Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 8
1.1. Антибактериальная терапия туберкулеза 8
1.2. Роль рифампицина в химиотерапии туберкулеза. Ингаляционный путь введения препаратов 9
1.3. Микрокапсулирование биологически активных веществ 13
1.3.1. Методы микрокапсулирования 13
1.3.2. Полимеры, используемые для микрокапсулирования БАВ 17
1.4. Стабилизация макроэмульсий. Факторы стабилизации 22
1.5. Микрокапсулирование рифампицина 27
1.5.1. Получение микрокапсул, содержащих рифампицин. Морфология и дисперсность 27
1.5.2. Эффективность микрокапсулирования и кинетика высвобождения рифампицина 30
2. Объекты и методы исследования 34
2.1. Объекты исследования 34
2.2. Методы исследования 36
2.2.1. Методика синтеза полилактида 36
2.2.2. Методика определения молекулярной массы полимеров 36
2.2.3. Методика капсулирования рифампицина 37
2.2.4. Методика проведения спекрофотометрических исследований 38
2.2.5. Методика определения эффективности капсулирования рифампицина 39
2.2.6. Методика изучения кинетики высвобождения рифампицина из микрокапсул 42
2.2.7. Методика измерения межфазного натяжения 43
2.2.8. Методика определения размеров частиц 44
2.2.9. Методика проведения электрофоретических исследований 45
2.2.10. Методика определения остаточного содержания органического растворителя методом газовой хроматографии 46
2.2.11 .Методика проведения 2Б-реологических исследований 49
2.2.12.Методика изучения противотуберкулезной активности микрокапсул рифампицина с полилактидной оболочкой 50
3. Результаты эксперимента и обсуждение 52
3.1. Получение микрокапсул рифампицина с полилактидгликолидной (ПЛГА) оболочкой 53
3.2. Получение микрокапсул рифампицина с полилактидной (ПЛА) оболочкой 59
3.2.1 Реологические исследования вязкости межфазного слоя на границе хлороформ/водный раствор ПВС 59
3.2.2. Зависимость размеров капсул РФП от содержания ПЛА 64
3.2.2.1. Определение размеров частиц методом динамического светорассеяния 64
3.2.2.2. Определение размеров частиц с помощью метода оптической микроскопии 68
3.2.3. Зависимость эффективности капсулирования рифампицина от содержания и молекулярной массы полилактида 72
3.2.4. Получение микрокапсул рифампицина, стабилизированных ПАВ 74
3.2.5. Зависимость кинетики высвобождения рифампицина от молекулярной массы, содержания полимера и рН-среды 80
3.2.6. Определение следовых концентраций органического растворителя в микрокапсулах 88
3.2.7. Изучение противотуберкулезной активности микрокапсул рифампицина 89
Выводы 91
Список литературы 92
Приложения 103
- Роль рифампицина в химиотерапии туберкулеза. Ингаляционный путь введения препаратов
- Эффективность микрокапсулирования и кинетика высвобождения рифампицина
- Реологические исследования вязкости межфазного слоя на границе хлороформ/водный раствор ПВС
- Зависимость кинетики высвобождения рифампицина от молекулярной массы, содержания полимера и рН-среды
Введение к работе
Актуальность работы. В фармацевтической промышленности микрокапсулирование биологически активных веществ используется с целью повышения эффективности действия и снижения токсичности лекарственных средств. Проблема снижения токсических эффектов наиболее актуальная в случае применения антибактериальных препаратов, используемых в лечении заболеваний, требующих длительного курса химиотерапии. Одним из приме ров длительной терапии , достигающей года и более , является лечение инфекционных заболеваний легких , в частности туберкулеза.
Среди немногочисленных препаратов первого ряда химиотерапии туберкулеза широкое распространение получил полусинтетический антибиотик рифамицинового ряда — рифампицин. Он высокоактивен в отношении Mycobacterium tuberculosis, подавляет ДНК-зависимую РНК-полимеразу микроорганизмов. В н астоящее время рифампицин применяется перорально или парентерально, но обладает выраженной гепатотоксичностью.
Снижение длительного системного воздействия и доставка антибактериального агента непосредственно в орган -мишень – легкие, могут быть достигнуты при ингаляционном методе вве дения микрокапсулированных форм рифампицина, обладающих рядом специфических свойств , одним из которых является контролируемый и селективный массоперенос антибиотика через оболочку капсулы, обеспечивающий его пролонгированное действие.
Цель работы — разработка метода получения микрокапсул рифампицина , пригодных для ингаляционного применения и определение их коллоидно-химических характеристик.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- подобрать эф фективные стабилизаторы (ПАВ и полимер) для получения
устойчивых прямых эмульсий рифампицина и пленкообразователя;
- подобрать полимер-пленкообразователь, который способен обеспечить
эффективное высвобождение активной субстанции;
- разработать методику кап сулирования рифампицина и выделения полученных
микрокапсул;
- установить основные коллоидно -химические характеристики микрокапсул
рифампицина: распределение частиц по размерам, степень полидисперсности, и
степень включения основного вещества;
исследовать кинетику высвобождения рифампицина из микрокапсул;
провести микробиологические испытания микрокапсул рифампицина.
Научная новизна. Подобран смешанный стабилизатор АОТ/ПВС, позволяющий получать устойчивые прямые эмульсии рифампицина и пленкообразователя в хлороформе . Определены реологические характеристики поверхностных слоев полимера-стабилизатора. Разработана методика микрокапсулирования рифампицина методом простой коацервации с использованием смешанного стабилизатора АОТ/ПВС, позволяющего получать микрокапсулы со степенью включения активного компонента 23 %. Установлены основные характеристики микрокапсул – распределение частиц по размерам, степень полидисперсности, величина -потенциала, степень включения основного вещества, а также остаточное количе ство легколетучего растворителя (хлороформа) в капсулах. Исследована кинетика высвобождения рифампицина из полученных микрокапсул.
Практическая значимость. Разработана методика микрокапсулирования
рифампицина методом простой коацервации , позволяющая получать микрокапсулы
рифампицина с размером 0,9 мкм, что соответствует требованиям, предъявляемым к
препаратам для ингаляционного применения. Показано, что микрокапсулы
рифампицина обеспечивают пролонгированное высвобождение активного
компонента в течение 20-25 суток и проявляют более эффективную
пролонгированную противотуберкулезную активность по сравнению с
незакапсулированным препаратом.
Личный вклад автора. На всех этапах работы автор принимал непосредственное участие в планировании и выполнении экспериментов, анализе и интерпретации результатов, формулировании выводов.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на I Научно-практической конференции «Технология и анализ косметических средств и фармацевтических препаратов» (Москва, 2011), н аучно-практической конференции «Новые химико-фармацевтические технологии» (Москва, 2012), III Всероссийской молодежной конференции с элементами научной школы «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» (Москва, 2012), Пятой Всероссийской
конференции (с международным участием) «Химия поверхности и нанотехнология (Санкт-Петербург – Хилово, 2012).
Публикации. По теме работы опубликовано 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК, а также 4 тезиса докладов на научно -технических конференциях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части и обсуждения результатов. Работа изложена на 111 страницах машинописного текста , содержит 57 рисунков и 15 таблиц. Список литературы представлен из 103 наименований.
Роль рифампицина в химиотерапии туберкулеза. Ингаляционный путь введения препаратов
По данным Всемирной Организации Здравоохранения, туберкулез -одно из наиболее плохо поддающихся лечению инфекционных заболеваний. Порядка трети населения планеты (то есть примерно 2 миллиарда человек) болеют туберкулезом и около 2 миллионов человек ежегодно умирают от этого заболевания. Возбудитель туберкулеза, Mycobacterium tuberculosis (МТ) проникает в легкие вместе с вдыхаемым воздухом и фагоцетируется альвеолярными макрофагами [1]. Однако, в отличие от большинства микроорганизмов, поглощенная макрофагом МТ не погибает и способна к пролиферации внутри макрофага [2]. Таким образом, фагоцитоз МТ альвеолярными макрофагами приводит к увеличению численности микобактерий. А поскольку достичь клинически эффективной концентрации противотуберкулезного агента внутри макрофагов посредством инъекционного или перорального введения лекарственных препаратов чрезвычайно сложно, лечение туберкулеза остается сложнейшей задачей, требующей длительных курсов химиотрепии.
Все противотуберкулезные препараты согласно наиболее распространенной классификации делятся на 2 группы [3]: а) препараты Іряда (основные антибактериальные); б) препараты II ряда (резервные). Противотуберкулезные препараты I ряда (изониазид и его производные, рифампицин) высокоэффективны, являются основными при лечении туберкулеза, но при их применении довольно быстро развивается устойчивость микобактерии туберкулеза. Препараты II ряда менее активны по действию на микобактерии туберкулеза, чем изониазид и рифампицин; их основная особенность заключается в том, что они действуют на микобактерии, ставшие устойчивыми к препаратам I ряда.
Рифампицин (рисунок 1.1) является одним из наиболее эффективных антибиотиков для лечения инфекционных заболеваний легких. Это полусинтетический антибиотик, впервые синтезированный в 1965 году и обладающий высокой активностью в отношении микобактерии туберкулеза. Помимо этого, рифампицин имеет высокий коэффициент проникновения внутрь клетки, хорошо сочетается с другими противотуберкулезными препаратами, однако обладает гепатотоксичностью.
Основу современной химиотерапии туберкулеза составляет краткосрочная схема лечения. Рифампицин (РФП) представляет собой ключевой компонент этой схемы. Только с появлением РФП возникла возможность завершить химиотерапию туберкулеза за 6-9 месяцев и снизить частоту неудач и рецидивов до 5%. До появления РФП противотуберкулезную химиотерапию приходилось продолжать не менее 12 месяцев, чтобы добиться таких же результатов [4]. Среди различных штаммов туберкулезных микобактерий частота выявления мутантов, резистентных к РФП, составляет 1:108. Это хороший показатель [5].
Однако до настоящего времени лечение туберкулеза ограничено методами доставки препаратов к очагу поражения. Биодоступность рифампицина при приеме внутрь составляет 90-95% [6]. Увеличение доз существенно повышает риск, поскольку антитуберкулезные препараты, как правило, применяются в дозах, близких к максимально переносимым. В последнее время, как альтернатива пероральному, рассматривается ингаляционный путь введения препарата. В случае легочного туберкулеза доставка активного компонента непосредственно в зону инфекции в виде ингаляционного аэрозоля может позволить обойти первичный метаболизм и достичь эффективных концентраций препарата в области поражения, значительно повышая таким образом эффективность лечения и уменьшая побочные эффекты [7-9]. Для того, чтобы уменьшить степень токсичности и оптимизировать режим приема препарата, представляется целесообразным создание системы в форме аэрозоля микрочастиц с контролируемым высвобождением рифампицина.
Доставка лекарственных средств непосредственно в легкие имеет значительные преимущества перед другими методами введения. Легкие обладают высокой проницаемостью для растворов, обширной площадью поверхности для поглощения. Для эффективной доставки лекарственных веществ крайне важны размеры частиц. Оптимальные размеры частиц аэрозолей, предназначенных для взрослых и детей старшего возраста, должны находиться в интервале 0,5-5 мкм [10, 11]. Частицы большего размера задерживаются в ингаляторе и верхних дыхательных путях, а частицы меньше 0,5 мкм, не успевая осесть за фазу вдоха, выводятся с выдохом [11]. Кроме того, микросферы, содержащие антитуберкулезные агенты, также могут подвергаться фагоцитозу, что позволяет достичь клинически эффективной концентрации препарата внутри макрофагов [12]. Максимально эффективно захватываются макрофагами микросферы диаметром 1-3 мкм (рисунок 1.2) [13].
Нужно отметить и «человеческий фактор» в лечении туберкулеза. Противотуберкулезные препараты, в том числе и туберкулостатики, как правило, эффективны, если принимаются в соответствие со строгой схемой. Например, рифампицин назначают перорально, обычная суточная доза равна 10 (8-12) мг/кг (максимум 600 мг) 3 или 2 раза в неделю. Предпочтительно принимать РФП за 30 мин до еды, поскольку всасывание препарата замедляется при его смешивании с пищей [14]. Однако существует мнение, что одной из основных причин возникновения все большего числа штаммов Mycobacterium tuberculosis, резистентных к нескольким антибиотикам, является неэффективное лечение, связанное как раз с несоблюдением режима терапии пациентам [15]. Терапевтические решения, позволяющие упростить режим приема противотуберкулезных препаратов при сохранении их эффективности, должны способствовать большей приверженности к лечению у пациентов. С этой точки зрения также могут быть полезны микрокапсулированные препараты, позволяющие однократным приемом обеспечить требуемые концентрации антибиотиков в очаге поражения в течение продолжительного времени при минимуме побочных эффектов [16].
Эффективность микрокапсулирования и кинетика высвобождения рифампицина
Эффективность микрокапсулирования или степень включения основного вещества- один из основных показателей, отражающий результативность процесса микрокапсулирования. В общем случае эффективность микрокапсулирования - это отношение содержания БАВ в полученных микрокапсулах к общему количеству использованного БАВ. Как правило, эта величина выражается в процентах от загрузки инкапсулируемого вещества или в миллиграммах на один грамм массы полученного продукта и позволяет судить не только о соответствии полученного продукта заданным требованиям, но и о пригодности метода микрокапсулирования в каждом конкретном случае.
Содержание рифампицина в микрокапсулах из ПЛГА определяется чаще всего спектрофотометрическим [12, 88] или хроматографическим [84] методом. Предварительно микросферы гидролизуют 0,1М раствором натрия гидроксида в присутствии додецил сульфата натрия [88] или экстрагируют рифампицин из микросфер этилацетатом [12].
Степень включения рифампицина в микросферы зависит от многих факторов, и, в первую очередь, от используемого метода микрокапсулирования. Так, эффективность микрокапсулирования рифампицина методом распылительной сушки близка к 100%, что никогда не достигается при использовании метода упаривания легколетучего растворителя с аналогичными загрузками [84]. Вообще, высокая степень включения характерна для распылительной сушки, поскольку в процессе не происходит распределения вещества между фазами, как это всегда бывает при упаривании легколетучего растворителя.
При рассмотрении метода упаривания легколетучего растворителя следует выделить несколько параметров процесса, определяющих степень включения. Так, степень включения существенно снижается при уменьшении концентрации используемого раствора полимера (таблица 1.1). Это можно объяснить следующим образом. Использование более концентрированного раствора полимера приводит к образованию более крупных частиц, следовательно, поверхность массопереноса молекул БАВ в процессе формирования микрокапсул будет наименьшей. Кроме того, чем больше концентрация исходного раствора полимера, тем больше его вязкость и, как следствие, меньше скорость диффузии молекул БАВ в дисперсионную среду. Таким образом, сравнительно небольшая поверхность массообмена и большее сопротивление массопереносу обусловливают меньшую потерю БАВ в процессе формирования частиц и, следовательно, более высокую степень включения. Скорость процесса образования полимерных коацерватов из концентрированного раствора выше, чем из разбавленного, что также уменьшает потери БАВ и повышает эффективность микрокапсулирования [86].
Кинетические параметры высвобождения БАВ из микрокапсул, такие как скорость высвобождения и степень высвобождения, заслуживают отдельного рассмотрения. Профиль высвобождения инкапсулированного вещества помимо необходимых фармакокинетических данных дает информацию об однородности полимерной оболочки, а также о скорости диффузии через полимерную оболочку и ее деструкции под действием внешней среды.
Наиболее очевидным фактором, определяющим характер и скорость высвобождения инкапсулированного вещества из микросфер, является, пожалуй, природа и молекулярная масса полимерного материала микрокапсул. Природа материала определяет, прежде всего, механизм и скорость высвобождения - в зависимости от того, деградирует ли полимер в условиях среды применения или только набухает. Так как в рамках данного обзора рассматриваются, в основном, биодеградируемые материалы, на первый план выходит влияние молекулярной массы.
На рисунке 1.7 представлены кинетические кривые высвобождения рифампицина из микросфер с оболочкой из ПЛА с различной молекулярной массой и соответствующих сополимеров ПЛА/ПЭГ в среде фосфатного буферного раствора с рН = 7,4 при температуре 37С.
Из рисунка видно, что скорость высвобождения снижается с увеличением молекулярной массы ПЛА. Нужно отметить, что все образцы микросфер были получены методом упаривания легколетучего растворителя в одинаковых условиях, причем степень включения при одинаковой загрузке увеличивалась с ростом молекулярной массы полимера. Логично было бы предположить, что чем больше содержание рифампицина в микросферах, тем выше скорость высвобождения [49], однако наблюдается это не во всех случаях [86].
Существует также определенная взаимосвязь между методом получения микросфер и кинетикой высвобождения активного вещества из них. Так, например, при сопоставимых размерах частиц и при одинаковых условиях высвобождения количество рифампицина, высвободившееся за 24 часа во внешнюю среду с рН = 7,4 из микросфер, полученных по методу распылительной сушки, составило порядка 77% против 33,6% для микросфер, полученных упариванием легколетучего растворителя. По-видимому, это объясняется несферической формой частиц, полученных распылительной сушкой, и, как следствие, наличием более развитой удельной поверхности. Аналогично, для микросфер полученных методом распылительной сушки подтверждается экспериментально, что скорость высвобождения рифампицина тем выше, чем меньше молекулярная масса использованного полимера [84].
И, наконец, достаточно известная и очевидная взаимосвязь между скоростью высвобождения и размером частиц подтверждается экспериментально и для микросфер, содержащих рифампицин [12, 84]. В общем случае, при прочих равных условиях, чем меньше средний размер частиц, тем больше общая поверхность системы и тем выше скорость высвобождения. Нельзя также не учитывать пористость полученных частиц, которая может зависеть от метода получения, концентрации раствора полимера и, по некоторым данным, даже от используемого стабилизатора [84].
Реологические исследования вязкости межфазного слоя на границе хлороформ/водный раствор ПВС
Важной характеристикой, влияющей как на эффективность капсулирования, так и на высвобождение инкапсулированного вещества, является прочность оболочки микрокапсул, которая в первую очередь, зависит от компонента, находящегося на поверхности микрокапсул.
Согласно схеме, представленной в разделе 2.2.3, на первой стадии капсулирования готовится прямая эмульсия, содержащая в качестве масляной фазы раствор РФП и пленкообразователя в хлороформе. Стабилизатором в данном случае выступает ПВС, растворенный в дисперсионной среде - воде. Таким образом, адсорбируясь на каплях хлороформа, молекулы ПВС создают защитный слой, препятствующий коалесценции капель хлороформа. Прочность этого слоя может быть охарактеризована с помощью реологический исследований (измерения межфазной вязкости).
Для оценки реологических характеристик пленки ПВС, сформировавшейся на каплях хлороформа, был использован метод ротационной вискозиметрии, позволяющий оценивать межфазную вязкость.
Для корректного определения вязкости межфазного слоя необходимо обеспечить точное расположение кромок диска-зонда на границе раздела фаз. Для решения задачи позиционирования диска определялись величины нормальных сил, действующих на зонд во время его опускания на межфазную границу. Момент соприкосновения зонда с границей раздела жидких фаз характеризовался резким изменением величины регистрируемых нормальных сил (рисунок 3.7).
Решив проблему точного позиционирования зонда на границе раздела фаз была определена межфазная вязкость слоя, формирующегося из 0,1 % масс, водного раствора ПВС на границе с хлороформом (рисунок 3.8).
По кривым эффективной вязкости можно сделать вывод, что формирующийся межфазный слой на границе хлороформ/водный раствор стабилизатора (ПВС) ведет себя, как структурированная система. Величина напряжения сдвига, при котором наблюдается течение адсорбционного слоя полимера, называется прочностью межфазного слоя. По данным рисунка 3.8 была построена зависимость изменения прочности межфазного слоя водного раствора ПВС 0,1% во времени на границе с хлороформом (рисунок 3.9). Прочность межфазного слоя нарастает во времени и достигает максимальных значений для ПВС при 100-120 мин. Временная зависимость межфазной прочности для ПВС обусловлена замедленной диффузией адсорбирующихся макромолекул и медленной их ориентацией на границе раздела фаз.
Кинетическая кривая зависимости прочности межфазного слоя показывает, что процесс формирования адсорбционной пленки заканчивается в среднем через полтора часа (80-100 мин), после чего кривая выходит на плато, характеризующее установившуюся прочность межфазного слоя. Необходимо отметить, что введение РФП в хлороформную фазу не влияет на прочность межфазного слоя.
По результатам исследования в методике получения микрокапсул (описана в разделе 2.2.3) время стадии упаривания хлороформа из систем было увеличено до полутора часов. На рисунке 3.10 представлена одна из микрофотографий микрокапсул с оболочкой из ПЛА (молекулярная масса 30500 Да).
Полученные микрокапсулы представляют собой сферические частицы, с достаточно высокой степенью полидисперсности. Для расчета распределения частиц по размерам, с каждой микрофотографии были выбраны и обработаны около 250 частиц, полученные результаты сведены в таблицу 3.2.
Среднечисленный радиус микрокапсул составил fn =0,87 мкм, среднемассовый rw =2,56 мкм, коэффициент полидисперсности системы П=0,34.
Гистограмма распределения частиц по размерам, а также микрофотография капсул, полученных с помощью сканирующего микроскопа, показаны на рисунках 3.11 и 3.12, соответственно. Дисперсность полученных микрокапсул, удовлетворяет требованиям ингаляционного применения.
Предположив, что на размер капсул и на распределение их по размерам не может не влиять концентрация пленкообразователя - полилактида (ПЛА) нами было проведено исследование влияния содержания ПЛА в системе на дисперсность капсул РФП, подробно описанное в следующем разделе.
Зависимость кинетики высвобождения рифампицина от молекулярной массы, содержания полимера и рН-среды
Для исследования зависимости высвобождения РФП от молекулярной массы ПЛА была определена кинетика высвобождения РФП из микрокапсул (соотношение РФП/ПЛА 1/40) с ПЛА молекулярной массой равной 9100 и 30500 Да, в силу наибольшей степени включения РФП. В качестве среды высвобождения использовался физиологический раствор с рН 6,7.
На рисунке 3.27 представлена кинетика высвобождения РФП из этих систем. Объективно, кинетика высвобождения РФП из микрокапсул с оболочкой из ПЛА с молекулярной массой 30500 Да характеризуется значительно меньшими количествами высвобожденного РФП по сравнению с микрокапсулами из ПЛА с молекулярной массой 9100 Да, и это несмотря на то, что в процессе получения микрокапсул эффективность микрокапсулирования, а, следовательно, и количество завлеченного РФП в капсулы, для систем с большей молекулярной массой полимера, как было показано ранее, выше. В результате полученных данных для дальнейшего исследования были выбраны микрокапсулы с оболочкой из ПЛА с молекулярной массой равной 9100 Да.
С целью исследования зависимости кинетики высвобождения РФП от содержания полимера в системе (количества ПЛА, затраченного на капсулирование одинаковой навески антибактериального агента) определена кинетика высвобождения РФП для систем, с разным соотношением активный компонет/пленкообразователь: соотношение РФП/ПЛА 1/40 и 1/10. Молекулярная масса пленкообразователя - ПЛА в обеих системах была равной 9100 Да. Кроме того, нами было проведено исследование влияния рН-среды на высвобождение РФП из микрокапсул.
Величина рН среды - один из основных параметров, характеризующих любую дисперсную систему, в том числе, содержащую биологически активные вещества. Варьируя значения рН, можно моделировать различные среды организма человека, приближая условия эксперимента к реальным физиологическим. Моделирование альвеолярной среды легких достигалось использованием буферных растворов, имитирующих вариант гидролиза фагоцетированной макрофагом микрочастицы: фосфатного буферного раствора с величиной рН 7,4 и цитратного с 4,0 рН, что соответствует рН среды фагосомы и фаголизосомы, соответственно. Для моделирования варианта гидролиза микрокапсулы на поверхности альвеолы (не фагоцетированной макрофагом) использовался физиологический раствор. Для контрольного эксперимента использовались водные растворы с различным значением рН: 4,5; 6,6; 8.0. Подкисление и подщелачивание растворов осуществлялось соляной кислотой и едким натром.
Влияние рН среды на высвобождение РФП из микрокапсул с оболочкой из ПЛА с молекулярной массой 9100 Да для систем с соотношением РФП/ПЛА 1/10 и 1/40 представлено на рисунках 3.28 и 3.29, соответсвенно. По данным кривых кинетики высвобождения РФП из микрочастиц в физиологический и буферные растворы видно, что значение рН раствора влияет на количество РФП, высвобождающегося из микрочастиц. Для систем с соотношением РФП/ПЛА 1/10 в физиологический раствор (рН 6,7) и фосфатный буферный раствор (рН 7,4) за 25 суток эксперимента высвобождается 1,05 мг и 0,81 мг РФП, соответственно, тогда как в цитратный буферный раствор (рН 4,0) за то же время высвобождается 0,54 мг РФП.
Полученные результаты можно объяснить особенностями гидролиза ПЛА, более подробно обсуждающиеся ниже, и различной растворимостью РФП в средах с различными значениями рН. Существенное снижение высвободившегося активного компонента в цитратный буферный раствор связано с понижением растворимости РФП в кислых средах. Исследования кинетики высвобождения РФП из микрокапсул в водные растворы с различными значениями рН (см. приложение) подтверждают эту зависимость. К сожалению, количественное сравнение высвободившегося РФП для систем с разным содержанием полимера практически невозможно из-за различной степени включения (эффективности капсулирования РФП) в микрокапсулы, что было показано ранее. Однако, характер кинетики высвобождения РФП из микрокапсул, с соотношением РФП/ПЛА 1/40, сравним с кинетикой высвобождения из микрокапсул с меньшим содержанием полимера: в физиологический раствор высвобождение РФП выше, чем в нитратный буферный. В отличие же от микрокапсул с соотношением РФП/ПЛА 1/10, количество высвободившегося РФП из систем с соотношением РФП/ПЛА 1/40 в физиологический (рН 6,7) и фосфатный буферный раствор (рН 7,4) близки по значениям и составляют 1,01мг и 0,90 мг, соответственно.
Полученные результаты можно объяснить особенностью биодеструкции ПЛА, подробно обсуждаемой в работах [100, 101]. Биодеструкция ПЛА происходит в водной среде за счет медленного гидролитического разрыва эфирных связей и включает несколько стадий. На первой стадии происходит разрыв полимерных цепей, приводящий к существенному снижению молекулярной массы полимера, без потерь суммарной массы капсул. Образование кислот - побочных продуктов гидролиза на этой стадии, способствует ускорению деструкции полимера: понижение рН среды и кислотный катализ приводят к ускорению деградации полимера. На второй стадии дальнейшее снижение молекулярной массы сопровождается существенными потерями массы полимера за счет образования растворимых олигомеров и мономеров. Чем тоньше оболочка полимерной капсулы и чем выше значения рН дисперсионной среды, тем легче нейтрализуются образующиеся кислоты в области гидролиза, и тем легче они диффундируют в дисперсионную среду - замедляется первая стадия деструкции полиэфира. В свою очередь, чем толще полимерная стенка, тем ниже значения рН среды гидролиза и кислотный катализ приводит к ускорению деградации полимера.
Для оценки динамики высвобождения (суточного высвобождения) РФП в зависимости от времени были построены кривые суточного высвобождения РФП (рисунок 3.30, 3.31).
