In situ гели как современный способ интраназальной доставки вакцин

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Непрерывное появление новых патогенов и эволюция устойчивости микроорганизмов к препаратам делают абсолютно необходимой разработку инновационных эффективных стратегий вакцинации. Использование назальной вакцинации может повысить удобство и безопасность, вызвать как местные, так и системные иммунные реакции. Интраназальное введение тем не менее обладает рядом проблем, решение которых возможно с использованием последних достижений фармацевтической науки. Одним из аспектов может быть использование для производства интраназальных вакцин in situ систем – полимерных композиций, обеспечивающих направленный, контролируемый физиологическими условиями носовой полости переход «золь – гель». При этом гелеобразование вводимой дозы при соприкосновении со слизистой носовой полости предполагает длительную экспозицию лекарства на месте введения, большую мукоадгезию, противодействие мукоцилиарному клиренсу, модифицированное и более полное высвобождение. Такие полимеры, как хитозан, камеди, блок-сополимеры полиоксиэтилен и полиоксипропилен (полоксамеры, проксанолы), карбомеры, выпускаются рядом как иностранных, так и отечественных производителей. Для эффективного проведения фармацевтической разработки новых интраназальных систем доставки ИБП, соответствующих концепции QbD, необходимы не только знания ассортимента вспомогательных веществ, но и простые, доступные, воспроизводимые методики определения показателей критических параметров подобных систем доставки. В соответствии с проведённым научным поиском были выделены основные показатели стандартизации in situ интраназальных систем: температура и время гелеобразования, прочность геля, реологические характеристики, мукоадгезия, высвобождение, время назального мукоцилиарного клиренса.

Об авторах

Елена Олеговна Бахрушина

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: bakhrushina_e_o@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0001-8695-0346

кандидат фармацевтических наук, доцент, доцент кафедры фармацевтической технологии

Россия, 119991, г. Москва

Иосиф Бениаминович Михел

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)

Email: mikheliosif@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2866-0049

студент 5 курса ОД Института фармации им. А.П. Нелюбина

Россия, 119991, г. Москва

Валерия Михайловна Кондратьева

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: 1999valeriak@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9163-4516

аспирант

Россия, 123098, г. Москва

Наталья Борисовна Демина

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)

Email: demina_n_b@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0003-4307-8791

доктор фармацевтических наук, профессор, профессор по кафедре фармацевтической и биомедицинской технологии

Россия, 119991, г. Москва

Татьяна Владимировна Гребенникова

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: t_grebennikova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6141-9361

доктор биологических наук, профессор, чл.-корр. РАН, зав. лабораторией молекулярной диагностики, зав. отделом молекулярной вакцинодогии и иммунодиагностики

Россия, 123098, г. Москва

Список литературы

  1. Xu H., Cai L., Hufnagel S., Cui Z. Intranasal vaccine: Factors to consider in research and development. Int. J. Pharm. 2021; 609: 121180. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2021.121180
  2. Иванов Б.А. Отечественная литература по вопросам микробиологии, иммунологии, инфекционным болезням и эпидемиологии за конец 1954 г. и первый квартал 1955 г. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1955; 32(12): 97–105.
  3. Розенберг Х.М. Экспериментальное изучение интраназального метода вакцинации БЦЖ. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1954; 31(7): 75–81.
  4. Порфирьева Н.Н., Семина И.И., Мустафин Р.И., Хуторянский В.В. Интраназальное введение как способ доставки лекарств в головной мозг (обзор). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2021; 10(4): 117–27. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2021-10-4-117-127
  5. Кунельская Н.Л., Артемьева-Карелова А.В. Основные компоненты назального секрета. Мукоактивные средства во врачебной практике. Лечебное дело. 2013; (3): 5–7.
  6. Бахрушина Е.О., Демина Н.Б., Шумкова М.М., Родюк П.С., Шуликина Д.С., Краснюк И.И. Интраназальные системы доставки in situ: перспективы применения и основные фармацевтические аспекты разработки (обзор). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2021; 10(4): 54–63. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2021-10-4-54-63
  7. Иванушко Л.А., Соловьева Т.Ф., Запорожец Т.С., Сомова Л.М., Горбач В.И. Антибактериальные и антитоксические свойства хитозана и его производных. Тихоокеанский медицинский журнал. 2009; (3): 82–5.
  8. Kempe S., Mäder K. In situ forming implants – an attractive formulation principle for parenteral depot formulations. J. Control. Release. 2012; 161(2): 668–79. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2012.04.016
  9. Vigani B., Rossi S., Sandri G., Bonferoni M.C., Caramella C.M., Ferrari F. Recent advances in the development of in situ gelling drug delivery systems for non-parenteral administration routes. Pharmaceutics. 2020; 12(9): 859. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12090859
  10. Bedford J.G., Caminschi I., Wakim L.M. Intranasal delivery of a chitosan-hydrogel vaccine generates nasal tissue resident memory CD8+ t cells that are protective against influenza virus infection. Vaccines (Basel). 2020; 8(4): 572. https://doi.org/10.3390/vaccines8040572
  11. Ozbılgın N.D., Saka O.M., Bozkır A. Preparation and in vitro/in vivo evaluation of mucosal adjuvant in situ forming gels with diphtheria toxoid. Drug Deliv. 2014; 21(2): 140–7. https://doi.org/10.3109/10717544.2013.834754
  12. Zhao K., Shi X., Zhao Y., Wei H., Sun Q., Huang T., et al. Preparation and immunological effectiveness of a swine influenza DNA vaccine encapsulated in chitosan nanoparticles. Vaccine. 2011; 29(47): 8549–56. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2011.09.029
  13. Majcher M.J., Babar A., Lofts A., Leung A., Li X., Abu-Hijleh F., et al. In situ-gelling starch nanoparticle (SNP)/O-carboxymethyl chitosan (CMCh) nanoparticle network hydrogels for the intranasal delivery of an antipsychotic peptide. J. Control. Release. 2021; 330: 738–52. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2020.12.050
  14. Agrawal A.K., Gupta P.N., Khanna A., Sharma R.K., Chandrawanshi H.K., Gupta N., et al. Development and characterization of in situ gel system for nasal insulin delivery. Pharmazie. 2010; 65(3): 188–93.
  15. Luppi B., Bigucci F., Mercolini L., Musenga A., Sorrenti M., Catenacci L., et al. Novel mucoadhesive nasal inserts based on chitosan/hyaluronate polyelectrolyte complexes for peptide and protein delivery. J. Pharm. Pharmacol. 2009; 61(2): 151–7. https://doi.org/10.1211/jpp/61.02.0003
  16. Wang Q., Wong C.H., Chan H.Y.E., Lee W.Y., Zuo Z. Statistical Design of Experiment (DoE) based development and optimization of DB213 in situ thermosensitive gel for intranasal delivery. Int. J. Pharm. 2018; 539(1-2): 50–7. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2018.01.032
  17. Ahmad N., Ahmad R., Ahmad F.J., Ahmad W., Alam M.A., Amir M., et al. Poloxamer-chitosan-based Naringenin nanoformulation used in brain targeting for the treatment of cerebral ischemia. Saudi J. Biol. Sci. 2020; 27(1): 500–17. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2019.11.008
  18. Díaz A.G., Quinteros D.A., Gutiérrez S.E., Rivero M.A., Palma S.D., Allemandi D.A., et al. Immune response induced by conjunctival immunization with polymeric antigen BLSOmp31 using a thermoresponsive and mucoadhesive in situ gel as vaccine delivery system for prevention of ovine brucellosis. Vet. Immunol. Immunopathol. 2016; 178: 50–6. https://doi.org/10.1016/j.vetimm.2016.07.004
  19. Zadeh S.N., Rajabnezhad S., Zandkarimi M., Dahmardeh S., Mir L., Darbandi M.A., et al. Mucoadhesive microspheres of chitosan and polyvinyl alcohol as a carrier for intranasal delivery of insulin: in vitro and in vivo studies. MOJ Bioequiv. Availab. 2017; 3(2): 00030.
  20. Krauland A.H., Guggi D., Bernkop-Schnürch A. Thiolated chitosan microparticles: a vehicle for nasal peptide drug delivery. Int. J. Pharm. 2006; 307(2): 270–7. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2005.10.016
  21. Das S.S., Kar S., Singh S.K., Hussain A., Verma P.R.P., Beg S. Chapter 13: Carboxymethyl chitosan in advanced drug-delivery applications. In: Hasnain M.S., Beg S., Nayak A.K., eds. Chitosan in Drug Delivery. Academic Press; 2022: 323–60. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819336-5.00006-6
  22. Park J.S., Oh Y.K., Yoon H., Kim J.M., Kim C.K. In situ gelling and mucoadhesive polymer vehicles for controlled intranasal delivery of plasmid DNA. J. Biomed. Mater. Res. 2002; 59(1): 144–51. https://doi.org/10.1002/jbm.1227
  23. Mura P., Mennini N., Nativi C., Richichi B. In situ mucoadhesive-thermosensitive liposomal gel as a novel vehicle for nasal extended delivery of opiorphin. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2018; 122: 54–61. https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2017.10.008
  24. Otero-Espinar F.J., Fernández-Ferreiro A., González-Barcia M., Blanco-Méndez J., Luzardo A. Chapter 6: Stimuli sensitive ocular drug delivery systems. In: Grumezescu A.M., ed. Drug Targeting and Stimuli Sensitive Drug Delivery Systems. William Andrew Publishing; 2018: 211–70. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813689-8.00006-9
  25. Tian J.L., Zhao Y.Z., Jin Z., Lu C.T., Tang Q.Q., Xiang Q., et al. Synthesis and characterization of Poloxamer 188-grafted heparin copolymer. Drug Dev. Ind. Pharm. 2010; 36(7): 832–8. https://doi.org/10.3109/03639040903520983
  26. Zylke J. Poloxamer 188 for Sickle Cell Disease. JAMA. 2021; 325(15): 1524. https://doi.org/10.1001/jama.2021.3399
  27. Emanuele M., Balasubramaniam B. Differential effects of commercial-grade and purified poloxamer 188 on renal function. Drugs R.D. 2014; 14(2): 73–83. https://doi.org/10.1007/s40268-014-0041-0
  28. Li Y., Cui Y., Li L., Lin X., Zhou X., Zhu H., et al. A UHPLC-Q-TOF/MS method for the determination of poloxamer 124 and its application in a tissue distribution study in rats. Anal. Methods. 2021; 13(45): 5516–22. https://doi.org/10.1039/d1ay01373d
  29. Li Y., Cui Y., Li L., Lin X., Zhou X., Zhu H., et al. Ultra-high-performance liquid chromatography coupled with quadrupole time of flight mass spectrometry method for quantifying polymer poloxamer 124 and its application to pharmacokinetic study. J. Sep. Sci. 2021; 44(20): 3822–9. https://doi.org/10.1002/jssc.202100552
  30. Bakhrushina E.O., Novozhilova E.V., Kashperko A.S., Sokolova A.V., Demina N.B., Krasnyuk I.I. Biopharmaceutical study of binary poloxamer systems as in situ drug delivery systems poloxamer polycomplexes: The study. Int. J. Appl. Pharm. 2022; 14(3): 162–5. https://doi.org/10.22159/ijap.2022v14i3.43930
  31. Аршинцева Е.В., Пушкин С.Ю. Сравнительное изучение острой токсичности полоксамеров при внутривенном введении на аутбредных крысах. Интернаука: научный журнал. 2022; 13(236). https://doi.org/10.32743/26870142.2022.13.236.336593
  32. Воробьев С.И. Биологические и физико-химические свойства неионогенных поверхностно-активных веществ-стабилизаторов эмульсий. Российский биотерапевтический журнал. 2009; 8(3): 3–8.
  33. Kola M., Puri G.K., Unnisa M.T., Swapna J., Phanivarma K. Formulation, optimization and evaluation of rasagiline mesylate in situ nasal gel. Indo Am. J. Pharm. Res. 2018; 8(09): 1645–54.
  34. Bertram U., Bernard M.C., Haensler J., Maincent P., Bodmeier R. In situ gelling nasal inserts for influenza vaccine delivery. Drug Dev. Ind. Pharm. 2010; 36(5): 581–93. https://doi.org/10.3109/03639040903382673
  35. Thakkar J.H., Prajapati S.T. Formulation development and characterization of in-situ gel of Rizatriptan Benzoate for intranasal delivery. J. Drug Deliv. Ther. 2021; 11(1-S): 1–6.
  36. Bertram U., Bodmeier R. In situ gelling, bioadhesive nasal inserts for extended drug delivery: in vitro characterization of a new nasal dosage form. Eur. J. Pharm. Sci. 2006; 27(1): 62–71. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2005.08.005
  37. Cao S.L., Ren X.W., Zhang Q.Z., Chen E., Xu F., Chen J., et al. In situ gel based on gellan gum as new carrier for nasal administration of mometasone furoate. Int. J. Pharm. 2009; 365(1-2): 109–15. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2008.08.042
  38. Демина Н.Б., Бахрушина Е.О., Бардаков А.И., Краснюк И.И. Биофармацевтические аспекты дизайна интраназальных лекарственных форм. Фармация. 2019; 68(3): 12–7.
  39. Maia F.R., Correlo V.M., Oliveira J.M., Reis R.L. Chapter 32: Natural origin materials for bone tissue engineering: properties, processing, and performance. In: Atala A., Lanza R., Mikos A.G., Nerem R., eds. Principles of Regenerative Medicine (Third Edition). Academic Press; 2019: 535–58. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-809880-6.00032-1
  40. Ball J.P., Springer M.J., Ni Y., Finger-Baker I., Martinez J., Hahn J., et al. Intranasal delivery of a bivalent norovirus vaccine formulated in an in situ gelling dry powder. PLoS One. 2017; 12(5): e0177310. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0177310
  41. Velasquez L.S., Shira S., Berta A.N., Kilbourne J., Medi B.M., Tizard I., et al. Intranasal delivery of Norwalk virus-like particles formulated in an in situ gelling, dry powder vaccine. Vaccine. 2011; 29(32): 5221–31. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2011.05.027
  42. Dukovski B.J., Plantić I., Čunčić I., Krtalić I., Juretić M., Pepić I., et al. Lipid/alginate nanoparticle-loaded in situ gelling system tailored for dexamethasone nasal delivery. Int. J. Pharm. 2017; 533(2): 480–7. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2017.05.065
  43. Giri T.K. 5-nanoarchitectured polysaccharide-based drug carrier for ocular therapeutics. In: Holban A.M., Mihai G.A. Nanoarchitectonics for Smart Delivery and Drug Targeting. William Andrew Publishing; 2016: 119–41. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-47347-7.00005-7
  44. Икласова А.Ш., Сакипова З.Б., Бекболатова Э.Н. Пектин: состав, технология получения, применение в пищевой и фармацевтической промышленности. Вестник Казахского национального медицинского университета. 2018; (3): 243–6.
  45. Patil P.R., Salve V.K., Thorat R.U., Sadhana S. Formulation and evaluation of ion-sensitive in-situ nasal gel of Zolmitriptan. Int. J. Pharm. Pharm. Sci. 2015; (7): 478–86.
  46. Gaganjot K., Grewal J., Jyoti K., Jain U.K., Chandra R., Madan J. Chapter 15: Oral controlled and sustained drug delivery systems: Concepts, advances, preclinical, and clinical status. In: Grumezescu A.M., ed. Drug Targeting and Stimuli Sensitive Drug Delivery Systems. William Andrew Publishing; 2018: 567–626. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813689-8.00015-X.
  47. Tiwari S., Goyal A.K., Mishra N., Vaidya B., Mehta A., Dube D., et al. Liposome in situ gelling system: Novel carrier based vaccine adjuvant for intranasal delivery of recombinant protein vaccine. Procedia Vaccinol. 2009; 1(1): 148–63. https://doi.org/10.1016/j.provac.2009.07.027
  48. Бркич Г.Э., Пятигорская Н.В., Каргин В.С., Зырянов О.А. Разработка дизайна исследований по определению эффективности и безопасности инновационного лекарственного средства. Медико-фармацевтический журнал «Пульс». 2022; 24(5): 19–23. https://doi.org/10.26787/nydha-2686- 6838-2022-24-5-19-23
  49. Зырянов О.А. Разработка состава и технологии получения лекарственной формы на основе триазатрициклотетрадекана потенциального модулятора AMPA-рецептора: Дисс. … канд. фарм. наук. М.; 2021.
  50. Flórez Borges P., García-Montoya E., Pérez-Lozano P., Jo E., Miñarro M., Manich A., et al. The role of SeDeM for characterizing the active substance and polyvinyilpyrrolidone eliminating metastable forms in an oral lyophilizate-A preformulation study. PLoS One. 2018; 13(4): e0196049. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0196049
  51. Гуленков А.С., Мизина П.Г., Бахрушина Е.О., Бардаков А.И., Нюдочкин А.В. Фармацевтико-технологическое исследование адсорбированного жидкого растительного экстракта антимикробного действия. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2022; 11(2): 94–101. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2022-11-2-94-101
  52. Бахрушина Е.О., Анурова М.Н., Алешкин А.В., Демина Н.Б., Краснюк И.И., Пятигорская Н.В. и др. Современные тенденции применения и создания лекарственных препаратов бактериофагов. Вестник Российской академии медицинских наук. 2021; 76(4): 351–60. https://doi.org/10.15690/vramn1380
  53. Gilbert J.C., Richardson J.L., Davies M.C., Palin K.J., Hadgraft J. The effect of solutes and polymers on the gelation properties of pluronic F-127 solutions for controlled drug delivery. J. Control. Release. 1987; 5(2): 113–8. https://doi.org/10.1016/0168-3659(87)90002-2
  54. Nižić L., Ugrina I., Špoljarić D., Saršon V., Kučuk M.S., Pepić I., et al. Innovative sprayable in situ gelling fluticasone suspension: Development and optimization of nasal deposition. Int. J. Pharm. 2019; 563: 445–56. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2019.04.015
  55. Zaki N.M., Awad G.A., Mortada N.D., ElHady S.S.A. Enhanced bioavailability of metoclopramide HCl by intranasal administration of a mucoadhesive in situ gel with 28 modulated rheological and mucociliary transport properties. Eur. J. Pharm. Sci. 2007; 32(4-5): 296–307. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2007.08.006

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок. Соотношение использования полимеров на основе анализа базы данных медицинских публикаций PubMed.

Скачать (240KB)
Метаданные
3. Рисунок. Соотношение использования полимеров на основе анализа базы данных медицинских публикаций PubMed.

Скачать (240KB)
Метаданные

© Бахрушина Е.О., Михел И.Б., Кондратьева В.М., Демина Н.Б., Гребенникова Т.В., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».