ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ВЫСВОБОЖДЕНИЯ IN VITRO C ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕЛЕВЫХ ФАНТОМОВ, ИМИТИРУЮЩИХ МЫШЕЧННУЮ ТКАНЬ
Е.О. Панина1, Ю.В. Ермоленко1, Л.В, Ванчугова2, А.В. Митюков2, М.Ю. Горшкова2, С.Э. Гельперина1
II школа молодых ученых «Химия и технология биологически активных веществ для медицины и фармации»
5 – 7 апреля 2022 г.
1Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, г. Москва, Россия;
2Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук, г. Москва, Россия;
e-mail: julian5594@mail.ru
Одним из основных параметров инъекционных форм длительного действия является скорость высвобождения лекарственного вещества (ЛВ) из матрицы носителя. Среди различных инъекционных депо-форм имплантаты, формирующиеся in situ (ISFI), занимают особое место благодаря простой технологии получения и менее инвазивной процедуре введения. Фазочувствительные ISFI представляют собой вязкие растворы биоразлагаемой и биосовместимой композиции, состоящей из полимера и ЛВ в биосовместимом органическом растворителе (например, N-метилпирролидоне), которые после внутримышечного или подкожного введения образуют твердый имплантат в результате инверсии фаз.
Важную роль в кинетике высвобождении ЛВ из полимерных имплантатов играет не только физико-химический состав места инъекции, но и свойства окружающей ткани. Для более точного определения профиля высвобождения ЛВ in vivo используют различные гидрогелевые фантомы, имитирующие свойства мышечной ткани. Выбор подходящего фантома зависит от свойств ЛВ и полимерной матрицы имплантата и является сложной экспериментальной задачей.
Целью настоящего исследования являлось создание депо-формы рилпивирина (РПВ) на основе имплантата из PLGA и разработка методики изучения профиля его высвобождения с использованием гидрогелевого фантома мышечной ткани.
При выборе геля, подходящего для использования в качестве фантома мышечной ткани, руководствовались следующими параметрами: (1) модуль упругости геля должен соответствовать модулю упругости мышечной ткани (15 - 34 кПа), (2) быстрое гелеобразование, (3) легкость введения вязкого раствора в фантом, (4) формирование имплантата внутри геля.
Полученные гели характеризовались модулем упругости (6.13 кПа для PAA_1, 8.6 кПа для PAA_2 и 9.59 кП для PAA_3a, 10.69 кПа для PAA_3b). Также был получен 1% агарозный гель с модулем упругости 11.38 кПа. Гели обладали высокоразвитой пористостью с размером пор ~3 мкм. Также следует отметить, что в образце криогеля PAA_3b присутствуют макропоры.
Внешний вид и форма гидрогелевых фантомов
A) Введение 30% раствора PLGA в гель. Для визуализации использовали родамин 6G.; B) СЭМ изображение гелей
Получение гидрогелевых фантомов
Формирование ISFI в агарозном геле
Изучение скорости высвобождения РПВ в различных условиях: фантом и буферный раствор
Профиль высвобождения РПВ из имплантатов (n=3) и профиль гидролитической деградации PLGA (n=3)
СЭМ изображение имплантатов, полученных в буферном растворе и агарозном геле
Для имитации мышечной ткани лучше всего подходит фантом на основе 1% агарозного геля. Показано, что профиль высвобождения РПВ из ISFI, сформированного в фантоме, характеризовался отсутствием «burst-effect», наблюдаемого в стандартных условиях высвобождения с использованием физиологических сред. Кроме того, высвобождение РПВ в условиях «фантома» протекает существенно медленнее (11% за 28 дней против 80%), что объясняется тем, что процесс контролируется диффузией, как и в условиях in vivo. Еще одним преимуществом использования гелевых фантомов является их способность сохранять структуру ISFI во время непрерывных экспериментов.
Заключение
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-015-00291.