Поли-N-винилпирролидон с боковыми аминокислотными группами. Синтез и применение в медико-биологических областях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат химических наук Артыкова, Зульфия Баймирзаевна

• Артыкова, Зульфия Баймирзаевна
• кандидат химических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат химических наук Артыкова, Зульфия Баймирзаевна

ВВЕДЕНИЕ.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Поли-1Ч-винилпирролидон как компонент медицинских препаратов.

1.1.1. Основные свойства поли- N-винилпирролидона.

1.1.2. Отдельные направления использования ПВП.

1.1.3. Токсикологические особенности ПВП.

1.2.Полимерные микрочастицы в биоанализе.

1.2.1. Принципы использования микрочастиц в биоанализе.

1.2.2. Полимерные носители биолигандов.

1.2.3. Требования к полимерным микрочастицам.

1.2.4. Методы синтеза полимерных микросфер.

1.2.5. Функционализация микросфер.

1.4. Принципы формирования термоустойчивых гидрогелевых капсул для иммобилизации лекарственных препаратов.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Исходные вещества.

2.2.Методы исследования.

2.2.1.Получение поли-М-винилпирролидона, содержащего эпоксидные и аминокислотные группы.

2.2.2. Получение полистирольных микросфер диаметром 6 мкм с карбоксильными группами на поверхности.

2.2.3. Определение размера частиц полимерных суспензий.

2.2.4. Определение содержания полимера в суспензии.

2.2.5. Очистка полимерных суспензий.

2.2.6. Определение агрегативной устойчивости микросфер.

2.2.7. Иммобилизация лизина на поверхность полистирольных микросфер

2.2.8. Качественное определение иммобилизованного лизина на поверхности полимерных микросфер, ПМС-Л.

2.2.9. Адсорбция на поверхность полимерных частиц, содержащих ковалентно связанный лизин, ПМС-Л, поливинилпирролидона и модифицированного аминокислотой поли-1М-винилпирролидона (ПВПм)

2;2.10.Адсорбция белков плазмы крови на поверхность ПМС-Л.

2.2.11. Количественное определение адсорбированного белка.

2.2.12 Постановка одномерного электрофореза в полиакриламидном геле.

2.2.13. Определение активности супероксиддисмутазы с помощью фотосенсибилизированной хемилюминесценции.

2.2.14. Определение механических свойств капсул.

2.2.15. Исследование реологических свойств водных растворов. полимеров.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Синтез функционального поли-1М-винилпирролидона.

3.1.1. Синтез поли-М-винилпирролидона, содержащего боковые аминокислотные группы.

3.2. Использование поли-N- винилпирролидона с боковыми аминокислотными группами в составе кровезаменителей дезинтоксикационного действия.

3.3. Использорвание поли-Ы-винилпирролидона, содержащего в боковой цепи р-аланин. Для получения диагностических тест-систем.

3.3.1. Анализ уровня неспецифической адсорбции белков сыворотки крови ПМС-Л.

3.4. Использование ПВПм для создания термоустойчивых капсул, содержащих витамин Е.'.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Поли-N-винилпирролидон с боковыми аминокислотными группами. Синтез и применение в медико-биологических областях»

Поли-1Ч-винилпирролидон нашел широкое применение в различных областях, в первую очередь в медицине, где он используется в качестве компонентов различных лекарственных систем, в частности, в качестве компонента кровезаменителей, носителя различных лекарственных веществ, компонента лекарственных форм, средства, способствующего криосохранности органов и тканей и т.д.

Это определяется комплексом специфических свойств этого полимера, в частности, растворимостью в воде и широком круге органических растворителей, способностью к комплексованию с веществами различного химического строения, высоким уровнем биосовместимости.

В то же время, возможности использования поли-1Ч-винилпирролидона могут быть значительно расширены после введения в него дополнительных функциональных группировок. Это с одной стороны может значительно расширить способность этого полимера к взаимодействию с различными лигандами, в том числе биологического происхождения, а с другой стороны -придать этим производным поли-1\1-винилпирролидона дополнительные особенности биологической активности.

Среди подходов к получению функциональных производных поли-N-винилпирролидона можно отметить возможность получения его сополимеров с различными сомономерами и возможность введения в полимер дополнительных функциональных групп за счет химических превращений исходного полимера. Второй путь привлекает внимание в первую очередь получением продуктов с оптимальным молекулярно-массовым распределением, поскольку в этом случае в качестве исходного реагента может быть использован поли-Ы-винилпирролидон медицинского назначения, имеющий допуск для инъекционного введения в организм.

В данной работе был усовершенствован метод получения поли-N-винилпирролидона, содержащего дополнительные боковые группы Р-аланина, которые придают полимеру дополнительные свойства, и определены новые возможные пути его использования для получения различных медицинских препаратов и биоаналитических систем, обладающих повышенной эффективностью.

Одна из основных проблем, которая возникает при создании диагностических тест-систем с использованием полимерных микросфер в качестве носителей биолиганда состоит в том, что, кроме целевого, то есть специфически связанного с биолигандом, на поверхность полимерных частиц сорбируются неспецифические к данному лиганду белки, что снижает чувствительность и специфичность биохимических анализов.

Из литературы известно, что уменьшить содержание неспецифических белков на поверхности полимерных микросфер можно путем адсорбции на их поверхность поливинилпирролидона. Поливинилпирролидон характеризуется невысокой поверхностной активностью, и при появлении в системе более сильных поверхностно-активных веществ, например поверхностно активных белков, десорбируетя с поверхности полимерных микросфер. Было высказано предположение о том, что более эффективно блокировать неспецифическую сорбцию белков плазмы крови будет модифицированный аминокислотами ПВП.

Актуальной проблемой является создание термоустойчивых и устойчивых к действию окислителей капсул для биологически активных добавок. Было предположено, что такие капсулы можно получить из полифункциональных высокомолекулярных соединений, способных образовывать интерполимерные комплексы в водных растворах, например, смеси желатин - альгинат - поливинилпирролидон, содержащий в боковой цепи (3-аланин.

Цель работы. Оптимизация процесса синтеза аминокислотного производного поли-Ы-винилпирролидона и его использование в качестве компонента кровезаменителей, диагностических тест-систем, и термоустойчивых гидрогелевых капсул.

Научная новизна.

• Оптимизован процесс синтеза поли-М-винилпирролидона, содержащего боковую группу (З-аланина, и определены условия получения полимера с высоким выходом;

• Показано, что использование производного поли-М-винилпирролидона с боковой группой р-аланина в составе кровезаменителей существенно повысило уровень их дезинтоксикационного действия;

• Показано, что применение поли-М-винилпирролидона с боковой группой Р-аланина в процессе создания диагностической тест-системы на плазминоген в крови, позволяет существенно понизить уровень неспецифической адсорбции белков плазмы крови, что повышает чувствительность и специфичность тест-системы;

• Сформулированы научные принципы формирования структур термоустойчивых капсул на основе термотропных (желатины) и ионотропных (производных полисахарида) гелей, позволяющих повысить (в 3-12 раз) устойчивость витамина Е при длительном хранении и к действию окислителей.

Практическая значимость.

Проведено сравнительное исследование в опытах на животных дезинтоксикационного действия стандартного кровезаменителя-дезинтоксикатора препарата Красгемодез и поли-М-винилпирролидона, содержащего боковую группу р-аланина, на фоне контрольного исследования в отсутствие дезинтоксикатора. Показано, что новый кровезаменитель - высокоэффективное дезинтоксикационное средство, что и определяет несомненное преимущество этого препарата, и он может быть рекомендован для использования в медицинской практике.

Создана тест-система для определения плазминогена в крови с низким уровнем неспецифической адсорбции белков плазмы крови.

Предложена схема создания термоустойчивых капсул, содержащих витамин Е, обеспечивающая устойчивость биологически-активного компонента.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Заключение диссертации по теме «Высокомолекулярные соединения», Артыкова, Зульфия Баймирзаевна

ВЫВОДЫ

1. Определены условия модификации N-винилпирролидона (температура, растворитель, соотношение компонентов), позволяющие получить высокий выход конечного продукта и оптимизировать процесс синтеза аминокислотного производного поли-М-винилпирролидона.

2. Показано, что использование поли-М-винилпирролидона с боковой группой р-аланина в составе кровезаменителей обеспечивает повышение их дезинтоксикационного эффекта относительно известных препаратов.

3. Впервые получены тест-системы на плазминоген в плазме крови, представляющие собой функциональные полимерные микросферы с ковалентно иммобилизованным пол и-М-винилпирролидоном с боковой группой р-аланина, отличающиеся низким уровнем адсорбции неспецифических белков.

4. Обнаружено, что термоустойчивые капсулы на основе гидрогелей желатина, производных полисахарида и поли-М-винилпирролидона с боковой группой Р-аланина характеризуются длительным хранением витамина Е, иммобилизованного в их объем, и стойкостью к действию окислителей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Артыкова, Зульфия Баймирзаевна, 2010 год

1. Blecher L., Barnette L.W. Parenreral use о polyvinylpyrrolidone. // Bull.

2. Parenteral Drug, 1969, V.23, N.3, P.124-131.

3. Kabaivanov V. Physiologically active polymers. // Polym., Symp., 1971, V.3,1. P. 5-25.

4. Сидельковская Ф.П. Химия N-винилпирролидона и его полимеров. М.:1. Наука.-1970.

5. Кирш Ю.Э. Поли-М-винилпирролидон и другие поли-Ы-виниламиды:синтез и физико-химические свойства. М: Наука, 1998.- 252 С.

6. Buhler V. Polyvinylpyrrolidone. Excipients for Pharmaceuticals (Povidone,

7. Crosspovidone and Copovidone. Springer: Berlin Heidelberg New York, 2005.-263 p.

8. Robinson B.V., Sullivan F.M., Borzelleca J.F., Schwartz. PVP: A Critical

9. Review of the Kinetics and Toxicology of Polyvinylpyrrolidone (Povidone), Lewis Publisher, Inc.: Chelsea, Michigan, 1990. 209 P.

10. Барышев Б.А. Кровезаменители. Справочник для врачей. М.: Человек,2005.

11. Письмо Минздравсоцразвития № 01-6275/06 от 02.03.2006.

12. Folttmann Н., Quadir A. Polyvinylpyrrolidone (PVP) One of the Most

13. Widely Used Excipients in Pharmaceuticals: An Overview. // Drug Delivery Technology, 2008, V.8, N.6, P.2-27.

14. Skinner G. W. Correlating the Ejection Force of Tablets with the Toughnessof Binders in the Solid Dosage Forms. // AAPS Annual Meeting, 1098 San Francisco., P.96-97.

15. Дмитриевский Д.И., Перцев И.М. Изучение растворимости твердыхдисперсий эритромицина с поливинилпирролидоном. // Фармацевт, ж., 1986, №5, С.48-51.13.