магнитоуправляемый носитель, способ его получения, способ получения суспензии магнитоуправляемого лекарственного средства, способ лечения, противоопухолевое, антиметастатическое, химиотерапевтическое, лучевое гемо- и иммуностимулирующее и эмболизирующее средство

Формула изобретения

1. Магнитоуправляемый носитель, состоящий из композитных частиц в виде сферообразных частиц железа с вкрапленными в них частицами углерода, отличающийся тем, что частицы железа состоят не менее чем на 99,8% из химически чистого железа, а частицы углерода - из высокоактивированного угля при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Частицы химически чистого железа - 1 - 99

Частицы активированного угля - Остальное

2. Магнитоуправляемый носитель по п.1, отличающийся тем, что он содержит частицы химически чистого железа размером 0,5 - 20,0 мкм и частицы активированного угля размером 0,1 - 2,0 мкм.

3. Способ получения магнитоуправляемого носителя, включающий обработку частиц железа углеродом до получения композитных частиц, отличающийся тем, что обработку проводят механическим перемешиванием в шаровой мельнице смеси частиц железа с частицами активированного угля в среде 98^o-ного этилового спирта с последующим высушиванием под вакуумом и продувкой сверхчистым водородом из расчета 10 л водорода на 100 мг композитных частиц.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что механическому перемешиванию подвергают смесь частиц железа размером 0,5 - 20,0 мкм и частиц активированного угля размером 0,1 - 2,0 мкм, взятых в произвольно заданных соотношениях, при 120 - 200 об/мин в течение 10 - 16 ч.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что при облучении железоуглеродных композитных частиц мощностью не ниже 2 Гр/мин они становятся радиоактивными.

6. Способ приготовления магнитоуправляемого противоопухолевого средства в виде суспензии на основе магнитоуправляемого носителя и противоопухолевого средства или смеси средств и последующее суспендирование обработанных железоуглеродных композитных частиц в плазмозамещающем растворе, отличающийся тем, что предварительно определяют сорбционную емкость железоуглеродных композитов, при их обработке лекарственными препаратами их берут в количестве, равном сорбционной емкости магнитоуправляемого противоопухолевого средства, обработку ведут 2 - 2,5 ч и затем готовят 1 - 2%-ную суспензию, обработанную магнитоуправляемым средством, с добавлением поверхностно активных веществ.

7. Способ лечения, включающий введение через катетер, подведенный к сосудам, питающим опухолевую ткань, лекарственных средств, сорбированных на железоуглеродных частицах, локализацию средства в очаге поражения путем помещения магнита на поверхность тела, проецирующуюся на опухоль, отличающийся тем, что используют магнит, создающий градиент напряженности магнитного поля не ниже 300 Э/см, а суспензию противоопухолевого средства, полученную по п. 6, вводят со скоростью не выше 1 - 2 мл/мин в качестве локального химиотерапевтического и/или лучевого противоопухолевого средства.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что локализация средства в метастазах осуществляется за счет естественной тропности железоуглеродных частиц к местам локализации опухолевых конгломератов.

9. Магнитоуправляемое противоопухолевое средство, полученное по п.6, отличающееся тем, что локализация его в зоне опухолевого роста приводит к эмболизации капиллярных сосудов.

10. Магнитоуправляемое противоопухолевое средство по п.9, отличающееся тем, что после его магнитной локализации в зоне опухолевого роста оно постепенно биотрансформируется и образующиеся при этом комплексные соединения стимулируют гемопоэз и противоопухолевый иммунитет.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины и ветеринарии и может найти применение при приготовлении готовых лекарственных форм, при лечении опухолевых заболеваний.

Известен магнитовосприимчивый носитель лекарственных средств, состоящий из микрокапсул, выполненных из высокомолекулярных органических соединений с включенными в них магниточувствительными частицами. Лекарственное средство наносят на носитель и используют при лечении опухолевых заболеваний с применением направленного транспорта средства к очагу поражения с помощью внешнего источника магнитного поля (K.Widder et al., J.of Pharm. Sci., 1976, v. 68, N 1, pp. 79-89).

Однако известные магнитоуправляемые микрокапсулы на нашли своего реального применения в онкологической практике по ряду причин:

- получение магнитоуправляемых микрокапсул сопряжено с серьезными технологическими трудностями;

- не решен вопрос стандартизации микрокапсул, получаемых известным способом;

- не решен вопрос реализации промышленного выпуска микрокапсул.

Кроме того, способ получения известных микрокапсул предполагает использование агрессивных сред и/или высоких температур, что несовместимо со многими лекарственными средствами. Обязательный компонент известных микрокапсул - высокомолекулярные органические соединения - несут в себе риск развития аллергических реакций, подверженность которым населения в последние годы нарастает;

- не решены проблемы их стерилизации и хранения.

Известен носитель лекарственных средств, состоящий из композитных частиц в виде частиц железа с нанесенными на них частицами углерода. На данный известный носитель сорбируют лекарственные средства, готовят суспензию, которую применяют с использованием транспорта за счет наложения магнитов (Волконский В.А и др. Патент N 1722256 1991 г.).

Использование данного известного магниточувствительного носителя противоопухолевых средств показало в эксперименте высокую эффективность лечения опухолей. Известный способ получения железоуглеродного носителя решает проблему стандартизации магнитоуправляемого препарата.

Однако известный железоуглеродный носитель, применяемый для направленного транспорта физиологически активных веществ, обладает рядом недостатков:

- получение носителя происходит при температуре 800-1200^oC в присутствии воды и кислорода, что неизбежно ведет к образованию окислов железа, которые по своим магнитным свойствам в 3 раза уступают металлическому железу;

- строение композитных частиц носителя, получаемых известным способом несовершенно. Их магнитоуправляемое ядро, состоящее наполовину из окислов железа, покрыто отходящими от него рыхло упакованными микроусами из углерода. У таких частиц относительно низкая магнитная восприимчивость. Наличие микроусов из низкоорганизованного углерода делает известный носитель плохосыпучим и ломким, что существенно затрудняет работы с ним. Микроусы углерода очень хрупкие и часто ломаются в процессе хранения и транспортировки, что приводит к снижению полезных свойств. Основным же его недостатком является низкая адсорбционная емкость для лекарственных средств, что значительно ограничивает возможность его эффективного применения. Это обусловлено строением входящего в его состав углерода, который при известном способе получения носителя не приобретает структуру активированности;

- физико-химические свойства данного магнитовосприимчивого носителя затрудняют его биодеградацию в организме.

Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является повышение магнитной восприимчивости и сорбционной емкости, упрощение процесса получения композитных частиц и готовой лекарственной формы на его основе, повышение эффективности лечения с применением нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства, обладающего дополнительными полезными свойствами.

Достигается это тем, что в новом магнитоуправляемом противоопухолевом средстве, состоящем из композитных сферообразных частиц в виде частиц железа с вкрапленными в них частицами активированного угля, общий размер композитных частиц от 0,5 до 20 мкм, при этом железо в них представлено не менее чем на 99,8% химически чистым железом, а активированный уголь - химически чистым углеродом.

Новый технический результат достигается также тем, что в способе получения магнитоуправляемого противоопухолевого средства, включающем обработку частиц железа углеродом до получения композитных частиц, обработку проводят механическим перемешиванием смеси 1 - 99 мас.% частиц металлического железа и частиц активированного угля - остальное. Перемешивание осуществляется в шаровой мельнице в среде 98^o этилового спирта с последующим высушиванием под вакуумом, магнитной сепарацией и продуванием сверхчистым водородом (содержание водорода не менее 0,99999%) из расчета 10 л на 100 мг препарата.

Новый технический результат достигается также тем, что в способе приготовления суспензии лекарственного средства или смеси средств, сорбированных на железоуглеродных композитах, включающем обработку их раствором средств и последующее суспендирование в плазмозамещающем растворе с включением поверхностно-активных веществ (для стабилизации суспензии), дополнительно предварительно определяют сорбционную емкость магнитоуправляемого противоопухолевого средства, при обработке носителя лекарственным средством или смесью средств берут их в количестве, равном сорбционной емкости носителя, обработку ведут 2 - 2,5 ч и затем готовят 1 - 2% суспензию магнитоуправляемого противоопухолевого средства.

Новый технический результат достигается также тем, что в способе лечения, включающем введение в сосуды пораженной области организма больного суспензии лекарственных средств, сорбированных на железоуглеродных композитах, локализацию средств в очаге поражения путем предварительной установки постоянного магнита на поверхности тела, проецирующейся на очаг поражения, с последующим удалением магнита сразу после введения суспензии.

Новые железоуглеродные композитные частицы могут быть применены самостоятельно в виде суспензии в плазмозамещающем растворе в качестве эмболизирующего средства, для внутреннего локального облучения, гемо- и иммуностимулирующего средства.

Основу предлагаемого нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства составляют железоуглеродные композитные частицы сферообразной или чешуйчатой формы размером 0,5 - 20 мкм, в которых магнитовосприимчивый компонент представлен не менее чем на 99,8% металлическим железом, а углерод - активированным углем, содержание которого в носителе может варьироваться от 1 до 99%. При этом сорбционная емкость композитной частицы равна соответственно от 2,8 до 95,0%. За счет использования активированного угля при получении железоуглеродных композитов решается несколько задач. Так, значительно расширяются возможности повышения дозировок лекарственных средств. Снимается вопрос о канцерогенности.

Использование в предлагаемом изобретении частиц металлического железа размером от 0,5 до 20 мкм по сравнению с прототипом в 3 - 10 раз повышает магнитную восприимчивость препарата.

Ниже приведены примеры реализации настоящего изобретения.

Пример 1. Получение железоуглеродных композитных частиц. На 100 г частиц железа размером 0,5 - 20 мкм, которые не менее чем на 99% состоят из химически чистого железа, берут 1 - 100 г порошка активированного угля, размер частиц которого не превышает 2 мкм. Смесь загружают в шаровую мельницу с барабаном диаметром от 55 до 160 мм. Барабан заполняют 98^o этиловым спиртом. Перемешивание производится при скорости оборота шаров 120 - 200 об/мин в течение 10 - 16 ч. Полученные в результате композитные частицы после вакуумной сушки выделяют магнитной сепарацией. Выход готового продукта составляет 80 - 90%. Затем композиты продувают сверхчистым водородом (для восстановления железа) расфасовывают во флаконы и стерилизуют жестким рентгеновским облучением в течение 8 ч.

Пример 2. Определение адсорбционной емкости. Адсорбционную емкость оценивают по массе сорбируемого красителя метиленового голубого. Раствор, содержащий известное количество красителя, перемешивают с известным количеством композитов и устанавливают массу красителя сорбированного магнитоуправляемым противоопухолевым средством. Данные, приведенные в табл. 1, показывают, что, в зависимости от содержания активированного угля в композитных частицах от 1 до 99%, 1 г носителя сорбирует от 2,8 до 98,0 мг метиленового голубого. В табл. 1 приведены данные, свидетельствующие о том, что магнитная восприимчивость композитных частиц находится в прямой зависимости от весового содержания в них железа.

Пример 3. Инъекционная форма нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства готовится следующим образом. Во флакон с 1 г стерильного магнитоуправляемого противоопухолевого средства вносят в виде раствора один или несколько противоопухолевых препаратов в объеме 10-20 мл и в количестве, отвечающем сорбционной емкости образца. Смесь настаивают в течение 2 - 2,5 ч. Затем препарат набирают в шприц и добирают плазмозамещающим раствором до получения 1 - 2% суспензии. Препарат готов к употреблению.

Пример 4. При использовании нового лекарственного средства/суспензии, полученной по примеру 2 в эксперименте на мелких лабораторных животных, его вводили непосредственно в сосуд, проходящий в зоне опухолевого роста. Введение производили равномерно со скоростью 1 - 2 мл/мин, после установки на поверхности тела, проецирующейся на опухоль, самарий-кобальтого магнита с напряженностью постоянного магнитного поля в 3000 Э. Экспериментально установлено, что для магнитной локализации в заданном месте градиент напряженности магнитного поля в этой области должен быть не ниже 300 Э/см при условии скорости кровотока в сосуде не выше 15 см/с.

Пример 5. Применение нового лекарственного средства, содержащего противоопухолевый антибиотик карминомицин (табл. 2).

Проведены сравнительные испытания противоопухолевой активности нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства и средства с тем же началом, нанесенного на известный носитель (прототип). Опыты проведены на нелинейных крысах-самцах с массой теле 200 г карциносаркомой Уокер 256, привитой под кожу хвоста. В опыт отбирали только животных со сформировавшимися опухолями, объем которых составлял 1200-1350 мм³. Было сформировано 5 групп животных:

1 группа - контрольная (без лечения)

2 группа (подопытная). Крысам проводили курсовое введение карминомицина по 0,4 мг/кг внутривенно трехкратно с интервалом в 120 ч. (модель традиционного проведения химиотерапии).

3 группа (подопытная). Животным в хвостовую вену однократно вводили известную магнитоуправляемую дисперсию, в которой содержание железа и углерода составляло соответственно 60 и 40%, а сорбционная емкость была равна 1,2% от собственной массы. На данный известный носитель был нанесен тот же антибиотик /прототип/. Доза готового препарата - 200 мг/кг с адсорбированным карминомицином в дозе 2,4 мг/кг.

4 подопытная группа. Крысам однократно вводили новый магнитоуправляемый противоопухолевый препарат, который содержал 90% химически чистого железа и 10% активированного угля. Адсорбционная емкость носителя 10,5% от собственной массы. На данном средстве карминомицин адсорбировался в количестве 4,2 мг. В пересчете на применяемую дозу препарата /200 мг/кг/ доза карминомицина составляла 21 мг/кг. Следует особо подчеркнуть, что данная доза карминомицина в 52,5 раза превышает максимально переносимую крысами дозу антибиотика.

5 подопытная группа. Животным-опухоленосителям в хвостовую вену однократно в дозе 200 мг/кг вводили новый магнитоуправляемый противоопухолевый препарат без карминомицина и локализовали его магнитом в зоне опухолевого роста.

Инъекционную форму препарата готовили непосредственно перед введением: в стерильный флакон, содержащий 1 г нового препарата, вносили 4,2 мг карминомицина, растворенного в 3 мл стерильной дистиллированной воды. Смесь выдерживали 2 ч при комнатной температуре. Затем смесь набирали в шприц и в тот же шприц добирали реополиглюкин до получения 2% суспензии, которую вводили крысам в хвостовую вену со скоростью 1 мл /мин, после предварительного размещения на поверхности опухоли самарий-кобальтого магнита с напряженностью магнитного поля в 3000 Э. Магнитную локализацию препарата в заданном месте регистрировали с помощью рентгенограмм. Градиент напряженности неоднородного магнитного поля в месте магнитной локализации препарата составлял 300 Э/см.

Оценку эффективности противоопухолевой терапии проводили по увеличению продолжительности жизни животных. Всего проведено 2 серии опытов, сводные данные которых представлены в табл. 2.

Полученные данные выявили достоверно значимое повышение эффективности противоопухолевой терапии, проводимой с помощью нового магнитоуправляемого лекарственного средства по сравнению с ранее известным средством /прототип/. Особо следует подчеркнуть отсутствие побочной токсичности карминомицина, адсорбированного на новых композитах в дозе, которая в 52,5 раза превышает максимально переносимую при обычном внутривенном введении водного раствора этого антибиотика /подтверждено гистологическими исследованиями органов кроветворения/.

Пример 6. Влияние нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства на аллергические реакции, тератогенез, мутагенез и канцерогенез. На модели анафилактического шока провели исследование по аллергенности на 20 морских свинках. Препарат в дозе 400 мг/кг вводили внутривенно в виде 2% суспензии как до, так и после введения стандартных аллергенов. Полученные данные свидетельствуют о полной инертности новых железоуглеродных композитных частиц относительно времени и интенсивности развития аллергических реакций.

Изучение тератогенных свойств частиц нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства проводили на 70 нелинейных крысах. Препарат вводили ежедневно в дозе 400 мг/кг трехкратно самцам и самкам до спаривания, а также самкам в начальный, средний и поздний периоды беременности. В итоге никаких отклонений от нормы у полученного от этих животных потомства не наблюдалось.

Мутагенность нового магнитоуправляемого противоопухолевого препарата проводили на 50 нелинейных крысах-самцах. Суспензию препарата в дозе 400 мг/кг вводили внутривенно трехкратно с интервалом в 24 ч. Спустя 10, 20, 30 и 50 суток после последнего введения проводили оценку степени хромосомных аббераций в клетках костного мозга у 8 крыс на каждый срок. Полученные данные показали, что во все исследованные сроки уровень мутантных клеток в костном мозге крыс практически соответствовал контрольным данным - 0,25 23%.

Опыты по определению канцерогенности нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства проводили на 50 нелинейных крысах обоего пола с начальной массой тела 80-90 г. Препарат в дозе 200 мг/кг вводили внутривенно, семикратно с интервалом 120 ч. В процессе 2-летнего наблюдения выход опухолей не превышал контрольного уровня.

Пример 7. Влияние нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства на продолжительность жизни, гемопоэз и показатели иммунитета у животных-опухоленосителей.

Опыты проведены на 50 нелинейных крысах-самцах, которым внутримышечно в бедро привили саркому 45. При достижении объема опухоли в среднем 2760 112 мм³ 30 подопытным крысам однократно внутривенно вводили суспензию нового препарата в дозе 200 мг/кг. В контрольной группе было 10 крыс с саркомой 45. Регистрировали продолжительность жизни животных с опухолями. Определяли в крови: количество эритроцитов, гемоглобин, лизоцим, фагоцитарную активность нейтрофилов.

Оценка достоверности различий в соответствующие сроки между контрольной и подопытной группами: x 0,05; xxx 0,001

Полученные данные /табл. 3/ свидетельствуют о высокой биологической активности новых железоуглеродных композитных частиц. Так, продолжительность жизни животных-опухоленосителей возросла на 62,7%. При этом у подопытных крыс с саркомой 45 в значительной степени нивелировалось угнетение в процессе опухолевого роста эритропоэза и фагоцитарной активности нейтрофилов и макрофагов.

Пример 8. Естественная локализация нового магнитоуправляемого противоопухолевого средства в регионарных лимфатических узлах при его введении в мягкие ткани.

Опыты проведены на 20 кроликах-самцах породы шиншилл с массой тела 3,5 - 4,4 кг. Новый магнитоуправляемый препарат в дозе 600 мг/кг в виде 10% суспензии вводили в мышцы голени правой задней конечности и спустя 5, 10, 24, 48 и 72 ч проводили рентгенографическое исследование подколенных лимфатических узлов. Исследование показало нарастающее наличие в данном промежутке времени рентгеноконтрастных железоуглеродных композитных частиц в регионарных лимфатических коллекторах.

Пример 9. Избирательная естественная локализация магнитоуправляемого средства вокруг опухолевых узлов в печени.

В условиях клиники трем инокурабельным больным с метастазами в печени с их согласия через катетер в печеночную артерию была введена 2% суспензия железоуглеродных частиц в дозе 20 мг/кг. На рентгенограммах печени, сделанных сразу после окончания инъекций и спустя 2 часа, выявлялось скопление железоуглеродных частиц по периферии опухолевух узлов, что, по-видимому, обусловлено специфическими особенностями их микроциркуляции. Спустя 2 недели отмечено уменьшение объема опухолевых узлов в среднем в 2 раза.

Пример 10. Лечение рефрактерной к стандартным способам лечения злокачественной опухоли молочной железы (IV стадия заболевания).

В условиях онкологической клиники 63 летней больной с раковой опухолью левой молочной железы размером 7 х 9 см с отдаленными метастазами: в левой подвздошной кости и в левой головке бедренной кости было проведено однократное введение в левую внутреннюю грудную артерию через катетер суспензии магнитоуправляемого средства в количестве 500 мг с адсорбированным на нем доксорбицином в количестве 50 мг. Перед введением на поверхности опухоли устанавливали магнит, который убирали сразу после окончания инъекции. На протяжении 5 месяцев наблюдали постепенно уменьшение объема опухоли, в результате чего на месте опухоли осталось небольшое фиброзное уплотнение размером 1 х 0,5 см. При этом спустя месяц после введения магнитоуправляемого противоопухолевого средства метастазы не выявлялись.

Пример 11. Лечение рака шейки матки с помощью нового средства.

В условиях онкологической клиники больной с раком шейки матки /II стадия/ в шейку матки вносили тампон, насыщенный суспензией магнитноуправляемого противоопухолевого средства с адсорбированными на нем противоопухолевыми препаратами: фармарубицином и блеомицином в суточных дозах для внутривенного введения. Эту процедуру повторяли 5 раз с параллельным облучением шейки матки по стандартной схеме. После облучения магнитоуправляемое противоопухолевое средство приобретало радиоактивные свойства, что в сочетании с местной химиотерапией значительно усиливало противоопухолевый эффект. В результате локального действия наведенного облучения с одновременной химиотерапией наблюдали четкое уменьшение зоны опухолевого поражения, что в итоге позволило снизить курс предоперационного облучения с 50 до 20 Гр, т.е. в 2,5 раза.