Разработка и исследование диффузионных матричных полимерных систем контролируемого выделения биологически и химически активных веществ Арбузова, Лариса Александровна

Введение к работе

Актуальность темы. Одна из современных технологий - технология контролируемого выделения (ТКВ) - основана на нетрадиционном сочетании известных законов химии, полимерных материалов и полезных ингредиентов.

Широкие возможности экологически чистой ТКВ по энерго- и ресурсосбережению позволяют применять ее достижения в наиболее важных областях человеческой деятельности: медицине, ветеринарии, сельском хозяйстве, охране окружающей среды и т.д.

Особенно успешное применение системы контролируемого выделения (релиза) (КВ(КР)) нашли при решении задачи регулируемой (по месту, времени и скорости) подачи лекарственных веществ (JIB).

В последние годы за рубежом сделан и качественный, и количественный скачок в создании лекарственных форм нового поколения и ТКВ в целом: приобщен к использованию ряд новых полимерных материалов, расширен ассортимент ЛВ, созданы новые подходы к моделированию систем, появились сведения о технологии изготовления систем ТКВ, представлены данные по фармакологическим и фармако-кинетическим исследованиям.

В СССР примерно с середины ?0-х годов задачами ТКВ занимаются отдельные группы специалистов в условиях отсутствия необходимого финансирования, координации своих разработок и международного контакта. К сожалению, список публикаций отечественных авторов не велик, и наше отставание по данной научной проблеме прогрессирует.

Приоритетное распространение за рубежом диффузионных полимерных систем контролируемого выделения (ДПСКВ) биологически и

химически активных веществ объясняется их относительной дешевизной, надежностью в эксплуатации, достаточно несложным конструктивным и технологическим воплощением.

Например, применение систем контролируемого выделения ( в т.ч. и ДТЮКВ) в ветеринарии для борьбы с гельмінтозами животных позволяет сократить кратность обработок, снизить трудовые и материальные затраты, в течение всего пастбищного периода профилактировать заражение животных и, следовательно, повысить их продуктивность, улучшить экологическую обстановку на пастбищах.

Основная цель исследования состояла в разработке диффузионных матричных полимерных систем контролируемого выделения активных веществ (АВ) в среду действия с различными законами выделения АВ, в том числе и с постоянной скоростью выделения.

В работе подробно рассмотрены проблемы создания матричних диффузионных систем контролируемого выделения активного начала, диспергированного в полимере-носителе и высвобождаицегося из него через поровое пространство в полимере.

Задача вывода общих уравнений для расчета режима работы термодинамически неравновесной ДПСКВ матричного типа значительно осложняется, т.к. на кинетику выделения АВ оказывают влияние множество факторов:

природа полимера-носителя;

растворимость АВ;

количество АВ, диспергированного в полимере и коэффициент распределения АВ в полимере;

коэффициент диффузии АВ в растворителе;

коэффициент диффузии растворителя в полимере;

конструктивные особенности системы;

- морфология матрицы-носителя и др.

Однако целенаправленное управление перечисленными факторами открывает широкие возможности для создания систем КБ с желаемой кинетикой дозирования активного начала на основе диффузионного механизма массопереноса.

Для таких диффузионных систем приемлемым является использование эмпирических уравнений, количественно учитывающих влияние конкретных факторов на кинетику выделения вещества из матрицы. В частности, для гидрофобной полимерной матрицы, наполненной растворимым АВ, может быть иснользовано эмпирическое уравнение вида:

dM _ T/_oVe^mc

d< " ^ft

где M - количество АВ, выделившееся за время f ; І/о- константа при температуре опыта;

її - константа, характеризующая снижение скорости выделения вследствие увеличения пути диффузанта в поровом пространстве матрицы; ПХ - константа, характеризунцая наполнитель (форма частиц,

плотность, растворимость); С - концентрация АВ в полимерной матрице. В соответствии с главной задачей частные задачи работы были сформулированы следуюцим образом:

провести обоснованный выбор полимеров-носителей матричных композиций, отвечащих требуемым физико-химическим, биологическим и технологическим параметрам;

рассчитать и изготовить диффузионные выделительные устройства матричного типа для дозирования лекарственных и химически активных веществ;

изучить кинетические закономерности высвобождения лекарственных и химически активных веществ из ДПСКВ;

разработать конструкции ДПСКВ матричного типа для дозирования антпгельыинткка в рубец явачного животного;

испытать созданные ДПСКВ в условиях ЇП VithO и щ ; ,

сравнить техническую, экономическую и экологическую эффективность разработанных диффузионных устройств КВ.

Научная новизна работы состоит в следущеы:

1. 15зучены и определены полимерные носители, которые могут быть использованы для создания матричных диффузионных систем с ан-тигельщнтньйі препаратом - тивидином.

2. Показано, что кинетическая характеристика матричной ДПСКВ является функцией целого ряда физико-химических факторов - степени гомогенизации исходной смеси, геометрических характеристик образца, природы полимера и активного начала и изменявшихся во времени концентрации АВ и толщины транспортного слоя.

3. Установлена возможность регулирования скорости дозирования IB и характера ее изменения во времени. Разработаны подходы к созданию матричных диффузионных сиотем с заданным режимом функционирования.

4. Установлено, что диффузионный массоперенос в исследуемых ДПСКВ осуществляется по модели фронтально-параллельного вымы-Еания АВ из матричной системы с экспоненциальным снижением скорости по мере истощения полимерной композиции по АВ.

5. Экспериментально обоснован композиционный состав матриц, пригодных для создания диффузионных выделительных устройств.

6. Предложены патентно чистые конструктивные разработки диффузионного антигельминтного устройства, позволяющие реализовать

систему с заданными режимами функционирования.

Практическая ценность.' В целях профилактики стронгилятозов желудочно-кишечного тракта крупного рогатого скота (КРС) впервые создано и испытано отечественное лечебное антнгельминтное устройство (ЛА.УС). Устройство с длительностью функционирования 3-4 месяца обеспечивает контролируемый релиз лекарственного препарата в рубец животного на протяжении всего периода откорма.

Подтверждена экономическая и экологическая эффективность применения полимерных устройств длительного контролируемого высвобождения лекарственных препаратов в животноводстве на примере крупного рогатого скота.

По материалам исследований разработано "Временное наставление по применению болюсов длительного антигельминтного действия для профилактики стронгилятозов крупного рогатого скота (в порядке широкого производственного опыта на 1989-1990 гг.)", утвержденное ГУВ Госагропрома 21.03.89 г.

Апробация работы. Основные результата работы докладывались и обсуждались на областной научно-технической конференция (г.Іфй-бышев, 1986 г.); на Ш-ей Всесоюзной научно-технической конференции "Пластифицированные полимеры" (г.Владамир, 1988 г.); на Всесоюзной конференции по паразитологии (г.Тапкент, 1988 г.); на Всесоюзной конференции "Актуальные проблемы создания лекарственных форм с заданными биофармацевтическиш свойствами" (г.Зарьков, 1989 г.); на научно-технической выставке "Вузы Москвн - городскому хозяйству" (г.Москва, ВДНХ, 1988 г.).

Публикации. В научной периодической печати по теме диссертации опубликовано II работ. По результатам исследований получена положительные решения Госкомизобретений по треп заявкам на пред-

полагаемое изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Основной материал диссертации изложен на 145 страницах машинописного текста, в том числе включает 15 таблиц и 36 рисунков.