Комплекс 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола с поливинилпирролидоном, способ его получения и фармацевтическая композиция, обладающая антимикробным действием

 

Изобретение относится к области химии биологически активных полимеров и медицины, более конкретно к получению пролонгированных антимикробных препаратов. Описывается новый комплекс 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола с поливинилпирролидоном молекулярной массы 9000-60000 формулы (I), где n = 81-539. Полученный комплекс обладает широким спектром антимикробного действия и может применяться как лекарственный препарат в гнойной хирургии, геникологии, челюстно-лицевой хирургии и других областях медицины. Описывается также способ его получения и фармацевтическая композиция, обладающая антимикробным действием. 3 с. и 3 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области химии биологически активных полимеров и медицины, более конкретно оно относится к получению пролонгированных антимикробных препаратов.

Известно, что инфекции, вызываемые анаэробными бактериями и их ассоциациями с аэробами, являются наиболее распространенными среди гнойно-воспалительных заболеваний. Их клиническая картина многообразна, течение заболеваний тяжелое, часто с летальными исходами, а выбор лекарственных средств ограничен.

В клинической практике для лечения анаэробной и смешанной инфекции наиболее широко применяется 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазол (метронидазол, флагил) В.Н. Ивченко, В.М. Мельник "Применение метронидазола и его аналогов в хирургии". "Клиническая хирургия" 1983, N 1, стр. 45-48. М. Д. Машковский "Лекарственные средства" М. , Медицина, т. 2, с. 576. М.И. Кузин, Г.К. Вандяев, Л.А. Блатун "Хирургия", 1983, N 6, с. 106.

Его используют для лечения гнойных поражений органов грудной и брюшной полости, мочеполовых путей, при неотложной аппендэктомии, перед операцией для предупреждения возникновения инфекции. К.Н. Широкова, Р.М. Филимонова, Л. В. Полякова "Применение метронидазола в лечении больных язвенной болезнью". "Клиническая медицина" 1981, N 2, стр. 48-50.

Недостатком этого препарата является его малая растворимость в воде и сравнительно быстрая элиминация. Период полувыведения метронидазола из организма равен 6-8 часам, что требует 3-4-кратного введения в сутки для поддержания в биосредах концентраций, подавляющих рост микробов. В.А. Гусель, И. В. Маркова. "Справочник педиатра по клинической фармакологии". Л.: Медицина 1989, с. 223.

Наиболее близким по сущности к заявленному изобретению является комплекс 2-ацетиламино-5-нитротиазола (нитазола) с поливинилпирролидоном, обладающий антимикробной активностью по отношению к неспорообразующей анаэробной инфекции. Авторское свидетельство N 1795646 (1992 г.).

Комплекс 2-ацетиламино-5-нитротиазола с поливинилпирролидоном получают добавлением поливинилпирролидона к водной суспензии 2-ацетиламино-5-нитротиазола при перемешивании и дальнейшем нагревании при температуре 60^oC в течение 4-5 часов. По охлаждении реакционную смесь центрифугируют, собирают жидкую фазу, в которой содержится комплекс.

Указанный прототип обладает следующими недостатками: 1. В качестве компонента комплекса в прототипе указывается поливинилпирролидон молекулярной массы 25-50 тысяч. Такое молекулярно-массовое распределение в значительной степени ограничивает области возможного применения комплекса. В частности, при инъекциях рекомендуется использовать поливинилпирролидон с молекулярной массой 10-12 тысяч.

2. Не все анаэробные бактерии чувствительны к нитазолу.

Целью настоящего изобретения является расширение областей возможного применения комплекса 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола с поливинилпирролидоном, в частности получение фармацевтической композиции, обладающей антимикробными действиями.

Указанная цель достигается тем, что для приготовления комплекса используют метронидазол и поливинилпирролидон с молекулярной массой от 9000 до 60000.

Структурная формула полученного комплекса: где n = 81-539.

Строение инклюзионного комплекса поливинилпирролидона с метронидазолом доказывается физическими методами.

В ИК-спектрах образование комплекса характеризуется уменьшением интенсивности или исчезновением полосы поливинилпирролидона при -2930 см^-1, относящийся к внутримолекулярной водородной связи и смещением полосы межмолекулярной H-связи полимера из области 3430 см^-1 в 3390 см^-1.

Кроме того, в УФ-спектрах поглощения наблюдается смещение максимума, характерного для метронидазола с 319 до 325 нм.

Об образовании комплекса свидетельствует также увеличение предельной растворимости метронидазола в водных растворах при добавлении поливинилпирролидона.

Используемый в синтезе комплекса в качестве полимерной матрицы поливинилпирролидон - водорастворимый полимер, выпускаемый отечественной промышленностью, применяется в медицине в качестве плазмозаменителя - дезинтоксикатора. Н. А. Платэ, А.Е. Васильев. "Физиологические полимеры" М., Химия, 1986, стр. 13-14. Растворы поливинилпирролидона снижают токсичность кишечной палочки и протея, а также оказывают агглютинирующее действие на микробные клетки. В.Н. Мальцев, В.А. Стрельников, Я.Я. Федоровский. "Влияние поливинилпирролидона на микробные клетки" Журнал микробиологии 1987, N 4, стр. 9-11.

Комплекс 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола с поливинилпирролидоном образуется в широком интервале соотношений, но для практического применения лучшее весовое соотношение 1:10. Использование комплекса 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола с поливинилпирролидоном позволяет поддерживать концентрацию действующего средства - метронидазола на терапевтическом уровне в течение 3 суток. При этом поливинилпирролидон, освобождающийся из комплекса после биотрансформации 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола дополнительно выполняет роль сорбента, поглощая из раневого очага микроорганизмы и токсичные метаболиты, что положительно сказывается на общем терапевтическом эффекте.

Изложенное выше иллюстрируется следующими примерами: 1. Получение комплекса 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола с поливинилпирролидоном 1 г 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола и 10 г поливинилпирролидона молекулярной массы 9000 (n = 81) растворяют в 100 мл воды, выдерживают в течение 6 ч в термостате при 60-70^oC. Строение комплекса доказывается ИК- и УФ-спектроскопически.

2. Получение комплекса 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола с поливинилпирролидоном лиофильным высушиванием 1 г 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола и 10 г поливинилпирролидона молекулярной массы 35000 (n = 539) растворяют при встряхивании и нагревании до 60^oC в 100 мл воды, выдерживают при температуре 60-70^oC в течение 6 ч. Затем высушивают в лиофильной сушилке. Получают легкий пушистый порошок. Образование комплекса доказывается ИК- и УФ-спектрометрией.

3. Получение комплекса 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола с поливинилпирролидоном в шаровой мельнице 1 г 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола и 10 г поливинилпирролидона молекулярной массы 12000 (n = 108) перемешивают в шаровой мельнице или мельнице Pulverisette в течение 12 часов. Образование комплекса доказывается физическими методами.

Определение среднего значения молекулярной массы 100 мл препарата помещают в мерную колбу вместимостью 200 мл, прибавляют 100 мл воды и встряхивают. Из полученного раствора готовят 1, 2, 3, 4 и 5% растворы препарата и определяют их концентрации рефрактометрически.

Измеряют время истечения каждого раствора (объем раствора 5 или 10 мл) при температуре 25 0.1^oC в вискозиметре Оствальда со временем истечения воды от 80 до 120 с (ГФ XI, вып. 1, с. 87). Величины приведенной вязкости рассчитывают по формуле: _прив.= _отн.-1/C,
где C - концентрация препарата в граммах в 100 мл раствора.

Строят график, на оси абсцисс которого откладывают концентрацию препарата, на оси ординат - значение приведенной вязкости.

Через точки проводят прямую до пересечения с осью ординат, точка пересечения определяет величину характеристической вязкости.

Величина характеристической вязкости [ ] должна быть от 0.088 до 0.112. Среднее значение молекулярной массы препарата рассчитывают по формуле Шольтана:
[] = 1.410^-4M⁰_w^.7
Среднее значение молекулярной массы должно быть 12600 2700.

Определение среднего значения молекулярной массы
Около 10 г субстанции (точная навеска) помещают в мерную колбу вместимостью 200 мл, прибавляют 100 мл воды и встряхивают. После растворения субстанции доводят объем раствора водой до метки и перемешивают. Из полученного раствора готовят 1, 2, 3, 4 и 5% растворы субстанции и определяют их концентрации рефрактометрически.

Измеряют время истечения каждого раствора (объем раствора 5 или 10 мл) при температуре 25 0.1^oC в вискозиметре Оствальда со временем истечения воды от 80 до 120 с (ГФ XI, вып. 1, с. 87). Величины приведенной вязкости рассчитывают по формуле:
_прив.= _отн.-1/C,
где C - концентрация субстанции в граммах в 100 мл раствора.

Строят график, на оси абсцисс которого откладывают концентрацию субстанции, на оси ординат - значение приведенной вязкости.

Через точки проводят прямую до пересечения с осью ординат, точка пересечения определяет величину характеристической вязкости.

Величина характеристической вязкости [ ] должна быть от 0.191 до 0.234. Среднее значение молекулярной массы субстанции рассчитывают по формуле Шольтана:
[] = 1.410^-4M⁰_w^.7
Среднее значение молекулярной массы должно быть 35000 5000.

Количественное определение
0.5 г Субстанции (точная навеска) помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, прибавляют 50 мл воды и встряхивают. Доводят объем раствора водой до метки.

2 мл Полученного раствора пипеткой помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводят объем раствора 0.1 М раствором кислоты хлористоводородной до метки и перемешивают.

Измеряют оптическую плотность полученного раствора на спектрофотометре при длине волны 277 нм в кювете с толщиной слоя 10 мм.

В качестве раствора сравнения используют 0.1 М раствор кислоты хлористоводородной.

Содержание метронидазола в субстанции в процентах (X) вычисляют по формуле:

где D - оптическая плотность испытуемого раствора;
a - навеска субстанции в граммах;
380 - удельный показатель метронидазола при 277 нм.

Значение величины n для полученного комплекса находится по формуле:
n = M/m
где n - число звеньев в полимере
M - молекулярная масса поливинилпирролидона
m - молекулярная масса звена
Определение параметров острой токсичности
Параметры острой токсичности определяли на беспородных белых мышах обоего пола массой тела 20-24 г при внутрибрюшинном и внутривенном введении комплекса 1% метронидазола с ПВП молекулярной массой 12600 и 35000 в соответствии 1: 10. Концентрация комплексов 900 мг/кг не вызывала гибели животных. По внешнему виду и по поведению подопытные особи не отличались от контрольных в течение двухнедельного наблюдения.

Изучение антибактериальной активности
Изучение антибактериальной активности 1%-ного водного раствора комплекса метронидазола с поливинилпирролидоном in vitro проводили стандартными методами с использованием серийных разведений в жидкой тиогликолевой или полужидкой среде AC, а также серийных разведений в плотной питательной среде - 5% кровяном анаэробном гемагаре с гемином и менадионом (в соответствии с требованиями Международной фармакопеи). Для тестирования использовали взвесь микроорганизмов по оптическому стандарту мутности. Учет результатов проводили через 24 ч для аэробов и через 2-7 сут для облигатных анаэробов.

Как видно из таблицы, минимальная ингибирующая концентрация находится в пределах 0,5-50 мкг/мл для облигатных анаэробов и 10-150 мкг/мл для факультативных. Комплекс особенно активен в отношении клостридиальной флоры.

Лечебный эффект комплекса
Лечебный эффект 1%-ного водного раствора комплекса метронидазола с поливинилпирролидоном был изучен на модели острого абсцесса легких, полученного у кроликов. Ограниченный абсцесс легкого развивался на 5-7 сут после введения взвеси анаэробной культуры (клинический штамм) в катетер, введенный в правое легкое через микротрахеостому. На фоне выраженной клинической картины острого абсцесса легкого подопытным кроликам вводили через катетер по 2 мл комплекса через сутки (группа 10 животных). Контрольная группа кроликов (10 особей) также с абсцессом легкого получала обычный метронидазол по 500 мг 3 раза в день p/os. Контрольные животные, как правило, погибали на 5-9 сутки от прогрессирующего абсцесса в легком. Из подопытной группы 5 кроликов выжили, у них нормализовался вес тела, формула крови и показатель НСТ, снизилось количество лейкоцитов в периферической крови. Остальные 5 кроликов погибли на 19-23 сутки от начала заболевания. В контрольной группе погибли все животные.

Таким образом, предлагаемый объект обладает выраженной антибактериальной активностью в отношении широкого спектра неспорообразующих бактерий, обладает пролонгированным действием и может применяться как препарат выбора при гнойно-воспалительных заболеваниях анаэробной и смешанной этиологии, в том числе при гнойных ранах как в стационарах, так и в поликлинических отделениях хирургического профиля.

Формула изобретения

1. Комплекс 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола с поливинилпирролидоном молекулярной массы 9000 - 60000

где n = 81 - 539.

2. Способ получения комплекса формулы (I), заключающийся в том, что 1-(2-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазол подвергают взаимодействию с поливинилпирролидоном молекулярной массы 9000 - 60000 в течение 6 - 12 ч при весовом соотношении 1:10.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что взаимодействие осуществляют в водной среде в течение 6 ч при температуре 60 - 70^oC и при весовом соотношении компонентов 1:10.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что полученный комплекс формулы (I) дополнительно подвергают лиофильному высушиванию.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что взаимодействие проводят в шаровой или Pulverisette мельнице в течение 12 ч и при весовом соотношении компонентов 1:10.

6. Фармацевтическая композиция, обладающая антимикробным действием, включающая активное соединение и воду, отличающаяся тем, что в качестве активного соединения она содержит соединение формулы (I) по п.1 в эффективном количестве.

РИСУНКИ

Рисунок 1