CREATION OF PROLONGED AND LOW-TOXIC FORMS OF ANTI-BACTERIAL MEANS BASED ON BIOPOLYMERS

Abstract


This article discusses the problem of creating immobilized drugs in order to reduce the toxic effect, as well as the emergence of the possibility of a selective effect of the obtained drug. The materials of the study used a commercial preparation of ampicillin trihydrate of the company "Biosynthesis", which was adsorbed on collagen isolated from the dermis of pond fish. The concentration of ampicillin in the immobilized preparation was calculated using the method with the use of the phenol reagent Folin-Chocalteau, and the activity - by the diffusion method in agar. The formation of the antibiotic-collagen complex provides a prolonged effect of the obtained preparation. Sufficiently high concentrations of the antibacterial drug in the wound tissues can be maintained directly in the wound tissues for many days with a single injection into the wound. The conducted studies lead to the conclusion that collagen isolated from the dermis of pond fish can be used as a carrier for creating prolonged and weakly toxic forms of antibacterial agents.

Актуальность. Для создания медикаментозных средств применяются вспомогательные вещества, которые зачастую определяют физико-химические свойства лекарственной формы и воздействуют на различные его характеристики (скорость растворения, высвобождения и всасывания лекарственных препаратов). Вспомогательные вещества бывают природного и синтетического происхождения. Они могут быть использованы для выполнения разных функций. При приготовлении лекарственных средств вспомогательные вещества могут быть растворителями, консервантами, стабилизаторами, эмульгаторами, основами. Проведение биофармацевтических работ показало, что вспомогательные вещества - это не индифферентные вещества, а вещества, способные оказывать влияние на физико-химические свойства лекарственного препарата. В результате химического воздействия между лекарственным препаратом и вспомогательным веществом изменяется биологическая активность медикамента, ослабляется или усиливается его фармакологическая реакция. Основная функция вспомогательных веществ заключается в изменении фармакокинетики лекарственных препаратов, а только затем в формообразовании. Подобный подход к изучению вспомогательных веществ предоставляет возможность обеспечивать избирательность действия лекарственных веществ, уменьшать токсичные эффекты лекарства [1, 2, 3]. Таким образом, использование вспомогательных веществ лежит в основе создания новых и эффективных лекарственных препаратов заданного типа в зависимости от функционального назначения. В фармакокинетике и медицине коллаген находит применение как матрица для создания лекарственных препаратов пролонгированного действия. Достаточно эффективен в этом отношении природный коллаген гидробионтов и наземных животных, сочетающий только положительные качества синтетических полимеров и тканевых трансплантатов. В период от момента окончания операции до полной стабилизации больного с высоким риском гнойных осложнений наибольшую трудность представляет лечение ран с замедленным течением репаративного процесса. В данных условиях часто применяют пленки и покрытия на основе биодеградируемых полимеров, содержащих противомикробные компоненты [4]. Комплексные лекарственные препараты на основе коллагена снижают воспалительные процессы, активируют репаративную регенерацию, снижают полный цикл заживления ран. Эффективность комплексного лечения достигается применением пролонгированных форм антибактериальных препаратов [5, 6, 7, 8]. Достаточно высокие концентрации антибактериального препарата в тканях раны поддерживаются непосредственно в тканях раны на протяжении многих суток при введении в рану однократно. На данный момент огромное внимание уделяется изучению и применению коллагена, выделенный из дермы прудовых рыб, так как биополимер активизирует организм к воспроизводству собственного коллагена, обладает высокой проникающей способностью, а по аминокислотному составу практически совпадает с человеческим. В отличие от синтетических полимеров коллаген подвергается лизису в организме человека, постепенно замещаясь его собственными тканями. Материал и методы исследования. Объектом изучения являлся коммерческий препарат ампициллина тригидрат фирмы «Биосинтез», асорбционную иммобилизацию фермента осуществляли на коллагене, выделенном из дермы прудовых рыб, методом, основанном на применении ферментов. Определение содержание ампициллина в иммобилизованном препарате осуществляли спектрофотометрическим способом с использованием фенольного реактива Фолина-Чокальтеу. Исследуемый препарат нагревают в термостатируемой бане при 93-97 °C с реактивом Фолина-Чокальтеу при pH 2,25, экстинкцию появившегося синего раствора измеряли спектрофотометрически при длине волны 750 нм. Методом диффузии в агар установили активность полученного препарата. Полученные результаты и их обсуждение. Разрушение клеточной мембраны достигается воздействием ампициллина на клеточную стенку и цитоплазматическую мембрану Bacillus subtilis. Нарушение свойства избирательной проницаемости клеточной мембраны вследствие ее чрезмерной деформации приводит к изменению проницаемости оболочек бактериальных клеток и необходимые для жизнедеятельности соединения не поступают в цитоплазму. Поступление антибиотика сопровождается также нерегулируемым экзоцитозом. Антибиотик нарушает процессы синтеза пептидогликанов клеточной стенки Bacillus subtilis, снижает осмотическую устойчивость клетки и вызывает ее лизис. Ампициллин ингибирует транспептидазу, блокирует реакцию образования пептидных связей, препятствуя биосинтезу белка и воздействуя на цитоплазматическую мембрану. Вследствие сорбции антибиотика на коллагене молекулы ампициллина распределяются вдоль полипептидных цепей, субфибрилл, фибрилл и остальных волокнистых образований коллагена. Можно предположить, что одна часть ампициллина располагается на поверхности коллагеновых волокон, а другая часть внутри, в толще их. При температуре 25°С и рН 7,0 проводили адсорбционную иммобилизацию ампициллина. Сорбционная емкость коллагена составила 52,27 %. По сравнению с таблетированной формой ампициллин, адсорбированный на коллагене, сохраняет 88 % антибактериальной активности. При концентрации антибиотика 0,07 г/мл достигается максимальный процент сорбции. Методом диффузии в агар установлено, что комплекс коллаген-ампициллин вызывает задержку роста тест-культуры Bacillus subtilis 16 мм, чистый носитель - не задерживает роста микрофлоры, а медицинский препарат антибиотика - 18 мм. Задержка роста тест-культуры может быть вызвана образованием слабых связей между антибиотиком и коллагеном, усложняющих воздействие вещества на стенки бактерий Bacillus subtilis и обеспечивающих пролонгированный эффект. Выводы. Для создания фармацевтических препаратов пролонгированного действия применяются вспомогательные вещества, на которых возможно проведение процесса адсорбции. Подобные исследования к изучению вспомогательных веществ предоставляют возможность обеспечивать избирательность действия лекарственных веществ, уменьшать токсичные эффекты лекарства.

E L Makarova

Voronezh State Medical University

  1. Yoo J.-W. Drug delivery systems for hormone therapy / J.-W. Yoo, C. H. Lee // Review Article Journal of Controlled Release. - 2006. - Vol. 112, N 1.- P. 1-14.
  2. Wu H. pH-sensitive poly(histidine)-PEG/DSPE-PEG co-polymermicelles for cytosolic drug delivery / H. Wu, L. Zhu, V.P. Torchilin // Biomaterials. - 2013. - Vol. 34. - P. 1213-1222.
  3. Wu H. Chitosan-based polyelectrolyte complex scaffolds with antibacterial properties for treating dental bone defects / H-D. Wu, D-Y. Ji, W-J. Chang, J-C. Yang, S-Y. Lee // Materials Science and Engineering. - 2012. - P. 207-214.
  4. Antibiotic-releasing porous polymethylmethacrylate/ gelatin/antibiotic constructs for craniofacial tissue engineering/ M. Shi [et al.] //Journal of Controlled Release. - 2011 - P. 196-205.
  5. Иммобилизация бактериостатических компонентов на гидролизованной форме коллагена / Л.В. Антипова [и др.] // Биотехнологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития. 2011. - С. 492-494.
  6. Адсорбционная иммобилизация ампициллина на коллагене / Е.Л. Макарова [и др.]// Биология - наука XXI века. 2012. - С. 63-64.
  7. Макарова Е. Л. Создание пролонгированных и малотоксичных форм антимикробных средств на основе биополимеров / Е.Л. Макарова // Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Актуальные вопросы разработки и исследования лекарственных средств. - ,2018. - С. 502-505.
  8. Кинетика высвобождения в водных растворах антибиотика линкомицина из биодеградируемых биополимерных мембран медицинского применения на основе хитозана высокой плотности / М.А. Севостьянов [и др.] // Успехи современного естествознания. - 2016. - № 12-2. - С. 286-291

Views

Abstract - 6

PDF (Russian) - 2

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies