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. 

FDA одобрил адъювантную терапию Sutent для рака почки FDA одобрил адъювантную терапию Sutent для рака почки Препарат Sutent прошел регистрацию FDA для пациентов с высоким риском раком почки. Разработка компании Pfizer предназначена для адъювантной терапии. Она позволяет снизить риск рецидива или предотвратить развитие болезни у пациентов с повышенной предрасположенностью к почечной клеточной карциноме. Препарат является актуальным проектом, т.к. у пациентов с этой болезнью, у которых есть нефрэктомия, часто повышенный риск возобновления рака.

ЛП Hemlibra против гемофилии А прошел регистрацию FDA ЛП Hemlibra против гемофилии А прошел регистрацию FDA FDA одобрил Hemlibra (emicizumab-kxwh) – препарат для лечения гемофилии А у взрослых и детей, у которых развились антитела, называемые ингибиторами фактора VIII.

Препарат для Т-клеточной лимфомы получил рекомендацию CHMP Препарат для Т-клеточной лимфомы получил рекомендацию CHMP Европейский комитет CHMP дал положительную рекомендацию препарату Adcetris для лечения Т-клеточной лимфомы (КТКЛ).

Акция! Лабораторное оборудование Binder со склада в Москве! Акция! Лабораторное оборудование Binder со склада в Москве! Уважаемые партнеры! Рады сообщать Вам о специальной акции от Binder, Германия. Оборудование Binder для фармацевтических лабораторий с сертификатами и протоколами валидации доступно со склада в Москве.

Универсальная платформа для различных биопроцессов от Infors HT Универсальная платформа для различных биопроцессов от Infors HT Универсальная платформа для различных применений: Labfors 5 – настольный биореактор, отличающийся простотой управления, гибкостью и возможностью работы с различными объемами культуры от 0,5 л до 10 л. Биореактор Labfors 5 может быть настроен под конкретную задачу, связанную как с культивированием микробных клеток, так клеточных культур. Специальная опция LED подсветки позволяет проводить культивирование фотосинтезирующих микроорганизмов в биореакторе Labfors 5. Благодаря использованию неметаллических сосудов можно осуществлять культивирование в агрессивной среде, а применение одноразовых систем оптимально для работы с клеточными культурами.

Металлодетекторы CEIA на выставке Pharmtech & Ingredients Металлодетекторы CEIA на выставке Pharmtech & Ingredients Компания CEIA занимается разработкой и производством металлодетекторов для различных областей применения. Уникальность применяемых технологий позволили компании занять уверенные позиции в своей отрасли. Благодаря применению новейших разработок и достижений удалось достичь существенного снижения размеров производимого оборудования без ущерба для производительности, а в сочетании с низким энергопотреблением и длительным сроком службы металлодетекторы CEIA позволят максимально оптимизировать Ваши задачи.

Системы для анализа терапевтических белков ProteinSimple на выставке Pharmtech & Ingredients Системы для анализа терапевтических белков ProteinSimple на выставке Pharmtech & Ingredients В этом году компания ProteinSimple принимает участие в крупнейшей выставке фармацевтической отрасли Pharmtech & Ingredients в составе коллективной экспозиции на стенде ГК «Фармконтракт». Наиболее востребованные единицы оборудования для анализа терапевтических белков будут представлены на стенде официального дистрибьютора (Павильон №2, Зал №7, стенд A211). Специалисты компании ProteinSimple лично проведут демонстрацию приборов на стенде партнера, расскажут об особенностях применения оборудования и ответят на любые интересующие Вас вопросы. Более того специалисты компании ProteinSimple примут участие в семинаре, организуемом ГК «Фармконтракт», в рамках которого расскажут об инструментальных решениях для разработки, контроля качества и контроля высвобождения

Новый эксикатор SICCO позволяет работать с соединениями, обладающими высокой химической активностью Новый эксикатор SICCO позволяет работать с соединениями, обладающими высокой химической активностью Боковины эксикатора прозрачны и выполнены из боросиликатного стекла, которое не поглощает излучение в видимой области спектра. Благодаря проницаемости для ультрафиолета допускается работа с продуктами для фотохимических реакций. Физические свойства соответствуют DIN ISO 3585. Боросиликатное стекло имеет высокую химическую устойчивость при работе со спиртами, водой, кислотами и их смесями, а также с хлором, йодом и бромом.

23 ноября в рамках Pharmtech & Ingredients состоится семинар «Разработка и регистрация лекарственных средств» 23 ноября в рамках Pharmtech & Ingredients состоится семинар «Разработка и регистрация лекарственных средств» 23 ноября 2017 года ГК «Фармконтракт» при поддержке научно-производственного журнала «Разработка и регистрация лекарственных средств» проведет семинар для специалистов отечественного фармрынка по самым обсуждаемым в 2017 году вопросам.

23 ноября FPS в рамках выставки Pharmtech проведет мастер-класс по работе с токсичными АФИ 23 ноября FPS в рамках выставки Pharmtech проведет мастер-класс по работе с токсичными АФИ Итальянский разработчик и производитель различных типов барьерных систем и оборудования для микронизации, компания FPS в рамках выставки Phamtech & Ingredients проведет мастер-класс «Интегрирование лабораторного и промышленного оборудования для работы с токсичными АФИ (HPAPI) в барьерные системы FPS».

22 ноября 2017 г. в рамках выставки Pharmtech & Ingredients пройдет круглый стол по контрактному производству 22 ноября 2017 г. в рамках выставки Pharmtech & Ingredients пройдет круглый стол по контрактному производству Второй день выставки Pharmtech & Ingredients будет интересен не только в плане выставочной экспозиции, но и, пожалуй, одним из самых актуальнейших за последние 2 года круглым столом «Контрактное производство фармацевтической продукции».