Поли(l-лактид-со-гликолид) и шеллак в разработке фазочувствительных in situ имплантатов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель – рассмотреть потенциальную перспективность применения PLGA и шеллака для получения фазозависимых in situ имплантатов.

Материал и методы. Исследование проходило в два тура: I тур был посвящен оценке составов NMP-полимер, II тур – оценке составов NMP-полимер-ПЭГ. В работе использовали PLGA с различными соотношениями лактидных и гликолидных звеньев (75:25, 50:50), отбеленный обезвощенный шеллак, N-метилпирролидон (NMP) в качестве растворителя, а также ПЭГ-1500 в концентрации 5% (масс/об) как сорастворитель. Экспериментальные составы содержали матрицеобразователи в концентрации 33%. Скрининг составов проводили по растворимости полимеров в NMP, гомогенности и проходимости через иглу полученной системы полимер-NMP, скорости образования имплантата в ходе жидкость-жидкостной экстракции в среде фосфатного буферного раствора (рН=6.8), а также морфологии имплантата. Скорость образования имплантата и диффузию красителя из систем доставки изучали также посредством разработанной ранее на базе лаборатории Института фармации им. А.П. Нелюбина in vitro агаровой модели десны.

Результаты. I тур исследований показал, что система NMP-PLGA (75:25) образует твердый имплантат за 1 час, а система NMP-шеллак – за 2 часа. Составы были положительно оценены по предъявленным критериям, несмотря на сильно разнящиеся показатели объема диффузии – 1414 мкл для NMP-шеллак, 1065 мкл для NMP-PLGA (75:25), что говорит о возможности их использования без введения дополнительных вспомогательных веществ. NMP-PLGA(50:50) не полностью осадился по истечении критического времени (3 ч) и был признан нуждающимся в корректировке из-за недостаточной скорости образования имплантата.

Во II туре наблюдалась менее интенсивная диффузия красителя из имплантатов в агар (например, для NMP-PLGA(50:50) 641 мкл, а для NMP-PLGA(50:50)-ПЭГ 25 мкл), но вместе с тем положительная динамика по времени их осаждения как в среде фосфатного буфера (мгновенное осаждение без необходимости встряхивания), так и в in vitro агаровой модели десны (по истечении 3 часов состав NMP-PLGA(50:50)-ПЭГ в отличие от NMP-PLGA(50:50) образовал полутвердый имплантат).

Заключение. В ходе проведенных экспериментов в качестве наиболее перспективных для дальнейшей разработки фазочувствительного in situ стоматологического имплантата были отобраны составы NMP-шеллак и NMP-PLGA(75:25). Добавление ПЭГ было признано рациональным с точки зрения увеличения скорости осаждения имплантата и уменьшения начальной диффузии растворителя.

Об авторах

П. С. Сахарова

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: sakharova_p_s@student.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0003-4870-6232

студентка Образовательного департамента Института фармации им. А.П. Нелюбина

Россия, Москва

В. С. Пыжов

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России

Email: pyzhov_v_s@student.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0003-2174-7157

студент Образовательного департамента Института фармации им. А.П. Нелюбина

Россия, Москва

Е. О. Бахрушина

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России

Email: bakhrushina_e_o@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0001-8695-0346

канд. фарм. наук, доцент, доцент кафедры фармацевтической технологии Института фармации им. А.П. Нелюбина

Россия, Москва

Список литературы

  1. Rein SMT, Lwin WW, Tuntarawongsa S, et al. Meloxicam-loaded solvent exchange-induced in situ forming beta-cyclodextrin gel and microparticle for periodontal pocket delivery. Materials Science and Engineering C. 2020;117:111275. doi: 10.1016/j.msec.2020.111275
  2. Li Z, Mu H, Weng Larsen S, Jensen H, et al. An in vitro gel-based system for characterizing and predicting the long-term performance of PLGA in situ forming implants. Int J Pharm. 2021;609:121183. doi: 10.1016/j.ijpharm.2021.121183
  3. Solorio L, Sundarapandiyan D, Olear A, et al. The Effect of Additives on the Behavior of Phase Sensitive in Situ Forming Implants. J Pharm Sci. 2015;104(10):3471-80. doi: 10.1002/jps.24558
  4. Al-Abd AM, Hong KY, Song SC, et al. Pharmacokinetics of doxorubicin after intratumoral injection using a thermosensitive hydrogel in tumor-bearing mice. Journal of Controlled Release. 2010;142(1):101-7. doi: 10.1016/j.jconrel.2009.10.003
  5. Tang Y, Singh J. Controlled delivery of aspirin: Effect of aspirin on polymer degradation and in vitro release from PLGA based phase sensitive systems. Int J Pharm. 2008;357(1-2):119-25. doi: 10.1016/j.ijpharm.2008.01.053
  6. Ravivarapu HB, Moyer KL, Dunn RL. Sustained activity and release of leuprolide acetate from an in situ forming polymeric implant. AAPS PharmSciTech. 2000;1(1):3014-3026. doi: 10.1007/bf02830516
  7. Lambert WJ, Peck KD. Development of an in situ forming biodegradable poly-lactide-coglycolide system for the controlled release of proteins. Journal of Controlled Release. 1995;33(1):283-292. doi: 10.1016/0168-3659(94)00083-7
  8. Eliaz RE, Kost J. Characterization of a polymeric PLGA-injectable implant delivery system for the controlled release of proteins. J Biomed Mater Res. 2000;50(3):388-96. doi: 10.1002/(SICI)1097-4636(20000605)50:3<388::AID-JBM13> 3.0.CO;2-F
  9. McHugh AJ. The role of polymer membrane formation in sustained release drug delivery systems. Journal of Controlled Release. 2005;109:211-21. doi: 10.1016/j.jconrel.2005.09.038
  10. Dong WY, Körber M, López Esguerra V, et al. Stability of poly(d,l-lactide-co-glycolide) and leuprolide acetate in the in situ forming drug delivery systems. Journal of Controlled Release. 2006;115(2):158-67. doi: 10.1016/j.jconrel.2006.07.013
  11. Luan X, Bodmeier R. Influence of the poly(l-actide-co-glycolide) type on the leuprolide release from in situ forming microparticle systems. Journal of Controlled Release. 2006;110(2): 266-272. doi: 10.1016/j.jconrel.2005.10.005
  12. Graham PD, Brodbeck KJ, McHugh AJ. Phase inversion dynamics of PLGA solutions related to drug delivery. Journal of Controlled Release. 1999;58(2):233-245. doi: 10.1016/S0168-3659(98)00158-8
  13. Brodbeck KJ, DesNoyer JR, McHugh AJ. Phase inversion dynamics of PLGA solutions related to drug delivery: Part II. The role of solution thermodynamics and bath-side mass transfer. Journal of Controlled Release. 1999;62(3):333-344. doi: 10.1016/S0168-3659(99)00159-5
  14. Kang F, Singh J. In vitro release of insulin and biocompatibility of in situ forming gel systems. Int J Pharm. 2005;304(1-2):83-90. doi: 10.1016/j.ijpharm.2005.07.024
  15. Lu Y, Yu Y, Tang X. Sucrose acetate isobutyrate as an in situ forming system for sustained risperidone release. J Pharm Sci. 2007;96(12):3252-62. doi: 10.1002/jps.21091
  16. Okumu FW, Dao LN, Fielder PJ, et al. Sustained delivery of human growth hormone from a novel gel system: SABERTM. Biomaterials. 2002;23(22):4353-4358. doi: 10.1016/S0142-9612(02)00174-6
  17. Kranz H, Brazeau GA, Napaporn J, et al. Myotoxicity studies of injectable biodegradable in situ forming drug delivery systems. Int J Pharm. 2001;212(1):11-18. doi: 10.1016/S0378-5173(00)00568-8
  18. Rungseevijitprapa W, Brazeau GA, Simkins JW, et al. Myotoxicity studies of O/W-in situ forming microparticle systems. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2008;69(1):126-33. doi: 10.1016/j.ejpb.2007.10.009
  19. Kranz H, Bodmeier R. A novel in situ forming drug delivery system for controlled parenteral drug delivery. Int J Pharm. 2007;332(1-2):107-14. doi: 10.1016/j.ijpharm.2006.09.033
  20. Schoenhammer K, Petersen H, Guethlein F, et al. Poly(ethyleneglycol) 500 dimethylether as novel solvent for injectable in situ forming depots. Pharm Res. 2009; 26(12):2568-77. doi: 10.1007/s11095-009-9969-0
  21. Liu H, Venkatraman SS. Cosolvent effects on the drug release and depot swelling in injectable in situ depot-forming systems. J Pharm Sci. 2012;101(5):1783-1793. doi: 10.1002/jps.23065
  22. Kapoor DN, Katare OP, Dhawan S. In situ forming implant for controlled delivery of an anti-HIV fusion inhibitor. Int J Pharm. 2012;426(1-2):132-143. doi: 10.1016/j.ijpharm.2012.01.005
  23. Mashak A, Mobedi H, Ziaee F, et al. The effect of aliphatic esters on the formation and degradation behavior of PLGA-based in situ forming system. Polymer Bulletin. 2011;66(8):1063-1073. doi: 10.1007/s00289-010-0386-7
  24. Lin X, Yang S, Gou J, et al. A novel risperidone-loaded SAIB-PLGA mixture matrix depot with a reduced burst release: Effects of solvents and PLGA on drug release behaviors in vitro / in vivo. J Mater Sci Mater Med. 2012;23(2):443-55. doi: 10.1007/s10856-011-4521-2
  25. Wang L, Venkatraman S, Kleiner L. Drug release from injectable depots: Two different in vitro mechanisms. Journal of Controlled Release. 2004;99(2):207-16. doi: 10.1016/j.jconrel.2004.06.021
  26. Wang K, Jia Q, Yuan J, et al. A novel, simple method to simulate gelling process of injectable biodegradable in situ forming drug delivery system based on determination of electrical conductivity. Int J Pharm. 2011;404(1-2):176-9. doi: 10.1016/j.ijpharm.2010.10.042
  27. Kempe S, Metz H, Mäder K. Do in situ forming PLG/NMP implants behave similar in vitro and in vivo? A non-invasive and quantitative EPR investigation on the mechanisms of the implant formation process. Journal of Controlled Release. 2008;130(3):220-5. doi: 10.1016/j.jconrel.2008.06.006
  28. Schoenhammer K, Petersen H, Guethlein F, et al. Injectable in situ forming depot systems: PEG-DAE as novel solvent for improved PLGA storage stability. Int J Pharm. 2009;371(1-2):33-9. doi: 10.1016/j.ijpharm.2008.12.019
  29. Senarat S, Wai Lwin W, Mahadlek J, et al. Doxycycline hyclate-loaded in situ forming gels composed from bleached shellac, Ethocel, and Eudragit RS for periodontal pocket delivery. Saudi Pharmaceutical Journal. 2021;29(3):252-263. doi: 10.1016/j.jsps.2021.01.009
  30. Sakharova PS, Bakhrushina EO, Krasnyuk II. In vitro modeling for the evaluation of biopharmaceutical parameters of phase inversion-based dental in situ implants. Medical Pharm J Pulse. 2022;8:31-35. (In Russ). [Сахарова П.С., Бахрушина Е.О., Краснюк И.И. In vitro моделирование для оценки биофармацевтических показателей фазозависимых стоматологических in situ имплантатов. Медико-фармацевтический журнал «Пульс». 2022;8:31-35]. doi.org//10.26787/nydha-2686-6838-2022-24-8-31-35

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок 1. Популярность использования различных растворителей в разработке in situ имплантатов.

Скачать (264KB)
Метаданные
3. Рисунок 2. Частота использования различных полимеров в системах доставки ЛВ.

Скачать (144KB)
Метаданные
4. Рисунок 3. Структура ПЛГА: m – количество фрагментов молочной кислоты; n – количество фрагментов гликолевой кислоты.

Скачать (208KB)
Метаданные
5. Рисунок 4. Структура шеллака.

Скачать (471KB)
Метаданные
6. Рисунок 5. Сформированные имплантаты и поперечные срезы агаровых блоков после их изъятия. IA – NMP-шеллак, IB – NMP-PLGA (75:25), IC – NMP-PLGA (50:50); IIA – NMP-шеллак-ПЭГ, IIB – NMP-PLGA (75:25)-ПЭГ, IIC – NMP-PLGA (50:50)-ПЭГ.

Скачать (866KB)
Метаданные

© Сахарова П.С., Пыжов В.С., Бахрушина Е.О., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).