Введение к работе
Актуальность проблемы. Важной задачей химии высокомолекулярных соединений на современном этапе является использование макро-молекулярного состояния вещества для направленной модификации свойств низкомолекулярных биологически активных веществ (ЕАВ), приводящей к получению биологически активній полимеров (ЕАП). И, хотя в общей проблеме синтеза 1'ЛП достигнуты очевидные успехи, остается ряд нерешенных фундаментальных и прикладных вопросов.
Прежде всего это относится к синтезу гидрофильных реакцион-носпособянх полимеров-носителей ЕАБ. В частности, необходимы бионедеградируемые гидрофильные функциональные сополимеры с ограниченными низкими значениями молекулярных масс и с узглм мо-лекулярно-массовым распределением, способные после выполнения своей биологической функции выводиться из организма по механизму почечной фильтрации. Необходима разработка методов синтеза таких сополимеров, позволяющих в процессе сополимвризации исключать образование трудно выводимых из организма полимерных фракций. Необходима разработка доступных универсальных способов введения радиоактивной метки в сополимеры-носители с целью изучения их фармакокинетики в живом организме. Необходимы сополимеры, содержащие высокореакционноспособные активированные сложноэфирные группы, что позволяет проводить их взаимодействие с БАВ, содержащими первичные алифатические аминогруппы, селективно, в мягких условиях. В качестве необходимого этапа разработки КАП "прививочного типа" следует признать изучение кинетики взаимодействия полимера-носителя с конкретными БАВ с целью оценки их реакционной способности и определения оптимальных условий проведения процесса связывания ЕАВ с носителем. Этому вопросу, как правило, уделяется мало внимания. Большой интерес представляют не только двойные, но и тройные гидрофильные функциональные сополимеры как полимерные реагенты и носители нескольких БАВ с различным механизмом биологического действия, как основа полимеров с полифунчциональной биологической активностью. Принципиальной научной задачей является установление связи между отроением гидрофильных реакциоиноспособных сополимеров-носителей и их собственной биологической активностью, между особенностями отроения Бдп и уровнем проявляемого ими биологического эффекта.
Серьезной практической задачей, возникшей в связи со снижением эффективности антибиотике-терапии в результате распространения в клиниках антябиотикоустойчявых возбудителей бактериальных инфекций, является разработка и внедрение в медицинскую практику полимерных антисептиков, предназначенных для борьбы с раневой и ожоговой инфекцией, сочетающих высокую антимикробную активность с низким кокно-раздражаюшдм действием. Для комплексной терапии раневых инфекций нужны ВДІ, обладающие одновременно и антимикробной, и репаративной активностью. Народному хозяйству нужны полимерные биоцида о пролонгированным эффектом защитного фунги-цидного действия.
Чрезвычайно важен синтез ШІ - иммуногенов, используемых при разработке высокоспецифических и высокочувствительных иммунологических методов выявления и профилактики профессионального онкологического риска. Это обусловлено, с одной стороны, ростом профессиональных форм опухолей в различных промышленных производствах, с другой - отсутствием достаточно эффективных методов выявления и профилактики онкологического риска. Совершенствование методов профилактики на ранних, доклинических стадиях заболевания позволит снизить онкологическую заболеваемость, которая после сердечно-сосудистых заболеваний занимает второе место по данным отечественной и зарубежной статистики.
Решение перечисленных основных вопросов, содействующих дальнейшему развитию научного направления, связанного с синтезом, исследованием и использованием БАЛ, в той части, которая относится к разработке полимерных антимикробных и иммуногенных вещзотв, и составляет предмет настоящей работы. Работа является частью плановых исследований ШС РАН по теме: "Разработка научных основ направленного синтеза и изучения свойств физиологически активных полимерных систем" (Государственный регистрационный й "Орион-!"), выполнена в соответствии о Общеакадемической программой "Новые материалы и вещества", согласно Приказу-постановлению 1Ш1 и АН СССР А 141/26 от 20.02.8G (задание 1.03.13.25 "Полифушщиональ-иые системы на основе катопола") и по плану международного научного сотрудничества между Российской и Чешской Академиями Наук но проблеме "Полимеры для биологии и медицины".
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка доступних методов синтеза гидрофильных рсакционноспособных
двойїшх и тройных сополимеров А/ -винилпирроладона (ЗП) и А/ --(2-гкдрсксилропил)метакриламида (ПТ/А) с ограниченными низкими значениями молекулярних масс я узким молекулярно-массовнм распределением (ММР), в том числе н содері.саідих радиоактивную метку; исследование реакций взаимодействия реакционнсспособных сополимеров ВП и ГПМА с антисептиками и антибиотиками; синтез полімерних производных антимикробных и иммуногенных веществ, выявление связи строения полимера с его биологической активностью и путей практического применения синтезированных биологически активных пол игл еров.
Научная новизна. Получены новые низксмолекулярные высокореак-ционнсспособкие сополимеры ГША с п-интрсфекиловымк эфирами непредельных фенсксиуксусшх кислот (ООУК) и терполиыеры ВП - п-ак-рилоклагшю ФОУК - п-нитрофеншіовші эфир п-акрилошкшино ФОУК, реагирующие в мягзпсс услоаиях с высокой скоростью как с ЕАВ, содержащими первачтае алифатические аминогруппы, так и с полимерными первичными аминами - сополимерами ВП с винил- и с аллилами-нами.
Обнаружен "орто-эффект" в реакции аминолиза п-нятрофениловых эфиров о-акрилоил(метакрилоил)амино ФОУК, п-акрилоил(метакрило-ил)амико-ФОУК и их сополимеров с ГПМА 6-аминопенициллановой кислотой (6-АЇЇК), выражающийся в большей скорости исследованной реакции в случае а-изомерных мономерных и полимерных п-нитрофениловых эфиров по сравнению с соответствующими п-производншш.
Установлено, что введение фенол- или катехолсодержащих звеньев в макромолекулы сополимеров ВП-крогоновая кислота (КК) сопровождается ксмпактизацией полимерного клубка макромолекулы и приводит к появлению у модифицированного такім образом сополимера иммуностимулирующей активности.
Впервые разработаны доступные одностадийные универсальные методы введения радиоактивной метай в гидрофильные полимеры: а) путем проведения радиационной (с о) полимеризации мономеров в атмосфере молекулярного трития; 0) путем радиационной (со)полимеризации мономеров в этаноле, содержащем радиоуглеродную мопсу.
Впервче обнаружено, что антимикробная активность полимерных комплексов кат.чмп.ча ЛБ с карбокснлсодержащимя сополимерами ВП непосредственным образом зависит от их стабильности в ведшие ра-стпорнх: менее стабильные полимерные комплексы имеют большую ан-
тямикробнуга активность. С учетом обнаруженной закономерности выявлен полимерный комплекс катамина АБ - кагапол, разрешенный к применению в медицине, ветеринарной хирургии и пищевой промышленности. Катался - новое эффективное полимерное антисептическое средотво, не игле ще е аналогов в нашей стране и за рубежом.
3 качестве канцероген-полимерных антигенов (КПА) синтезированы новые амидное и азо-производные бензидина, азо-проязводные 2--нафтиламика и 3-гидроксиантранилозой кислоты. Впервые установлено, что иммунизация кроликов полученными КПА приводит к продукции зысокоспецифических антител протиз канцерогенов как гаптенов. Новизну этой части работы определяет то, что в известном и широко развиваемом принципе конструирования гаптен-полимерных антигенов на основе синтетических полиэлектролитов в качестве гаптенов впервые использованы канцерогенные вещества, а в качестве макромолекулярного носителя - новые низкомолекулярные тройные фенолсодержащие сополимеры ВП-КК-п-кротоноиламинофенол, обладающие адъювантннм действием.
На примере полимерных коныэгатов бензидина показано, что специфичность иммунного ответа на введенный КПА не зависит от характера ковалентная связи синтетический полимер-гаптен, а целиком определяется химической природой полимера, использованного в качестве носителя.
Новизну работы в целом подтверждают 14 Авторских свидетельств и Патентов на изобретения.
Практическое значение результатов. Предложенные в работе методы введения тритиавой и радиоуглеродной меток в гидрофильные полимеры универсальны и могут быть применены для получения меченого полимера на основе любого мономера винилового ряда, способного лолимеризоваться под действием /-излучения.
Полимерные акиднае производные ампициллина и 6-АПК на основе сополимеров ГПМА с п-нитрофениловыми эфнрами // -мэтакрилоилолк-гопептидов и непредельных ФОУК представляют практический интерес как ЕАП, сочетающие свойства полимера-плазмозаменителя и антимикробного препарата.
Низкое кожно-раэдрахающез дейотвие, высокий уровень и широкий спектр антимикробного действия катапола и его высокая терапевтическая активность при профилактике и лечении раневой инфекции обеспечивают получение значительного социального аффекта при при-
- с -
манений катапола в медицинской практике. Катапол активно подавляет первичную микрофлору ран, предупреждает вторичное инфицирование и суперинфицирование ран госпитальными штаммами микроорганизмов, в том числе и антибиотикоустойчивыми. Местное применение 0,5-1^ водних растворов каталога у больных с открытым переломом костей, гнойными ранами мягких тканей, остеомиелитом, ожогами в 2-3 раза более эффективно, чем использование традиционных антисептиков (перекиси водорода, риванала, фурацялина и других) . Это позволяет проводить первичную и отсроченную хирургическую обработку ран. Выраженным лечебным действием обладают разработанные в АО "Пластдолимер" совместно с ИВС РАН гидрофильные поливинилспиртовые катаполсодержащие плёночные материалы марок "Асеплен К-І", "Асеплсн К-2", "ПК-2". Эти материалы обеспечивают необходимый антимикробный эффект (плёнки ПК-2 также и ре-паративнов действие) и легко удаляются с поверхности раны без ее травмирования. Катапол оказался эффективным антисептическим средством не только в медицине, но и в ветеринарной хирургии. Высокие лечебные качества препарата выявлены в Санкт-Петербургском ветеринарном институте при лечении гнойно-воспалительных осложнений свежих инфицированных и операционных ран у крупного рогатого скота. В Санкт-Петербургском научно-исследовательском и проектном институте рыбопромыслового флота разработаны метода обеззараживания пресной и морской воды катаполом и использования ее для технологических целей при санитарной обработке оборудования, контактирующего с пищевыми продуктами, а также для формирования защитных покрытий на мороженую рыбу из обеззараженной катаполом морской воды. В Государственном Эрмитаже разработан катаполсодер-жащий состав для мастиковки мраморных скульптур. Наличие в соо-таве катапола предотвращает развитие в нем водорослей и плесневых грибов и обеспечивает устойчивость реставрации памятников культуры из мрамора и других пород камня. В СКТБ "Биофизприбор" (г.Санкт-Петербург) разработана методика дезинфекции пояса с кабелем отведений (ПКО) в устройстве съема физиологической информации, обеспечивающая надежную дезинфекцию ПКО при одновременном сохранении качества снимаемой информации.
- Синтезированная полимерная система на основе терполимера ІЗП-КК--2-ГЭМАК, содержащая катамил АБ и ковалентно связанный ацемик и обладающая полифункциональной (антимикробной и репаративной) биологической активностью, может найти применение в комплексной те-
рапии раневых инфекций.
По данным Санкт-Петербургского химико-фармацевтического института фунгицидше таблетіш, содержащие разработанные полимерные соли антисептика мертиолата, надежно защищают оптические детали, помещенные в герметические пакеты, ог биологических повреждений.
Иммуксыворотки, содеряащие высокоспецифические антитела против канцерогенов как гаптеков, внедрены в ПО "Шинный завод" (г.Санкт-Петербург) в качестве высокочувствительных тест-систем иммунодиагностики профессионального онкологического риска.
На защиту выносятся:
1. Разработка методов синтеза сополимеров ГША с п-нитрофени-
ловыми афирами непредельных ФОУК с низкими молекулярными масса
ми, с узким ШР. Исследование аминолиза полученных реакционно-
способных сополимеров антибиотиком ампициллином, 6-аминопеницилла-
новой кислотой и полимерными первичными аминами - сополимерами
ВП с винил(аллил)амином.
-
Результаты работ по синтезу и изучению свойств бинарных сополимеров ВП с непредельными гидрофобными кислотами и тройных оополимеров ВП - непредельная кислота - п-нитрофениловый эфир непредельной кислоты, ВП-КК-п-кротоноиламинофенол, ВП-КК-2-гидрок-сиэтилметакрилат.
-
Методы синтеза гидрофильных (со)полимеров, содержащих радиоактивную (тритиевую, радиоуглеродную) метку.
-
Результаты исследования взаимодействия в водных и в водно--солевых растворах карбоксилеодеряащих сополимеров ВП с катиои-ными поверхностно-актиЕными веществами (ПАВ) из радо хлоридов ди-метилбензилалкиламмония.
-
Разработка и внедрение в медицину в двух лекарственных формах полимерного антисептического средства катапол - комплекса карбокоилсодержащего сополимера ВП с катионным ПАВ (катамином АБ), предназначенного для профилактики и лечения раневой и ожоговой инфекции.
-
Результаты работ по оинтезу и исследованию биологической активности полимерных амидных производных антибиотика ампициллина и 6-АПК, полимерных солевых производных антибиотика грамицидина С, полимерной системы, содержащей ковалентно связанный аце-мии в. комплекс с катамином АБ, полимерных оолевых и амидных производных антисептика мертиолата.
7. Результати работ по синтезу, исследованию иммуногенности и использованию в иммунодиагностике гаптеноз полимерных амидных производных антибиотика неомицина, полимерных амидішх и азопро-изводнілх экзогенных и эндогенного канцерогенных веществ.
Личное участие автора заключалось в формировании цели и задач проведенной работы, в руководящей роли на всех ее этапах, в выполнении отдельных этапов экспериментальных исследований, в организации и проведении совместных работ с организациями медико--биологического профиля и другими учреждениями, в анализе и оценке результатов выполненной работы, формулировании основных выводов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: Всесоюзной конференции "Итоги и перспективы научных исследований в области разработки синтетических лекарственных средств и технологии их получения" (Москва, 1970); I— (Ленинград, Г976), П— (Иркутск, 1982) и Ш— (Иркутск, 1987) Всесоюзных конференциях "Водорастворимые полимеры и их применение"; на 1^2. (Москва, 1978) и П— (Горький, 1981) Всесоюзных конференциях по биологическим повреждениям; П— (Ленинград, 1975), УІ— (Алма-Ата, 1983), УП^ (Минск, 1985), УШШ (Киев, 1989), IX— (Звенигород, 1991) Всесоюзных симпозиумах "Синтетические полимеры медицинского назначения"; УП1— национальном симпозиуме с международным участием "Полимеры-83" (Варна, 1983); Уом Международном микросимпозиуме "Радикальная полимеризация" (Уфа, 1984); Всесоюзном симпозиуме по теоретической я прикладной радиационной химии (Обнинск, 1984), Всесоюзной научной конференции "Исследование, консервация и реставрация этнографических предметов (Рига, 1987); Всесоюзной конференции "Фундаментальные проблемы современной науки о полимерах" (Ленинград, 1990); IX— Всесоюзном симпозиуме по целенаправленному изысканию лекарственных веществ (Юрмала, 1991); П— Советско-итальянском симпозиуме по полимерам (Ленинград, 1991); Х1Х^ (Ленинград, 1979) и XX (Ленинград, 1983) научных конференциях ИЗС АН СССР.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 65 научных трудов.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа представляет собой рукопись, изложенную на 321 стр. машинописного текста, включая 57 рисунков, 64 таблиц, библиографию из 298 наи-
Похожие диссертации на Синтез и свойства гидрофильных реакционно-способных сополимеров, антимикробных и иммуногенных веществ на их основе
