Возможности использования биоразлагаемых гидрогелевых пленок с лекарственным веществом – наполнителем для терапии раневых поверхностей

Аннотация

Малая А.Н., Рублева Л.И., Завязкина Т.И.Возможности использования биоразлагаемых гидрогелевых пленок с лекарственным веществом – наполнителем для терапии раневых поверхностей. Изучалась возможность создания биоразлагаемых гидрогелевых пленок на основе природных и синтетических полимеров и использования их в качестве базы для наполнения нестероидными противовоспалительными препаратами. Описан синтез пленок и приведены результаты физико-химических исследований отдельных характеристик полученных материалов.

Биоразлагаемые гидрогелевые пленки на основе синтетических, природных полимеров и их смесей широко используются в пищевой и фармацевтической промышленности. В частности, гидрогелевые пленки, полученные из поливинилового спирта (ПВС) и полисахаридов, по своим характеристикам в полной мере соответствуют требованиям современной медицины. Наполнение таких материалов лекарственными препаратами, способными устранять воспалительные, инфекционные или болевые процессы, сопутствующие раневому повреждению, является актуальным направлением исследований медицинской химии [1].

Пленки получали методом литья. В основу пленок в различных соотношениях входили кукурузный крахмал, поливиниловый спирт и Na-карбоксиметилцеллюлозу (Na-КМЦ). Наполнение основы для пленки производилось лекарственной субстанцией – диклофенаком натрия. Дополнительно использовали лимонную кислоту и глицерин в количестве 5 % (мас.) и 25 % (мас.) от общей массы основы соответственно.

Поливиниловый спирт – биосовместимый, нетоксичный и водорастворимый синтетический полимер, способный разлагаться под действием микроорганизмов. Сетчатый каркас ПВС обеспечивает превосходное водопоглощение, мукоадгезию, кислородопроницаемость и прочность материалов, что позволяет получать на его основе пены, пленки, частицы, губки и волокна с различными наполнителями. ПВС-гидрогели за счет системы развитых пор сорбируют раневой экссудат, стимулируют грануляцию и эпителизацию по всему объему раневой поверхности. Долговременная стабильность гидрогелей ПВС при изменениях температуры и pH вместе с их низкой токсичностью и минимальной адгезией к клеткам и белкам делают их идеальными матрицами для разработки носителя с замедленным высвобождением. Перед или во время использования гидрогели можно насыщать лекарственными веществами; в таком случае фармацевтическая субстанция выделяется непосредственно в раневую поверхность, в течение продолжительного периода поддерживая терапевтическую концентрацию и стимулируя эпителизацию по всему объему (т.н. депо-эффект) [2].

Кукурузный крахмал использовался в составе основы из-за способности к биоразложению, дешевизны, широкой доступности, отсутствии токсичности и побочного влияния на органы и системы организма.

Na-КМЦ представляет собой натриевую соль простого эфира целлюлозы и гликолевой кислоты. Это белый или сероватый порошок без запаха и вкуса; в холодной и горячей воде набухает, затем растворяется, образуя растворы различной вязкости в зависимости от молекулярной массы и концентрации. В отличие от других полусинтетических вспомогательных веществ Na-КМЦ имеет высокую активность, обладает пленкообразующими свойствами, является стабилизатором лекарственных препаратов и совместима с компонентами основы [3].

Для насыщения пленок лекарственным веществом использовался 2-(2,6-дихлоранилино)фенилацетат (диклофенак натрия), который является нестероидным противовоспалительным веществом с высокой активностью при симптоматическом лечении острых воспалительных заболеваний преимущественно опорно двигательного аппарата и снятии болевого синдрома [3].

Лимонная кислота использована в качестве сшивающего агента, поскольку является недорогим, широко доступным и нетоксичным реагентом. Биоматериалы, в составе которых используется лимонная кислота, отличаются улучшенной гемосовместимостью, сбалансированной гидрофильностью полимерной сети, формированием дополнительных водородных связей, что позволяет обеспечивать функциональность материала.

Глицерин – пластификатор. Применяется как увлажняющий компонент, для придания пленкам эластичности и предохранения их от высыхания.

Для получения пленок предварительно рассчитывали массы глицерина, лимонной кислоты и диклофенака натрия в зависимости от общей массы полимеров – Na-КМЦ, крахмала и ПВС. Далее навеску Na-КМЦ растворяли в 50 мл воды при нагревании или оставляли для растворения на сутки. Крахмал предварительно желатинировали в дистиллированной воде при 95 °С при постоянном перемешивании в течение 40 мин, после чего вносили водный раствор ПВС, глицерина, Na-КМЦ, лимонной кислоты. Перемешивание при 95 °С продолжали еще в течении 30 мин. После охлаждения полимерной смеси до 50?60 °С вносили водный раствор диклофенака натрия и дополнительно перемешивали в течение 10 мин. Для дегазации смесь оставляли на ночь. Выливали в чашки Петри (диаметр чашки 8 см, объем поливочной смеси 30 и 40 мл) и отверждали в течении 24 ч при 40 °С.

Далее проводили количественное определение параметром приготовленных пленок, таких как: массовая доля геля, равновесная степень набухания в различных средах, паропроницаемость, а также изучали кинетику высвобождения диклофенака натрия.

На первом этапе исследования пленки проверяли на способность поглощать воду и при этом сохранять свою целостность. Для этого изучались процессы набухания, которые принято характеризовать равновесной степенью набухания ??. Исследования кинетики набухания проводились для пленок трех разных составов, в зависимости от количественного наполнения диклофенаком натрия в базовой основе. Модельной системой являлась основа, не содержащая лекарственного вещества. Средой для исследования являлись дистилированная вода, 0,9 % NaCl и 0,6 ?М NaOH. Использовались следующие составы полимеров: кукурузный крахмал:ПВС; кукурузный крахмал:ПВС:Na-КМЦ в соотношениях 40:40:20 и 45:45:10.

Для пленок на основе кукурузный крахмал:ПВС равновесная степень набухания в воде не превышает 285 %, однако, пленки в процессе измерения кинетики и при внесении в состав диклофенака не сохраняют свою целостность.

При добавлении в состав основы Na-КМЦ происходит значительный рост равновесной степени набухания в воде до ~795 % при содержании Na-КМЦ 10 % (мас.) и 1340 % при Na-КМЦ 20 % (мас.). При наличии в составе пленки диклофенака значения ?? снижаются примерно в 1,5 раза. Также эти величины уменьшаются и в остальных изученных средах (рис.1).

По результатам исследования можно сделать выводы, что пленки всех составов являются суперабсорбентами, что позволяет говорить о возможности их дальнейшего использования в качестве раневых покрытий.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1.Koehler, J. Hydrogel wound dressings for bioactive treatment of acute and chronic wounds / J.Koehler, F.P. Brandl, A.M. Goepferich. – Текст : непосредственный // European Polymer Journal. – 2018. – № 100. – С. 1-11. 2.Ounkaew A. Synthesis of nanocomposite hydrogel based carboxymethyl starch/polyvinyl alcohol/nanosilver for biomedical materials / A. Ounkaew et al. – Текст : непосредственный // Carbohydr. Polym. – 2020. – №. 248. – С. 116 - 167. 3.Abdullah, A.H.D. Physical and chemical properties of corn, cassava, and potato starchs / A.H.D. Abdullah, S. Chalimah, I. Primadona M.H.G. Hanantyo. – Текст : непосредственный // IOP Conf. Ser.: Earth and Environmental Sci. – 2018. – №160. – С. 1-6.