Важные результаты получены в ходе исследования конструкций из ПОА для получения систем доставки антибиотиков долговременного действия с целью лечения экспериментального остеoмиелита (Türesin et al., 2001). На примере двух антибиотиков (Sulperasone® и Duocid®), включенных в материал модельных штифтов, изготовленных из разных типов ПОА (сополимеров 3ПОБ-со-4ПОБ и 3ПОБ-со- 3ПОВ), исследована в сравнение кинетика выхода антибиотика. Эффективность подобных конструкций далее исследована в опытах на лабораторных животных (Korkusuz et al., 2001). Штифты, изготовленные из смеси сополимеров ПОБ-со-ПОВ различных типов (3ПОБ- со-4ПОВ и 3ПОБ-со-3ПОВ) и двух антибиотиков (сульперазона и сулбактам-ампициллина) (1:1 по массе) были имплантированы предварительно инфицированным стафилоккоками кроликам в костномозговой канал правой большеберцовой кости. Животных наблюдали в течение шести недель после операции. В экспериментальных группах, независимо от типа антибиотика, к концу эксперимента наблюдали выздоровление всех инфицированных животных. Подавление воспаления и регенерация тканей происходили на фоне разрушения имплантата и высвобождения из него антибиотиков. В ходе этого процесса активные остеобласты заполняли поры и формировали новую костную ткань. Физико-механические свойства имплантатов, однако, зависели от состава полимерного материала. Так, конструкции из 3ПОБ-со-4ПОВ были более эластичными по сравнению с 3ПОБ-со-3ПОВ. В целом, результаты показали, что свойства ПОА, в т. ч. такие уникальные, как пьезоэлектрические, стимулируют регенерацию костных тканей.
7.1.4. Другие хирургические применения ПОА
Еще в середине 60-х годов было отмечено, что трубочки, изготовленные из полиоксибутирата, могут быть использован для восстановления уретры (Baptist and Ziegler, 1965). Возможность применения сополимера ПОБ-со-ПОВ для реконструкции уретры сравнительно недавно была подтверждена в работе (Bowald and Johansson, 1990). Раствор гомополимера ПОБ-со-ПОВ использовали для покрытия тонких тканых викриловых трубочек, которые имплантировали собакам. Спустя 6–9 мес. после операции зафиксировано образование полностью состоятельных тканей уретры у всех животных.
В связи с пьезоэлектрическими свойствами полиоксибутирата он представляет интерес для восстановления нервных тканей. Так, в работах (Borkenhagen et al., 1998) исследованы ПОБ и сополимеры ПОБ-со-ПОВ с различными включениями оксивалерата в качестве нервопроводящих каналов на крысах. В ходе четырехмесячного эксперимента зафиксирована нормальная регенерация аксона у животных при использовании обоих типов ПОА. В работе (Hazari et.
260
al.,1999a) исследовали применение ПОА для регенерации поврежденных нервов. Фрагментами нетканого материала, изготовленного из ПОБ и сополимера ПОБ-со-ПОВ, оборачивали предварительно перерезанные нервы на передних конечностях у кошек. Оценивали макрофагальную инфильтрацию и миелинизацию в месте имплантации конструкций. Спустя 6 и 12 месяцев проанализировали состояния нерва и установили восстановление дистального отдела. Количество аксонов, их диаметр и толщина миелина были одинаковыми на обоих сроках. Отмечено статистически достоверное увеличение диаметра нервного волокна через 12 месяцев относительно шести. В другой работе (Hazari et.al.,1999b) авторы оценили эффективность регенерации поврежденных седалищных нервов у крыс, сравнивая имплантацию проводников, изготовленных из ПОБ с аутотрансплантатами. Предварительно у крыс были иссечены сегменты нерва длиной 10 мм. Состояние нервов оценивали спустя 30 суток после операции. Иммунохимически анализировали наличие спецических белков, количество клеток Шванна, неоваскулиризацию внутри имплантированных проводников, а также участие макрофагов в ответе тканей. Практически по всем показателям проводники, изготовленные из ПОБ, были сопоставимы с нервными аутотрансплантатами и обеспечивали хорошую регенерацию нервов.
Уже в начале 60-х годов была показана потенциальная применимость полиоксибутирата для получения биодеградируемого шовного материала и пластики мягких тканей (Baptist and Ziegler, 1965). Лоскуты из ПОБ с гладкой поверхностью с одной стороны и пористой
– с другой оценены в качестве резорбируемых матриц для восстановления повреждений мягких тканей, ва частности, желудочнокишечного тракта. После установления хорошей адгезии фибробластов на поверхности ПОБ, лоскутами из ПОБ, засеянными фибробластами из тонкий кишки, были закрыты хирургические дефекты желудка у крыс (Behrend et al., 1999). Установлено, что приживляемость лоскута из ПОБ в желудке была лучше, чем лоскуты из викрила. При этом на пористой стороне имплантированного лоскута из ПОБ была отмечена хорошая регенерация тканей желудка и их прорастание в имплантат.
В работе (Webb and Adsetts, 1986) описано применение растворов ПОБ и ПОБ-со-ПОВ в летучих растворителях для покрытия раневых поверхностей, которые после испарения формируют пленку на ране. Это особенно применимо для неотложных состояний. Такие пленки потенциально могут предохранять рану от инфицирования. Описан другой метод использования ПОБ в качестве перевязочного материала (Steel and Norton-Berry, 1986), заключающийся в получении нетканого волокнистого материала и изготовление на их основе тампонов, марли, корпии и других гигроскопических средств.
261
Сравнительно недавно (Davies and Tighe, 1995) оценили применимость ПОБ в качестве матрицы для регенерации кожи. В культурах эпителиальных клеток человека показана хорошая прикрепляемость
ипролиферация клеток на поверхности пленок из ПОБ в специально подобранных средах. Описана имплантация сополимерных пленок из 3-ПОБ-со-4-ПОБ в брюшную полость крыс между разрезом в коже
икишечником для предотвращения развития спаек (Ishikawa, 1997). Через месяц разрез зарубцевался, при этом в месте операции спаек не обнаружено. Имплантированная полимерная пленка, однако, не абсорбировалась в течение года наблюдений.
7.2. Перспективы применения ПОА в фармакологии
Интерес к ПОА в связи с фармакологическими проблемами значителен. Данному вопросу посвящено несколько обзоров (Holland et al., 1986; Pouton and Akhtar, 1996; Ammas et al., 1998; Scholz, 2000). В
фармакологических целях ПОА исследуются в различных качествах (подкожные имплантаты, прессованные таблетированные формы для орального применения и микрочастицы для внутримышечного и внутривенного введения).
7.2.1 Таблетированные формы
На первых этапах полиоксибутират был исследован в качестве матрицы для приготовления пролонгированных форм препаратов в виде пресованных таблеток на примере 7-гидроксиэтилэуфиллина
(Korsatko et al., 1983a, b; 1984). В экспериментах in vitro и in vivo ки-
нетика высвобождения лекарства была линейной, однако скорость высвобождения препарата зависела от соотношения «ПОБлекарство» и увеличивалась с уменьшением доли полимера. Также установлено, что скорость высвобождения препарата из подкожных имплантатов in vivo была в 2–3 раза ниже, чем in vitro. Далее авторы изучили влияние молекулярной массы ПОБ на кинетику высвобождения лекарства и установили, что с увеличением молекулярной массы полимера от 3 000 до 600 000 Da высвобождение препарата из пресованных таблеток возрастало (Korsatko et al., 1987). Показана возможность создания на основе ПОБ пролонгированных форм кофеина (Mank et al., 1989a–c), высокомолекулярных пептидных и гормональных препаратов с контролируемой скоростью высвобождения препаратов (Korsatko-Wabnegg et al., 1990; Gangrade, Price, 1991).
Сравнительное исследование сополимера ПОБ-со-ПОВ показало, что с уменьшением доли оксивалерата скорость высвобождения препарата усиливается. Это связано с тем, что в процессе прессования cополимера, чем меньше в нем валерата, тем более рыхлыми
262
получаются таблетки и, следовательно, более проницаемыми для жидкостей (Gould et al., 1987). Полимерные диски, полученные прессованием из расплава ПОБ, исследованы для включения различного количества 5-флюороурацила (Juni and Nakano, 1987). Кинетика высвобождения препарата из данных форм исследована in vitro; при этом показано, что скорость высвобождения препарата зависит от его содержания с форме. Полное высвобождение препарата наблюдали через пять суток при 50 % содержании препарата в форме. Данный метод приготовления дисков был опробован на сополимере ПОБ-со-ПОВ, имеющем более низкую по сравнению с ПОБ температуру плавления (Gangrade and Price, 1992). В качестве лекарственного средства использован прогестерон в смеси с полимером (доля препарата составляла от 5 до 50 %). Аналогично другим исследованиям в данной работе показано, что скорость высвобождения лекарства возрастает с увеличением его содержания в препарате.
Для лечения эндофитных инфекций у крупного рогатого скота созданы ушные имплантаты на основе ПОБ-со-ПОВ с включением метоклопрамида, которые готовили прессованием из расплава сополимера (Jones et al., 1994). Спресованные из расплавов ПОБ компакты с включением тетрациклина исследованы для лечения периодон-
титов (Collins et al., 1989; Deasy et al., 1989). Предварительно in vitro
была оптимизирована кинетика высвобождения антибиотиков, и созданы формы с высвобождением терапевтических доз антибиотика в течение 8-9 суток. Далее 6 пациентов с гингивитами были подвергнуты лечению данными лекарственными формами. В течение десятидневного лечения анализировали концентрацию тетрациклина в слюне пациентов. В ходе лечения наступило улучшение; наблюдаемое воспаление было оценено от умеренного до слабого. Однако после прекращения лечения улучшенное состояние не сохранилось. Аналогичные формы ПОБ были получены с включением гонадотропного гормона, контролирующего высвобождение и кинетику секреции лютеинизирующего гормона, который обеспечивает овуляцию. Эффективность препарата исследована in vivo на овцах, которым вшили по два подкожных имплантата с гормоном (McLeod et al., 1988). По сравнению с жирорастворимой формой гормона тестируемые формы на основе ПОБ, содержащие 40–50 мг гормона, обеспечили в течение двух – трех дней постепенно повышающийся уровень лютеинизирующего гормона в плазме и высокую частоту овуляции.
На примере модельного препарата (метилового красного) оценена кинетика его высвобождения из пленок ПОБ и ПОБ-со-ПОВ, полученных прессованием из расплава и методом полива из раствора (Akhtar et a., 1989; 1991; 1992). Было выявлено, что в быстро кристаллизующийся ПОБ метиловый красный включался более эффективно
263
по сравнению с медленно кристаллизующимся сополимером ПОБ-со- ПОВ и также более медленно высвобождался в условиях in vitro.
В работе Харенко и Иорданского (Kharenko and Iordanskii,1999)
были приготовлены таблетки из ПОБ, содержащие вазодилататор дилтиазем (до 40 % по массе), высвобождение которого оценено in vitro. Практически полный выход препарата наблюдали при его высокой нагрузке в форме; при низких включениях лекарства скорость его выхода падала.
7.2.2. Микроинкапсулирование и носители лекарств на основе ПОА
В связи с активно развивающимся в настоящее время новым направлением в фармакологии – микроинкапсулированием, к ПОА, подверженным переработке различными методами из различных фазовых состояний и медленно деградируемым в биологических средах в отличие от полилактидов и полигликолидов, возник боль-
шой интерес (Pouton, Akhtar, 1996; Kassab et al., 1997). Следует от-
метить, что первые способы инкапсулирования растворимых пептидов в микрокапсулы из полиоксибутирата, а также его композитов с полилактидами были запатентованы во второй половине 80-х гг.
(Bissery et al., 1983; 1984a; Sandow, Seidel, 1986; 1989).
Получение микрочастиц возможно различными методами, в т.ч. испарением растворов. В ходе отработки технологии варьируют соотношение носителя и лекарства, типы полимеров, их молекулярный вес, скорость кристаллизации, добавки. Получаемые частицы различаются формой, размерами и структурой поверхности.
Наиболее изученными в этом плане являются полиоксибутират и его сополимеры с оксивалератом (Kassab et al., 1997; Ammas et al., 1998; Gürsel et al., 2000). При этом выявлено, что
–с увеличением оксивалерата в ПОБ-со-ПОВ скорость высвобождения лекарства обычно замедляется, однако микрочастицы, полученные на основе ПОБ, более хрупкие по сравнению с таковыми из сополимерного материала;
–с уменьшением размера частиц снижается их нагрузочная по отношению к лекарству способность, однако скорость высвобождения препарата возрастает;
–величина молекулярной массы полимера влияет на скорость выхода лекарства незначительно;
–выход лекарств из ПОБ и ПОБ-со-ПОВ происходит в результате диффузии, значительно ранее начала деградации собственно полимерного носителя;
–- чем ниже содержание препарата в микрочастицах, тем ниже скорость его высвобождения.
264