CONJUGATE POLIMERE CU SUPORT POLIZAHARIDICCmpanu Iulia Zam Daria
Profesor coordonator: Carmen Nistor C.N.Nicu Gane Flticeni
Cuprins:0.Scopul lucrrii 1.Studiu Bibliografic 2.Aspecte
generale asupra sistemelor polimer-medicament 3.Metode de realizare
a sistemelor polimer-medicament 4.Bioconjugate polimer-medicament
5.Conjugate polimer-medicament cu aciune antitumoral 6.Conjugate
polimer-medicament pentru tratamentul osteoporozei i artritei
reumatoide 7.Conjugate polimer-medicament cu aciune
hepatoprotectoare 8.Rezultate proprii 9.Imobilizarea principiilor
active pe suporturile polizaharidice 10.Determinarea dozei letale a
conjugatelor amidon-N(m-nitrobenzoil) asparagin 11.Concluzii
12.Bibliografie
2
0.Scopul lucrrii Prezenta lucrare i propune sinteza unor noi
compui cu structur heterociclic, biologic activi, derivai de la
aminoacizi i imobilizarea acestora pe suporturi polizaharidice,
prin legare chimic covalent, precum i caracterizarea acestor
conjugate. 1.Studiu bibliografic Cercetrile din ultimele trei
decade in domeniul farmaceutic au dus la realizarea de noi sisteme
de eliberare contrlot a substanelor biologic active, bazate, mai
ales pe aciunea lor intit. Imobilizarea principiilor biologic
active pe suporturi polimerice constituie un domeniu relativ nou,
obinndu-se rezultate ncurajatoare n elaborarea de noi tehnologii de
sintez a medicamentelor retard n domeniul chimioterapiei.
Medicamentele derivate prin biotehnologie sunt intens utilizate n
practica clinic i reprezint n zilele noastre pe plan mondial un
important capitol al bugetului alocat cercetrii i dezvoltrii
companiilor biofarmaceutice. Astzi, datorit dezvoltrii
biotehnologiilor farmaceutice, proteinele i peptidele devin ageni
terapeutici specifici cu eficien crescut, utilizai n diverse
terapii sau ca inhibitori sau regulatori ai sistemului imun pentru
tratamentul bolilor autoimune multifactoriale. Inovaiile n
design-ul i producerea medicamentelor realizate prin biotehnologie
i tehnici de recombinare a ADN-ului au fost concurate doar de
importantele descoperiri i mbuntiri n domeniul eliberrii
controlate, necesare extinderii timpului
3
de njumtire a acestor produi fragili i evitrii eliminrii rapide
din organism, observate la administrarea sistemic. Ultimele decenii
s-au remarcat prin rezultate numeroase, uneori chiar spectaculoase
n domeniul sistemelor polimer-principiu biologic activ, multe din
acestea depind graniele studiului teoretic, fiind implementate n
practic. Studiile realizate de diferite grupuri de cercettori au
adus contribuii majore la nelegerea acestei clase speciale de
materiale ce fac parte din grupul biomaterialelor, mai ales prin
dezvoltarea de noi metode de obinere a suporturilor polimere
folosite n prezent, dar i a tehnicilor de asociere cu ele a
compuilor cu activitate biologic. Pentru proiectarea i obinerea de
astfel de sisteme, polizaharidele i derivaii lor sunt de un real
interes, n pricipal datorit faptului c cele mai multe dintre ele
sunt biodegradabile i biocompatibile, iar, n marea majoritate a
cazurilor, utilizarea acestora nu implic i prezena solvenilor
organici. Se prevede, ca urmare, crearea de noi materiale pe baz de
astfel de compui macromoleculari, capabile s restabileasc
funcionalitatea structurilor biologice ntr-o manier ct mai apropiat
de cea normal i prin metode ct mai uor controlabile. Substanele cu
structur heterociclic, avnd aciune biologic, sunt considerate
medicamente ale viitorului. ntre acestea, derivaii de la aminoacizi
ocup un loc important n dezvoltarea de noi compui cu aciune
antibacterian, antiinflamatoare sau ageni antitumorali. n prezent,
sistemele polimer-medicament sunt intens studiate i utilizate n
eliberarea i transportul proteinelor, peptidelor, substanelor
anticancerigene, polimerul fiind utilizat ca protector al agentului
bioactiv, n timpul transportului acestuia prin organism, pn la
locul eliberrii.
4
2.Aspecte generale asupra sistemelor polimer-medicament Domeniul
eliberrii controlate de medicamente se extinde din ce n ce mai
mult, iar potenialul acestuia a fost deja demonstrat de numeroasele
produse aprute pe pia. Din metodele de obinere a sistemelor de
eliberare controlat, conjugarea polimerilor reprezint o tehnic
intens exploatat i util pentru mbuntirea proprietilor terapeutice
ale peptidelor, proteinelor i moleculelor mici sau
oligonucleotidelor. n general, prin conjugare, principiile active
prezint un timp de injumtire prelungit, o mai mare stabilitate i
solubilitate n ap, proprieti imunogene i antigene sczute, i uneori,
chiar i proprietatea de acionare intit pe anumite esuturi sau
celule. Mai mult, noi polimeri alturi de cei deja consacrai sunt
investigai i propui pentru obinerea acestor tipuri de sisteme.
Cercetrile din domeniul sistemelor de eliberare controlat s-au
concentrat mult i pe prepararea unor variante genetice mai
favorabile sau asupra unor formulri medicamentoase realizate
special pentru aplicaia dorit, precum lipozomii, modificrile
covalente ale medicamentelor cu reactivi mici moleculari sau
conjugarea medicamentelor cu polimeri. Ultima metod este o tehnic
care prinde din ce n ce mai mult teren, i deja a dus la producerea
unor molecule disponibile pe pia. n general, conjugarea cu polimeri
hidrofili modific puternic comportamentul compusului imobilizat att
in vitro, ct i in vivo. Aceste modificri pot fi observate att la
proteine, ct i la agenii activi mici moleculari. Unele din
avantajele majore, n acest caz, sunt: Hidrosolubilitate mrit;
Creterea biodisponibilitii i duratei de njumtire plasmatic, datorit
volumului hidrodinamic care reduce excreia renal;5
Protecia agenilor bioactivi mpotriva degradrii enzimatice;
Prevenirea sau reducerea proceselor de agregare, imunogene sau
antigene, acumularea specific n organe, esuturi sau celule, prin
polimerii cu activitate intit sau prin exploatarea bine
cunoscutului efect de permeabilitate i retenie crescut; Sistemele
de eliberare controlat utilizeaz ca suport cel mai adesea polimeri,
ceea ce a permis realizarea unor performane greu sau chiar
imposibil de obinut altfel. Pentru a fi asociat cu medicamentele n
diferite tipuri de formulri, un polimer trebuie s prezinte
urmtoarele caracteristici: S fie biocompatibil i biodegradabil;
Produii degradare ai polimerului trebuie s fie netoxici i s nu
creeze rspuns inflamatoriu din partea organismului;
Degradarea polimerului trebuie s se produc ntr-o perioad
rezonabil de timp; Polizaharidele ndeplinesc condiiile necesare
pentru imobilizarea unui principiu biologic activ: sunt lipsite de
toxicitate, sunt inerte farmacologic, nu conin impuriti sau aditivi
i compui reziduali ai proceselor de reticulare sau polimerizare. n
plus, pot fi cu succes utilizate ca suporturi pentru imobilizare
deoarece reacioneaz cu substanele biologic active formnd compui
stabili. Atunci cnd moleculele principiului biologic activ nu conin
grupe complementare cu cele ale polimerului, acesta din urm poate
fi funcionalizat.
6
Exemple de polimeri utilizai pentru realizarea sistemelor
polimermedicament de tipul conjugatelor Poli(etilen glicol)
Poli(etilen-imin) Polimeri sintetici Poli(vinil-pirolidon)
Poli(alcool vinilic) Dextran Dextrin Polimeri naturali Chitosan
Acid hialuronic Poli(L-lizin) Poli(acid maleic) Polimeri
pseudosintetici Poli(aspartamid)
Poli((N-hidroxietil)-L-glutamin)
Datorit proprietilor
pe
care
le posed
unele hidrogeluri
polizaharidice, acestea au fost introduse n domeniul
materialelor inteligente cu pocibile aplicaii n realizarea de
esuturi artificiale, sisteme de eliberare controlat a principiilor
biologic active. Principiile biologic active sunt fixate de ctre
macromolecule fie prin procese analoage adsorbiei i absorbiei, fie
prin procese chimice care duc la formarea de compleci. n cazul
polizaharidelor, grupele hidroxil i carboxil particip la legarea
principiului activ.
7
Tipurile de biomolecule, adeseori biologic active, care pot fi
imobilizate pe polimeri sunt: Proteine i peptide Zaharide Lipide
Medicamente Liganzi Acizi nucleici, nucleotide Microorganisme Alte
tipuri n 1975, Helmut Ringsdorf a publicat un articol n care sugera
utilizarea unei catene de polimer sintetic ca transportor pentru
moleculele de medicament. n 1977, Abuchowski i colaboratorii si au
publicat primul articol referitor la conjugarea poli(etilen
glicolului) cu medicamente proteice. Se cunoate proprietatea
PEG-ului de aprare mpotriva recunoaterii de ctre sistemul imun al
organismului, detrminnd astfel o perioad mai ndelungat de remanen n
circulaia sangvin i o eficien crescut a medicamentului. Conjugatele
polimer-proteine au fost intens studiate n ultimii 25-30 de ani.
Primele publicaii asupra conjugatelor pe baz de proteine i polimeri
sensibili la stimuli au aprut pe la sfaritul anilor 70 i nceputul
anilor 80, cnd proteinele erau conjugate cu polimeri carboxilai
care seprau n faze distincte, fie la pH scazut, fie prin adugarea
de ioni de calciu. La nceputul anilor 80, Hoffman i colaboratorii
si au conjugat polimeri sensibili la
8
temperatur. Autorii au sintetizat conjugate pe baz de anticorpi
monoclonali i policlonali pentru dezvoltarea unor procese imune
prin separare de faz indus termic. De atunci, numeroi cercettori au
conjugat polimeri inteligeni cu proteine pentru diverse aplicaiio n
separarea pe baz de afiniti chimice, bioprocese enzimatice,
eliberare controlat de medicamente, diagnostic i biosenzori,
inginerie tisular i culturi tisulare, precum i inginerie genetic.
3.Metode de realizare a sistemelor polimer-medicament Pentru
realizarea sistemelor aa-numite polimer-medicament,
substana biologic activ este imobilizat pe un suport polimeri.
Imobilizarea este o localizare temporar sau permanent a
biomoleculelor pe un suport. Imobilizrile pot fi fizice
(permanente) sau chimice. Se poate discuta despre trei metode de
imobilizare:
Adsorbie fizic se poate realiza prin fore Van der Waals, atrcie
electrostatic, afinitate, adsorbie i reticulare;
Includere fizic presupune existena unor sisteme barier,
hidrogeluri, sisteme dispersate; Legare chimic; n cazul legrii
chimice, suportul trebuie s conin grupe reactiv (COOH, NH2, -OH,
etc.); dac suportul nu are grupri de suprafa reactive, el trebuie
mai nti modificat (n acest scop se pot utiliza o serie de metode de
funcionalizare-grefare prin iradiere, descrcri n gaz n plasm,
modificri chimice, etc.). n scopul imobilizrii medicamentului prin
legare chimic la suport se pot utiliza att derivai polizaharidici
ct9
i polimeri sintetici. Tipurile de sisteme care se obin prin
legare chimic se pot grupa n:
Conjugate polimere solubile;
Suprafee solide; Hidrogeluri;
Legare chimic, ionic sau covalent, implic, n mod obinuit,
utilizarea polimerilor liniari: fie polielectrolii, fie cu grupri
funcionale complementare celor ale compusului biologic activ. Se
impune ca reactivitatea acestor grupe funcionale s fie ridicat n
condiii blnde de lucru (temperatur, pH) sau utilizarea unor
activatori precum carbodiimidele, capabile de a realiza condensarea
partenerilor de reacie chiar la temperaturi suficient de reduse
(maxim 10 grade), evitnd astfel degradarea sau descompunerea
compusului biologic activ. Legarea covalent const n cuplarea
medicamentului la suport prin legturi de tip esteric, carbonat,
hidrazonic, etc. Legarea ionic const n introducerea unui medicament
sub form de clorhidrat (ndeosebi antibiotice) n soluia de polimer
sub form de sare, sub agitare; prin schimbul ionic, medicamentul
cupleaz pe suport, provocnd precipitarea unui produs. ntre grupele
funcionale implicate n mobilizarea compusului biologic activ
trebuie luate n considerare grupele aminice i carboxilice, tiolice,
imidazolice i hidroxilice. Evident, polimerul suport trebuie s
posede grupe funcionale complementare, capabile s reacioneze cu
cele ale
10
principiului activ (legarea covalent) sau s se asigure interacii
fizice (adsorbia sau includerea). Prin interacuni chimice dintre
principiul activ i forma de transport (polimeri) rezult proprieti
fizico-chimice diferite ale ansamblului fa de componentele din care
provin, cu implicaii majore asupra coeficientului de difuzie sau a
constantelor de dizolvare. Viteza de eliberare a medicamentului
dintr-un astfel de sistem va fi limitat de constanta de disociere a
legturii suport-medicament sau de constanta vitezei reaciei de
fibrinoliz. Calea aleas pentru obinerea de sisteme de eliberare
controlat polimermedicament depinde de proprietile fizico-chimice
ale substanei biologicactive, de doza efectiv a acesteia i de
durata de eliberare dorit a se realiza. n calea formrii legturii
medicament-suport poate aparea un obstacol steric, ca n cazul
derivailor poli (acidului metacrilic), i atunci se folosete un
spaiator (spacer) care se introduce ntre lanul principal polimeric
i medicament, ntr-o etap intermediar. Distanatorul este un grup de
atomi, sub form de lan scurt, ce realizeaz o distan oarecare ntre
medicament i lanul polimeric principal. Spaiatorii pot fi
biodegradabili i pot elibera biomolecule pe msur ce are loc
procesul de degradare. Prin metode chimice se obin i medicamente
polimerizabile, care sunt compui macromoleculari ce conin
principiul activ ca parte component a lanului de baz. Ele se
sintetizeaz prin polimerizarea medicamentelor obinuite crora li s-a
ataat o grupare vinilic. Ataarea medicamentului la gruparea vinilic
se poate realiza prin intermediul legturilor de tipul ester: -CO-O;
amid: -CO-NH; uretan: -O-CO-N=; acid o-acilhidroxamic:
-CO-NH-O-CO-; hidrazon: -CO-NH-N=C=; tioeter: -CH2-S-CH2-. Pentru a
exemplifica, putem enumera cteva medicamente polimerizabile:
polimeri11
pe baz de derivat acid 5-vinilsalicilic,
2,4-dihidroxi-4vinilbenzoxifenona, metal 5-vinilsalicilat; derivai
de streptomicin suflat; derivai de
N-(4-aminobenzen-sulfonil)-N-butil uree; polimeri pe baz de
10(alcheniloxi) fenoxarsin; derivai de colecalciferol, etc. Una din
metodele chimice de realizare a sistemelor de eliberare i de aceea
precizat i folosit n aceast lucrare se bazeaz pe realizarea
legturilor covalente, n special a celor de tip esteric i amidic.
Legturile covalente sunt recomandate, n general, n cazul n care
administrarea de medicament se face pe cale oral. n principiu,
drept ci de cuplare pot fi: Crearea de grupe reactive pe lanul
macromolecular; Condensarea gruprilor carboxilice, hidroxilice sau
aminice ale suportului macromolecular cu grupri complementare ale
principiului biologic activ n prezena carbodiimidelor ca activator.
Majoritatea legturilor medicament-polimer sunt de tip ester,
amidic, carbonat i hidrazonic. Ele sunt deci potenial hidrolizabile
n sisteme apoase, ceea ce nu nseamn nsa, ntotdeauna, c sunt de fapt
hidrolizate ntr-o proporie util dup administrare, astfel ca s poat
n final prsi organismele vii. n prezent, n literatur sunt numeroase
exemple de medicamente imobilizate pe suporturi polimere prin
legturi esterice stabilite ntre grupe hidroxil ale lanurilor
polizaharidice i grupe carboxil ale medicamentului sau ntre cele de
tip hidroxil ale medicamentului i cele carboxil ale12
suportului funcionalizat, procesul de imobilizare fiind activat
de prezena diciclohexilcarbodiimidei (DCCI); mecanismul de reacie,
n general, se desfoar dup urmtoarea schem:
13
Mai jos sunt prezentate cteva exemple de polizaharide i derivai
ai acestora folosii n imobilizarea medicamentelor: Medicamente
conjugate cu polizaharide studiate n literatur Suportul
polizaharidic Substana activ Alginat Doxorubicin Amidon Acid
acetilsalicilic, Acid salicilic, Lamfetamin, Efedrin, Tiramin
Celuloz triacetat Teofilin Carboximetil celuloz Eritromicin,
Novocain, Procain, Sulfatiazol Cloro carbonimetil celuloz
Cefalosporin, Metronizadol, Novocain, Sulfatiazol Etilceluloz
Amoxicilin, Ampicilin, Antipirin, Ibuprofen, Teofilin, Naproxen
Hidroxietilceluloz Ibuprofen Hidroxi-propil-metilEntodolac,
Ibuprofen, Naproxen, Melatonin celuloz Metil-celuloz Metronidazol
Chitosan 5-fluoracil N-succinil chitosan Mitomicina C Dextran
Adriamicin, Alprenol, Doxorubicin, Insulin, Procainamid Guma de
guar Indometacin Xantan Acid 6-aminopenilcilanic, Ampicilin,
Teofilin, Canamicin, Gentamicin A, Neomicin, Novocain, Penicilin,
Streptomicin
14
4.Bioconjugate polimer-medicament Numeroase metode de conjugare
a medicamentelor cu polimeri au fost ncercate nc din anii 50. n
1955, Jatzkewitz a obinut conjugatul peptamin-poli(vinil
pirolidona) care a mbuntit eficacitatea medicamentului cuplat, dar
aplicaiile biologce ale promedicamentelor polimerice nu au fost
luate n consideraie prea mult. n 1975, Ringsdorf a propus un model
raional pentru polimerii bioactivi, fiind considerat pionierul
cercetrii promedicamentelor polimerice. Un reviriment este
nregistrat n ultimii ani n ceea ce privete obinerea de conjugate
polimer-medicament, ndeosebi pentru eliberarea intit a
antitumoralelor. Este bine tiut ca medicamentele antitumorale
actuale, dei tot mai sofisticate ca structur, manifest agresivitate
nu numai fa de celulele tumorale, ci i fa de cele normale. Cuplarea
acestora pe suporturi macromoleculare le confer o mai mare
selectivitate, scderea toxicitii i biodisponibilitate ridicat. n
revistele de specialitate sunt raportate numeroase rezultate
referitoare la legarea medicamentelor pe suporturi polimerice,
rezultatele ce fac chiar obiectul unor lucrri de sintez sau
monografii. Multe asemenea sisteme polimer-medicament au depit
stadiul experimentelor la nivel de laborator, pentru obinere,
precum i al testelor clinice, fiind n prezent produse la nivel
industrial i comercializate. Cele mai multe se utilizeaz cu
precdere n afeciuni dermice, oftalmologice sau stomatologice, dar
ar putea fi utilizare, de asemenea, cu succes n componena unor
produse cosmetice sau a unor produse alimentare.
15
5.Conjugate polimer-medicament cu aciune antitumoral Diferenele
dintre structura i funcionarea esutului sntos i ale celui tumoral,
ajut la proiectarea sistemelor de eliberare cu aciune specific
antitumoral. n general, pentru tratarea tumorilor, sistemele de
eliberare au 3 locuri int principale pentru eliberarea principiului
activ: Vascularizaia tumorii Spaiul extracelular dintre esuturile
tumorale Celulele tumorale Eliberarea principiilor active n
vascularizaia tumorii, acioneaza asupra sngelui care hrnete
tumoarea. n spaiul extracelular, dup cumularea conjugatului, se
elibereaz medicamentul sub aciunea unor enyime specifice. Sistemele
de eliberare care conin anticorpi, acioneaz direct asupra celulelor
tumorale, afectnd receptorii specifici de la suprafaa celulelor.
Ultimul deceniu a nregistrat noi aplicaii clinice de succes ale
conjugatelor polimer-medicament (de exemplu Oncaspar, Neulasta) i
rezultate promitoare n ncercrile clinice ale conjugatelor cu
aplicaie n tratamentul antitumoral. Astfel, alturi de realizrile
din domeniul nanomedicinei, joac un rol important n tratamentul i
diagnosticul cancerului. La ora actual, mai mult de 10 conjugate cu
aplicaie antitumoral au intrat pe piaa clinic.
16
6.Conjugate polimer-medicament pentru tratamentul osteoporozei i
artritei reumatoide Majoritatea conjugatelor folosite n tratamentul
osteoporozei i al artritei reumatoide conin catepsina K inhibitor.
S-a demonstrat ca, catepsina K este implicat n activitatea
resorbtiv a osteoclastelor, de aceea s-a considerat c, aceasta are
un rol important constnd n aciunea antiresorbtiv farmacologic, ceea
ce o recomand n tratamentul osteoporozei. Catepsina K inhibitor a
fost conjugat, ndeosebi, cu polimerii solubili n ap (PEG, HPMA).
Conjugatele elibereaz catepsina K inhibitor n esuturile bolnave i
inhib producerea catepsinei K , fr a afecta activitatea enzimelor
din organele sntoase. 7.Conjugate polimer-medicament cu aciune
hepatoprotectoare Conjugatul poli-L-lizina
lactozaminat-adenin-arabinosida monofosfat (agent antiviral) se
injecteaz intramuscular i are aciune asupra virusului hepatitei B.
Conjugatul poli(etilen glicol) - camptotecin acioneaz asupra
cancerului de colon, avnd i aciune hepatoprotectoare. 8.Rezultate
proprii Compuii heterociclici prezint din ce n ce mai mare importa
n ultimii ani datorit proprietilor lor farmocologice. Compuii
heterociclici pe baz de azot, sulf sau oxigen, ocup un loc
important n chimia aplicat n medicin.
17
Polimerii n general, i derivaii polizaharidici, n special, sunt
des folosii ca suporturi pentru obinerea de sisteme
polimer-medicament, pentru a mbunti indicii chimioterapici ai
principiului biologic activ. Din acest motiv, studiul nostru s-a
orientat pe mobilizarea covalent a unor principii biologic active
cu structur heterociclic pe suporturi de amidon, gelan si
2-hidroxietil celuloz. Suporturile polimerice naturale alese
ndeplinesc condiiile de biocompatibilitate i bun tolera de catre
organism, fiind, n mod curent, utilizate n formulri medicamentoase,
n industriile farmaceutic, cosmetic sau alimentar. Compuii biologic
activi sintetizai au fost ulterior imobilizai, prin legturi de tip
ester, pe suporturile naturale amintite. Reacia de imobilizare a
tuturor acestor compui decurge n mediu eterogen, fiind activat de
diciclohexilcarbodiimid (DCCI). Reacia dintre gruparea carboxilic a
compuilor menionai i gruparea hidroxilic a polizaharidei, n prezena
DCCI conduce la formarea unui ester i a diciclohexilureei. Iniial
are loc adiia grupei carboxilice la carbodiimid, urmat de atacul
nucleofil al oxigenului hidroxilic asupra intermediarului format.
Reacia de esterificare are loc n mediu de dimetil sulfoxid la
temperatura de 16-18 grade Celsius. Pentru fiecare sistem n parte a
fost analizat influena unor parametri asupra eficacitaii procesului
de imobilizare, stabilindu-se condiiile cele mai favorabile pentru
legarea unor cantiti mari de principiu biologic activ la suport. De
asemenea, pentru fiecare conjugat sinestezat este analizata
18
eliberarea n mediu bazic a principiilor biologiv activi
imbolizai i toxicitatea produilor de imobilizare. Pentru produii
obinui a fost realizat analiza elementar, care a constat n
determinarea procentului de azot din produii de cuplare, servind
astfel la calcularea procentului de medicament fixat pe suportul
polizaharidice. Materiale Materialele utilizate la efectuarea prii
experimentale a prezentului studiu vor fi enumerate i comentate n
cele ce urmeaz: Principii biologic active N(m-nitrobenzoil)
asparagina Derivatul de aminoacid, N(m-nitrobenzoil) asparagin
(DA), a fost sintetizat n laborator, prin condensarea clorurii
acidului m-nitrobenzoic cu acidul asparagic n soluie de bicarbonat
de sodiu. Este cunoscut faptul c acidul L-asparagic i derivaii si
acilai cu restul benzoil, m- sau psubstituit, participnd la
metabolismul organismelor animale, micoreaz toxicitatea unor
produse medicamentoase i, n acelai timp asigur o bioactivitate
apreciabil la nivel celular.
19
9.Imobilizarea principiilor active pe suporturile polizaharidice
Imobilizarea principiului activ pe polizaharide se bazeaz pe reacia
de esterificare a grupelor carboxil ale principiului activ cu
gruprile hidroxil ale suportului polizaharidic. Reacia este activat
de diciclohexilcarbodiimid, prezena activatorului fiind necesar
datorit slabei reactiviti a grupelor COOH i OH la temperatura
mediului ambiant. Imobilizarea N(m-nitrobenzoil) asparaginei pe
amidon i 2-hidroxietil celuloz Conform unui program experimental,
diferite cantiti de principiu activ se dizolv n 20 mL DMSO sub
agitare, peste care se adaug 0,5 g polizaharid (cantitate constant)
i se las sub agitare pn la umflarea maxim a polizaharidului n
solvent (aprox. 2 ore). Se adaug apoi o soluie de DCCI (cantitatea
stabilit tot de programul experimental) n 15 mL DMSO. Agitarea se
menine pe tot parcursul timpului de reacie, la temperaturi de circa
18C. Odat terminat reacia de cuplare, se precipit amestecul de
reacie cu 30 mL aceton i se agit energic timp de 5 minute.
Suspensia este apoi centrifugat i se ndeprteaz supernatantul. Masa
de reacie este splat apoi de 3-4 ori cu cte 10 mL aceton, pentru
ndeprtarea activatorului i a principiului activ nereacionat, ct i a
diciclohexilureei obinute n urma reaciei de esterificare i a
tuturor produilor toxici, dup care produsul de cuplare este uscat
la etuva de vid timp de 24 ore la 40C.
20
Influena raportului molar DA-amidon asupra cantitii de principiu
activ imobilizat pe suport pentru conjugatele obinute cu raportul
molar DCCI/DA=1,2 i dup 24 ore de reacie65 60
molar
DA cuplata %
Influena
55 50 45 40 35 0 1 2 3 4 5 6 7 DA/Amidon (mol/mol)
raportului
activator/medicament asupra cantitii de principiu activ
imobilizat pe suport pentru conjugatele obinute cu raportul molar
DA/Amidon=2/1 i dup 24 ore de reacie25
DA cuplata %
20
15 0,8 1,1 1,4 DCCI/DA (mol/mol) 1,7 2
21
Influena timpului de reacie asupra cantitii de principiu activ
imobilizat pe suportul polizaharidic pentru conjugatele obinute cu
rapoartele molare DA/Amidon=2/1 i DCCI/DA=1,2
55 50 45 DA cuplata % 40 35 30 25 20 15 6 12 18 24 30 36
Timp(ore)
Se constat creterea coninutului de principiu activ cuplat pn
peste 60%, odat cu creterea raportului molar DA/Amidon, n condiiile
pstrrii constante a cantitii de bactivator. Pentru acest sistem
s-au obinut valori ridicate de principiu activ cuplat la amidon,
chiar i n condiiile unui raport minim derivat asparagin/suport. Cu
ct cantitatea de derivat de asparagin n masa de reacie crete, crete
i cantitatea de principiu cuplat la suport.
Diciclohexilcarbodiimida activeay grupele COOH, astfel c
eficacitatea imobilizrii principiului activ pe amidon depinde
direct proporional de cantitatea de activator. Considernd acestea,
creterea
22
eficienei reaciei de sterificare odata cu creterea cantitii de
activator, aa cum a fost observat n cazul acestui sistem conjugat,
este un efect normal. Durata de reacie joac un rol important n
sinteza acestui conjugat, constatndu-se o cretere a eficienei de
cuplare odat cu creterea duratei de esterificare, n condiiile
pstrrii constante a rapoartelor molare DA/Amidon i DCCI/DA. Se
poate observa c o cantitate maxim de principiu activ cuplat se
obine dup 24 ore de esterificare. Cantitatea de principiu activ
eliberat n mediu bazic din produsul de imobilizare DA/Amidon
120 100 DA eliberata (mg/g) 80 60 40 20 0 0 3 6 9 12 Timp (ore)
15 18 21 24
Graficul evideniaz prezena a dou etape distincte ale procesului
de eliberare a principiului activ. Se constat c n prima dintre ele,
viteza procesului este ridicat, ceea ce sugereaz producerea
hidrolizei gruprilor esterice situate pe suprafaa moleculelor de
conjugat, sau n straturile sale superficiale. Difuzia agentului de
hidroliz n interiorul gelului format23
(conjugatul se umfl puternic n mediu alcalin) este mai lent,
astfel nct se poate estima c abia la o durat de peste 6 ore ncepe
hidroliza grupelor esteirce din intimitatea structurii
conjugatului. 10.Determinarea dozei letale a conjugatelor
amidon-N(m-nitrobenzoil) asparagin Sistemele conjugate obtinute
prin cuplarea derivatului de asparagina pe amidon au fost etstate
din punct de vedere al gradului de toxicitate al acestora prin
determinarea dozei letale. Conjugatul cu 60% derivat de asparagin
cuplat pe amidon are o valoare a dozei letale de 6175 mg/kg corp,
ceea ce indic o toxicitate extrem de sczut, aproape nul, deerminnd
recomandarea utilizrii acestor tipuri de conjugate ca sisteme de
eliberare controlat a medicamentelor. 11.Concluzii Produii biologic
activi noi sintetizai au fost imobilizai pe suporturi
macromoleculare. Sistemele polimer-medicament prezint numeroase
avantaje n comparaie cu cu medicamentele administrate n stare
liber, asigurnd o aciune mai ndelungat a medicamentului nglobat
ntr-un proces de eliberare susinut, controlat i, n anumite cazuri,
intit. S-a constatat c indicii chimioterapeutici ai principiilor
biologic activi pot fi mbuntii prin imobilizarea acestora pe
suporturi polimerice, mai ales de natur polizaharidic. S-a analizat
influena parametrilor de reacie asupra eficienei de imobilizare a
principiilor activi pe polizaharide. n general s-a constatat24
creterea eficienei de cuplare a medicamentului odat cu creterea
raportului molar medicament/suport polimeric. Eliberarea
principiului activ din produii de imobilizare se realizeaz prin
ruperea legturilor esterice n condiiile hidrolizei bazice,
caracteristic anumitor segmente ale tractului digestiv. Imobilzarea
produsilor bioloc activi pe amidon si HEC s-a realizat cu eficien
suficient de ridicat. Astfel, derivatul de asparagin a fost cuplat
pe amidon cu randament mare, de peste 60%. Reacia de esterificare a
acestui principiu a fost influenat de toi cei trei parametri
variabili ai reaciei(rapoarte molare si timp de reacie). Eliberarea
derivatului de asparagin din conjugatele pe baz de amidon are loc
rapid n primele 5 ore, cnd se elibereaz aproximativ 50% din
cantitatea total eliberat, urmat de atingerea unui palier dupa 18
ore. Profilul de eliberare urmeaz o cinetic de ordin 0,
caracteristic sistemlor cu eliberare controlat. Conjugatele
HEC-N(m-nitrobenzoil) asparagin elibereaz principiul activ rapid n
prima jumtate de or, cnd n mediul bazic se regsesc cel putin 30%
din cantitatea total eliberat, urmat de o eliberare lent. S-a
determinat doza letal pentru produsul obinut i s-a obinut valori
mari, indicnd o toxicitate redus. Putem astfel ncheia spunnd c
noile conjugate polimer-medicament reprezint un pas deosebit de
important n domeniul industriei farmaceutice.
25
12.Bibliografie G.Pasut, F.M. Veronese, Prog. Polym. Sci.
32:933-961, 2007; S.Dumitriu, M.Popa, M.Dumitriu, Polimeri
compatibili bioactiv 5:301-314, 2003; V.unel, C.Ciungureanu,
M.Ungureanu, Revista medico-chirurgical, Iai, 2001; S.Dumitriu, P.
Cremonesi, Adv Chemotherapz, 243, 2002; M. Popa, V. unel, Salonul
Internaional al Inveniilor, ediia a XII-a, Iai, 2006; M. Popa, L.
Balaita-Rusu, Molecules 8, 297:309, 2003; Z. Kato, Z. Machida,
Biomateriale, 907 :915, 2004 ; A. Popa, C. soldea, Tehnologia
chimiei celulare, 34 :216, 2006 ;
26
