Введение к работе
Актуальность темы. Современная экологическая обстановка и образ жизни обусловливают мировую тенденцию к увеличению поражений костной ткани – остеопении, остеопороз и частота переломов (ВОЗ, 2008). Причинами заболеваний костной ткани являются нарушение баланса микро- и макроэлементов в воде и пище, изменение гомеостаза кальция (Heaney R.P., 1965) и метаболизма витамина D (Дамбахер М.А., 1996), стрессы (Paradopulos I.S., 1997), гиподинамия (Красных И.Г., 1969), ацидоз (Lindsay D.W., Dempster R., 1993), а также возрастные изменения костной ткани (Суслов Е.И., 1975), эстрогенная недостаточность (Notario A., 1987) и глюкокортикостероидная терапия (Ринге И.Д., 1991). Для лечения этих заболеваний традиционно используют препараты кальция, витамины группы D, бисфосфонаты, селективные модуляторы эстрогеновых гормонов, кальцитонины и соли стронция с органическими кислотами, причем препараты кальция обязательны при любых комбинациях (Heaney, 2011). В свою очередь, эффективность лечения заболеваний костной ткани возрастает при комплексном введении гетерополисахаридов (хондроитинсульфаты, гиалуронаты) и соединений фосфора. Роль полисахаридов заключается в связывании катионов кальция и фосфат-анионов в комплекс с коллагеном (Fleisch, Neuman, 1961; Wahl, Czernuszka, 2006), контролирующим формирование костной ткани в остеобластах (Gleeson, 1992; Garnero, 2006). В результате многочисленных исследований установлено повышение биоусвояемости кальция при его нахождении в лекарственной форме (ЛФ) в ионизованном состоянии (Nordin, 2011). Для коррекции метаболизма фосфора при остеопорозе и остеопениях препаратами выбора являются лекарственные средства из класса бисфосфонатов, которые независимо от механизма действия регулируют метаболизм в костной ткани на тканевом, клеточном и молекулярном уровнях (Rodan, 1996, Graham, 2007). Недостатками бисфосфонатов являются побочные эффекты (Diel, 2010) и их несовместимость с ионами кальция в ЛФ. На фармацевтическом рынке чрезвычайно мало комбинированных препаратов кальция и фосфора («Остеогенон», «Алфлутоп», «Остеомед» и др.), и, соответственно, отсутствует практический опыт анализа основных компонентов и стандартизации лекарственных средств.
Таким образом, разработка комбинированного препарата для профилактики и лечения заболеваний костной ткани, исследование его свойств и стандартизация методов анализа компонентов в сложной ЛФ являются актуальной задачей медицины и фармации.
Цель работы и основные задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка и стандартизация новых комбинированных фармацевтических композиций кальция и фосфора на основе водной суспензии природного кальция карбоната для профилактики и лечения заболеваний костной ткани.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1) исследование коллоидно-химических свойств Мицеллат на основе природного кальция карбоната;
2) разработка методов анализа и контроля качества природного кальция карбоната в суспензии Мицеллат;
3) исследование специфического ремоделирующего действия суспензии кальция карбоната в ветеринарии;
4) обоснование использования эндогенного полисахарида в качестве стабилизатора Мицеллата и разработка методов качественного и количественного анализа полисахарида, их стандартизация в комбинированных суспензиях;
5) разработка новой комбинированной фармацевтической композиции для профилактики заболеваний и репарации костной ткани, апробация состава на модели искусственного травматического дефекта;
6) разработка новой комбинированной фармацевтической композиции для профилактики заболеваний и ремоделирования костной ткани, апробация состава на модели глюкокортикостероидного остеопороза;
7) установление нормативов качества всех компонентов для спецификации новых лекарственных средств.
Научная новизна
Впервые предложен комплекс методов оценки коллоидно-химических свойств природного кальция карбоната в суспензии: методы просвечивающей электронной микроскопии, дифракции электронов и спектроскопии характеристических потерь энергии электронов для элементного анализа, седиментационного анализа и адсорбционного титрования катионным индикатором, которые могут быть использованы для контроля качества в суспензионных лекарственных препаратах кальция.
Установлена возможность получения устойчивых водных суспензий природного кальция карбоната стабилизацией натрия гиалуронатом. Основными критериями качества суспензии является присутствие наноразмерных кластеров (1-100 нм) на поверхности частиц кальция и условная плотность отрицательного заряда (не менее 0,11±0,05 мкмоль/г).
Впервые разработана фармацевтическая композиция в виде стабилизированной натрия гиалуронатом суспензии природного кальция карбоната, которая дополнительно содержит фосфорсодержащий метаболический препарат широкого спектра действия – диметиловый эфир 1,1-диметил-3-оксобутилфосфоновой кислоты (димефосфон). В эксперименте на животных продемонстрирована эффективность специфического ремоделирующего костную ткань действия.
ИК- и УФ-спектральными исследованиями показано хемосорбционное взаимодействие димефосфона с ионами кальция на поверхности частиц мицелл с образованием кальциевых солей диметилового эфира 1,1-диметил-3-оксобутилфосфоновой кислоты.
Выявлены условия унифицированной пробоподготовки образцов фармацевтических суспензий для ВЭЖХ, фотоколориметрического, гравиметрического и трилонометрического анализа метилпарабена, соединений фосфора, натрия гиалуроната, фруктозы, кальция и магния.
Практическая значимость. В результате проведения научных исследований созданы предпосылки для расширения ассортимента комбинированных лекарственных средств на основе природного кальция карбоната и фосфора для профилактики и лечения заболеваний костной ткани. Разработаны и запатентованы составы фармацевтических композиций, стимулирующих регенерацию костной ткани, в виде суспензий – «Мицеостин» (патент РФ № 2444365) и «Мицефосфон» (патент РФ № 2442592); оформлены международные заявки на изобретение (№ PCT/RU2011/000913 и № PCT/RU2011/000914 соответственно), на которые получены положительные решения. Оптимальные составы суспензий «Мицеостин» и «Мицефосфон» могут быть использованы для профилактики остеопений, в частности остеопороза.
Разработанные методики определения подлинности (элементный анализ, седиментационные характеристики, оценка заряда суспензии) и доброкачественности (примеси железа, меди, марганца) суспензии природного кальция карбоната, предложенные стандартизованные методики количественного определения натрия гиалуроната и фруктозы (спектроскопия), кальция (гравиметрия), унифицируемая ВЭЖХ-методика метилпарабена по принципу «введено-найдено» могут быть использованы в специализированной контрольно-аналитической лаборатории.
Результаты исследований использованы при подготовке проектов нормативной документации – ФСП «Мицеостин, суспензия для внутреннего применения» и ФСП «Мицефосфон, суспензия для внутреннего применения» (ООО «Славянская аптека»).
Практическая значимость результатов проведенных исследований подтверждена актами о внедрении (приложение): ООО «Славянская аптека» (от 20.11.2012 г.), на кафедре «Фармацевтической химии и фармакогнозии» ГБОУ ВПО НижГМА Минздрава России (от 17.01.2013 г.) и на отделении «Фармация» ГБОУ СПО НО «Нижегородский медицинский колледж» (от 15.01.2013 г.).
Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтической науки. Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ГБОУ ВПО НижГМА Минздрава России (№ государственной регистрации 01201063248) по научной проблеме «Разработка и исследование новых лекарственных средств на основе природных и синтетических веществ».
Положения, выносимые на защиту:
1. Результаты исследований коллоидно-химических свойств Мицеллата на основе природного кальция карбоната и разработки методов контроля суспензии.
2. Результаты исследований по стабилизации натрия гиалуронатом Мицеллата и разработки методов качественного и количественного анализа полисахарида.
3. Исследования по разработке новых комбинированных фармацевтических композиций для профилактики заболеваний и репарации костной ткани, апробация составов в экспериментах на животных.
4. Результаты по установлению нормативов качества всех компонентов и стандартизация новых лекарственных средств.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на VI международном симпозиуме «Экология человека и медико-биологическая безопасность населения» (Греция, Салоники, 2010), X научной сессии молодых ученых и студентов «Современное решение актуальных научных проблем в медицине» (Н.Новгород, 2011), 16-й Нижегородской сессии молодых ученых (естественно-научные дисциплины) («Красный плес», 2011), III съезде ветеринарных фармакологов и токсикологов России «Актуальные проблемы ветеринарной фармакологии, токсикологии и фармации» (Санкт-Петербург, 2011), VII международном симпозиуме «Экология человека и медико-биологическая безопасность населения» (Испания, Мурсия, 2011), Всероссийской молодежной научной школе «Биоматериалы и нанобиоматериалы: актуальные проблемы и вопросы безопасности» (Казань, 2012).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 10 научных работах, из них: 4 статьи - в журналах, рекомендованных ВАК РФ; 2 патента РФ на изобретение; 2 международные заявки, на которые имеются положительные решения.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 165 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 23 рисунка. Список цитируемой литературы включает 145 ссылок, в том числе 83 иностранных, 12 интернет ресурсов. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов и приложений.
Первая глава посвящена обзору литературы по современному состоянию исследований фармакотерапии остеопороза и научному обоснованию целесообразности создания комбинированных лекарственных средств кальция и фосфора. В главе 2 дана характеристика объектов и методов исследования. В 3-ей главе представлены экспериментальные данные и обсуждены результаты собственных исследований. В приложение вынесены проекты фармакопейных статей на разработанные композиции, отчёты доклинических испытаний и акты внедрения результатов работы.
