Способ получения инсулинсодержащих полимерных гидрогелей - RU2066551C1

Чертежи

Описание

Предлагаемое изобретение относится к области химии полимеров, медицины и биохимии, а именно к способу получения инсулинсодержащих полимерных гидрогелей, используемых в качестве лекарственных препаратов при лечении больных сахарным диабетом.

Инсулин является полипептидным гормоном с молекулярной массой около 6000. Он оказывает влияние на все виды обмена веществ в организме: повышает проникновение глюкозы в ткани организма и ее использование ими, снижает содержание гликогена в печени и повышает его количество в мышцах, повышает интенсивность синтеза белка и т.д.

Основным способом введения инсулина в организм человека являются подкожные или внутримышечные инъекции препарата. Попытки введения инсулина наиболее физиологическим и удобным для больных пероральным путем (через рот) оказались безуспешными, поскольку инсулин легко гидролизуется пищеварительными ферментами с потерей активности.

Известен способ получения инсулинсодержащих полимеров, в том числе и полимерных гидрогелей, путем иммобилизации инсулина на полимере с использованием сшивающих агентов [1] В качестве полимера используют декстран, крахмал, полиоксиэтилен, поливинилпирролидон, сшитый коллаген, белки и их производные.

Недостатком этого способа является низкая устойчивость синтезированных инсулинсодержащих полимеров к действию ферментов пищеварительного тракта и, как следствие, невозможность их применения перорально.

Известен способ получения инсулинсодержащих полимеров введением инсулина желатиновую капсулу с последующей иммобилизацией в объеме сополимера стирола с гидроксиэтилметакрилатом, сшитого азосодержащим производным дивинилбензола [2] При пероральном применении сшитый сополимер под действием микроорганизмов кишечника разрушается с выделением инсулина, который затем через стенки кишечника проникает в кровь.

Недостатком этого способа является невысокая устойчивость синтезированных полимеров к действию пищеварительных ферментов, следствием чего является низкая активность проникающего в кровь инсулина. Так, при пероральном введении синтезированного сшитого сополимера крысам в количестве 1-40 мг (в расчете на инсулин) максимальное снижение концентрации глюкозы в крови животных составляло в среднем 25% (с 384 мг/100 мл до 287 мг/100 мл) и наблюдалось через 3-4 часа после введения препарата.

Наиболее близким (прототип) к заявляемому по технической сущности является способ получения инсулинсодержащих полимерных гидрогелей путем иммобилизации инсулина в объеме сшитого полимера, модифицированного ингибитором протеолитических ферментов [3] В качестве сшитого полимера используют акриловую или метакриловую кислоты, сшитые триэтиленгликольди(мет)акрилатом, а в качестве ингибитора протеолитических ферментов используют апротенин панкреатический ингибитор трипсина.

Недостатком этого способа является невысокая устойчивость синтезированных полимерных гидрогелей к действию пищеварительных ферментов, следствием чего является низкая активность проникающего в кровь инсулина. Так, при пероральном применении синтезированного модифицированного инсулинсодержащего гидрогеля кроликам в количестве, соответствующем 50 единиц инсулина, концентрация глюкозы в крови не только не снижается, а повышается с 380 до 460 мг/100 мл через 300 минут после введения. Пероральное введение немодифицированного инсулинсодержащего гидрогеля (50 единиц инсулина) сопровождается примерно 23% -ным уменьшением концентрации глюкозы (с 310 до 240 мг/100 мл через 300 минут). В то же время подкожная инъекция кроликам всего 0,23 единиц инсулина приводит к снижению концентрации глюкозы в крови с 330 до 120 мг/100 мл (на 74%) через 150 минут после инъекции.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение устойчивости инсулинсодержащих полимерных гидрогелей к действию протеолитических ферментов, обеспечивающее возможность перорального применения препарата.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения инсулинсодержащих полимерных гидрогелей путем иммобилизации инсулина в объеме сшитого полимера, модифицированного ингибитором протеолитических ферментов, в качестве ингибитора протеолитических ферментов используют овомукоид.

Сшитый полимер, модифицированный овомукоидом, получают путем химической модификации полимерных гидрогелей овомукоидом, количество которого составляет 0,2-25 мг/г набухшего в воде гидрогеля.

Овомукоид выделяют из яичного белка по методике [4]
Иммобилизацию проводят путем погружения сшитого модифицированного полимера в водный раствор инсулина с концентрацией 0,01-5 мг/мл до полного набухания полимера. Модифицированный полимер используют в количестве 0,01-1,0 на 1 мл раствора инсулина.

Пример 1. 0,1 г предварительно высушенного сшитого полиакриламида, модифицированного овомукоидом, помещают в 1 мл водного раствора инсулина (активность инсулина равна 25 ед/мг) с концентрацией 1,0 мг/мл на 1 час при комнатной температуре. В течение этого времени полимер полностью набухает в воде и готов к употреблению. Синтезированный гидрогель вводят кроликам перорально с помощью катетера в количестве, соответствующем 5 ед. инсулина на 1 кг веса животного. Образцы крови забирают через 30, 60, 90 и 120 минут. Результаты приведены в таблице.

Примеры 2 10. Процесс проводят по примеру 1, используя различные сшитые модифицированные полимеры, различные концентрации раствора инсулина, различные количества сшитого модифицированного полимера и различные количества овомукоида. Состав и свойства получаемых гидрогелей приведены в таблице.

Пример 11 (контрольный). Процесс проводят по примеру 1, используя немодифицированный полиакриламидный гидрогель. Результаты приведены в таблице.

Примеры 12 13. Экспериментальный диабет создают на белых крысах линии Вистар весом 180 г путем введения внутрибрюшинно стрептозотоцина из расчета 70 мг на 1 кг веса. Синтезированные полимеры начинают вводить после того, как уровень глюкозы превышает 400мг% Результаты приведены в таблице.

Пример 14 (контрольный). Процесс проводят по примеру 12, но животным вводят подкожно равное количество инсулина в виде раствора. Результаты приведены в таблице.

Примеры 15 17 (контрольные). Кроликам перорально вводят раствор инсулина в количестве 7 ед/кг веса животного, смесь овомукоида (2,5 мг/кг веса) и инсулина (8 ед/кг) или модифицированный гидрогель (200 мг/кг веса). Результаты приведены в таблице.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный объект отличается химической природой используемого ингибитора протеолитических ферментов, то есть заявленное решение соответствует критерию "новизна". Оно также соответствует критерию "изобретательский уровень", так как способность полимерного гидрогеля, модифицированного овомукоидом, предотвращать гидролиз инсулина под действием протеолитических ферментов пищеварительного тракта и обеспечивать проникновение инсулина в кровоток при его пероральном введении является неизвестной функцией и впервые обнаружена в данном изобретении. Ограничение количества овомукоида в полимерном гидрогеле связано с тем, что ниже 0,2 мг овомукоида на 1 мл геля овомукоид не выполняет защитной функции и инсулин разрушается протеолитическими ферментами. Использование овомукоида в концентрациях выше 25 мг на 1 мл геля нецелесообразно, так как этого количества вполне достаточно для защиты терапевтических доз инсулина. Сопоставительный анализ примеров получения инсулинсодержащих гидрогелей по заявленному способу, по способу-прототипу и контрольных примеров показывает, что заявленный способ обеспечивает получение гидрогелей, активность инсулина в которых при пероральном применении составляет в среднем 60-70% от активности исходного инсулина при его подкожном применении. Возможность перорального введения инсулина не только создает большие удобства для больных сахарным диабетом, но и позволяет усовершенствовать стратегию лечения этого заболевания.

Реферат

Изобретение относится к области химии полимеров, медицины и биохимии, а именно к способу получения инсулинсодержащих полимерных гидрогелей.

Предложенный способ получения инсулинсодержащих полимерных гидрогелей путем иммобилизации инсулина в объеме сшитого полимера, модифицированного ингибитором протеолитических ферментов, заключается в использовании в качестве ингибитора протеолитических ферментов овомукоида. Концентрация овомукоида в сшитом полимере равна 0,2-25 мг/г набухшего в воде гидрогеля.

Данные инсулинсодержащие полимерные гидрогели могут быть использованы в качестве лекарственного препарата при лечении больных сахарным диабетом. 1 з.п. ф-лы.

Формула