Композиции и способы для уничтожения клеток

Композиции и способы для уничтожения клеток

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Предлагаемое изобретение относится к композициям и способам для уничтожения клеток. Более конкретно, к композициям и способам для уничтожения живых клеток-мишеней или иного нарушения жизненно важных внутриклеточных процессов и/или межклеточных взаимодействий, в то же время эффективно сохраняя на прежнем уровне значение рН среды, окружающей клетки.

Уровень техники

Различные виды клеточного материала, как известно, вредны и потенциально смертельны для человека. Например, злокачественные клетки - вторая ведущая причина смертности в Соединенных Штатах после сердечных заболеваний (Boring и др., (1993), СА Cancer Journal for Clinicians 43:7). Клеточные микроорганизмы также ответственны за широкий диапазон болезней. Целевое и выборочное уничтожение клеток (например, раковых клеток и патогенных бактерий) экстенсивно исследовано в биотехнологической индустрии.

Микроорганизмы могут проникать в ткани организма-хозяина и пролиферировать там, вызывая серьезные болезненные симптомы. Патогенные бактерии были идентифицированы как первопричина множества истощающих или фатальных заболеваний, включая, например, туберкулез, холеру, коклюш, чуму и т.п. Для лечения таких серьезных инфекций применяют лекарства, такие как антибиотики, которые убивают инфекционного агента. Однако патогенные бактерии обычно вырабатывают сопротивляемость антибиотикам, и требуются улучшенные средства, чтобы предотвратить распространение инфекций, вызываемых такими микроорганизмами.

Инфекция является частым осложнением множества инвазивных хирургических, терапевтических и диагностических процедур. Для процедур с использованием имплантируемых медицинских устройств предотвращение инфицирования может оказаться особенно проблематичным, поскольку бактерии могут образовывать биопленки, которые защищают микробы от уничтожения иммунной системой индивидуума. Поскольку эти инфекции трудно поддаются лечению антибиотиками, это часто влечет за собой необходимость извлечения имплантированного устройства, что является травматичным для пациента и повышает расходы на лечение.

Ввиду того, что трудности, связанные с устранением инфекций, обусловленных наличием биопленок, хорошо известны, был разработан целый ряд технологий обработки поверхностей и жидкостей для промывки поверхностей с целью предотвращения или уменьшения скорости образования биопленок. Биопленки оказывают неблагоприятное воздействие на медицинское оборудование и прочие системы, играющие важную роль в здравоохранении, такие как системы водоснабжения и пищеблоки. Был предложен ряд технологий обработки поверхности органическими или неорганическими материалами с целью воспрепятствования образованию биопленок. Например, были использованы различные методы покрытия поверхности медицинских устройств антибиотиками (см., напр., патенты США №4107121, 4442133, 4895566, 4917686, 5013306, 4952419, 5853745 и 5902283) и другими бактериостатическими соединениями (см., напр., патенты США №4605564, 4886505, 5019096, 5295979, 5328954, 5681575, 5753251, 5770255 и 5877243).

Несмотря на применение этих технологий, загрязнение медицинских устройств и связанный с этим риск развития инвазивной инфекции продолжают оставаться актуальной проблемой.

Возбудители инфекции повсеместны в медицинской среде, невзирая на энергичные действия по соблюдению антисептики. Присутствие этих микроорганизмов может приводить к инфицированию госпитализированных больных и медицинского персонала. Такая инфекция, называемая нозокомиальной, часто включает микроорганизмы, более вирулентные и более необычные, чем микроорганизмы, встречающиеся вне стен больничных учреждений. Кроме того, более вероятно, что приобретенные в больнице инфекции связаны с микроорганизмами, у которых сформировалась резистентность по отношению к целому ряду антибиотиков. Хотя санитарно-гигиеническая обработка и борьба с бактериальными загрязнениями являются обычной практикой, возбудители инфекции легко колонизируют различные поверхности в медицинской среде, особенно те поверхности, на которых конденсируется влага или которые погружены в жидкость. Даже материалы, использующиеся для создания биологического барьера, такие как материал перчаток, фартуков и щитков, могут служить источником инфекции для пользующегося ими персонала и для прочих лиц в медицинском учреждении. Несмотря на стерилизацию и санитарно-гигиеническую обработку, различные металлические и неметаллические материалы в медицинских учреждениях могут аккумулировать опасные микроорганизмы, попавшие в биопленку, из которой они могут переходить к другим организмам-хозяевам.

Любое средство, используемое для ингибирования образования биопленок в медицинской среде, должно быть безопасным для пользователя. Некоторые биоциды в количествах, достаточных для создания препятствий образованию биопленок, могут также повреждать ткани организма-хозяина. Антибиотики, введенные в ткани местно, могут вызывать образование резистентных микроорганизмов, способных впоследствии образовывать сообщества в виде биопленок, планктонные микроорганизмы которых аналогичным образом окажутся резистентными к конкретным антибиотикам. Любое средство борьбы с образованием биопленок и средство, предохраняющее от биологического обрастания, кроме того, не должно препятствовать реализации целебного действия медицинского устройства. Были подобраны определенные материалы, с которыми особенно удобно обращаться оператору, обладающие мягкостью, водонепроницаемостью, растяжимостью и долговечностью при сжатии, характеристиками, которые не могут быть изменены при введении средства, обладающего антимикробным действием. Еще одной проблемой является вероятность того, что материалы, наносимые на поверхность имплантируемых устройств с целью ингибирования загрязнения и образования биопленок, оказывают тромбогенное действие.

Образование биопленок является важной проблемой для здравоохранения. Известно, что системы питьевой воды являются скоплением биопленок, даже если эти системы содержат дезинфицирующие средства. В любой системе, имеющей границу раздела между твердой поверхностью и жидкостью, возможно образование биопленок. Хорошо известно, что градирни кондиционеров воздуха являются источником риска для учреждений здравоохранения вследствие образования биопленок, что подтверждают эпизодические вспышки инфекций, таких как болезнь легионеров. Биопленки были обнаружены в трубках, по которым текут жидкости, таких как гемодиализные трубки, и в трубопроводах систем водоснабжения. Было также обнаружено, что биопленки вызывает биообрастание в некоторых городских резервуарах-накопителях, колодцах частных домовладений и в ирригационных системах капельного орошения, причем обработка хлором в концентрациях вплоть до 200 ppm не препятствует этому.

Образование биопленок является постоянной проблемой при производстве пищевых продуктов. В производство пищевых продуктов вовлечены жидкости, твердые материалы и их комбинации. В качестве примера в линиях по переработке молока имеются трубы для транспортировки жидкостей и поверхности постоянного контакта с жидкостями. Очистка доильных установок и оборудования по переработке молока в настоящее время производится с использованием совокупности механических, тепловых и химических процессов в методах очистки на местах с использованием аэрации. Кроме того, сам молочный продукт подвергается пастеризации. При сыроварении биопленки могут приводить к образованию кристаллов лактата кальция в случае производства сыра сорта Чеддер. Линии для переработки и упаковки мяса аналогичным образом подвержены образованию биопленок. Они могут образовываться как на неметаллических, так и на металлических поверхностях. Биопленки на предприятиях по мясопереработке были обнаружены на резиновых «пальцах», пластиковых завесах, материалах ленточных транспортеров, оборудовании для потрошения и поверхностях изделий из нержавеющей стали. Борьбу с образованием биопленок и с загрязнением микроорганизмами при производстве пищевых продуктов затрудняет необходимость соблюдения дополнительного требования, чтобы используемое средство не влияло на вкус, текстуру и внешний вид продукта.

Таким образом, существует необходимость придания различным поверхностям бактерицидных свойств. Имеется активный интерес к материалам, способным уничтожать вредные микроорганизмы. Такие материалы могут использоваться для нанесения на поверхности предметов общего пользования людьми в повседневной жизни, например на дверные ручки, детские игрушки, клавиатуры компьютеров, телефоны, полотенца, медицинские устройства и т.д. с целью придания им антисептических свойств и тем самым лишения их способности быть средством передачи бактериальных инфекций. Поскольку обычно материалы не обладают антимикробными и цитоцидными свойствами, необходимо их модифицировать. Например, поверхности, химически модифицированные полиэтиленгликолем и некоторыми другими синтетическими полимерами, способны отторгать (хотя и не уничтожать) микроорганизмы (Bridgett, M.J., и др., (1992) Biomaterials 13,411- 416; Arciola, С.R., и др. Alvergna, P., Cenni, E. & Pizzoferrato, A. (1993) Biomaterials 14, 1161-1164; Park, К.D., Kim, Y.S, Han, D.K., Kim, Y.H., Lee, E.H.В., Suh, H. & Choi, K.S. (1998) Biomaterials 19, 51-859).

В качестве альтернативы материалы могут быть пропитаны антимикробными средствами, такими как антибиотики, четвертичные аммонийные соединения, ионы серебра или йода, которые постепенно высвобождаются со временем в окружающий раствор и уничтожают находящиеся там вредоносные клетки и микроорганизмы (Medlin, J. (1997) Environ. Health Preps. 105,290-292; Nohr, R.S. & Macdonald, G.J. (1994) J. Biomater. Sci., Polymer Edn. 5,607-619 Shearer, A.E.H., и др. (2000) Biotechnol. Bioeng 67,141-146). Хотя эффективность этих подходов и была подтверждена для водных растворов, содержащих бактерии, предполагается, что они не будут эффективно действовать на присутствующие в воздухе бактерии в отсутствие жидкой среды. Это особенно справедливо для материалов, в основе действия которых лежит принцип постепенного высвобождения, которым также свойственна потеря активности после израсходования выщелачивающегося антибактериального средства.

Были разработаны общие методики покрытия/модификации поверхностей, которые применимы к большей части материалов, независимо от их природы.

Существуют полимеры, которым присущи антимикробные или антистатические свойства. Такие полимеры могут применяться или использоваться в сочетании с широким спектром субстратов (например, со стеклом, тканями, металлом, целлюлозными материалами, пластиками и т.д.) для придания субстрату антимикробных и/или антистатических свойств. Кроме того, такие полимеры могут также использоваться в сочетании с другими полимерами для придания этим другим полимерам антимикробных и/или антистатических свойств.

К этим материалам, однако, предъявляются как требование высокой стойкости, так и совместимости, а также возможности их использования на широком спектре полимерных материалов и субстратов и совместно с ними. Были предложены различные добавки и полимерные системы, придающие антимикробные свойства. См., например, патент США №3872128, автор Byck, патент США №5024840, авторы Blakely и др., патент США №5290894, авторы Malrose и др., патенты США №5967714, 6203856 и 6248811, авторы Ottersbach и др., патент США №6194530, авторы Klasse и др., и патент США авторов Siddiqui и др.

Остается, однако, необходимость в потенциально менее токсичных полимерных композициях, придающих стойкую способность уничтожать клетки широкому спектру субстратов и материалов.

Очень хорошо известно, что заряженные молекулы в растворе способны уничтожать бактерии (Endo и др., 1987; Fidai и др., 1997; Friedrich и др., 2000; Isquith и др., 1972). Однако позднее стало понятно, что заряженные частицы, присоединенные к поверхностям, также способны уничтожать бактерии при контакте с ними. Все они содержат катионные, положительно заряженные группы, такие как группы четвертичного аммония (Thome и др., 2003) или фосфония (Kanazawa и др., 1993; Рора и др., 2003). Были исследованы различные структуры: самособирающиеся монослои (Atkins, 1990; Gottenbos и др. 2002; Rondelez & Bezou, 1999), слои полиэлектролитов (Lee и др., 2004; Lin и др., 2002, 2003; Рора и др., 2003; Sauvet и др., 2000; Thome и др., 2003; Tiller и др., 2001) и дендримеры ветвистой структуры (Cen и др., 2003; Chen & Cooper, 2000, 2002). Важным преимуществом такого подхода является то, что молекулы биоцидов ковалентно присоединены к субстратам, что обеспечивает возможность их повторного использования после процессов очистки и предотвращает неконтролируемое высвобождение материала в окружающую среду. Однако сущность механизмов биоцидного действия до сих пор не установлена.

Недавно Kigler и др. (2005) сообщили о существовании порогового значения плотности заряда, выше которого быстро происходит гибель бактерий при адсорбции на субстратах, несущих катионные группы четвертичного аммония. Авторы привили кватернизованные цепи поливинилпиридина к поверхности стекла двумя различными методами и изменяли плотность заряда во внешнем слое (ПЗВС) внутри органического слоя в диапазоне от 10¹² до 10¹⁶ положительных зарядов на см². Проведенные ими измерения показали, что этот параметр оказывает большое влияние на эффективность уничтожения микроорганизмов. Гибель бактерий происходит менее чем за 10 мин в фазе покоя при превышении порогового значения. Значения ПЗВС оказались в 10-100 раз меньше для бактерий в состоянии роста. Значение ПЗВС также зависит от вида бактерий, и авторы упомянутого исследования наблюдали 10-кратное различие между бактериями Escherichia coli и Staphylococcus epidermidis в условиях быстрого деления. На основании полученных результатов эти авторы предложили механизм уничтожения клеток, основанный на ионном обмене между бактериальной мембраной и функционализированной поверхностью.

Тем не менее, во всех вышеупомянутых публикациях и патентах США описаны влияние вида обработки поверхности, поверхностных свойств и подчеркивается насущная необходимость обеспечения тесного контакта с поверхностью для того, чтобы уничтожить клетки. Ни в одном из вышеописанных источников не описан «ОБЪЕМНЫЙ ЭФФФЕКТ» твердых кислотных или основных протонных и гидроксильных проводников и буферных систем на живые клетки. В них также не предлагается использование покрытия из барьерных слоев цитотоксичных полимеров в качестве способа уничтожения клеток. Более того, ни в одном из вышеописанных патентов США не предлагается конфигурация полимера, способного избирательно уничтожать клетки определенного типа.

Таким образом, до настоящего времени ощущается насущная потребность в материалах, способных оказывать устойчивое и длительное цитотоксическое воздействие как на эукариотические, так и на прокариотические клетки. Одним из способов достижения этих желательных целей является нанесение на твердые ионообменные материалы (ТИОМ) покрытий из материалов, которые, в общем, обладают способностью создавать диффузионный барьер и которым не присущи фармакологическое и токсическое действие. Эти материалы покрытий ограничивают транспорт конкурирующих противоионов внутрь поверхности ТИОМ и из нее, при этом все же обеспечивая переход протонов/ионов гидроксила. Тем самым они предотвращают или существенно снижают степень насыщения ионообменного материала противоионами, обеспечивая его устойчивую и длительную активность.

В патенте США №6001392, авторы Wen и др., описано использование смеси покрытых и непокрытых катионообменных смол, функционализированных сульфоновой кислотой (Amberlite^TM (амберлит) IRP-69, производства компании Rohm and Haas), к которым методом поперечного сшивания присоединен дивинилбензол, на который был нанесен декстрометорфан (обычное средство против кашля) с целью обеспечения замедленного высвобождения лекарственного средства из жидкого фармацевтического состава. Около 30% комплексов лекарственное средство - смола покрыты смесью этилцеллюлозы или латекса с этилцеллюлозой с пластификаторами и диспергируемыми в воде полимерами, такими как SURELEASE. Другими примерами смол и материалов покрытий, описанных как использовавшиеся для достижения вышеупомянутой цели, являются: Dow XYS-40010.00 (Компания Dow Chemical Company). Амберлит IRP-69 и Dow (Доу) XYS-40010.00, оба являющиеся сульфонированными полимерами, состоящими из полистирола, поперечно сшитого дивинилбензолом в концентрации 8%, с ионообменной емкостью примерно от 4,5 до 5,5 мэкв/г в пересчете на сухую смолу (Н⁺-форма). Их основным различием является физическая форма. Амберлит IRP-69 состоит из частиц неправильной формы размером от 47 до 149 мкм, полученных размолом исходных сфер большого размера Амберлита IRP-120. Продукт Доу XYS-40010.00 состоит из сферических частиц размером в диапазоне от 45 до 150 мкм. Другая пригодная для использования ионообменная смола, Доу XYS-40013.00, является полимером, состоящим из полистирола, поперечно сшитого дивинилбензолом в концентрации 8%, функционализированного группами четвертичного аммония. Ее обменная емкость обычно лежит в диапазоне приблизительно от 3 до 4 мэкв/г в пересчете на сухую смолу.

Материалом покрытия может быть, в общем, любой из большого числа традиционных природных или синтетических пленкообразующих материалов, используемых индивидуально, в смеси друг с другом и в смеси с пластификаторами, пигментами и т.д., способными создавать диффузионный барьер и которым не присущи фармакологическое и токсическое действие. Как правило, основные компоненты покрытия должны быть нерастворимыми в воде и водопроницаемыми. Однако может оказаться полезным включить в его состав водорастворимое вещество, такое как метилцеллюлозу, с целью изменения проницаемости покрытия, или включить в его состав нерастворимое в кислотах, растворимое в щелочах вещество для использования в качестве кишечно-растворимого покрытия. Материал покрытия может быть нанесен в виде суспензии на водной основе или в виде раствора в органических растворителях. Примеры таких пригодных для использования материалов покрытия описаны R.С.Rowe в работе «Материалы, используемые в фармацевтических составах» (под ред. А.Т.Florence, Blac kwell S cientific Publications, Oxford, 1-36 (1984), которая включена в настоящий документ посредством ссылки. Водопроницаемый диффузионный барьер выбран из группы, состоящей из этилцеллюлозы, метилцеллюлозы и их смесей, примером которого является продукт SURELEASE, производимый компанией Colorcon, представляющий собой водную полимерную дисперсию этилцеллюлозы, пластифицированной дибутилсебацинатом или растительными маслами. Другими неограничивающими примерами материалов покрытия являются AQUACOAT, производимый компанией FMC Corporation, Филадельфия, США, который является псевдолатексом на основе этилцеллюлозы; раствор этилцеллюлозы в органическом растворителе; шеллак; зеин, эфиры канифоли; ацетатцеллюлоза; EUDRAGITS, производимые компанией Rohm and Haas, Филадельфия, США, которые являются акриловыми смолами; силиконовые эластомеры; поливинилхлорид; метилцеллюлоза и гидроксипропилметилцеллюлоза.

Для нанесения покрытия на частицы могут использоваться обычные растворители для нанесения покрытий и традиционные методы нанесения покрытий (такие как нанесение покрытий из псевдоожиженного слоя и нанесение покрытий распылением). Методики нанесения покрытий из псевдоожиженного слоя предлагаются, например, в патентах США №3089824, 3117027 и 3253944. Неограничивающими примерами растворителями для нанесения покрытий являются этанол, смесь метиленхлорида и ацетона, эмульсии для нанесения покрытий, метилацетон, тетрагидрофуран, четыреххлористый углерод, метилэтилкетон, дихлорэтилен, трихлорэтилен, гексан, метиловый спирт, изопропиловый спирт, метилизобутилкетон, толуол, 2-нитропропан, ксилол, изобутиловый спирт, н-бутилацетат. Описанный выше уровень техники может использоваться в предлагаемом изобретении для получения ТИОМ с покрытиями с целью избирательного и целенаправленного уничтожения клеток.

Точно установлено, что экстремальные значения рН раствора (выше 7,0 и ниже 5,5) вредны для клеток (как микроорганизмов, так и млекопитающих) вследствие того, что оказывают цитотоксическое действие. В патенте Великобритании №2374287, авторы Bennett и др., описана композиция для санитарной обработки и/или дезинфекции непористых твердых поверхностей, которая содержит спирт, выбранный из группы, состоящей из метанола, этанола, н-пропанола, изопропанола, н-бутанола, бензилового спирта и их смесей, который присутствует в количестве примерно от 40 до 70 мас.%, и из эффективного количества средства, модифицирующего значение рН таким образом, чтобы диапазон значений рН композиции составлял примерно от 7,0 до 13,0, в котором количество спирта тем меньше, чем больше значение рН данной композиции, и наоборот. Было обнаружено, что за счет увеличения значения рН композиции можно использовать меньшие количества спирта. Были предложены эффективные дезинфицирующие композиции со сниженным содержанием ЛОС (летучих органических соединений). С другой стороны, в патенте США №5614241, автор Woodrow, описана порошковая водорастворимая сбалансированная пищевая композиция, которая, будучи смешанной с водой, имеет низкое значение рН (между 5,5 и 2,0), длительный срок хранения, высокую антимикробную активность, и которая содержит альфа-аминокислоты белков в растворенном виде или в виде суспензии. В пищевой композиции используется бинарная система стабилизации белков с низким значением рН и система стабилизации бактерий с высокой общей кислотностью и низким значением рН.

Однако в вышеупомянутых патентах и прочих документах предшествующего уровня техники предлагается использование антимикробного эффекта рН жидких растворов. Ни в одной из вышеупомянутых публикаций не описывается и не предлагается использование цитотоксического действия твердых буферных систем и ионообменных материалов, связанного с обменом протонов между клеточными мембранами и ионообменными материалами, не оказывающего при этом неблагоприятного воздействия на значение рН раствора.

Нижеследующие публикации использованы здесь в качестве ссылок: Arciola, С.R., Alvergna, P., Cenni, E. & Pizzoferrato, А. (1993) Biomaterials 14, 1161-1164. Atkins, P.W. (1990). Physical Chemistry. New York: W.H.Freeman & Company. Boring и др., СА Cancer Journal for Clinicians. 43: 7 1993. Bridgett, M.J., и др., (1992). Biomaterials 13, 411-416. Cen, L., Neoh, К.G. & Kang, E.T. (2003).. Langmuir 19, 10295-10303. Chen, С.Z. & Cooper, S. L. (2000). Adv Materials 12, 843-846. Chen, С.Z. & Cooper, S. L. (2002). Biomaterials 23, 3359-3368. Endo, Y., Tani, T. & Kodama, M. (1987). Appl Environ Microbiol 53, 2050-2055. Fidai, S., Farer, S.W. & Hancock, R.E. (1997). Methods Mol Biol 78, 187-204. Friedrich, С.L., Moyles, D., Beverige, T.J. & Hancock, R.E.W. (2000).. Antimicrob Agents Chemother 44, 2086-2092. Gottenbos, В., van der Mei, H.C, Klatter, F., Nieuwenhuis, P. & Busscher, H.J. (2002). Biomaterials 23, 1417- 1423. Isquith, A.J., Abbott, E.A. & Walters, P.A. (1972). Appl Microbiol 24, 859-863. Kanazawa, A., Ikeda, T. & Endo, T. (1993). J Polym Sci Part A Polym Chem 31, 1467-1472. Kugler R., Bouloussa О. и Rondelez F., (2005) Microbiology, 151, 1341-1348. Lee, S.В., Koepsel, R.R., Morley, S.W., Matyajaszewski, K., Sun, Y. & Russell, A.J. (2004). Biomacromolecules 5, 877-882. Lin, J., Qiu, S., Lewis, K. & Klibanov, A. M. (2002). Biotechnol Prog 18, 1082-1096. Lin, J., Qiu, S., Lewis, K. & Klibanov, A.M. (2003). Biotechnol Bioeng 83, 168-172. Medlin J. 1997. Germ warfare. Environ Health Persp 105: 290-292. Nohr R S и Macdonald G J. 1994. J Biomater Sci, Polymer Edn 5: 607-619. Park, K.D., Kirn, Y.S., Han, D.K., Kim, Y.H., Lee, E.H. В., Suh, H. & Choi, K.S. (1998) Biomaterials 19, 51-859. Popa, A., Davidescu, C.M., Trif, R., Ilia, Gh., IIiescu, S. & Dehelean, Gh. (2003). React Funct Polym 55, 151-158. Rondelez, F. & Bezou, P. (1999). Actual Chim 10, 4-8. Rowe R.C. (1984). Материалы, используемые в фармацевтических составах (под редакцией А.Т. Florence), Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1-36. Shearer, A.E.H., et al., (2000), Biotechnol. Bioeng 67,141-146. Sauvet, G., Dupond, S., Kazmierski, K. & Chojnowski, J. (2000). J Appl Polym Sci 75, 1005-1012. Thome, J., Hollander, A., Jaeger, W., Trick, I. & Oehr, C. (2003). Surface Coating Technol 174-175, 584-587. Tiller, J.C, Liao, C, Lewis, K. & Klibanov, A.M. (2001). Proc Natl Acad Sci USA 98, 5981-5985.

Раскрытие изобретения

Таким образом, одной из целей предлагаемого изобретения является создание нерастворимого протонного резервуара или источника (ПРИ), пригодного для уничтожения живых клеток-мишеней (ЖКМ) или иного нарушения жизненно важных внутриклеточных процессов в ЖКМ и/или межклеточных взаимодействий ЖКМ при контакте. Указанный ПРИ содержит (i) протонный резервуар или источник, обеспечивающий буферную емкость, и (ii) средство, обеспечивающее протонную проводимость и/или электрический потенциал, в котором упомянутый ПРИ эффективно нарушает гомеостаз рН и/или электрический баланс внутри замкнутого объема ЖКМ и/или нарушает жизненно важные межклеточные взаимодействия ЖКМ, в то же время эффективно сохраняя на прежнем уровне значение рН среды, окружающей клетки ЖКМ.

В объем предлагаемого изобретения входит ПРИ, который является нерастворимым гидрофобным анионным, либо катионным, либо амфотерным заряженным полимером, пригодным для уничтожения живых клеток-мишеней (ЖКМ) или иного нарушения жизненно важных внутриклеточных процессов в ЖКМ и/или межклеточных взаимодействий ЖКМ при контакте. Дополнительно или альтернативно к этому, в объем предлагаемого изобретения входит ПРИ, который является нерастворимым гидрофильным анионным, либо катионным, либо амфотерным заряженным полимером, в комбинации с несмешивающимися с водой полимерами, пригодным для уничтожения живых клеток-мишеней (ЖКМ) или иного нарушения жизненно важных внутриклеточных процессов в ЖКМ и/или межклеточных взаимодействий ЖКМ при контакте. Кроме того, в объем предлагаемого изобретения входит ПРИ, который является нерастворимым гидрофильным анионным, либо катионным, либо амфотерным заряженным полимером, в комбинации с несмешивающимся с водой анионным, либо катионным, либо амфотерным заряженным полимером, пригодным для уничтожения живых клеток-мишеней (ЖКМ) или иного нарушения жизненно важных внутриклеточных процессов в ЖКМ и/или межклеточных взаимодействий ЖКМ при контакте.

Также в объем предлагаемого изобретения входит ПРИ, который неограничивающим образом приспособлен для того, чтобы входить в контакт с живой клеткой-мишенью, либо в объеме, либо на поверхности, например, на наиболее удаленных границах организма либо на неживых объектах, которые обладают способностью входить в контакт с ПРИ согласно предлагаемому изобретению, на внутренних мембранах и поверхностях микроорганизмов, животных и растений, которые обладают способностью входить в контакт с ПРИ любым из нескольких путей чрескожной доставки и т.д., в объеме, независимо от того, обеспечено ли перемешивание в упомянутом объеме или не обеспечено, и т.д.

Кроме того, в объем предлагаемого изобретения входит либо (i) ПРИ, либо (ii) продукт производства, содержащий ПРИ, который также содержит эффективное количество, по меньшей мере, одной добавки.

Еще одной целью предлагаемого изобретения является создание ПРИ согласно любому из приведенных выше описаний, в котором протонная проводимость обеспечивается за счет водопроницаемости и/или за счет смачивания, особенно в котором смачивание обеспечивается за счет гидрофильных добавок.

Еще одной целью предлагаемого изобретения является создание ПРИ согласно любому из приведенных выше описаний, в котором протонная проводимость или смачиваемость обеспечивается за счет материалов с собственной протонной проводимостью (МСПП) и/или гидрофильных по своей природе полимеров (ГСПП), особенно за счет МСПП и/или ГСПП, выбранных из группы, состоящей из сульфонированных тетрафторэтиленовых сополимеров, сульфонированных материалов, выбранных из группы, состоящей из диоксида кремния, полиэфирсульфона (ПЭС), стирол-этилен-бутилен-стирольного блок-сополимера (СЭБС), полиэфирэфиркетона (ПЭЭК), полиариленэфирсульфона (ПАЭС), привитого сополимера стирола с поливинилиденфторидом (ПВДФ), полибензимидазола (ПБИ) и полифосфазена, причем протонообменная мембрана приготовлена литьем раствора полистиролсульфоната (ПСС) с суспендированными частицами ионообменной смолы микронного размера, поперечно сшитой ПСС, коммерчески доступного нафиона (Nafion™) и его производных.

Еще одной целью предлагаемого изобретения является создание ПРИ согласно любому из приведенных выше описаний, в котором ПРИ присутствует в виде конъюгата, содержащего два или более либо двумерных (2D), либо трехмерных (3D) ПРИ, причем каждый из этих ПРИ состоит из материалов, содержащих легко диссоциирующие катионные и/или анионные группы (ЛДКАГ), пространственно организованные так, чтобы эффективно минимизировать изменения значения рН среды, окружающей ЖКМ. Каждая из ЛДКАГ при необходимости эффективно пространственно организована в виде конкретных либо 2D-, с топологически складчатыми 20-поверхностями, либо 3D-структур, которые сводят к минимуму изменения значения рН среды, окружающей ЖКМ, кроме того, при необходимости, по меньшей мере, часть пространственно организованных ЛДКАГ имеют 2D- или 3D-структуру вида, выбранного из группы, состоящей из (i) чередующихся; (ii) перекрывающихся; (iii) сопряженных; (iv) смешанных либо гомогенно, либо гетерогенно фрагментов и (v) из сочетания перечисленных структур.

В этом отношении следует подчеркнуть, что термин ЛДКАГ неограничивающим образом относится согласно одному конкретному варианту воплощения предлагаемого изобретения к ионообменным материалам, например к несмешивающимся с водой ионным гидрофобным материалам.

Еще одной целью предлагаемого изобретения является создание ПРИ согласно любому из приведенных выше описаний, в котором упомянутый ПРИ эффективно нарушает гомеостаз рН в замкнутом объеме, в то же время сохраняя целостность среды, окружающей ЖКМ; и в котором целостность упомянутой среды дополнительно характеризуется параметрами, выбранными из группы, состоящей из функциональных свойств среды, химического состава, концентрации растворимых веществ, в том числе концентрации отличных от протона и гидроксила компонентов, параметров биологической природы, параметров экологической природы, физическими параметрами, особенно распределением частиц по размеру, реологическими свойствами и консистенцией, параметрами безопасности, в особенности токсичностью или иными параметрами, влияющими на LD₅₀ или ICT₅₀, обонятельными или органолептическими параметрами (например, цветом, вкусом, запахом, текстурой, агрегатным состоянием и т.д.) или их любой комбинации.

Еще одной целью предлагаемого изобретения является создание ПРИ согласно любому из приведенных выше описаний, в котором упомянутый ПРИ обеспечивает нарушение жизненно важных внутриклеточных процессов и/или межклеточных взаимодействий ЖКМ, в то же время (i) как эффективно сохраняя на прежнем уровне значение рН среды, окружающей ЖКМ, так и (ii) минимально воздействуя на целостность среды, окружающей ЖКМ, так, чтобы выщелачивание из ПРИ либо ионизированных, либо нейтральных атомов, молекул или частиц (АМЧ) в среду, окружающую ЖКМ, сводилось к минимуму.

Находясь полностью в рамках объема изобретения, вышеупомянутое выщелачивание сводится к минимуму так, чтобы концентрация выщелоченных ионизированных или нейтральных атомов составляла менее 1 ppm. В качестве альтернативы вышеупомянутое выщелачивание сводится к минимуму таким образом, чтобы концентрация выщелоченных ионизированных или нейтральных атомов составляла менее 50 ppb. В качестве альтернативы вышеупомянутое выщелачивание сводится к минимуму таким образом, чтобы концентрация выщелоченных ионизированных или нейтральных атомов составляла менее 50 ppb и более 10 ppb. В качестве альтернативы вышеупомянутое выщелачивание сводится к минимуму так, чтобы концентрация выщелоченных ионизированных или нейтральных атомов составляла менее 10 ppb и более 0,5 ppb. В качестве альтернативы вышеупомянутое выщелачивание сводится к минимуму так, чтобы концентрация выщелоченных ионизированных или нейтральных атомов составляла менее 0,5 ppb.

Еще одной целью предлагаемого изобретения является создание ПРИ согласно любому из приведенных выше описаний, в котором упомянутый ПРИ обеспечивает нарушение жизненно важных внутриклеточных процессов в ЖКМ и/или межклеточных взаимодействий ЖКМ, в то же время в меньшей степени нарушая гомеостаз рН и/или электрический баланс внутри, по меньшей мере, еще одного замкнутого объема (например, клеток, не являющихся мишенью, КНМ).

Еще одной целью предлагаемого изобретения является создание ПРИ согласно любому из приведенных выше описаний, в котором дифференциация между ЖКМ и КНМ производится при помощи одного или более из следующих средств: (i) обеспечением различной ионообменной емкости, (ii) обеспечением различных значений рН, (iii) оптимизацией ПРИ по отношению к размерам клеток-мишеней, (iv) обеспечением различных пространственных конфигураций ПРИ, либо 20-структур с топологически складчатыми 2D поверхностями, либо 3D-структур, (v) обеспечением критического количества частиц, являющихся ПРИ (или критической площади активной поверхности) с определенным значением емкости, приходящейся на данный объем, и (vi) обеспечением средств исключения по размеру.

Еще одной целью предлагаемого изобретения является создание продукта производства, содержащего, по меньшей мере, один нерастворимый невыщелачивающийся ПРИ согласно любому из приведенных выше описаний. Указанный ПРИ, расположенный на внутренней и/или внешней поверхности продукта производства, при контакте обеспечивает нарушение гомеостаза рН и/или электрического баланса внутри, по меньшей мере, части ЖКМ, в то же время эффективно сохраняя на прежнем уровне значение рН и функциональные свойства упомянутой поверхности.

Еще одной целью предлагаемого изобретения является создание продукта производства, содержащего, по меньшей мере, один нерастворимый невыщелачивающийся ПРИ согласно любому из приведенных выше описаний, особенно пригодный для уничтожения клеток-мишеней. Указанный ПРИ имеет, по меньшей мере, одну наружную протонпроводящую поверхность с определенными функциональными свойствами (такими как электропроводность, сродство, избирательность и т.д.), причем поверхность, по меньшей мере, частично состоящую из ПРИ, либо содержащую ПРИ в виде наружного слоя и/или в виде подслоя, так что обеспечивается нарушение жизненно важных внутриклеточных процессов в ЖКМ и/или межклеточных взаимодействий ЖКМ, и в то же время эффективно сохраняются на прежнем уровне значение рН среды, окружающей ЖКМ, и ее функциональные свойства.

Еще одной целью предлагаемого изобретения является создание продукта производства, содержащего, по меньшей мере, один нерастворимый невыщелачивающийся ПРИ согласно любому из приведенных выше описаний, содержащего поверхность с определенными функциональными свойствами и один или более наружных протонпроводящих слоев, причем каждый из этих слоев расположен, по меньшей мере, на части поверхности, в котором упомянутый слой, по меньшей мере, частично состоит из ПРИ или содержит слой ПРИ так, что нарушаются жизненно важные внутриклеточные процессы в ЖКМ и/или межклеточные взаимодействия ЖКМ, в то же время эффективно сохраняются на прежнем уровне значение рН и функциональные свойства среды, окружающей ЖКМ.

Еще одной целью предлагаемого изобретения является создание продукта производства, содержащего, по меньшей мере, один нерастворимый невыщелачивающийся ПРИ согласно любому из приведенных выше описаний, как системы на основе ПРИ, содержащей (i), по меньшей мере, один ПРИ и (ii) один или более предохранительных барьеров, обеспечивающих ПРИ стабильную длительную активность, предпочтительно в котором, по меньшей мере, один барьер является полимерным предохранительным барьером, пригодным для предотвращения диффузии тяжелых ионов, и более предпочтительно в котором полимер является иономерным барьером, особенно коммерчески доступным нафионом (Nafion™).

В этом отношении следует подчеркнуть, что наличие или включение барьеров, которые избирательно пропускают протоны и ионы гидроксила, но не пропускают другие конкурирующие ионы внутрь поверхности ТИОМ и/или из нее, предотвращает или существенно снижает степень насыщения ионообменного материала противоионами, придавая материалам и композициям согласно предлагаемому изобретению устойчивую и длительную способность к уничтожению клеток.

В объем предлагаемого изобретения входит создание продукта производства, в котором обмен протонами и/или гидроксильными ионами между клеткой и сильнокислотными и/или сильнощелочными материалами и композициями может приводить к нарушению гомеостаза рН и, в результате, к гибели клеток. Наличие протонной проводимости, объемной буферной емкости и объемной активности являются главными и ключевыми условиями предлагаемого изобретения