УДК 617.7-089:616-035.9

http://doi.org/10.31288/oftalmolzh202035360

 

Динаміка депонування та дифузії лікарських препаратів (хлоргексидин, 5 фторурацил і доксорубіцин) при використанні гідрогелевих імплантатів з різною щільністю

Ю. М. Самченко 1, д-р хім. наук; А. П. Малецький 2, д-р мед. наук; Н. М. Бігун 3, канд. мед. наук; Г. А. Долинський 1, канд. мед. наук; Л.О. Керносенко 1, канд. хім. наук; Н. О. Пасмурцева ¹, Т. П. Полторацька ¹, І. Є. Мамишев ¹

1 Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф. Д. Овчаренка НАН; України; Київ (Україна)

2 ДУ «Інститут очних хвороб і тканинної терапії ім. В.П. Філатова НАМН  України»;  Одеса (Україна)

3 КНП ЛОР «Львівська обласна клінічна лікарня»; Львів (Україна)

E-mail:  maletskiy@filatov.com.ua

КАК ЦИТИРОВАТЬ: Самченко Ю. М. Динаміка депонування та дифузії лікарських препаратів (хлоргексидин, 5 фторурацил і доксорубіцин) при використанні гідрогелевих імплантатів з різною щільністю / Ю. М. Самченко, А. П. Малецький, Н. М. Бігун, Г. А. Долинський, Л. О. Керносенко, Н. О. Пасмурцева, Т. П. Полторацька, Мамишев І. Є. // Офтальмол. журн. – 2020. – № 3. – С. 53-60. http://doi.org/10.31288/oftalmolzh202035360

 

Актуальність. У зв'язку з явною тенденцією до росту очного травматизму, зростає кількість відновлюючих операцій на орбіті та окулоорбітальній ділянці, що потребує імплантуючих матеріалів. Слід зазначити, що важливим моментом є запобігання виникнення навколо імплантату запальної реакції, а після видалення злоякісної пухлини її рецидиву, у зв’язку з цим важливо, щоб імплантуючі матеріали містили в собі протимікробні та протипухлинні лікарські препарати. 

Мета – вивчити динаміку депонування та дифузію лікарських препаратів (хлоргексидин, 5 фторурацил і доксорубіцин) при використанні гідрогелевих імплантатів з різною щільністю. 

Матеріал та методи. Фармакопрепарати: 2,0% водний розчин хлоргексидину біглюконату. 5 фторурацил «Ебеве» – концентрат для розчину для інфузій, що містить 50 мг/мл, доксорубіцин – концентрат для розчину для інфузій, що містить 2 мг/мл.

Результати. Нами встановлено, що кінетика дифузії лікарських препаратів з рідко-зшитого гідрогелю досягає мінімального терапевтичного рівня уже протягом кількох хвилин, тоді як у випадку щільно-зшитого гідрогелю дифузія розпочинається із затримкою на кілька годин. Також було відмічено, що щільно-зшитий гідрогель має вищу здатність до депонування препаратів (хлоргексидин і 5 фторурацил), а отже, його доцільно використовувати для імплантатів з пролонгованим антибактеріальним ефектом, тоді як рідко-зшитий гідрогель – для термінового викиду ударної дози антисептику. Вказаний гідрогель забезпечує у експериментах in vitro у 3-4 рази більшу концентрацію в оточуючому середовищі у порівнянні зі щільно-зшитим полімером, а також забезпечує більш плавне, пролонговане вивільнення лікарського препарату. 

Висновок. Така пролонгуюча здатність гібридних гідрогелевих імплантатів сприятиме їх застосуванню для депонування протипухлинних препаратів і підтримання їх ефективної концентрації в патологічному вогнищі. 

Ключові слова: гібридний гідрогель, ендопротезування, депонування і дифузія лікарських препаратів, ступінь щільності гідрогелів, реконструктивні операції

Література

1.Груша О. В. 500 пластик орбиты. Анализ осложнений / О. В. Груша, Я. О. Груша // 8 Съезд офтальмологов России : материалы. – М., 2005. – С. 641.

2.Гундорова Р. А. Травмы глаза. / Р.А. Гундорова, В.В. Нероев, В.В. Кашников // М., 2009. – С. 560.

3.Красновид Т. А. Глазной травматизм в современных условиях. Оказание ургентной помощи в Украине / Т. А. Красновид // Научно-практ. конф. офтальмологов Черниговской, Киевской, Полтавской, Сумской и Черкасской областей Украины, 12-13 сентября, 2013г. : материалы. – Чернигов, 2013. – С. 40-44.

4.Крикля С.О., Самченко Ю.М., Коновалова В.В., Полторацька Т.П.,Пасмурцева Н.О.,Ульберг З.Р. Гібридні рН- та термочутливі гідрогелі на основі полівінілового спирту та акрилових мономерів. Магістеріум. // Хімічні науки. – 2016. –Випуск 63. – С.20-28 

5.Малецький А.П., Самченко Ю.М., Віт В.В., Бігун Н.М., Керносенко Л.О. Особливості реакції м’яких тканин орбіти і вушної раковини кроликів на розроблений гідрогелевий імплантат // Архів офтальмології України. – 2018. – Т.6, № 2(11). – С. 20–27.

6.Сугак О.А., Панасенко О.І., Книш Є.Г., Камишний О.М. Протимікробна та протигрибкова активність похідних 3-(алкілтіо)-4-R-5-(тіофен-2-ілметил)-4H-1,2,4-тріазолів // Актуальні питання фарм. і мед. науки та практики. – 2015. – №3(19). – С.67–70.

7.Целомудрый А. И. Особенности хирургической реабилитации военнослужащих с боевыми ранениями глаз в современных условиях / А. И. Целомудрый, Г. Е. Венгер, А. В. Ризванюк, Д. Н. Погорелый, В. А. Путиенко // Филатовські читання – 2016 : наук.-практ. конф. з міжнародною участю, присвячена 80-річчю з дня заснування Інституту ім. В. П. Філатова НАМН України та ХIV конгресу офтальмологічного товариства країн Причорномор’я: тези. – Одеса, 2016. – С.95.

8.Abureesh M.A. Facile synthesis of glucose-sensitive chitosan-poly(vinyl alcohol) hydrogel: drug release optimization and swelling properties. / Abureesh M.A., Oladipo A.A., Gazi M./ International Journal of Biological Macromolecules. 2015; 90: 75–80.

9.Brünler R. In silico modeling of structural and porosity properties of additive manufactured implants for regenerative medicine. / Brünler R., Aibibu D., Wöltje M., Anthofer A.M., Cherif C./ Mater. Sc.i Eng. C. Mater. Biol. Appl. 2017; 76: 810–817. doi: 10.1016/j.msec.2017.03.105.

10.Bulysheva A.A. Low-temperature electrospun silk scaffold for in vitro mucosal modeling. /Bulysheva A.A., Bowlin G.L., Klingelhutz A.J., Yeudall W.A. J./ Biomed. Mater. Res. Part A. 2012; 100: 757–767.

11.Chai Q. Hydrogels for biomedical applications: Their characteristics and the mechanisms behind them. / Chai Q., Jiao Y., Yu X./ Gels. 2017;3(1):6. doi:10.3390/gels3010006.

12.Gamelin E.C. Relationship between 5-fluorouracil (5-FU) dose intensity and therapeutic response in patients with advanced colorectal cancer receiving infusional therapy containing 5-FU. /Gamelin E.C., Danquechin Dorval E.M., Dumesnil Y.F., et al./ Cancer. 1996; 77(3): 441–451.

13.Hoare T.R. Hydrogels in drug delivery: Progress and challenges. / Hoare T.R., Kohane D.S./ Polymer. 2008; 49: 1993–2007.

14.Jeong C.G. Three-dimensional poly (1,8-octanediol–co-citrate) scaffold pore shape and permeability effects on sub-cutaneous in vivo chondrogenesis using primary chondrocytes. / Jeong C.G., Zhang H., Hollister S.J./ Acta Biomater. 2011; 7: 5052514.

15.Khare A. Swelling/deswelling of anionic copolymer gels. /Khare A., Peppas N.A./ Biomaterials. 1995; 16 (7): 559–567.

16.Ma Y. Extreme low dose of 5-fluorouracil reverses MDR in cancer by sensitizing cancer associated fibroblasts and down-regulating P-gp. /Ma Y., Wang Y., Xu Z., Wang Y., Fallon J.K., Liu F./. PLoSONE. 2017; 12(6): e0180023. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0180023

17.Miyake M. 5 fluorouracil enhances the antitumor effect of sorafenib and sunitinib in a xenograft model of human renal cell carcinoma. / Miyake M., Anai S., Fujimoto K., Ohnishi S., Kuwada M., Nakai Y., Inoue T., Tomioka A., Tanaka N., Hirao Y./ Oncology Letters. 2012; 3: 1195–1202.

18.Murray R.Z. Development and use of biomaterials as wound healing therapies. /Murray R.Z., West Z.E., Cowin A.J, Farrugia B.L./ Burns Trauma. 2019;7:2. doi:10.1186/s41038-018-0139-7.

19.Murphy C.M. The effect of mean pore size on cell attachment, proliferation and migration in collagen–glycosaminoglycan scaffolds for bone tissue engineering. /Murphy C.M., Haugh M.G., O’Brien F.J./ Biomaterials. 2010; 31: 461–466.

20.Oh S.H. In vitro and in vivo characteristics of PCL scaffolds with pore size gradient fabricated by a centrifugation method. /Oh S.H., Park I.K., Kim J.M., Lee J.H./ Biomaterials. 2007; 28: 166421671.

21.Overstreet D.J. Temperature-responsive graft copolymer hydrogels for controlled swelling and drug delivery. /Overstreet, D.J.; McLemore, R.Y.; Doan, B.D.; Farag, A.; Vernon, B.L./ Soft Matter. 2013; 11: 294–304. 

22.Parker W.B. Metabolism and mechanism of action of 5-fluorouracil. /Parker W.B., Cheng Y.C./ Pharmacol. Ther. 1990; 48(3): 381–395.

23.Rnjak-Kovacina J. Tailoring the porosity and pore size of electrospun synthetic human elastin scaffolds for dermal tissue engineering. /Rnjak-Kovacina J., Wise S.G., Li Z., Maitz P.K., Young C.J., Wang Y., Weiss A.S./ Biomaterials. 2011; 32: 6729–6736.

24.Somo S.I. Pore interconnectivity influences growth factor mediated vascularization in sphere-templated hydrogels. /Somo S.I., Akar B., Bayrak E.S., Larson J.C., Appel A.A., Mehdizadeh H., Cinar A., Brey E.M./ Tissue Eng. Part C: Methods. 2015; 21: 773–785.

25.Shapiro J.M. Hydrogel composite materials for tissue engineering scaffolds. /Shapiro J.M., Oyen M.L./ JOM. 2013; 65: 505. https://doi.org/10.1007/s11837-013-0575-6А.

26.Van Tienen T.G. Tissue ingrowth and degradation of two biodegradable porous polymers with different porosities and pore sizes. /Van Tienen T.G., Heijkants R.G., Buma P., de Groot J.H., Pennings A.J., Veth R.P./Biomaterials. 2002 ;23: 173121738.

27.Wang L.-L. In situ delivery of thermosensitive gel-mediated 5-fluorouracil microemulsion for the treatment of colorectal cancer. /Wang L.-L., Huang S., Guo H.-H., Han Y.-X., Zheng W.-S., Jiang J.-D. / Drug Design, Development and Therapy. 2016; 10: 2855–2867.

28.Wichterle O. Hydrophilic gels for biological use. /Wichterle O., Lim D./ Nature. 1960; 185: 117–118.

29.Yu X. Applications of gold nanoparticles in biosensors. /Yu X., Jiao Y., Chai Q./ Nano LIFE. 2016; 6: 1642001.

30.Yang S. The design of scaffolds for use in tissue engineering. Part I. Traditional factors. /Yang S., Leong K.-F., Du Z., Chua C.-K./ Tissue Eng. 2001; 7: 6792689.

31.Yang L.-Q. Ophthalmic drug-loaded N,O-carboxymethyl chitosan hydrogels: synthesis, in vitro and in vivo evaluation. /Yang L.-Q., Lan Y.-Q., Guo H., Cheng L.-Z., Fan J.-Z., Cai X., Li-ming Zhang L.-M., Chen R.-F., Zhou H.-S./ Acta Pharmacologica Sinica. 2010; 31: 1625–1634; doi: 10.1038/aps.2010.125

32.Zeltinger J. Effect of pore size and void fraction on cellular adhesion, proliferation, and matrix deposition. / Zeltinger J., Sherwood J.K., Graham D.A., Müeller R., Griffith L.G./ Tissue Eng. 2001; 7: 5572572.

 

Автори засвідчують про відсутність конфлікту інтересів, які б могли вплинути  на їх думку стосовно предмету чи матеріалів, описаних та обговорених в даному рукопису. 

Поступила  26.02.2020