Спосіб інкапсуляції та доставки аналогів вітаміну е міцелами блок-кополімерів

Реферат: Винахід належить до процесу інкапсуляції та транспортування в живих організмах вітаміну Е або його синтетичних аналогів і може впроваджуватись у сучасних нанобіотехнологіях для UA 110262 C2 (12) UA 110262 C2 створення розчинних форм жиророзчинних вітамінів та забезпечення їх пролонгованої дії. В способі інкапсуляції та доставки аналогів вітаміну Е міцелами блок-кополімерів як міцелоутворюючі блок-кополімери використовують асиметричні блок-кополімери з гідрофільними хімічно комплементарними блоками, що утворюють інтрамолекулярні полікомплекси, самозбірка яких у водному середовищі дає стійкі міцелярні структури. UA 110262 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до способів інкапсуляції та транспортування в живих організмах Вітаміну Е та його синтетичних аналогів і може впроваджуватись у сучасних нанобіотехнологіях для створення розчинних форм жиророзчинних вітамінів та забезпечення їх пролонгованої дії. Приклади способів, які було розроблено для вирішення проблеми доставки погано розчинних у воді вітамінів в живих організмах, включають використання комплексоутворюючих агентів, органічних та неорганічних нано- і мікрочастинок, мікроемульсій, міцелярних систем. Використання міцелярних наноконтейнерів є одним з найбільш перспективних способів доставки токсичних і нерозчинних у воді лікарських субстанцій в живих організмах. Відомим аналогом запропонованого способу [Collins D. Liposome preparation and material encapsulation method, Patent US 5567433 A, 1996] є міцели природних і синтетичних поверхневоактивних речовин (ліпосоми). Але суттєвими недоліками відомого способу є те, що міцели природних і синтетичних поверхнево-активних речовин утворюються при високих критичних концентраціях міцелоутворення (ККМ), досить нестійкі та потребують особливих умов приготування. Відомим аналогом запропонованого способу [Solomatin S.V., Bronich Т.К., Bargar T.W. et al. Environmentally responsive nanoparticles from block ionomer complexes: effects of pH and ionic strength. Langmuir, 2003, V.19, P. 8069-8076] є міцели на основі інтермолекулярних полікомплексів (ІнтерПК), утворених гомо- і/чи блок-кополімерами. Міцелярні структури на основі ІнтерПК містять специфічне гідрофобне "ядро", яке побудовано за рахунок сегрегації гідрофобних ділянок зв'язування хімічно комплементарних блоків. Таке "комплексне ядро" має підвищену зв'язувальну здатність до різноманітних лікарських субстанцій, а стабільність міцел ІнтерПК у воді забезпечує "корона" з гідрофільних блоків, які не приймають участь в процесі комплексоутворення. До суттєвих недоліків міцелярних наноконтейнерів даного типу можна віднести можливість їх руйнування з передчасним виділенням лікарського препарату в результаті конкурентних взаємодій, що мають місце у живому організмі. Найбільш близьким до запропонованого способу [Kwon G.S., Forrest M.L. Micelle composition of polymer and passenger drug, Patent US 8173167 B2, 2012] є спосіб інкапсуляції гідрофобних ліків та Вітаміну Е (токоферолу) міцелами амфіфільних блок-кополімерів, які утворюють міцели у водному середовищі за рахунок самозбірки гідрофобних блоків. Недоліком цього способу є відносно слабка стабілізація даних міцел у водному середовищі, яка здійснюється тільки за рахунок одних гідрофобних взаємодій. На відміну від міцелярних носіїв амфіфільних блок-кополімерів, запропонований спосіб передбачає використання міцел асиметричних блок-кополімерів з гідрофільними хімічно комплементарними блоками, що утворюють інтрамолекулярні полікомплекси (ІнтраПК). Перевагою пропонованого способу інкапсуляції та доставки аналогів Вітаміну Е міцелами блок-кополімерів, що утворюють ІнтраПК, від відомих рішень є: • спрощена будова міцелярного наноконтейнера; • неможливість його руйнування до окремих полімерних компонентів під впливом сильних конкурентних взаємодій, • наявність комплексного "ядра", стабілізованого водневими зв'язками та гідрофобними взаємодіями, яке має високу зв'язувальну здатність до гідрофільних і гідрофобних лікарських субстанцій; • можливість зміни хімічної природи "корони" міцел за рахунок варіювання відносної довжини блоків. Поставлена задача вирішується тим, що як міцелоутворюючі блок-кополімери використовують асиметричні диблок-кополімери з хімічно комплементарними метоксиполіетиленоксидом і поліакриловою (або поліметакриловою) кислотою, що утворюють ІнтраПК, самозбірка яких у водному середовищі дає стійкі міцелярні структури. Реалізація цього способу дозволяє отримати водорозчинну форму Вітаміну Е та його аналогів, створити тривалий термін їх циркуляції у кров'яному руслі і суттєво знизити терапевтичну дозу препарату. Технічний результат використання запропонованого способу в живих організмах забезпечує повне засвоювання тваринами інкапсульованого аналогу вітаміну Е і дає можливість зниження у 25 разів його активної концентрації зі збереженням ефективності його дії. Приклади реалізації способу. Приклад 1 Синтез асиметричних ДБК за участю хімічно комплементарних метоксиполіетиленоксиду та поліакрилової або поліметакрилової кислот (МОПЕО-b-ПАК/ПМАК) з різною довжиною блоків проводили в інертній атмосфері при 20-25 °C і постійному перемішуванні методом радикальної 1 UA 110262 C2 блок-кополімеризації ПАК/ПМАК з метоксиоліетиленгліколем (МОПЕГ), що мав середній IV ступень полімеризації Pn  40  140 . Ініціатором блок-кополімеризації були йони Ce . IV 5 10 15 20 Кополімеризацію проводили при мольному співвідношенні [МОПЕГ]/[Се )]=11,2. Концентрацію мономеру - акрилової або метакрилової кислот (АК/МАК) в реакційній суміші варіювали в межах -3 0,30,5 моль•дм . Процес блок-кополімеризації ПАК/ПМАК з МОПЕГ мав риси матричного процесу і супроводжувався позитивним матричним ефектом (збільшенням швидкості полімеризації та конверсії мономеру порівняно з гомополімеризацією АК в аналогічних умовах). Наявність матричного ефекту обумовлена утворенням між ланцюгами МОПЕГ і ПАК/ПМАК кооперативної системи водневих зв'язків. Величина матричного ефекту зростала зі зростанням довжини блоку МОПЕГ, проте зменшувалась при збільшенні відносної концентрації АК/МАК. В одержаних кополімерах обидва компоненти є гідрофільними. Однак, за рахунок взаємодії блоків МОПЕО і ПАК/ПМАК, вони не розчинялись у воді при рН~2. Тому малорозчинні ДБК видаляли центрифугуванням, розчиняли у воді при рН=8-10 і ліофільно сушили. В результаті, отримували зразки ДБК з блоками ПАК/ПМАК у Na-формі. Приклад 2 1 1 Хімічну будову ДБК підтверджували методом Н ЯМР спектроскопії. Приклад Н ЯМР спектру, записаного у D2O для одного зі зразків ДБК (МОПЕО-b-ПANa), показаний на фіг. 1. Спектри демонстрували сигнали протонів -СН2- груп блоку МОПЕО (б) разом з сигналами протонів -СН2- (в) та >СН- (г) груп блоку ПANa з величинами хімічного зсуву =3,66, 1,44 та 2,05 м.ч. відповідно. Використовуючи інтегральні інтенсивності (А) відповідних сигналів, розраховували значення Pn блоків ПАК/ПМАК у складі ДБК за наступними формулами: Pn ПАК / ПМАК  2  Pn МОПЕГ  Aв Aб або Pn ПАК / ПМАК  4  Pn МОПЕГ  Aг Aб , де: 25 A б, Aв і A г - інтегральні інтенсивності сигналів б, в і г, відповідно. Таким чином, було встановлено асиметричний характер синтезованих ДБК, що мали середні ступені полімеризації Pn  окремих компонентів в межах 40  140 для МОПЕО блоків та 120 210 для блоків ПАК/ПМАК. Однак, у всіх випадках ця величина для одного з блоків була меншою Pn МОПЕО Pn ПАК / ПМАК або Pn МОПЕО  Pn ПАК / ПМАК  . 30 35 40 45 50 55 Приклад 3 Взаємодія блоків ПАК/ПМАК і МОПЕО в макромолекулах ДБК з утворенням ІнтраПК за рахунок Н-зв'язків реалізується лише в області низьких значень рН, де значна частина -СООН груп ПАК/ПМАК неіонізована. За рахунок взаємодії блоків в області низьких рН формуються гідрофобні ділянки зв'язування компонентів, самозбірка яких у водному середовищі призводить до формування міцелярних структур. Цей факт підтверджують приклади кривих зміни мутності розчинів ДБК від рН   f pH , визначені методом спектрофотометрії (фіг. 2). Опалесценція розчинів в області рН