Застосування субстанції наночастинок нуль-валентного заліза як перорального протианемічного засобу

Реферат: Застосування субстанції наночастинок нуль-валентного заліза як протианемічного засобу для перорального введення. UA 97288 U (12) UA 97288 U UA 97288 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до фармакології, а конкретно до створення та застосування препаратів для лікування хворих на залізодефіцитну анемію (ЗДА). Якщо встановлена причина ЗДА і на неї спрямоване лікування, замісна терапія препаратами заліза є ключовим аспектом для нормалізації рівня гемоглобіну і поповнення запасів заліза в організмі. Перевагу надають пероральному шляху введення препаратів заліза, так як при цьому залучені фізіологічні механізми регуляції всмоктування. Серед препаратів заліза для перорального прийому найбільш часто застосовують препарати на основі двовалентного заліза (наприклад, заліза сульфат, заліза глюконат, заліза фумарат) і тривалентного заліза, наприклад заліза (III) гідроксиду полімальтозний комплекс [P. Santiago, Scientific World Journal, 2012, Vol. 2012, ID 846824]. Однак, існуючі препарати заліза мають недоліки, і передусім недостатню біодоступність. Так, залізо із препаратів на основі заліза (II) сульфату всмоктується на рівні 10-15 %, а біодоступність препаратів тривалентного заліза ще приблизно в 3-4 рази менша. Це пов'язано із меншою розчинністю заліза (III) у лужному середовищі порівняно із сполуками Fe(II), а також необхідністю відновлення Fe(III) до Fe(II) для всмоктування ентероцитами. У зв'язку із цим дози пероральних препаратів, які застосовують для лікування ЗДА, є відносно високими. Так, заліза сульфат для лікування ЗДА у підлітків та дорослих, включаючи вагітних жінок, на сьогодні рекомендують призначати в дозі 60-120 мг за елементарним залізом на добу протягом щонайменше 3 місяців. Окрім того, препарати двовалентного заліза внаслідок відносно швидкого вивільнення значної кількості іонів Fe(II) можуть порушувати прооксидантноантиоксидантну рівновагу і пошкоджувати внутрішні органи. Побічні ефекти при застосуванні пероральних препаратів заліза для феротерапії хворих із ЗДА є частим ускладненням. При застосуванні сполук як дво-, так і тривалентного заліза провідними побічними ефектами є шлунково-кишкові розлади. Недостатня переносимість і погіршення комплаєнсу зазвичай розглядається як лімітуючий фактор для тривалої пероральної терапії препаратами заліза. Недостатні ефективність і безпечність застосовуваних препаратів як двовалентного, так і тривалентного заліза зумовлюють актуальність пошуку нових протианемічних лікарських засобів. Нещодавно встановлено, що наночастинки оксидів заліза при пероральному введенні всмоктуються у шлунково-кишковому тракті і накопичуються переважно у таких органах-мішенях як печінка та селезінка і при цьому стимулюють метаболізм заліза в організмі [J. Wang, Y. Chen, В. Chen [et al.], Int. J. Nanomedicine, 2010, Vol. 5, P. 861-866]. Показані виражені протианемічні властивості як при внутрішньовенному, так і при пероральному введенні наночастинок оксидів заліза. Такі властивості останніх були підґрунтям для створення та клінічного застосування першого ін'єкційного лікарського засобу з вмістом суперпарамагнітних наночастинок оксиду заліза під назвою "Ферумокситол". Цей засіб затверджений Food and Drug Administration у 2009 році для лікування ЗДА у дорослих пацієнтів із хронічною хворобою нирок [P.L. McCormack, Drugs, 2012, Vol. 72, №15, P. 2013-2022]. Висока біологічна активність нанорозмірних частинок металів та встановлена спроможність заліза щодо включення у склад гемоглобіну та до посилення еритропоезу роблять перспективними як розширення застосування вже створених нанопрепаратів, так і розробку нових засобів для лікування ЗДА на основі залізовмісних наночастинок. Задачею корисної моделі є розширення асортименту ефективних, біобезпечних та біосумісних протианемічних засобів для перорального введення на основі залізовмісних наночастинок. Поставлена задача вирішена застосуванням субстанції наночастинок нуль-валентного заліза (НЧЗ) як протианемічного засобу для перорального введення. Висококонцентрована (10,0 мг/мл за металом) стерильна водна дисперсія наночастинок нуль-валентного заліза, які мають сферичну форму та середній розмір 40 нм, синтезована в Інституті біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренка НАН України методом хімічної конденсації шляхом відновлення хлориду заліза (III). Спосіб одержання та характеристики вказаних наночастинок, які повністю складаються з нуль-валентного заліза та не містять оксидів та (або) гідроксидів, описані у [Вісник проблем біології і медицини, 2014, Вип. 3, Том 2, С. 319-323]. Там же наведені результати досліджень біобезпечності таких залізовмісних наночастинок, які показали, що субстанція НЧЗ біобезпечна і біосумісна за критеріями методичних рекомендацій "Оцінка безпеки лікарських нанопрепаратів", затверджених Науково-експертною радою Державного експертного центру МОЗ України (протокол № 8 від 26.09.2013 p.). LD50 субстанції НЧЗ при внутрішньошлунковому шляху 1 UA 97288 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 введення самкам мишей лінії BALB/c перевищує 5000 мг/кг, тобто субстанція належить до V класу токсичності за Н.С. Hodge і L.H. Sterner (практично нетоксичні речовини). Встановлена біобезпечність і біосумісність субстанції НЧЗ та нетоксичність при внутрішньошлунковому шляху введення піддослідним тваринам слугували підґрунтям для проведення досліджень з протианемічної активності та пропонування за їх результатами застосування субстанції НЧЗ для феротерапії при ЗДА. У наведених нижче прикладах показана висока протианемічна активність пропонованої субстанції НЧЗ за маркерними показниками крові дослідних тварин: "концентрація гемоглобіну", "концентрація заліза сироватки" та "відсоток насичення трансферину" при лікуванні модельної залізо дефіцитної анемії, яка більше виражена порівняно із дією препарату порівняння. При цьому субстанція НЧЗ мала протианемічну активність як в умовно-терапевтичні дозі, так і в 1/10 від умовно-терапевтичної дози. Дослідження зі встановлення протианемічної активності наночастинок нуль-валентного заліза при пероральному введенні проведене нами вперше, його результати дозволяють пропонувати їх для застосування як активної фармацевтичної субстанції при створенні нових протианемічних препаратів та розширити асортимент ліків такого призначення. Таким чином, задача корисної моделі вирішена з досягненням необхідного результату. Приклад 1 Протианемічну активність НЧЗ при внутрішньошлунковому введенні досліджували на моделі залізодефіцитної анемії. Досліди проводили з використанням 75 самок щурів лінії Wistar із початковою масою 60-90 г. ЗДА моделювали шляхом утримування дослідних тварин на залізодефіцитній дієті протягом 4 місяців. Корм та дистильовану воду тварини отримували ad libitum. Контрольних умовно-здорових тварин утримували на дієті з нормальним вмістом заліза. Дослідження на тваринах проводили із дотриманням українського законодавства та основних положень Конвенції Ради Європи про охорону хребетних тварин, що використовуються в експериментах та в інших наукових цілях. Як препарат порівняння використовували протианемічний засіб "Феррум Лек" виробництва підприємства "Лек" компанії "Сандоз" (Польща/Словенія). Діюча речовина засобу - заліза (III) гідроксид полімальтозний комплекс, лікарська форма - сироп з концентрацією Fe(III) - 10 мг/мл. Дози субстанції НЧЗ розраховували шляхом перерахунку рекомендованої середньої добової терапевтичної дози заліза (III) гідроксиду полімальтозного комплексу для людини (2,85 мг/кг) з урахуванням коефіцієнту видової стійкості. Добова умовно-терапевтична доза субстанції НЧЗ і препарату порівняння для турів становила 12 мг/кг. Протианемічні властивості субстанції НЧЗ досліджували за умов перорального введення дослідним тваринам у формі розчину умовнотерапевтичної дози НЧЗ (12,0 мг/кг на день, концентрація розчину 10 мг/мл) або 1/10 терапевтичної дози (1,2 мг/кг на день, концентрація розчину 1 мг/мл). Середня маса тварин на початку курсу експериментального лікування становила 220±20 г. Дослідних тварин розподіляли на 5 груп: Група 1 - контрольні умовно-здорові тварини (n=15). Група 2 - контрольні тварини із ЗДА без експериментального лікування (контроль анемії, n=15); Група 3 - тварини із ЗДА, яким протягом 10 діб вводили субстанцію НЧЗ в умовнотерапевтичній дозі (n=15); Група 4 - тварини із ЗДА, яким протягом 10 діб вводили субстанцію НЧЗ в дозі, що становила 1/10 від умовно-терапевтичної (n=15); Група 5 - тварини із ЗДА, яким протягом 10 діб вводили препарат порівняння в умовнотерапевтичній дозі (12,0 мг/кг/добу) (n=15). Тваринам з контрольних груп (групи 1 і 2) per os вводили еквівалентні об'єми розчинника субстанції - воду для ін'єкцій. Відбір проб крові здійснювали після 1, 5 та 10 діб введення субстанції НЧЗ (по 5 тварин на кожний відбір). Матеріали для аналізу отримували після евтаназії тварин шляхом декапітації під хлороформним наркозом. Як маркерні показники протианемічної активності субстанції у крові дослідних тварин аналізували концентрацію гемоглобіну, концентрацію заліза сироватки крові та відсоток насичення трансферину. Показники крові досліджували з використанням наборів стандартних діагностикумів для клініко-діагностичних та біохімічних лабораторій виробництва ТОВ КЕШ "Філісіт-Діагностика" (Дніпропетровськ, Україна). Вимірювання оптичної щільності проб здійснювали за допомогою фотоелектроколориметра КФК-3 (Росія). 2 UA 97288 U 5 Статистичну обробку даних проводили за допомогою комп'ютерних програм BioStat 2009 for Windows (v5.8.4) та Microsoft Office Excel 2007 із використанням критерію Стьюдента. Зміни показників вважали достовірними з рівнем значимості понад 95 % (Р