Разработка и регистрация лекарственных средств

Композиты на основе природных биополимеров: свойства и перспективы применения при создании трансдермальных форм вакцин (№14 февраль 2016)

Дата: 30.06.2016 | Архив статей

М.Н. Киреев1*, О.А. Волох1, А.К. Никифоров1

1 – ФКУЗ Российский научно-исследовательский противочумный институт (РосНИПЧИ) «Микроб», 410005, Россия, г. Саратов, ул. Университетская, 46
1 – Russian Research Anti-Plague Institute «Microbe», 46, Universitetskaya str., Saratov, 410005, Russia

* адресат для переписки:
E-mail: rusrapi@microbe.ru  

Резюме. В статье представлены результаты модельных экспериментов по конструированию прототипа трансдермального варианта чумной химической вакцины. Целью данной работы было показать принципиальную возможность создания композита на основе природных биополимеров и возможность использования его как депо антигенов химических вакцин на примере капсульного антигена чумного микроба.

Ключевые слова: природные биополимеры, капсульный антиген чумного микроба, вакцины.

NATURAL BIOPOLYMER-BASED COMPOSITES: PROPERTIES AND PROSPECTS OF UTILIZATION IN CONSTRUCTING TRANSDERMAL FORMULATION OF VACCINES

M.N. Kireev1*, O.A. Volokh1, A.K. Nikiforov1

Abstract. Represented are the results of model experiments in the construction of chemical plague-vaccine transdermal variant prototype. Objective of the study is to demonstrate the possibility in principle to design natural biopolymer-based composite and feasibility of its application as depot antigens of chemical vaccines by the example of plague microbe capsular antigen.

Keywords: natural biopolymers, plague microbe capsular antigen, vaccines.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время все большее внимание уделяют альтернативным способам введения в организм пациента лечебных и профилактических препаратов, в том числе вакцин. Для ряда инфекций перспективным является применение трансдермального способа введения. При конструировании таких систем наиболее подходящими материалами, на наш взгляд, являются композиции из природных полимеров животного и растительного происхождения – хитозана и альгината натрия [1–3, 5, 6]. Они обладают рядом свойств, которые будут полезны для биотехнологов.

Ранее мы говорили о применении материалов из природных полисахаридных биополимеров в качестве контейнеров или матрикс-депо для компонентов химических вакцин – антигенов. В настоящее время накопилось достаточное количество фактических экспериментальных данных, позволяющих использовать полисахариды природного происхождения не только как контейнеры для антигенных компонентов медицинских иммунобиологических препаратов, но и как активные составляющие химических вакцин антигенного и клеточного уровня, позволяющие усилить иммунный ответ макроорганизма на введенные антигены и снизить возможные неблагоприятные последствия применения лекарственных препаратов [1–3, 5]. Особенно интересны перспективы применения биосовместимых и биодеградируемых природных полисахаридов при конструировании трансдермальных форм вакцинных и лекарственных препаратов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для конструирования прототипа вакцинного пластыря мы использовали различные варианты нетканого полотна, полученного из нановолокон хитозана путем электроформирования, а также композит, полученный из хитозана и альгината натрия. Мы использовали хитозан пищевой низкомолекулярный, произведенный в ЗАО «Биопрогресс», и готовую пластифицирующую смесь альгината и хитозана производства ЗАО «НПК «Космотерос». В качестве биологически активного компонента – капсульный антиген чумного микроба. Такой выбор не случаен: данный антиген хорошо изучен, это основной иммуноген возбудителя чумы, он является важнейшей составной частью большинства чумных профилактических и диагностических препаратов, и, что не менее важно, ранее мы показали, что он сохраняет свои биологические и иммунологические свойства в течение длительного периода даже при комнатной температуре [8, 9]. Такие характеристики, на наш взгляд, позволяют говорить о возможности использования этого антигена для конструирования трансдермального варианта химической чумной вакцины.

Для модельного эксперимента антиген в сухом виде вносили в смесь полимеров и сополимеров, тщательно перемешивали, добавляли воду и полимеризовали в чашках Петри или раствором антигена пропитывали полоску нетканого полотна из хитозана. Получали композит, имеющий однородную структуру и пластичную консистенцию. Затем из полученного композита пробойником вырезали кусочки, равные по размеру и объему лунке агарового геля для реакции преципитации, ставили реакцию иммунодиффузии с противочумной сывороткой.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

При конструировании трансдермальных форм компоненты химической вакцины – антигены могут быть адсорбированы или заключены в матриксы из природных биодеградируемых полисахаридов и в таком виде нанесены на кожу пациента. В последнее время два природных полисахарида, хитозан и альгинат натрия, получили широкое применение в фармацевтической промышленности благодаря своим уникальным свойствам.

Они имеют много общего:

1) оба полимера имеют природное происхождение (хитозан – животное, а альгинат  – растительное);

2) оба полимера биодеградируемы, т.е. распадаются в организме человека до своих составляющих (мономеров) и выводятся естественным путем;

3) оба полимера в определенных условиях образуют разные морфологические формы.

Главное отличие состоит в том, что хитозан имеет положительный суммарный заряд, а альгинат – отрицательный. Эти свойства дают возможность фармацевтам-технологам использовать их в различных вариациях при конструировании лекарственных препаратов.

Растворимость хитозана в водных кислых средах позволяет перерабатывать его и создавать различные морфологические формы (гели, пленки, нетканый материал, микрокапсулы). На рисунке 1 показан нетканый материал из хитозанового волокна и зондовая микроскопия самого волокна. Такая модификация способствует варьированию его структуры и получению материалов с заданными свойствами, позволяющими пролонгировать действие биологически активных компонентов, обладающих иммуномодулирующим эффектом, повышенной антимикробной активностью или высокой термостабильностью при сохранении биодеградации. 

Рисунок 1. Нетканое полотно из волокон хитозана:
1 – вид в натуральную величину;
2 – вид при 100-кратном увеличении;
3 – волокно из хитозана (зондовая микроскопия) 

В результате было показано, что капсульный антиген чумного микроба, включенный в композит из природных биополимеров, сохраняет свои иммунохимические свойства, что антиген постепенно выходит из сконструированного композита и образует линию преципитации, соответствующую нативному, не включенному в подложку антигену. Это говорит о том, что связь капсульного антигена чумного микроба с компонентами композита из хитозана и альгината не ковалентная, а обусловлена адсорбционными взаимодействиями и скорость диффузии антигена выше, чем сила его сродства к композиту. Причем линии преципитата появлялись с некоторой задержкой относительно лунки со свободным антигеном (рисунок 2). При хранении полученного композита с антигеном в условиях, предотвращающих его высушивание, и при температуре 6 °С антиген сохранял свои иммунохимические свойства до 12 месяцев (срок наблюдения).

Рисунок 2. Реакция иммунодиффузии капсульного антигена чумного микроба и композита из хитозана и альгината натрия, содержащего этот антиген:
1 – композит с капсульным антигеном чумного микроба;
2 – чистый антиген;
3 – композит без антигена;
4 – антисыворотка против антигена 

Ранее мы изучили иммуномоделирующее свойство хитозана на примере антигенов возбудителей двух опасных инфекций. Опыты ставили на беспородных белых мышах. В качестве антигенов использовали капсульный антиген чумного микроба и протективный антигенный комплекс возбудителя туляремии. Было показано, что при одинаковой антигенной нагрузке титры специфических антител у животных, иммунизированных антигенами с хитозаном, были в 8–10 раз выше, чем у контрольной группы, иммунизированной только антигеном [10].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Трансдермальные вакцинные препараты перспективны тем, что их применение не требует присутствия высококвалифицированного медицинского персонала, отсутствует иглобоязнь у пациента, имеется возможность создания персонифицированных вакцин, с подбором индивидуальной дозы активных веществ вакцины – антигенов.

Необходимо отметить, что в слои подложки с активными компонентами – антигенами можно добавлять лекарственные вещества, стимулирующие иммуногенез, повышающие прохождение антигенов через кожу и всасывание препаратов. При конструировании изделий медицинского назначения, основанных на принципах адсорбции антигенов, анатоксинов, ферментов с дальнейшим использованием биологической активности этих компонентов в макроорганизме (вакцины, лекарственные препараты), принципиально важно, что природные биополимеры при своей биоинертности практически не изменяют основные характеристики биологически активных веществ, но в то же время сами обладают бактерицидной активностью и адъювантным действием.

Таким образом, композиты из экологически чистых, биосовместимых и биодеградируемых природных полимерных материалов могут быть использованы при конструировании трансдермальных профилактических препаратов, оформленных в виде накожного пластыря. 

Ростех и ГК «Р-Фарм» создают совместное предприятие для производства лекарственных препаратов для лечения ВИЧ-инфекции Ростех и ГК «Р-Фарм» создают совместное предприятие для производства лекарственных препаратов для лечения ВИЧ-инфекции «Национальная иммунобиологическая компания» и «Р-Фарм» подписали соглашение о создании совместного предприятия по производству антиретровирусных препаратов. Предполагается, что первые препараты будут выпущены до конца года.

В ВОЗ новый генеральный директор В ВОЗ новый генеральный директор 23 мая 2017 года в Женеве на 70-й сессии Всемирной ассамблеи здравоохранения под председательством России (министр здравоохранения Вероника Скворцова) был избран новый глава ВОЗ. Им стал бывший глава минздрава и МИДа Эфиопии, доктор наук по специальности «Общественное здравоохранение» Тедрос Аданом Гебреисус. Он сменит на посту главы ВОЗ Маргарет Чэнь, которой 23 мая присудили звание Почетного генерального директора ВОЗ за «усилия по повышению эффективности и транспарентности организации, приверженность развитию здравоохранения».

EMA зарегистрировало ряд лекарственных препаратов: антипсихотик для лечения шизофрении и биосимиляр препарата инсулина Humalog EMA зарегистрировало ряд лекарственных препаратов: антипсихотик для лечения шизофрении и биосимиляр препарата инсулина Humalog Препарат карипразин, открытый компанией Gedeon Richter, уже применяется в США, также его появление ожидается в странах Западной Европы, Алжире, Тунисе и Турции. После успешно проведенного исследования с участием более 1800 пациентов, Европейским агентством лекарственных средств было принято решение о регистрации препарата в Европе.

Индивидуальные решения от компании BüchiGlasUster Индивидуальные решения от компании BüchiGlasUster Уже более 60 лет компания BüchiGlasUster (Швейцария) специализируется на производстве высококачественных реакторов из стекла и эмалированной стали, предназначенных для научных исследований и разработок, пилотного и промышленного производства.

Новый уровень автоматизации систем обеззараживая отходов COMTEM™ Новый уровень автоматизации систем обеззараживая отходов COMTEM™ Компания COMTEM™ представляет свою новую разработку – автоматическую систему загрузки и выгрузки. Данная система доступна в качестве дополнительной опции к установкам STERIFLASH™.

Мельницы FPS – современное решение для R&D лабораторий, пилотного и промышленного производства Мельницы FPS – современное решение для R&D лабораторий, пилотного и промышленного производства Появление технологии тонкого помола дало толчок в развитии химической, фармацевтической, пищевой и косметической промышленности.

Расширение линейки оборудования OHAUS - центрифуги серии Frontier Расширение линейки оборудования OHAUS - центрифуги серии Frontier Компания OHAUS предлагает различные варианты конструкции от простых мини-центрифуг до многофункциональных приборов с большим количеством вариантов комплектации роторов и систем поддержания постоянной температуры от -20°C до + 40°C. Благодаря широкому модельному ряду, отличной стандартной комплектации, автоматическому контролю безопасности и большому выбору дополнительных роторов, центрифуги Frontier обеспечивают высокий уровень сложных и многоэтапных исследований.

Оборудование для спирального посева образцов от Interscience (Франция) Оборудование для спирального посева образцов от Interscience (Франция) Основными способами посева образцов являются глубинный посев, поверхностный, а также применение мембранной фильтрации для исследования образца. Для подбора оптимальной концентрации, необходимой для подсчета, приходится производить десятки разбавлений. Это трудоемкий и громоздкий процесс, который значительно усложняет и удлиняет процесс выполнения рутинных исследований.

8 июня состоится круглый стол «Исследования фармакокинетики и иммуногенности при проведении доклинических и клинических исследований препаратов биоаналогов» 8 июня состоится круглый стол «Исследования фармакокинетики и иммуногенности при проведении доклинических и клинических исследований препаратов биоаналогов» ООО «Центр Фармацевтической Аналитики» совместно с ГК «Фармконтракт» и научно-производственным журналом «Разработка и регистрация лекарственных средств» проведут круглый стол для сотрудников отделов разработки лекарственных средств фармпредприятий; отделов регистрации фармацевтических компаний; контрактно-исследовательских организаций; научных и образовательных учреждений

Agilent Technologies совместно с ООО «ЦФА» провел курсы «Экспертиза качества лекарственных средств физико-химическими методами анализа» Agilent Technologies совместно с ООО «ЦФА» провел курсы «Экспертиза качества лекарственных средств физико-химическими методами анализа» В АО «Технопарк Слава» на базе GLP-лаборатории ООО «Центр Фармацевтической Аналитики» прошло обучающее мероприятие «Экспертиза качества лекарственных средств физико-химическими методами анализа».

Международный Биомедицинский Саммит 2017 с участием нобелевских лауреатов Международный Биомедицинский Саммит 2017 с участием нобелевских лауреатов С 16 по 20 июня в рамках Сеченовского Международного Биомедицинского Саммита 2017 нобелевские лауреаты представят результаты своих последних исследований. Молодые ученые смогут продемонстрировать свои достижения и разработки в области биомедицины, а также узнать мнение экспертов.