Введение
Особую ценность представляет собой расширение и улучшение свойств водорастворимых и гидрофильных материалов, обладающих набором специфических физико-химических свойств, обеспечивающие их широкое применение в медицине, сельском хозяйстве, промышленности, электронике и др. К их числу относятся природные полисахариды, а также некоторые синтетические полимеры с такими функциональными группами, как гидроксильные, карбоксильные, карбоксилатные, оксиалкильные, сульфо- и др.Они обладают высокой биологической активностью и совместимостью с тканями человека, животных и растений, не загрязняют окружающую среду, полностью разрушаются ферментами микроорганизмов.
Экспериментальная часть
Для определения фазовых переходов образцов сополимеров МЦ-g-ПАК оптическая плотность измерялась в интервале температур от 5 до 650 С. Концентрация сополимера МЦ-g-ПАК варьировалась в диапазоне 0,1 – 0,5 %. Комплексообразование между основной и привитой цепями сополимера МЦ-g-ПАК исследовали методом турбидиметрического титрования с применением 0,1 М растворов HCl и NaOH. Все измерения проводили на спектрофотометре SPECORD®200 PLUS (Германия).
Исследование связывания лидокаина гидрохлорида с сополимерами МЦ-g-ПАК различных составов проводили методом равновесного диализа. Содержание ЛД в растворе определяли на спектрофотометре SPECORD®200 PLUS (Германия) по максимуму поглощения в УФ-области при l=264 нм. Была построена калибровочная кривая для ЛД f (c) = D – зависимость оптической плотности D растворов от их концентрации (%). Высвобождение лидокаина гидрохлорида из растворов полимеров изучали с использованием диализной установки с постоянным перемешиванием магнитной мешалкой, состоящей из ячейки с водным или физиологическим раствором, в которую помещалась полупроницаемая мембрана, заполненная эквивалентными количествами ЛД и сополимера МЦ-g-ПАК. Изучение сорбции ЛВ проводили, заполняя мембрану растворами сополимеров МЦ-g-ПАК, которую затем опускали в раствор ЛД. Отбор проб вели через определенные промежутки времени и после каждого измерения пробу возвращали в ячейку.
Кинетику высвобождения ЛВ из полимерного носителя рассчитывали по формуле:
|
|
где W – количество высвободившегося лекарственного вещества;
С – концентрация ЛД в окружающем растворе в момент времени t;
Со – концентрация ЛД в исходном растворе поликомплекса.
Результаты и их обсуждение. Одним из доступных методов для изучения внутри и межмолекулярных взаимодействий сополимеров является турбидиметрический анализ [1]. Термоиндуциированные фазовые переходы МЦ-g-ПАК изучали по изменению оптической плотности водных растворов от температуры в интервале значений от 5 до 650С при различных значениях рН среды. Как видно из графика, представленного на рисунке 1, снижение рН сопровождается повышением оптической плотности растворов сополимера МЦ-g-ПАК, и при достижении критического значения кислотности наблюдается резкое повышение мутности системы, обусловленное агрегацией комплексно связанного сополимера МЦ-g-ПАК. Согласно полученным данным, повышение содержание ПАК, соответственно удлинение привитых цепей АК в составе сополимера, ведет к увеличению критическогорН, что свидетельствует об усилении интерполимерных взаимодействий между комплексообразующими привитой (ПАК) и основной (МЦ) цепями. Таким образом, регулируя длину прививки, можно смещать значение рН комплексообразования в необходимую область значений рН, что может иметь большую практическую ценность.
С (МЦ-g-ПАК) = 0,1%; ω (ПАК) = 88 (1); 81 (2); 84% (3)
Рисунок 1 – Зависимость оптической плотности от рН среды растворов сополимера МЦ-g-ПАК
На рисунке 2 представлена зависимость мутности растворов сополимеров МЦ-g-ПАК от температуры для образцов с различным составом сополимера. Видно, что для сополимера МЦ-g-ПАК характерно фазовое расслоение, также как и для индивидуальной МЦ, фазовая диаграмма которой характеризуется наличием НКТР [2, 3]. В зависимости от состава сополимера можно судить о влиянии гидрофобной составляющей на его фазовые переходы. Повышение содержания МЦ в сополимере МЦ-g-ПАК ведет к понижению температуры расслоения, что связано с дополнительной стабилизацией внутримолекулярного поликомплекса за счет гидрофобных взаимодействий, которые усиливаются с повышением температуры.
В работе также было изучено комплексообразование ЛД с привитым сополимером МЦ-g-ПАК, содержащим ионогенные группы ПАК. За счет электростатических взаимодействий положительно заряженного атома азота аминогруппы ЛД и карбоксильной группы звеньев ПАК возможно связывание ЛД с привитыми цепями сополимера, на основании чего нами предпринята попытка создания композиционного материала, содержащего ЛД, для биомедицинских целей [4, 5].
рН = 7, С (МЦ-g-АК) = 0,5%; ω (АК) = 88 (1); 84 (2); 81 (3)%
Рисунок 2 – Зависимость оптической плотности от температуры растворов МЦ-g-ПАК с различным содержанием звеньев ПАК
По своей химической природе лидокаина гидрохлорид (ЛД) является катионным соединением, содержащим в своей структуре –NH- группы, играющие роль слабых протонодоноров, карбонильные группы, обладающие протоноакцепторными свойствами, а также ароматическое кольцо с неполярными заместителями, что позволяет предположить возможность его взаимодействия в растворе с макромолекулами водорастворимых полимеров посредством электростатических сил, водородных связей и гидрофобных взаимодействий:
Согласно графикам, представленным на рисунке 3, на процесс сорбции ЛД растворами сополимеров МЦ-g-ПАК влияет количество привитой цепи ПАК. Увеличение массового содержания ПАК в привитом сополимере ведет к ускорению процесса сорбции ЛД, а значит можно предположить об удлинении привитых цепей в образцах сополимера. Постоянная во времени концентрация ЛД в полученном комплексе указывает на его прочную связь с привитыми цепями ПАК. Процесс десорбции ЛД из полимерного носителя (рис. 4-5), как и следует ожидать, проходит быстрее в физиологический раствор, чем в водный. Пролонгация высвобождения наименьшая для сополимера МЦ-g-АК с содержанием привитой АК ω=81%, далее с ω=84%, и максимальна для ω=88%. Данную зависимость можно объяснить тем, что удлинение привитых цепей АК, и, следовательно, возрастание числа карбоксильных групп в сополимере, ведет к увеличению числа электростатических связей в комплексе ЛД и сополимера.
ω (АК) = 81 % (1); 84 % (2); 88 % (3)
Рисунок 3 – Кинетика сорбции лидокаина сополимером МЦ-g-АК
 |
 |
| ω (АК) = 81 % (1); 84 % (2); 88 % (3) | ω (АК) = 81 (1); 84 (2); 88 % (3) |
| Рисунок 4 – Кинетика высвобождения
лидокаина из КМ на основе сополимера МЦ-g-АК в водный раствор |
Рисунок 5 – Кинетика высвобождения
лидокаина из КМ на основе сополимера МЦ-g-АК в физиологический раствор |
Таким образом, варьируя гидрофильно-гидрофобный баланс системы, то есть изменяя состав сополимера прививкой ионогенного компонента (ПАК) определенной длины, можно получить полимер, чувствительный к изменению температуры в достаточно узком интервале рН. Такое поведение растворов полученных сополимеров обуславливает их большой потенциал для использования в качестве рН- или термочувствительных систем. Наличие ионогенного компонента в составе сополимера МЦ-g-ПАК способствует образованию комплекса с функциональными группами такого эффективного анестетика как ЛД за счет электростатических взаимодействий, стабилизированных водородными и гидрофобными связями. Наглядность образования стабильного комплекса с ЛД определяет возможность применения полученного композиционного материала для медицинский целей в качестве носителя ЛВ.
Список литературы
- 1 Мун Г.А., Нуркеева З.С., Хуторянский В.В., Мангазбаева Р.А. Интерполимерные комплексы метилцеллюлозы с поликарбоновыми кислотами в водных растворах // Высокомолек. соед.-2001.-Т.43Б.-№ 3.-С.552-556.
- 2 Мун Э.А., Гаппарова Г.И., Мангазбаева Р.А. Исследование различных факторов на термочувствительные свойства метилцеллюлозы // III Межд. конгресс студентов и молодых ученых «Мир Науки», посвященный 75-летию КазНУ им. аль-Фараби. — Алматы,2008. — С.98.
- 3 Jeong B., Gutowska A. Lessons from nature: stimuli-responsive polymers and theirbiomedical applications // Trends in Biotech, 2002.-Vol. 20.-P. 305-311.
- 4 Jimenez-Kairuz A., Allemandi D., Manzo R.H. Mechanism of lidocaine release from carbomer-lidocaine hydrogels // J. Pharm. Sci., 2002.-Vol. 91.- № 1.-P.267-272.
- 5 Битекенова А.Б. Полимерные носители лидокаина гидрохлорида на основе поликомплексов полиакриловой кислоты и некоторых неионных полимеров: Автореф. канд. хим. наук. – Алматы, 2002. — 116 с.[schema type=»book» name=»ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ СОРБЦИИ И ВЫСВОБОЖДЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННОГО ВЕЩЕСТВА ИЗ ПРИВИТОГО СОПОЛИМЕРА НА ОСНОВЕ МЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ» description=»В работе изучено влияние температуры, рН и концентрации сополимера на его фазовые переходы и критический рН комплексообразования. Повышение содержания МЦ в сополимере МЦ-g-АК ведет к понижению температуры расслоения, что связано с дополнительной стабилизацией внутримолекулярного поликомплекса за счет гидрофобных взаимодействий, которые усиливаются с повышением температуры. А также исследована кинетика сорбциии высвобождения анестетика–лидокаина гидрохлорида (ЛД) из растворов сополимеров МЦ-g-ПАК, и показано образование комплексов лекарственного вещества (ЛВ) с привитыми цепями ПАК за счет электростатических взаимодействий.» author=»Нурпеисова Жансая Абиировна, Мангазбаева Рауаш Амантаевна, Шайхутдинов Еренгаип Маликович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-18″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_29.08.2015_08(17)» ebook=»yes» ]