Молекулярное конструирование противотуберкулезных препаратов пролонгированного действия и исследование их биологических свойств

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. Создание высокоэффективных препаратов, без побочных эффектов и с пролонгированным действием, является во всем мире, одной из важнейших задач для лечения различных заболеваний. Современное развитие химии, биологии и фармацевтики, в применении лекарственных препаратов в терапии различных инфекционных заболеваний, привело к созданию нового поколения лекарственных веществ с избирательным действием, низкой токсичностью на организм, а также пролонгированным и эффективным действиями на процесс заболевания. На сегодняшний день, в мире, использование методов макромолекулярного конструирования при создании новых эффективных лекарств, применяемых при терапии различных заболеваний, приводит к улучшению терапевтических свойств лекарственных препаратов, снижению их токсического воздействия на организм, пролонгированному действию и снижению стоимости производства этих препаратов. Поэтому, при создании макромолекулярных терапевтических систем, методом молекулярного конструирования, проводятся исследования в следующих направлениях: получение полимерных носителей с регулируемыми молекулярными параметрами и физико-химическими свойствами на основе природных полимеров (полисахариды, полипептиды и другие); разработка методов иммобилизации лекарственных препаратов с полимер носителями; изучение механизмов действия макромолекулярных лекарственных систем и разработка промышленных технологий для их производства. В настоящее время Республике, особое внимание уделяется защите населения от инфекционных заболеваний и их профилактике. Па основе программных мер, предпринятых в этом направлении, была создана научная основа, с новыми подходами, для производства высокоэффективных лекарственных веществ. Необходимо отметить, что производство антибактериальных лекарственных препаратов в нашей Республике находится на не достаточном уровне. Поэтому, разработка импортозаменяющих, антибактериальных препаратов, с низкой токсичностью и пролонгированным действием, является весьма актуальной. Конкретные задачи в реализации этой работы предусмотрены в Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан в четвертом приоритетном направлении «Развитие фармацевтической промышленности, а также обеспечения населения и медицинских учреждений дешевыми высококачественными лекарствами и медицинскими изделиями». И здесь, играют важную роль создание противотуберкулезных препаратов, на основе местного сырья, которые могут конкурировать на мировом рынке. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан от 14 июля 2006 г № ПП-416 «О мерах по поддержке отечественных производителей лекарственных средств и изделий медицинского назначения», Указе Президента Республики Узбекистан от 7 февраля 2017 г № У П-4947 «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», а также в других нормативно-правовых документациях, принятых в данной сфере. Целью исследования является разработка высокоэффективных противотуберкулезных препаратов с пролонгированным действием путем молекулярного конструирования карбоксиметилцеллюлозы и полигалактуроновой кислоты с изониазидом, этамбутолом и рифампицином. Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем: разработаны методы получения производных карбоксиметилцеллюлозы и полигалактуроновой кислоты с заранее заданными молекулярными параметрами и физико-химическими свойствами; получены реакционно-активные диальдегид производные карбоксиметилцеллюлозы и полигалактуроновой кислоты для дальнейшей их модификации с противотуберкулезными препаратами; синтезированы, на основе карбоксиметилцеллюлозы и полигалактуроновой кислоты, макромолекулярные лекарственные системы, содержащие вдоль макромолекулы изониазид, этамбутол и рифампицин; установлена зависимость противотуберкулезной активности макромолекулярных систем от их молекулярных параметров (природы и молекулярной массы полимер-носителя, содержания действующих веществ и др); доказана возможность создания макромолекулярной системы, содержащей вдоль цепи макромолекулы несколько противотуберкулезных препаратов, обладающей низкой токсичностью на организм и оказывающей пролонгированное противотуберкулезное действие. Выводы 1. На основе полисахаридов - КМЦ (СП=530 и 470 со С3=85±3 и 70±3 с Mw/Mn 1,138±0,15) и ПГК - цитрусового пектина (ММ 160±1,5 кДа и Mw/Mn 1,173±0,13), путем гидролитического расщепления макромолекулярной цепи и регулирования их молекулярных параметров, получены биосовместимые и биоразлагаемые макромолекулярные системы - низкомолекулярная КМЦ (ММ 12,0±0,5, Mw/Mn 1,025±0,23 и СЗ 85±3) и ПГК (ММ 15,O±O,5, Mw/Mn I, 060±0,20), пригодные для создания лекарственных препаратов с меньшей токсичностью и пролонгированным действием. 2. Изучены особенности перйодатного окисления КМЦ и ПГК, установлены закономерности синтеза реакционно-активных диальдегид производных низкомолекулярной КМЦ и ПГК, определены их молекулярные параметры. Получены диальдегид производные КМЦ, содержащие от 10 до 45 моль % альдегидных групп и имеющие ММ 75±1,0, 58±0,5, 34±0,5, 26±0,5 и II, 05 кДа, и диальдегид производные ПГК, содержащие от 15 до 50 моль % альдегидных групп и имеющие ММ 38±0,5, 24±0,5, 19±0,5, 16±0,5, 12±0,5 кДа. 3. Изучена реакция нуклеофильного замещения диальдегид КМЦ и диальдегид ПГК с ГИПК в водном растворе. Установлено, что изменение ММ не оказывает существенного влияния на реакцию с ГИПК. Как было установлено ранее, реакция ГИПК с диальдегид КМЦ и диальдегид ПГК протекает с одной альдегидной группой и наблюдается максимальное 50 моль% превращение альдегидных групп, вторая альдегидная группа вступает в реакцию восстановления пиранозного цикла. Получены макромолекулярные системы, содержащие ГИПК, посредством азометиновой связи от 5 - 21 моль % на основе низкомолекулярной КМЦ, имеющей ММ 11 ±0,5 кДа, и от 10-25 моль % на основе ПГК, имеющей ММ 13±О,5 кДа. 4. Изучена реакция ионного связывания низкомолекулярной КМЦ и ПГК с ЭБ и РЦ. Получены макромолекулярные системы КМЦ, содержащие от 10 до 25 моль % ЭБ и от 5,0 до 11,0 моль % РЦ; и ПГК, содержащие от 15 до 30 моль % ЭБ и 5,0-12,0 моль % РЦ. Протекание реакции ионного связывания установлено потенциометрическим титрованием и спектрофотометрическими методами. 5. Реакцией диальдегид КМЦ и диальдегид ПГК с ГИПК получены макромолекулярные системы: на основе КМЦ, содержащая 25±5% ЭБ и 16±5% ГИПК - «Биофтизоэтам-КМЦ» и на основе ПГК, содержащая 30±5% ЭБ и 26±5% ГИПК - «Биофтизоэтам-ПГК». Макромолекулярная система, полученная на основе полигалактуроновой кислоты, содержащая 17±5% РЦ; «Биофтизоэтам-ПГК» равной 1:2- «Биомайрин». 6. Результаты доклинических испытаний препаратов «Биофтизоэтам-КМЦ», «Биофтизоэтам-ПГК» и «Биомайрин» показали, что включение в макромолекулярную основу противотуберкулезных препаратов ГИПК, ЭБ, РЦ приводит к уменьшению острой и хронической токсичности, наблюдается 5-10 кратное уменьшение ЛД50 по сравнению с исходными препаратами. Полученные макромолекулярные системы не обладают кумулятивными свойствами, аллергенностью, мутагенностью, не оказывают отрицательного влияния на репродуктивную функцию. 7. Исследованием противотуберкулезной активности препаратов «Биомайрин», «Биофтизоэтам-КМЦ» и «Биофтизоэтам-ПГК» в условиях in vitro и in vivo установлена их выраженная противотуберкулезная активность на чувствительные и резистентные штаммы микобактерий туберкулеза. При двухкратной меньшей дозе «Биомайрин» по эффективности сравним с низкомолекулярным препаратом «Майрин». 8. Фармакокинетическими исследованиями установлено, что макромолекулярные препараты «Биомайрин», «Биофтизоэтам-КМЦ» и «Биофтизоэтам-ПГК» оказывают пролонгированное противотуберкулезное действие на организм. Терапевтическая концентрация ГИПК сохраняется в 4 раза, ЭБ и РЦ - в 3 раза дольше в крови и легких, чем при введении «Майрина» или же отдельных препаратов. Также установлено, что, химически связанная с макромолекулой, ГИПК (в препарате «Биомайрин») в организме на 75 % меньше метаболизируется в терапевтически неактивный ацетилизониазид, что связано с макромолекулярной природой и, предположительно, действием «Биомайрина» на МБТ, в виде комплексных олигомеров. 9. По результатам химических, фармакологических и доклинических испытаний, наиболее оптимальным препаратом для внедрения в медицинскую практику является «Биомайрин», содержащий в макромолекуле известные противотуберкулезные препараты ГИПК, ЭБ и РЦ. Разработана технология получения субстанции «Биомаирина» и его лекарственной формы «Капсулы Биомайрин, 600 мг», перорального применения. Препарат «Капсулы Биомайрин, 600 мг» представлен для регистрации в ГУК «Государственный Центр экспертизы и стандартизации лекарственных средств, изделий медицинского назначения и медицинской техники» М3 РУз для регистрации и находится на стадии клинических испытаний.