Микрокапсулирование некоторых ветеринарных препаратов ацетилцеллюлозой и синтезированными функциональными полимерами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

ташкентский ордена трудового красного знамен и государственный университет. имени в. и. ленина

,На правах .ру::описн

назаров музаффар шамсутдйнович

микрокапсулирование некоторых

ветеринарных препаратов Ацетил целлюлозой

и синтезированными функциональными полимерами

(02.00.06. — Химия высокбМолекул'яриых соединений)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук _

Ташкент — 1990

Работа ' гыполнена в научно-исследовательской лаборатории медицинских полимеров кафсд^.ы уимни стлтстичес.ких полимеров кафедры химии синтетических полнме-ов Ташкентского ордена Трудового Красного Знамени государственного университета им. В. И. Ленина.

Научные руководители: Заслуженный деятель г:ауг:и

УзССР, локг-ор химических наук, профессор Мусаев У. И.

* а

Кандидат »•чмнчезки.х на;."'. Иргашева Н. X.

Официальные оппоненты: Член-корр. АН УзССР доктор химических наук, профессор Ташпулатов Ю. Т.

Доктор химических наук Гафуров Б. Л.

\

Ведущее предприятие: Иркутский государственный уни-4 \ версат.ет.

'Защита Диссертации, состоится - * , 1С90 г.

\ часов на заседании специализированного совета

Д 067. 02. 05 при Ташкентском ордена Трудового Красного ч-ч3намени государственном университете им. В. И. Ленина (г. Ташкент, 700095, Вузгородок, ТашГУ, химический факультет),.

С диссертацией м^жно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке ТашГУ им, В. И. Ленина.

Автореферат разослан « »

1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат химических наук, доцент

7 П, [НЕСТЕРОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.Одной из основных проблем химии медико-биологических полимеров является конструирование полимерной системы, ксторая бы выполняла одновременно функции пролонгирования действие .лекарственных соединений,транспорта их в орган-мишень,обеспечивала !5ы контролируемое высвобождение их и,после выполнения всей заданной программы,могла бы быть выведена из организма.В этой связи мик-рокапсулирование лекарственных препаратов,т.с.нанесение полимерной оболочки на мельчайшие частиш лекарственных препаратов,представляет собой один из перспективных способов модификации лекарственных соединений,особенно в свете решения проблем при их оральном приеме.

Как известно,лекарственные средства высвобождаются из микрокапсул частично за счет разрушения носителя,и за счет диффузии через стенки.Варьируя условиями и методами получения микрокопсул,природой используемо/! оболочки,соотношением лекарственной основы и оболочки можно добиться регулирования скорости высвобождения лекарства.Однако для высвобождения лекарства в нужном участке желудочно-кишечного тракта,необходимы чувствительные к рН среде полимеру.Поэтому синтез новых полимеров с функциональными группами,придающими макромолекулам чувствительность к рН среде весьма актуальная задача химии высокомолекулярных соединений.

В условиях жаркого климата Средней Азии значительный ущерб ветеринарии наносят инвазионные и другие инфекционные заболевания сельскохозяйственных животных.Поэтому представляет интерес модификация,широко применяемых в ветеринарии.препаратов как тубаэид,сульфа-монометоксин,норсульфазол и азидин с целью устранения специфичных им недостатков и повышения эффективности лечения..

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ Ташкентского государственного университета имени В.И.Ленина по проблеме:"Полимеры с комплексом особых свойств,физиологически активные мвкромолекулярные вещества,системы и :интетические полимеры медицинского назначения",одобренной ГННТ ХСР.АН СССР и АН УзССР/регистрационный номер темы 01860060967/ и входит в комплексную программу научных исследований АН ССЮР и АМН ХСР"Фундаментальные науки-медицине"на I986-I990rr.no проблеме 04. )4.06,утвержденной АН СССР и АМН СССР.

Целью роботы является изучение научных основ микронапсулирова-'кя ряда яетрринарных препаратов с целью пролонгации их лечебного I профилактического действия и синтез новых функциональных полимс-

длп использования их в качестве носителей лекарственных соединений и придание им направленного действия.

В связи с поставленной целью,задачами диссертационной работы были:

- разработка условий микрокапсулирования тубазида.сульфамономе-токсинз,норсульфазола и азидина;

- исследование скорости высвобождения препаратов из микрокапсул в различных"модельнихисредах;

•¡•..синтез и изучение кинетики полимеризации метакрилоиллимонной

, кислоты;

- исследование сополимеризации метакрилоиллимонной кислоты с ви-нилацетатом с целью получения пленкообразующих полимеров для создания макромолекулярных терапевтических систем с контролируемых высвобождением лекарственных соединений в живом организме;

- характеристика фармакологической и биологической активности синтезированных полимеров и сополимеров и микрокапсулированных форм лекарственных соединений;

Научная новизна работы - впервые разработаны метода и условия микрокапсулиро^ния лекарственных соединений применяемых при лечении прохозойных и других заболеваний сельскохозяйственных животных. Исследована скорость высвобождения тубазида.сульфамонометоксина и других ЛВ из микрокапсул в условиях,близких к ¡реальным условиям живого организма.

Осуществлен синтез метакрилоиллимонной кислоты (МАЛК). и изучена кинетика полимеризации в среде различных растворителей.

Впервые получен водорастворимой сополимер МАЛК с винилацетатом (ВА).Установлены основные закономерности сополимеризации ВА с функциональными иономерами- в зависимости от состава исходной смеси,температуры реакции,концентрации инициатора и мономеров.

Получены микрокапсулы с помощью синтезированного сополимера,чувствительные к рН среде,что позволяет регулировать доставку лекарственных соединений в нужнее места.

Практическая значимосЫ,На основании проведенных исследований ;получены микрокапсулы тубазида.сульфамонометоксина,норсульфазола и «зидина с диацетатом целлюлозы,представляющие практический интерес для применения в ветеринарии в качестве противотуберкулезных и ан-.тилротозойных препаратов пролонгированного действия с пониженной токсичностью.

Применение р ветеринарии, микрокапсул противотуберкулезных и ан-типротозойных препаратов на основе диацетата целлюлозы позволит значительно увеличить эффективность профилактических обработок живот-них:,снижает трудозатраты ветеринаров.

Получены потенциальные фармакологически активные .полимеры для уо;;*цины на основе лимонной кислоты,обладающие противовирусными и цитотоксическими свойствами.Созданы полимеры и сополимеры перспективные для создания полимерных систем с контролируемым высвобождением лекарственных соединений.

Апробация работы.Отдельные результаты данного исследования доле яены на: •

- Межвузовских конференциях молодых-ученых химиков(Иркутск,1987, 1988,1989,1990г).

- Научно-практической конференции"Актуальные проблемы ветеринарной науки и практики"(Самарканд,1987г).

- Республиканской научно-практической школы молодых ученых и спе-циалистов"Актуальные проблемы укрепления связи науки и практики (Фергана,1968г).

- Региональной научно-технической конференции"Азотсодержащие пзли-электролиты(синтез,свойства,применение)"(Свердловск,1989г). Публикации.По материалам диссертации опубликованы 10 научных работ .

Автор защищает:Создание микрокапсул тубазида,сульфамснометокси-на(СШ),норсульфазола и азидина,обладающих малой токсичностью и пролонгированным действием,исследование скорости высвобождения туба-зида и С ММ из микрокапсул в модельных условиях.Синтез мономера на основе ме: акриловой и лимонной кислот,влияние природы растворителей на полимеризацию метакрилоиллимонной кислоты,сополимеризацию 1ШК с ВА.Исследование основных закономерностей сополимеризации.а также результаты фармакологических исследований.

Объем и структура работы.Диссертации изложена на 169 страницах, состоит из введения,б глав,основных выводов и списка литературы,содержит 55 рисунков,18 таблиц,литература - 143 наименований.

Обзор литературы,глава первая,посвящен некоторым аспектам применения природных и синтетических полимеров в медицине,биологии и ветеринарии в качестве полимер-носителей физиологически активных соединений,Обсуждено состояние вопроса и ' ерспективы пролонгирования действия лекарственных средств с помощью полимеров.

В главах 2-5 представлены результаты исследования и их обсуждения.

Методика работы,Микрокапсулирование исследуеглгх препаратов пр<.-.годили методом осаждения и испарения растворителя.

Скорость высвобождения препаратов из микрокапсул исследовали в огатических и динамических режимах.

Количественное определение тубазидв и С ММ осуществляли УФ-спек-гроскопичес.чим методом при А= 2ббнм и А = 2б4нм соответственно,на спектрофотометре "5РвСОГС1 М-40 ЧУ-Угё "(ГДР).

Кинетику полимеризации и сополимеризации МАЛК изучали дилатометрическим методом.

Молекулярная масса мономера определена методом паровой осмомет-рии на приборе"Хитачи-Перкин-Элмер"- П5(Япония),

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Микракапсулирэвание лекарственных веществ,применяемых в ветеринарии

К числу наиболее распространенных заболеваний сельскохозяйственных животных Среднеазиатского региона относятся протозойные и туберкулезные заболевания,быстрому переносу возбудителей болезней которых в немалой степени способствуют жаркие климатические условия.Применяемые для профилактики и лечения этих заболеваний лекарственные соединения обладают весьма кратковременным действием.

С учетом качественной растворимости лекарственных веществ и полимера для микрокапсулирования были выбраны два метода :ввделе.чие новой фазы при добавлении осадителя и испарение легколетучего растворителя.

В качестве полимера использовали диацетат целлюлозы(ацетилцел-люлоза со степенью замещения У= 230-270)уже применяющийся успешно для капсулирования и микрокапсулирования ЛВ.

Совместимость растворителя с полимером была оценена с помощью параметра растворимости Гильдебранда(й ).Для лучшего растворения полимера подбирали растворитель таким образом,чтобы его параметр 3 Неходился в пределах интервала значений различных растворителей по. отношению к конкретным полимерам.Вьщеление же фазы обогащенной полимером происходит при таких условиях,когда параметр для растворителя принимает граничные значения приведенного интервала.

Принимая во внимание вышеизложенных и руководствуясь значениями параметров растворимости Гильдебранца для полимера и растворителей, а также учитывая качественную растворимость ЛВ и полимера в качестве основных компонентов для м-,крокапсулирования были выбраны растворители:ацетон,ацетон-рода,димстилформамид,осадители:эфир и вода.

В микрокапсулировании очень часто применяются смеси растворителей,а иногда и растворителей с оеодит»лям»1.В случае идеальных смесей к компонентов ,где' V; - еСпл.иннй доля компин^нтя а смеси и - его параметр растворимости.С помощью г»тпг<> равенства можно обт>яснить,почему с помощью нерастчорителя можно улучшить растворимость полимера.Так,добавление к 9 частям ацетона I части поды (не растворителя для ДАЦ)позвол».ло нам улучшить рястпоримость полк-мера.Параметр для смеси ацетон:вода;9:1)будст равен 0,9 20,3 •» 0,1 47,9 = 23,9бМПа ' ,то есть лежит в интервале Л для полимера.

В смеси ацетона с ь-.'дой и диметилформамиде макромолекула принимает более развернутую структуру,что является предпосылкой для образования более плотной оболочки.

Однако нам не удалось провести микрокапсулирование,применяя в качестве растворителя диметилформамид.Из-за слипания микрокапсул на стадии отверждения,что потверждает литературные данные о том,что не всегда из "хорошихпрастворителсй можно получать микрокапсулы.Как известно свойства будущих оболочек закладываются ч растворах полимерах,так как термодинамическое качество растворителя влияет на кон-формацию макромолекул и на процесс структурирования в растворе.

Необходимым условием микрокапсулирования является выделение фазы, обогащенной полимером в жидком виде,что происходит при таких условиях, когда параметр <5 для растворителя принимает граничные значения интервала (5 для полимера.Параметр £ осадитепя для дальнейшего отверждения микрокапсул должень иметь значение,лежащее вне данного интерпала.

В качестве оевдителей полимера использовали воду( <5 = 47,9МПа ' ) и яфир( 15,1МПнА'л),твк как они хорошо смешиваются - раствори-телем(ацетоном)и создают условия разделения дисперсной сре.ы на 3 фязы при о-^ень медленном прибавлении их к раствору полимера ЛВ.

Результаты исследования скорости гыспорождения СМ!." из микрокапсул, полученных с различными осадителями представлены на рисЛ.Зидно что ..скорость яыепобождепия СММ ил микрокапсул,осазденных эфиром

РисЛ.Зависимость скорости высвобождения СММ от плотности полимерной оболочки. 1-осаждение в водной среде.2-осаждение в среде эфира.Соотношение СЫМ:ДАЦ=1:1.

г з ч ВРЕМЯ, мин.

меньше,чем из лшкрокапсул,осажденных водой,что подтверждает предположение о том,что с помощью серного эфира получаются оболочки с малыми порами,плотные по своей структуре.

Микрокапсулирование тубазида.С целью создания пролонгированной формы тубазида для перорального введения были получены микрокапсулы тубазида в оболочках из диацетата целлюлозы.Микрокапсулы тубазида получали,используя в качестве растворителя полимера чистый ацетон,а осадителя»зфир.

Изучено влияние концентрации полимера(в диапазоне от 1% до Ш>) на качество получаемых микрокапсул.Оптимальной явилась концентрация полимера которая обеспечивала полную утилизацию ДАЦ и равномерное покрытие всех капсулируемых ;астиц.

Скорость высвобождения тубазида исследовали как в статическом, так и в динамическом .режимах в условиях приближенных к реальным условиям всасывания „ ¡л УШ) при пероральном приеме в средах моделирующих желудок(рН=1-2)и кишечника(рН=7-8).

Скорости высвобождения тубазида из микрокапсул,полученных-из растворов ДАЦ различной концентрации достигает наибольшей величины для 1%-ннх растворов.Наименьшая скорость высвобождения аубазида наблюдается для микрокапсул,полученных из 5%-ных растворов полимеров, что связано,очевидно с большей толциной образующихся оболочек микрокапсул.

Интересно было исследовать динамику высвобождения тубазида из микрокапсул-в условиях,близких к реальным условиям живого организмах этой целью исследование скорости высвобождения проводили в динамическом режиме,при постоянной подаче растворителя:в течение I часа 0,1 н НС1(рН=1,2)и в течение 4-5 часов фосфатной буферной сие-

си(рН=8,I)(рис.2).Наибольшее высвобождение тубазида наблюдается из микрокапсул с соотношением Тубазид:ДАЦ=2:1.Уже в первой фракции высвобождается более 70$ тубазида.С увеличением содержания полимера в микрокапсулах скорость высвс5оадения уменьшается.Для микрокапсул с соотношением 1:2 в течение часа высвобождается 30%.При этом скорость высвобовдения тубазида в фосфатно-буферноЯ среде(рН=8,I) меньше,чем в кислой сррде1рН-1,2).

Рис.2.Динамика выспобслщения тубазида ил микрокапсул в кислой среде 'рН=1,2),в течении часа и в фосфатной буферной снеси(р!!-8,1),в течении 5 часов.1,2,3-Соотношение Туйа-эид:ДАД-1:2,1:1,2:1.

i Z 3 Ч 5

Время, т.

Таким образом,на примере изучения динамики высвобождения тубазида из микрокапсул видно,что тубазид быстро высвобождается в кислой среде и медленно высвобождается в среде кишечника.Именно такое высвобождение обеспечивает нужный терапевтический эффект,т.к.в первые минуты после приема ЛВ необходимо достижение нужного терапевти-■ческого уровня его в организме,а в последующие время-поддержание нужной концентрации в крови.

*Микрокапсулирование сульфемонометоксина(СММ).норсульфазола и . азидина.СММ микрокэпсулиропали в оболочку и диацетата целлюлозы по ранее-предложенной схеме..

Определение фракционного состава полученных микрскапсуч доказало, что больше всего в валовой смеси микрок&псулы размером от 250 до 500 мкм.Большие размеры и...гют всего 3% микрокапсул.

^Испытания проводились в УзНИВИ им.К.И.Скрябина(г.Самарканд)в лаборатории туберкулеза и в лаборатории протозоологии.

Наибольшее замедление скорости высвобождения СММ из микрокапсул наблюдается для микрокапсул,полученных из 1%-ного раствора полимера,что,по-видимому,связано с • м,что макромолекулы имеют более развернутую конформацию и по этому создаются услтеия образования более плотных упаковок вокруг СММ.С ростом концентрации растворов полимеров,в которых формируется микрокапсула свойства оболочек ухудшается,проницаемость для СММ увеличивается.Дальнейшее увеличение количества полимера в микрокапсулах,снова приводит к замедлению скорости высвобождения СММ,по-видимому,из-за -концентрационного эффекта.

Динамика высвобождения САМ из микрокапсул зависит от рН среды. (рис.3,)

Рис.З.Заеисимасть скорости высвобождения О.Ш из микрокапсул от рН сре-ды(СММ:ДАЦ=2:П,а)по фракциям,б)суммарная.

3 Ч

Вршя, час.

в кислой среде высвобождаются до 60% СММ из микрокапсул соотношением СММ;ДАЦ=2:1.При замены кислой среды на фосфатную буферную смзсь происходит снижение' скорости высвобождения СММ для всех соотношений СММ:ДАЦ,Однако,за 5 час.высвобождается до .75$ СММ для микрокапсул с соотношением 2:1,что считается хорошим показателем мик-рокапсулирования.Таким образом,регулирование скорости высвобождение достигается как изменением рН высвобождающей среды,так и регулировании соотношения СММ:ДАЦ,

С целью создания пролонгированных форм норсульфазола и аэидина, а также для маскировки их горького вкуса,были получены микрокапсулы их в оболочке ДАЦ,Учитывая качественную растворимость норсульфазола и азидина для микрокапсулирования был выбран метод выделения новой фазы при добавлении осадителя(воде,эфир).

и

Полученные микрокапсулы тубазида.СММ,норсульфазола и алидина в организме экспериментальных животных показали выраженный пролонгирующий эффект.Так.микрокапсулы норсульфазола при к кцидиозе кроликов после однократного пероральчого введения с кормом сохраняли профилактический эффект до 45 дней.Однако для микрскапсул тубазида при лечении туберкулеза животных прочонгирутаций эффект не превышал 6 дней.

Синтез новых функциональных г.слкмерОЕ для модифигированил лекарстренных ECKQCTt'

Как было показано выше скорость высвобождения ЛЗ из микрскап-сул Б"модельных"условиях заметно зависит о; pH среды.

Таким образом создавая полимерную оболочку микрокапсул pli-чувствительных полимеров,очевидно можно будет, достигать направленного действия ЛВ т.е.оказание действия там,где оно нужно.Но,все таки этот эффект пролонгации является не достаточным и не является "идеальным"способом введения ЛВ,так как высвобождение из них терапевтических средств происходит без учета потребности организма.Поэтому весьма перспективна разработка саморегулирующих систем доставки, способные воспринимать дополнительную информацию и регулировать выход ЛВ в ответ на эту информацию.В целях регулирования высвобождения ветеринарных ЛВ в зависимости от pH среды желудка и кишечника животных нами был проведен поиск н области синтеза новых карбоксильсодерлащих полимеров.

С целью получения полимеров с карбоксильными группами.способных к пленкообразованию для использования в качестве материала для создания оболочек микрокапсул и как носителя лекарственных веществ осуществлен синтез метакрилового эфира лимонной кислоты.

Синтез мономера осуществляли ацилированием лимонной кислоты(ЛК) в среде сухого диоксана в присутствии ингибитора полкнеризации-гид-рохинона: СНд

носс - сн2 н2с с - сн3 _НС1 НОСС - С = сн2

НООС - ¿- ОН + CI-6-0 —i---НООС - С - С

HG0C - ¿Н2 К2С03 НООС - СН2 О

Выход метакрилоиллимонной кислоты(МАШ)ссставляет 60-£2%.Чистота и химическое строение -ономера подтверждены данными тонкослойной хроматографии,ИК-спектроскопии,а также определением молекулярной массы и элементного анализа.

Получение нового полиэлектролита,богатого карбоксильными груп-

пами,осуществлено не только для использования в качестве потенциального материала оболочек ыихрокапсул,из-за наличия пороговой рН н проявления собственной физиологической вктивности.но и в качестве полимера имеющего самостоятельный интерес для медицины,в частности, использование подобных полимеров создает предпосылки получения полимерных лекарственных соединений комбинированного действия.

Исследование полимеризации МАЛК проводили в массе и в растворе спирта.Кинетика полимеризации МАЛК изучалась в среде абсолютного этилового спирта дилатометрическим методом.Влияние концентрации мономера на скорость полимеризации показано на рис'.4.

Рис.4.Зависимость выхода полимера от концентрации мономера в спирте.1,2,3,4,5-концентра-ция мономера 0,25;0,5;1,1б;1,71; 2,28;3,0 моль/л,соответственно.

20 но 60

Продолжительность г>еакцнн.мнн.

Кинетические параметры скор сти полимеризации описыватся следующим уравнением:

Отклонение значения "т. "от единицы характерно для ионогенных мономеров. Результаты исследования зависимости скорости полимеризации от температуры свидетельствуют,что при увеличении температуры от 60°С до 70°С скорость возрастает примерно в 3 раза,а при увеличении температуры с 70°С до 80°С в 3,6 раз.Значение суммарной энергии активации процесса составляет 27 ккал/моль.

Полимеризационное поведение ионизирующихся мономеров,в отличие ог обычных мономеров,сильно зависит от природы растворителя,рН среды,ионной силы и т.п.Поэтому с целью выяснения влияния природа растворителя т полимеризацию МАЛК,а также Еыяснения причины высокого порядка реакции по мономеру Сшш проведены кинетические исследоЕа-ния пслкмериоации МАЛК в таких растворителях :;ак тслуол,вода,диок-сан-вода и уксусная кислота(рис.б).

Рис.5.Влияние грирода растворителей на скорость полимеризации МАЛК.1,2,3,4,5-диоксан-во~ да(1:1),вода,диоксвн-вода(8:2),

уксусная кислота и толусл.

Продолжительность реакциями.

Из рис.5.видно что,наибольшая скорость полимеризации наблюдается при проведении процесса в толуоле и уксусной кислоте,т.с.в растворителях, не способных к специфическому взаимодействию с мономером(то-луол) или способствующих к образованию циклических ассоциатов(унсус-ная кислота).Это позволяет нам предположить,проявление стеричееких препятствий на полимеризацию,наибольшее в случае линейной ассоциации (в диоксане) и наименьшее в случае циклических(в толуоле и уксусной кислоте).

С целью выяснения влияния добавок воды на полимеризацию МАЛК,процесс изучали в воде,диоксане и в смешанных расгворителях(диоксан-во-да) при различных соотношениях.Скорость полимеризации МАЛК изменяется неоднозначно,полученные данные противоречивы и не согласуются с известными литературными данными.Так,скорость полимеризации МАЛК в воде выше,чем в диоксане.Небольшие добавки воды(диоксан:вода=8:2) увеличивает значительно скорость полимеризации,однако дальнейшее увеличение воды(диоксан:вода=1:I)снижает скорость полимеризации МАЛК.Эти рротиворечивые,казалось бы,данные могут быть объяснены,если сравнить их с визкозиметрическими данными,свидетельствующими о том,что в растворе диоксан:вода при взаимодействии мономера со смешанным растворителем образуются смешанные ассоциатм как компактной(в смеси диоксан: вода=8:2),так и менее компактной структуры(диоксан:вода=1'1).Эти результаты глужать подтверждением того,что влияние раствор1—елей на полимеризацию обусловлено совместным действием конформ-ционных.сольва-тационныл и полярных факторов.

Кинетика полимеризации МАЛК в растворе. Для выяснения механизма

реакции полимеризации МАЛК в различных растворителях кинетические исследования реакции проводили дилатометрическим методом.С целью определения порядков реакции по мономеру концентрация мономера в растворе изменялась в широких пределах от 0,25 до 2 моль/л при постоянной концентрации инициатора(0,034 моль/л или 0,5$ от веса мономера).

Как показали исследования,скорость реакции растет с увеличением концентрации мономера и инициатора во всех использованных растворителях (воде, уксусной кислоте,смеси диоксан:вода=8:2),Значения порядка реакции по концентрации мономера представлены в табл.1.

Таблица I.

Порядки реакции по мономеру.

Растворитель ! "т. "

Вода ! 2,5

Этиловый спирт ! 2,3

Уксусная кислота ! 1,8

Диоксан:вода(8:2) 1 1,7

Отклонение порядка реакции по мономеру(|,0)позволяет предположить, протекание при полимеризации,каких-либо дополнительных процессов,не учитываемых при выводе основного уравнения полимеризации.

Таким образом,кинетические исследования полимеризации МАЛК показали,что влияние природы средг на скорость радикальной полимеризации проявляется очень сильно.Меняя химическую природу растворителя при полимеризации МАЛК,по-видимому,можно найти "ключ"к управлению реакциями роста и обрыва полимерных цепей,что в конечном итоге позволит получать полимеры с заданной молекулярной массой с необходимыми физико-химическими характеристиками.Для физиологически активных полимеров этот эффект является немаловажным моментом,позволях>-щим воздействовать на эффективность их фармакологического действия.

Сополимеризация метакрилоиллимонной кислоты с винилацетатом.

При полимеризации МАЛК образуется нерастворимый в воде и з большинстве органических растворителей полинер.Поэтому с целью получения водорастворимого полимерного производного МАЛК,я также полимера, обладающего пленкообразующими свойствами нами была исследована еополимеризации МАЛК с винилацетатом(ЗА).

Химическое строение полученного сополимера можно представить следующей схемой:

- сн2 - 911 ососн

9нз

- сн2-с.~

з 9= о

с

Н2? "

2

соон

я

- сн,

СООН СООН

Кинетика сополимеризации МАЖ с ВА изучалась как гравиметрическим,так и дилатометрическим методами.

Исследование влияния состава исходной смеси мономеров на выход сополимеров показало,что с увеличением содержания МАЖ е исходной смеси с 0,1 до 0,5% выход сополимера растет с 10 до 30$,а загем л ' ти не меняется.МАШ является более активным мономером,чем ВА.Ки-неткка сополимеризации на начальных стадиях реакции была исследована дилатометрическим методом в среде абсолютного этилового спирта (рис.б).

Рис.6.Зависимость выхода сополимера от состава исходной смеси.Цифры на прямых соответствуют мольному содержанию МАЛК в исходной смеси.Т » 70°С,И -1моль/л,ДАК = 0,5$.

5 10 /5

Время, мни.

На основании проведенных кинетических исследований уравнение общей скорости сополимеризации МАЖ с ВА записывается в следующем

оиде: 0.4 «»

v - «рг

Данные,полученные при исследовании температурной зависимости скорости сополимеризации позволили рассчитать значение суммарной онергии активации процесса.Значение(Ер-1/2 Е0)для сополимеризации МАЖ с БА,найденное асчетным путем составляет 4,7 ккал/моль,а по графической зависимости = 3,4ккал/моль.

Как показали исследования,процесс сополимеризации МАЖ с ВА

протекает гвтерофазно,т.к.образующийся сополимер не растворяется в собственных мономерах.Гетерофазность системы проявляется при всех исходных соотношениях мономеров в случае проведения реакции в массе, в случае проведения реакции в этаноле фазовое расслоение системы наблюдается лишь в области содержания ЫАЛК в исходной смеси от

Учитывая небольшую степень конверсии мономеров в специальных экспериментах,поставленных для определения констант сополимеризации попытались рассчитать констант* сополимеризации методом Майо-Льюиса и аналитическим методом Езрилеева-Брохиной-Роскина.Расчетные кривые, составов,построенные по найденным константам удовлетворительно описывали сополимеризацию в массе,по всей области исходных соотношений и не описывали сополимеризацию в этаноле.По всей вероятности,отклонения в составе сополимеров,связанные с гетерофазностыо,в меньшей степени проявляются при сополимеризации в массе,чем для сополимеризации в этаноле.При проведении сополимеризации в растворе сополимер о полярной среде может обогащаться дополнительно неполярным мономером и,наоборот,в неполярной среде-полярным.Обогащение сополимера 1ШК-ЗА менее активным мономером в области больших содержаний МАЛК ъ исходной среде можно объяснить тем,что выпадение твердой фазы сополимера приводит к тому,что сополимеризации протекает уже по осложненному механизму,в нескольких фазах и на границе раздела фаз.Замедляется бимолекулярный обрыв растущих рецикалов,контролируемый диф-

фузией и появляется возможность обрыва цепи в результате вэаимо-действия"застрявшихнрадикалов с более подвижными радикалами.По-видимому, обогащение сополимера ВА связано с его большей подвижностью в системе.

Учитывая то,что гетерофазность- начинает проявляться только при больших содержаниях ИАЛК{после 0,5 мол.д.)в исходной смеси,при со-полимеризации в этаноле,а также учитывая,что расчет констант сополимеризации для случаев такого рода можно вести лишь при выходах до 10%,для расчета констант сополимеризации мы использовали данные только первых трех составовпДля гомофазной области можно рассчитать константы сополимеризации,однако для гетерофазной-процесс заведомо "особый"и здесь ыожно говорить лишь о кажущихся значениях констант сополимеризации,которые,естественно,несопоставимы со значениями истинных констант сополимеризации для гомофазной области.Так как такие системы можно относить к классическим,но при выполнении определенных граничных условий,прежде всего нами была проверена применимость уравнения Майо-Лыоиса по способу Мягченкова.

Значения констант сополимеризации найденные по первым треы составам методом Майо-Льгиса и по аналитическому методу Езрилеева-Бро-хиной-Роскина(ЕБР)приведега в табл.2.

Таблица 2.

Константы сополимеризации и относительные активности мономеров

к радикалам.

Мономеры Кснстанты сополимеризации 1 1/гг ; 1/*2 !

мт \ м2

1 Т 1 в спирте МАЛК ! ВА- ! 0,41 ! 0,31 1 ! 0,41 1 0,34 в массе МАЛК ! ВА ! 0,50 ! 0,28 ! ! 0,39 ! 0,28" ! 2,44 ! 3,С2 2,44 ! 2,94 2,00 ! 3,57 2,66 Г 3,57

Расче1ная кривая составов,построенная по этим константам для

сополимеризации МАЛК с ВА в этаноле хорошо описывает сополимзриза-пи» в гомофазной области.

Как видно из приведенных в табл.2.данных,значения констаьт и довольно близки,но все же МАЛК немного-активнее,чем ЗА.

Как для сополимеризации МАЛК с ВА в массе,так и для сополимерн-

эации в этаноле значение произведения ^что свидетельст-

вует о сильной тенденции к чередованию звеньев.

Сравнение относительных активностей мономеров к радикалам(I/Ь ) показывает,что оба мономера проявляют примерно одинаковую активность по отношению к "чужим"радикалам.Такая высокая склонность к чередованию звеньев не характерна для сополимеризации ВА с метакриловыми мономерами.Однако,имеются сведения,что при сополимеризации ВА с кар-бсксилсодержащими мокзыерами(малгиновый ангидрид,кротоневая кислота и др.)нсблвдг.ется регулярное чередование звеньев.Очевидно,из-за наличия трех карбоксильных групп,содержащих стерические затруднения, радикал,оканчивающийся эвеном МАЛК,реагирует преимущественно с мономером ВА,а радикал,оканчивающийся звеном ВА, из-за низкой склонности взаимодействия со "своим"мономером реагирует с МАЛК.

На основании Т-^ и рассчитан вероятность различных последовательностей, харакчеризующая микроструктуры сополимеров при различных составах.

Физико-химические свойства сополимеров МАЛК и ВА.Сополимеры МАЛК-ВА-твердые,белые вещества,способные образовывать пленки.Сополимеры хорошо растворяются в этаноле и в водном растворе щелочи. Медленно растворяются в воде и не растворяются в ацетоне,эфире,бензоле, гексане,диоксане(хлороформе,диметилформамиде,изо-октане,метил-этилкетоне и уксусной кислоте.

Поли-МАЛК растворяется только в ДОФ,этаноле и в растворе щелочи.Не растворим в ацетоне,эфире,бензоле,диоксане,хлороформе,гексане,изо-октане,уксусной кислоте.

ИК-спектры поглощения.По сравнению с ИК-спектром поли-ВА в спектрах сополимера и полимера МАЛК обнаруживается еще одна полоса поглощения,характерная для сложноэфирной связи МАЛКС1150см"1) и широкая полоса,характерная для валентных колебаний ОН-группы МАЛК.Такие же полосы,но с меньшей интенсивностью поглощения присутствуют и в спектре поли-МАЛК и МАЖ.В ИК-спектрс поли-МАЛК обнаруживаются также несколько больше полог, поглощения разной интенсивности в области 1200т-1050см~*;вызванных колебаниями с участием С-О-С эфирной связи.

Как в-спектре поли-МАЛК,так и в спектре сополимера МАЛК-ВА не найдены полосы поглощения,относящийся к двойной связи С=С.В ИК-гп-ектре исходного мономера эта связь в области 170Ссм~* обнаруживается в виде плеча на максимуме поглощения С=0 групп.

Вязкость подных растзоров соподимерог,Физико-химические свой-

ства растворов полиэлектролитов отличаются рядоы особенностей.В частности,наличие ионизируемых групп и их ионизация в водных растворах вятет на вязкость,как концентрированных растворов,так и очень разбавленных.

Дяя водных растворов сополимеров МАЛК-ВА характерно резкое возрастание при разбавлении.Такая аномальная зависимость является типичной для полиэлектролитов.

Увеличение значения 1<ПрВ водном растворе обусловлено злехтро-влзя/м эффектом в растворах полиэлектролитов.Расположение большого числа карбоксильных групп вдоль целеебраэной молекулы приводит к возникновению электростатических сил отталкивания,проявляющихся -большей степени с разбавлением из-за диссоциации ионогенньк груш. В результате молекула разворачивается,принимая более объемную форму,вязкость раствора увеличивается.

При обработке результатов вискозиметрических измерений по методу Суосса зависимость 1/1 ст- /С*носит также аномальный характер, видимо,из-за очень большой плотности ионогенных групп в сополимерах.

Использование полимера и сополимера для микрокапсулирования.

Разработаны условия микрокапсулирования СУМ в оболочку из поли-ЦАЛК и сополимера !Ш1К-ВА тремя методами'.методом осагдения.коацер-вации и испарения легколетучего растворителя.

Наилучшими свойствами'сыпучесть.неслипаемость)обладали микро-капсулы,полученные методом испарения легколетучего растворителя в оболочке из сополимеров МАЛК с ВА.

Для полученных этим методом микрокапсул была исследована скорость высвобождения СММ в статических условиях.Показано,что СМ хорошо высвобождается как в кислой,так и в слабощелочной среде.Одна» ко процесс высвобождения в слабощелочной среде протекает быстрее» чем з кислой.Б слабощелочной среде за I час высвобождается 100% СЯМ

3 кислой среде за это же время высвобождается около 60$ СММ(рие»0), ЧООЬ хг-~2 •

Рис.8.Зависимость скорости высвобождения СММ из микрокепсул в кислой(1) и слабощелочной сре-дв(2).

Время,час.

Таким образом,в лабораторных условиях показано,что микрокап-сулируя СММ в оболочку из полимера,богатого карбоксильными группами,можно добиться необходимой скорости и направленности высвобождения ЛВ из микрокапсул.

ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИНТЕЗИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРОВ И ПОЛИМЕРНЫХ ФОРМ ЛЕКАРСТВЕ! ШНХ ПРЕПАРАТОВ

Ми.крокапсулч при лечении пйкериоза кроликов.Миущшатеудц норсульфазола и азидина исследовали на крольчатах 2,5-Э идасяпмагэ возраста путем перэрального введения.Кроликам,которым давали препараты и контрольных,которым препарат не давали,заражали через 10, 20,30,40,45 дней путем перорального введения прэспорулирог-анных ооцист эймерий(смененная инвазия).

Резулыеты испытаний представлены в табл.3.

Таблица 3.

Влияние микрокаппулкрования на профилактические свойства

лекарственных препаратов при кокцидиозе кроликов.

Лекарственный препарат Соотношение ЛВ:ДАЦ Вводимая доза!Профилактический эффект на I кг 'контр.гр . !экспер.гр

Норсульфазол 1:1 1:2 5 г !7—8 дней !45 дней 7 г ! !

Сульфемономе-гоксин 1:1 1:1,5 1:2 5 г ! 6-8 дней !40 дней 6 г ! ! 7 г ! !

Азидин 1:2 Ш 2:1 0,3 г !7-8 дней !30 дней 0,2 г ! ! 0,15 г ! !

Таким образом,было установлено,что микрокапсулированный лекарственные препараты в указанной дозе обладают пролонгирующим профилактическим действием при кокцидиозе кроликов.

Микроквпоулы тубазидз исследовали на взрослых кроликах и на телятах. Микрокапсулировянный тубазид задавали однократно,персрально в дозе 10мг на кг живой массы в пересчете на чистый препарат.О возможном профилактическом пролонгирующем эффекте тубаэида судили по его содержанию в органах и тканях опытных животных после пролонгации и сроком инактивации. >

Биологическая активность полимеров мстакрилоиллимонной кислоты. Токсическое воздействие на клетки определяли по состоянию кле-

точного монослоя в течение первых 24 часов после контакта клеток с препаратами.Наименее токсичным для -клеток сказалась натриевая соль полимера,которая в концентрации 250 мкг/мл оказывала заметного воздействия на культуру клеток.Калиевая соль полимера не оказывала заметного воздействия на клетки при концентрации 62-125 мкг/ мл.Проведенные исследования выявили гораздо меньшую токсичность исследованных веществ по сравнению с.исходным препаратом-полимером и известным препаратом-госсиполом.

По-видимому,замена ионов водорода в карбоксильной группе МАЛК на ионы К* и Ыа+,приводящая к существенному изменения свойств полимера, приводит изменению конформацик макромолекул,и характеру вз ■ имодействия их с клетками живого организма.

Для определения продукции интерферона в отЕет введению новых полимеров и дозовой зависимости препаратов в организме экспериментальных животных были использованы белые беспородные мыши весом 10-12г.Индукторы интерферона вводили .в различных дозах внутрибрюшинно. На каждое экспериментальное условие брали по 5 животных.Через 5 и 24 часов после введения полимеров у мышей брали пробы крови и исследовали на наличие интерферона.Результаты приведены в табл.4.

Таблица 4.

Интерферсниндуцирующая активность новых препаратов в опытах

на мшах.*

!>'■ !Шифр препара-! тов i Доза мг/кг Индукция интер-! Доза фергна,МЕ/мл ! мг/мл Индукция интерфе-рона,МЕ/мл

5ч 24ч ! 5ч ! 24ч

1 ! Na поли-МАЛК 2 !К поли-МАЛК 3 !Госсипол ы И ( ООО 20 10 10 160 ! 50 40 ! 50 20-40 ! 50 40 1320-640 20 ! 30-60 10 ! 40-80

Как видно из табл.4.наиболее высокой интерферониндуцирутацей активностью из изученных препаратов обладает натриевая соль полимера. Активность синтезированного интерферона достигает до 320-640 МЕ/ мл.

Так.ш образом,в результате первичного отбора и оценки токсичности и интерферониндуциругощей активности новых препаратов на осно-

*Фармакологкческие "спытания биологической активности высокомолекулярного препарата Na поли-МАЛК были исследованы в НИИЭМ им.Н.Ф, Гамалеи АМН СССР под руководством к.б.н.Саидкуловьгм А.М,

ве полиметакрилоиллимонной кислоты выявлен препарат Ыа поли-МАЛК, обладающий высокой интерферониндуцирующей активностью в организме экспериментальных животных.

В перспективе возможно применение полимера в качестве оболочки микрокапсул,кмегщей собственную биологическую активность,а также з качестве полимерных носителей ЛВ что открывает возможности для синтеза лекарственных препаратов направленного и комбинированного действия с пролонгирующим эффектом.

К исследованию механизма физиологического действия микрокапсу-лировачного СММ в условиях изолированной петле тонкой кишки.* С цель» изучения механизма действия полученных микрокапсул на физиологические характеристики желудочно-кишечного тракта животных были предприняты попытки изучения влияния микрокапсулированного СМ5 на пищеварительно-трянспортные функции тонкой кишки у белых лабораторных крыс.

Исследования проводились по методике Нельсона,модифицированной Уголесым А.Н..позволяющей исследовать основные характеристики мембранного гидролизе и транспорта в изолированной петле тонкой кишки в условиях,наиболее близких к физиологическим. Результаты исследований представлен в табл.5.

Таблица 5.

Влияние микрокапсул СММ на скорость всасывания глюкозы.

(мкмель/мин)

Дни опыта !Контроль(без ЛВ)! СММ(чистый) !Микрокапсулы СММ

5 дней ! 1,90 1 0,27 ! 2,8 ± С,42 ! 3,9 ± 1,02

10 дней ! 2,72 1 0,26 ! 3,8710,23 ! 6,0 * 0,6

15 дней ! 2,82 * 0,24 ! 4,29*0,11 ! 7,2 * 0,32

Как видно из представленных данных введение микрокапсулированного СММ приводит к повышению всасывания глюкозы в тонкой кишке крыс р большей степени,чем чистый СММ и контроль.Эти денные подтверждают ранее проведенные испытания у кроликов по выяснению про-лонгируьщего профилактического антипротозойного действия,как было показано микрэкап^улирочанный СММ в пищеварительных ергонох сохранял свои свойства до 40 дней.По-видимому,именно присутствие млкро-капсул СММ в гонкой кишке длительное время обеспечивает потн-ч««-"-всасывания глюкозы,что свидетельствует о том,что микрокапсулы

^Исследования проводились совместно с пр^.ф.Зарипопнм- Е.З.и |-отр,.

благодаря полимерной оболочке из ДАЦ как бы "застревают" в тонкой кишке, обеспечивая пролонгированную подачу СММ в организм.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны условия микрокапсулироввния лекарственных соединений, применяемых в ветеринарии методом разделение фаз, в оболочку из диацетата целлюлозы. Полу эны микрокапсулы тубаэида, сульфамонгм. токсина, норсульфазола и азидина с различным соотношением ЛВ:полимег Показана возможность изменения скорости высвобождения ЛВ из ыикро -капсул в зависимости от содержания полимера, консентрации раство?

и других условий микрокапсулирования.

2. Исследована скорость высвобождения тубазида и сульфамоноые -токсина из микрокапсул в зависимости от рН среда в статическом и динамическом режимах, представлена динамика высвобождения тубаэида и сульфамонометоксина из микрокапсул в условиях, близких к реальным условиям живого организма.

3. Впервые осуществлен синтез ыетакрилоиллимэнной кислоты (!ШЩ и показана возможность получения на его основе водорастворимых полимеров и сополимеров, чувствительных к рН среде, пригодные для соэ -дания макромолекулярных систем с контролируемым высвобождением ле -карственных соединений.

4. Исследована кинетика полимериэгаии МАЛК в среде различных растворителей. Показано, что в средах (толуол), не взаимодействующих с МАЛК скорость полимеризации больше чем в смешанных растворителях.

5. Установлены основные закономерности сополимеризации МАЛК с винилацетатом (ВА). Показано/что сополимеризация указанных мономеров относится к неосложенным ("классическим") системам, только при выполнении определенных граничных условий. Синтезированный сополимер использовали для получения микрокапсул ветеринарных препаратов,' что позволило придать последним направленное действие благодаря чувствительности их к рН среде.

6. В результате проведенных фармакологических испытаний установлено, что полученные микрокапсулы (тубазида, СММ, норсульфазола и , азидина) обладают пролонгирующим эффектом при лечении и профилакти-' ни туберкулезных и инвазионных заболеваний животных. .' )

Водорастворимый сополимер МАЛК с ВА представляет интерес в качестве перспективного, для углубленного изучения, препарата с высо~ кой интерферониндуцирующей активностью.

Основные материмы диссертации опубликованы в сведущих работах:

1.Иргаше ва Н.Х.,На г,аров М.Ш..Мухаммвд-Айё.,Ни Г.В.Получение и исследование микрокап^л тубазида/Др.ТашГУ/Синтез,структура и свойства полимеров. ШЗб.-^С. 75-78.

2.Иргашева Н.Х. .Садыкова С.Б.,Халикова 3.,Назаров М.Ш..Мусаев У.Н Гохнмов Т.X.Влияние микрокапсулирования на профилактические свойст-ин некоторых лекарственных препаратов при эймериозе кроликов//Научно-нрактическая конференция"Актуальные проблемы ветеринарной науки и практики":Тез.докл.-Самарканд,1987.С.95-96.

3.Назаров М.Ш.Микрокапсулированная форма тубазида//Пятая конференция молодых ученых вузов Иркутской области:Тез.докл.-Иркутск, I987.-C.66.

4.Назаров М.Ш..Иргашева Н.Х.,Мусаев У.Н.Микрокапсулирование ?/у-базида для пролонгации его профилактического деЙствия/Др.УзНИИЖ СаО ВАСХНИЛ/Генетико-физиологические основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных.1968.-С.85-8б.

б.Назаров М.Ш..Переверзева Е.И..ИргашеБа Н.Х.Сиитеэ метакрило-иллимонной кислоты//Конфер.нция молодых ученых-химиков:Тез.докл.-Иркутсг,1988.-С.23.

6.Назаров М.Ш..Иргашева Н.Х.Получение и исследование микрокапсул СММ//Конференция молодых ученых-химиков:Тез.докл.-Иркутск,1989. -С.166. .

7.Иргашева Н.Х..Назаров М.Ш.Синтез и исследование водорастворимых полиэлектролитов на основе лимонной кислоты//Всесоюзная конфе-ренпия"Азотсодержащие полиэлектролиты:Тез.докл.кснф.-Свердловск.-1989.-Ч.2.-С.77-78.

8.Назаров М.И]..Иргашева Н.Х.,Мусаев У.Н.Микрокапсулирование суль-фамонометоксина//Тр.ТашГУ/Химия и физико-химия полимеров.1989.-С.7-9.

9.Назаров М.Ш..Иргашева Н.Х.Профилактическая эффективность мик-рокапсулированных препаратов при эймериозе кроликов//Республиканс-кая научно-практическая школа молодых ученых и специалистов"Актуальные проблемы укрепления сеязи науки и производства.":Тез.докл.-Фергана,1988.-С.23.

Ю.Назаров М.Ш..Иргашева Н.Х.Микрокапсулированная форм» нср-сульфазола пролонгированного действия для применения в ветеринарки// Конференция молодых ученых химиков:Тез.док.-Иркутск,1990.-С.100.