Программа фундаментальных исследований Президиума ран

Вид материала

Содержание

Новые наноразмерные органоминеральные композиционные
В.Т. Калинников
Разработка методов создания стимул-чувствительных полимерных материалов для контролируемого выделения лекарственных препаратов

Подобный материал:

1 ... 28 29 30 31 32 33 34 35 ... 72

3. Приборы и материалы медицинского назначения, новые лекарственные препараты

3.1 Приборы и материалы

^ НОВЫЕ НАНОРАЗМЕРНЫЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ИМПЛАНТАТОВ НА ОСНОВЕ

БИОСОВМЕСТИМЫХ ФОСФАТОВ КАЛЬЦИЯ И БИОПОЛИМЕРОВ

^ В.Т. Калинников, Н.А. Захаров, Ж.А. Ежова, Е.М. Коваль, К.В. Скибинский,

Институт общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова, Москва

Разработаны методы направленного синтеза путем осаждения из водных растворов биосовместимых наноразмерных органоминеральных композитов (ОМК) для медицинских имплантатов на основе аналога неорганической компоненты костной ткани млекопитающих – гидроксиапатита кальция Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂ (ГА) и биополимеров природного происхождения – каррагинана (КАР) (продукт переработки морских водорослей) и карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ).

С использованием методов физико-химического анализа (химический анализ, РФА, ИКС, ДТА, ДТГ, ЭСХА, сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия) и биохимических исследований in vitro и in vivo (взаимодействие со стандартными тестовыми препаратами, реакции белой крови) изучено влияние условий синтеза (состава и типа прекурсоров, гидродинамических и тепловых характеристик процесса синтеза, степени кислотности реакционной среды, количества введенной органической фракции и др.) и последующей обработки (термические воздействия; тепловые, химические и радиационные стерилизующие факторы) на физико-химические и биохимические характеристики продуктов синтеза – биокомпозитов ГА/КАР, ГК/КМЦ.

Установлено, что продукты синтеза (ОМК ГА/КАР, ГА/КМЦ) при высушивании на воздухе приобретают прочность, сопоставимую с прочностью керамики и нативной кости. Размеры нанокристаллов (НК) неорганической фазы ОМК (ГА) близки по размерам к размерам кристаллов нативной кости (14-60 нм), имеют вытянутую вдоль оси «с» форму с отношением длин элементарной ячейки вдоль осей с/а>3 и агломерированы в блоки (50-300 нм) предположительно за счет взаимодействия с гидроксильными (ОН^-) и сульфатными (в случае КАР) (О₃SO^-) группами биополимера. Взаимодействие в условиях синтеза в исследованной органоминеральной системе, во многом моделируя картину биоминерализации биосовместимых фосфатов кальция в естественных условиях живого организма, приводит к образованию ОМК, сходного по физико-химическим характеристикам с нативной костью (характеристики НК ГА, термические эффекты ОМК при нагревании и т.д.).

Выводы о биохимических и медико-биологических характеристиках (биологическая активность, аллергическая и антиинфекционно-бактериальная реакция, токсичность) изученных ОМК сделаны на основе исследования изменения общего числа лейкоцитов и количества отдельных лейкоцитарных форм (эозинофилы, палочко-ядерные нейтрофилы, сегментоядерные нейтрофилы, лимфоциты) в периферической крови крыс при внутрибрюшинном введении ОМК. Результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод о том, что ОМК ГА/КАР, ГА/КМЦ не являются аллергенами, не токсичны, обладают биологической активностью и представляют интерес для создания на их основе костных имплантатов.

Синтез ОМК ГА /КАР проводили с использованием КАР, полученного в Институте биоорганической химии ДВЦ РАН (И.М. Ермак). Исследования биохимических и медико-биологических характеристик ОМК выполнены совместно с Самарским государственным медицинским университетом (И.М. Байриков, П.Г. Мизина, В.Е. Кузьмина).

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку исследований Программе фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине».

^ РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СОЗДАНИЯ СТИМУЛ-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ КОНТРОЛИРУЕМОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ

Л.И. Валуев, И.Л. Валуев, Г.А. Сытов

Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН, Москва

Одной из актуальных проблем современной химии, фармакологии и медицины является создание макромолекулярных терапевтических систем, которые способны выделять, в том числе и по механизму обратной связи, заключенные в них лекарства в ответ на изменение параметров окружающей среды, например рН, температуры или химического состава. Эти системы относятся к наиболее физиологичным лекарственным препаратам, поскольку именно такой принцип обратной связи лежит в основе функционирования живых организмов.

Возможность создания таких систем была изучена на примере систем, контролируемо выделяющих инсулин в ответ на повышение концентрации глюкозы, то есть моделирующих функцию поджелудочной железы. В качестве макромолекулярной глюкозочувствительной системы был использован гидрогель на основе сополимеров акриламида с N-(2-D-глюкоз)акриламидом (ГАА) или N-(2-D-глюкоз)метакриламидом (ГМАА), сшитых конканавалином А (Кон А). Кон А имеет четыре места связывания глюкозы с константой связывания (3,7±0,5)10³ М^-1. Константы связывания Кон А с ГАА и ГМАА равны (1,4±0,6)10² М^-1и (1,8±0,6)10² М^-1, соответственно.

Сополимеры акриламида (M₁) и ГАА или ГМАА (М₂) синтезировали радикальной сополимеризацией водных растворов мономеров, используя в качестве инициатора окислительно-восстановительную систему. Рассчитанные значения констант сополимеризации этих мономеров составляют r₁=1,10,1 и r₂=0,020,01 для ГАА и r₁=1,30,2 и r₂=0,100,02 для ГМАА.

При смешении водных растворов синтезированных сополимеров и Кон А практически мгновенно происходит образование гидрогелей. При этом Кон А выполняет роль четырехфункционального сшивающего агента, а сшивка цепей сополимеров происходит за счет биоспецифического взаимодействия Кон А с остатками глюкозы в составе сополимера.

При добавлении к набухшему гидрогелю глюкозы сначала никаких видимых изменений с гидрогелем не происходит (степень набухания гидрогеля не изменяется). Однако, при достижении концентрации глюкозы некоторого порогового значения происходит быстрый переход гидрогеля в растворимое состояние с выделением в раствор содержащегося в гидрогеле инсулина. Значение пороговой концентрации является функцией концентрации остатков глюкозы в сополимере и для изученных сополимеров составляет величину 100-500 мг/100 мл, то есть лежит именно в тех областях, в которых происходит секреция инсулина в живом организме.

Таким образом, полученные гидрогели представляют собой глюкозочувствительные системы, способные выделять содержащиеся в них вещества, например, инсулин, при вполне определенной концентрации глюкозы в окружающей среде.

Blog