Инсулинсодержащая полимерная композиция для перорального введения инсулина

61 38/55 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ИНСУЛИНСОДЕРЖАЩАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПЕРОРАЛЬНОГО ВВЕДЕНИЯ ИНСУЛИНА(71) Заявитель Институт нефтехимического синтеза РАН(73) Патентообладатели Институт нефтехимического синтеза РАН, Платэ Николай Альфредович, Валуев Лев Иванович(57) 1. Инсулинсодержащая полимерная композиция для перорального введения инсулина, содержащая сшитый гидрофильный полимер, модифицированный ингибитором протеолитических ферментов, инсулин и воду, отличающаяся тем, что ингибитор протеолитических ферментов представляет собой овомукоид. 2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что сшитый гидрофильный полимер выбран из группы гомоили сополимеров на основе акриловой или метакриловой кислот, акриламида, метакриламида, гидроксиэтилметакрилата, винилпирролидона. 3. Композиция по п. 2, отличающаяся тем, что концентрация овомукоида в сшитом полимере составляет 0,2-25 мг/г гидрогеля. 4. Композиция по п. 2, отличающаяся тем, что она содержит от 0,01 до 3 мг инсулина. 5. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что овомукоид выделен из белка утиного или индюшачьего яйца. Изобретение относится к области химии полимеров, медицины и биохимии, а именно к созданию инсулинсодержащих полимерных композиций, которые могут быть использованы в качестве лекарственных препаратов при лечении больных сахарным диабетом. Инсулин является полипептидным гормоном с молекулярной массой около 6000. Он оказывает влияние на все виды обмена веществ в организме повышает проникновение глюкозы в ткани организма и ее использование ими, снижает содержание гликогена в печени и повышает его количество в мышцах, повышает интенсивность синтеза белка и т.п. Основным способом введения инсулина в организм больного диабетом являются подкожные и внутримышечные инъекции препарата, что причиняет физические и моральные страдания больным. Преимущества наиболее физиологического и удобного для больных перорального (через рот) применения инсулина настольно велики и очевидны, что уже много лет не прекращаются попытки создания препаратов инсулина, ус 3826 1 тойчивых к действию протеиназ пищеварительного тракта и способных проникать в кровь через слизистую оболочку кишечника. Предложено несколько подходов в решению этой проблемы, включая модификацию самой молекулы инсулина, например замену С-концевого остатка треонина на более устойчивый остаток глицина, гидрофобизацию молекулы инсулина, получение моносахаридных производных или связывание инсулина с другими белками. Но несмотря на то, что во многих случаях модификация приводит к некоторому повышению устойчивости инсулина к действию протеиназ и пролонгированию его действия при инъекционном введении,пероральные формы гормона синтезировать таким образом не удается. Один из возможных подходов к решению этой проблемы состоит в совместном использовании инсулина и соединений, повышающих проницаемость кишечных стенок и облегчающих проникновение гормона в кровоток, например солей жирных кислот, поверхностно-активных агентов, хелатообразующих соединений,солей желчных кислот. Повышение проницаемости стенок кишечника способствует увеличению доли гормона, достигающего кровоток в активном состоянии, но только при введении композиции непосредственно в кишечник, минуя пищевод и желудок. Пероральное применение таких композиция не обеспечивает терапевтический эффект даже при высоких дозах инсулина. Вполне естественными представляются попытки использования инсулина в смеси с ингибиторами протеиназ, которые также защищают инсулин при введении его в кишечник. Аналогичный эффект наблюдается при использовании композиций, содержащих инсулин, ингибиторы протеиназ и соединения, повышающие проницаемость стенок кишечника. В настоящее время одним из наиболее распространенных подходов к созданию пероральных форм инсулина является иммобилизация гормона в оболочке, защищающей его при прохождении через пищеварительный тракт, но разрушающейся в тонком кишечнике с высвобождением активного инсулина. Такими оболочками могут быть липосомы, гидрогели, нанокапсулы или биодеградируемые полимеры. Известны (Патент США 5049545, кл. 514/3, опубл. 17.09.1991) инсулинсодержащие композиции для инъекционного применения, представляющие собой иммобилизованный на полимере (в том числе, и на полимерном гидрогеле) инсулин. В качестве полимера в таких композициях используют декстран, крахмал, полиоксиэтилен, поливинилпирролидон, сшитый коллаген, белки и их производные, в том числе и ингибиторы протеолитических ферментов. При этом получают инсулинсодержащие полимеры с повышенной устойчивостью к действию протеолитических ферментов крови, что приводит к повышению продолжительности функционирования инсулина в кровотоке. Однако синтезированные в этой работе инсулинсодержащие полимерные композиции не проявляют достаточной устойчивости к действию ферментов пищеварительного тракта, в связи с чем невозможно их пероральное использование. Известны ( М.,. .а 1. . . . - 1990. - . 18,5. - Р. 752) инсулинсодержащие полимерные композиции, представляющие собой сшитый азотсодержащим производным дивинилбензола сополимер стирола с гидроксиэтилметакрилатом с иммобилизованной в его объеме желатиновой капсулой с инсулином. При пероральном применении сшитый сополимер под действием микроорганизмов кишечника разрушается с выделением инсулина, который затем через стенки кишечника проникает в кровь. Недостатком этих композиций является невысокая устойчивость синтезированных полимеров к действию пищеварительных ферментов и, следовательно, низкая активность проникающего в кровь инсулина. При пероральном введении упомянутого выше сополимера крысам в количестве 1-40 мг на крысу (в расчете на инсулин) максимальное снижение концентрации глюкозы в крови животных составляет в среднем 25(с 384 до 287 мг/100 мл) и наблюдается через 3-4 часа после введения препарата. Известны ( С.,С.,. .. - 1990. - . 3. - Р. 233) сферические нанокапсулы с диаметром 250-350 нм на основе биодеградируемого полиизобутил-2-цианоакрилата, внутри которых содержится диспергированный в липидной фазе инсулин. Однако при пероральном введении нанокапсул заметное снижение концентрации глюкозы (на 25 ) наблюдается только при крайне высоких дозах инсулина(порядка 100 ед/кг), причем лекарство начинает действовать только через 6 суток после введения капсул в организм. Наиболее близкой к заявленной является композиция ( . .,Т. М...- 1990. - .31,2. - Р. 182), представляющая собой инсулин, иммобилизованный в объеме сшитого гидрофильного полимера, модифицированного ингибитором протеолитических ферментов. Сшитый полимер представляет собой полиакриловую или полиметакриловую кислоты, сшитые триэтиленгликольди(мет)акриатом, а ингибитором является апротенин-панкреатический ингибитор трипсина. Недостаток такой композиции заключается в невысокой устойчивости синтезированных полимерных гидрогелей к действию пищеварительных ферментов, следствием чего является низкая активность проникающего в кровь инсулина. Так, при пероральном введении такой композиции кроликам в количестве, соответствующем 50 единицам инсулина, концентрация глюкозы в крови снижается за 30 минут с 380 до 360 мг/100 мл, а затем через 300 минут после введения препарата повышается до 460 мг/100 мл. Пероральное введение немодифицированного гидрогеля (без ингибитора) (50 единиц инсулина) сопровождается примерно 23 -ным умень 2 3826 1 шением концентрации глюкозы (с 310 до 240 мг/100 мл) через 300 минут. В то же время подкожная инъекция кроликам всего 0,23 единиц инсулина приводит к снижению концентрации глюкозы в крови с 330 до 120 мг/100 мл (на 74 ) через 150 минут после инъекции. Целью предлагаемого изобретения является повышение устойчивости инсулинсодержащих полимерных гидрогелей к действию протеолитических ферментов пищеварительного тракта для обеспечения возможности перорального применения препарата. Решение поставленной задачи достигается тем, что инсулинсодержащая полимерная композиция - представляет собой модифицированный ингибитором протеолитических ферментов сшитый полимерный гидрогель, в объеме которого иммобилизован инсулин. Ингибитором протеолитических ферментов является овомукоид - белок, который выделяют из яичного белка утиных или индюшачьих яиц (А.С. СССР 14045136 МКИ 4 С 07 К 3/02, 1988). Овомукоид относится к классу гликопротеинов. Молекулярная масса овомукоида около 31000. Аминокислотный состав белковой части овомукоида приведен в табл. 1. В молекуле овомукоида содержится 12,5 мас.глюкозамина и 7,8 мас.других сахаров. Таблица 1 Аминокислотный состав овомукоида из белка утиных яиц Аминокислота Число остатков на молекулу 30 18 13 24 10 20 10 14 15 6 2 Число остатков на молекулу Общее число остатков Молекулярная масса Для выделения овомукоида в колбу, снабженную мешалкой, загружают 100 г яичного белка и к нему при перемешивании со скоростью 3-5 мл/мин приливают 100 г смеси этилового спирта (70 г) с 30 г раствора 2,7 г трихлоруксусной кислоты в 27,3 г дистиллированной воды. После добавления всего количества смеси реакционную массу дополнительно перемешивают 40 минут при 15-25 С. Выпавший осадок отфильтровывают и отбрасывают. Фильтрат переносят в колбу и прибавляют к нему 550 г этилового спирта. Выпавший осадок диализуют против дистиллированной воды и образующийся после диализа раствор лиофильно высушивают. Получают 0,8 г овомукоида. Полимерные гидрогели представляют собой набухшие в воде гомо- и сополимеры на основе акриловой или метакриловой кислот, акриламида, метакриламида, гидроксиэтилметакрилата, винилпирролидона. В качестве инсулина могут быть использованы любые натуральные или синтетические инсулины. Композицию получают следующим образом. 0,01-1,0 г предварительно высушенного сшитого сополимера, модифицированного 0,2-25 мг овомукоида, помещают в 1 мл водного раствора инсулина с концентрацией 0,1-3,0 мг/мл (активность инсулина равна 25 уд/мл) на 1 час при комнатной температуре. В течение этого времени полимер полностью набухает и готов к употреблению. Ограничение количества овомукоида в полимерном гидрогеле связано с тем, что, если использовать овомукоид в количестве менее 0,2 мг на 1 мл геля, он не выполняет защитной функции, и инсулин разрушается протеолитическими ферментами. Использование же овомукоида в количестве выше 25 мг га 1 мл геля нецелесообразно, так как уже это количество вполне достаточно для защиты любых применяемых терапевтических доз инсулина. Пример 1. 0,1 г предварительно высушенного сшитого полиакриламида, модифицированного овомукоидом, помещают в 1 мл водного раствора инсулина (активность инсулина равна 25 ед/мл) с концентрацией 1,0 мг/мл на 1 час при комнатной температуре. В течение этого времени полимер полность набухает в растворе и готов к употреблению. Синтезированный гидрогель вводят кроликам преорально с помощью катетера в количестве, соответствующем 5 ед. инсулина на 1 кг массы животного. Образцы крови забирают через 30,60, 90 и 120 минут. Результаты приведены в табл. 2. Примеры 2-10. Процесс проводят по примеру 1, используя различные сшитые модифицированные полимеры и их количества, различные концентрации раствора инсулина и различные количества овомукоида. Состав и свойства получаемых гидрогелей приведены в табл. 2. 3 3826 1 Пример 11 (контрольный). Процесс проводят по примеру 1, используя немодифицированный полиакриламидный гидрогель. Результаты приведены в табл. 2. Примеры 12, 13. Экспериментальный диабет создают на белых крысах линии Вистар весом 180 г путем внутрибрюшинного введения стрептозотоцина из расчета 70 мг на 1 кг массы. Синтезированные полимеры начинают вводить после того, как уровень глюкозы превышает 400 мг/100 мл. Результаты приведены в табл. 2. Пример 14 (контрольный). Процесс проводят по примеру 12, но животным вводят подкожно равное количество инсулина в виде раствора. Результаты приведены в табл. 2. Примеры 15-17 (контрольные). Кроликам перорально вводят раствор инсулина в количестве 7 ед/кг массы животного, смесь овомукоида (2,5 мг/кг) и инсулина (8 ед/кг) или модифицированный гидрогель без инсулина (200 мг/кг). Результаты приведены в табл. 2. Таким образом, из представленный данных видно, что заявленный объект отличается от ранее известных химической природой используемого ингибитора протеолитических ферментов, обладает способностью предотвращать гидролиз инсулина в пищеварительном тракте и обеспечивает проникновение инсулина в кровоток. Активность инсулина при пероральном использовании композиций составляет в среднем 60-70 от активности исходного инсулина при инъекционном введении. Таблица 2 Концентрация глюкозы в крови,мг/100 мл 8 Условия получения гидрогеля Вид животного Количество моКонценКоличество и способ при трация дифицированного овомукоида,0 30 60 90 120 менения полимера, г на 1 раствора мг на 1 мл геинсулина, мл раствора инсуля лина мг/мл 1 1,0 ПАА, 0,1 8,0 кролик, п. о. 150 132 110 80 80 2 3,0 ПАА, 0,05 7,4 кролик, п. о. 150 110 95 90 80 3 1,0 ПАК, 0,01 0,2 кролик, п. о. 140 100 95 90 80 4 5,0 ПАА, 0,1 25,0 кролик, п. о. 120 90 80 80 90 5 0,01 ПМА, 0,1 13,1 кролик, п. о. 160 125 95 90 120 6 0,05 ПГЭМА, 1,0 3,8 кролик, п. о. 120 110 90 90 110 7 0,08 ПВП, 0,3 8.1 кролик, п. о. 110 90 70 90 90 8 3,0 ПАА, 0,1 7,4 кролик, п. о. 160 145 100 90 100 9 1,0 ПАА, 0,2 7,4 кролик, п. о. 140 110 90 90 110 10 2,0 ПАА, 0,3 7,4 кролик, п. о. 120 90 80 80 90 11 к 1,0 ПАА-НМ, 0,1 7,4 кролик, п. о. 160 160 158 160 12 1,0 ПАА, 0,1 7,4 крыса, п. о. 500 300 250 250 13 3,0 7,6 крыса, п. о. 800 450 450 500 14 к Раствор инсулина крыса, п. к. 400 160 145 150 15 к Раствор инсулина кролик, п. о. 152 151 150 160 16 к Смесь овомукоида и инсулина кролик, п. о. 154 154 155 153 17 к Модифицированный ПАА кролик, п. о. 153 152 154 154 18 Прототип кролик, п. о. 380 360 430 410 420- время после введения препарата,ПАА - полиакриламид,ПАК - полиакриловая кислота,ПМА - полиметакриламид,ПВП - поливинилпирролидон,ПГЭМА - полигидроксиэтилметакрилат,НМ - немодифицированный,п. о. - перорально,п. к. -подкожно. В опыте 9 овомукоид выделен из индюшачьего яйца, в остальных из утиного. В примерах 1, 4, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 использован свиной инсулин. В примерах 2, 3 - инсулин крупного рогатого скота. В примерах 5-9 - человеческий инсулин. Таким образом, из представленных данных видно, что заявленный объект, отличающийся от ранее известных химической природой используемого ингибитора протеолитических ферментов, обладает способностью предотвращать гидролиз инсулина в пищеварительном тракте и обеспечивает проникновение инсулина 4 3826 1 в кровоток. Активность инсулина при пероральном использовании заявляемых композиций составляет в среднем 60-70 от активности исходного инсулина при его инъекционном применении. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 5