Микрокапсулы из поли(3-гидроксибутирата) для пролонгированного высвобождения белка

А.Л. Зернов, Е.А. Иванов, Т.К. Махина, В.Л. Мышкина, О.В. Самсонова, А.В. Феофанов, А.В. Волков, Ю.В. Гажва, А.А. Мураев, В.М. Рябова, К.В. Шайтан, С.Ю. Иванов, Г.А. Бонарцева, А.П. Бонарцев

Ключевые слова: биоразлагаемые полимеры; полигидроксиалканоаты; поли(3-гидроксибутират); пролонгированное высвобождение; микрокапсулирование; биосовместимость.

2015, том 7, номер 4, стр. 50.

DOI: https://doi.org/10.17691/stm2015.7.4.06

Полный текст статьи

html pdf

2559

2956

Аннотация
Список литературы
Как цитировать в References

Цель исследования — разработка новой системы пролонгированного высвобождения белков, в основе которой лежит использование микрокапсул поли(3-гидроксибутирата) (ПГБ), загружаемых бычьим сывороточным альбумином (БСА).

Материалы и методы. Для разработки микрокапсул использовали ПГБ, полученный микробиологическим путем с использованием штамма-продуцента Azotobacter chroococcum 7Б. Микрокапсулы, загруженные модельным белком — БСА, были получены с помощью метода двухэтапного эмульгирования «водная фаза/масляная фаза/водная фаза». Для исследования морфологии микрокапсул, процессов загрузки и высвобождения из них БСА были использованы методы спектрофотометрии, конфокальной и сканирующей электронной микроскопии. Исследование биосовместимости микрокапсул in vivo проведено по результатам внутримышечной имплантации и по данным гистологии.

Результаты. Исследование процессов включения и пролонгированного высвобождения БСА из полученных микрокапсул в течение более чем 190 ч показало эффективность представленной системы. Установлено, что высвобождение белка из микрокапсул происходит в результате разрыва их полимерных стенок. Выявлена умеренная тканевая реакция на имплантацию полученных микрокапсул.

Заключение. Разработанные микрокапсулы из ПГБ, загруженные БСА, представляют собой удачный пример создания пролонгированной формы препарата белковой природы.

Bonartsev A.P., Boskhomodgiev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A., Rebrov A.V., Makhina T.K., Myshkina V.L., Yakovlev S.A., Filatova E.A., Ivanov E.A., Bagrov D.V., Zaikov G.E. Hydrolytic degradation of poly(3-hydroxybutyrate), polylactide and their derivatives: kinetics, crystallinity, and surface morphology. Mol Cryst Liq Cryst 2012; 556(1): 288–300, http://dx.doi.org/10.1080/15421406.2012.635982.
Artsis M.I., Bonartsev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A., Zaikov G.E. Biodegradation and medical application of microbial poly(3-hydroxybutyrate). Mol Cryst Liq Cryst 2010; 523(1): 21/[593]–49/[621], http://dx.doi.org/10.1080/15421401003726519.
Bonartsev A.P., Bonartseva G.A., Shaitan K.V., Kirpichnikov M.P. Poly(3-hydroxybutyrate) and poly(3-hydroxybutyrate)-based biopolymer systems. Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry 2011; 5(1): 10–21, http://dx.doi.org/10.1134/S1990750811010045.
Livshits V.A., Bonartsev A.P., Iordanskii A.L., Ivanov E.A., Makhina T.A., Myshkina V.L., Bonartseva G.A. Microspheres based on poly(3-hydroxy)butyrate for prolonged drug release. Polymer Science Series B 2009; 51(7–8): 256–263, http://dx.doi.org/10.1134/s1560090409070082.
Bonartsev A.P., Bonartseva G.A., Makhina T.K., Myshkina V.L., Luchinina E.S., Livshits V.A., Boskhomdzhiev A.P., Markin V.S., Iordanskii A.L. New poly(3-hydroxybutyrate)-based systems for controlled release of dipyridamole and indomethacin. Applied Biochemistry and Microbiology 2006; 42(6): 625–630, http://dx.doi.org/10.1134/s0003683806060159.
Filatova E.V., Yakovlev S.G., Bonartsev A.P., Makhina T.K., Myshkina V.L., Bonartseva G.A. Prolonged release of chlorambucil and etoposide from poly-3-oxybutyrate-based microspheres. Applied Biochemistry and Microbiology 2012; 48(6): 598–602, http://dx.doi.org/10.1134/s000368381206004x.
Andreas K., Zehbe R., Kazubek M., Grzeschik K., Sternberg N., Bäumler H., Schubert H., Sittinger M., Ringe J. Biodegradable insulin-loaded PLGA microspheres fabricated by three different emulsification techniques: investigation for cartilage tissue engineering. Acta Biomater 2011; 7(4): 1485–1495, http://dx.doi.org/10.1016/j.actbio.2010.12.014.
Wang Y., Wang X., Wei K., Zhao N., Zhang S., Chen J. Fabrication, characterization and long-term in vitro release of hydrophilic drug using PHBV/HA composite microspheres. Materials Letters 2007; 61(4–5): 1071–1076, http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2006.06.062.
Maysinger D., Filipović-Grčić J., Alebić-Kolbah T. Preparation, characterization and release of microencapsulated bromodeoxyuridine. Life Sciences 1994; 54(1): 27–34, http://dx.doi.org/10.1016/0024-3205(94)00574-5.
Zharkova I.I., Efremov Yu.M., Bagrov D.V., Zernov A.L., Andreeva N.V., Shaitan K.V., Bonartsev A.P., Boschomjiev A.P., Makhina T.K., Myshkina V.L., Voinova V.V., Yakovlev S.G., Filatova E.V., Ivanov E.A., Bonartseva G.A. The effect of poly(3-hydroxybutyrate) modification by poly (ethylene glycol) on the viability of cells grown on the polymer films. Biomeditsinskaia khimiia 2012; 58(5): 579–591, http://dx.doi.org/10.18097/pbmc20125805579.
Boskhomdzhiev A.P., Bonartsev A.P., Makhina T.K., Myshkina V.L., Ivanov E.A., Bagrov D.V., Filatova E.V., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A. Biodegradation kinetics of poly(3-hydroxybutyrate)-based biopolymer systems. Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry 2010; 4(2): 177–183, http://dx.doi.org/10.1134/s1990750810020083.
Sundback C., Shyu J., Wang Y., Faquin W., Langer R., Vacanti J., Hadlock T. Biocompatibility analysis of poly (glycerol sebacate) as a nerve guide material. Biomaterials 2005; 26(27): 5454–5464, http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2005.02.004.
Bonartsev A., Yakovlev S., Boskhomdzhiev A., Zharkova I., Bagrov D., Myshkina V., Mahina T., Kharitonova E., Samsonova O., Zernov A., Zhuikov V., Efremov Y., Voinova V., Bonartseva G., Shaitan K. The terpolymer produced by Azotobacter chroococcum 7B: effect of surface properties on cell attachment. Plos One 2013; 8(2): e57200, http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0057200.
Geng Y., Yuan W., Wu F., Chen J., He M., Jin T. Formulating erythropoietin-loaded sustained-release PLGA microspheres without protein aggregation. J Control Release 2008; 130(3): 259–265, http://dx.doi.org/10.1016/j.jconrel.2008.06.011.
Liu Y.-X., Chen E.-Q. Polymer crystallization of ultrathin films on solid substrates. Coord Chem Rev 2010; 254(9–10): 1011–1037, http://dx.doi.org/10.1016/j.ccr.2010.02.017.
Blanco-Príeto M.J., Campanero M.A., Besseghir K., Heimgatner F., Gander B. Importance of single or blended polymer types for controlled in vitro release and plasma levels of a somatostatin analogue entrapped in PLA/PLGA microspheres. J Control Release 2004; 96(3): 437–448, http://dx.doi.org/10.1016/j.jconrel.2004.02.015.

Zernov A.L., Ivanov E.A., Makhina T.K., Myshkina V.L., Samsonova O.V., Feofanov A.V., Volkov A.V., Gazhva J.V., Muraev A.A., Ryabova V.M., Shaitan K.V., Ivanov S.Y., Bonartseva G.A., Bonartsev A.P. Microcapsules of Poly(3-Hydroxybutyrate) for Prolonged Protein Release. Sovremennye tehnologii v medicine 2015; 7(4): 50, https://doi.org/10.17691/stm2015.7.4.06