THE DESIGN OF PHARMACOLOGICAL STUDY OF THE NANOSOMAL FORMULATIONS OF SOME ANTITUBERCULOSIS DRUGS

Abstract


A procedure has been developed to prepare the nanosomal formulations of rifampicin and gatifloxacin based on a copolymer of lactic and glycolic acids. Murine experiments tested the antituberculosis activity of the drugs versus conventional drugs. It evaluated their bacteriostatic activity against Mycobacterium tuberculosis in the blood and lung homogenates taken at definite time points after the experimental nanosomal samples of rifampicin or gatifloxacin and their standard dosage forms were administered to mice. The antituberculosis activity of nanosomal rifampicin in the lung was ascertained to be twice higher than that of reference rifampicin within 2 hours after intravenous injection. As compared to the enteral administration of gatifloxacin substance in particular, the intravenous injection of nanosomal gatifloxacin was shown to provide a higher bacteriostatic activity against M. tuberculosis in the blood and lung tissue.

Full Text

Известно, что распределение лекарств в организме можно целенаправленно менять как на тканевом, так и на клеточном уровне, используя различные системы доставки. В последние годы отмечается возрастающий интерес к коллоидным системам доставки лекарственных веществ различных фармакотерапевтических групп: липосомам, микрочастицам, наночастицам. Идея использования таких систем для повышения избирательности действия антимикробных препаратов основана, во-первых, на их способности накапливаться преимущественно в тканях с повышенной проницаемостью капилляров, во-вторых, на том, что коллоидные частицы повторяют путь бактерий — их захватывают инфицированные макрофаги. В последнее время большое внимание уделяется разработке наносомальных форм противотуберкулезных препаратов (ПТП) [1, 2, 4, 5]. В качестве материала для получения наночастиц использовались полимеры, которые отвечают требованиям для препаратов медицинского назначения: биосовместимость, био-деградируемость и низкая токсичность. Полимерные носители получали различными способами, основными были методики диспергирования, диализ и эмульсионные методики. На моделях туберкулезной инфекции показана эффективность применения наносомальных форм ПТП [4, 6, 7]. В связи с этим целью настоящего исследования явилась разработка новой методики получения наносомальных форм противотуберкулезных антибиотиков рифампицина и гатифлоксацина и изучение их противотуберкулезной активности. В качестве источника наночастиц был выбран сополимер молочной и гликолевой кислот (ПЛГА) в соотношении 50:50, при котором деградация происходит быстрее, чем при использовании других полилактидов [3]. Наночастицы получали методом нанопреципитации или замены растворителя. Экспериментальные наносомальные формы оценивали по размеру частиц, степени включения лекарственных веществ, стабильности. Установлено, что размер наночастиц гатифлоксацина и рифампицина лежит в субмикронном диапазоне 300—500 нм. Эффективность сорбции на наночастицах ПЛГА для рифампицина оказалась очень высокой (77%). Возможно, включение ри-фампицина в наночастицы связано с эффективным взаимодействием определенных функциональных групп молекул рифампицина и полимера, а также его физической сорбцией в пористых частицах. Эффективность сорбции на наночастицах ПЛГА для гатифлоксацина оказалась достаточно высокой (41%). Изучение стабильности экспериментальных лекарственных форм показало, что полученные наночастицы устойчивы к замораживанию: суспензия не теряла агрегативной устойчивости по меньшей мере после двух циклов замораживания/оттаивания (-20°С/комнатная температура). № 2, 2012 33 Для изучения противотуберкулезной активности на-носомальных форм рифампицина и гатифлоксацина в сравнении со стандартными лекарственными формами использовали методику определения бактериостатиче-ской активности крови (БАК)*. Данный метод позволяет оценить ингибирующую микобактерии туберкулеза (МБТ) концентрацию препарата с учетом его фармакокинетики в организме животного, не требует больших затрат образцов препаратов и количества животных. Исследования проводили на мышах линии BALB/c. В I серии экспериментов оценивали активность наносомального рифампицина в сравнении со стандартным рифампицином для инъекций при их однократном внутривенном введении в дозе 10 мг/кг с последующим забором крови и выделением легких через 0, 1, 2, 4 ч после введения. Из крови и гомогенатов легких готовили разведения (от 1:2 до 1:256) и вместе с взвесью МБТ засевали на плотную питательную среду Левенштей-на—Йенсена. Через 4 нед проводили учет роста колоний МБТ. Максимальное разведение биоматериала, в котором не было значимого роста колоний МБТ, определялось как БАК или бактериостатическая активность препарата в легких (БАПЛ). Установлено, что максимальное значение БАК наблюдалось сразу после введения препаратов (рис. 1). Через 1 ч отмечалось снижение БАК: при использовании на-носомального рифампицина в 4 раза, стандартного — в 8 раз. При этом показатель БАПЛ при применении на-носомального рифампицина возрастал в 2 раза, а при использовании стандартного рифампицина не менялся (рис. 2). Через 2 ч после введения бактериостатический эффект продолжал снижаться, но при использовании наносомальной формы — в 2 раза медленнее. Через 4 ч значения БАК и БАПЛ были одинаково низкими (разведение 1:4) при использовании как наносомальной, так и стандартной формы рифампицина. Таким образом, на-носомальная форма рифампицина при внутривенном введении проявляет более выраженные противотуберкулезные свойства по сравнению со стандартным рифам-пицином для инъекций. Вероятно, наночастицы снижают степень связывания рифампицина с белками крови, а также создают лучшие условия для накопления активного препарата в легких. В другой серии эксперимента оценивали эффективность наносомального гатифлоксацина в сравнении с субстанцией. Мышей разделили на 3 группы в зависимости от лекарственной формы и способа введения. В 1-й группе вводили внутривенно наносомальный гатифлоксацин, во 2-й — субстанцию гатифлоксацина, растворенную в дистиллированной воде, в 3-й — внутрижелудочно вводили субстанцию гатифлоксацина, растворенную в дистиллированной воде. Доза гатифлоксацина (65 мг/кг) является суб-терапевтической для мышей. Забор крови и выделение легких с последующим определением БАК и БАПЛ проводили в динамике через 0,5, 2 и 4 ч после введения препаратов. Через 0,5 ч после внутривенного введения наносо-мального гатифлоксацина и раствора субстанции гатиф-локсацина достигается одинаково высокое значение БАК (разведение 1:16). При энтеральном применении субстанции БАК в 2 раза ниже, чем при ее внутривенном введении (рис. 3). Однако через 2 ч значения БАК при внутривенном введении наносомальной формы гатифлоксацина и субстанции снизились до уровня, достигнутого при энтеральном приеме. Через 4 ч отмечали равномерное снижение БАК всех препаратов в разведениях до 1:4. Максимальное зна- 70 1 6050 -40 30 -2010 -0 0 ч 1ч Щ Нанорифампицин 2 ч 4 ч Рифампицин По Рис. 1. Бактериостатическая активность крови мышей при внутривенном введении наносомального рифампицина или рифампицина для инъекций. оси абсцисс — время забора крови; по оси ординат — кратность разведения крови. Нанорифампицин Рифампицин По Рис. 2. Бактериостатическая активность препарата в легких мышей при внутривенном введении наносомального рифампицина или рифампицина для инъекций. оси абсцисс — время забора биоматериала; по оси ординат — кратность разведения гомогената легких. ^Модификация определения бактериостатической активности крови больных туберкулезом на плотной питательной среде методом серийных разведений: Метод. рекомендации. — М., 1983. [_j Наногатифлоксацин внутривенно Щ Субстанция внутривенно [Щ] Субстанция per os Рис. 3. Бактериостатическая активность крови в зависимости от способа введения и исследуемой формы гатифлоксацина. По оси абсцисс — время забора крови; по оси ординат — кратность разведения крови. чение БАПЛ (разведение 1:16) отмечали через 2 ч после введения наносомального гатифлоксацина (рис. 4). При внутривенном введении субстанции бактерио-статический эффект был слабее в 2 раза, а при внутри-желудочном — в 4 раза по сравнению с наносомальной формой. Аналогичная картина по значениям БАПЛ наблюдалась и через 4 ч после введения препаратов. Осо- 34 Российский медицинский журнал ные противотуберкулезные свойства по сравнению со стандартными лекарственными формами. Представляется перспективным дальнейшее изучение противотуберкулезной эффективности полученных образцов наносо-мальных форм рифампицина и гатифлоксацина при их внутривенном введении на моделях экспериментального туберкулеза и разработка схем ступенчатой химиотерапии в комплексе с другими ПТП.

About the authors

Zh. Magkhrabi

I. M. Sechenov First Moscow State Medical University


G. N. Mozhokina

I. M. Sechenov First Moscow State Medical University

Email: mojokina@mail.ru

R. N. Alyautdin

I. M. Sechenov First Moscow State Medical University


E. A. Oganesyan

I. M. Sechenov First Moscow State Medical University


N. A. Elistratova

I. M. Sechenov First Moscow State Medical University


References

  1. Блынская Е. В. Разработка и биофармацевтическое исследование лекарственных форм гатифлоксацина на основе полимерных частиц: Автореф. дис.. канд. фарм. наук. — М., 2010.
  2. Буй К. Получение и изучение фармакологической активности спарфлоксацина, включенного в наночастицы на основе сополимера молочной и гликолевой кислот: Автореф. дис.. канд. фарм. наук. — М., 2010.
  3. Гельперина С. Э. // Астана мед. журн. — 1999. — № 4. — С. 84—88.
  4. Гельперина С. Э. Разработка подходов к созданию лекарственных форм антибиотиков на основе полимерных наночастиц: Автореф. дис.. д-ра хим. наук. — М., 2010.
  5. Оганесян Е. А. Подходы к разработке наносомальной лекарственной формы рифампицина: Автореф. дис.. канд. биол. наук. — 2005.
  6. Шипуло Е. В., Любимов И. И., Максименко О. О. и др. // Химико-фармацевт. журн. — 2008. — Т. 42, № 3. — С. 43—47.
  7. Lenaerts A. J. // Antimicrob. Chemother. — 2005. — Vol. 49, № 10. — P. 4335.
  8. Suarez S., O'Hara P., Kazantseva M. et al. // Pharm. Res. — 2001. — Vol. 18, № 9. — P. 1315—1319.

Statistics

Views

Abstract - 21

PDF (Russian) - 0

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

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

About Cookies