Биоразлагаемая белково-полисахаридная пленка с иммобилизованным ферментом трипсином для использования в качестве раневого покрытия

Изобретение относится к области медицины и фармацевтики, а именно к биоразлагаемой белково-полисахаридной пленке с иммобилизованным ферментом трипсином для использования в качестве раневого покрытия, включающей хитозан, водный раствор желатина, пластификатор – глицерин, сшитые водным раствором фермента трансглутаминазы, отличающейся тем, что содержит водный раствор хитозана, полученный путем растворения 0,7 г хитозана в 36 мл воды, причем массовое соотношение желатин:вода составляет 1:5, а массовое соотношение фермента трансглутаминазы:вода составляет 1:1 или 1:5 и пленка дополнительно содержит в качестве биологически активного соединения иммобилизованный фермент – трипсин, при следующем соотношении компонентов, мас.%: водный раствор хитозана – 35; водный раствор желатина – 45; глицерин – 3; водный раствор фермента трансглутаминазы – 16; трипсин – 1. Технический результат заключается в получении однородной биоразлагаемой белково-полисахаридной пленки на основе хитозана, желатина, глицерина и иммобилизованного фермента, обладающей соответствующей ферментативной активностью. 2 табл.

 

Изобретение относится к композициям биоразлагаемых пленок, содержащих хитозан и ферменты, и может быть использовано в фармацевтике, медицине, ветеринарии, пищевой или косметической промышленности, а также для изготовления капсул и упаковочных материалов.

Раневые покрытия, содержащие ферменты, широко известны. Например, в заявке GB 2240040 (24.07.1991) описывается медицинская повязка из частично окисленного целлюлозосодержащего материала в форме марли, к которому химическими связями присоединены ферменты, обладающие протеолитической, коллагенолитической и/или бактериолитической активностью.

Известен способ получения раневого покрытия «Дигестол», который заключается заключается в смешении раствора коллагена с комплексом протеолитических ферментов, выделяемых из печени камчатского краба под названием «Дигестаза». Дигестаза обладает коллагенолитической активностью. Смесь растворов коллагена и дигестазы разливают по кюветам, замораживают и подвергают сублимационной сушке. Сухой продукт может подвергаться структурированию формальдегидом. Высокопористое покрытие – дигестол обладает коллагенолитической активностью и эффективен при лечении ран различной этиологии (RU 2127128, МПК A61L 15/32, опубл. 10.03.1999).

Известен способ получения гетерогенного препарата иммобилизованных протеолитических ферментов путем пришивки к альдегидным группам окисленной целлюлозы (хлопковой марли) (RU 2323748, МПК A61L 15/16, A61L 15/32, A61L 15/38, A61L 15/40, опубл. 10.05.2008).

Однако вышеприведенные известные решения имеют ряд недостатков, таких как высокая степень адгезии к ране, болезненность при снятии, образование благоприятной среды для развития гнойных процессов. В связи с этим требуется создания нового поколения полимерных и нанокомпозиционных материалов. На сегодняшний день интерес представляют биополимерные матрицы с привитыми ферментами.

Известна биологически активная полимерная сорбирующая пленка, созданная на основе хитозана, содержащая ферментативный препарат трипсин и модифицированная сшивающим реагентом – додецилсульфатом натрия, проявляющим, кроме того, антимикробные свойства (Кильдеева Н.Р., Вихорева Т.А., Ларионова А.С., Гальбрайх Л.С. // Современные подходы к разработке эффективных шовных материалов и полимерных имплантатов: Матер. III международ. конф. М., 1998, 130-131 с.).

Однако пленка плохо моделируема на ране. Низкая прочность повязки во влажном состоянии создает вероятность выброса раневого отделяемого из повязки в раневую зону. В составе пленки присутствует токсичный для организма человека реагент – додецилсульфат натрия.

Из уровня техники также известен способ получения биокомпозита с регенерационными свойствами на основе гидрогеля бактериальной целлюлозы, который заключается в получении гель-пленки бактериальной целлюлозы путем культивирования штамма бактерий Gluconacetobacter sucrofermentans в статических условиях на среде с мелассой, отделении полученной гель-пленки бактериальной целлюлозы от культуральной среды и ее очищении, механическом измельчении очищенной гель-пленки бактериальной целлюлозы в течение 10 мин с получением гидромодуля с соотношением 1:3, получении гидрогеля бактериальная целлюлоза-хитозан в соотношениях 50:50 путем смешения 2 %-го раствора хитозана в 1 %-ой уксусной кислоте, гидрогеля бактериальной целлюлозы, 25 %-го глутарового альдегида, а также получении гидрогеля бактериальная целлюлоза:хитозан:желатин:трансглютаминаза в соотношении 5:5:15:5 соответственно и добавлением фузидина натрия, эффективного при наружном применении, физиологически активных соединений полифенольной природы в виде дегидрокварцетина или ресвератрола, ферментов в виде трипсина, химотрипсина или лизоцима, низкомолекулярных пептидов (RU 2733137, МПК C12N 1/20, A61L 15/36, опубл. 29.09.2020).

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является способ получения биоразлагаемой пленки, который осуществляют путем перемешивания хитозана, пластификатора глицерина и структурообразователя с последующим формированием пленки при комнатной температуре. При этом 2,0 г хитозана растворяют в 100 мл 2 %-ной уксусной кислоты при комнатной температуре, к полученному раствору хитозана добавляют 10 %-ный водный раствор желатина в соотношении 3:5, смешивают. В смесь вначале добавляют глицерин, а затем 4 %-ный водный раствор трансглутаминазы с последующим перемешиванием на магнитной мешалке не более 2 мин при температуре смеси 45-55 °C (RU 2545293, МПК С08L 5/08, опубл. 27.03.2015).

Недостатком прототипа является отсутствие в его составе биологически активных соединений (ферментов), что ограничивает их применение.

Технический результат, при использовании заявленного изобретения, заключается в получении однородной биоразлагаемой белково-полисахаридной пленки на основе хитозана, желатина, глицерина и иммобилизованного фермента, обладающей соответствующей ферментативной активностью.

Сущность изобретения заключается в том, что биоразлагаемая белково-полисахаридная пленка с иммобилизованным ферментом трипсином для использования в качестве раневого покрытия включает водный раствор хитозана, полученный путем растворения 0,7 г хитозана в 36 мл воды, водный раствор желатина с массовым соотношением желатин:вода 1:5, пластификатор – глицерин, сшивающий агент – фермент трансглутаминазы с массовым соотношением фермент трансглутаминазы:вода 1:1 или 1:5. Пленка дополнительно содержит в качестве биологически активных соединений иммобилизованный фермент – трипсин, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Водный раствор хитозана	35,
Водный раствор желатина	45,
Глицерин	3,
Водный раствор фермента трансглутаминазы	16,
Трипсин	1.

Трипсин – это фермент класса гидролаз, расщепляющий пептиды и белки; обладает также эстеразной (гидролиз сложных эфиров) активностью. Препараты трипсина обладают противовоспалительным и противоотечным действием (при внутривенном и внутримышечном введении); способны избирательно расщеплять ткани, подвергшиеся некрозу. В медицине трипсин применяют для лечения ран, ожогов, тромбозов, часто в сочетании с другими ферментами и с антибиотиками (Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Трипсин. Дата обращения: 02.11.2021).

Для изготовления биоразлагаемой белково-полисахаридной пленки в термостатируемой емкости при температуре + 60 ^οC 7 г желатина пищевого, постоянно перемешивая, растворяют в 35 мл воды (соотношение желатин:вода 1:5). 0,7 г хитозана растворяют в 36 мл воды, постоянно перемешивая. Фермент трансглутаминазы жидкий (фирма FloraBond TG) разбавляют водой, в соотношении фермент трансглутаминазы:вода 1:5 (составы 1, 3) или в соотношении фермент трансглутаминазы:вода 1:1 (состав 2). Используют 1 мас.% трипсина и 3 мас.% глицерина от общей массы.

Биоразлагаемую белково-полисахаридную пленку получают, смешивая компоненты, в соотношениях указанных в табл. 1. Получившуюся массу осторожно выливают в посуду с горизонтальным дном. Количество массы зависит от требуемой толщины. Пленку формируют в течение 20-24 ч при комнатной температуре. В результате получают однородную, прозрачную, со слегка желтоватым оттенком пленку. Пленка гибкая, липкая – при сгибе не образуется трещин, при разгибании пленка принимает исходное состояние. Пленка не имеет запаха.

Прочность и растяжение биополимерных пленок в МПа (Н/мм²) определяли в соответствии с ГОСТ 17035-86 и ASTM с использованием универсальной испытательной машины с электромеханическим приводом XLW (PC) Auto (ГОСТ 7855-84; ASTM). Толщину пленок определяли на автоматическом толщиномере высокого разрешения CHY-C2.

Наличие протеолитической активности определяли согласно ГОСТ 20264.2-88.

Результаты испытаний полученных пленок представлен в табл. 2.

Анализ полученных результатов показал, что введение трипсина (составы 1, 2) резко снижет механические показатели, вероятно за счет частичного гидролиза желатина. Увеличение концентрации сшивающего агента (фермента трансглутаминазы) улучшает механические свойства пленки, позволяет сохранить форму и структуру пленки, с сохранением протеолитической (лактазной) активности. Такую пленку можно наносить на субстрат, например кожу, без разрушения структуры пленки. Обладает ранозаживляющими свойствами.

По сравнению с известным решением заявленное изобретение позволяет получить биоразлагаемые белково-полисахаридные пленки с привитым ферментом – трипсином, обладающие соответствующими активностями.

Таблица 1

Соотношения компонентов биоразлагаемой белково-полисахаридной пленки

Компоненты	Составы, мас. %
Прототип	1	2	3
Водный раствор хитозана	–	35	35	35
Водный раствор желатина	50,1	45	45	45
Глицерин	3,6	3	3	3
Водный раствор фермента трансглутаминазы	16,2	16 (соотношение фермент трансглутаминазы:вода составляет 1:5)	16 (соотношение фермент трансглутаминазы:вода составляет 1:1)	16 (соотношение фермент трансглутаминазы:вода составляет 1:5)
Иммобилизованный фермент – трипсин	–	1	1	0
Раствор хитозана в уксусной кислоте	30,1	–	–	–

Таблица 2

Сравнительные характеристики биоразлагаемой белково-полисахаридной пленки

Характеристики	Составы
Прототип	1	2	3
Прочность, МПа	15,8	2,1	5,8	15,1
Растяжение, %	220,0	10,0	25,0	195,0
Биоразлагаемость в почве, сутки	6	6	7	7
Протеолитическая активность, Е/г носителя	–	18,5	17,1	–

Биоразлагаемая белково-полисахаридная пленка с иммобилизованным ферментом трипсином для использования в качестве раневого покрытия, включающая хитозан, водный раствор желатина, пластификатор – глицерин, сшитые водным раствором фермента трансглутаминазы, отличающаяся тем, что содержит водный раствор хитозана, полученный путем растворения 0,7 г хитозана в 36 мл воды, причем массовое соотношение желатин:вода составляет 1:5, а массовое соотношение фермента трансглутаминазы:вода составляет 1:1 или 1:5 и пленка дополнительно содержит в качестве биологически активного соединения иммобилизованный фермент – трипсин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Водный раствор хитозана – 35,

Водный раствор желатина – 45,

Глицерин – 3,

Водный раствор фермента трансглутаминазы – 16,

Трипсин – 1.