientific, США). Согласно полученным результатам фармакокинетических исследований образец 2 (содержащий полимер-лекарственный комплекс (ПЛК) Eudragit® EPO - ибупрофен) показывают максимальную концентрацию через 1 час эксперимента (0.9578 мкг/мл) по сравнению с субстанцией ибупрофена (0.2689 мкг/мл). Относительная биодоступность ПЛК Eudragit® E PO - ибупрофен составила Frel= 86,06%. Образец 1 (на основе ИПЭК Carbopol 10/Eudragit EPO и метронидазола) показывает максимальную концентрацию через 30 минут после введения диспергируемых таблеток - Сmax = 4,659 мкг/мл, по сравнению с введенной субстанцией метронидазола, ИПЭК с метронидазолом показывают большее AUC0-5ч, мкг×ч/мл = 8,760, MRT, ч = 7,188, чем субстанция метронидазола Сmax = 2,137; AUC0-5ч, мкг×ч/мл = 5,79, MRT, ч = 6,714. Относительная биодоступность составила Frel =107,6%. Таким образом, образцы таблеток с немедленным высвобождением лекарственных веществ показывают быстрое высвобождение лекарственных веществ через 30 мин (для ИПЭК с метронидазолом), через 1 час - (для ПЛК Eudragit® E PO - ибупрофен), что является главным критерием для лекарственных форм с немедленным высвобождением. То есть оба образца таблеток на основе ПЛК и на основе ИПЭК являются перспективными для немедленного высвобождения.

 

Публикации

1. Тимергалиева В.Р., Хуснутдинов Р.Р., Мусина Р.Р. , Елизарова Е.С. , Алсынбаев Р.Р. , Насибуллин Ш.Ф., Мустафин Р.И. Разработка диспергируемых в полости рта таблеток ибупрофена на основе полимер-лекарственного комплекса Разработка и регистрация лекарственных средств, - (год публикации - 2022)


Возможность практического использования результатов
Разработанные ДРПЛФ могут быть использованы при получении таблеток с немедленным высвобождением лекарственного вещества. Так как модифицированные лекарственные формы являются на сегодняшний день весьма перспективным направлением в области фармацевтических разработок. Разработанная технология получения ДРПЛФ позволит повысить биодоступность лекарственных веществ, при этом данные лекарственные формы являются удобными для применения пациентов. Технология получения ДРПЛФ может быть использована для разработки лабораторного регламента, в дальнейшем для производства ДРПЛФ с немедленным высвобождением лекарственного вещества.