Система доставки биологически активных веществ с помощью ниосом

Система доставки биологически активных веществ с помощью ниосом

Реферат

Изобретение относится к биологии и медицине и может быть использовано для доставки биологически-активных веществ (БАВ) в ткани макроорганизма в фармакологии и косметологии. Включение БАВ в ниосомы обеспечивает их эффективную дозированную доставку в клетки тканей. Это происходит за счет способности неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ) формировать ниосому - структуру, подобную цитоплазматической мембране клетки.

Ниосомы - это везикулы, состоящие из оболочки в виде нерастворимого в воде двойного слоя неионогенного эмульгатора (ПАВ), которые представляют собой группу веществ диметикон кополиолов, представляющих собой эфиры полиэтиленгликоля и полидиметилсилоксановой основы и заключенного внутри капсулы биологически-активного вещества. Таким образом, диметикон кополиолы представляют собой гибрид кремния и углерода. В отличие от липосом, сделанных на основе фосфолипидов, ниосомы имеют целый ряд преимуществ для доставки БАВ. Наличие ковалентной связи Si-О в гидрофобной части молекулы полидиметилсилоксановой основы эмульгатора, которая обладает большой эластичностью и реакционной способностью, позволяет направленно доставлять широкий спектр БАВ при помощи реакционноспособных участков и целенаправленно их выпускать из везикулы. Эти свойства позволяют использовать ниосомы для внутритканевой доставки БАВ (антибиотиков, витаминов, растительных и животных экстрактов).

Известен внутритканевый способ доставки БАВ с помощью липосом (Патент РФ №2234311, опубл. 20.08.2004. Бюл. №23). Доставка ингредиентов осуществляется за счет того, что компоненты бислойной мембраны липосом активно включаются в метаболические процессы, взаимодействуя с клетками макроорганизма, и вызывают изменения функционального состояния отдельных органов и систем.

Изучение биологической и функциональной активности липосом открыло возможности применения их транспортной функции, которая заключается в доставке БАВ внутрь клетки кожи (Патент РФ №2241440, опубл. 10.12.2004. Бюл. №34).

Однако недостатком липосом является содержание в их структуре амфифильных фосфолипидов, обладающих высокой способностью к окислению (прогорканию), а также наличие остаточных количеств канцерогенных растворителей (хлороформа, метанола), используемых при изготовлении липосом, и значительные затраты механической энергии для формирования везикулы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится метод доставки БАВ с помощью силоксановых эмульгаторов (патент США - US Patent 5364633. Silicone vesicles and entrapment, 15/11/1994), сущность которого заключается в включении растворимого в воде БАВ в везикулы, сформированные из силоксанового поверхностно-активного вещества, предварительном растворении БАВ и вовлечении его в везикулу при добавлении силоксанового поверхностно-активного вещества, легкого перемешивания смеси, дальнейшего удаления избытка воды и БАВ.

Недостатком прототипа является недостаточная воспроизводимость везикул, сопровождающееся образованием мицелл (неполноценных везикул), и, как следствие, недостаточное включение БАВ в везикулы. Недостаточная воспроизводимость везикул заданного размера сопровождается увеличением расхода силоксанового эмульгатора, что может привести к возможному раздражению кожного покрова и удорожанию целевого продукта.

Целью изобретения является разработка системы эффективной доставки БАВ в ткани. Поставленная цель достигается тем, что для доставки БАВ в ткани применяются модифицированные силиконовые неионогенные эмульгаторы, представляющие собой диметикон кополиолы, способные формировать везикулы - ниосомы.

По отношению к прототипу заявляемое изобретение отличает то, что полученные ниосомы обладают повышенной стабильностью за счет наличия гидрофильных остатков полиэтиленгликоля (ПЭГ) и наличия реакционных участков в диметиконе (полидиметилсилоксановой части молекулы ПАВ). Ниосомы, полученные из диметикон кополиолов, представляют собой полноценные мультиламеллярные везикулы, обладающие хорошей воспроизводимостью, и являются отличным инструментом доставки широкого спектра БАВ. Наличие полидиметилсилоксановой основы позволяет получать везикулы, способные противостоять широкому спектру растворителей, таких как этиловый спирт, изопропилпальмитат и т.д. Таким образом, в отличие от других везикул, ниосомы могут использоваться в спиртосодержащих рецептурах.

Для доставки ниосом к клеткам тканей в качестве носителя может использоваться гель, пространственная структура которого позволяет удерживать ниосомы во взвешенном состоянии, сохраняя их структурную целостность.

Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Пример 1.

В качестве диметикон кополиола для формирования ниосом использовали поверхностно-активное соединение, содержащее 18 полиоксиэтиленовых групп в полиэтиленгликоле (ПЕГ-18 диметикон).

В связи с тем что БАВ занимают небольшой объем относительно других компонентов геля, его включение в ниосомы производится путем добавления 2% ПЕГ-12 диметикона к раствору БАВ в отдельной емкости. Процесс проводят при комнатной температуре и интенсивном механическом встряхивании в течение 5 минут. После включения БАВ в ниосомы суспензия ниосом вносится к другим компонентам геля при комнатной температуре. Особенностью включения липидной фазы геля, содержащей 5% масла авокадо и 5% циклометикона, в ниосомы является предварительное в ней растворение 2% ПЕГ-18 диметикона, перемешивание и последующее внесение в водную фазу смеси. Заключительная стадия формирования везикул происходит при интенсивном механическом перемешивании смеси.

В качестве доставляемого БАВ используют экстракт стволовых клеток плаценты свиньи, ускоряющий пролиферацию кератиноцитов (клеток кожи человека) - Решение о выдаче патента РФ от 24.04.2007 г. по заявке №2006105864/15.

Процесс приготовления экстракта стволовых клеток заключается в том, что отмывку тканей плаценты свиной проводят в фосфатном буфере или растворе Хэнкса с последующим измельчением ее на кусочки 2-3 см², кусочки заливают 150 мл 25% раствора трипсина, трипсинизацию проводят на магнитной мешалке в течение 3 часов при 20°С, затем биомассу региональных стволовых клеток выращивают монослоем на среде 199 с последующей водно-солевой экстракцией.

Полученный водно-солевой экстракт стволовых клеток с 5, 15 и 30% содержанием белка использовали для включения в ниосомы.

Фазы приготовления и рецептура геля представлены в таблице 1.

Фаза А приготавливается при комнатной температуре путем механического перемешивания компонентов в смесителе. Фазы Б и В, содержащие суспензии ниосом, изготавливаются отдельно по вышеописанной технологии и вносятся в фазу А при перемешивании. Для стабилизации концентрации водородных ионов (рН) до 6,6-7,0 и формирования структуры геля вносят фазу Г.

Приготовленный гель наносят на предварительно очищенную кожу 1 раз в день. Ежедневно перед повторным нанесением геля оценивают степень кератинизации. Максимальное увеличение степени кератинизации составляет 10% от исходных значений и наступает на 5 день от нанесения геля.

Пример 2. Выполняется аналогично примеру 1, только в качестве диметикон кополиола для формирования ниосом использовали поверхностно-активное соединение, содержащее 12 полиоксиэтиленовых групп в полиэтиленгликоле (ПЕГ-12 диметикон), а также суспензия ниосом вносится в количестве 5%, в состав которых включен 15% (по белку) экстракт стволовых клеток. Максимальное увеличение степени кератинизации составляет 30% от исходных значений и наступает на 5 день от нанесения геля.

Пример 3. Выполняется аналогично примеру 1, только в качестве диметикон кополиола для формирования ниосом использовали поверхностно-активное соединение, содержащее 20 полиоксиэтиленовых групп в полиэтиленгликоле (ПЕГ-20 диметикон), а также суспензия ниосом вносится в количестве 8%, в состав которых включен 30% (по белку) экстракт стволовых клеток. Максимальное увеличение степени кератинизации составляет 30% от исходных значений и наступает на 5 день от нанесения геля.

Таким образом, оптимальной является система доставки - суспензия ниосом в количестве 5% (от массы геля) с содержанием 15% (по белку) экстракта стволовых клеток (пример 2). Дальнейшее повышение процентного содержания ниосом и экстракта стволовых клеток не приводит к увеличению степени кератинизации.

Сконструированный гель прошел клинические испытания в краевом кожно-венерологическом диспансере и на кафедре дерматологии и косметологии Ставропольской государственной медицинской академии (протокол №11 от 25.11.2005). В результате проведенных исследований подобрано оптимальное процентное соотношение ниосом и экстракта стволовых клеток, позволяющее получить максимальное увеличение степени кератинизации (таблица 2).

Таблица 1.
Фазы приготовления и рецептура геля с экстрактом стволовых клеток
№ п/п	Наименование ингредиента	Содержание в % (по массе)
Фаза А
1	Дистиллированная вода	до 100
2	Консервант	0,05
3	Гелеобразователь	2,5
4	Отдушка	0,15
5	Гиалуроновая кислота	0,1
Фаза Б
6	Суспензия ниосом, содержащая экстракт стволовых клеток	3,0-8,0
Фаза В
7	Суспензия ниосом, содержащая липидную фракцию (5% масла авокадо, 5% циклометикона)	12,0
Фаза Г
8	Триэтаноламин	2,0

Таблица 2.
Процентное соотношение ниосом и экстракта стволовых клеток
Примеры	1	2	3
Суспензия ниосом	3	5	8
(мас.% внесения в гель)
Экстракт стволовых клеток	5	15	30
(мас.% белка)
Степень кератинизации (% увеличения от исходного значения)	10	30	30

Протокол клинической апробации
№11 от 25 ноября 2005 г.
Ставропольская государственная медицинская академия
Кафедра дермато-венерологии и косметологии
Гель с ниосомами
Заявитель: Базихов Игорь Александрович»
г.Ставрополь, пр-т Октябрьской 34, кв.4.
Показатели безопасности: СанПиН 1.2.681-97 «Гигиенические требования к производству и безопасности парфюмерно-косметической продукции»
табл. №3
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
№ п/п	Наименование показателя*	Гель с БАВ** (контроль)	Гель с БАВ**, включенными в ниосомы
Содержание ниосом в геле, %
3%	5%	8%
1	Степень кератинизации (% увеличения от исходного значения)	6	10	30	30
2	Степень увлажнения (% увеличения от исходного значения)	2	5	30	30
3	Содержание экстракта стволовых клеток (мас.% белка)	15	5	15	30
4	Вид диметакон кополиола, использованного для приготовления ниосом	-	ПЕГ-18 Диметикон	ПЕГ-12 Диметикон	ПЕГ-20 Диметикон
5	Капельный тестслабая гиперемияотечностьед. везикул, высыпания	отсутствиеотсутствиеотсутствие	отсутствиеотсутствиеотсутствие	отсутствиеотсутствиеотсутствие	отсутствиеотсутствиеотсутствие
6	Компрессорный тестслабая гиперемияотечностьед. везикул, высыпания	отсутствиеотсутствиеотсутствие	отсутствиеотсутствиеотсутствие	отсутствиеотсутствиеотсутствие	отсутствиеотсутствиеотсутствие
* Гель исследовался на 27 апробантах в течение 5 дней
**В качестве БАВ использовались экстракт стволовых клеток из плаценты свиньи, циклометикон и масло Авокадо

Система доставки биологически активных веществ, состоящая из поверхностно-активных веществ, представляющих собой модифицированные силиконовые эмульгаторы - диметикон кополиолы, образующие везикулы - ниосомы, биологически активных веществ, включенных в везикулы, представляющих собой экстракт стволовых клеток из плаценты свиньи, масла авокадо и циклометикона, которые включены в состав геля, содержащего, мас.%:

суспензии ниосом, содержащих экстракт стволовых клеток	3,0-8,0
суспензии ниосом, содержащих масло авокадо и циклометикон	12,0
триэтаноламин	2,0
гелеобразователь	2,5
гиалуроновая кислота	0,1
отдушка	0,15
консервант	0,05
дистиллированная вода	до 100