Коллаген в технологии лекарственных форм и его применение

 

Уникальная молекулярная структура коллагена, наличие на его поверхности большого количества активных функциональных группировок позволяют использовать его в качестве матрицы для иммобилизации различных биологически активных и лекарственных веществ.

Преимущество коллагена перед синтетическими полимерами, применяемыми с этой целью, заключается в том, что он полностью утилизируется организмом. [16]

Вследствие обратимости связей коллаген в комплексах при введении в макроорганизм способен подвергаться лизису, а возможность регулирования скорости лизиса применением дубящих веществ позволяет создавать пролонгированные лекарственные препараты с различными сроками действия.

К настоящему времени наиболее изучены комплексы коллагена со многими веществами. К примеру, в комплексе коллагена с гепарином установлено, что пролонгированный антикоагуляционный эффект связан с существованием достаточно прочного коллаген-гепаринового комплекса. После растворения в крови имеются агрегаты-молекулы гепарин-коллагена, которые функционируют достаточно активно до тех пор, пока полностью не деградирует белковая часть комплекса, после чего гепарин инактивируется обычным путем.

Важное значение имеют взаимодействие коллагена с антибиотиками. Коллаген не только пролонгирует действие антибиотиков, но в ряде случаев снижает их токсичность. Есть также сведения об иммобилизации ферментов на коллагене. Так, описан метод иммобилизации уреазы на порошках коллагена, модифицированных дезаминированиеам, метилированием и сукцинированием.

В последние годы работы ряда ученых были направлены на создание комплексов коллагена с нейролептическими свойствами. В этой области заслуживает внимания комплекс, созданный на основе β-фенил-γ-аминомасляеой кислоты и коллагена. [21]

В качестве геля для пролонгированных лекарственных препаратов чаще используют растворы высоко молекулярных соединений различной концентрации, что позволяет регулировать время пролонгирования. К таким веществам относятся метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза и натрий карбоксиметилцеллюлоза (1%), поливинилпирролидон, коллаген и другие высоко молекулярные соединения, (пример – глазные капли в виде 10% раствора сульфацил натрия, пролонгированные 1% метилцеллюлозы).

Недавно была создана лекарственная форма аминазина на коллагене, обладающей пролонгированным антистрессовым действием. Иммобилизацию проводилась методом включения в гель, который позволяет максимально сохранить нативность иммобилизованного соединения, защищает его от воздействия внешней среды и микроорганизмов.

Препарат был получен путем введения сухого аминазина в продукты растворения коллагена, полученные из сухожилий крупного рогатого скота методом предварительной щелочно-солевой обработки с последующим растворением в уксусной кислоте. Аминазин добавляли из расчета 25мг на 1мг 1%-ного коллагенового геля. Характер взаимодействия коллагена с аминазином определяли с помощью дифференциально-термического анализа.

Установлено, что термограмма денатурации полученного препарата до температуры 37° в основном совпадает с термограммой денатурации ПРК. Температура денатурации в том и другом случае была равна 34°, то есть термостабильность коллагена в препарате не изменялась, что свидетельствует об отсутствии достаточно прочных связей его с аминазином при использовании указанного метода иммобилизации.

Полученные результаты подтвердились и при испытаниях действия препарата in vivo. По сравнению с чистым аминазином полученный препарат медленнее всасывается и обладает значительно меньшей токсичностью, что можно объяснить применением в качестве растворителя более вязкого вещества – коллагена. [6]

Коллаген представляет собой белок соединительной ткани, который получают из кожи крупного рогатого скота. В воде он набухает с образованием гелей. Коллаген способен к солюбилизации лекарственных веществ, имеющих в своем составе аминокарбоксильные группы. Преимущества основы заключаются в том, что она полностью абсорбируется и утилизируется при введении в организм, стимулирует процессы регенерации поврежденных тканей, обладает большой сорбционной и слабой антигенной способностью, не имеет токсических и канцерогенных свойств. В фармации используют в основном 2 – 3%-ные (для глазных мазей) гели для лечения ран.

В медицине на основе коллагена были разработаны различные средства для быстрой остановки кровотечений (средства местного гемостаза), для лечения ран, ожогов, трофических язв, пролежней, а также лекарственные формы (мягкие и жидкие), специальные пластыри и губки (губка гемостатическая коллагеновая, губка коллагеновая с метилурацилом, губка коллагеновая с сангвиритрином и др.).

Повышенное содержание аминокислот в коллагене гарантирует быстрое восстановление тканей и их укрепление. Но есть некоторая особенность, белок коллаген плохо усваивается организмом человека, а особенно модифицированный белок.

Лишь с использованием метода расщепления молекулы коллагена, образуется «активный» гидролизованный коллаген, который максимально усваивается организмом. Благодаря данному методу появляется максимально сбалансированный комплекс аминокислот, которые участвуют в развитии и восстановлении тканей. Препараты на основе гидролизованного коллагена могут улучшить иммунную систему, вывести токсины, замедлить процессы старения, восстановить ткани при больших нагрузках и пр.

Все чаще гидролизованный коллаген входит в состав БАДов. Данные препараты предназначены для укрепления связок и суставов, для повышения эластичности кожи, а также для укрепления ногтей, волос. Гидролизованный коллаген показан при высоких нагрузках, в качестве дополнения к питанию при занятиях спортом, а также после травм. Такие препараты весьма часто назначают в послеоперационный период. [18]

Коллаген широко используется в косметике в качестве увлажнителя, поскольку он обладает высокой способностью впитывать воду. В косметике используется три вида коллагена:

- растительный - из протеина пшеницы;

- животный - из кожи крупного рогатого скота;

- морской - из кожи рыб.

Коллаген животного происхождения считается наименее эффективным, поскольку он не обладает способностью проникать в клетки кожи. По этой причине косметика с коллагеном данного вида будет соответственно наименее эффективной.

Косметика, содержащая растительный коллаген, является очень эффективной, однако и достаточно дорогой, поскольку добывать коллаген данного вида намного сложнее, чем животного вида. Растительный коллаген прекрасно усваивается кожей.

Косметика, содержащая морской коллаген, также является эффективной, в виду того, что сам морской коллаген по своей структуре очень похож на наш собственный. Однако есть одно но, косметика с данным видом коллагена способная вызвать аллергическую реакцию.

Коллаген и его гидролизаты часто входят в рецептуры разнообразных кремов и эликсиров как влагоудерживающие и питательные компоненты. Эффективность таких косметических средств объясняется тем, что гигроскопическая коллагеновая пленка действует наподобие влажного компресса. А значит, снижается трансэпидермальная потеря воды кожей.

Благодаря гигроскопическим свойствам коллагена повышается влажность рогового слоя кожи, что дает основания считать косметический крем или эликсир с коллагеном надежным защитным средством, а, следовательно, геронтопротектором. Действие активных компонентов косметических средств на основе коллагена:

- стимулируют коллагеновый синтез, делают кожу мягкой и эластичной;

- разглаживают морщины, выглаживают кожу;

- стимулируют активность кожи;

- стимулируют натуральную регенерацию кожи, регулируют процессы оживления ороговевшей кожи;

- увлажняют;

- разглаживают и осветляют кожу.

Инъекционные растворы коллагена стали первым биологическим препаратом для заполнения морщин. Они не устарели и не потеряли актуальности до сих пор, широко применяются, в том числе и в комбинации с другими методиками. [8]

Инъекционный коллаген является идеальным средством для разглаживания тонких морщинок над верхней губой. Для коррекции тонких морщин в уголках глаз также можно применять инъекционный коллаген.

Перспективная форма – интраокулярные лекарственные пленки, получаемые на основе коллагена с гентамицина сульфатом и тримекаином. Они подшиваются в переднюю камеру глаза при хирургических операциях, постепенно высвобождая лекарственные вещества. Глазные лекарственные пленки полностью растворяются на десятые сутки.

Пролонгирующее действие интраокулярных и глазных пленок на основе коллагена подтверждено экспериментальными исследованиями, предложено использовать пленки с различными лекарственными веществами. Приоритет в развитии исследований по использованию коллагена в технологии лекарственных форм подтвержден различными авторскими свидетельствами.

При подогревании влажного коллагена на определенную температуру происходит выраженное структуральное изменение, сопровождаемое повышенным набуханием и наличием измененных физико-химических свойств.

Данный видоизмененный коллаген не обладает стойкостью к обыкновенным протеазам и находится на гораздо более низкой ступени конфигурации. Речь идет о желатине. В широком смысле слова желатин служит для обозначения растворимых и нерастворимых продуктов, хотя для потребностей технической практики название желатин применяется лишь для обозначения растворимых продуктов, обладающих большей вязкостью и более светлой окраской по сравнению с клеем. [10]

Превращение коллагена в желатин обычно происходит при температуре около 60°C, однако оно зависит от кислотно-щелочного равновесия (рН), ионной силы, состава раствора и степени ковалентного сетчатого прорастания коллагена. Вследствие этого превращения меняется конформация полипептидных цепочек, одновременно освобождается энергия связей и возрастает энтропия.

Данное превращение является преимущественно необратимым, после охлаждения кристаллическая конформация уже произвольно не восстанавливается, хотя структура все же до некоторой степени выказывает реверсивный характер. Макроскопически тепловое превращение наиболее выраженным способом проявляется тем, что осевая длина коллагеновых волокон сокращается на 1/3 – 1/4 часть их первоначальной длины. Температура, при которой наблюдается первое стягивание длины, обозначается в качестве температуры стягивания. Эта температура на 5 вплоть до 15°C ниже температуры фазового превращения.

Первоначально упорядоченная коллагеновая структура в результате влияния трансформации меняется на неупорядоченное состояние. Это вызвано тем, что в большинстве случаев коллагеновое состояние стабилизуется лишь слабыми нековалентными связями (водородной, полярной, гидрофобными контактами и т.д.), которые является теплочувствительными и при подогреве их связующая энергия понижается. Повышение температуры ведет к такому состоянию, когда обе величины находятся в равновесии и дальнейшее повышение температуры вызывает внезапное крушение упорядоченной структуры.

Модификация коллагеновой структуры, вызывающая образование термически постоянных, например, ковалентных поперечных связей, приводит к выраженному сдвигу температуры трансформации в область высших величин. Если коллаген денатурируют в присутствие веществ, понижающих энергии стабилизующих связей, например, мочевины, то температура трансформации понижается. Если понижение настолько велико, что трансформация типа коллаген-желатин наступает уже при нормальной температуре, то речь идет о так называемом химические индуцированном превращении в желатин. [14]

При температуре подогрева происходит лишь незначительное растворение нормального коллагена физиологически зрелой коллагенной ткани. Это вызвано ковалентным сетеообразованием, которое наступает в процессе старения. На изменение энтальпии в данном превращении типа коллаген – желатин уходит до 65 Дж г -1 сухого коллагена.

Общая энтропия составляет порядка 0,2 Дж K-1 g-1, однако из этой величины лишь приблизительно 7,5 . 10 -5 Дж К-1 g-1 приходится на изменение конформации главных цепочек, и главная доля, следовательно, расходуется на повышение объема коллагеновой полимерной сети, возрастание смесительной энтропии. Таким образом, вода играет важную роль при трансформации коллагена в желатин. Данное превращение в сухом состоянии не наступает даже при таких температурах, которые ведут к пиролитическому разложению протеинов.

Раствор желатина. Желатин представляет собой продукт частичного гидролиза коллагена, содержащегося в хрящах и костях животных. Почти бесцветные или слегка желтоватые гибкие листочки или куски. В холодной воде сильно набухает и размягчается, в горячей воде растворим.

Rp.: Gelatinae 20,0

Aquae destillatae 200,0

Misce. Da. Signa. Для клизмы

Желатин измельчают, заливают в фарфоровой чашке водой и оставляют на 2 – 3 ч для набухания. Затем нагревают при помешивании на водяной бане при температуре 40 – 50° до полного перехода желатина в раствор,

Желатин также используют для изготовления гидрофильных гелей. Гели содержат от 1 до 3% желатина, до 30% глицерина и 70-80% воды. Его также используют для приготовления защитных паст. В косметических мазях, предназначенных для жирной кожи лица или для рук, количество желатина не должно превышать 3%. [11]

Желатин-глицериновые гели как основу для мазей и суппозиториев изготавливают в концентрации по массе следующим образом. В тарированной фарфоровой чашке желатин заливают водой и оставляют для набухания при комнатной температуре на 45 – 60 мин. К набухшему желатину добавляют глицерин и нагре вают на водяной бане не выше 55 – 60°С до получения прозрачно го раствора вязкой консистенции.

Rp.: Papaverini hydrochloride 0,5

Euphyllini 1,5

Massae gelatinosae q.s. ut fiat supp. №10

M.D.S. По 1 суппозиторию на ночь.

Масса 1 свечи – 3,0. Количество суппозиторнгой массы: 3,0 х 10 = 30,0

Масса лекасртвенных веществ: 0,5 + 1,5 = 2,0

2,0 – 30,0

Х – 100,0 х = 6,7 С_% лекарственных веществ больше 5 %, значит надо учитывать объем, занимаемый лекарственными веществами.

Расчеты жировой основы:

1/Еж _{папаверина гидрохлорида} = 0,63

1/Еж _{эуфилдина}= 0,8

М ж.о. = 3 х 10 – 0,63 х 0,5 – 1,5 х 0,8 = 28,5

М жел. – глиц. основы = 28,5 х 1,21 = 34,49

Состав основы: желатина 1 часть

глицерина 5 части

воды 2 частей

8 частей

Желатина: 34,49 – 8 ч

х – 1 ч х = 4,31

Воды: 34,49 – 8ч

х - 2 ч х = 8,62

Глицерина: 34,49 – 8,62 – 4,31 = 21,56

Технология:

Желатин заливаем водой на 30 минут, добавляем глицерин, нагреваем до растворения. В основе растворяют эуфиллин и добавляют измельченный папаверина гидрохлорид. Перемешивают и разливают в охлажденные и смазанные вазелиновым маслом формы. Ставят в холодильник. [15]

Заключение

 

Коллаген выполняет множество функций в организме человека. Он защищает ткани от механических повреждений. Такая защитная функция возможна благодаря прочному строению волокон коллагена. Коллаген участвует во взаимодействии на межклеточном и межтканевом уровне.

Коллаген поддерживает активную жизнедеятельность слоя эпидермиса. Но главная задача коллагена – восстановительная функция - в случае повреждения участка кожи или мышцы, принимать участие в скорейшем восстановлении и обновлении клеток. Как видим, роль этого белка весьма велика. [20]

Но, как уже было сказано, процессы старения неотвратимы, и синтез коллагена замедляется, результатом этого становится:

- старение кожи;

- боли в суставах;

- недомогание;

- быстрая утомляемость;

- ломкость сосудов;

- мышечное напряжение;

- ослабление костной структуры;

- снижение двигательной активности;

- ухудшение общего состояния.

Нарушения синтеза коллагена лежат в основе многих заболеваний. Коллаген используют в медицине, в косметической и пищевой промышленности. В медицине, в результате долгих исследований, на основе коллагена были разработаны различные средства для остановки кровотечений, для лечения ран, трофических язв, а также специальные пластыри и губки.

 

 

 

Список литературы

 

1.http://pharm-referatiki.ru/fa/docman/farmatsevticheskaya-tehnologiya/programma-po-aptechnoy-tehnologii-lekarstv-dlya-podgotovki-studentov/details.html

2.http://revolution./medicine/

3.www.medvestnik.iatp.by/doc_2005/mv_52/day_spravk.html

4.www.provizor.ru/modules.

5.Агжихин И.С. Технология лекарств. – М.: Медицина, 1980

6.Вспомогательные вещества, используемые в технологии мягких лекарственных форм (мазей, гелей, линиментов, кремов) (обзор) / О. А. Семкина, М. А. Джавахян, Т. А. Левчук и др. // Химико-фармацевтический журнал: научно-технический и производственный журнал. - 2005.

7.Гендролис Ю.А. Глазные лекарственные формы в фармации. – М.: Медицина, 1988.

8.Государственная Фармакопея СССР. XI изд., вып. 2. – М.: Медицина, 1990.

9.Государственный реестр лекарственных средств. – М.: Бюро по регистрации лекарственных средств, медицинской техники и изделий медицинского назначения МЗ РФ. 2002.

10.Губин М.М. Изготовление лекарственных средств в условиях аптечного производства // Новая аптека. — 2002. — №1.

11.Кованова В. В., Сыченикова И. А. Коллагенопластика в медицине. Москва, «Медицина» 1978.

12.Кондратьева Т.С., Иванова Л.А. и др. Технология лекарственных форм / Под. ред. Т.С. Кондратьевой. В 2-х томах, т. 1. – М.: Медицина, 1991.

13.Краснюк И.Н. Фармацевтическая технология: Технология лекарственных форм. М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 464 с.

14.Мазуров В. И. Биохимия коллагеновых белков. Москва, "Медицина", 1974

15.Милованова Л.Н. Технология изготовления лекарственных форм. Ростов на Дону: Медицина, 2002 – 448с.

16.Руководство к лабораторным занятиям по аптечной технологии лекарственных форм /И.М.Перцев, Р.К.Чаговец – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987.

17.Синев Д.Н., Марченко Л.Г., Синева Т.Д. Справочное пособие по аптечной технологии лекарств. – СПб.: СПХФИ, 1992.

18.Справочник фармацевта. - М.: Медицина, 1981.

19.Технология лекарственных форм / И.И. Краснюк, Г.В. Михайлова, Е.Т. Чижова; Под ред.И.И. Краснюка и Г.В. Михайловой. – М.: издательский центр «Академия», 2004. – 464с.;

20.Фармацевтическая технология: Технология лекарственных форм: Учебник для студентов фармацевтических вузов (факультетов) / И.И. Краснюк, Г.В. Михайлова, Г.П. Матюшина, Т.В. Денисова, О.Н. Григорьева, В.И. Скляренко; Под ред. И.И. Краснюка. – М.: издательский центр «Академия», 2005. – 44 печ. л.;

21.Фармацевтическая технология: учебное пособие /Под ред. В.И.Погорелова. – Ростов н/Д: Феникс, 2002.