Полимеры как функциональные и вспомогательные материалы для создания лекарственных форм медицинских препаратов.

Лекарственные средства (медицинские препараты) – это вещества или смеси веществ, применяемые для профилактики, диагностики, лечения заболеваний, полученные из минеральных, органических (животных или растительных) или синтетических субстанций, обладающие фармакологической активностью и предназначенные для производства и изготовления лекарственных форм. Лекарственная форма – придаваемое лекарственному средству или лекарственному растительному сырью удобное для применения состояние, при котором достигается необходимый лечебный эффект при минимизации негативных последствий. Различают дозированные и недозированные лекарственные формы.

- дозированные: капсулы, таблетки;

- недозированные: гели, мази, сиропы, экстракты, эликсиры, эмульсии, лекарственные карандаши и др.

Лекарственные формы делят также на:

- Твердые: таблетки, порошки, капсулы

- Мягкие: мази, кремы, гели

- Жидкие: растворы, настойки, суспензии, эмульсии, сиропы

- Воздушно-капельные или воздушно-порошковые

За многие века существования народной, а затем и научной медицины было известно сравнительно мало лекарственных форм – порошки, получаемые экстрагированием или измельчением растительного или животного лекарственного сырья, настойки, экстракты, мази. Эффективность таких лекарственных форм, получаемых на основе эмпирического опыта была невелика, а негативные эффекты, связанные с невысокой степенью очистки могли приводить к тяжелым последствиям. Фармацевтическая наука и практика, возникшие в ХIX веке занимается на серьезной теоретической и экспериментальной основе поисков новых лекарственных веществ, разработкой лекарств и лекарственных форм на их основе.

Лекарственные формы лекарственных средств создаются для максимального увеличения эффективности медицинского препарата, снижения побочных эффектов, уменьшения неудобств и негативных ощущений при приеме препарата. Существующие в настоящее время лекарственные формы медицинских препаратов по способу их реализации можно разделить на пероральные (предназначенные для приема через рот); инъекционные (предназначенные для внутривенных или внутримышечных введений с целью сокращения пути к целевому органу); лекарственные формы, предназначенные для введения в организм через кожные покровы (мази, гели, растирания, пластыри); через органы дыхания; различного рода свечи и др.

Полимеры все более и более входят в набор средств для создания новых и совершенствования существующих лекарственных форм. В качестве первых примеров можно упомянуть использования крахмала как инертного связующего при трансформации порошковой лекарственной формы различных медпрепаратов перорального назначения в таблетированные; использование того же крахмала для снижения раздражающего действия растворов йода при внутреннем применении (полосканиях, пероральном приеме).

Процесс взаимодействия лекарственных средств в организме представляет собой комплекс сложнейших физических, физико-химических и химических реакций с тканями и органами организма. При этом лекарственные средства оказывают не только лекарственный эффект, но и могут участвовать в огромном числе побочных процессов, зачастую приводящих к полной деструкции лекарственного вещества и иногда с образованием токсичных продуктов.

Для оказания необходимого терапевтического эффекта лекарственное средство должно достигнуть органа или ткани организма (мишени), где это действие реализуется. При пероральном приеме препарат на пути к мишени подвергается воздействию различных физиологически активных сред, имеющих различные значения рН, содержащих ферменты или другие активные вещества, которые могут инактивировать препарат. Так в полости рта рН выше 7,5 и присутствует фермент папаин, разлагающий многие лекарственные средства. Самым опасным этапом на пути лекарственных средств к мишени является желудок – рН 2,0 и огромное количество протеолитических и других ферментов. Из-за этого препараты белковой природы, такие, как инсулин, не могут применяться перорально, а вводятся внутривенно или внутримышечно. Проблема создания эффективных пероральных лекарственных форм инсулина является сегодня одной из ключевых проблем медицинской химии, и решается она в большинстве случаев с использованием полимерных материалов.

Очень важной проблемой является пролонгирование действия лекарственных средств в организме. На рисунке представлена эффективность обычных и пролонгированных лекарственных форм. Эффект пролонгирования достигается различными приемами – это и инкапсулирование, особенно мультистадийное, которое позволяет лекарству не только благополучно преодолеть опасные участки пути к мишени, но и замедляет всасывание лекарственного средства в желудке или кишечнике.

Одним из эффективных средств для создания пролонгированных форм лекарственных препаратов являются полимерные их формы – молекулы низкомолекулярного препарата ковалентно или ионно связываются с макромолекулами полимера-носителя, который защищает их от воздействия агрессивных сред, и, постепенно отщепляя их, служит своеобразным «лекарственным депо». Более подробно этот вопрос рассматривается в разделе, посвященном полимерным носителям.

Эффективным способом «защиты» и пролонгирования действия лекарственных препаратов является их инкапсулирование – помещение действующего начала препарата в полимерную оболочку, способную противостоять действию деструктирующих агентов на пути препарата к мишени. Такой подход позволяет существенно повысить эффективность препаратов при пероральном приеме, а иногда создать пероральные лекарственные формы тех лекарственных средств, которые в чистом виде непригодны для такого способа использования.

Инкапсулирование различного масштаба – от макро уровня до наноразмерных частиц является сегодня одним из генеральных направлений создания новых лекарственных форм. Всем знакомы одетые в цветные оболочки таблетки лекарственных средств. Эти оболочки выполняют сразу несколько функций – защищают пациента от неприятного вкуса или запаха препарата, пролонгируют и увеличивают эффективность действия препарата, а также выполняют информационную функцию, сигнализируя цветом пациенту, какой это препарат.

Технологии изготовления таких инкапсулированных таблеток сравнительно проста, и по сути своей они мало отличаются от таблеток обычных.

Очень интересным и быстро развивающимся направлением является микро- и наноинкапсулирование. Многие работы в этом направлении пока находятся в исследовательской стадии.

Задачи микроинкапсулирования весьма разнообразны. Во-первых, при размерах получающихся гранул порядка 1 мкм можно создавать лекарственные формы в виде суспензий таких микрогранул для их непосредственного введение в кровяное русло, что иногда бывает очень важным. Во-вторых, многие лекарственные препараты по своей физико-химической природе являются несовместимыми с тканями, в которых им надлежит функционировать. Так гидрофобные препараты не могут усваиваться в областях организма с высокой полярностью окружающей среды (в водных средах). Поэтому их «одевают» в гидрофильные оболочки, которые рассасываются в водной среде и активное начало выделяется непосредственно в месте функционирования. Или же в противоположной ситуации, когда водорастворимое лекарство должно функционировать в гидрофобных (жировых) тканях организма.

 

На рисунке ниже приведена общая схема изготовления микрогранул лекарственного препарата, заключенного в полимерную оболочку, на основе принципов полимерной и коллоидной химии.

 

 

 

На первом этапе водорастворимое лекарство смешивается с раствором гидрофобного полимера в малополярном органическом растворителе, в результате чего формируется эмульсия раствора препарата в органическом растворителе. Затем эта эмульсия при энергичном перемешивании выливается в в водную систему, содержащую полимерное поверхностно-активное вещество, в результате чего получается дисперсия частичек малополярного полимера в водной среде, которые можно выделить в форме микро- или наночастиц различными приемами.