Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1. Системы доставки инсулина 9
1.1.1. Инъекционные системы доставки инсулина 9
1.1.2. Пероралъные системы доставки инсулина 12
1.1.3. Трансбуккальная система доставки инсулина 14
1.1.4. Интраназалъные системы доставки инсулина 15
1.1.5. Ингаляционные системы доставки инсулина. 17
1.2. Трансдермальные терапевтические системы (ТТС). 19
1.2.1. Структура кожи 19
1.2.2. Механизмы проникновения лекарственных веществ через кожу 22
1.2.3. Переносчики и активаторы переноса лекарственных веществ через кожу 24
1.2.4. Трансдермальные терапевтические системы 28
1.2.5. Преимущества и недостатки ТТС по сравнению с традиционными лекарственными формами 29
1.2.6. Конструкции и материалы, используемые для создания ТТС 32
1.2.7. Факторы, влияющие на высвобождение лекарственного вещества из трансдермальной лекарственной формы 38
1.3. Существующие разработки ТТС инсулина 39
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 45
2.1. Материалы 45
2.2. Методы, использованные при изготовлении коллагеновых армированных матриц 47
2.2.1. Выделение коллагена из склеры глаз свиньи 47
2.2.2. Определение концентрации коллагена 48
2.2.3. Лиофилъная сушка 48
2.3. Методы исследования трансдермальных терапевтических систем инсулина в условиях in vitro 49
2.3.1. Методика мечения инсулина 49
2.3.2. Исследование скорости диффузии инсулина в ячейках Франца 50
2.3.3. Спектрофотометрический метод определения концентрации инсулина в растворе 52
2.3.4. Метод конфокальной микроскопии 53
2.3.5. Метод электронной сканирующей микроскопии 54
2.4. Методы исследования трансдермальных терапевтических систем инсулина в условиях in vivo 55
2.4.1. Исследование раздражающего действия ТТС инсулина на кожу 55
2.4.2. Моделирование экспериментального сахарного диабета на крысах 56
2.5. Методы статистической обработки 56
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 57
3.1. Переносчик и активаторы переноса инсулина через кожу 57
3.2. Конструкции и состав ТТС инсулина 58
3.3. Исследование диффузии инсулина из коллагеновых ТТС через кожу кролика в условиях in vitro 64
3.3.1. Влияние различных активаторов на скорость диффузии инсулина из коллагеновой губки Гешиспон фирмы «РизаМед» 65
3.3.2. Оптимизация процесса диффузии инсулина с помощью использования коллагеновых армированных матриц 72
3.4. Исследование ТТС инсулина на животных с экспериментальным сахарным диабетом 77
3.5. Исследование эмульсионных матричных систем доставки инсулина 80
3.6. Резервуарные ТТС инсулина 84
3.6.1. Разработка и исследование резервуарных ТТС инсулина 84
3.6.2. Оптимизация составарезервуарной ТТС инсулина 87
3.7. Сравнительный анализ разработанных ТТС инсулина с другими неинвазивными способами доставки инсулина 90
3.8. Предварительные исследования возможности трансдермальной доставки инсулина на пациентах- добровольцах 97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 102
ВЫВОДЫ 104
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 106
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 107
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 120
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 121
Введение к работе
Актуальность и практическая значимость.
Сахарный диабет (СД) является одной из основных проблем современной медицины. Он стоит на третьем месте среди причин смертности на земле после сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний (Дедов И.И., Шестакова М.В., 2003). Во всем мире на сегодняшний день насчитывается около 130 млн. больных сахарным диабетом. С каждым годом их число неуклонно растет и, по мнению экспертов, к 2025 году может достигнуть 300 млн. человек. В Российской Федерации сахарным диабетом страдает около 8 млн. человек. На долю диабета 1 типа (инсулинзависимого СД) приходится 10% - 15% от всех заболевших диабетом. Оставшуюся часть (85% - 90%) составляют больные диабетом 2 типа (инсулиннезависимого сд).
Лечебный процесс при сахарном диабете в первую очередь должен быть направлен на максимально возможную компенсацию тех метаболических нарушений, которые возникают в организме вследствие абсолютной или относительной недостаточности выработки организмом гормона инсулина.
В норме у здорового человека различают базальную (фоновую) и болюсную (пищевую) секрецию инсулина. Базальная секреция гормона происходит непрерывно в течение суток. Во время еды отмечается дополнительная секреция инсулина, названная болюсной. Традиционные инъекционные формы инсулина не могут полностью компенсировать недостаток гормона в организме больного сахарным диабетом.
Для улучшения качества жизни больных сахарным диабетом разрабатываются неинъкционные способы доставки инсулина: оральные (Платэ Н.А., Валуев И.Л., 2001), интраназальные (Kupila А., 2003), ингаляционные (Patton S.J., 1999) и трансбуккальные (Al-Achi А., 1993). Все эти системы могут заменить только инъекции инсулина короткого действия.
Особый интерес представляют трансдермальные терапевтические системы (ТТС) доставки инсулина (Севастьянов В.И., 2001). Трансдермальные системы, являясь аналогом внутривенного капельного введения ЛВ, обеспечивают постоянную скорость диффузии лекарства через неповреждённую кожу от нескольких часов до нескольких дней (Шумаков В.И., Севастьянов В.И., 1995).
Было предположено, что чрескожное введение инсулина будет играть роль препаратов инсулина пролонгированного действия, связанную с поддержанием базального (фонового) уровня инсулина в крови. Кроме того, трансдермальное введение инсулина, по сравнению с подкожными инъекциями, является безболезненным и более удобным в применении.
Основной трудностью в создании ТТС инсулина является то, что большая молекулярная масса инсулина (5700 Да) препятствует его проникновению через кожу без какого-либо специфического переносчика. Несмотря на то, что многими фармацевтическими компаниями ведется интенсивный поиск химических, физических и биологических активаторов, которые позволили бы доставлять инсулин через неповреждённые участки кожи, в настоящее время не существует допущенных к клиническому применению ТТС инсулина.
Цель работы состояла в создании и экспериментальном исследовании различных систем трансдермальной доставки инсулина.
Основные задачи работы;
1. Доказать возможность трансдермального переноса инсулина.
2. Разработать экспериментальные методики для оценки эффективности чрескожного переноса инсулина в условиях in vitro.
3. Найти биологически безопасные разрыхлители кожи и переносчики инсулина через кожу, позволяющие поддерживать постоянную концентрацию инсулина в крови в течение не менее 24 ч.
4. Исследовать функциональные свойства трансдермальных терапевтических систем инсулина различной конструкции в условиях in vitro и in vivo.
Научная новизна
Найдены составы инсулинсодержащих водно-спиртовых и эмульсионных растворов, обеспечивающие в модельных условиях трансдермальный перенос гормона.
Разработаны и исследованы три вида матричных ТТС инсулина с использованием коллагеновой, коллагеновой армированной и синтетической матрицы, а также резервуарная ТТС инсулина.
Найдены оптимальные составы и размеры ТТС инсулина, которые позволяют достичь скорости переноса гормона, соизмеримые со средней скоростью секреции инсулина поджелудочной железой.
В условиях in vitro показано, что матричные и резервуарные ТТС могут поддерживать постоянную концентрацию гормона в крови в течение 24 и 48 ч, соответственно.
В экспериментах на животных доказано сохранение биологической активности инсулина при его чрескожном переносе. На двух пациентах-добровольцах с сахарным диабетом подтверждена возможность трансдермальной доставки биологически активного гормона.
Практическая значимость
Разработан и внедрен в программу доклинических испытаний трансдермальных терапевтических систем инсулина спектрофотометрический метод определения гормона, меченного флуоресцеин изотиоцианатом (ФИТЦ).
Матричные и резервуарные ТТС инсулина могут быть использованы в качестве пролонгированной лекарственной формы гормона для больных сахарным диабетом.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на межинститутских семинарах Центра по исследованию биоматериалов ГУ НИИ трансплантологии и искусственных органов (2002, 2003, 2004, 2005 гг.), на IX научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника» 19-24 сентября 2004, Судак, Украина.
Публикации
Результаты проведенных исследований отражены в 6 печатных работах, опубликованных в России и за рубежом.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, 3 глав основного содержания, включая обзор литературы, методическую главу, результаты и их обсуждение, а также заключения, выводов и двух приложений.
Диссертация изложена на 121 странице машинописного текста, содержит 30 рисунков, 25 таблиц, список литературы из 146 наименований, из них 51 российских и 95 иностранных.
Место выполнения работы
Работа выполнялась в Научно-исследовательском институте трансплантологии и искусственных органов МЗ РФ (директор - академик РАМН и РАН В.И. Шумаков) в Центре по исследованию биоматериалов (руководитель - д.б.н., профессор В.И. Севастьянов).
