Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

Сравнительная характеристика биологической активности комплексных соединений цинка с некоторыми антимикробными средствами

03.00.07 - микробиология

кандидата биологических наук

Краснов Андрей Александрович

Саратов - 2007

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Лазурина Людмила Петровна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Щербаков Анатолий Анисимович

доктор медицинских наук, Плотников Олег Петрович

Ведущая организация:

ГОУ ВПО Ульяновский государственный университет

Защита диссертации состоится «14» ноября 2007г., в 09.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.04 в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1. Тел./факс (8-8452) 69-23-46

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» по адресу: 410005, г. Саратов, ул. Соколовая, 335

Автореферат разослан «___» ___________2007 г. и размещен на сайте университета www.sgau.ru

диссертационного совета, профессор Л.В. Карпунина

цинк нитроимидазол лекарственный инфицированный

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Проблема лечения гнойно-септических заболеваний далека от разрешения и в современных условиях представляет определенные трудности в связи с появлением резистентных и полирезистентных форм микроорганизмов к имеющимся антибактериальным препаратам (Кузин, 1983; Гостищев,1980; Стручков, 1983)

В последние годы повысился интерес к наиболее рациональному использованию уже известных лекарственных средств, а также к возможности их химической модификации, в том числе, к созданию комплексных соединений с металлами, так как одним из факторов, осложняющих течение гнойной инфекции, является нарушение баланса микроэлементов (Авцын, 1991; Азизов, 1980). Нередко комплексные соединения металлов с лекарственными препаратами обладают не только большей биологической активностью по сравнению с исходными лигандами, но имеют и более широкий спектр действия (Юданова, 2003).

Поэтому изучение биологической активности новых комплексных соединений с металлами является актуальной задачей в связи с возможным их практическим использованием и может служить теоретической основой для целенаправленного синтеза соединений с заданными свойствами.

Целью работы явилось изучение специфических свойств новых комплексных соединений цинка с производными нитроимидазола, адамантана и нитрофурана in vitro и in vivo, а также оценка возможности их использования в полимерных лекарственных формах для лечения стафилококковых инфицированных ран.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

изучить специфическую активность новых комплексных соединений цинка (антимикробная и антигрибковая активность, влияние на иммунный статус организма) и выявить наиболее эффективные из них для получения лекарственных препаратов на их основе;

исследовать влияние новых комплексных соединений на течение экспериментальной стафилококковой инфекции;

обосновать и экспериментально разработать состав лекарственной формы на полимерной основе, содержащей комплексные соединения цинка сульфата, для лечения местных гнойно-воспалительных процессов;

изучить на модели инфицированной раны биологическую активность разработанных лекарственных форм антимикробного действия в отношении широко распространенных возбудителей гнойных инфекций.

Научная новизна работы определяется:

впервые изученной биологической активностью новых комплексных соединений цинка с производными нитроимидазола, адамантана и нитрофурана;

выявленным антимикробным, фунгицидным и иммуномодулирующим действием новых комплексных соединений, а также установлением возможности их использования в различных лекарственных формах с целью применения в дерматологии;

установленной высокой антимикробной активностью новых комплексов в отношении стафилококковой инфекции в эксперименте;

обоснованными и экспериментально разработанными составами и технологией полимерных лекарственных форм, содержащих синтезированные комплексы и обладающих антимикробной активностью в отношении широко распространенных возбудителей гнойных инфекций;

установленной высокой ранозаживляющей и регенерирующей активностью разработанной лекарственной формы при лечении инфицированной раны в эксперименте на животных.

Практическая значимость работы.

Результаты проведенных исследований позволяют прогнозировать поиск путей модификации известных лекарственных препаратов и биологически активных соединений с целью получения эффективных антимикробных препаратов, не подавляющих естественный иммунитет животных.

Комплексообразование цинка с производными нитроимидазола, адамантана и нитрофурана позволяет повысить антимикробную и противогрибковую активность, а также расширить спектр действия комплексов, и позволяет рекомендовать их для дальнейшего изучения в качестве препаратов при лечении инфекций, вызванных различными видами облигатно и факультативно анаэробных микроорганизмов.

Для профилактики и лечения гнойно-воспалительных процессов кожи в первой фазе их протекания предложены лекарственные формы на полимерной основе, обеспечивающие выраженное антимикробное, дегидратирующее, обезболивающее и ранозаживляющее действие и сокращающие сроки лечения.

По материалам диссертации опубликованы «Методические рекомендации по изготовлению, контролю качества и использованию гелей на гидрофильных основах, содержащих производное нитрофурана и биокомплекс цинка (II)». Получено положительное решение по заявке №2005140128/15(044726) на патент «Средство для лечения гнойно-воспалительных процессов кожи и слизистых оболочек различной этиологии».

Материалы диссертации используются в учебных курсах и научно-исследовательской работе Курского государственного медицинского университета, Курского государственного технического университета, ООО «Технофарм».

Основные положения, выносимые на защиту.

Новые комплексные соединения цинка (II) проявляют выраженную антимикробную активность и относятся к классу малотоксичных веществ. Комплексообразование лекарственных средств с металлами способствует появлению иммуномодулирующего действия.

Комплексы цинка (II) с производными нитроимидазола, адамантана и нитрофурана характеризуются высокой антимикробной активностью на модели стафилококковой инфекции.

Разработанный состав и технология полимерных лекарственных форм, содержащих комплексные соединения цинка с производными нитроимидазола, адамантана и нитрофурана, обладающих антимикробной активностью в отношении широко распространенных возбудителей гнойных инфекций.

Состав и технология получения трансдермальных терапевтических систем для чрезкожного введения синтезированных биокомплексов.

Апробация результатов работы.

Основные положения работы представлены на научных конференциях Курского государственного медицинского университета (2000 - 2004 г.г.), Межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные вопросы хирургии» (Курск, 2005 г.), научной конференции Российской академии естествознания «Современные проблемы науки и образования», посвященной 10-летию РАЕ (Москва, 2006 г.), межкафедральной научной конференции Курского государственного медицинского университета (Курск, 2007 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 работ, 2 статьи в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, 3 глав экспериментальных исследований, выводов и списка литературы. Содержит 120 страниц машинописного текста, 47 таблиц. Библиографический указатель включает 178 источников литературы.

Основное содержание работы

Материалы и методы исследования. В качестве объектов исследования использованы образцы цельной крови, некоторые органы и биологические ткани экспериментальных животных. Объем исследования составил 410 проб биологических объектов (кровь, ткани и органы животных), 152 объекта для гистологического и 494 пробы для микробиологического исследования синтезированных комплексов и лекарственных форм, т.е. всего 1056 биопроб.

В качестве биологически активных лигандов для синтеза металлокомплексных соединений с антимикробными препаратами были выбраны производные нитроимидазола, адамантана и нитрофурана, которые в последние годы часто применяются для лечения и профилактики различных инфекционных осложнений. Коммерческие препараты были получены в ОАО «Фармстандарт - Лексредства». В качестве металла-комплексообразователя для синтеза был выбран цинк (II).

Исследование антимикробной активности в отношении облигатных анаэробных микроорганизмов проводили методом двухслойной агаровой культуры. Для исследования антимикробного действия в отношении анаэробных микроорганизмов были использованы как спорообразующие, так и неспорообразующие тест-культуры микроорганизмов из коллекции ГИСК им. Л.А. Тарасевича (г. Москва): Clostridium perfringens 271, Bacteroides fragilis 323, Bacteroides melaninogenicus 1011, Fusobacterium necrophorum VPJ 2523, Peptococcus magnus 336, Peptostreptococcus HC.

Антибактериальную активность лигандов, а также их комплексных соединений с цинком и полимерных лекарственных форм, приготовленных на их основе, в отношении факультативно анаэробных микроорганизмов определяли in vitro методом диффузии в агар (Государственная Фармакопея XI изд., 1990). В соответствии с рекомендациями ВОЗ и ГФ для оценки активности новых биокомплексов в качестве тест-культур использовали штаммы факультативно-анаэробных бактерий и грибов из коллекции ГИСК им. Л.А. Тарасевича (г. Москва): Staphylococcus aureus ATCC 25923, Staphylococcus aureus 209-Р, Bacillus subtilis ATCC 6633, Bacillus cereus ATCC 10702, Escherichia coli ATCC 25922, Proteus vulgaris ATCC 4636, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Candida albicans NCTC 2625.

Биологическую активность биокомплексов in vivo изучали на белых мышах (весом 18-20 г) при моделировании стафилококковой инфекции. Для этого мышей внутрибрюшинно заражали суточной агаровой культурой Staphylococcus aureus №554 в дозе, вызывающей гибель 50% мышей в течение 7 суток (1х10⁷ микробных тел/мл), и через сутки после заражения в течение 7 дней ежедневно внутримышечно вводили исследуемые препараты. Терапевтическую эффективность биокомплексов оценивали по выживаемости животных. Определение токсичности биокомплексов проводили на мышах при внутрибрюшинном способе введения (Арзамасцев, 1988; Беленький, 1963).

Для изучения действия новых биокомплексов на гуморальный иммунный ответ крысам-самцам линии Вистар внутримышечно вводили исследуемые препараты в твине и физиологическом растворе в течение 5 дней с последующей иммунизацией животных эритроцитами барана и определением уровня развития гуморального иммунного ответа путем определения в селезенке количества антителообразующих клеток (Мальберг, 1987; Зигль, 1987).

Местноанестезирующую активность разрабатываемых мазей изучали в опытах in vivo методом Ренье-Валета, в основе которого лежит изменение чувствительности роговицы глаза кролика при нанесении на нее исследуемого образца, выражающееся в ответной реакции на раздражитель в виде смыкания века (Панкрушева, 1978).

Изучение влияния биокомплексов на показатели врожденного иммунитета проведено на крысах-самцах линии Вистар массой 100-120 г. Препараты вводили внутримышечно один раз в сутки в течение 11 дней. По истечении определенного времени животных усыпляли эфиром, вскрывали грудную полость и производили забор крови из нисходящей части грудной аорты. Из факторов неспецифической защиты определяли фагоцитарную активность лейкоцитов, активность бактерицидных систем фагоцитов (кислородзависимых и кислороднезависимых), резервную функцию системы фагоцитоза, уровень сывороточного лизоцима и бактерицидную активность сыворотки крови (БАС).

Фагоцитарную реакцию оценивали в отношении S.aureus 209-Р с определением процента активных фагоцитов (фагоцитарный индекс) и числа поглощенных частиц в пересчете на 1 фагоцитирующую клетку (фагоцитарное число). Завершенность фагоцитоза определяли как процент микробных клеток, подвергшихся разрушению фагоцитами при двухчасовом инкубировании.

Состояние кислородзависимых бактерицидных систем фагоцитов оценивали in vitro с помощью НСТ-теста, отражающего способность супероксиданиона восстанавливать нитросиний тетразолий в диформазан. НСТ-тест оценивали по степени восстановления нитросинего тетразолия в спонтанной и продигиозан-стимулированной реакциях при учете внутриклеточных отложений диформазана. В работе использовали НСТ фирмы «Lachema» (Чехия). Резервную функцию системы фагоцитоза оценивали как разницу между показателями стимулированного и спонтанного теста (Виксман, Маянский, 1979).

Для определения активности кислороднезависимой бактерицидной системы использовали лизосомально-катионный тест, основанный на определении лизосомальных катионных белков в гранулах лейкоцитов периферической крови в мазках, окрашенных бромфеноловым синим (Шубич, 1974; Пигаревский, 1979).

Уровень лизоцима определяли по методу О.В. Бухарина (1997), бактерицидную активность сыворотки - по F.D. Schoenknercht (1985).

Для изучения терапевтической эффективности полимерных лекарственных средств, содержащих новые биокомплексы, на крысах-самцах линии Вистар моделировали инфицированную гнойную рану. Под наркозом в асептических условиях наносилась рана на предварительно выбритой спине крысы по паравертебральной линии 2х2 см² (глубиной 15 мм), которую инфицировали 0,2 мл взвеси суточной агаровой культуры S.aureus №552, содержащей 1х10⁹ микробных тел/мл. На 3 сутки от момента инфицирования развивалось острое гнойное воспаление, формировался выраженный воспалительный процесс с отеком и гиперемией кожи. Начиная с 3 суток проводилось лечение раны мазями, содержащими биокомплексы металлов с метронидазолом. Морфологические исследования тканей раны, изучение обсемененности и показателей иммуннореактивности производили после декапитации животных на 3, 5, 7, 9, 14 и 21 сутки. Динамику репаративных процессов в ране оценивали с учетом наличия и характера воспалительной реакции, состояния краев и дна раны, сроков очищения раны от некротических тканей и появления грануляций, сроков эпителизации раны. Скорость заживления раны определяли в динамике заживления путем измерения площади раны, зарисованной перманентным маркером на прозрачной диапозитивной пленке. Гистоструктурные изменения в раневых биоптатах изучали при исследовании препаратов, окрашенных гематоксилин-эозином. Изучение иммунореактивности производилось по изложенным выше методикам.

Все полученные данные подвергнуты статистической обработке с определением критерия Стьюдента при помощи программы «Biostat» на IBM PC компьютере.

Результаты исследований и их обсуждение

Актуальность проблемы профилактики и лечения гнойной инфекции сохраняется и в настоящее время, несмотря на наличие ряда высокоэффективных антибактериальных препаратов. Внимание к этой проблеме объясняется широким распространением гнойно-воспалительных заболеваний, частота которых не уменьшается, а тяжесть их течения может приводить к летальным исходам. Кроме того, теперь уже очевидно, что необоснованное использование антибиотиков привело к подавлению иммунных реакций организма при гнойной инфекции и к значительной активизации условно-патогенной микрофлоры. Всё это побуждает исследователей к поиску новых противомикробных лекарственных средств для лечения гнойной инфекции не только не понижающих, но и повышающих естественный иммунитет.

Одним из путей решения этой проблемы является химическая модификация уже существующих лекарственных средств путём их комплексообразования с металлами, что способствует повышению фармакологической активности исходного лиганда, а также расширению спектра антимикробной активности.

С этой целью нами был синтезирован ряд комплексных соединений цинка с производными нитроимидазола (I-(в-оксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазол) (MN), адамантана (N-(I-адамантил)-2-гидрокси-4-оксо-4-(n-толил)-кротонамид) (НАd) и нитрофурана (5-нитрофурфурол семикарбазон) (NFS) и N-(5-нитро-3-фурфурилиден)-1-амино-гидантоин) (NFA) и изучена их биологическая активность, что может служить теоретической предпосылкой для целенаправленного синтеза комплексных соединений с заданными свойствами.

В процессе создания нового биологически активного вещества (БАВ) постоянно уточняется справедливость гипотез о механизме патологического процесса и возможных способах его коррекции. Поскольку любое БАВ всегда проявляет большое количество эффектов, целесообразно на ранних стадиях прогнозировать спектр его активности, включая основные фармакологические эффекты, механизмы действия и специфическую токсичность, что обеспечивается применением компьютерной системы PASS (Prediction of Activity Spectra for Substance).

С помощью этой программы нами был спрогнозирован спектр основных фармакологических эффектов новых комплексных соединений. Установлено, что введение цинка в структуру лекарственного вещества, в частности, производного 5-нитроимидазола, прогнозирует увеличение антибактериальной активности комплексного соединения по сравнению с лигандом, а также противовоспалительной, дерматологической, противоаллергической и противоязвенной активности. Кроме того, для металлокомплексов прогнозируется проявление новых активностей таких как анальгезирующая, противовирусная, антисептическая и др.

В эксперименте установлено, что комплексообразование изучаемых лиганд с цинком позволяет увеличить их антимикробную активность (табл. 1).

Таблица 1. Антимикробная активность лигандов и их комплексных соединений с цинком в отношении факультативно анаэробных микроорганизмов

Примечание: HAd - производное адамантана; HAdZn - биокомплекс цинка с адамантаном; различия данных по отношению к адамантану достоверно (Р<0,05); MN - производное нитроимидазола (метронидазол); MNZn - биокомплекс цинка с метронидазолом; различия данных по отношению к метронидазолу достоверно (Р<0,05); NFS - производное нитрофурана (фурацилин); NFSZn - биокомплекс цинка с фурацилином; различия данных по отношению к фурацилину достоверно (Р<0,05); NFA - производное нитрофурана (фурадонин); NFAZn - биокомплекс цинка с фурадонином; различия данных по отношению к фурадонину достоверно (Р<0,05).

Установлено, что комплексные соединения цинка с производными адамантана, метронидазола, фурацилина и фурадонина в отношении всех изученных тест-микробов проявляли более высокую по сравнению с лигандами антимикробную активность, т.к. зона задержки роста в отношении исследованных микроорганизмов значительно увеличивалась. Определение минимальных подавляющих концентраций изучаемых комплексных соединений выявило их изменение в диапазоне от 0,31 мг/мл до 5,00 мг/мл в отношении исследованных штаммов. Таким образом, было установлено, что комплексообразование цинка с различными по строению лигандами повышает их активность in vitro.

Работы многих авторов показали, что антимикробная активность in vitro не всегда совпадает с активностью in vivo, поэтому нами была изучена эффективность биокомплексов цинка на мышах при внутрибрюшинном заражении их культурой S.aureus №554. В опытах наблюдалось увеличение биологической активности биокомплексов цинка in vivo по сравнению с исходными лигандами. Выживаемость мышей при лечении комплексными соединениями цинка с производными адамантана составила 80%. В случае использования для лечения комплексных соединений цинка с метронидазолом, фурацилином и фурадонином практически все животные были живы.

Поскольку известно, что микроэлементы принимают активное участие в процессах иммуногенеза, нами было изучено влияние биокомплексов цинка на показатели иммунного ответа (табл. 2).

Таблица 2. Иммунномодулирующие свойства биокомплексов цинка

Примечание: 1 - достоверность различий средних относительно 1-й группы (P<0,05); 2 - достоверность различий средних относительно 2-й группы (P<0,05); 4 - достоверность различий средних относительно 4-й группы (P<0,05); 6 - достоверность различий средних относительно 6-й группы (P<0,05); 8 - достоверность различий средних относительно 8-й группы (P<0,05).

Введение изучаемых лиганд существенно не влияло на формирование гуморального иммунного ответа, индуцированного эритроцитами барана, т.к. количество антителообразующих клеток в селезенке крыс, получавших физиологический раствор, производное адамантана, метронидазол, фурацилин и фурадонин существенно не различались.

Введение биокомплексов цинка с производным адамантана, метронидазолом, фурацилином и фурадонином активизировало иммуномодулирующее действие лиганда на формирование гуморального иммунного ответа на эритроциты барана, о чем свидетельствовало увеличение количества антителообразующих клеток в 1,5-2 раза.

Одним из важных факторов антиинфекционной защиты, определяющим дальнейшее развитие инфекционного процесса, является ее неспецифическое звено. Полученные результаты исследования влияния биокомплексов цинка на фагоцитарную активность лейкоцитов показали (табл. 3), что более высокие значения фагоцитоза отмечены в группах животных, которым вводили биокомплексы цинка, т.к. у них фагоцитарный индекс значительно превышал показатели как контрольной группы, которым вводили физиологический раствор, так и групп, которым вводили лиганды.

Таблица 3. Влияние биокомплексов цинка на показатели антиинфекционной защиты

Примечание: цифрами надстрочного индекса обозначены группы, по отношению к которым различия достоверны.

Показатели НСТ-стимулирующего теста, бактерицидной активности сыворотки крови также характеризовались статистически более высокими значениями в группах опытных животных по сравнению с группой контроля.

Таким образом, изучаемые биокомплексы цинка обладают выраженной антимикробной активностью и проявляют иммуномодулирующие свойства.

Важную роль в лечении инфицированных ран играют «раневые покрытия», под которыми подразумеваются в настоящее время не только привычные текстильные материалы (марля, сетка, трикотаж, нетканое полотно), но и пленки, пленко-композиции, губки, гидроколлоиды, гели, пасты и комбинации различных материалов. Поэтому разработка «раневых покрытий» на полимерной основе с целью пролонгирования действия лекарственных средств при лечении инфицированных ран представляется весьма перспективным направлением. При разработке гелеобразной лекарственной формы для лечения ран в качестве гелеобразователя использовались производные целлюлозы. Использование полимерных основ в виде 5% глицерогелей натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) способствует более полному проявлению антимикробной активности лигандов и их биокомплексов с цинком.

Введение изучаемых биокомплексов цинка в состав полимерных основ, усиливает их антимикробное действие (табл. 4) в отношении всех изученных тест-штаммов. Установлено, что полимерные основы не препятствуют высвобождению активного компонента и наиболее полно и быстро высвобождают производное адамантана, метронидазол, фурацилин и фурадонин и их биокомплексы с цинком. Так, к 2 - 3-м часам эксперимента в диализате из 5% глицерогеля Na-КМЦ обнаружено 89,50±0,68% производного адамантана, 85,50±0,94% метронидазола, 85,70±0,86% фурацилина, 87,50±0,91% фурадонина соответственно.

Таким образом, установлено, что достаточной антимикробной активностью обладают 0,5-1% глицерогели как производного адамантана и метронидазола, так и их комплексные соединения с цинком и 0,2-0,5% глицерогели фурацилина и фурадонина и их биокомплексов с цинком, а полимерной основой, наиболее полно и быстро высвобождающей действующее вещество, - 5% глицерогель NaКМЦ.

Таблица 4. Антимикробная активность глицерогелей* лигандов и их биокомплексов в отношении факультативно анаэробных микроорганизмов

Примечание: HAd - производное адамантана; HAdZn - биокомплекс цинка с адамантаном; 1-достоверность различий средних относительно 1-й группы (р<0,05); MN - производное нитроимидазола (метронидазол); MNZn - биокомплекс цинка с метронидазолом; 3-достоверность различий средних относительно 3-й группы (р<0,05); NFS - производное нитрофурана (фурацилин); NFSZn - биокомплекс цинка с фурацилином; 5-достоверность различий средних относительно 5-й группы (р<0,05);NFA - производное нитрофурана (фурадонин); NFAZn - биокомплекс цинка с фурадонином; 7-достоверность различий средних относительно 7-й группы (р<0,05); *концентрация антимикробного компонента в глицерогелях 0,5% (для HAd, HAdZn, MN, MNZn); *концентрация антимикробного компонента в глицерогелях 0,2% (для NFS NFSZn NFА NFАZn).

Независимо от этиопатогенеза гнойно-воспалительные процессы характеризуются наличием болевого синдрома, патогенной микрофлоры, гнойного экссудата, избыточной гидратации и т.д. Поэтому научно-обоснованное сочетание в лекарственной форме активных субстанций и вспомогательных веществ, направленнодействующих на каждый фактор воспаления, является залогом успешной фармакотерапии. Многолетние исследования по изучению механизма раневого процесса и возможностей его коррекции на отдельных этапах, проводимые в нашей стране и за рубежом, создают условия для выработки объективных критериев, позволяющих проводить аргументированный подбор как самих материалов, на основе которых создаются лекарственные формы, так и их рецептуры. Наиболее перспективно применение многокомпонентных мазей, сочетающих в своем составе местные анестетики и антисептики, в комплексе оказывающих многонаправленное действие на раневой процесс.

Одной из задач исследования явилась разработка состава и технологии получения атравматичного многокомпонентного глицерогеля для лечения инфицированных ран, высокоэффективного с точки зрения биологической доступности лекарственного средства и обладающего многонаправленным терапевтическим действием на гнойно-воспалительный процесс.

Для устранения болевого синдрома в составе глицерогеля нами использовался тримекаин, который сохраняет активность в кислой среде, характерной для гнойной раны, и усиливает действие лекарственных средств при сочетании с ним. Введение тримекаина в состав глицерогелей, содержащих производное адамантана, метронидазол, фурацилин и фурадонин, а также их биокомплексы с цинком обеспечивало им ценные качества, необходимые в терапии гнойно-воспалительных процессов. Показано, что наибольшие показатели силы (индекс Ренье в среднем 1300 усл. ед.) и продолжительности анестезии имеют место при одновременном сочетании в глицерогеле тримекаина, производного адамантана или метронидазола, или фурацилина, или фурадонина, или их биокомплексов с цинком. Лиганды и их комплексные соединения с цинком не оказывают влияния на время наступления анестезии, так как оно одинаково во всех анализируемых образцах.

Таким образом, проведенные исследования in vitro и in vivo, показали, что введение тримекаина в 5% глицерогели NaКМЦ, содержащие как лиганды, так и их комплексные соединения с цинком является фармакологически оправданным.

При разработке состава глицерогеля изучено влияние на антимикробную активность аскорбиновой кислоты, обладающей выраженными антиоксидантными свойствами, участвующей в образовании тетрагидрофолиевой кислоты и регенерации тканей, синтезе стероидных гормонов, коллагена, проколлагена, а также микроводоросли спирулины платенсис, содержащей в сбалансированных количествах необходимые незаменимые аминокислоты, витамины А, В1, В2, В12, Е, минералы и микроэлементы, природные пигменты и оказывающей стимулирующее влияние на иммунную систему.

Таким образом, в результате проведенных исследований разработан состав многокомпонентного геля, способного обеспечить многонаправленное действие в терапии гнойно-воспалительных процессов кожи.

Биологическая активность разработанного состава глицерогеля обеспечивается сочетанием комплексных соединений цинка с изучаемыми лигандами, анестетика, эфирного масла, спирулины платенсис, аскорбиновой кислоты, оказывающих влияние на регенерацию тканей, полимерной основы (табл. 5), содержащей в качестве гелеобразователя модифицированные производные целлюлозы и гидрогель метилкремниевой кислоты (энтеросгель).

Таким образом, введение в состав антимикробного глицерогеля анестетика, эфирного масла, спирулины платенсис, аскорбиновой кислоты и в качестве дополнительного гелеобразователя гидрогеля метилкремниевой кислоты (энтеросгель) увеличивает его антибактериальную активность по сравнению с гелями, содержащими как только один лиганд, так и его биокомплексы с цинком.

Таблица 5. Антимикробная активность многокомпонентного глицерогеля, содержащего комплексные соединения цинка

Примечание: HAd - производное адамантана; HAdZn - биокомплекс цинка с адамантаном; MN - производное нитроимидазола (метронидазол); MNZn - биокомплекс цинка с метронидазолом; NFS - производное нитрофурана (фурацилин); NFSZn - биокомплекс цинка с фурацилином; NFA - производное нитрофурана (фурадонин); NFAZn - биокомплекс цинка с фурадонином.

На модели полнослойной гнойной раны показана высокая терапевтическая эффективность разработанного антимикробного геля, применение которого быстро купировало воспалительный процесс и оказывало стимулирующее влияние на регенерацию тканей, проявляющееся в раннем устранении перифокального отека, сокращении сроков очищения раны от гнойного содержимого и некротических масс, в более быстром появлении грануляций и краевой эпителизации по сравнению с контролем.

Проведенные морфологические исследования показали, что введение в глицерогель изучаемых биокомплексов цинка способствует уменьшению альтеративных процессов в коже после травмы эпидермиса и дермы, ускоренному очищению раны и активации процессов регенерации по сравнению с использованием глицерогелей, содержащих только лиганды.

Ускорение процессов очищения раны и активации процессов регенерации в кожной ране подтверждалось цитограммой клеток дермы: уменьшением нейтрофилов в 1,5-2 раза; увеличением количества макрофагов и фибробластов в 2 раза.

Подтверждением усиления процессов репаративной регенерации при использовании многокомпонентных глицерогелей, содержащих биокомплексы цинка, являются достоверно более ранние сроки образования струпа по сравнению с контрольной группой и с группой, где использовалась стандартная мазь «Левомеколь» (табл. 6).

Таблица 6. Сроки заживления инфицированной раны в эксперименте на животных

Примечание: цифры надстрочного индекса обозначают номера групп, по сравнению с которыми наблюдается достоверные различия (р<0,05).

Таким образом, введение в состав многокомпонентных гелей дополнительно тримекаина, спирулины платенсис, аскорбиновой кислоты и гвоздичного масла усиливает их антимикробную и ранозаживляющую активность, оказывая многонаправленное биологическое действие, что позволяет сократить сроки лечения.

Поскольку проблема разработки новых путей и средств доставки лекарственных субстанций в заданный орган-мишень до настоящего времени не потеряла своей актуальности, проведенные нами исследования позволили обосновать состав и технологию полимерных композиций на гидрофильной основе для трансдермального введения лекарственных средств. Такой путь введения в последние годы получил широкое развитие в виде трансдермальных терапевтических систем (ТТС). Состав полимерной композиции включал: изучаемые биокомплексы цинка, поливинилпирролидон и поливиниловый спирт, пластификатор, анестетик. Проведенные исследования in vitro позволили сделать вывод о биологической доступности высвобождающихся биокомплексов цинка из полимерных композиций. Гистологические исследования полимерных композиций in vivo в эксперименте на лабораторных животных позволили установить их биологическую переносимость при длительном подкожном нахождении (до 14 суток), что позволяет рекомендовать эти композиции для проведения дальнейших исследований с целью разработки пролонгированной антимикробной лекарственной формы.

Выводы

1. Установлено, что химическая модификация производных адамантана, нитроимидазола и нитрофурана путем их комплексообразования с цинком способствует повышению антимикробной и противогрибковой активности, а также расширению спектра действия по сравнению с лигандами.

2. Выявлено, что комплексные соединения цинка обладают высокой антимикробной активностью, низкой токсичностью и отсутствием раздражающего и аллергизирующего эффекта в эксперименте на животных.

3. Обнаружено, что комплексы цинка обладают выраженной антимикробной активностью и проявляют иммуномодулирующие свойства, усиливая действие на факторы неспецифической резистентности и гуморального иммунного ответа.

4. Показано, что рациональной полимерной основой для гелей, содержащих биокомплексы цинка, является натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, которая наиболее полно высвобождает активные компоненты и способствует проявлению высокой антимикробной активности гелей.

5. Обоснован состав и разработана технология получения глицерогелей на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, содержащих биокомплексы цинка с производными адамантана (0,5-1,0%), нитроимидазола (0,5-1,0%) и нитрофурана (0,2-0,5%), анестетик (1,0-3,0%), эфирное масло (0,1-0,3%), спирулину платенсис (0,5-1,0%), аскорбиновую кислоту (2,0-5,0%), гидрогель метилкремниевой кислоты (2,0-5,0%). Показана in vitro и in vivo их высокая антимикробная, ранозаживляющая и регенерирующая активность глицерогелей.

6. Разработан состав и технология получения полимерных трансдермальных терапевтических систем и установлена их биологическая переносимость при длительном подкожном введении, а также возможность обеспечения пролонгированного антимикробного действия, противовоспалительного и обезболивающего эффекта в эксперименте на животных.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Краснов, А.А. Разработка мазей на коллагеновой основе / А.А. Краснов, Д.А. Афанасьев, Л.П. Лазурина // Сб. науч. трудов 67-й сессии КГМУ и отделения медико-биологических наук Центрально-Черноземного научного центра РАМН.- Курск, 2002.- С.26-27.

2. Краснов, А.А. Антимикробная активность мазей, содержащих некоторые производные 5-нитроимидазола / С.И. Московцев, А.А. Краснов, В.М. Соломка, И.В. Самохвалова, О.И. Басарева, Л.П.Лазурина // Социально-экономическое развитие регионов: реальность и перспективы: сб. матер. Междунар. молод. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. - Воронеж, 2003. - С.105.

3. Краснов, А.А. Разработка технологии получения материалов медицинского назначения на основе модифицированной целлюлозы с производным 5-нитроимидазола с эссенциальными металлами / О.И Басарева, А.А. Краснов, Л.П. Лазурина, И.Б. Ратушняк // Социально-экономическое развитие регионов: реальность и перспективы: сб. матер. Междунар. молод. науч.-практ. конф.- Воронеж, 2003.-С.107

4. Краснов, А.А. К вопросу повышения эффективности лекарственных средств / А.А. Краснов, С.И. Московцев, И.В. Самохвалова, Л.П. Лазурина // Медико-экологические информационные технологии: сб. матер. VI Междунар. науч. конф.- Курск, 2003. - С.117-119.

5. Краснов, А.А. Изучение биологической активности некоторых новых координационных соединений с металлами/ И.В. Самохвалова, А.А. Краснов, Л.П. Лазурина// Медико-экологические информационные технологии: сб. матер. VI Международной науч. конф.- Курск, 2003. - С.125-126.

6. Краснов, А.А. Изучение возможности использования фурацилина в трансдермальных терапевтических системах / А.А. Краснов, Р.Ю. Рыков, И.В.Самохвалова, Л.П. Лазурина, В.М. Соломка, Т.А. Звягинцева // Медико-экологические информационные технологии: сб. матер. VI Междунар. науч. конф.- Курск, 2003. - С.126-127.

7. Краснов, А.А. Разработка многокомпонентных мазей, содержащих новые биокомплексы, для лечения гнойной инфекции / А.А. Краснов, С.И. Московцев, И.В. Самохвалова, Л.П. Лазурина // Медико-экологические информационные технологии: сб. матер. VI Междунар. науч. конф.- Курск, 2003. - С.127-129.

8. Краснов, А.А. Разработка антимикробных мазей на основе коллагена / А.А. Краснов, С.И. Московцев, О.И. Басарева, Л.П. Лазурина, В.М. Соломка // Социально-экономическое развитие регионов: реальность и перспективы: сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. молод. конф.- Воронеж, 2003. - С.103.

9. Краснов, А.А. Антимикробная активность мазей, содержащей некоторые производные 5-нитроимидазола / С.И. Московцев, А.А. Краснов, Л.П. Лазурина // Социально-экономическое развитие регионов: реальность и перспективы: сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. молод. конф.- Воронеж, 2003. - С.105.

10. Краснов, А.А. Изучение ранозаживляющего действия многокомпонентных мазей, содержащих биокомплексы металлов / С.И.Московцев, А.А. Краснов, И.В. Самохвалова, Л.П. Лазурина, Н.А.Кореневский // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. - 2003. - Т.2, №3. - С.225-227.

11. Краснов, А.А. Изучение влияния комплексных соединений цинка, меди, кобальта и марганца с производным 5-нитроимидазола на антимикробную активность мазей / С.И. Московцев, А.А. Краснов, И.В. Самохвалова, Л.П. Лазурина, Н.А. Кореневский // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. - 2003. - Т.2, №4. - С.326-327.

12. Краснов, А.А. Изучение биологической активности некоторых новых координационных соединений с металлами / Л.П. Лазурина, А.А. Краснов, О.И. Басарева, П.В. Калуцкий // Сб. матер. второго съезда общества биотехнологов России. - Москва, 2004. - С.38-39.

13. Краснов, А.А. Создание самофиксирующихся повязок пролонгированного лечебного действия / О.И. Басарева, А.А. Краснов, Л.П.Лазурина, И.В. Самохвалова, Е.А. Неструев // Сб. тр. юбилейной науч. конф. КГМУ и сессии Центрально-Черноземного научного центра РАМН, посвященной 70-летию КГМУ. - Курск, 2005.- С.290-291.

14. Краснов, А.А. Разработка гидрофильных препаратов антибактериального действия / Л.П. Лазурина, А.А. Краснов, О.И. Басарева, И.В. Самохвалова, Е.А. Неструев // Сб. тр. юбилейной науч. конф. КГМУ и сессии Центрально-Черноземного научного центра РАМН, посвященной 70-летию КГМУ. - Курск, 2005.- С.291-292.

15. Краснов, А.А. Компьютерный прогноз спектра биологической активности новых биокомплексов / А.А. Краснов,Л.П. Лазурина, И.В. Самохвалова, В.М. Соломка, Д.А Хапчаева // Сб. трудов 71 науч. конф. КГМУ и сессии Центрально-Черноземного научного центра РАМН.- Курск, 2006, С.259.

16. Краснов, А.А. Влияние новых биокомплексов производного 5-нитроимидазола на антимикробную активность гелей / Е.В. Каштанова, А.А. Краснов, И.В. Самохвалова, Л.П. Лазурина, В.М. Соломка, Д.А. Хапчаева // Сб. матер. науч.-метод. конф. Курского медицинского института.- Курск, 2006.- С.90.

17. Краснов, А.А. Синтез и антибактериальная активность некоторых комплексов, содержащих производные нитрофурана / А.А. Краснов, Е.В. Каштанова, И.В. Самохвалова, Д.А. Хапчаева, Л.П. Лазурина // Современные наукоемкие технологии. -2006.- №2.- С.93.

18. Краснов, А.А. Изучение антимикробной активности мазей, содержащих биокомплексы с производным 5-нитроимидазола / Е.В. Каштанова, А.А. Краснов, И.В. Самохвалова, В.М. Соломка, Д.А. Хапчаева // Актуальные вопросы хирургии: сб. матер. межрегиональной науч.-практ. конф.- Курск, 2005.- С.173.

19. Краснов, А.А. Разработка и исследование полимерных пленочных материалов с некоторыми производными 5-нитрофурана / А.А. Краснов, Л.П. Лазурина, И.В. Самохвалова, С.В. Костров, Д.А. Хапчаева, Е.И. Лизун // Фундаментальные и прикладные исследования.- 2006.- №11. - С.52.

Размещено на Allbest.ru