Проекты

Создание адгезионных матриц для трансдермального введения лекарственных средств

Работа – призёр открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Прикладная химия. Материаловедение.» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Материаловедение, Фармация
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1502
Предметы: Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

Актуальность работы обусловлена необходимостью создания адгезионных материалов со специфическими свойствами, обеспечивающими их применение в качестве эффективной лекарственной формы для транспортировки лекарственных средств.

Цель

Изучение свойств чувствительных к давлению адгезивов, применяемых в качестве матриц трансдермальных терапевтических систем для контролируемого и направленного введения лекарственных препаратов

Задачи

  1. Провести анализ литературы по теме исследования, а именно по молекулярной природе адгезии

  2. Получить в лабораторных условиях плёнки адгезионных комплексов

  3. Определить адгезионные свойства методом отрыва (ISO 4624)

  4. Изучить адгезионные свойства комплексов с использованием метода зондирования липкости (Probe Tack test)

  5. Выявить образцы адгезионных свойств с наиболее выраженным проявлением адгезионных свойств

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Химическая посуда

  • Разрывная испытательная машина

Описание

В результате исследования литературы автором было выявлено, что добавление пластификатора влияет на адгезионные свойства комплексов на основе ЧДА.

Объектами исследования были выбраны гидрофильные ЧДА на основе поли(N-винилпирролидона) с олигомерным полиэтиленгликолем (полипропиленгликолем) и поли(N-капролактама), являющиеся моделью для изучения адгезионных свойств, так как проявляют специфическое взаимодействие и высокие адгезионные свойства, которые объясняются образованием трёхмерной водородносвязанной сетки.

Для определения характера разрушения и силы адгезии был выбран метод отслаивания адгезива от поверхности субстрата под разными углами и метод зондирования липкости.

Были получены в лабораторных условиях плёнки полимерных комплексов ПВП-ПЭГ, ПВП-ППГ и ПВКЛ-ПЭГ.

 

Образцы комплексов ПВП с ПЭГ-400 и 600, ПВП-ППГ-400 и ПВКЛ-ПЭГ-400

Автором были проведены исследования полученных плёнок с помощью описанных ранее методов и выявлено следующее:

ЧДА на основе ПВП с ПЭГ-600 обладают липкостью только при содержании пластификатора выше 30 масс. %. Смеси ПВП с ПЭГ-600 при увеличении количества пластификатора также становятся более текучими Переход от адгезионного к когезионному типу разрушения наблюдается при концентрации пластификатора выше 45 %. Комплексы ПВП с ППГ-400 схожи с комплексами ПВП с ПЭГ-600; обладают липкостью только смеси с содержанием пластификатора выше 30 масс. %.

 

Кривые зондирования липкости ПВП-ПЭГ/ППГ, масс. % 55:45 , Т = 25 °С, ? = 0,1 мм/сек.

Комплексы на основе ПВП с ПЭГ-400 показывают адгезионный характер разрушения при Т=25 °С, но с увеличением концентрации пластификатора в смеси происходит переход от адгезионного типа разрушения к кагезионному, через смешанный тип при 40 масс.%. При 40 масс. % содержания ПЭГ появляется плато вязкоупругости, что свидетельствует о неидеальном характере адгезива.

Кривые, соответствующие комплексу ПВКЛ с ПЭГ-400, в основном имеют вид симметричного пика, что соответствует адгезионному типу разрушения, который характеризуется тем, что на границе соприкосновения адгезив-субстрат на поверхности субстрата не остаётся следов адгезива. Однако с повышением концентрации заметен переход от адгезионного к когезионному типу разрушения (масс. %), а также начало формирования плато вязкоупругости. При повышенной температуре комплекс будет вести себя как липкая жидкость с адгезионно-когезионным типом разрушения. Однако значения максимального напряжения и адгезионной прочности значительно выше и достигают максимального значения по сравнению комплексами ПВКЛ с 40 масс. % ПЭГ различной молекулярной массы.

Результаты работы/выводы

  1. Проведён анализ литературных данных по теме исследования; установлено, что гидрофильные чувствительные к давлению адгезивы со специфическими свойствами, полученными за счёт образования водородных связей, применимы в качестве матриц трансдермальных терапевтических систем

  2. Проведено экспериментальное исследование:

  • получены плёнки ЧДА на основе полимеров с различным массовым содержанием пластификаторов различной молекулярной массы. Комплексы с ПЭГ-1500 и 6000 не образуются

  • исследование адгезионных свойств комплексов с использованием метода зондирования липкости (Probe Tack test)

  • исследование адгезионных свойств методом разрыва

  1. Установлено, что

  • увеличение молекулярной массы олигомерного компонента (ПЭГ и ППГ) изменяет адгезионные свойства комплексов

  • наиболее адгезионно прочными являются смеси с ПЭГ-400 и ПЭГ-600

  • форма кривых для аналогичных комплексов ЧДА имеет схожий характер, а значения максимальной адгезионной прочности примерно одинаковы

  1. Выявлено, что:

  • наилучшей адгезией обладают комплексы, содержащие 45 масс. % пластификатора

  • в составе смеси вклад свободного объёма в механизм деформации адгезива при разрушении адгезионного соединения наилучшим образом сбалансирован с вкладом межмолекулярной когезии

Адгезив показывает признаки кавитации полимерной плёнки, что типично для ЧДА любой химической природы.

Перспективы использования результатов работы

Дальнейшее развитие и исследование адгезионных комплексов, которые по своим характеристикам будут превосходить уже известные. Изучение и разработка новых ТТС для более направленного и контролируемого воздействия лекарственного препарата на очаги поражения.

Применение ПВП-ПЭГ/(ППГ)-400 и ПВКЛ-ПЭГ-400 в медицине в качестве матриц (резервуаров) трансдермальных терапевтических систем; развитие данного направления в медицине в России; конкурентоспособность по производству доступных ТТС на мировом уровне.

Мнение автора

«Я считаю представленную работу очень важной, так как это позволит сделать многие лекарственные препараты более доступными для всех слоёв населения и провести необходимое лечение без повреждения кожи, то есть сделать медицинскую помощь более эффективной, доступной, менее затратной»