RU2822629C1 - Method for preparing pharmaceutically acceptable dosage forms and using them in combined chemotherapy and photodynamic therapy of malignant neoplasms - Google Patents
Method for preparing pharmaceutically acceptable dosage forms and using them in combined chemotherapy and photodynamic therapy of malignant neoplasms Download PDFInfo
- Publication number
- RU2822629C1 RU2822629C1 RU2023109303A RU2023109303A RU2822629C1 RU 2822629 C1 RU2822629 C1 RU 2822629C1 RU 2023109303 A RU2023109303 A RU 2023109303A RU 2023109303 A RU2023109303 A RU 2023109303A RU 2822629 C1 RU2822629 C1 RU 2822629C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanoparticles
- synthesis
- dosage forms
- aqueous solution
- carriers
- Prior art date
Links
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002552 dosage form Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002428 photodynamic therapy Methods 0.000 title abstract description 27
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 title abstract description 11
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229940124597 therapeutic agent Drugs 0.000 claims abstract description 14
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002246 antineoplastic agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229940127089 cytotoxic agent Drugs 0.000 claims abstract description 5
- AOJJSUZBOXZQNB-TZSSRYMLSA-N Doxorubicin Chemical compound O([C@H]1C[C@@](O)(CC=2C(O)=C3C(=O)C=4C=CC=C(C=4C(=O)C3=C(O)C=21)OC)C(=O)CO)[C@H]1C[C@H](N)[C@H](O)[C@H](C)O1 AOJJSUZBOXZQNB-TZSSRYMLSA-N 0.000 claims description 32
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 31
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 25
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims description 24
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 20
- 229960004679 doxorubicin Drugs 0.000 claims description 17
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 16
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 14
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 14
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 13
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 7
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims description 6
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 claims description 5
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 5
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 201000001441 melanoma Diseases 0.000 claims description 4
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 claims description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 claims description 4
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 37
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 30
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 12
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 11
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 abstract description 11
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 abstract description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 7
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract description 6
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 6
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 abstract description 3
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 27
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 7
- 229940044683 chemotherapy drug Drugs 0.000 description 7
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 7
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 6
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 6
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 5
- 229960005069 calcium Drugs 0.000 description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 5
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 5
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 5
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000011275 oncology therapy Methods 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 5
- UJKPHYRXOLRVJJ-MLSVHJFASA-N CC(O)C1=C(C)/C2=C/C3=N/C(=C\C4=C(CCC(O)=O)C(C)=C(N4)/C=C4\N=C(\C=C\1/N\2)C(C)=C4C(C)O)/C(CCC(O)=O)=C3C Chemical compound CC(O)C1=C(C)/C2=C/C3=N/C(=C\C4=C(CCC(O)=O)C(C)=C(N4)/C=C4\N=C(\C=C\1/N\2)C(C)=C4C(C)O)/C(CCC(O)=O)=C3C UJKPHYRXOLRVJJ-MLSVHJFASA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000019647 acidic taste Nutrition 0.000 description 4
- -1 calcium alkoxide Chemical class 0.000 description 4
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 238000000684 flow cytometry Methods 0.000 description 4
- 229960003569 hematoporphyrin Drugs 0.000 description 4
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 4
- 108091023037 Aptamer Proteins 0.000 description 3
- 206010008342 Cervix carcinoma Diseases 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical class O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 208000006105 Uterine Cervical Neoplasms Diseases 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 3
- 201000010881 cervical cancer Diseases 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 3
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 3
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 2
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010009944 Colon cancer Diseases 0.000 description 2
- 208000001333 Colorectal Neoplasms Diseases 0.000 description 2
- 208000005718 Stomach Neoplasms Diseases 0.000 description 2
- 238000005904 alkaline hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000259 anti-tumor effect Effects 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- LLSDKQJKOVVTOJ-UHFFFAOYSA-L calcium chloride dihydrate Chemical compound O.O.[Cl-].[Cl-].[Ca+2] LLSDKQJKOVVTOJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229940052299 calcium chloride dihydrate Drugs 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 2
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 2
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 239000012091 fetal bovine serum Substances 0.000 description 2
- 206010017758 gastric cancer Diseases 0.000 description 2
- 210000002216 heart Anatomy 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 2
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 2
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 2
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002539 nanocarrier Substances 0.000 description 2
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 2
- 230000002165 photosensitisation Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- XJMOSONTPMZWPB-UHFFFAOYSA-M propidium iodide Chemical compound [I-].[I-].C12=CC(N)=CC=C2C2=CC=C(N)C=C2[N+](CCC[N+](C)(CC)CC)=C1C1=CC=CC=C1 XJMOSONTPMZWPB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 210000000952 spleen Anatomy 0.000 description 2
- 201000011549 stomach cancer Diseases 0.000 description 2
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- NJERAXSSDSHLGE-UHFFFAOYSA-N 4-(2-fluorophenyl)-1,3,8-trimethyl-6h-pyrazolo[3,4-e][1,4]diazepin-7-one;hydrochloride Chemical compound Cl.N=1CC(=O)N(C)C(N(N=C2C)C)=C2C=1C1=CC=CC=C1F NJERAXSSDSHLGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TYJOQICPGZGYDT-UHFFFAOYSA-N 4-methylsulfonylbenzenesulfonyl chloride Chemical compound CS(=O)(=O)C1=CC=C(S(Cl)(=O)=O)C=C1 TYJOQICPGZGYDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBTXZBOBSRZUPE-UHFFFAOYSA-N 5,10,15,20-tetrapyridin-2-yl-21,23-dihydroporphyrin Chemical class c1cc2nc1c(-c1ccccn1)c1ccc([nH]1)c(-c1ccccn1)c1ccc(n1)c(-c1ccccn1)c1ccc([nH]1)c2-c1ccccn1 SBTXZBOBSRZUPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YXHLJMWYDTXDHS-IRFLANFNSA-N 7-aminoactinomycin D Chemical compound C[C@H]1OC(=O)[C@H](C(C)C)N(C)C(=O)CN(C)C(=O)[C@@H]2CCCN2C(=O)[C@@H](C(C)C)NC(=O)[C@H]1NC(=O)C1=C(N)C(=O)C(C)=C2OC(C(C)=C(N)C=C3C(=O)N[C@@H]4C(=O)N[C@@H](C(N5CCC[C@H]5C(=O)N(C)CC(=O)N(C)[C@@H](C(C)C)C(=O)O[C@@H]4C)=O)C(C)C)=C3N=C21 YXHLJMWYDTXDHS-IRFLANFNSA-N 0.000 description 1
- 108700012813 7-aminoactinomycin D Proteins 0.000 description 1
- 206010005003 Bladder cancer Diseases 0.000 description 1
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 1
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012404 In vitro experiment Methods 0.000 description 1
- PIWKPBJCKXDKJR-UHFFFAOYSA-N Isoflurane Chemical compound FC(F)OC(Cl)C(F)(F)F PIWKPBJCKXDKJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010027476 Metastases Diseases 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001016 Ostwald ripening Methods 0.000 description 1
- 108020004682 Single-Stranded DNA Proteins 0.000 description 1
- 208000007097 Urinary Bladder Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000012382 advanced drug delivery Methods 0.000 description 1
- 150000001341 alkaline earth metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 230000036770 blood supply Effects 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- DEGAKNSWVGKMLS-UHFFFAOYSA-N calcein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC(CN(CC(O)=O)CC(O)=O)=C(O)C=C1OC1=C2C=C(CN(CC(O)=O)CC(=O)O)C(O)=C1 DEGAKNSWVGKMLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229960002713 calcium chloride Drugs 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 208000019065 cervical carcinoma Diseases 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000000973 chemotherapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000009096 combination chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 238000002648 combination therapy Methods 0.000 description 1
- 238000001218 confocal laser scanning microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000235 effect on cancer Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000001943 fluorescence-activated cell sorting Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N glutamine Natural products OC(=O)C(N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 239000002955 immunomodulating agent Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229960002725 isoflurane Drugs 0.000 description 1
- 238000010872 live dead assay kit Methods 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 210000001165 lymph node Anatomy 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000009401 metastasis Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229960002378 oftasceine Drugs 0.000 description 1
- 230000000771 oncological effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 210000004789 organ system Anatomy 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 208000014794 superficial urinary bladder carcinoma Diseases 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000820 toxicity test Toxicity 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000010415 tropism Effects 0.000 description 1
- 230000004614 tumor growth Effects 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 201000005112 urinary bladder cancer Diseases 0.000 description 1
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 1
- 229960004175 xylazine hydrochloride Drugs 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к наномедицине, а именно к лекарственным формам в виде наночастиц, способу синтеза таких наночастиц, и их использованию в области терапии злокачественных образований, а именно адресной доставки терапевтических агентов релевантных для целей химиотерапии и фотодинамической терапии у млекопитающих с использованием указанных наночастиц.The invention relates to nanomedicine, namely to dosage forms in the form of nanoparticles, a method for the synthesis of such nanoparticles, and their use in the field of therapy of malignant tumors, namely the targeted delivery of therapeutic agents relevant for the purposes of chemotherapy and photodynamic therapy in mammals using these nanoparticles.
Злокачественные новообразования (далее – ЗНО) являются одной из ведущих причин смерти в мире, которая, по данным на 2020 год, унесла более 10 млн жизней, что делает их социально значимыми заболеваниями [Global Cancer Observatory: Cancer Today/ Ferlay J, Ervik M, Lam F, Colombet M, Mery L, Piñeros M. // International Agency for Research on Cancer. – 2020]. Оптимизация существующих протоколов лечения, а также использование персонализированного подхода к назначению терапии пациентам с ЗНО являются одними из приоритетных направлений в здравоохранении. Malignant neoplasms (hereinafter – cancer) are one of the leading causes of death in the world, which, according to 2020 data, claimed more than 10 million lives, which makes them a socially significant disease [Global Cancer Observatory: Cancer Today/ Ferlay J, Ervik M, Lam F, Colombet M, Mery L, Piñeros M. // International Agency for Research on Cancer. – 2020]. Optimization of existing treatment protocols, as well as the use of a personalized approach to prescribing therapy for patients with cancer are among the priorities in healthcare.
Персонализированный подход подразумевает использование специфичных, адресных препаратов с учетом индивидуальных характеристик пациента, что позволяет адаптировать лечение под конкретного пациента, обеспечивая наилучшую эффективность терапии и снижая риски возникновения побочных эффектов. Это особенно актуально при применении комбинированного метода лечения ЗНО с помощью фотодинамической терапии (далее – ФДТ) и химиотерапии. A personalized approach involves the use of specific, targeted drugs, taking into account the individual characteristics of the patient, which makes it possible to adapt treatment to the individual patient, ensuring the best effectiveness of therapy and reducing the risks of side effects. This is especially true when using a combined method of treating cancer using photodynamic therapy (hereinafter referred to as PDT) and chemotherapy.
Разработка новых лекарственных форм направленной доставки химиопрепаратов и фотосенсибилизаторов для комбинированной терапии позволит существенно повысить эффективность лечения ЗНО и улучшить качество жизни пациентов, страдающих онкологическими заболеваниями [Cell-based drug delivery and use of nano-and microcarriers for cell functionalization / A.S. Timin, M.M. Litvak, D.A. Gorin, E.N. Atochina-Vasserman, D.N. Atochin, G.B. Sukhorukov // Advanced healthcare materials. – 2017. – URL: 10.1002/adhm.201700818].The development of new dosage forms of targeted delivery of chemotherapy drugs and photosensitizers for combination therapy will significantly increase the effectiveness of cancer treatment and improve the quality of life of patients suffering from cancer [Cell-based drug delivery and use of nano-and microcarriers for cell functionalization / A.S. Timin, M.M. Litvak, D.A. Gorin, E.N. Atochina-Vasserman, D.N. Atochin, G.B. Sukhorukov // Advanced healthcare materials. – 2017. – URL: 10.1002/adhm.201700818].
Таким образом, в области лечения онкологических заболеваний существует потребность в разработке инновационных подходов создания новых лекарственных форм для повышения эффективности терапии ЗНО. Научные достижения последних лет позволили открыть новые возможности в области исследования человеческого организма. Так, развитие нанотехнологий и возникновение наномедицины как области естественных наук позволило расширить возможности терапии онкологических заболеваний путем воздействия на организм на клеточном и субклеточном уровнях. Thus, in the field of cancer treatment, there is a need to develop innovative approaches to creating new dosage forms to increase the effectiveness of cancer therapy. Scientific achievements in recent years have opened up new opportunities in the field of research of the human body. Thus, the development of nanotechnology and the emergence of nanomedicine as a field of natural sciences has made it possible to expand the possibilities of cancer therapy by influencing the body at the cellular and subcellular levels.
Одним из наиболее перспективных подходов к диагностике и терапии ЗНО является использование наночастиц в качестве основных носителей лекарственных препаратов и их комбинаций. [Nanoparticles in cancer therapy and diagnosis / I. Brigger, C. Dubernet, P. Couvreur // Advanced drug delivery reviews. – 2012. – Vol. 64. – P. 24-36. – URL: https://doi.org/10.1016/j.addr.2012.09.006].One of the most promising approaches to the diagnosis and treatment of cancer is the use of nanoparticles as the main carriers of drugs and their combinations. [Nanoparticles in cancer therapy and diagnosis / I. Brigger, C. Dubernet, P. Couvreur // Advanced drug delivery reviews. – 2012. – Vol. 64. – P. 24-36. – URL: https://doi.org/10.1016/j.addr.2012.09.006].
При исследовании наночастиц и их взаимодействия с биологическими объектами становится ясна необходимость модификации систем наночастиц в сторону уменьшения их размеров. По сравнению с крупными частицами, наноразмерные системы (100 нм и ниже) обладают такими важными для терапии онкологических заболеваний свойствами, как свободное перемещение по кровотоку, склонности к аккумуляции в местах активного кровоснабжения (чем обычно являются солидные образования) и эффективный клеточный захват [Triantafyllos stylianopoulos / EPR-effect: utilizing size-dependent nanoparticle delivery to solid tumors // Therapeutic delivery. – Vol. 4, № 4. – 2013. – URL: https://doi.org/10.4155/tde.13.8].When studying nanoparticles and their interaction with biological objects, the need to modify nanoparticle systems to reduce their size becomes clear. Compared to large particles, nanosized systems (100 nm and below) have properties important for the treatment of oncological diseases, such as free movement through the bloodstream, a tendency to accumulate in areas of active blood supply (which are usually solid formations) and effective cellular capture [Triantafyllos stylianopoulos / EPR-effect: utilizing size-dependent nanoparticle delivery to solid tumors // Therapeutic delivery. – Vol. 4, No. 4. – 2013. – URL: https://doi.org/10.4155/tde.13.8].
Таким образом, необходимо создать стабильные нетоксичные и эффективные наноразмерные системы, среди которых за счет своих высоких адсорбционных свойств, удерживающей способности, а также возможностью безопасного вывода из организма, может быть представлен наноразмерный карбонат кальция. Однако синтез таких структур зачастую сложен в силу необходимости создания нетипичных условий для роста и стабилизации таких наночастиц. Существуют основные требования, предъявляемым к созданию наноструктурированных носителей лекарственных препаратов:Thus, it is necessary to create stable, non-toxic and effective nano-sized systems, among which nano-sized calcium carbonate can be represented due to its high adsorption properties, retention capacity, as well as the possibility of safe removal from the body. However, the synthesis of such structures is often difficult due to the need to create atypical conditions for the growth and stabilization of such nanoparticles. There are basic requirements for the creation of nanostructured drug carriers:
1. Высокая воспроизводимость синтеза и экономичность (возможность получения больших количеств раствора с высокой концентрацией наночастиц с использованием низкозатратной технологии);1. High reproducibility of synthesis and cost-effectiveness (the ability to obtain large quantities of a solution with a high concentration of nanoparticles using low-cost technology);
2. Получение носителей с размером частиц < 100 нм и узким распределением частиц по размерам (не более 20-30% от среднего размера частиц);2. Obtaining carriers with a particle size <100 nm and a narrow particle size distribution (no more than 20-30% of the average particle size);
3. Высокая стабильность получаемых носителей в биологических средах;3. High stability of the resulting carriers in biological environments;
4. Высокая адсорбционная емкость; 4. High adsorption capacity;
5. Биосовместимость и биодеградируемость;5. Biocompatibility and biodegradability;
6. Оптимальные фармакокинетические характеристики;6. Optimal pharmacokinetic characteristics;
7. Высокая тропность к опухоли.7. High tropism for tumors.
Патент [CN №109481696, опубл. 22.12.2018] охраняет технологию синтеза наночастиц, эффективных для фотодинамической терапии и химиотерапии размером от 40 до 120 нм. Эти частицы, так же, как и заявляемые наноразмерные носители, могут стабильно участвовать во внутренней циркуляции живого организма, оказывать прицельное действие на раковые ткани, облегчать транспортировку лекарств и лечение рака. Однако, синтез данных частиц многоступенчатый и длительный, порядка 12 часов. При синтезе используется большое количество сложных химических соединений. Сначала синтезируют супрамолекулярные каркасы, необходимые для наночастиц, и затем вводят реагенты mPEG-b-PEBP и RGD-PEG-b-PEBP для образования наночастиц вместе с надмолекулярными каркасами, которые содержат производные тетрапиридилпорфирина или производные тетрапиридина металлопорфирина и рецепторы Pt (II).Patent [CN No. 109481696, publ. 12.22.2018] protects the technology for the synthesis of nanoparticles effective for photodynamic therapy and chemotherapy with a size from 40 to 120 nm. These particles, as well as the claimed nano-sized carriers, can stably participate in the internal circulation of a living organism, have a targeted effect on cancer tissue, and facilitate the transport of drugs and cancer treatment. However, the synthesis of these particles is multi-stage and lengthy, about 12 hours. The synthesis uses a large number of complex chemical compounds. First, the supramolecular scaffolds required for the nanoparticles are synthesized, and then the reagents mPEG-b-PEBP and RGD-PEG-b-PEBP are introduced to form nanoparticles along with supramolecular scaffolds that contain tetrapyridylporphyrin derivatives or tetrapyridine metalloporphyrin derivatives and Pt(II) receptors.
Патент [CN №109966513, опубл. 28.12.2017] охраняет технологию синтеза многофункциональных микропузырьков, эффективных для фотодинамической терапии/химиотерапии. Мембранные компоненты включают липиды, содержащие функциональные группы фотосенсибилизатора для фотодинамической терапии и амфифильные лекарственные конъюгаты и обычные фосфолипиды для химиотерапии. Patent [CN No. 109966513, publ. 12/28/2017] protects the technology for the synthesis of multifunctional microbubbles effective for photodynamic therapy/chemotherapy. Membrane components include lipids containing photosensitizer functional groups for photodynamic therapy and amphiphilic drug conjugates and conventional phospholipids for chemotherapy.
Соотношение фотосенсибилизирующих препаратов и химиотерапевтических препаратов регулируется по мере необходимости. Под действием ультразвука многофункциональные микропузырьки могут осуществлять направленный взрыв с фиксированной точкой на участках опухоли для преобразования в наночастицы, значительно улучшают накопление и поглощение лекарств в участках опухоли, а также эффективно улучшают фотодинамический/химиотерапевтический комбинированный эффект ингибирования роста опухоли. The ratio of photosensitizing drugs to chemotherapy drugs is adjusted as needed. Under the action of ultrasound, multifunctional microbubbles can carry out fixed-point targeted burst at tumor sites to transform into nanoparticles, greatly improve the accumulation and absorption of drugs at tumor sites, and effectively improve the photodynamic/chemotherapeutic combination effect of tumor growth inhibition.
Однако, в отличии от заявляемых наночастиц щелочноземельных металлов с органическими стабилизаторами, липидные молекулы имеют высокую стоимость и, следовательно, делают синтез экономически нерентабельным. При этом, в отличии от предлагаемого носителя, размер микропузырьков составляет 200 нм – 8 мкм, что не соответствует требованиям по размеру частиц 100 нм и менее для эффективной циркуляции внутри организма. [Enhanced primary tumor penetration facilitates nanoparticle draining into lymph nodes after systemic injection for tumor metastasis inhibition / J. Liu, H.-J. Li, Y.-L. Luo, C.-F. Xu, X.-J. Du, J.-Z. Du, J. Wang // ACS Nano. – 2019. – URL: https://doi.org/10.1021/acsnano.9b03472]. However, unlike the claimed nanoparticles of alkaline earth metals with organic stabilizers, lipid molecules have a high cost and, therefore, make the synthesis economically unprofitable. Moreover, in contrast to the proposed carrier, the size of microbubbles is 200 nm - 8 microns, which does not meet the requirements for a particle size of 100 nm or less for effective circulation within the body. [Enhanced primary tumor penetration facilitates nanoparticle draining into lymph nodes after systemic injection for tumor metastasis inhibition / J. Liu, H.-J. Li, Y.-L. Luo, C.-F. Xu, X.-J. Du, J.-Z. Du, J. Wang // ACS Nano. – 2019. – URL: https://doi.org/10.1021/acsnano.9b03472].
Патент [EP №3206987, опубл. 14.10.2005] охраняет технологию синтеза металлоорганических каркасов (далее – МОК), содержащих фотосенсибилизаторы и включающие фрагменты, способные поглощать рентгеновские лучи и применяться в фотодинамической терапии, индуцированной рентгеновским излучением, либо с одновременным введением, либо без совместного введения одного или нескольких иммунотерапевтических агентов и/или одного или нескольких химиотерапевтических агентов. Однако, в отличие от заявленных наночастиц, данные структуры имеют форму эллипсоида размером 10 на 100 нм, что негативно влияет на гидродинамику частиц в организме, при этом площадь поверхности для адсорбции лекарственных веществ приблизительно в 3 раза меньше (~ 11 000 нм2), чем предлагаемые частицы сферического размера в среднем 100 нм (~ 32 000 нм2).Patent [EP No. 3206987, publ. 10/14/2005] protects the technology for the synthesis of metal-organic frameworks (hereinafter referred to as MOFs) containing photosensitizers and including fragments capable of absorbing X-rays and used in photodynamic therapy induced by X-ray radiation, either with or without the simultaneous administration of one or more immunotherapeutic agents and /or one or more chemotherapeutic agents. However, in contrast to the declared nanoparticles, these structures have the shape of an ellipsoid measuring 10 by 100 nm, which negatively affects the hydrodynamics of particles in the body, while the surface area for the adsorption of medicinal substances is approximately 3 times less (~ 11,000 nm 2 ) than the proposed particles are spherical in size with an average size of 100 nm (~ 32,000 nm 2 ).
Патент [EP №1675570, опубл. 26.01.2004] охраняет технологию синтеза керамических наночастиц, в которые заключено светочувствительное лекарство/краситель. Полученные наночастицы, легированные лекарственным средством, так же, как и заявленные наночастицы, имеют сферическую форму, высокую монодисперсность и стабильность в водной системе. Облучение светом подходящей длины волны фотосенсибилизирующего препарата, заключенного внутри наночастиц, приводило к генерации синглетного кислорода, который мог диффундировать наружу через поры керамической матрицы. Наполненные лекарственным средством керамические наночастицы можно использовать в качестве носителей лекарственного средства для фотодинамической терапии. Patent [EP No. 1675570, publ. 01/26/2004] protects the technology for the synthesis of ceramic nanoparticles containing a photosensitive drug/dye. The resulting drug-doped nanoparticles, like the claimed nanoparticles, have a spherical shape, high monodispersity and stability in an aqueous system. Irradiation of the photosensitizing drug contained within the nanoparticles with light of a suitable wavelength resulted in the generation of singlet oxygen, which could diffuse out through the pores of the ceramic matrix. Drug-loaded ceramic nanoparticles can be used as drug carriers for photodynamic therapy.
Керамические наночастицы получают путем формирования мицеллярной композиции красителя, и керамические наночастицы осаждают щелочным гидролизом. Осажденные наночастицы, в которые захвачен светочувствительный краситель/лекарство, могут быть выделены диализом. Однако, в отличии от заявленных наночастиц, синтез данных частиц многоступенчатый и включает в себя этапы: приготовление мицелл, улавливающих светочувствительные препараты; добавление алкоксиорганосилана к мицеллам с образованием комплексов кремнезема и мицелл; подвергание комплексов кремнезема и мицелл щелочному гидролизу для осаждения наночастиц кремнезема, в которых заключены молекулы светочувствительного лекарственного средства; и выделение осажденных наночастиц диализом.Ceramic nanoparticles are prepared by forming a micellar dye composition, and the ceramic nanoparticles are precipitated by alkaline hydrolysis. The precipitated nanoparticles, in which the light-sensitive dye/drug is entrapped, can be released by dialysis. However, unlike the declared nanoparticles, the synthesis of these particles is multi-stage and includes the following stages: preparation of micelles that capture light-sensitive drugs; adding an alkoxyorganosilane to the micelles to form silica-micelle complexes; subjecting the silica complexes and micelles to alkaline hydrolysis to precipitate silica nanoparticles enclosing the photosensitive drug molecules; and recovery of precipitated nanoparticles by dialysis.
Патент [CN №107899013, опубл. 17.10.2017] охраняет способ получения наноносителей для фотодинамической терапии, который описывает получение системы доставки лекарств с эффектом переключения фотодинамической терапии и эффектом молекулярного распознавания на основе мезопористых нанометровых частиц диоксида марганца. Patent [CN No. 107899013, publ. 10.17.2017] protects a method for producing nanocarriers for photodynamic therapy, which describes the production of a drug delivery system with the switching effect of photodynamic therapy and the effect of molecular recognition based on mesoporous nanometer particles of manganese dioxide.
Способ приготовления наночастиц включает в себя растворение додецилбензолсульфоната натрия и KMnO4 в сверхчистой воде, добавление раствора азотной кислоты, проведение центрифугирования, сушку и прокаливание осадка с получением мезопористых наночастиц MnO2, взвешивание метанольного раствора монометилового эфира гематопорфирина, добавление метанольного раствора мезопористых наночастиц MnO2 и последовательное проведение равномерного перемешивания, ультразвуковой обработки и центрифугирования с получением мезопористых наночастиц MnO2, загруженных фотосенсибилизатором монометиловым эфиром гематопорфирина, взвешивание одноцепочечной ДНК 5'-HS-TTTCCCAGTTGATCCTTTGGATACCCTGGG и получение шпилечных аптамеров нуклеиновых кислот; и добавление аптамеров в мезопористые наночастицы MnO2, загруженные фотосенсибилизатором монометиловым эфиром гематопорфирина, для реакции, позволяющей иммобилизовать как можно больше аптамеров на поверхности мезопористых наночастиц MnO2, загруженных фотосенсибилизатором монометиловым эфиром гематопорфирина. В отличии от предлагаемых носителей способ получения таких наночастиц многоступенчатый, а размер частиц порядка 200 нм.The method for preparing nanoparticles includes dissolving sodium dodecylbenzenesulfonate and KMnO 4 in ultrapure water, adding a nitric acid solution, centrifuging, drying and calcining the precipitate to obtain mesoporous MnO 2 nanoparticles, weighing a methanol solution of hematoporphyrin monomethyl ether, adding a methanol solution of mesoporous MnO2 nanoparticles and sequentially e carrying out uniform mixing, ultrasonication and centrifugation to obtain mesoporous MnO 2 nanoparticles loaded with the photosensitizer hematoporphyrin monomethyl ether, weighing single-stranded DNA 5'-HS-TTTCCCAGTTGATCCTTTGGATACCCTGGG and obtaining hairpin aptamers of nucleic acids; and adding aptamers to mesoporous MnO 2 nanoparticles loaded with the photosensitizer hematoporphyrin monomethyl ether for a reaction to immobilize as many aptamers as possible on the surface of the mesoporous MnO 2 nanoparticles loaded with the photosensitizer hematoporphyrin monomethyl ether. Unlike the proposed carriers, the method for producing such nanoparticles is multi-stage, and the particle size is about 200 nm.
Среди основных проблем синтеза предлагаемых наноносителей на основе неорганических соединений щелочноземельных металлов и их анионов является созревание по Оствальду [Controlling nucleation and growth of nano-CaCO3 via CO2 sequestration by a calcium alkoxide solution to produce nanocomposites for drug delivery applications / N.G. M. Palmqvist, J.-M. Nedelec, G. A. Seisenbaeva, V. G. Kessler // Acta Biomaterialia. – 2017. – Vol. 57. – P. 426-434. – URL:https://doi.org/10.1016/j.actbio.2017.05.006]. Among the main problems in the synthesis of the proposed nanocarriers based on inorganic compounds of alkaline earth metals and their anions is Ostwald ripening [Controlling nucleation and growth of nano-CaCO 3 via CO 2 sequestration by a calcium alkoxide solution to produce nanocomposites for drug delivery applications / NGM Palmqvist, J .-M. Nedelec, GA Seisenbaeva, VG Kessler // Acta Biomaterialia. – 2017. – Vol. 57. – P. 426-434. – URL: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2017.05.006].
Этот процесс связан с растворением мельчайших частиц с наибольшей поверхностной энергией и переносом массы на более крупные, что приводит к полидисперсности и увеличению размера частиц. Таким образом, это процесс, который необходимо предотвратить, чтобы сохранить размер частиц как можно меньшим и однородным. Для этой цели важно снизить растворимость образующей зародыш соли или подвижность составляющих ее ионов. Это может быть достигнуто множеством способов: охлаждением среды раствора, добавлением ионов-наблюдателей, добавлением поверхностно-активного вещества или биомолекулярной матрицы.This process is associated with the dissolution of the smallest particles with the highest surface energy and the transfer of mass to larger ones, which leads to polydispersity and an increase in particle size. Therefore, it is a process that must be prevented in order to keep the particle size as small and uniform as possible. For this purpose, it is important to reduce the solubility of the salt forming the nucleus or the mobility of its constituent ions. This can be achieved in a variety of ways: by cooling the solution environment, adding observer ions, adding a surfactant or a biomolecular matrix.
Для получения наночастиц карбоната кальция чаще всего используется процесс карбонизации, осуществляемый в реакторах при подаче газообразных продуктов реакции при поддержании постоянной температуры, постоянного перемешивания, равномерной подачи газа и определенных размеров барботирующих сопел [Formation of CaCO3 nanoparticles in the presence of terpineol / L. Xiang, Y. Xiang, Y. Wen, F. Wei // Materials Letters. – 2004. – Vol. 58, № 6. – P. 959-965. – URL: 10.1016/j.matlet.2003.07.034], что является усложнением процесса.To obtain calcium carbonate nanoparticles, the carbonization process is most often used, carried out in reactors by supplying gaseous reaction products while maintaining a constant temperature, constant stirring, uniform gas supply and certain sizes of bubbling nozzles [Formation of CaCO 3 nanoparticles in the presence of terpineol / L. Xiang , Y. Xiang, Y. Wen, F. Wei // Materials Letters. – 2004. – Vol. 58, No. 6. – P. 959-965. – URL: 10.1016/j.matlet.2003.07.034], which is a complication of the process.
Однако после проведения реакции карбонизации выход конечного продукта не является 100% и, следовательно, остается большое количество органических и неорганических непрореагировавших ионов, при попадании которых в другие среды, может образовываться фаза микрометровых частиц, так как микрометровые аллотропные модификации карбоната кальция являются более стабильными в растворах, нежели нанометровые. Также в статье не сказано о стабильности частиц и разрушении их в различных средах, так как это критично для понимания свойств и применения наночастиц. Также не была исследована токсичность частиц и органического стабилизатора терпинеола, в отличие от токсичности предлагаемых носителей, которая составляет не более 10 % на 100 000 клеток при добавлении 3 мг частиц.However, after the carbonization reaction, the yield of the final product is not 100% and, therefore, a large number of organic and inorganic unreacted ions remain, which, when released into other media, can form a phase of micrometer-sized particles, since micrometer-sized allotropic modifications of calcium carbonate are more stable in solutions , rather than nanometer ones. Also, the article does not talk about the stability of particles and their destruction in various environments, since this is critical for understanding the properties and applications of nanoparticles. Also, the toxicity of particles and the organic stabilizer terpineol has not been studied, in contrast to the toxicity of the proposed carriers, which is no more than 10% per 100,000 cells when adding 3 mg of particles.
В работе [Synthesis of hydrophobic CaCO3 nanoparticles / C. Wang, Y. Sheng, X. Zhao, Y. Pan, Hari-Bala, Z. Wang // Materials letters. – 2006. – Vol. 60, № 6, – P. 854-857. – URL: 10.1016/j.matlet.2005.10.035] осуществлялся синтез гидрофобных наночастиц CaCO3 методом карбонизации, имитируя биоминерализацию. В данной работе раствор C17H35COONa, синтезированный C17H35COOH и NaOH, использовался в качестве органического субстрата и среды для выращивания CaCO3. Среди недостатков данного синтеза перед предполагаемыми носителями является то, что полученный размер частиц слишком мал (порядка 10 нм, отношение диаметра к длине около 1:4), а также вытянутая форма не является эффективной для инкапсуляции и биораспределения в виду невозможности эффективно инкапсулировать лекарственный препарат из-за малой адсорбционной емкости таких частиц.In [Synthesis of hydrophobic CaCO 3 nanoparticles / C. Wang, Y. Sheng, X. Zhao, Y. Pan, Hari-Bala, Z. Wang // Materials letters. – 2006. – Vol. 60, No. 6, – P. 854-857. – URL: 10.1016/j.matlet.2005.10.035] the synthesis of hydrophobic CaCO 3 nanoparticles was carried out by carbonization, simulating biomineralization. In this work, a solution of C 17 H 35 COONa synthesized by C 17 H 35 COOH and NaOH was used as an organic substrate and medium for the growth of CaCO 3 . Among the disadvantages of this synthesis compared to the proposed carriers is that the resulting particle size is too small (about 10 nm, diameter to length ratio is about 1:4), and the elongated shape is not effective for encapsulation and biodistribution due to the inability to effectively encapsulate the drug from -due to the low adsorption capacity of such particles.
Также синтез наночастиц карбоната кальция методом золь-гель предлагается в работе [Controlling nucleation and growth of nano-CaCO3 via CO2 sequestration by a calcium alkoxide solution to produce nanocomposites for drug delivery application / N.G. Martin Palmqvist, J.-M. Nedelec, G.A. Seisenbaeva, V.G. Kessler // Acta biomaterialia. – 2017. – Vol. 57. – P. 426-434. – URL: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2017.05.006]. Твердый кальций оставляли для реакции при низкой температуре нагревания (около 40 °C) с сухим этанолом в течение 24 часов в атмосфере сухого азота. Когда металлический Са прореагировал с образованием оксида кальция, раствор удаляли декантацией с остаточных комков окисленного кальция. Гомогенный раствор приводили в контакт с окружающей атмосферой и через него барботировали диоксид углерода. В течение всего процесса контролировали рН. Таким образом, можно было получить очень маленькие и довольно однородные по размеру однофазные наночастицы кальцита CaCO3. Однако, частицы образуют крупные агрегаты размером 400–800 нм при высушивании и последующем переносе в водную среду. При этом данный метод является долгим и требует поддержания необходимых условий в течение 24 часов.Also, the synthesis of calcium carbonate nanoparticles by the sol-gel method is proposed in the work [Controlling nucleation and growth of nano-CaCO3 via CO2 sequestration by a calcium alkoxide solution to produce nanocomposites for drug delivery application / NG Martin Palmqvist, J.-M. Nedelec, GA Seisenbaeva, VG Kessler // Acta biomaterialia. – 2017. – Vol. 57. – P. 426-434. – URL: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2017.05.006]. The solid calcium was left to react at low heating temperature (about 40 °C) with dry ethanol for 24 hours under a dry nitrogen atmosphere. When Ca metal reacted to form calcium oxide, the solution was removed by decantation from the residual lumps of oxidized calcium. The homogeneous solution was brought into contact with the surrounding atmosphere and carbon dioxide was bubbled through it. The pH was monitored throughout the entire process. Thus, it was possible to obtain very small and fairly uniform in size single-phase calcite CaCO 3 nanoparticles. However, the particles form large aggregates with a size of 400–800 nm when dried and subsequently transferred to an aqueous environment. However, this method is long and requires maintaining the necessary conditions for 24 hours.
В работе китайских ученых [N.G. Martin Palmqvist, J.-M. Nedelec, G. A. Seisenbaeva, V. G. Kessler / Controlling nucleation and growth of nano-CaCO3 via CO2 sequestration by a calcium alkoxide solution to produce nanocomposites for drug delivery applications // Acta biomaterialia. – 2017. – Vol. 57. – P. 426-434. – URL: https://doi.org/10.1002/adfm.201808146] раскрывается синтез наночастиц аморфного CaCO3 с использованием полиакриловой кислоты (далее - ПАК) в качестве стабилизатора. Упомянутая методика основывается на поэтапном смешивании солей хлорида кальция (0,1М), карбоната натрия (0,1М) и ПАК (0,1М) в водных растворителях. Наночастицы охарактеризован как «сфероподобные» частицы аморфного карбоната кальция с размерами в диапазоне от 48 до 62 нм. Однако от заявленных наночастиц они отличаются тем, что не являются стабильными в средах с различной кислотностью, а также ограниченностью в выборе загружаемого терапевтического агента.In the work of Chinese scientists [NG Martin Palmqvist, J.-M. Nedelec, GA Seisenbaeva, VG Kessler / Controlling nucleation and growth of nano-CaCO 3 via CO 2 sequestration by a calcium alkoxide solution to produce nanocomposites for drug delivery applications // Acta biomaterialia. – 2017. – Vol. 57. – P. 426-434. – URL: https://doi.org/10.1002/adfm.201808146 ] discloses the synthesis of amorphous CaCO 3 nanoparticles using polyacrylic acid (hereinafter referred to as PAA) as a stabilizer. The mentioned technique is based on the step-by-step mixing of the salts calcium chloride (0.1M), sodium carbonate (0.1M) and PAA (0.1M) in aqueous solvents. The nanoparticles are characterized as "sphere-like" particles of amorphous calcium carbonate with sizes ranging from 48 to 62 nm. However, they differ from the claimed nanoparticles in that they are not stable in environments with different acidities, as well as in the limited choice of loaded therapeutic agent.
Наиболее близким из уровня техники выбрана патентная заявка [KR № 10-2022-0154395, опубл. 13.05.2021], в которой раскрыта методика получения наночастиц на основе карбоната кальция (CaCO3) с добавкой полиакриловой кислоты в качестве стабилизатора размера частиц. Описанная выше методика получения таких носителей является наиболее близкой к настоящему изобретению по совокупности существенных признаков: наночастицы получены с применением солей неорганических соединений щелочноземельных металлов; наночастицы получены с применением полиакриловой кислоты в качестве стабилизатора; наночастицы имеют размер в нанометровой области (10-150 нм); наночастицы получены в присутствии терапевтического агента. При этом имеется ряд отличий от заявляемого изобретения:The patent application [KR No. 10-2022-0154395, publ. 05/13/2021], which discloses a method for producing nanoparticles based on calcium carbonate (CaCO 3 ) with the addition of polyacrylic acid as a particle size stabilizer. The method described above for obtaining such carriers is closest to the present invention in terms of the totality of essential features: nanoparticles are obtained using salts of inorganic compounds of alkaline earth metals; nanoparticles were obtained using polyacrylic acid as a stabilizer; nanoparticles have a size in the nanometer region (10-150 nm); nanoparticles are obtained in the presence of a therapeutic agent. There are a number of differences from the claimed invention:
1. Данная методика синтеза требует многостадийного процесса (4-5 стадий синтеза);1. This synthesis technique requires a multi-stage process (4-5 stages of synthesis);
2. Данная методика предполагает синтез носителей в условиях повышенной температуры (100°С и более) и пониженной температуры (4°С), что делает невозможным загрузку многих биологически активных веществ, в том числе релевантных для ФДТ;2. This technique involves the synthesis of carriers under conditions of elevated temperature (100°C or more) and low temperature (4°C), which makes it impossible to load many biologically active substances, including those relevant for PDT;
3. Полученный материал стабилен при постоянных условиях комнатной температуры и влажности на протяжении нескольких месяцев, однако стабильность при различных кислотностях среды не была доказана;3. The resulting material is stable under constant conditions of room temperature and humidity for several months, but stability at various acidities has not been proven;
4. Эффективности инкапсуляции биологически активного компонента не превышает 80%.4. The efficiency of encapsulation of the biologically active component does not exceed 80%.
Таким образом, существует задача получения наноструктурированных лекарственных форм для доставки терапевтических агентов, создания новых или оптимизации существующих способов получения наноструктурированных лекарственных форм, подходящих для использования в комбинированной ФДТ.Thus, there is a problem of obtaining nanostructured dosage forms for the delivery of therapeutic agents, creating new or optimizing existing methods for obtaining nanostructured dosage forms suitable for use in combined PDT.
Сущность заявляемого изобретения заключается в получении наночастиц, характеризующихся сферической формой, пористой поверхностью и возможностью контроля размера в диапазоне от 20 до 500 нм. The essence of the claimed invention is to obtain nanoparticles characterized by a spherical shape, a porous surface and the ability to control the size in the range from 20 to 500 nm.
Изобретение представляет собой наноструктурированные лекарственные формы, способ их получения, который позволяет эффективно включать в их структуру широкий спектр терапевтических химиопрепаратов, фотосенсибилизаторов и их комбинацию для использования в комбинированной химиотерапии и ФДТ ЗНО. The invention represents nanostructured dosage forms, a method for their preparation, which makes it possible to effectively incorporate into their structure a wide range of therapeutic chemotherapy drugs, photosensitizers and their combination for use in combination chemotherapy and PDT of cancer.
Способ, представленный в настоящем изобретении, позволяет получить наноразмерные носители химиопрепаратов и фотосенсибилизаторов, обладающих рядом преимуществ, недостижимых посредством применения существующих технических решений: The method presented in the present invention makes it possible to obtain nanosized carriers of chemotherapy drugs and photosensitizers, which have a number of advantages that are not achievable through the use of existing technical solutions:
1. Возможность получения суспензии наночастиц с высокой их концентрацией с использованием низкозатратной технологии;1. The possibility of obtaining a suspension of nanoparticles with a high concentration using low-cost technology;
2. Методика синтеза наноразмерных носителей одностадийная и занимает малое количество времени (около 2х часов); 2. The method for the synthesis of nanosized carriers is one-step and takes a short amount of time (about 2 hours);
3. Возможность включения широкого спектра химиопрепаратов и фотосенсибилизаторов; 3. Possibility of including a wide range of chemotherapy drugs and photosensitizers;
4. Повышенная по сравнению с ближайшим аналогом адсорбционная емкость включения терапевтического соединения; 4. Increased adsorption capacity of the inclusion of a therapeutic compound compared to the closest analogue;
5. Повышенная агрегативная устойчивость в биологических средах;5. Increased aggregative stability in biological environments;
6. Оптимальные фармакокинетические параметры и физико-химические характеристики, что позволяет обеспечить локальное воздействие на опухолевую ткань; 6. Optimal pharmacokinetic parameters and physicochemical characteristics, which allows for local effects on tumor tissue;
7. Размерные характеристики получаемых носителей обеспечивают их захват и удержание опухолевыми клетками, что увеличивает эффективность терапии ЗНО; 7. The dimensional characteristics of the resulting carriers ensure their capture and retention by tumor cells, which increases the effectiveness of cancer therapy;
8. Полученные носители показывают высокую противоопухолевую активность по отношению к раку шейки матки, меланомы, раку молочной железы и колоректальному раку.8. The resulting carriers show high antitumor activity against cervical cancer, melanoma, breast cancer and colorectal cancer.
Технический результат заключается в расширении арсенала существующих подходов к созданию стабильных нетоксичных и эффективных лекарственных форм, с высокими адсорбционными свойствами, удерживающей способностью, а также возможностью безопасного выхода из организма, а именно решает задачу создания наноразмерных носителей, состоящих из соединений щелочноземельных металлов, пригодных для доставки в очаг интереса (опухолевую ткань) для комбинированной ФДТ и химиотерапии ЗНО. The technical result consists in expanding the arsenal of existing approaches to creating stable, non-toxic and effective dosage forms with high adsorption properties, retention capacity, as well as the possibility of safe exit from the body, namely, it solves the problem of creating nano-sized carriers consisting of alkaline earth metal compounds suitable for delivery to the focus of interest (tumor tissue) for combined PDT and cancer chemotherapy.
Технический результат состоит в получении лекарственной формы, состоящей из наночастиц с размером в диапазоне от 20 до 500 нм для реализации комбинированной ФДТ ЗНО, с возможностью получения суспензии наночастиц, с высокой концентрацией и использованием низкозатратной технологии, одностадийной методикой синтеза наноразмерных носителей, которая занимает малое количество времени (около 2х часов), с возможностью включения широкого спектра химиопрепаратов и фотосенсибилизаторов, повышенной по сравнению с ближайшим аналогом адсорбционной емкостью включения терапевтического соединения, повышенной агрегативной устойчивостью в биологических средах, оптимальными фармакокинетическими параметрами и физико-химическими характеристиками, что позволяет обеспечить локальное воздействие на опухолевую ткань.The technical result consists in obtaining a dosage form consisting of nanoparticles with a size in the range from 20 to 500 nm for the implementation of combined PDT of cancer, with the possibility of obtaining a suspension of nanoparticles, with a high concentration and the use of low-cost technology, a one-step method for the synthesis of nanosized carriers, which takes a small amount time (about 2 hours), with the possibility of including a wide range of chemotherapy drugs and photosensitizers, increased adsorption capacity of the inclusion of a therapeutic compound compared to the closest analogue, increased aggregative stability in biological media, optimal pharmacokinetic parameters and physicochemical characteristics, which allows for local effects on tumor tissue.
Исследования показали, что лекарственные формы, представляющие собой наноструктурированные носители, имеют оптимальные с точки зрения медицинского применения размеры (< 100 нм), имеют высокую адсорбционную емкость, обладают хорошей диспергируемостью и стабильностью в водных растворах, биологической инертностью и биодеградируемостью.Studies have shown that dosage forms, which are nanostructured carriers, have optimal sizes from the point of view of medical use (<100 nm), have high adsorption capacity, have good dispersibility and stability in aqueous solutions, biological inertness and biodegradability.
Такие носители обладают лучшими фармакокинетическими свойствами в основных органных системах организма и внутри солидных ЗНО в сравнении с уступающими по характеристикам коммерчески доступными аналогами и могут быть применены в терапии ЗНО.Such carriers have better pharmacokinetic properties in the main organ systems of the body and inside solid cancers in comparison with commercially available analogues that are inferior in characteristics and can be used in the treatment of cancers.
Полученные в рамках заявляемого продукта частицы могут быть использованы для реализации комбинированной ФДТ ЗНО, обеспечивая возможность доставки в очаг заболевания химиопрепараты и фотосенсибилизирующие агенты с последующим развитием в опухоли фотохимической реакции, разрушающей опухолевые клетки. ФДТ является неинвазивным высокоэффективным методом лечения ЗНО, который отличается точностью локализации и, следовательно, минимальным воздействием на здоровые ткани организма.The particles obtained within the framework of the claimed product can be used to implement combined PDT of cancer, providing the possibility of delivering chemotherapy drugs and photosensitizing agents to the site of the disease with the subsequent development of a photochemical reaction in the tumor that destroys tumor cells. PDT is a non-invasive, highly effective method of treating cancer, which is characterized by precise localization and, therefore, minimal impact on healthy tissues of the body.
Использование заявленного изобретения в качестве носителя терапевтических соединений позволяет сконцентрировать весь терапевтический потенциал непосредственно внутри образования, что приводит к максимальному эффекту терапии при минимальном воздействии на окружающие здоровые ткани. The use of the claimed invention as a carrier of therapeutic compounds makes it possible to concentrate the entire therapeutic potential directly inside the formation, which leads to the maximum effect of therapy with minimal impact on surrounding healthy tissue.
Существует несколько клинически релевантных примеров:There are several clinically relevant examples:
1) Рак желудка. Статистические данные по ЗНО желудка показали, что более половины пациентов являются людьми пожилого возраста, которым противопоказаны какие-либо оперативные вмешательства. Вследствие этого использование заявленного изобретения является альтернативой хирургическому лечению, позволяя ввести и удержать терапевтические агенты в очаге заболевания.1) Stomach cancer. Statistics on gastric cancer have shown that more than half of the patients are elderly people who are contraindicated for any surgical interventions. As a result, the use of the claimed invention is an alternative to surgical treatment, allowing the introduction and retention of therapeutic agents at the site of the disease.
2) Карцинома шейки матки. Терапия ЗНО шейки матки в большинстве случаев включает в себя комбинацию ФДТ и химиотерапии. Для облегчения процесса лечения без снижения эффективности лечения предлагается использование заявленного изобретения при реализации ФДТ.2) Cervical carcinoma. Treatment of cervical cancer in most cases includes a combination of PDT and chemotherapy. To facilitate the treatment process without reducing the effectiveness of treatment, it is proposed to use the claimed invention in the implementation of PDT.
3) Рак мочевого пузыря. При терапии поверхностного рака мочевого пузыря важнейшим требованием к методу лечения является точная локализация и минимизация воздействия на окружающие здоровые клетки органа. Метод ФДТ с использованием описываемых носителей позволяет точно локализовать и удержать терапевтическое соединение, что обеспечивает увеличение эффективности терапии и минимальным побочным эффектам.3) Bladder cancer. When treating superficial bladder cancer, the most important requirement for the treatment method is precise localization and minimizing the effect on surrounding healthy cells of the organ. The PDT method using the described carriers allows for precise localization and retention of the therapeutic compound, which ensures increased effectiveness of therapy and minimal side effects.
Таким образом объектом настоящего изобретения является лекарственная форма, представляющая собой наночастицы щелочноземельных металлов и их анионов, способ их синтеза, а также варианты применения указанных наночастиц в области терапии ЗНО.Thus, the object of the present invention is a dosage form representing nanoparticles of alkaline earth metals and their anions, a method for their synthesis, as well as options for using these nanoparticles in the field of cancer therapy.
На иллюстрациях дано:The illustrations show:
На фигуре 1 представлены электронные микрофотографии (1) и распределение по размерам (2) наночастиц аморфного карбоната кальция, полученных описанным способом с добавлением полиакриловой кислоты (Далее – ПАК).Figure 1 shows electron micrographs (1) and size distribution (2) of amorphous calcium carbonate nanoparticles obtained by the described method with the addition of polyacrylic acid (hereinafter referred to as PAA).
На фигуре 2 представлены электронные микрофотографии (3) и распределение по размерам (4) наночастиц аморфного карбоната кальция, полученных описанным способом с добавлением бычьего сывороточного альбумина (Далее – БСА).Figure 2 shows electron micrographs (3) and size distribution (4) of amorphous calcium carbonate nanoparticles obtained by the described method with the addition of bovine serum albumin (hereinafter referred to as BSA).
На фигуре 3 представлены кривые высвобождения доксорубицина 5 – в слабокислой (рН 6.2) среде, 6 - в кислой среде (рН 5.5.), 7 - в слабощелочной (рН 7.4)Figure 3 shows the release curves of doxorubicin 5 - in a slightly acidic (pH 6.2) environment, 6 - in an acidic environment (pH 5.5), 7 - in a slightly alkaline (pH 7.4)
На фигуре 4 представлены результаты токсичности препаратов радахлорина и доксорубицина, инкапсулированных в наноразмерные носители с различными концентрациями, измеренные методом проточной цитометрии. Для сравнения использовались радахлорин и доксорубицин в свободной форме с аналогичными концентрациями. Столбцы под номером 1 характеризуют свободный доксорубицин, столбцы 2 - доксорубицин в наночастицах, 3 – свободный доксорубицин, облученный лазером, 4 – доксорубицин в наночастицах, облученный лазером, 5 – свободный радахлорин, 6 – радахлорин в наночастицах, 7 – свободный радахлорин, облученный лазером, 8 – радахлорин в наночастицах, облученный лазером, 9 – комбинация радахлорина и доксорубицина, облученная лазером. Группа I означает радахлорин 0.17 мкг, доксорубицин 6 мкг. Группа II радахлорин 0.72 мкг, доксорубицин 10 мкг. Группа III радахлорин 1.4 мкг, доксорубицин 14 мкг. Группа IV 5 мкг, доксорубицин 20 мкг.Figure 4 presents the toxicity results of the drugs radachlorin and doxorubicin encapsulated in nanosized carriers with various concentrations, measured by flow cytometry. For comparison, free form radachlorin and doxorubicin were used at similar concentrations. Columns numbered 1 characterize free doxorubicin, columns 2 - doxorubicin in nanoparticles, 3 - free doxorubicin irradiated by laser, 4 - doxorubicin in nanoparticles irradiated by laser, 5 - free radachlorin, 6 - radachlorin in nanoparticles, 7 - free radachlorin irradiated by laser , 8 – radachlorin in nanoparticles, irradiated with a laser, 9 – combination of radachlorin and doxorubicin, irradiated with a laser. Group I means radachlorin 0.17 mcg, doxorubicin 6 mcg. Group II radachlorin 0.72 mcg, doxorubicin 10 mcg. Group III radachlorin 1.4 mcg, doxorubicin 14 mcg. Group IV 5 mcg, doxorubicin 20 mcg.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом:The inventive method is carried out as follows:
Этап 1Stage 1
Синтез наноразмерных носителей на основе солей неорганических соединений щелочноземельных металлов и их анионов:Synthesis of nanosized carriers based on salts of inorganic compounds of alkaline earth metals and their anions:
1. Изготавливают растворы солей неорганических соединений щелочноземельных металлов и их анионов и органических добавок необходимой молярности;1. Prepare solutions of salts of inorganic compounds of alkaline earth metals and their anions and organic additives of the required molarity;
2. Полученные растворы поэтапно смешивают в равных пропорциях при умеренном перемешивании на магнитной мешалке2. The resulting solutions are mixed step by step in equal proportions with moderate stirring on a magnetic stirrer
3. Полученную суспензию осаждают путем центрифугирования и очищают от непрореагировавших компонентов.3. The resulting suspension is precipitated by centrifugation and purified from unreacted components.
Этап 2Stage 2
Включение лекарственного препарата в структуру наноразмерных носителей:Incorporation of a drug into the structure of nanosized carriers:
1. К наночастицам, полученным на этапе 1, добавляют терапевтический агент в необходимой дозировке;1. A therapeutic agent is added to the nanoparticles obtained in step 1 in the required dosage;
2. Смесь наночастиц и терапевтического агента инкубируют при умеренном перемешивании на магнитной мешалке;2. The mixture of nanoparticles and therapeutic agent is incubated with moderate stirring on a magnetic stirrer;
3. Полученную суспензию осаждают путем центрифугирования для получения осадка из наночастиц, связанных с терапевтическим агентом и очищают от несвязавшегося препарата.3. The resulting suspension is precipitated by centrifugation to obtain a sediment of nanoparticles bound to the therapeutic agent and purified from unbound drug.
Далее осуществление изобретения показано на конкретных примерах, что не должно восприниматься как ограничение в отношении созданного изобретения. Further, the implementation of the invention is shown in specific examples, which should not be taken as a limitation in relation to the invention created.
Пример 1. Синтез наноразмерных носителей на основе карбоната кальция (CaCO3) с использованием ПАК.Example 1. Synthesis of nanosized carriers based on calcium carbonate (CaCO 3 ) using PAA.
Готовят водные 0,1М растворы солей карбоната натрия и хлорида кальция; для этого 106 мг Na2CO3 и 147 мг CaCl2*2H2O растворяют в 10 мл дистиллированной воды. Затем готовят 0,4 мкМ водный раствор ПАК; для этого 30 мг ПАК растворяют в 10 мл дистиллированной воды. Затем 1 мл раствора хлорида кальция соединяют с 1 мл раствора ПАК и оставляют при непрерывном перемешивании на магнитной мешалке в течение 1 часа. Далее к полученной смеси добавляют 1 мл раствора карбоната кальция и также перемешивают в течение 1 часа. При этом появляется заметное помутнение смеси, что свидетельствует об образовании наночастиц. Затем полученную суспензию откручивают на центрифуге при 14000 rps в течение 4 минут для получения осадка из наночастиц аморфного карбоната кальция. Полученный осадок очищается от примесей путем двукратной промывки 96% раствором этанола.Prepare aqueous 0.1 M solutions of sodium carbonate and calcium chloride salts; for this 106 mg Na2CO3and 147 mg CaCl2*2H2O dissolve in 10 ml of distilled water. Then a 0.4 μM aqueous solution of PAA is prepared; To do this, 30 mg of PAA is dissolved in 10 ml of distilled water. Then 1 ml of calcium chloride solution is combined with 1 ml of PAA solution and left with continuous stirring on a magnetic stirrer for 1 hour. Next, 1 ml of calcium carbonate solution is added to the resulting mixture and also stirred for 1 hour. In this case, a noticeable turbidity of the mixture appears, which indicates the formation of nanoparticles. Then the resulting suspension is spun in a centrifuge at 14,000 rps for 4 minutes to obtain a sediment of amorphous calcium carbonate nanoparticles. The resulting precipitate is cleaned of impurities by washing twice with a 96% ethanol solution.
Для синтеза используются: Дигидрат хлорида кальция (CaCl2, MW = 147,01), безводный карбонат натрия (Na2CO3, MW = 105,99), полиакриловая кислота (ПАК, MW = 6900), очищенная вода с удельным сопротивлением выше 18,2 MΩ cm-1 из трехступенчатой системы очистки Milli-Q Plus 185.For synthesis, the following are used: Calcium chloride dihydrate (CaCl 2 , MW = 147.01), anhydrous sodium carbonate (Na 2 CO 3 , MW = 105.99), polyacrylic acid (PAA, MW = 6900), purified water with a resistivity higher 18.2 MΩ cm -1 from the Milli-Q Plus 185 three-stage cleaning system.
Контроль формирования наночастиц, их размеров и морфологии был проведен методом DLS и сканирующей электронной микроскопии (фигура 1). Наночастицы примерно сферические с близким средним размером (80-120 нм).The formation of nanoparticles, their sizes and morphology were monitored by DLS and scanning electron microscopy (Figure 1). Nanoparticles are approximately spherical with a similar average size (80-120 nm).
Пример 2. Синтез наноразмерных носителей на основе карбоната кальция (CaCO3) с использованием БСА. Example 2. Synthesis of nanosized carriers based on calcium carbonate (CaCO 3 ) using BSA.
Готовят водные 0,1М растворы солей карбоната натрия и хлорида кальция; для этого 106 мг Na2CO3 и 147 мг CaCl2*2H2O растворяют в 10 мл дистиллированной воды. Затем готовят водный раствор БСА с концентрацией 10 мг/мл; для этого 100 мг БСА растворяют в 10 мл дистиллированной воды. Затем 1 мл раствора хлорида кальция соединяют с 1 мл раствора БСА и оставляют при непрерывном перемешивании на магнитной мешалке в течение 1 часа. Далее к полученной смеси добавляют 1 мл раствора карбоната кальция и также перемешивают в течение 1 часа. При этом появляется заметное помутнение смеси, что свидетельствует об образовании наночастиц. Затем полученную суспензию откручивают на центрифуге при 14000 rps в течение 4 минут для получения осадка из наночастиц аморфного карбоната кальция. Полученный осадок очищается от непрореагировавших компонент путем двукратной промывки 96% этанолом.Prepare aqueous 0.1 M solutions of sodium carbonate and calcium chloride salts; for this 106 mg Na2CO3and 147 mg CaCl2*2H2O dissolve in 10 ml of distilled water. Then prepare an aqueous solution of BSA with a concentration of 10 mg/ml; To do this, 100 mg of BSA is dissolved in 10 ml of distilled water. Then 1 ml of calcium chloride solution is combined with 1 ml of BSA solution and left with continuous stirring on a magnetic stirrer for 1 hour. Next, 1 ml of calcium carbonate solution is added to the resulting mixture and also stirred for 1 hour. In this case, a noticeable turbidity of the mixture appears, which indicates the formation of nanoparticles. Then the resulting suspension is spun in a centrifuge at 14,000 rps for 4 minutes to obtain a sediment of amorphous calcium carbonate nanoparticles. The resulting precipitate is cleared of unreacted components by washing twice with 96% ethanol.
Для синтеза используют:For synthesis use:
Дигидрат хлорида кальция (CaCl2, MW = 147,01), безводный карбонат натрия (Na2CO3, MW = 105,99), бычий сывороточный альбумин, очищенная вода с удельным сопротивлением выше 18,2 MΩ cm-1 из трехступенчатой системы очистки Milli-Q Plus 185.Calcium chloride dihydrate (CaCl 2 , MW = 147.01), anhydrous sodium carbonate (Na 2 CO 3 , MW = 105.99), bovine serum albumin, purified water with resistivity above 18.2 MΩ cm -1 from a three-stage system Cleaning Milli-Q Plus 185.
Контроль формирования наночастиц, их размеров и морфологии был проведен методом DLS и сканирующей электронной микроскопии (фигура 2). Наночастицы примерно сферические с близким средним размером (300-400 нм).The formation of nanoparticles, their sizes and morphology were monitored by DLS and scanning electron microscopy (Figure 2). Nanoparticles are approximately spherical with a similar average size (300-400 nm).
Включение лекарственного препарата в структуру носителейIncorporation of a drug into the structure of carriers
Радахлорин (концентрат, 0,35%), Доксорубицин (концентрат, 20%). Radachlorin (concentrate, 0.35%), Doxorubicin (concentrate, 20%).
Эффективность включения лекарственного препарата была исследована методом спектрофотометрии, с использованием которого изучали количество высвободившегося лекарственного препарата во времени в различных средах. Для этого частицы с включенным препаратом инкубировали в среде с необходимым уровнем кислотности (кислый буфер, нейтральный буфер, щелочной буфер), отбирая в процессе образцы в определенные временные точки. Таким образом, были запакованы препараты доксорубицина и радахлорина, с эффективностью адсорбции 90% и больше, а также составлены графики высвобождения лекарственных препаратов из частиц во времени (фигура 3).The effectiveness of drug incorporation was examined by spectrophotometry, which examined the amount of drug released over time in different media. To do this, particles with the included drug were incubated in a medium with the required level of acidity (acidic buffer, neutral buffer, alkaline buffer), taking samples at certain time points during the process. Thus, preparations of doxorubicin and radachlorin were packaged with an adsorption efficiency of 90% or more, and graphs were drawn up for the release of drugs from particles over time (Figure 3).
Эксперименты in vitro.In vitro experiments.
Клеточная линия меланомы мыши (клетки B16-F10) была получена из коллекции культур американского типа. Клетки культивировали в среде αMEM с добавлением 10% фетальной бычьей сыворотки (ФБС) и дополнительных 2 мМ глутамина. Культуру клеток поддерживали в стерильной увлажненной атмосфере, содержащей 95% воздуха и 5% CO2, при 37°C. На фигуре 4 представлены графики, отражающие Токсичность препаратов радахлорина и доксорубицина, инкапсулированные в наноразмерные носители с различными концентрациями, измеренные методом проточной цитометрии. Для сравнения использовались радахлорин и доксорубицин в свободной форме с аналогичными концентрациями.A mouse melanoma cell line (B16-F10 cells) was obtained from the American Type Culture Collection. Cells were cultured in αMEM supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS) and an additional 2 mM glutamine. The cell culture was maintained in a sterile humidified atmosphere containing 95% air and 5% CO 2 at 37°C. Figure 4 presents graphs reflecting the toxicity of the drugs radachlorin and doxorubicin, encapsulated in nano-sized carriers with various concentrations, measured by flow cytometry. For comparison, free form radachlorin and doxorubicin were used at similar concentrations.
Пример 3. Эксперименты по исследованию токсичности in vitro.Example 3: In vitro toxicity experiments.
1) Проточная цитометрия1) Flow cytometry
Для изучения токсичности полимерных носителей использовали проточную цитометрию (FACS Aria, BD, США). Для этого клетки B16-F10 высевали в 6-луночный планшет в количестве 1,0×105 клеток на лунку. На следующий день носители добавляли к клеткам. На следующий день клетки снимали раствором трипсин-ЭДТА и центрифугировали в течение 4 мин при 4000 об/мин, затем ресуспендировали в PBS. Перед исследованием добавляли 1 мкл 7-AAD и инкубировали в течение 15 мин в темноте при комнатной температуре. Flow cytometry (FACS Aria, BD, USA) was used to study the toxicity of polymer carriers. For this purpose, B16-F10 cells were seeded into a 6-well plate in an amount of 1.0×10 5 cells per well. The next day, vehicles were added to the cells. The next day, cells were removed with trypsin-EDTA solution and centrifuged for 4 min at 4000 rpm, then resuspended in PBS. Before testing, 1 μl of 7-AAD was added and incubated for 15 min in the dark at room temperature.
2) Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия2) Confocal laser scanning microscopy
Для изучения токсичности полимерных носителей использовали анализ "live/dead" (живые/мертвые) с использованием кальцеина и пропидия. Для этого клетки B16-F10 высевали в 24-луночный планшет в количестве 25 000 клеток на лунку, в тот же день образцы были добавлены в лунки. На следующий день клетки B16-F10 окрашивали 0,2 мкл кальцемином (окрашивание живых клеток, зеленый цвет) и 3 мкл пропидия йодида (окрашивание мертвых клеток, красный цвет) в течение 30 мин при 37 °C и 5% CO2. Затем клетки смотрели под конфокальным микроскопом (Leica TCS SP8). Для визуализации живых клеток использовали аргоновый лазер, излучающий с длиной волны 488 нм. Для визуализации мертвых клеток использовали гелий-неоновый лазер, излучающий с длиной волны 543 нм. Конфокальное отверстие было установлено на 1 единицу Эйри, и изображения были сделаны с помощью объектива HC PL FLUOTAR 10x/ 0,30 PH2.A live/dead assay using calcein and propidium was used to study the toxicity of polymer carriers. To do this, B16-F10 cells were seeded into a 24-well plate at a rate of 25,000 cells per well, and samples were added to the wells on the same day. The next day, B16-F10 cells were stained with 0.2 μl calcemin (live cell stain, green) and 3 μl propidium iodide (dead cell stain, red) for 30 min at 37 °C and 5% CO 2 . The cells were then viewed under a confocal microscope (Leica TCS SP8). An argon laser emitting at a wavelength of 488 nm was used to visualize living cells. To visualize dead cells, a helium-neon laser emitting at a wavelength of 543 nm was used. The confocal aperture was set to 1 Airy unit and images were taken using an HC PL FLUOTAR 10x/ 0.30 PH2 objective.
Эксперименты in vivo.In vivo experiments.
Для изучения терапевтической активности наноструктурированных фармацевтически подходящих лекарственных форм были использованы мыши Balb/c в возрасте 3-4 недель с развитой моделью опухолевого заболевания, стерильный шприц со съемной иглой 29 г, изофлуран, золазепама гидрохлорид, ксилазина гидрохлорид, фосфатно-буферный физиологический раствор. К животным применялся метод комбинированная химио- и ФДТ с введение лекарственной формы в терапевтически подходящей концентрации. По результатам 10дневной терапии наблюдался выраженный терапевтический эффект, проявляющийся в отсутствии увеличения объема опухоли по сравнению с контрольными образцами, которые не подвергались лечению. По истечению 10 дней терапии, органы (сердце, легкие, почки, печень и селезенку) были собраны для гистологического анализа, который показал отсутствие поражений здоровых тканей. To study the therapeutic activity of nanostructured pharmaceutically suitable dosage forms, Balb/c mice aged 3-4 weeks with a developed model of tumor disease, a sterile syringe with a removable needle of 29 g, isoflurane, zolazepam hydrochloride, xylazine hydrochloride, and phosphate-buffered saline were used. A combined chemo- and PDT method was used on animals with the administration of a dosage form in a therapeutically appropriate concentration. According to the results of 10-day therapy, a pronounced therapeutic effect was observed, manifested in the absence of an increase in tumor volume compared to control samples that were not treated. After 10 days of therapy, the organs (heart, lungs, kidneys, liver and spleen) were collected for histological analysis, which showed no damage to healthy tissue.
Наноразмерные носители химиотерапевтических агентов и фотосенсибилизаторов, обладающих противоопухолевыми свойствами, полученных путем соосаждения солей неорганических соединений щелочноземельных металлов и их анионов в присутствии органических добавок и терапевтических агентов, обладают следующими преимуществами: (1) высокая стабильность в средах с различной кислотностью, (2) высокая емкость и эффективность включения лекарственного препарата и (3) синергизм между химиотерапией и ФДТ. Как следствие, комбинированная химио- и ФДТ показала высокую терапевтическую эффективность против различных ЗНО (рак шейки матки, меланома, рак молочной железы и колоректальный рак) без каких-либо существенных побочных эффектов на здоровые органы (сердце, легкие, почки, печень и селезенку).Nanosized carriers of chemotherapeutic agents and photosensitizers with antitumor properties, obtained by coprecipitation of salts of inorganic compounds of alkaline earth metals and their anions in the presence of organic additives and therapeutic agents, have the following advantages: (1) high stability in environments with varying acidity, (2) high capacity and efficacy of drug inclusion and (3) synergy between chemotherapy and PDT. As a result, combined chemo- and PDT has shown high therapeutic efficacy against various cancers (cervical cancer, melanoma, breast cancer and colorectal cancer) without any significant side effects on healthy organs (heart, lungs, kidneys, liver and spleen) .
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2822629C1 true RU2822629C1 (en) | 2024-07-10 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2552957C2 (en) * | 2010-02-26 | 2015-06-10 | Универсидад Де Наварра | Nanoparticle (versions), composition containing said nanoparticle, food product including said composition and method of producing said nanoparticle (versions) |
| RU2610170C1 (en) * | 2016-02-12 | 2017-02-08 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "БиоКлиникум" | Nanomaterial for targeted delivery of anticancer agents and anticancer agents based on it |
| RU2691938C1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-06-19 | Федеральное бюджетное учреждение науки "Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН ГНЦ ВБ "Вектор" Роспотребнадзора) | Antitumour agent based on biodegradable nanoparticles carrying a recombinant human tumor necrosis factor alpha |
| CN110997569B (en) * | 2017-06-02 | 2022-06-17 | 奈科斯多特股份公司 | Method for obtaining encapsulated nanoparticles |
| KR20220154395A (en) * | 2021-05-13 | 2022-11-22 | 케이비바이오메드 주식회사 | Nanoparticles comprising resveratrol |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2552957C2 (en) * | 2010-02-26 | 2015-06-10 | Универсидад Де Наварра | Nanoparticle (versions), composition containing said nanoparticle, food product including said composition and method of producing said nanoparticle (versions) |
| RU2610170C1 (en) * | 2016-02-12 | 2017-02-08 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "БиоКлиникум" | Nanomaterial for targeted delivery of anticancer agents and anticancer agents based on it |
| CN110997569B (en) * | 2017-06-02 | 2022-06-17 | 奈科斯多特股份公司 | Method for obtaining encapsulated nanoparticles |
| RU2691938C1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-06-19 | Федеральное бюджетное учреждение науки "Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН ГНЦ ВБ "Вектор" Роспотребнадзора) | Antitumour agent based on biodegradable nanoparticles carrying a recombinant human tumor necrosis factor alpha |
| KR20220154395A (en) * | 2021-05-13 | 2022-11-22 | 케이비바이오메드 주식회사 | Nanoparticles comprising resveratrol |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| N.G. Martin Palmqvist et al., Controlling nucleation and growth of nano-CaCO3 via CO2 sequestration by a calcium alkoxide solution to produce nanocomposites for drug delivery applications // Acta biomaterialia, 2017, Vol. 57, p. 426-434, https://doi.org/10.1002/adfm.201808146. * |
| ВЕРХОВСКИЙ РОМАН АРКАДЬЕВИЧ, Обоснование использования микронных и субмикронных частиц ватерита в качестве потенциальных систем доставки лекарственных средств, реферат диссертации, Санкт-Петербург, 2021. Утехина, Г. Б. Сергеев, "Органические наночастицы", Успехи Химии, 2011; 80 (3), стр. 233-248. М. Д. МИХАЙЛОВ, Химические методы получения наночастиц и наноматериалов [учебное пособие], Санкт-Петербург, Издательство Политехнического университета, 2012. Н. Г. Седуш и др. НАНОСОМАЛЬНЫЕ ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ФОРМЫ НА ОСНОВЕ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ СОПОЛИМЕРОВ ЛАКТИДА С РАЗЛИЧНОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРОЙ И АРХИТЕКТУРОЙ, РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ, 2021, том 16, Nо 4, с. 462-481. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fu et al. | Mesoporous platinum nanoparticle-based nanoplatforms for combined chemo-photothermal breast cancer therapy | |
| Hasanzadeh Kafshgari et al. | Insights into theranostic properties of titanium dioxide for nanomedicine | |
| US9162079B2 (en) | Activatable particles, preparations and uses | |
| US20130023714A1 (en) | Medical and Imaging Nanoclusters | |
| CN107095859B (en) | Drug-loaded nanocapsule with tumor cell bioreductive microenvironment sensitivity and preparation method thereof | |
| Miao et al. | Recent advances in the biomedical applications of black phosphorus quantum dots | |
| CN113694023B (en) | Oxidation response type nano micelle and preparation method and application thereof | |
| CN108295046A (en) | The preparation method and albumin nanoparticle obtained of a kind of albumin nanoparticle and application | |
| CN101411879B (en) | SiO2/Au nano material with nucleocapsid structure-biological protein medicament complex and preparation method thereof | |
| CN112999153B (en) | Nano micelle carrying chemotherapeutic drug/photosensitizer and preparation method and application thereof | |
| CN108578696B (en) | A liposome microbubble-loaded metal-ICG self-assembled composite system | |
| CN112546025A (en) | Preparation method of Ce6@ CMCS-DSP-IPI549 antitumor nano-delivery system | |
| Liu et al. | Near-infrared light-triggered nanobomb for in situ on-demand maximization of photothermal/photodynamic efficacy for cancer therapy | |
| CN118161626A (en) | Preparation method and application of core-shell nanocomposite material with biomimetic modification of erythrocyte membrane | |
| Cui et al. | Biomimetic light-activatable graphene-based nanoarchitecture for synergistic chemophotothermal therapy | |
| He et al. | Polymyxin E biomineralized and doxorubicin-loaded gold nanoflowers nanodrug for chemo-photothermal therapy | |
| Zhang et al. | Light‐Directed Self‐Powered Metal‐Organic Framework Based Nanorobots for Deep Tumor Penetration | |
| RU2822629C1 (en) | Method for preparing pharmaceutically acceptable dosage forms and using them in combined chemotherapy and photodynamic therapy of malignant neoplasms | |
| CN105233282B (en) | A kind of multifunctional nanomedicine composition and preparation method thereof | |
| CN111773181B (en) | A kind of simvastatin-loaded bone-targeting composite lipid nanoparticles and its application | |
| CN109620976B (en) | A kind of phase change nanoparticle and its preparation method and application | |
| CN114073776A (en) | Preparation of nanoparticles with targeting or photo-thermal function based on polytannic acid modification technology | |
| CN114015064B (en) | Porphyrin MOF nanosheet with ultrasonic stimulus response, and preparation method and application thereof | |
| CN113456587B (en) | Preparation and application of a glutathione-responsive nano-drug carrier targeting breast cancer stem cells | |
| CN116585487A (en) | Hollow mesoporous silica loaded elemene nanoparticle, and preparation method and application thereof |