Носитель для лекарственных средств и биологически активных веществ для лечения и диагностики и применение его для создания лекарственных средств и способа регулируемой управляемой доставки лекарственного средства или биологически активного вещества с регулируемой десорбцией его

Носитель для лекарственных средств и биологически активных веществ для лечения и диагностики и применение его для создания лекарственных средств и способа регулируемой управляемой доставки лекарственного средства или биологически активного вещества с регулируемой десорбцией его

Реферат

Изобретение относится к медицине, фармацевтике и биотехнологии и конкретно касается способов доставки лекарственных или терапевтических средств, или других биологически-активных веществ в организм человека и регулируемого их высвобождения.

Известен способ введения (доставки) лекарственного вещества путем наложения на патологический очаг прокладки, пропитанной лекарственным веществом, с одновременной остановкой кровопотока в области очага поражения и воздействия ультразвуком в течение 30 мин с периодическим расслаблением жгута (SU 556805, 05.05.77 г.).

Однако данный способ не обеспечивает достаточное проникновение лекарственного вещества через кожный покров, а глубина проникновения не превышает толщины эпидермиса кожи.

Известен способ доставки (введения) лекарственных веществ в раневую поверхность, заключающийся в напылении лекарственного раствора в виде факела лекарственного аэрозоля, озвученного ультразвуком (SU 1106485, 22.10.1982). Данный способ обеспечивает проникновение лекарственных веществ лишь на участках биоткани с нарушенным роговым слоем эпидермиса. Доставка лекарственных веществ вглубь биоткани через неповрежденный кожный покров является затруднительной, т.к. роговой слой эпидермиса служит защитным барьером, практически непроницаемым для жидкости, поступающей из внешней среды.

Вышеуказанные способы предназначены только для доставки лекарственного (терапевтического) средства на внешнюю, в основном раневую, поверхность биоткани, т.е. имеют ограниченное назначение.

Из RU 2250102 С2, 20.04.2005 известен способ введения препарата для направленного переноса и последующего освобождения биологически- активного соединения в организме животных после контакта со слизистыми оболочками, особенно к способу перорального и внутрилеговного введения. Биологически активное соединение заключают в микрокапсулу из биологически совместимого полимера или сополимера, который может проходить через желудочно-кишечный тракт и сохраняться на поверхности слизистой, не подвергаясь разрушению или подвергаясь ему в незначительной степени, что обеспечивает поступление биологически- активного соединения в пейеровы бляшки или другие ассоциированные со слизистой лимфатические ткани и проникновение в них в исходных эффективных количествах. Термином биологически совместимый полимерный материал обозначается полимер, не обладающий токсичностью, канцерогенным или воспалительным действием в организме. Желательно, чтобы индифферентный полимерный материал микрокапсул подвергался биодеградации, т.е. разрушался в ходе физиологических процессов до продуктов, не накапливающихся в тканях и выводящихся из организма. Микрокапсулы должны иметь такие размеры и физико-химические свойства, которые обеспечивали бы их эффективное избирательное поступление в пейеровы бляшки. В изобретении решены проблемы направленного переноса биологически-активного соединения в пейеровы бляшки и другие ассоциированные со слизистой ткани и включения в них.

Однако известный способ касается только способа перорального введения антигена животным, при котором он достигает пейеровых бляшек и включается в них, стимулируя, таким образом, иммунную систему слизистой, без потери иммуногенной активности в процессе транспорта по желудочно-кишечному тракту.

Данный известный способ перорального введения биологически-активного соединения животным обеспечивает его транспорт и включение в пейеровы бляшки для создания локальной или системной концентрации препарата, но касается доставки вполне конкретной фармакологической формы терапевтического средства, содержащей биологически-активный ингредиент и заключающий его полимерный или сополимерный индифферентный материал, предпочтительно поддающийся биодеградации, которая пригодна для переноса в слизистые оболочки данным способом.

При приеме лекарств и в диагностике заболеваний требуется, если только не является необходимым, осуществлять регулируемое высвобождение одного или нескольких веществ в организме пациента, в частности, организме млекопитающего, в течение длительного периода времени.

Регулируемое высвобождение в течение длительного периода времени, однако не удается обеспечить с использованием обычных способов приема лекарств, таких как прием внутрь или непосредственная инъекция лекарственного средства. Вместо получения регулируемой концентрации лекарства в течение длительного периода времени эти способы приема приводят к мгновенному высвобождению его в организме, после чего следует снижение концентрации лекарства в крови с течением времени. Мгновенное высвобождение лекарства с последующим снижением уровня лекарства в крови с течением времени часто является не самым предпочтительным способом приема. Лечение заболевания или состояния больного часто более эффективно, когда уровень лекарства в крови может поддерживаться на требуемом постоянном уровне в течение длительного периода времени. Кроме того, мгновенный ввод лекарства в организм может привести к созданию концентрации лекарственного средства, превышающей способности активных центров воспринимать его, и может превышать способность метаболического и экскреторного механизма живого организма. Если уровень лекарства останется повышенным, это может оказывать отрицательное воздействие на ткани или органы.

Непрерывное регулируемое высвобождение лекарства в течение длительного периода времени имеет также существенные клинические преимущества. Например, когда лечение лекарственным средством должно продолжаться в течение длительного периода времени, прием лекарства внутрь или непосредственная инъекция создают неудобства, связанные с необходимостью повторного приема. Кроме того, когда лечение требует повторного приема лекарства, возникает вероятность того, что пациент забудет или преднамеренно не станет принимать лекарство. Если будет обеспечена возможность непрерывного приема лекарства так, что будет осуществляться регулируемое его высвобождение в течение длительного периода времени, устраняется необходимость его повторного приема.

Для достижения требуемого уровня лекарства в крови в течение длительного периода времени были разработаны различные имплантанты, которые при приеме их пациентом обеспечивают непрерывное регулируемое высвобождение.

Имплантаты содержат активное вещество или лекарство в комбинации с полимерной системой доставки, которая контролирует высвобождение лекарства. Лекарство физически заключено в полимерной матрице и освобождается из матрицы путем диффузии через полимер или при разрыве полимерной матрицы. Как правило, полимерная система доставки является биологически совместимой рассасывающейся полимерной матрицей. Полимерная матрица, однако, не всегда является рассасывающейся. Когда используются не рассасывающиеся имплантаты, требуется хирургическое удаление имплантата после освобождения лекарства.

Для регулируемого высвобождения лекарства был разработан ряд матриц, включая полимерные матрицы, изготовленные на основе, например, гидрогелей, желатина, целлюлозы, органополисилоксановых каучуков, полиуретанов, воска, поливинилового спирта, полигликолевой кислоты и полимера молочной кислоты. Часто полимерная матрица представляет собой сополимер молочной кислоты и гликолевой кислоты ("PLGA", полимер молочной гликолевой кислоты). Лекарство высвобождается из матрицы PLGA под действием гидролизного расщепления матрицы. Когда полимерная матрица расщепляется, лекарство высвобождается в окружающие жидкости организма.

На скорость высвобождения лекарства влияет множество переменных, включая, например, выбор полимерной матрицы, концентрацию лекарства в матрице, размер и форму имплантата, способ изготовления имплантата, площадь поверхности имплантата и размер пор.

Из RU 2272617, 27.03.2006, в частности, известен такой способ регулируемого высвобождения лекарства в организме пациента, заключающийся во введении фармацевтического имплантата, включающего микрочастицы одного или нескольких лекарств, распределенных в рассасывающемся полимере, микрочастицы которого в достаточной степени связаны друг с другом для поддержания заранее заданной формы имплантата без полного спекания полимера, и в котором имплантат распадается на отдельные микрочастицы в течение некоторого времени после приема. При этом имплантат вводят внутримышечно или подкожно.

В настоящее время широкое распространение в медицине находят различные физические методы лечения, например, такие методы как магнитотерапия, в основе которых лежит воздействие на организм электромагнитного поля и использование различных магнитных материалов.

Так, например, из US 5236410, 1993 известен способ лечения опухолей, основанный на использовании магнитных частиц совместно с терапевтическим средством и воздействием электромагнитного поля. Способ заключается в селективной катетеризации печеночной артерии или при опухоли почки почечной артерии, через катетер под контролем рентгеноскопии вводят взвесь гексаферрита бария или стронция в масляном растворе диоксадэта при наведении на зону опухоли внешнего магнитного поля. При больших размерах опухоли артериальный кровоток после этого редуцируют металлической спиралью. Через 1-3 дня на опухоль воздействуют СВЧ-электромагнитным полем или ультразвуком до достижения температуры в опухоли 43-43,5°С и продолжают воздействие при этой температуре в течение 5-45 мин на 6-7 и 15-20 сут, а также через 3-6 мес. Осуществляют пункционную биопсию опухоли и при наличии жизнеспособных опухолевых клеток повторяют гипертермию.

Такой метод за счет одновременного воздействия на опухолевые клетки химиопрепарата и гипертермии ограничивает возможность попадания опухолевых клеток и продуктов их распада в общий кровоток, что уменьшает вероятность метастазирования и снижает интоксикацию организма. Рентгеноконтрастность эмболизата позволяет контролировать состояние опухоли и при необходимости осуществлять повторные курсы гипертермии.

В связи с этим, а также с учетом других не менее важных факторов большое применение находят магнитоактивные соединения, включающие в себя лекарственные вещества.

Доставка лекарственных препаратов к органам-мишеням в организме человека является одной из основных проблем, например, химиотерапии. Одним из способов решения этой проблемы является, как следует из вышесказанного, использование магниточувствительных носителей лекарственных веществ, которые вводятся внутрь кровеносных сосудов, переносятся током крови и локализуются в предназначенном месте при помощи магнитного поля. Известны магниточувствительные и биологически совместимые наносферы или наночастицы, имеющие диаметр, не превышающий 1500 нм, предназначенные для введения внутрь сосудов и локализации в определенном месте, которые состоят из углеводной кристаллической матрицы и магнитных частиц (заявка РСТ № WO 83/01738). Углеводная кристаллическая матрица представляет собой крахмал, гликоген, декстран или их производные. Известный носитель обладает недостаточно высокой гидролитической и ферментативной устойчивостью.

Известны также магнитные композитные микросферы на основе сетчатого органосиликонового полимера, которые состоят из ядра, представляющего собой намагничивающийся материал размером менее 300×10^-4 мкм, равномерно распределенный в сетке полисилсесквиоксана, содержащего более чем 2 винильные группы в молекуле и, возможно, ионогенную и/или невинильную активную группу, и поверхностного слоя, представляющего собой сетчатый кремний органический полимер (заявка ЕПВ № 0435785, 1991). Однако полимерная матрица этого известного носителя обладает недостаточно высокой биологической совместимостью.

Известен другой способ введения внутривенно биологически разрушаемого магниточувствительного носителя, содержащего магнитные частицы, покрытые полимерной матрицей (патент США № 4247406, 1981). В качестве магнитных частиц носитель содержит Fe₃O₄, а в качестве полимерной оболочки альбумин в количестве 5-350 мас.ч. Fe₃O₄ на 100 мас.ч. альбумина. Носитель обеспечивает относительно быстрое высвобождение лекарственного или биологически-активного вещества в водной среде или крови и в случае если на микросферы не воздействует протеолитический фермент, то носитель сохраняет свою целостность и активность до 48 ч.

Способ обладает тем недостатком, что используемый носитель обладает недостаточно высокой гидролитической и ферментативной стабильностью и магнитной восприимчивостью.

Использование управляемых способов доставки лекарственных (терапевтических) средств с помощью, например, магнитных носителей имеет важное значение, поскольку создает предпосылки для доставки лекарства к «органу-мишени» под действием внешнего магнитного поля. Использование магнитных лекарственных средств, как правило, уменьшает токсичность лекарственного вещества, а также обусловливает большую продолжительность действия, что позволяет уменьшить дозы лекарственного вещества. Кроме того, данная работа имеет теоретическое значение, а именно позволяет предположить, какие лекарственные вещества (их структурные аналоги) могут быть использованы для получения магнитоактивных соединений.

Известны способы получения магнитоактивных лекарственных веществ, основанные на заключении действующего вещества и магнитного компонента в связывающую оболочку (Giano Guan, Lin Shi yin, Zhang Xizeng, Zhongguo uaxue zazhi. Chin Pharm. G. - 1996. - 31, N1. - C.27-29; Т.М.Швец, Н.Ф.Кущевская, Э.В.Клочко, Врач. дело (Лiкар. справа.), 1997. - 1. С.37-78) и на сорбировании лекарственных веществ на поверхности частиц магнитного носителя (патенты РФ 2030618, 2068703), на получении магнитного компонента и формировании на его поверхности полимерной оболочки, в которую вводится лекарственное вещество (патент РФ 2065302; Formulation and characterization of magnetic poiyglutaraldehyde nanoparticles as carriers for polu-1-lysinemethotrexate/Hung C.T., Mcleod A.D., Gupta P.K. // Drug Dev. And Ind.Pharm. - 1994. - 16,3. С.509-521; Н.Л.Лукьянчикова, Л.И.Аутеншлюс, Н.А.Брусенцов, Бюл. Сиб. Отд. АМН СССР, 1989. - 1. - С.17-21). Известны высокоэффективные лекарственные препараты, получаемые гранулированием смеси магнитных материалов, противоопухолевых лекарственных средств (фторурацил, блеомицин, хромомицин) и адгезивных водорастворимых полимеров (гидроксипропилцеллюлоза и др.). (Заявка 2-9813 Япония), а также препараты, содержащие магнитные материалы и их использование: Ито Рицуко, Матида Йрсихару, Ямяминами Таканри, Нагаи Цунеузи. - 6339599 // РЖ. 19. Химия. Сводо. Т./ВИНИТИ. -1991 - 60. - С.76).

Известен способ доставки, например, адриабластина на магнитном носителе (патент РФ 2018312). Технологию осуществляют нанесением адриабластина на ферромагнетик в водном растворе с использованием в качестве ферромагнетика свежеприготовленного магнетита или порошка восстановленного железа, предварительно активированного 0,05 н. раствором минеральной кислоты. При этом раздельно получают магнетит и водный раствор терапевтического средства, а затем осуществляют нанесение лекарственного средства на порошки ферромагнетиков. Этот этап осуществляют следующим образом: определенный объем водной суспензии синтетического магнетита или активированного порошка железа, содержащий 1 г сухого ферромагнетика, помещают в реакционный сосуд, снабженный мешалкой. К реакционной смеси прибавляют водный раствор адриабластина с концентрацией (1-5) 10^-4 моль/л и перемешивают при 20°С в течение 0,5-4. Полученный продукт отделяют от избытка водной среды декантацией.

Известен другой способ доставки лекарственных средств с использованием магнитовосприимчивого носителя. Магнитовосприимчивый носитель состоит из микрокапсул, выполненных из высокомолекулярных органических соединений с включенными в них магниточувствительными частицами. Лекарственное средство наносят на носитель и используют при лечении опухолевых заболеваний с применением направленного транспорта средства к очагу поражения с помощью внешнего источника магнитного поля (K.Widder et al., J. of Pharm. Sci, 1976, v. 68, № 1, pp.79-89).

Однако известные магнитоуправляемые микрокапсулы не нашли своего реального применения в онкологической практике по ряду причин:

- получение магнитоуправляемых микрокапсул сопряжено с серьезными технологическими трудностями;

- не решен вопрос стандартизации микрокапсул, получаемых известным способом;

- не решен вопрос реализации промышленного выпуска микрокапсул. Кроме того, способ получения известных микрокапсул предполагает использование агрессивных сред и/или высоких температур, что несовместимо со многими лекарственными средствами. Обязательный компонент известных микрокапсул - высокомолекулярные органические соединения - несут в себе риск развития аллергических реакций, подверженность которым населения в последние годы нарастает.

Из RU 2143266, 27.12.1999 известен способ доставки (и лечения) лекарственного средства в организм человека с использованием магнитоуправляемого носителя, заключающийся во введении через катетер, подведенный к сосудам, питающим опухолевую ткань, лекарственных средств, сорбированных на железоуглеродных частицах, локализации средства в очаге поражения путем помещения магнита на поверхность тела, проецирующуюся на опухоль, при этом используют магнит, создающий градиент напряженности магнитного поля не ниже 3 Тл/м, а суспензию противоопухолевого средства вводят со скоростью не выше 1-2 мл/мин в качестве локального химиотерапевтического и/или лучевого противоопухолевого средства. При этом локализация средства в метастазах осуществляется за счет естественной тропности железоуглеродных частиц к местам локализации опухолевых конгломератов, а после его магнитной локализации в зоне опухолевого роста оно постепенно биотрансформируется и образующиеся при этом комплексные соединения стимулируют гемопоэз и противоопухолевый иммунитет.

Однако данный способ в большей степени касается доставки лекарственного средства при лечении опухолевых заболеваний.

Известен контролируемый магнитным полем способ доставки лекарств, в котором используют нержавеющую сталь SUS 316L, покрытую гидрогелем магнитного желатина (Li-Ying Huang et al, Abstract PSTu-L-494 of ICM 2006, Kyoto, Japan, August 20-25, 2006). Желатин интенсивно используется в системах доставки лекарств вследствие лучшей набухаемости и биосовместимости. Размер пор гидрогеля может контролироваться за счет изменения состава полимера, условия связывания и концентрации магнитного прекурсора. Модельное лекарство вводилось в пленку геля после приложения магнитного поля. Скорость выхода лекарства заметно снижалась по сравнению со случаем отсутствия поля. Что, по-видимому, может быть связано с более плотной конфигурацией гидрогеля, вызванной агрегацией магнитных наночастиц и уменьшением размера пор геля. Также гель продемонстрировал относительно низкую цитотоксичность для L929 клеточной линии, что указывает на его хорошую биосовместимость. Использованный метод демонстрирует хорошие возможности для таких биомедицинских приборов, как кардиоваскулярный стент с доставкой лекарств, а также для тканевой инженерии. Хорошим примером применения термочувствительных полимеров для доставки клеток является применение сополимера N-изопропилакриламида и акриловой кислоты для доставки хондроцитов при реконструкции хряща (J Biomed Mater Res A, 69,2,367-372, Au, etc). В подобной системе температура может изменяться при приложении магнитного поля.

Известно, что термочувствительные феррожидкости (типа F127), состоящие, например, из магнитных наночастиц, покрытых оболочкой из Pluronic F127, могут использоваться для управляемой магнитным полем десорбции лекарств (Ting - Yu Liu, et al, Abstract We A1-C2-3, ICM 2006, August 20-25, 2006, Kyoto, Japan). Отмечено, что такая F127 феррожидкость образовывала гель при температуре выше 23,8°С, что заметно ниже, чем для чистого Plutonic F127 (40,5°С). Лекарство может быть гомогенно распределено внутри F127 феррожидкости ниже критической температуры растворения и затем при температуре выше критической закапсулировано в феррогеле. Нагрев переменным магнитным полем магнитных частиц может быть использован для формирования таких гелей (J.H.Park et al, J.Magn. Magn. Mater, 2005, v. 293, p. 328; D.H.Kim et al, J. Magn. Magn. Mater, 2005, v. 293 p. 320). Эксперименты также показали, что десорбция лекарств в подобных гелях может также контролироваться постоянным магнитным полем. После приложения магнитного поля к гелю выход витамина В₁₂ увеличивается на 20%.

Однако физические и химические механизмы, вызывающие увеличение десорбции при приложении постоянного магнитного поля, неизвестны и, следовательно, не могут быть контролируемы.

Метод использования переменного магнитного поля, вызывающий перемагничивание магнитных моментов частиц и их последующий нагрев, известен и используется в гипертермии.

Технической задачей заявленной группы изобретения является повышение управляемости доставки лекарственного препарата или биологически-активного вещества, сорбционной емкости, эффективности доставки лекарственного средства в заданное место и эффективности локализации его в заданном месте, а также последующая регулируемая десорбция одного или нескольких лекарственных препаратов в заданное место, а также расширение возможностей при создании различных средств, используемых в медицине при диагностике и лечении.

Целью данного изобретения является также использование изменения (уменьшения или увеличения) температуры магнитного или сегнетоэлектрического материала за счет магнитокалорического и/или электрокалорического эффекта для повышения эффективности взаимодействия или активизации химических или биологических процессов в организме человека или животного. Под процессами взаимодействия подразумеваются процессы нековалентного связывания магнитных частиц с биологическими макромолекулами (протеинами и липопротеинами), взаимодействия магнитных наночастиц с клетками, DNA, а также взаимодействия магнитных наночастиц, закапсулированных в полимеры (poly - GMA), способные к селективному связыванию с другими исследуемыми молекулами.

Поставленная техническая задача достигается группой изобретения, представленной ниже.

Так, поставленная задача достигается созданием носителя для лекарственных средств, биологически-активных веществ, биообъектов, используемого в медицине при диагностике и лечении, в фармацевтической промышленности, представляющего собой магниточувствительный или сегнетоэлектрический материал и состоящий из магнитного компонента или сегнетоэлектрика, покрытого пленкой биосовместимого термочувствительного вещества (полимера) и/или распределенного в термочувствительной среде, свойства которых изменяются при нагреве или охлаждении при температуре выше или ниже температуры человеческого тела, при этом магнитный компонент или сегнетоэлектрический материал выполнен из вещества с большой величиной магнитокалорического или электрокалорического эффекта, имеющего температуру фазового перехода, лежащую вблизи температуры человеческого тела, и выбранного из группы, включающей редкоземельные, переходные и благородные металлы, их сплавы и интерметаллические соединения.

Магнитный компонент или сегнетоэлектрический материал представляют собой, например, частицы малых размеров, в частности, вплоть до наноразмерных, т.е. наночастицы с размерами, например, от единиц нанометров до 400 нм; при этом может представлять собой углеродные трубки, заполненные магнитным веществом (материалом) или сегнетоэлектриком, а также, в частности, нанопроволоку, например из гадолиния или сплава Fe_0,49Rh_0,51.

Магнитный компонент или сегнетоэлектрический материал предварительно может быть нанесен на традиционно используемые в технологии получения их подложки, например неорганические подложки, предпочтительно из двуокиси кремния или оксида магния; он может быть также предварительно покрыт защитным слоем, препятствующим дальнейшему его возможному окислению, например, слоем из графита или диоксида кремния или стекла.

При этом при получении носителя могут быть использованы одновременно два или более магнитных или сегнетоэлектрических материала с разной величиной магнитокалорического или электрокалорического эффекта. Также одновременно могут использоваться два или более термочувствительных полимера или среды с различающимися температурами фазовых переходов.

Термочувствительной средой в заявленном изобретении являются, в частности, термочувствительные полимерные пленки и термочувствительные гидрогели. В качестве термочувствительного полимера могут быть использованы полимеры и сополимеры с нижней критической точкой растворимости. Например, в качестве термочувствительных мономеров могут быть использованы N-этилакриламид, N-n-пропилакриламид, N-n-пропилметакриламид, N-изопропилакриламид, N-изопропилметакриламид, N-циклопропилакриламид, N-циклопропилметакриламид, N-этоксиэтилакриламид, N-этоксиэтилметакриламид, N,N-ди замещенный (мет)акриламид, такой как N,N-диметил (мет)акриламид.

В качестве сомономера для термочувствительных сополимеров можно использовать N-замещенные акриламиды и метакриламиды, O-замещенные акрилаты и метакрилаты, а также другие мономеры, позволяющие сополимеризацию с мономерами, образующими термочувствительные полимеры. Кроме акриламидов и метакриламидов, в качестве термочувствительного полимера с нижней критической точкой растворимости могут использоваться полимеры на основе N-винилкапролактама и на основе полоксамеров, например триблоксополимеров, состоящих из полиокитилена и полиоксипропилена.

Кроме синтетических полимеров с нижней критической точкой растворимости могут использоваться биополимеры, обладающие способностью к гелеобразованию при повышении температуры, например, метилцеллюлоза. Термочувствительной средой могут являться растворы и гели на основе желатина и коллагена.

Термочувствительные материалы образуют с частицами магнитного компонента или сегнетоэлектрика растворы, гели, коллоидные растворы, суспензии и дисперсии с использованием широко известных целевых добавок, способствующих образованию их.

В частности, магнитный компонент может представлять собой термочувствительную феррожидкость, например ферромагнитную жидкость в виде суспензии ферромагнитных частиц в биологически-активной жидкости, например в экстрактах растительных биологически-активных веществ, в частности в экстракте алоэ; или в виде ферросиликоновой жидкости.

Биологически-активными веществами в заявленной группе изобретений являются антигены, антитела, нуклеотиды, желатирующие агенты, ферменты, бактерии, дрожжи, грибы, вирусы, полисахариды, липиды, белки, гормоны, углеводы, клеточный материал. Они являются биочувствительным материалом при получении биосенсоров, полученных с использованием носителя, заявленного в качестве одного из изобретений заявленной группы.

Биосенсоры (биочувствительные элементы, биочипы) предназначены для использования в составе, в частности, сенсоров в биоаналитических анализах в биотехнологиях, в частности, в иммуноанализах, широко используемых в клинической диагностике для определения заболеваний или физиологического состояния.

Биосенсор включает подложку-носитель, заявленный в качестве одного из изобретений заявленной группы, к которой присоединены биологически-активные вещества, например антитела против Н.Pylori или антиген-связывающие фрагменты, которые вместе с биомолекулами термочувствительной среды (с отталкивающими биомолекулами) образуют слой чувствительного материала, специфичный к искомому анализируемому объекту, такому как бактерии, дрожжи, вирусы, антитела IgG, IgM, IgA, IgD и IgE, карциноэмбриональный антиген, антиген стрептококка группы А, вирусные антигены, антигены, ассоциированные с аутоиммунным заболеванием, аллергены, опухолевые антигены, антигены стрептококка группы Вб, антигены ВИЧ I или ВИЧ II, антитела к вирусам; антигены, специфичные к РСВ, антитело, антиген, фермент, гормон, полисахарид, белок, липид, углевод, лекарство, нуклеиновая кислота, Neicceria meningitises групп А, В, С, Y и W подгруппы 135, Streptococcus pneumoniae, E.coli K1, Haemophilus influenza типа А/В, антиген, полученный из микроорганизмов, антигены ПСА и CRP, гаптен, лекарство, допускающее злоупотребление, лекарственное средство, агенты окружающей среды или антигены, специфичные к гепатиту.

Далее происходит взаимодействие биологического образца, полученного от пациента, страдающего инфекцией, с биосенсором при приложении внешнего магнитного или электрического поля и обнаружение сигнала, возникающего при образовании комплекса антитело-антиген.

Носитель по изобретению, полученный с использованием магнитного компонента или сегнетоэлектрика с большой величиной магнитокалорического или электрокалорического эффекта в сочетании с термочувствительным веществом (термочувствительный биополимер, термочувствительная среда), может также быть использован при изготовлении различных имплантантов, в частности остеобластов.

Человеческая кость, когда ее обрабатывают способом для дифференцированного удаления минерала кости для получения «деминерализованной кости» (DMB), обладает способностью активно индуцировать рост новой кости при трансплантировании ее человеку (J.N.Kearney and R.Lomez, Advances in Tissue Banking, 1997, 1, 43-71). Такие материалы имеют широкое применение в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, так как остеоиндуктивная способность таких аллогенных костей позволяет осуществлять трансформацию примитивных клеток предшественников мезенхимы в хондробласты или остеобласты (C.J.Yim, Advances in Tissue Banking, 1999, 3, 87-111). Способ настоящего изобретения позволяет трансформировать DMB в материал со значительно улучшенной остеоиндуктивной активностью, что ускоряет образование и улучшает качество вновь образующейся кости.

Использование носителя согласно заявленному изобретению для получения имплантантов, например остеобластов, способствует стимулированию роста остеобластов, ускоряет доставку этих имплантантов местно в рану или дефект кости.

Такой фармацевтический имплантант предназначен для регулируемого высвобождения лекарства, после введения его в организм с использованием внешнего магнитного или электрического поля он распадается (отсоединяется сначала - десорбируется с подложки-носителя) на отдельные микрочастицы в течение некоторого необходимого и заданного периода времени после приема-введения его.

Изобретение, таким образом, предусматривает и имплантант, предназначенный для регулируемого высвобождения лекарства в организме пациента. Фармацевтический имплантат включает микрочастицы одного или нескольких лекарств, распределенные в рассасывающемся (биодеградируемом) полимере (термочувствительная среда), в котором микрочастицы в достаточной степени взаимосвязаны для поддержания заранее определенной формы имплантата без полного слипания полимера, и в котором имплантат рассасывается на отдельные микрочастицы с течением времени после приема, и который нанесен на подложку-носитель, заявленный в качестве изобретения.

Количество лекарства может составлять приблизительно от 0,5 до 95% (мас./мас.) микрочастиц. Предпочтительно, количество лекарства составляет приблизительно от 5 до 75% (мас./мас.) микрочастиц.

Рассасывающийся (биодеградируемый) полимер может представлять собой полимер молочной кислоты, гликолевой кислоты, полиэтиленгликоль, поли-(орто-сложный эфир), поликапролактоны или их сополимеры.

Фармацевтический имплантат может дополнительно включать одну или большее количество добавок. Добавки могут представлять собой рассасывающиеся (биодеградируемые) полимеры, маннит, декстрозу, инозит, сорбит, глюкозу, лактозу, сахарозу, хлористый натрий, хлористый кальций, аминокислоты, хлорид магния, лимонную кислоту, уксусную кислоту, яблочную кислоту, фосфорную кислоту, глюкуроновую кислоту, глюконовую кислоту, полисорбит, ацетат натрия, цитрат натрия, фосфат натрия, стеарат цинка, стеарат алюминия, стеарат магния, карбонат натрия, биокарбонат натрия, гидроксид натрия, поливинилпирролидоны, полиэтиленгликоли, карбоксилметилцеллюлозы, метилцеллюлозы, крахмал или их смеси.

Фармацевтический имплантат может иметь цилиндрическую форму с диаметром приблизительно от 0,5 до 5 мм и длиной приблизительно от 0,5 до 10 см. Предпочтительно его диаметр составляет приблизительно от 1 до 3 мм и длина приблизительно от 1 до 5 см.

Вышеописанный носитель, являющийся одним из заявленных изобретений, может быть использован для получения субстратов (с нанесенным на него термочувствительным полимером) в клеточных технологиях и обеспечивает открепление культивированных на нем клеток (in vitro) для последующей их трансплантации без применения протеолитических ферментов и диссоциирующих агентов.

В качестве термочувствительных полимеров используют преимущественно сополимеры N-изопропилакриламида (НИПА) и N-третбутилакриламида (НТБА).

Открепление клеток обеспечивается при снижении температуры среды ниже критического значения, определяемого критической температурой растворения в водных растворах полимеров, при использовании в качестве носителя полимерного субстрата магнитного материала (компонента) или сегнетоэлектрика с большой величиной магнитокалорического или электрокалорического эффекта.

В качестве культивированных клеток используют, например, фибропласты линии NCTC clone L929. Клетки культивировали в среде Игла в модификации Дальбекко (ВЬУЬ), содержащей 10% эмбриональной телячьей сыворотки (ЭТС), 50 мкг/мл пенициллина, 50 мкг/мл стрептомицина и 1% L-глутамина при 37°С во влажной атмосфере, содержащей 95% воздуха и 5% CO₂.

Поставленная задача достигается также способом регулируемой управляемой доставки лекарственного или терапевтического препарата или биологически-активного вещества в организм, включающим введение лекарственного средства, состоящего из лекарственного или терапевтического препарата или биологически-активного вещества, адсорбированного на магнитном материале или сегнетоэлектрическом веществе, покрытом пленкой из термочувствительного полимера и/или распределенного в другой термочувствительной среде, обеспечивающей регулируемую десорбцию лекарственного или терапевтического препарата или биологически-активного вещества за счет фазового перехода из нерастворимого в растворимое состояние при снижении температуры среды ниже критического значения, определяемого критической температурой растворимости полимера, и ниже температуры человеческого тела, при этом магнитный или сегнетоэлектрический материал выполнен из вещества с большой величиной отрицательного магнитокалорического или электрокалорического эффекта, и имеющего температуру фазового перехода, лежащую вблизи температуры человеческого тела, и выбранного из группы, включающей редкоземельные, переходные и благородные металлы, их сплавы и интерметаллические соединения, например сплавы FeRh, локализацию лекарственного или терапевтического средства или биологически-активного вещества в необходимом заданном месте, причем снижение температуры среды в заданном месте, обуславливающее десорбцию лекарственного или терапевтического препарата или биологически-активного вещества, осуществляют при приложении внешнего магнитного или электрического поля и за счет охлаждения магнитного или магнитокалорического материала, обусловленного отрицательным магнитокалорическим эффектом и обеспечивающего охлаждение термочувствительного полимера или другой термочувствительной среды.

При этом магнитный или сегнетоэлектрический материал представляет собой частицы малых размеров вплоть до наноразмеров, кроме того, они могут быть выполнены в виде пластинок, и, кроме того, магнитный или сегнетоэлектрический материал может представлять собой нанотрубки, заполненные магнитным веществом или сегнетоэлектриком; магнитный материал или сегнетоэлектрик может состоять из нанопроволок, сделанных из никеля или сплава Fe_0,49Rh_0,51 размером 200 нм в диаметре и 20 мкм в длину, кроме того, они могут быть выполнены из магнитных наночастиц, пленок или объектов другой формы, друг