Каплун А.П., Бастрич А. Н., Лыу Т. Н., Пахарькова Н. И.
МИТХТ им. М.В. Ломоносова.
То, что не растворено — не действует
Одна из острых проблем фармацевтической химии — солюбилизация плохо растворимых веществ. Многие лекарственные субстанции так и не появились в аптеках в виде медицинских препаратов, так как не были найдены эффективные способы перевести эти вещества в раствор. Известно несколько методов солюбилизации плохо растворимых веществ: образование комплексов с амфифильными полимерами (поливинилпироллидоном, полиэтиленгликолем, проксанолами), с циклодекстринами, включение в микро- и наночастицы из полимеров или липидов (липосомы, жировые эмульсии, твердые жировые частицы, в мицеллы амфифильных полимеров), дезинтеграция до субмикронных частиц. Но пока не существует общего подхода. Для каждой субстанции приходится подбирать адекватный метод солюбилизации.
Уникальная субстанция
Компания «Березовый мир» разработала технологию получения новой лекарственной субстанции — экстракта бересты (БЭБ).
Рис. 1. Основные компоненты БЭС: бетулин, лупеол и сложный эфир бетулина и кофейной кислоты.
Было показано, что главными компонентами БЭС являются бетулин, лупеол и сложный эфир бетулина и кофейной кислоты (рис. 1) — вещества очень гидрофобные и поэтому крайне плохо растворяющиеся в воде. Известно, что плохо растворимые субстанции в составе наночастиц проявляют значительно большую активность вследствие лучшей биодоступности. Особенно хороши в этом отношении аморфные наночастицы. Они быстрей растворяются в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) из-за огромной удельной поверхности; да и растворимость веществ в аморфном состоянии намного лучше, чем веществ в кристаллическом.
Наночастицы творят чудеса
Мы смогли разработать методику получения дисперсии сферических аморфных наночастиц (рис. 2).
Патент RU№ 2322091 Композиция биологически активных веществ и способ получения нанодисперсии её.
Рис. 2. Наночастицы, получаемые из БЭС. Размер наночастиц меняется от 20 до 200 нм.
В отличие от многих других методов, в разработанный нами нет нужды в поверхностно-активных веществах для стабилизации.
Эксперименты с сывороткой крови человека показали, что эти частицы практически не взаимодействуют с эритроцитами, но взаимодействуют с клетками иммунной системы: лимфоцитами, моноцитами и гранулоцитами (рис. 3 и 4).
Рис. 3. Результаты цитофлуориметрии клеток иммунной системы после 30 мин инкубации их с наночастицами БЭС, меченными флуоресцентной меткой. По оси ординат – количество частиц, по оси абсцисс – интенсивность флуоресценции. Б – взаимодействие гранулоцитов с наночастицами БЭС, В – взаимодействие лимфоцитов с наночастицами БЭС, Г – взаимодействие моноцитов с наночастицами БЭС. М1 – интервал значимой флуоресценции. Lf – лимфоциты, Mon – моноциты, Gra – гранулоциты.
Рис. 4. Зависимость количества клеток (в процентах от общего числа), содержащих наночастицы БЭС, меченных флуоресцентным красителем, от концентрации наночастиц в дисперсии. Lf – лимфоциты, Mon – моноциты, Gra – гранулоциты, Er – эритроциты.
Найденное явление – взаимодействие с клетками иммунной системы — дает ключ к объяснению иммуномодулирующих свойств БЭС.
Исследование взаимодействия наночастиц с сывороткой крови с помощью двумерного электрофореза (рис. 5) выявило основные адсорбирующиеся на них белки плазмы крови; а среди них аполипопротеины (АроА-IV, АроJ, АроЕ). Как было недавно показано, именно эти компоненты липопротеинов плазмы крови ответственны за проникновение наночастиц через ГЭБ . Адсорбция указанных белков на наночастицах придает им свойства липопротеинов – проникать через гематоэнцефалический барьер. Таким образом, обнаруженный нами факт показывает, что эти наночастицы могут проходить через гемато-энцефалический барьер, что необходимо для проявления ноотропного действия БЭС.
Рис. 5. Двумерный гель-электорофорез (2D-PAGE) белков плазмы крови, адсорбировавшихся на наночастицах БЭС.
Наночастицы как лекарственная форма имеет существенные преимущества перед традиционными препаратами. Так, если наночастицы диаметром 50-300 нм ввести в кровяное русло, они практически не смогут выйти из капилляров в здоровых тканях, так как их диаметр больше, чем размеры самых больших пор капилляров. Но такие наночастицы относительно легко покидают кровоток в капиллярах, снабжающих кровью опухоль. Дело в том, что в очагах воспаления капилляры сильно перфорированы — размер пор намного больше. Это явление, получившее название «пассивное нацеливание», — основа эффективности противоопухолевых препаратов на основе наночастиц. На фармацевтическом рынке уже присутствуют четыре липосомных противоопухолевых препаратов.
Описанное выше явление — поглощение наночастиц макрофагами – одними из антиген-представляющих клеток эксплуатируется при конструировании другого типа лекарственных препаратов — вакцинах. И в этой области лидируют липосомы. Это же свойство является предпосылкой для контсруирования препаратов для лечения внутриклеточных инфекций (туберкулеза, болезни легионеров, лепры и др.).
Другие виды наночастиц: наноэмульсии, твердые липидные наносферы, полимерные наносферы, полимерные мицеллы, дендримеры — интенсивно исследуются. Наиболее безопасные (наноэмульсии и твердые липидные наносферы — состоящие из природных веществ) ближайшие кандидаты в лекарственные препараты.
Наночастицы тритерпеноидов бересты — транспортное средство для гидрофобных лекарств
Нанодисперсия, полученная из тритерпеноидов бересты, может также оказаться перспективной лекарственной формой для гидрофобных лекарств. Так как БЭС оказывает противотуберкулезное действие, мы в первую очередь исследовали противотуберкулезные субстанции — рифампицин и рифабутин. Было показано, что оба вещества могут быть включены в состав наночастиц. Кроме названных субстанций несколько других (противоопухолевый препарат доксорубицин, аналог женского полового гормона диэтилстильбэстрол) оказались способными включаться в наночастицы. Наши исследования показали, что при добавлении лекарственной субстанции в количествах вплоть до 20% от массы БЭС большая часть загружаемой субстанции оказывается внутри наночастиц (рис. 6).
Рис. 6. Зависимость доли субстанции в наночастицах от ее доли в исходной смеси. РБ – рифабутин, ДР – доксорубицин.
Важным параметром, который следует учитывать при конструировании лекарственных препаратов, является скорость высвобождения субстанции в биологических жидкостях, например, в кишечнике. На рис. 7 приведены данные, которые демонстрируют возможность регулировать скорость высвобождения небольшими модификациями состава.
Рис. 7. Изменение размеров наночастиц дисперсии БЭС модифицированной специальным модификатором (1.6 мг/мл) после добавления раствора дезоксихолата натрия в разных концентрациях (конечные концентрации 13.5, 18.0, 23.1, 27.0 мг/мл).
Легко заметить качественную разницу в скорости растворения наночастиц в среде, имитирующей среду тонкого кишечника, при увеличении концентрации натриевой соли дезоксихолевой кислоты от 23 до 27 мг/мл.
Найдена новая панацея?
Интуитивно ясно, что панацеи быть не может. Не исключено, что это уже кто-нибудь доказал. В этом отношении очень любопытна «новая парадигма медицины» доктора Ф. Батмангхелиджа, которая в том числе изложена в книге «Ваше тело просит воды». В частности, в ней утверждается, что правильное употребление воды может излечить множество патологических состояний: боли при диспепсии, боли при колите, боли при ложном аппендиците, грыжа пищеводного отверстия диафрагмы, ревматоидно-артритные боли, боль в области поясницы, боли в области шеи, ангинозные боли, головные боли, стресс и депрессия, гипертония, повышенное содержание холестерина в крови, избыточный вес, астма и аллергии, сахарный инсулиннезависимый диабет. Почти панацея.
Но вода убиквитарна, и это может давать объяснение широкому спектру терапевтического действия. В случае БЭС возможны два объяснения.
- В этой субстанции счастливо соединились вещества, обладающие активностью и низкой токсичностью.
- Физико-химические свойства БЭС дают возможность входящим в их состав веществам таким образом модифицировать эндогенные системы, что это дает положительный эффект.
И, наконец, очень вероятно сочетание перечисленных факторов. Компоненты БЭС как очень гидрофобные инкорпорируются в липопротеины плазмы крови и распределяются в организме в их составе. Модификация свойств липопротеинов естественным образом может модифицировать их функции, связанные в том числе с транспортом холестерина, триглицеридов.
Показанные нами способность избирательно адсорбировать вещества из плазмы, взаимодействовать с клетками иммунной системы – основа для объяснения иммуномодулирующих свойств БЭС, способности проникать через гематоэнцефалический барьер.
