Застосування субстанції наночастинок нуль-валентного заліза як внутрішньовенного протианемічного засобу

Реферат: Застосування субстанції наночастинок нуль-валентного заліза як протианемічного засобу для внутрішньовенного введення. UA 97289 U (12) UA 97289 U UA 97289 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до фармакології, а конкретно до створення внутрішньовенних препаратів заліза для терапії залізодефіцитної анемії (ЗДА). На сьогодні на залізодефіцит страждає близько 25 % всього населення Землі. Дефіцит заліза розповсюджений у країнах, що розвиваються. Крім того, сидеропенія також має велике медико-соціальне значення і в розвинутих країнах, особливо серед таких груп населення як діти, жінки дітородного віку, а також вагітні жінки та породіллі. Призначення пероральних препаратів заліза зазвичай є ефективним при залізодефіцитній анемії, пов'язаній із абсолютною недостатністю заліза, однак у значної кількості пацієнтів за такої терапевтичної тактики не спостерігається адекватний клініко-лабораторний ефект. Пероральне застосування препаратів заліза невиправдане у випадках тяжкої ЗДА, або при розвитку виражених побічних ефектів з боку шлунково-кишкового тракту. Препарати заліза для внутрішньовенного введення, порівняно із препаратами для перорального прийому, мають більшу біодоступність, забезпечують швидший протианемічний ефект, дозволяють уникнути ускладнень і побічних ефектів з боку шлунково-кишкового тракту, а також ефективні при тяжкій ЗДА. Однак, вони можуть викликати інші небезпечні побічні ефекти, такі як анафілактичні реакції, прояви гіперчутливості тощо. Вищевказані недоліки існуючих препаратів заліза потребують подальшої розробки більш ефективних і безпечних лікарських засобів для лікування ЗДА. Перспективним на цьому шляху є застосування частинок металів у розмірному діапазоні від 1-100 нм, які мають високу фізикохімічну, біологічну і фармакологічну активність [Нанонаука, нанобіологія, нанофармація, монографія. - Київ: Поліграф плюс, 2012. - с. 190-227]. За даними літератури, наночастинки оксидів заліза при внутрішньовенному введенні переважно накопичуються в органах, багатих на клітини мононуклеарної фагоцитарної системи, особливо у печінці і селезінці, що призводить до підвищення вмісту заліза, а також інтенсифікації метаболізму цього мікроелемента. Крім того, залізо, яке вивільняється із наночастинок оксидів заліза, з перших днів після введення включається у гемоглобін еритроцитів. Встановлені протианемічні властивості наночастинок оксидів заліза [А.Н. Трошин, А.В. Нечаева, Научный журнал КубГАУ, 2007, Т. 26, № 4. - С. 33-42]. R. Weissleder та співавторами встановлено, що протягом 7 днів після одноразового внутрішньовенного введення щурам із модельною аліментарною ЗДА препарату наночастинок оксиду заліза в дозі 30 мг Fe/кг спостерігається нормалізація концентрацій гемоглобіну і заліза в сироватці крові, а також відсотка насичення трансферину [R. Weissleder, D.D. Stark, B.L. Engelstad [et al.], AJR, 1989, Vol. 152, № 1, P. 167-173]. Вищенаведені властивості наночастинок оксидів заліза слугували підґрунтям вивчення та клінічного застосування "Ферумокситолу" - першого ін'єкційного лікарського засобу, який містить надмалі суперпарамагнітні наночастинки оксиду заліза та затверджений Food and Drug Administration у 2009 році для лікування ЗДА у дорослих пацієнтів із хронічною хворобою нирок (ХХН) [P.L. McCormack, Drugs, 2012, Vol. 72, № 15, P. 2013-2022]. Ферумокситол (виробництво "AMAG Pharmaceuticals") складається із наночастинок нестехіометричного магнетиту, покритих карбоксиметилдекстраном, які мають гідродинамічний розмір 17-31 нм. Вуглеводне покриття ізолює біоактивне залізо препарату від плазми крові, поки він не буде захоплений макрофагами селезінки і печінки. Перевагою препарату є менша кратність введення (двічі по 510 мг заліза з інтервалом 3-8 днів, замість 5-10 введень) для поповнення депо заліза в організмі, а також відсутність втрат препарату під час гемодіалізу у хворих із ХХН [B.S. Spinowitz [et al.], J. Am. Soc. Nephrol., Vol. 19, № 8, P. 1599-1605]. Ферумокситол має порівняно стійку структуру і містить мінімальну кількість лабільного заліза, однак, за даними клінічних досліджень цей препарат в разовій дозі 510 мг може викликати пониження артеріального тиску, в деяких випадках виражену гіпотензію, а за даними експериментальних досліджень - спричиняє зростання маркерів оксидативного стресу і запалення. Тому питання безпечності ферумокситолу остаточно не вирішене. Таким чином, створення нових ефективних та безпечних засобів для лікування ЗДА залишається актуальним. Задачею корисної моделі є створення протианемічного засобу для внутрішньовенного введення і розширення асортименту ефективних лікарських засобів для феротерапії. Поставлена задача вирішена застосуванням як протианемічного засобу для внутрішньовенного введення субстанції наночастинок нуль-валентного заліза (НЧЗ). Стерильна водна дисперсія наночастинок нуль-валентного заліза (вміст заліза 10,0 мг/мл) синтезована в Інституті біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренка НАН України і описана в [Вісник проблем біології і медицини, 2014, Вип. 3, Том 2. - С. 319-323]. Повністю складені з нуль 1 UA 97289 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 валентного заліза наночастинки одержують методом хімічної конденсації шляхом відновлення хлориду заліза (III); вони мають сферичну форму та середній розмір 40 нм. Субстанція НЧЗ вивчена і охарактеризована як біобезпечна і біосумісна згідно з критеріями методичних рекомендацій "Оцінка безпеки лікарських нанопрепаратів", затверджених Науковоекспертною радою Державного експертного центру МОЗ України (протокол №8 від 26.09.2013 р.) та належить до IV класу токсичності за умов внутрішньовенного введення, тобто до малотоксичних речовин за Н.С. Hodge і L.H. Sterner. LD50 субстанції НЧЗ при внутрішньовенному шляху введення самкам мишей лінії BALB/c становить 207,5 мг/кг [A.M. Дорошенко, Фармакологія та лікарська токсикологія, 2014, Т. 79, № 1. - С. 26-33]. У наведених нижче прикладах лікування модельної ЗДА у тварин із застосуванням субстанції наночастинок нуль-валентного заліза показана її висока протианемічна активність у крові дослідних тварин в умовах внутрішньовенного введення за маркерними показниками: "концентрація гемоглобіну", "концентрація заліза сироватки крові" та "відсоток насичення трансферину". При цьому НЧЗ виявляли протианемічну активність як в умовно-терапевтичній дозі, так і в 1/10 такої дози. Дослідження зі встановлення протианемічної активності НЧЗ при внутрішньовенному введенні проведено 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 внутрішньовенному введенні досліджували на моделі залізодефіцитної анемії. Досліди проводили з використанням 60 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. Тварини перебували у віварії НМУ ім. О.О. Богомольця в стандартних умовах за температури 20-25 °C та відносної вологості 50-55 %. Досліди 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. За даними літератури, максимальні разові дози для сучасних внутрішньовенних протианемічних засобів залежно від препарату становлять від 125 до 1000 мг. Стандартна доза зареєстрованого на сьогодні в Україні препарату заліза для внутрішньовенного введення препарату на основі заліза (III) гідроксиду сахарозного комплексу - згідно з інструкцією до медичного застосування для дорослих становить 100-200 мг при введенні 1-3 рази на тиждень. Беручи до уваги дані показники, а також застосувавши коефіцієнт видової стійкості, для дослідних тварин за умовно-терапевтичну разову дозу субстанції НЧЗ було прийнято розраховане значення - 12 мг/кг/добу. Протианемічні властивості НЧЗ досліджували за умов введення дослідним тваринам у латеральну хвостову вену розчину субстанції в умовно-терапевтичній дозі: по 12,0 мг/кг один раз на день кожні 3 дні, 5 ін'єкцій на курс при концентрації розчину 10 мг/мл; або в 1/10 від умовно-терапевтичної дози: по 1,2 мг/кг один раз на день кожні 3 дні, 5 ін'єкцій на курс при концентрації розчину 1 мг/мл. Середня маса тварин на початку курсу експериментального лікування становила 220±20 г. Дослідних тварин розподіляли на 4 групи: 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 один раз на день кожні 3 дні (всього 5 ін'єкцій на курс) внутрішньовенно вводили субстанцію НЧЗ в умовно-терапевтичній дозі (n=15); Група 4 - тварини із ЗДА, яким один раз на день кожні 3 дні (всього 5 ін'єкцій на курс) внутрішньовенно вводили субстанцію НЧЗ в дозі, що становила 1/10 від умовно-терапевтичної (n=15). Тваринам з перших двох груп (контроль) внутрішньовенно за тією ж схемою вводили еквівалентні об'єми розчинника субстанції - воду для ін'єкцій. Відбір проб крові здійснювали після 1-, 3- та 5-кратного внутрішньовенного введення субстанції НЧЗ (по 5 тварин на кожний відбір). Матеріали для аналізу отримували після евтаназії тварин шляхом декапітації під хлороформним наркозом. 2 UA 97289 U 5 10 15 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 протоколів до стандартних діагностикумів для клініко-діагностичних та біохімічних лабораторій виробництва ТОВ НВП "Філісіт-Діагностика" (Дніпропетровськ, Україна). Вимірювання оптичної щільності проб здійснювали за допомогою фотоелектроколориметра КФК-3 (Росія). 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