Спосіб одержання наночастинок оксиду срібла з антимікробними властивостями

Реферат: Спосіб одержання наночастинок оксиду срібла з антимікробними властивостями включає їх стабілізацію похідним 3-гідроксипіридину та високомолекулярною сполукою. Композитні наночастинки виготовляють з конденсату наночастинок оксиду срібла (10 нм), осаджених на кристали натрію хлориду, шляхом їх диспергування в розчині ПВП низькомолекулярного разом з 2-етил-6-метил-3-гідроксипіридину сукцинатом і застосовують для антимікробної дії. UA 95555 U (12) UA 95555 U UA 95555 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі медицини і фармації, а саме нанотехнології одержання протимікробних засобів. Незважаючи на швидкий прогрес у створенні лікарських препаратів і розвитку фармацевтичних технологій, інфекційні захворювання, викликані бактеріями, продовжують залишатися однією з найбільших проблем охорони здоров'я в усьому світі [Global trends in emerging infectious diseases / K.E. Jones, N.G. Patel, MA. Levy [et al.] // Nature. - 2008. - Vol. 451, № 7171. - P. 990-993]. У цьому зв'язку інтерес викликають розробки на протимікробних заходів на основі нанотехнологій [Pelgrift R.Y. Nanotechnology as a therapeutic tool to combat microbial resistance / R.Y. Pelgrift, A.J. Friedman.// Adv. Drug Deliv. Rev. - 2013. - Vol. 65, № 13-14. - P. 18031815]. Серед таких агентів, пов'язаних із нанотехнологіями, одну з перших позицій посідають наночастинки (НЧ) срібла [Rizzello L. Nanotechnology tools for antibacterial materials / L. Rizzello, R, Cingolani, P.P. Pompa // Nanomedicine (Lond). - 2013. - Vol. 8, № 5. - P. 807-821]. На світовому ринку представлені дисперсії НЧ срібла з чітко визначеними розмірами, концентрацією та стабілізуючими речовинами, однак широке різноманіття інфекційних збудників та клінічних ситуацій, які передбачають застосування протимікробних засобів, роблять актуальним створення композитних НЧ срібла з поліпшеними фізико-хімічними властивостями та посиленою фармакологічною активністю, а також розробку відповідних способів їх одержання. Відомий спосіб одержання НЧ срібла для подальшого медичного застосування, заснований на короткому електричному розряді між двома срібними електродами в деіонізованій воді [Разрядно-импульсные системы производства наноколлоидных растворов биологически активных металлов методом объемного электроискрового диспергирования / А.А. Щерба, С.Н. Захарченко, К.Г. Лопатько [и др.] // Праці ІЕД НАНУ. - 2010. - Вип. 26. - С. 152-160]. НЧ срібла, одержані цим електролітичним шляхом, чисті і мають бактерицидну дію переважно на грамнегативні бактерії, однак концентрація таких НЧ невисока, вони недостатньо активні стосовно грампозитивних мікроорганізмів. Існує винахід, в якому розкритий спосіб, що стосується одержання НЧ срібла методом термічного розкладання срібно-амінної сполуки [Pat. 2014024901 А1 WO, IPC B22F 1/00; B22F 1/02; B22F 9/30; B82Y 30/00; B82Y 40/00; H01B 13/00; H01B 5/00. Method for producing silver nano-particles and silver nano-particles / Iguchi Yuki (JP); Okamoto Kazuki (JP); applicant Daicel Corp (JP). - №WO2013JP71296; JP20120175467; applic. 31.07.2013; public. 13.02.2014.], однак до складу таких НЧ не введено стабілізуючі та модифікуючі речовини, які поліпшують їх антимікробні властивості. Відомий спосіб одержання протимікробного засобу з НЧ срібла, для стабілізації яких застосовано природний полісахарид арабіногалактан [Пат. 2278669 С1 UA, МПК А61К 31/717; А61К 36/15; А61Р 31/04. Средство, обладающее антимикробной активностью / Александрова Г.П. (RU); Грищенко Л.А. (RU); Фадеева Т.В. (RU); Медведева С.А. (RU); Сухов Б.Г. (RU); Трофимов Б.А. (RU); заявитель и патентообладатель Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук (RU). - № 2004132636/15; заявл. 09.11.2004; опубл. 27.06.2006]. Цей спосіб дозволяє одержати нанорідину, стабільну при зберіганні і активну проти музейних штамів мікроорганізмів, але на етапі одержання НЧ срібла потрібне додаткове очищення продукту реакції. Існує спосіб стабілізації НЧ срібла лимонною кислотою з подальшим застосуванням їх для посилення стандартної терапії кишкових інфекцій [Пат. 71846 UA, МПК А61К 33/38. Спосіб лікування гострих кишкових інфекцій, викликаних умовно патогенними мікроорганізмами з використанням колоїдного срібла / Чемич М.Д. (UA); Полов'ян К.С. (UA); Гуков С.В. (UA); заявник та патентовласник Сумський державний університет (UA). - № u201201181; заявл. 06.02.2012; опубл. 25.07.2012, бюл. № 14/2012]. Такі НЧ срібла (25 нм) у концентрації 10 мг/л підвищують ефективність стандартної терапії кишкових інфекцій, але розчин наносрібла вводиться додатково, збільшуючи кількість застосованих препаратів, і не йдеться про підвищення антимікробної активності самих НЧ. Відомий спосіб одержання рідини, яка містить очищені НЧ срібла, виготовлені шляхом взаємодії твердого та рідкого попередників у певних співвідношеннях [Pat. 10351611 А1 DE, IPC A01N 59/16; А61К 33/38; B01J 13/00; C08J 7/12. Liquid phase containing pure nano-particulate silver, usefulin antimicrobial pharmaceutical or cosmetic preparations, obtained by eluting silver from (in)organic solid precursor with (in)organic liquid phase / Cichos Christoph (DE); Guggenbichler Josef Peter (DE); Cichos Irmgard (DE); applicant Cichos Christoph (DE); Guggenbichler Josef Peter (DE). № DE2003151611; applic. 05.11.2003; public. 11.08.2005]. Одержана за цим способом і розведена до концентрації 0,44 мг/л нанорідина виявляє антибактеріальну, противірусну, протигрибкову активність стосовно 10 видів збудників і має перспективи застосування в медицині, однак потребує ретельного додержання умов реакції та сепарації. 1 UA 95555 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відомий спосіб, за яким НЧ срібла з антимікробною дією одержують, використовуючи як відновник фільтрат культуральної рідини Paenibacillus polymyxa Jaas [Pat. 103509825 A CN, IPC C12P 3/00; C12R 1/07. Method for extracellularly synthesizing nano-silver particle through paenibacillus polymyxa Jaas cd cell-free filter liquor / Zhang Xin; Lin Ling; Deng Sheng; Zhou Yijun (CN); applicant Jiangsu Acad. Agricultural Sci. (CN). - №CN20121214095; applic. 27.06.2012; public. 15.01.2014]. Одержані за цим способом НЧ мають прийнятні розміри (20-50 нм), однакову форму та гарно диспергуються, але вихідні речовини, зокрема культуральну рідину, важко стандартизувати. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб одержання нанорідини, яка містить композицію наносрібла та пероксиду в антибактеріальному розчині [Pat. 103563983 A CN, IPC A01N 59/16; А01Р 1/00. Nano-silver peroxide composite antibacterial solution and preparation method thereof / Zhao Bin; He Dannong (CN); applicant Sh. Nat. Eng. Res. Ct. Nanotech Co (CN). № CN20121258483; applic. 24.07.2012; public. 12.02.2014]. Цей спосіб дозволяє одержати НЧ розмірами 1-10 нм, що характеризуються монодисперсністю та відсутністю аггломерації. Завдяки поєднанню наносрібла та пероксиду такий розчин досягає високого рівня бактерицидності, але пероксид є недостатньо стабільною сполукою. Недоліками відомих способів є недостатня антимікробна активність проти грампозитивних мікроорганізмів, необхідність додаткового очищення НЧ, а також неможливість стандартизувати процедуру синтезу, власна нестабільність додаткових речовин, застосованих при виготовленні композитних НЧ, або проблематичність використання як антисептиків. Задача корисної моделі є розширення арсеналу протимікробних засобів за рахунок застосування НЧ оксиду срібла (10 нм), осаджених на кристали натрію хлориду, і стабілізованих у розчині похідним 3-гідроксипіридину (3-ГП) разом з ПВП. Поставлена задача вирішується шляхом застосування конденсату НЧ срібла та стабілізуючих речовин для приготування рідкої дисперсної системи з протимікробними властивостями, який відрізняється тим, що за НЧ срібла слугує нанопорошок з частинками AgAgO розмірами 10 нм, осадженими на кристали натрію хлориду, а в ролі однієї зі стабілізуючих речовин виступає похідне 3-ГП, яке надає НЧ підвищеної розчинності та протимікробної активності. Спосіб виконується наступним чином: Конденсат НЧ оксиду срібла одержують зі змішаних молекулярних струменів срібла та натрію хлориду у вакуумній установці методом електроннопроменевого випаровування й осадження парової фази [Пат. 92556 Україна, МПК В82В 3/00, С23С 14/24, С23С 14/54. Спосіб одержання наночастинок системи метал-кисень із заданим складом електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі / Б.Є. Патон, Б.О. Мовчан, Ю.А. Курапов, К.Ю. Яковчук. Опубл. 10.11.10, бюл. № 21]. У даному способі використовували порошкову субстанцію з розмірами частинок 10 нм і складом: Ag-28,72 мас. %, О - 2,83 мас. %, Na, СІ та інші елементи - до 100 мас. %. Співвідношення атомних процентів О (6,35 ат. %) і Ag (9,55 ат. %) дорівнювало 0,7, що відповідало умовній формулі AgO 0,7 і дозоляло припустити наявність у конденсаті як Ag2O, так і AgO. Як одну з стабілізуючих речовин застосовують похідне 3-ГП - 2-етил-6-метил-3-ГП сукцинат. Субстанція 2-етил-6-метил-3-ГП сукцинату - біла кристалічна речовина з емпіричною формулою C12H17NO5 та молярною масою 255,26 г/моль, гарно розчинна у воді та етиловому спирті, малорозчинна в ефірі, з максимумом поглинання в ультрафіолетовій ділянці спектру 297±2 нм [Этилметилгидроксипиридина сукцинат. Субстанция-порошок. Производитель: ООО "Бион". Peг. номер: ЛСР-001704/07-260707]. 2-етил-6-метил-3-ГП сукцинат застосовується в клініці як препарат "Мексидол" та його генерики і виявляє антиоксидантну, антигіпоксичну, анксіолітичну, ноотропну дію, поліпшує мозковий кровообіг, функцію міокарду та печінки і має значну терапевтичну широту [Воронина Т.А. МЕКСИДОЛ® основные эффекты, механизм действия, применение [Электронный ресурс] / Т.А. Воронина. Режим доступа: http://medi.ru/doc/a070196.htm]. Другою стабілізуючою речовиною слугує полівінілпіролідон нізькомолекулярний (ПВП), котрий має молекулярну масу 8000±2000 Дальтон і відомий як субстанція препарату "ГемодезН". Це порошок білого або жовтуватого кольору зі слабким специфічним запахом, легкорозчинний у воді, спирті, хлороформі, нерозчинний в ефірі. Належить до 4 класу небезпеки - малобезпечні речовини [Поливинилпирролидон низкомолекулярный медицинский 8000±2000. Фармакопейная статья ФСП 42-0345-4367-03: PN002600/01-2003. - [Действующий от 2008-06-17]. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.sintvita.ru/docs/povidone8000.pdf]. Для виконання способу порошок, що містить конденсат НЧ оксиду срібла, осаджених на кристали натрію хлориду, зважують на електронних вагах і вносять у суху скляну або 2 UA 95555 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пластикову пробірку чи колбу в кількості 1-10 мг на 1 мл дисперсної системи. Субстанцію похідного 3-ГП зважують на електронних вагах і в сухому вигляді додають до порошку НЧ оксиду срібла в кількості 2-20 мг на 1 мл дисперсної системи. Роблять точну наважку ПВП низькомолекулярного медичного, достатню для створення в дисперсній системі 3-6 % концентрації цієї речовини, використовуючи за розчинник рідину, яка містить 2,75-5,5 г натрію хлориду, 0,21-0,42 г калію хлориду, 0,25-0,5 г кальцію хлориду, 0,00025-0,005 г магнію хлориду, 0,115-0,23 г натрію гідрокарбонату та дистильовану воду до 1 л. Додають одержаний 3-6 % розчин ПВП до суміші НЧ оксиду срібла та похідного 3-ГП, перемішують струшуванням до максимально можливого зменшення осаду, витримують при кімнатній температурі (+20 °C) протягом 2 год., відділяють осад шляхом гравітаційної седиментації і зберігають надалі закритою за тих же умов. За критерії оцінки фізико-хімічних властивостей одержаної нанорідини вибирають лазерну кореляційну спектроскопію та атомно-емісійну спектрометрію. Як критерії протимікробної активності НЧ оксиду срібла, стабілізованих похідним 3-ГП та ПВП, обирають наявність бактеріостатичної дії проти музейних штамів та клінічних ізолятів мікроорганізмів у рідких живильних середовищах. За критерій антисептичної та регенераторної дії використовують мікробне число в ексудаті спонтанно інфікованої рани, а також зміни площі рани при її обробці рідиною, що містить НЧ оксиду срібла, стабілізовані похідним 3-ГП та ПВП. Корисна модель ілюструється наступними прикладами. Приклад 1. Стабільність та розмірні характеристики рідини на основі НЧ оксиду срібла, покритих похідним 3-ГП та ПВП Стабілізовані НЧ оксиду срібла готували наступним чином. Порошок, що містить конденсат НЧ оксиду срібла, осаджених на кристали натрію хлориду, зважували і вносили в суху пластикову пробірку у співвідношенні 10 мг на 1 мл дисперсної системи. Субстанцію 2-етил-6метил-3-ГП сукцинату зважували і в сухому вигляді додавали до порошку НЧ оксиду срібла в кількості 20 мг на 1 мл дисперсійної системи, що відповідало концентрації 2 % (маса/об'єм). Робили точну наважку ПВП низькомолекулярного і готували його 6 % (маса/об'єм) розчин, використовуючи за розчинник рідину з наступним вмістом солей віл: натрію хлориду 5,5 г, калію хлориду 0,42 г, кальцію хлориду 0,5 г, магнію хлориду 0,005 г, натрію гідрокарбонату 0,23 г. Додавали одержаний 6 % розчин (маса/об'єм) ПВП до суміші НЧ оксиду срібла та похідного 3ГП, перемішували струшуванням до максимально можливого зменшення осаду, витримували при кімнатній температурі (+20 °C) протягом 2 год., відділяли осад відстоюванням і досліджували надосадову рідину. Розподіл НЧ за гідродинамічним розміром (ГДР) в одержаній рідині визначали за методом фотон-кореляційної спектроскопії на лазерному кореляційному спектрометрі "Zeta Sizer-3" (Malvern, Великобританія). Рідка дисперсна система, що містить НЧ оксиду срібла, стабілізовані 2-етил-6-метил-3-ГП сукцинатом та ПВП, прозора жовтуватого кольору. При відстоюванні утворює незначну кількість осаду бурого кольору, який легко мобілізується при струшуванні. Вона достатньо стабільна у часі. Містить НЧ в діапазоні 15-4300 нм, які утворюють 2 фракції. Перша з них - частинки з ГДР 17-40 нм, їх кількість становить 99,9 %, а маса - 32,6 %. Найімовірніший розмір НЧ цієї фракції 32,3 нм. Друга фракція включає НЧ розмірами від 500 до 1500 нм. Їх кількість дорівнює 0,1 %, маса - 67,4 %. Найімовірніший розмір частинок другої фракції - 934 нм. Отже, рідка дисперсна система, виготовлена шляхом солюбілізації та стабілізації конденсату НЧ оксиду срібла 2-етил-6-метил-3-ГП сукцинатом та ПВП у день приготування стабільна при трьох послідовних вимірюваннях і в значній кількості місить дрібні НЧ (до 50 нм), тобто не поступається за цими параметрами відомим дисперсним системам наносрібла. Приклад 2. Концентрація срібла в рідкій дисперсній системі, що містить НЧ оксиду срібла, стабілізовані 2-етил-6-метил-3-ГП сукцинатом та ПВП Рідкі дисперсні системи на основі НЧ оксиду срібла виготовляли, як описано в прикладі 1, і використовували для визначення концентрації срібла за допомогою метода атомно-емісійної спектрометрії з індуктивно-зв'язаною плазмою на приладі Optima 2100 DV (Perkin Elmer, США) через 1 добу та 12 діб після приготування. Статистичну обробку результатів здійснювали з використанням стандартних комп'ютерних програм. Вірогідність різниці між групами оцінювали за допомогою критерію Стьюдента з поправкою Бонфероні. Результати визначення концентрації срібла наведено в табл. 1. 3 UA 95555 U Таблиця 1 Вміст срібла в рідких дисперсних системах на основі конденсату НЧ оксиду срібла при їх зберіганні (М±m) Концентрація срібла, мг/л через 1 добу через 12 діб 1,2 43,99±0,20 20,81±0,04 1 1,2 4,97±0,39 10,08±0,10 1 1,2 7,81*0,26 16,03±1,87 1 1,2 53,72±0,49 37,20±0,10 Склад дисперсної системи Конденсат НЧ+бідистильована вода (4) Конденсат НЧ+ 2 % розчин 3-ГП (4) Конденсат НЧ+6 % ПВП (5) Конденсат НЧ+6 % ПВП+2 % 3-ГП (5) 1 Примітка: у дужках - кількість зразків; - р