Разработка технологии получения лечебных текстильных и гидрогелевых материалов для лучевой терапии онкологических заболеваний

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕЧЕБНЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ И ГИДРОГЕЛЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Данилова Марина Алексеевна

МОСКВА - 2008

Работа выполнена на кафедре текстильного колорирования и дизайна РОСЗИТЛП, и ООО «Колетекс», г. Москва

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Н.Д. Олтаржевская

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Киселев Александр Михайлович кандидат химических наук Рыльцев Владимир Валентинович

Ведущее предприятие: ООО «Группа Компаний Пальма», г. Москва

Защита состоится «16 » декабря 2008 г. в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.201.01. в Российском заочном институте текстильной и легкой промышленности по адресу: 123298, г. Москва, ул. Народного ополчения, д.38, корп. 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского заочного института текстильной и легкой промышленности.

Автореферат разослан « 31 » октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент Т.П. Тихонова.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Разработка технологии получения лечебных текстильных материалов (ТМ), используемых в онкологической практике для локального, адресного, трансдермального подведения лекарственных препаратов (ЛП) при проведении лучевой, в том числе фотодинамической терапии, является важной задачей, т.к. проблема борьбы с онкологическими заболеваниями в последние годы не только не снижает своей значимости, но и становится все более актуальной: сегодня каждый пятый человек в мире умирает от рака.

Для лечения онкологических заболеваний используют хирургический, химиотерапевтический методы, лучевую, в том числе фотодинамическую, терапию. Лучевая терапия показана 70 % пациентов и в настоящее время при ее использовании возможно излечение 1/3 всех больных. Лучевая терапия основана на использовании ионизирующего излучения различных источников энергий (рентгеновские, г- лучи, протонное, нейтронное, позитронное), под действием которых происходит локальное разрушение раковых клеток. Фотодинамическая терапия основана на подведении препаратов - фотосенсибилизаторов (главным образом специальных красителей) к опухоли с последующим ее облучением в видимой области спектра. Образующиеся при облучении красителей свободные радикалы и синглетный кислород разрушающе действуют на опухолевые клетки, способствуя регрессии заболевания.

При адресном, местном (в том числе через кожу, т.е. трансдермальном) введении ЛП, минуя желудочно-кишечный тракт, удается избежать нежелательного воздействия препаратов на здоровые органы и ткани. Это особенно важно при лечении онкологических заболеваний, т.к. используемые лекарственные препараты, введенные инъекционно или перорально, сорбируясь и накапливаясь не только в «больных» поврежденных, но и в здоровых тканях, одновременно с положительным действием (воздействие на раковые клетки, что ведет к регрессии опухоли, задержанию ее роста), оказывают отрицательное действие на здоровые ткани, нарушают кроветворную и иммунные системы, ухудшают здоровье больного.

Сегодня ООО «Колетекс» и специалистами кафедры «Текстильного колорирования и дизайна» РосЗИТЛП создан широкий ассортимент текстильных материалов «Колетекс» (салфетки, аппликации, пластыри) для адресной доставки ЛП при лечении хирургических заболеваний, для дерматологии, эндокринологии, оказания первой медицинской помощи, в том числе остановки кровотечений, и в меньшей степени для такой важной области медицины как онкология, и в частности, для лучевой терапии и одного из ее вариантов - фотодинамической терапии.

Поэтому разработка технологии получения лечебных текстильных и гидрогелевых материалов, обеспечивающих адресное подведение ЛП к очагу поражения при лучевой терапии онкологических заболеваний (например, кожи, молочной железы, ротоглотки, урогенитальной зоны, прямой кишки и т.д.) является актуальной, а использование таких материалов повысит эффективность лечения и качество жизни больных.

Диссертационная работа выполнена в рамках Московской городской программы «Развитие науки и технологии» на 2004-2007 гг., осуществляемой Московским Комитетом по науке и технологии при Правительстве г. Москвы.

Цель и задачи работы. Цель работы - разработка научно обоснованной технологии получения лечебных полимерных текстильных и гидрогелевых материалов для использования в лучевой и, в частности, в фотодинамической терапии онкологических заболеваний для адресного подведения ЛП непосредственно к очагу поражения.

Для достижения указанной цели необходимо было:

-проанализировать способы получения и свойства лечебных текстильных материалов, используемых в медицинской практике и, в частности, в онкологии; рассмотреть существующие и предложить новые варианты адресной доставки ЛП к очагу поражения с помощью текстильных материалов и полимерных композиций;

-выбрать текстильный носитель, обеспечивающий доставку иммобилизованного в нем ЛП в нужной концентрации к очагу поражения и пролонгацию действия ЛП;

- выбрать эффективные (по медицинским показаниям) ЛП для проведения лучевой, в том числе фотодинамической терапии;

- создать полимерную композицию для нанесения ЛП на текстильную основу и найти оптимальное соотношение ее компонентов для создания эффективного лечебного материала; проанализировать свойства полимерной композиции и оценить возможность использования ее в качестве самостоятельной формы (гидрогелевого материала) для подведения ЛП к опухоли; изучить влияние свойств композиции на массоперенос ЛП к опухоли и близлежащим тканям;

- создать на основе выбранного текстильного носителя, разработанной композиции и предложенного способа ее нанесения на ТМ ассортимент лечебных материалов на текстильной и гидрогелевой основах, обладающих пролонгированным лечебным действием, для применения в онкологической практике, и, в частности, в лучевой терапии;

- разработать технологический регламент получения лечебных материалов, используемых в онкологической практике;

-провести испытания создаваемых материалов (технические, токсикологические, клинические т.д.).

Общая характеристика объектов исследования. Основываясь на свойствах текстильных материалов и специфике их применения, в работе использованы разрешенные Минздравсоцразвития РФ для применения в медицинской практике различные трикотажные, тканые и нетканые текстильные материалы, а именно трикотажное полотно полифункциональное ПФ-2 комбинированное с эффектом поверхностного застила из хлопковых и полиэфирных волокон 65/35, материал нетканый из хлопковискозных волокон и другие ТМ, содержащие различные волокна.

По согласованию с медицинскими соисполнителями были выбраны следующие лекарственные препараты для использования при адресном подведении к очагу поражения в лучевой, в том числе фотодинамической терапии: отечественные фотосенсибилизаторы (красители) метиленовый синий, фотосенс, а для использования в качестве сенсибилизатора при г-облучении метронидазол (1-(в-Оксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазол), для предотвращения и лечения лучевых реакций - деринат (дезоксирибонуклеат натрия).

При получении лечебных текстильных материалов для иммобилизации ЛП на ТМ нами была использована технология текстильной печати, применяемая при создании салфеток «Колетекс», обеспечивающих адресное подведение ЛП при наложении на кожу и слизистую; этот выбор определен технологичностью метода, возможностью варьировать концентрацию ЛП на ТМ, использовать широкий ассортимент ЛП вне зависимости от их растворимости и т.д. Технологическая схема получения лечебных материалов в этом случае включает изготовление полимерной композиции, ее нанесение на ТМ через сетчатый шаблон или под раклю, сушку (t0 35-400), резку, упаковку, г-стерилизацию полученных изделий (рис. 1).

В качестве гидрофильного гелеобразующего полимера-загустителя, используемого для нанесения ЛП на ТМ, и в качестве основы самостоятельной гидрогелевой композиции с ЛП использовали биосовместимый полимер-полисахарид - альгинат натрия (Alg-Na), применяемый в текстильной промышленности как загуститель для печати ТМ и одновременно с этим разрешенный для применения в медицине в качестве вспомогательного материала при получении мазей, лечебных текстильных салфеток «Колетекс» и других целей. Этот полимер обладает кровоостанавливающим действием, содержит большое количество микроэлементов, что способствует регенерации тканей, т.е. является «пролекарством».

Рис. 1. Технологическая схема получения лечебных материалов.

В качестве вспомогательных средств при создании лечебных материалов для трансдермального подведения ЛП использовались диметилсульфоксид и мочевина, широко применяемые в медицине как лекарственные препараты, а также в текстильном производстве в колорировании ТМ из природных и синтетических волокон.

При проведении научных исследований использовались методы спектрофотометрии, в том числе специально созданные методики оценки скорости массопереноса ЛП во внешнюю среду (рану, кожу) в модельных условиях (дистиллированная вода, физиологический раствор, бычья сыворотка альбумина, коллагеновая мембрана), а также оригинальный лазерный спектроскопический метод определения накопления ЛП в неповрежденной коже человека, основанный на измерении флуоресценции введенных в организм фотосенсибилизаторов. Показатели, характеризующие лечебные свойства создаваемых материалов (фотоактивность ЛП, пролонгация десорбции ЛП, медико-биологические свойства и т.д.), определялись по стандартным или специально разработанным методикам. Физико-механические свойства текстильных материалов оценивали с помощью стандартных методик.

Научная новизна работы заключается в следующем:

-Изучена эффективность фотогенерации активных частиц (синглетный кислород 'О2 и свободные радикалы) фотосенсибилизаторов (Метиленовый синий, Фотосенс) в модельных условиях. Показано, что фотосенсибилизирующая активность (квантовые выходы) выбранных препаратов сравнима с данными «классического» фотосенсибилизатора образования 'О2 (Бенгальский Розовый).

-Впервые исследовано влияние иммобилизации по технологии печати фотосенсибилизатора метиленового синего на текстильном материале на его фотодинамическую и цитотоксическую активность по отношению к опухолевым клеткам в сравнении с фотодинамической и цитотоксической активностью субстанции лекарства. Доказано, что иммобилизация ЛП не изменяет его цито- и фотоактивности ЛП, что позволяет рекомендовать для создания аппликаций с фотосенсибилизатором технологию текстильной печати.

-Изучены санитарно-гигиенические и физико-механические свойства трикотажных, тканых и нетканых полотен, разрешенных для применения в медицинской практике и имеющих различный химический состав. Это позволило научно обосновать выбор текстильной основы для создания аппликационных материалов, исходя из специфики расположения очага поражения и применения материалов.

-Изучены влияние рН композиции, добавок других лекарственных препаратов: диметилсульфоксида (ДМСО, способствует проникновению в кожу), мочевины (кератолитик и диспергатор лекарств), различных полимеров-загустителей (Alg-Na, поливиниловый спирт (ПВС)) на кинетику массопереноса фотосенсибилизаторов из ТМ к очагу поражения; а также реологические свойства композиции и влияние на них технологической операции г-стерилизации, что позволило научно обосновать состав композиции.

-Методом спектрофотометрии изучен массоперенос фотосенсибилизаторов из текстильной аппликации в многослойную мембрану из коллагеновых пленок (модель неповрежденной кожи) и показано, что фотосенсибилизатор - фотосенс проникает в модельную среду глубже, чем метиленовый синий; поэтому аппликации с метиленовым синим могут быть рекомендованы для лечения опухолей близкого залегания, а с фотосенсом - для опухолей более глубокого залегания.

- Впервые проведен сравнительный анализ скорости и полноты массопереноса лекарственных препаратов в многослойную коллагеновую мембрану из текстильной аппликации и отдельно из печатной гидрогелевой композиции, наносимой на текстильный материал при изготовлении лечебной аппликации; показано, что при одинаковой начальной концентрации ЛП из гидрогелевой композиции проникает в мембрану глубже и в большей концентрации.

-Неинвазивным спектроскопическим методом, основанным на количественной оценке флуоресценции введенных в организм фотосенсибилизаторов, впервые изучено проникновение ЛП - фотосенсенсибилизаторов из текстильной аппликации и гидрогелевой композиции в кожу добровольца; оценена скорость и полнота накопления препаратов.

Научная новизна разработанного способа подведения лекарственных препаратов к опухолям и поврежденным тканям, расположенным в полостях, с помощью гидрогелевой композиции с лекарственным препаратом подтверждается решением Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ) о выдаче патента на «Способ создания композиции для доставки лекарственного препарата в полости организма при заболеваниях» от 27.06.2008. Регистрационный номер 2007139304.

Практическая значимость и реализация работы.

Разработана технология получения лечебного текстильного материала для подведения отечественных ЛП (метиленовый синий, фотосенс) к опухоли при фотодинамической лучевой терапии онкологических больных, выбраны: текстильная основа (трикотажное полотно ПФ-2 и нетканое хлопковискозное полотно), концентрации ЛП (метиленовый синий - 4,50 масс. %, фотосенс 3,50 масс. %) и полимера (альгинат натрия 7,00-11,00%), входящих в композицию, наносимую методом текстильной печати на ТМ.

Проведены медико-биологические и клинические испытания лечебного текстильного материала с ЛП фотосенсибилизатором метиленовым синим. Разработана и утверждена техническая документация для выпуска лечебного текстильного материала с ЛП метиленовым синим «Колетекс-МС».

Впервые предложено использовать печатную гидрогелевую композицию как самостоятельное изделие медицинского назначения для доставки лекарств к опухолевым и поврежденным тканям, расположенным в полостях (прямой кишке, пищеводе, мочевом пузыре, гинекологической сфере и т.д.).

Разработаны составы и технология изготовления гидрогелевых композиций, используемых в лучевой терапии онкологических больных при адресном подведении лекарств - радиосенсибилизатора метронидазола и иммуномодулятора дерината к опухолям и поврежденным тканям, расположенным в полостях. Определены концентрации лекарств в композициях, обеспечивающие, что доказано гистологически, после подведения необходимую концентрацию лекарства в опухоли. Изучены реологические свойства композиции, определены оптимальные значения вязкости, тиксотропности систем; впервые сконструирован специальный лабораторный прибор, позволяющий контролировать соответствие реологических свойств созданной лечебной гидрогелевой композиции требованиям врачей, ее использующих.

Разработана и утверждена техническая документация для выпуска гидрогелевых материалов с сенсибилизатором метронидазолом «Колетекс-гель-МЗ». Документы на получение разрешения для промышленного выпуска и широкого клинического применения в медицинской практике композиции переданы в Минздравсоцразвития.

Разработаны технология получения и на ее основе лечебный гидрогелевый материал с ЛП - иммуномодулятором и антиоксидантом деринатом - для профилактики и лечения осложнений после лучевой терапии. Определены оптимальные концентрации ЛП. Проведены медико-биологические и клинические испытания гидрогелевых материалов с деринатом и деринатом и лидокаином.

Разработана и утверждена техническая документация для выпуска гидрогелевых материалов «Колетекс-Гель-ДНК» и «Колетекс-Гель-ДНК-Л».

Разрешены Федеральной службой по надзору в сфере здравоохранения и социального развития гидрогелевые материалы «Колетекс-Гель-ДНК» и «Колетекс-Гель-ДНК-Л» к производству, продаже и применению на территории Российской Федерации (Регистрационное удостоверение №ФСР 2007/00894).

Апробация работы.

Материалы работы были доложены на:

1. Межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», М., май, 2004

2. V Международной конференции «Современные подходы к разработке и клиническому применению эффективных перевязочных средств, новых материалов и полимерных имплантов», М., январь, 2006

3. Межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности», Санкт-Петербург, апрель, 2006

4. Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы экономики и прогрессивной технологии в текстильной, легкой и полиграфических отраслях промышленности», Иваново, апрель, 2006

5. Межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», М., май, 2006

6. Межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности», Санкт-Петербург, апрель, 2007.

По теме исследований опубликовано 3 научные статьи, 6 тезисов.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора (раздел 1), экспериментальной части (разделы 2,3), выводов, списка используемой литературы из 80 наименований, а также приложений. Основная часть диссертации изложена на 180 страницах машинописного текста, в число которых входит 33 рисунка и 27 таблиц.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой в диссертационной работе задачи, ее социальная значимость. Определены цель работы и основные пути ее достижения. Сформулирована научная новизна, показаны практическая значимость работы и способы ее реализации.

В первом разделе рассмотрены принципы создания лечебных текстильных и гидрогелевых материалов под углом зрения проблем, решаемых в диссертации.

Проанализированы существующие в настоящее время методы создания лечебных покрытий на основе современных полимерных материалов, преимущественно текстильных, используемых для лечения онкологических заболеваний с помощью лучевой терапии. Показано, что создаваемые материалы имеют специализированную функциональную направленность, зависящую от специфики заболевания и стадии лечения, на которой они применяются.

Рассмотрен ассортимент (химическая структура, способы применения) лекарственных средств - фотосенсибилизаторов, радиосенсибилизаторов, радиопротекторов, применяемых в медицинской практике для лучевого лечения онкологических заболеваний. Указано, что в настоящее время данные лекарственные препараты в основном применяются системно, что вызывает тяжелые последствия для организма. Отсутствие материалов, позволяющих подводить их адресно, местно, в том числе трансдермально, обосновывает необходимость проведения данной работы.

Аналитическим обзором литературы доказана своевременность и актуальность решаемой в диссертации научно-практической задачи.

Второй раздел посвящен описанию методик, которые использовались в исследованиях, ЛП, применяемых для изготовления лечебных текстильных и гидрогелевых материалов, а также обоснованию выбора полимеров-загустителей для нанесения ЛП по технологии печати.

Третий раздел - экспериментальный. Важный вопрос, решаемый в разделе 3.1 - выбор текстильного материала для создания аппликаций, который основывается на анализе литературных данных, на специфике использования технологии печати для нанесения на ТМ полимерной композиции, на проведенном анализе таких показателей ТМ, как капиллярность, разрывные нагрузки, прилегание к коже, а также на последующих рекомендациях медиков по использованию изделий на основе различных ТМ. При обосновании выбора текстильных материалов также учитывались особенности массопереноса во внешнюю среду распределенных в них ЛП и влияние природы волокнообразующих полимеров на этот процесс. Доказана целесообразность использования текстильных материалов, состоящих в основном из целлюлозных волокон. Показано, что для лечения онкогинекологических заболеваний (материал накладывается на слизистую, намокает и все время поддерживается во влажном состоянии, но не испытывает разрывных нагрузок) целесообразно использовать трикотажное полифункциональное полотно ПФ-2 комбинированное с эффектом поверхностного застила (ТУ 17-09-14-375-91) из хлопковых и полиэфирных волокон 65/35, материал нетканый из хлопковискозных волокон (ТУ 17-09-14-375-87), а при лечении онкозаболеваний кожи с изъявленной поверхностью и наличии опухолей, приводящих к поражению поверхности (например, молочной железы, кожи) и слизистых оболочек (ротоглотка, язык и т.д.) - трикотажное полифункциональное полотно ПФ-2.

Раздел 3.2. посвящен выбору лекарственных препаратов. Выбор лекарственных препаратов сделан на основе литературных данных, технологических возможностей и рекомендаций медицинских соисполнителей. Для создания лечебного материала, используемого в лучевой, в частности, фотодинамической терапии, были выбраны отечественные фотосенсибилизаторы: красители метиленовый синий и фотосенс. Для лучевой г-терапии в качестве сенсибилизатора использовали метронидазол (1-(в-Оксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазол), для предотвращения и лечения лучевых ожогов и поражений - деринат (дезоксирибонуклеат натрия), обладающий иммуномоделирующими и антиоксидантными свойствами.

В разделе 3.3 изучается влияние текстильного материала и способа нанесения ЛП на текстильную основу (печать) на фотоиндуцирумую и цитотоксическую активность лекарственных препаратов на примере ЛП метиленового синего (полимер-загуститель альгинат натрия).

Препарат метиленовый синий ранее уже применяли в хирургической и онкологической практике, но для аппликационных материалов, в том числе применяемых в ФДТ, он рассматривается впервые.

Поэтому нам нужно было определить, не изменяет ли его свойства текстильный материал - основа, на которую он нанесен по технологии печати, не снижает ли он своей активности, т.е. оценить влияние способа нанесения (печати) ЛП на ТМ, используемой для этого полимерной композиции и ее специфического распределения в текстильной основе на такие свойства фотосенсибилизатора, как цитотоксическая и фотоиндуцированная активность. Совместно со специалистами Московского научно-исследовательского онкологического института им. Герцена (МНИОИ им. Герцена) проведены исследования по определению фотодинамической и цитотоксической активности создаваемых изделий - салфеток с фотосенсибилизаторами по отношению к опухолевым тканям (оценивали гибель клеток эпидермоидной карциномы гортаноглотки человека Нер2,%), т.е. сравнение фотоиндуцированной и цитотоксической активности субстанции препарата и препарата, нанесенного на текстильный материал по технологии печати.

Полученные результаты (табл. 1) позволяют заключить, что метиленовый синий, экстрагированный с текстильного материала, и субстанция метиленового синего обладают сравнимыми значениями цитотоксической и фотоиндуцированной специфической активности относительно опухолевых клеток в культуре, то есть иммобилизация ЛП в текстильном материале с помощью полимеров-загустителей в использованных условиях не изменяет (не снижает) его биологического действия, и, следовательно, салфетки с иммобилизованным на них ЛП метиленовым синим возможно и целесообразно использовать в фотодинамической терапии онкологических больных.

Табл. 1 Влияние способа нанесения ЛП на ТМ на его цитотоксическую и фотодиндуцируемую активность

Раздел 3.4. посвящен определению генерации синглетного кислорода и свободных радикалов красителями ЛП-фотосенсибилизаторами метиленовым синим и фотосенсом, и для сравнения, бенгальским розовым, иммобилизированными в белковом субстрате (модель кожи), т.е. моделировалась доставка ЛП в организм трасдермально, в условиях, близких к лечебным при облучении видимой частью спектра (ртутная лампа ДРШ-1000). полимерный композиция текстильный аппликационный

Расход акцептора синглетного кислорода - 1,3-дифенилизобензофурана, специально вводимого в изучаемую систему, означает связывание им синглетного кислорода, если его генерируют изучаемые красители. Все три красителя генерируют синглетный кислород, о чем можно судить по расходу акцептора и по изменению оптической плотности красителей, причем на начальной фазе соотношение скоростей генерация-связывание синглетного кислорода у них очень близкое, а затем бенгальский розовый (классический фотосенсибилизатор образования синглетного кислорода) отстает в соотношении скоростей от двух других красителей (метиленовый синий, фотосенс). По результатам проведенных исследований можно сделать вывод, что оба фотосенсибилизатора проявляют фотоактивность в различных изучаемых средах (жидких - раствор этанола, твердых - полимерные полиамидные и коллагеновые пленки (модель кожи)), генерируют активные частицы ('О2 и радикалы).

Полученные данные позволяют ожидать лечебного эффекта от использования выбранных красителей - фотосенсибилизаторов (ЛП), на что указывается факт образования при облучении красителей активных частиц, способных вызывать деструкцию опухолевых клеток.

Если же в систему ввести аскорбиновую кислоту, которая, по литературным данным, при облучении способствует образованию свободных радикалов, то картина меняется. Метиленовый синий совместно с аскорбиновой кислотой при облучении в большей степени, чем без нее, генерирует свободные радикалы, под действием которых сам же и обесцвечивается, т.е. разрушается его хромофорная часть. Эти данные позволили нам рекомендовать для предотвращения появления кожных ожогов при использовании салфеток с метиленовым синим предварительно обрабатывать кожу пациента аскорбиновой (или лимонной) кислотой.

В разделе 3.5. описаны исследования по массопереносу ЛП из ТМ во внешнюю среду. В данных экспериментах использовали различные варианты моделирования внешней среды, в которую десорбирует ЛП из текстильной салфетки или гидрогелевого материала. Целью этих исследований являлось изучение скорости массопереноса ЛП из различных по составу и свойствам текстильных носителей, что важно для нахождения оптимальной текстильной основы салфетки, и сравнение двух ЛП (метиленового синего и фотосенса) по скорости их десорбции с ТМ. Это важно при определении времени наложения лечебного текстильного материала для обеспечения необходимой концентрации ЛП в опухоли.

Так при использовании в качестве внешней среды дистиллированной воды (модель раны) экспериментами было показано, что при одинаковом нанесении на ТМ наибольшее количество ЛП (при времени экспозиции, равной 60 минут) и с большей скоростью выходит во внешнюю среду в случае использования материала трикотажного полифункционального ПФ-2, чем нетканого полотна из вискозных волокон, т.к. ЛП располагается более поверхностно на материале, т.е. проявляется влияние распределения ЛП после печати ТМ. Учитывая, что модуль реальной раны очень мал (?5), что приводит к большим экспериментальным сложностям, для того, чтобы сравнить десорбцию различных ЛП из разных по составу ТМ, нами была проведена серия экспериментов, в которых изучалась десорбция ЛП в жидкую среду разного объема, т.е. с различным модулем ванны, благодаря чему можно было наблюдать, как меняется поведение ЛП при снижении модуля, т.е. при приближении к реальным условиям (рис. 2).

При уменьшении модуля ванны скорость выхода ЛП во внешнюю среду увеличивается, а время достижения лечебной концентрации при уменьшении модуля снижается. Можно предположить, что в реальных условиях эксплуатации в ране очень быстро создастся нужная концентрация ЛП - ударная доза, которая потом будет поддерживаться в течение длительного времени, обеспечивая пролонгацию действия салфетки. Это связано с уносом ЛП в кровь и лимфу и переходом за счет изменения градиента концентрации новой порции ЛП из салфетки в рану.

С целью приближения к реальным условиям применения создаваемого материала проведен эксперимент, в котором внешняя среда была белковой, для чего использовали физиологический раствор и БСА (бычья сыворотка альбумина) - белок, содержащийся в тканях и жидкостях организма, основной белок в составе плазмы крови. Эксперимент проводили в МНИОИ им. Герцена. Полученные данные показали, что десорбция ЛП проходила в первый час экспозиции и затем существенно не менялась в течение суток.

Чтобы моделировать массоперенос ЛП через частично пораженную кожу при отсутствии жидкости в ране, была использована методика коллагеновых мембран, позволяющая имитировать сопротивляемость неповрежденной кожи. Коллаген - белок, распространенный в живом мире, основное вещество соединительной ткани кожного покрова. Неповрежденная кожа моделировалась набором слоев коллагеновых пленок. Число слоев, подобранное экспериментально, позволяло считать мембрану бесконечной. В данном эксперименте получены данные о скорости и полноте массопереноса ЛП из ТМ и гидрогелевой композиции, которую в дальнейшем использовали самостоятельно для лечения опухолей в случаях, когда ТМ использовать неудобно (гинекологическая сфера, прямая кишка и т.д.).

Данные показали, что при одинаковой начальной концентрации быстрее ЛП проникает в коллагеновую мембрану из гидрогелевой композиции, чем из салфетки, т.к. ТМ не оказывает тормозящего влияния на десорбцию. Данные о массопереносе ЛП с ТМ подтверждают ранее полученные при изучении массопереноса в жидкую среду: из ТМ ПФ-2 ЛП десорбирует быстрее и в большей степени, чем из нетканого, а при сравнении данных по массопереносу двух ЛП метиленового синего и фотосенса можно сказать, что метиленовый синий целесообразней использовать для лечения ран и поверхностных опухолей (т.к. он проникает до 17-20 слоя коллагеновой мембраны), а фотосенс - для опухолей более глубокого залегания (проникает до 30 слоя).

Впервые было проведено изучение массопереноса ЛП-фотосенсибилизаторов в неповрежденную кожу человека. Для этого использовали неинвазивный метод лазерной спектроскопии, основанный на измерении флуоресценции введенных в организм фотосенсибилизаторов. Свет от лазерного источника с изменяемыми значениями длины волны, встроенного в станцию расширения персонального компьютера, фокусировался на входной конец Y-образного волоконно-оптического катетера, подводимого к месту наложения салфетки или гидрогеля у пациента.

Оцифрованный приемный сигнал, переданный в память компьютера, изображался на дисплее в реальном масштабе времени. Салфетка размером 1 см2 с концентрацией ЛП 3,5 мг/см2 накладывалась на предплечье добровольца на различные отрезки времени. Полученные данные по количеству и глубине проникновения ЛП полностью коррелируют с данными, полученными нами ранее по влиянию ТМ на массоперенос ЛП в жидкую среду и коллагеновую мембрану.

Важно, что концентрация ЛП увеличивается в первые 140 минут (рис. 3), достигая значений, достаточных по медицинским показаниям для проведения облучения. Далее (после снятия лечебного материала - рис. 4) концентрация ЛП начинает снижаться, что должно в дальнейшем предотвратить возникновение световых ожогов и не снижать качество жизни больного.

Продолжать лечение в случае необходимости возможно в течение последующих 180 минут, т.к. в течение этого времени в зоне облучения будет сохраняться нужная концентрация ЛП. Это доказывает пролонгированное действие аппликации, что важно с точки зрения экономичности и удобства лечения онкологических больных, т.к. позволяет пациенту отказаться от предварительного нахождения в стационаре и перейти на диспансерное.

При сравнении подведения ЛП фотосенса и метиленового синего данные подтверждают полученные ранее, т.е. метиленовый синий располагается более поверхностно на коже, а фотосенс проходит вглубь кожи.

В разделе 3.6. рассмотрен вопрос о зависимости скорости массопереноса ЛП от скорости набухания и растворения полимера-загустителя (на примере поливинилового спирта и Alg-Na), входящего в состав гидрогелевой композиции и аппликации. Подтверждена прямая зависимость между скоростью набухания полимера и десорбцией ЛП во внешнюю среду. Полученные данные показали, что целесообразнее использовать альгинат натрия, т.к. он быстрее набухает и, кроме того, обладает в большей степени лечебными свойствами, т.к. является «пролекарством».

Раздел 3.7. посвящен разработке состава гидрогелевой композиции с ЛП - радиосенсибилизатором метронидазолом для лучевого лечения онкологических больных. Обоснованием для этой части работы является тот факт, что с целью повышения эффективности лучевого лечения используют ЛП - сенсибилизаторы, позволяющие повышать при их нахождении в опухоли чувствительность раковых клеток к ионизирующему облучению. Основным из таких применяемых ЛП сегодня является метронидазол. В связи с его низкой растворимостью, необходимостью подведения для достижения эффекта в высоких дозах и токсичностью вопрос о создании материалов для адресной доставки этого ЛП очень актуален. Для подведения ЛП к опухолям кожи, молочной железы, губы, языка и т.д., была создана салфетка «Колетекс-М» с метронидазолом.

В настоящей работе решался актуальный вопрос о подведении ЛП к опухолям, находящимся в полости (рак прямой, толстой, тонкой кишки и т.д.). Нами была разработана гидрогелевая композиция для подведения этого сенсибилизатора (по медицинским показаниям концентрация метронидазола в опухоли для достижения лечебного эффекта должна составлять не менее 190-220 мкг/г) к очагу поражения. Определено, что оптимальная вязкость композиции, учитывая специфику введения и требования врачей, должна составлять 2,6 Па*с, степень тиксотропного восстановления - 75-98%. Из проведенных исследований (спектроскопически оценивали концентрацию ЛП в гистологическом материале опухоли) следует, что для достижения нужного эффекта концентрация метронидазола в разрабатываемом материале должна составлять 9,0-10,0 масс. %, что обеспечивает концентрацию в опухоли не менее 190 мкг/г при ее внутриректальной экспозиции 5 часов. Т.к. гидрогелевая композиция должна вводиться стерильной, были проведены исследования по влиянию г-стерилизации на реологические свойства гидрогелевой композиции (вязкость, структурированность, пластичность, тиксотропность). Показано, что доза г-стерилизации должна составлять не более 6 кГр. Клинические испытания гидрогелевого материала с метронидазолом, проведенные совместно с ОНЦ РАМН им. Блохина, показали, что трехлетняя выживаемость оперированных больных раком прямой кишки при использовании для полирадиомодификации созданной композиции достигла 97,3%.

Раздел 3.8. посвящен разработке гидрогелевой композиции с радиопротектором деринатом для применения в лучевой терапии.

При проведении лучевой терапии всегда повреждается часть нормальных тканей, попадающих в зону облучения. Это приводит к возникновению побочных эффектов, приводящих к инвалидизации пациента и снижению качества его жизни.

Известно, что радиопротектор деринат, являющийся антиоксидантом и иммуномодулятором, существенно снижает чувствительность клеток к повреждающему действию цитотоксических препаратов и лучевой терапии. Препарат обладает высоким репаративным действием, однако материалы для его адресного подведения сегодня отсутствуют (есть только инъекционная форма).

Постлучевые и лучевые поражения сопровождаются болевым эффектом. Поэтому, разрабатывая гидрогелевую композицию с деринатом, необходимо придать ей анальгезирующие свойства. Для этого в композиции дополнительно использовали ЛП лидокаин.

Разработаны качественный и количественный составы композиций (деринат - 0,25 масс. %, лидокаин - 2,00 масс. %); проведены исследования их реологических свойств (оптимальная вязкость гидрогелевой композиции - 2,6 Па*с); исследовано влияние г-стерилизации на гидрогелевую композицию (доза г-стерилизации должна составлять не более 6 кГр). Проведены клинические испытания гидрогелевых материалов с деринатом и деринатом и лидокаином: отмечена хорошая переносимость, высокая эффективность в профилактике лучевых реакций. По сравнению со стандартными методиками использование гидрогелевых материалов с деринатом и деринатом и лидокаином позволило в среднем снизить выраженность лучевых реакций на 17-35%. На основании проведенных клинических испытаний (РНЦ Радиологии и хирургических технологий Минздравсоцразвития, ГУ Медицинский радиологический научный центр РАМН, МНИОИ им. Герцена) гидрогелевые материалы с деринатом и деринатом и лидокаином разрешены Минздравсоцразвитием для широкого клинического применения.

ВЫВОДЫ

1. Изучено влияние химического состава, санитарно-гигиенических и физико-механических свойств различных текстильных материалов, разрешенных для использования в медицине и научно обоснован выбор текстильной основы для аппликационных материалов, используемых в лечении опухолей при проведении лучевой, в том числе фотодинамической терапии.

2. Исследовано влияние иммобилизации ЛП - фотосенсибилизаторов на ТМ по технологии печати на их фотодинамическую и цитотоксическую активность. Показано, что ни иммобилизация ЛП на ТМ из целлюлозных волокон, ни используемый загуститель-полимер альгинат натрия не снижают активности ЛП по сравнению с исходной субстанцией.

3. Проведено исследование генерации синглетного кислорода и свободных радикалов фотосенсибилизаторами метиленовым синим и фотосенсом при облучении ртутной лампой ДРШ-1000. Показано, что оба фотосенсибилизатора проявляют фотоактивность в различных средах, в том числе в модельной белковой среде. Полученные данные позволяют ожидать лечебного эффекта от использования аппликаций с выбранными фотосенсибилизаторами в фотодинамической терапии опухолей.

4. Изучено влияние полимеров-загустителей (Alg-Na, ПВС), используемых для нанесения ЛП на ТМ. Показано, что скорость десорбции ЛП при нанесении с помощью ПВС на начальном этапе несколько выше, чем при применении альгинатной загустки, что связано с более быстрым набуханием ПВС. Однако, учитывая, что значения скоростей десорбции ЛП различаются не существенно, для создания лечебных материалов рекомендован использовать альгинат натрия, т.к. он обладает в большей степени лечебными свойствами, чем ПВС.

5. Проведено исследование массопереноса ЛП - метиленового синего в модельные среды (дистиллированная вода, белковая жидкая среда). Показано, что в белковой среде скорость массопереноса снижается по сравнению с водной, что следует учитывать при расчете времени наложения салфетки.

6. Впервые предложено для адресной доставки ЛП к опухоли и поврежденным тканям, расположенным в полостях, использовать в качестве самостоятельного изделия медицинского назначения гидрогелевую композицию, разработанную для нанесения ЛП на ТМ по технологии печати.

7. Проведены спектрофотометрические исследования по изучению влияния свойств полимерной основы на массоперенос ЛП в модель неповрежденной кожи (коллагеновая многослойная мембрана). Показано, что из гидрогелевого материала массоперенос ЛП происходит быстрее и более полно, чем из ТМ. Показано, что метиленовый синий десорбирует в поверхностные слои кожи, а фотосенс - в более глубокие, что будет учитываться при лечении опухолей различной этиологии.

8. Впервые методом лазерной спектроскопии проведены исследования по изучению массопереноса ЛП из полимерной матрицы в неповрежденную кожу человека-добровольца. Доказано, что через 140 минут можно проводить облучение пациента, продолжая его 180 минут за счет его пролонгированного действия ТМ.

9. На основе полимерной композиции, используемой для нанесения ЛП на ТМ по технологии печати, разработан гидрогелевый материал (товарный знак - Колегель (Колетекс-гель)) с радиосенсибилизатором метронидазолом для адресного подведения ЛП в полости к опухоли при лучевой терапии онкологических заболеваний.

10. Доказано, что введение метронидазола с помощью гидрогелевого материала обеспечивает необходимую лечебную дозу препарата в опухоли, существенно снижает токсичность и побочные явления, увеличивая эффективность лечения. Клинические испытания по введению больным этой композиции, за 5 часов до облучения и операции, проведенные совместно с ОНЦ РАМН им. Блохина, показали, что трехлетняя выживаемость больных раком прямой кишки достигла 97,3%.

11. Разработаны гидрогелевые материалы с иммуномодулятором деринатом и деринатом и анестетиком лидокаином для лечения и/или профилактики постлучевых осложнений. Клинические испытания этих материалов показали хорошую переносимость для пациентов и высокую эффективность в профилактике лучевых реакций. Их использование позволило снизить выраженность лучевых реакций на 17-35%.

12. Разрешены Федеральной службой по надзору в сфере здравоохранения и социального развития гидрогелевые материалы «Колетекс-Гель-ДНК» и «Колетекс-Гель-ДНК-Л» к промышленному производству, продаже и применению на территории Российской Федерации (Регистрационное удостоверение №ФСР 2007/00894).

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Данилова М.А., Ефименкова М.Г., Олтаржевская Н.Д., Кричевский Г.Е., Савченкова О.В. Использование текстильных лечебных материалов в фотодинамической терапии онкологических заболеваний.// Текстильная химия №1(29), 2006. с.76-88

2. Данилова М.А., Ефименкова М.Г., Олтаржевская Н.Д., Коровина М.А. Текстильная печать в производстве материалов для фотодинамической терапии онкологических заболеваний.// Научный альманах. Специальный выпуск журнала «Текстильная промышленность», 2007. с. 25-29

3. Олтаржевская Н.Д., Коровина М.А., Поляков П.Ю., Данилова М.А., Ефименкова М.Г. Текстильные технологии в лучевой терапии онкологических заболеваний. // Текстильная химия №1 (30), 2008. с.39-44

4. Данилова М.А., Коровина М.А. Новые полимерные аппликационные материалы для фотодинамической терапии.// Сб. тезисных докладов Межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» Москва, РосЗИТЛП, 2004. с. 104

5. Данилова М.А., Ефименкова М.Г., Коровина М.А., Олтаржевская Н.Д. Разработка аппликационных текстильных материалов для использования в онкологической практике.// Сб. тезисных докладов Межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (поиск 2006), Иваново 2006. с.127-128

6. Данилова М.А., Ефименкова М.Г., Коровина М.А., Олтаржевская Н.Д. Лечебные аппликационные материалы «Колетекс» пролонгированного действия.// Сб. тезисных докладов Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности», Санкт-Петербург, 2006. с.217-218

7. Данилова М.А., Ефименкова М.Г., Олтаржевская Н.Д. Новые аппликационные текстильные материалы с лекарственными препаратами - фотосенсибилизаторами для фотодинамической терапии. // Сб. тезисных докладов Межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» Москва, РосЗИТЛП, 2006. с.105

8. Данилова М.А., Ефименкова М.Г., Коровина М.А., Олтаржевская Н.Д. Новые лечебные полимерные материалы для онкологии. // Сб. тезисных докладов Межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» Москва, РосЗИТЛП, 2008. с. 96

Размещено на Allbest.ru