СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫХОДА РИФАМПИЦИНА ИЗ МИКРОЧАСТИЦ ПОЛИ-3-ГИДРОКСИБУТИРАТА

SPECTROPHOTOMETRIC DETERMINATION OF RIFAMPICIN RELEASE FROM POLY-3-HYDROXYBUTYRATE MICROPARTICLES

Alexey Dorokhin

PhD student, Siberian Federal University,

Russia, Krasnoyarsk

Sergei Lipaikin

PhD student, Siberian Federal University,

Russia, Krasnoyarsk

АННОТАЦИЯ

В работе представлен способ получения микрочастиц на основе поли-3-гидроксибутирата, содержащего инкапсулированный антибактериальный препарат рифампицин. Выход препарата из микрочастиц определен спектрофотометрически. Рассчитаны основные характеристики полученных частиц, такие как величина включения и эффективность инкапсулирования.

ABSTRACT

In this work the method for the obtaining of microparticles based on poly-3-hydroxybutyrate containing an encapsulated antibacterial drug rifampicin was presented. The release of the drug from the microparticles was determined spectrophotometrically. The main characteristics of the obtained particles, such as drug loading and encapsulation efficiency were calculated.

Ключевые слова: полигидроксиалканоаты; микрочастицы; рифампицин.

Keywords: polyhydroxyalcanoates; microparticles; rifampicin.

Для лечения многих заболеваний широко применяются препараты пролонгированного действия, обеспечивающие более длительное действие заключённого в них вещества по сравнению с обычными препаратами с тем же веществом. Данный эффект достигается за счёт включения лекарственных средств в биоразлагаемые полимерные матрицы, обеспечивающие медленное высвобождение препарата в окружающие органы и ткани. Одними из наиболее перспективных материалов для создания подобного рода матриц являются полигидроксиалканоаты (ПГА) – сложные полиэфиры оксикарбоновых кислот, разлагающиеся в организме с образованием нетоксичных мономеров [1, c. 138].

ПГА можно применять для доставки антибактериальных препаратов. Одним из таких препаратов является рифампицин (RIF) – антибиотик широкого спектра действия, широко применяемый для лечения таких заболеваний, как туберкулёз и лепра [2, c. 2]. Однако перед проведением доклинических испытаний подобных препаратов необходимо установить характер высвобождения из них активного действующего вещества, для чего широко применяется спектрофотометрический метод анализа [3, c. 2].

Для получения частиц поли-3-гидроксибутирата (P3HB) с импрегнированным рифампицином приготовили двухкомпонентную эмульсию из растворов P3HB (400 мг P3HB в 40 см³ CH₂Cl₂) и RIF (80 мг RIF в 8 см³ Н₂О). Эмульгирование осуществляли на ультразвуковом. Затем по каплям прилили полученную эмульсию к раствору поливинилового спирта, и перемешивали на высокоскоростном гомогенизаторе. Осуществляли эмульгирование в течение 5 минут со скоростью 24000 rpm, после чего поместили стакан с эмульсией на магнитную мешалку и оставили на сутки.

После полного удаления CH₂Cl₂ частицы с депонированным рифампицином собрали на центрифуге, поместив их в предварительно взвешенные пробирки. Затем промыли их деионизированной водой для удаления из суспензии сурфактанта.

Промытые частицы подвергли заморозке и лиофильной сушке при температуре -40 ^oC и давлении 0,12 мбар в течение суток. Высушенные частицы взвесили и рассчитали их выход (Y, %) относительно исходной массы полимера по формуле:

                                                                            (1) 

где:  – суммарная масса полученных микрочастиц, мг;

 – масса полимера, использованная для получения микрочастиц, мг.

Выход составил: Y = 95,1 ± 0,8 %.

Для осуществления визуального контроля были получены СЭМ-снимки синтезированных микрочастиц (рис. 1).

Рисунок 1. СЭМ-снимок частиц P3HB с импрегнированным RIF. Маркер 5 мкм

Для определения максимумов поглощения RIF сняли спектр его разбавленного водного раствора, а затем осуществили градуировку спектрофотометра по растворам RIF в фосфатно-солевом буфере при λ_max = 474 нм.

Далее отобрали три навески микрочастиц массой 10 мг, прилили по 10 см³ фосфатно-солевого буферного раствора с pH 7,3-7,5 и поместили в термостат, поддерживающий температуру 37 ^oC. Через час отобрали из пробирок по 3 см³ раствора, поместили в кварцевые кюветы и измерили оптическую плотность относительно буферного раствора; удалённый объём восполнили буферным раствором. Процедуру повторяли в течение месяца, постепенно увеличивая интервал между измерениями. Полученные данные представили в виде графика (рис. 2).

Рисунок 2. Кривая высвобождения RIF из микрочастиц P3HB в среде фосфатно-солевого буферного раствора

Время достижения максимальной концентрации препарата (t_max) составило 504 часа.

Далее рассчитали величину включения рифампицина (L, %) по формуле:

                                                               (2)

где  – суммарная масса импрегнированного рифампицина, мг.

Величина включения составила: L = 3,75 ± 0,67 %.

Затем рассчитали эффективность инкапсулирования рифампицина (EE, %) по формуле:

                                                           (3)

где  – исходная масса рифампицина, использованная для приготовления частиц, мг.

Она составила: EE = 17,8 ± 0,9 %.

Синтезированы микрочастицы P3HB с импрегнированным рифампицином и определён характер высвобождения препарата спектрофотометрическим методом. Выход микрочастиц относительно исходной массы использованного поли-3-гидроксибутирата составил 95,1 ± 0,8 %. Время достижения максимальной концентрации препарата составило 504 часа. Включение и эффективность инкапсулирование рифампицина составили соответственно 3,75 ± 0,67 и 17,8 ± 0,9 %.

Малые величины L и EE, вероятно, обусловлены высокой степенью гидрофильности рифампицина и низким сродством препарата к используемой гидрофобной полимерной матрице, вследствие чего на стадии получения микрочастиц он активно вымывается в водную фазу.

Список литературы:

1. Volova T.G. Degradable Polyhydroxyalcanoates of Microbial Origin as a Technical Analog of Non-Degradable Polyolefines / T.G. Volova // Journal of Siberian Federal University. Biology. – 2015. Vol. 2. № 8. – P.131 – 151.
2. Niemi M. Pharmacokinetic Interactions with Rifampicin // Clinical Pharmacokinetics. – 2003. – Vol. 42. № 58. P. 819 – 850.
3. Benetton S.A. Visible spectrophotometric and first-derivative UV spectrophotometric determination of rifampicin and isoniazid in pharmaceutical preparations // Talanta. – 1998. Vol. 47. P. 639 – 643.