Композиция на основе бактериальной целлюлозы и гиалуроновой кислоты

Композиция на основе бактериальной целлюлозы и гиалуроновой кислоты

Реферат

Изобретение относится к области химико-фармацевтической промышленности, биотехнологии и медицины, а именно к композиции на основе бактериальной целлюлозы и гиалуроновой кислоты и ее применению в различных областях медицины, ветеринарии и косметологии.

Известен способ получения модифицированной гиалуроновой кислоты путем получения гидрогеля в результате реакции гиалуроновой кислоты, имеющей 1-10% гидроксильных групп, дериватизированных путем реакции с дивинилсульфоном (2-(винилсульфонил)этокси) 1-10% гиалуроновой кислотой), с тиольным сшивающим реагентом, имеющим 2-8 тиольных групп (RU 2539395, МПК A61L 27/20, опубл. 10.09.2013).

Известен способ получения композиции на основе модифицированного сополимера гиалуроната натрия и гепарина путем создания поперечных ковалентных связей между гидроксильными группами остатков D-глюкуроновой кислоты и D-N-ацетилглюкозамина, входящих в состав гиалуроната натрия, и остатков α-D-глюкозамина и уроновой кислоты, относящихся к гепарину, посредством введения активного сшивающего бифункционального агента - (полиэтиленгликоль)диглицидилового эфира (ПЭГДЭ) в щелочной среде (RU 2582702, МПК C08L 5/08, С08В 37/08, C08J 3/075, А61K 31/728, А61К 47/36, А61K 8/73, А61K 9/00, A61L 27/52, опубл. 27.04.2016).

Недостатками известных решений является то, что синтетические полимеры оптимизируются по механическим свойствам и часто не обладают достаточной биосовместимостью, а биополимеры обычно не имеют необходимых механических характеристик. Смешивая биоразлагаемые и биосовместимые материалы полимеры с биологическими макромолекулами, например гиалуроновую кислоту, можно получить композиты с требуемыми физико-химическими и биологическими свойствами.

Известна гемостатическая композиция, включающая желатин и гиалуроновую кислоту (до 10%), не включающая химический сшивающий агент и стабилизированная сухим жаром при температуре от 110 до 200°С. Данная композиция может существовать в форме губки, порошка или хлопьев и содержать по меньшей мере один фактор свертывания крови, буферный агент, противомикробное средство и другие соединения, обладающие биологической активностью (RU 2486921, МПК A61L 15/28, опубл. 27.11.2010).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является фармакологическое средство, обладающее антимикробным, ранозаживляющим и противовоспалительным действием, которое содержит растворимую гиалуроновую кислоту, а в качестве основы - полиэтиленоксид, дополнительно местноанестезирующее (RU 99117874, МПК А61K 9/06, А61K 31/728, А61K 31/715, А61K 31/137, А61Р 17/00, опубл. 10.06.2001).

Недостатком известной композиции является то, что в качестве основы используется полиэтиленоксид, не являющийся полностью биосовместимым и биодеградируемым с гиалуроновой кислотой, может вызвать аллергические реакции, кроме того полученные композиции не эластичны, имеют форму губки, порошка или хлопьев и из них сложно изготовить подложку или пленку, которые удобнее применять в медицине.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении прочности и биосовместимости подложки с иммобилизованной (пришитой) гиалуроновой кислотой за счет применения биодеградируемой и экологически безопасной бактериальной целлюлозы и 1,4-бутандиол-диглицидилового эфира.

Сущность изобретения заключается в том, что композиция биоcовместимого материала включает иммобилизированную гиалуроновую кислоту в 1%-ном растворе гидроксида (NaOH), в качестве биополимера – гель-пленку бактериальной целлюлозы и в качестве сшивающего агента – 20%-ный 1,4-бутандиол-диглицидиловый эфир в 1%-ном растворе гидроксида натрия (NaOH), при следующем соотношении компонентов, мас. %:

иммобилизированная гиалуроновая
кислота в 1%-ном растворе NaOH	46-50
гель-пленка бактериальной целлюлозы	36-40
20%-ный 1,4-бутандиол-диглицидиловый эфир
в 1%-ном растворе NaOH	остальное

Гиалуроновая кислота - природный полисахарид из класса гликозаминогликанов, состоит из повторяющихся единиц D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина, соединенных β - (1→4) - и β - (1→3) гликозидными связями. Гиалуроновая кислота является полианионным полимером с молекулярной массой от нескольких сотен Да до 10 миллионов Да (в среднем 1-2 млн Да) с уникальными физико-химическими и биологическими свойствами.

Гиалуроновая кислота находится в межклеточном матриксе всех высших животных и может быть выделена различными методами из соединительной ткани или получена с помощью продуцирующих гиалуроновой кислоты специальных бактерий.

Бактериальная целлюлоза представляет собой химически чистый внеклеточный продукт, не содержащий лигнина, смол, жиров и восков. По химическому составу бактериальная целлюлоза не отличается от растительной целлюлозы и представляет собой биополимер, мономером которого является ангидро-D-глюкопираноза, соединенная β-1,4-гликозидными связями в линейные неразветвленные спиральные цепи и содержащая три свободные гидроксильные группы у 2-го, 3-го и 6-го атома углерода, содержание которых в неупорядоченных областях у бактериальной целлюлозы составляет 30-42%.

Преимущество бактериальной целлюлозы как основы для биосовместимого материала в том, что кристаллические микрофибриллы, которые она образует, в 100 раз тоньше микрофибрилл растительной целлюлозы. Бактериальная целлюлоза отличается от растительной целлюлозы более высокими показателями кристалличности, набухаемости и гигроскопичности. При этом она обладает высокой удельной площадью поверхности по сравнению с растительной целлюлозой, высокими адсорбционными свойствами, хорошей растяжимостью и прочностью на разрыв. Бактериальную целлюлозу «сшивают» с различными пептидами или другими высокомолекулярными молекулами для формирования определенного терапевтического эффекта.

1,4-бутандиол-диглицидиловый эфир является отличным бифункциональным сшивающим агентом, оказывающим небольшое влияние на механические свойства молекулы, и отличается стойкостью к растворителям.

Способ осуществляют следующим образом. Для получения бактериальной целлюлозы используют штамм Gluconacetobacter sucrofermentans Н - 110 (ВКПМ В-11267), полученный в Мордовском государственном университете им. Н.П. Огарева (RU 2523606, МПК C02F 3/34, C12N 1/14, C12R 1/645, опубл. 27.05.2014).

В табл. 1 показаны свойства композиций.

Культивирование бактерий проводят в статических условиях на среде Шрама Хетрикс (HS) при 28°С. Бактериальную целлюлозу очищают от избытка клеток, промывая 4-5 раз 1Н NaOH с выдержкой 30 мин при 80°С и проводят нейтрализацию избытка щелочи промыванием дистиллированной водой до рН 7. Затем очищенную бактериальную целлюлозу размером 2×4 см, весом 8 мг и толщиной 20 мкм высушивают при комнатной температуре и проводят сшивание гиалуроновой кислоты с бактерицидной целлюлозой. Для этого 8 мг гиалуроновой кислотой растворяют в 10 мл 1%-ного раствора NaOH. Заливают в стаканчик с бактериальной целлюлозой, так чтобы раствор покрывал пленку. Перемешивают раствор в течение 60 мин стерильной лопаточкой, периодически помешивая по 5 мин. Сшивание производят с помощью сшивающего агента 20%-ным BDDE, 3 мл раствора, разведенного в соотношении 1:5 в 1%-ном растворе NaOH, добавляют в стаканчик с бактериальной целлюлозой. Перемешивают раствор стерильной лопаточкой в течение 10 мин. Помещают гель-пленку на водяную баню на 3 часа при 52°С для лучшего протекания реакции сшивки. Об эффективности сшивки судят по интенсивности поглощения на FTIR-ИК спектрах в диапазоне 1075-1000 см^-1, свидетельствующей об образовании эфирных связей между компонентами композиции.

По сравнению с известным решением предлагаемое решение позволяет повысить прочность в 4,3-4,8 раз и биосовместимость подложки с иммобилизованной (пришитой) гиалуроновой кислотой за счет применения биодеградируемой и экологически безопасной бактериальной целлюлозы и BDDE.

Композиция биосовместимого материала, включающая иммобилизированную гиалуроновую кислоту в 1%-ном растворе гидроксида натрия (NaOH), в качестве биополимера – гель-пленку бактериальной целлюлозы и в качестве сшивающего агента – 20%-ный 1,4-бутандиол-диглицидиловый эфир в 1%-ном растворе гидроксида натрия (NaOH), при следующем соотношении компонентов, мас. %:

иммобилизированная гиалуроновая кислота в 1%-ном
растворе NaOH	46-50
гель-пленка бактериальной целлюлозы	36-40
20%-ный 1,4-бутандиол-диглицидиловый эфир в 1%-ном
растворе NaOH	остальное