Генерация биологически-активных наноаэрозолей

• Автор: Канев, Игорь Леонидович
• Шифр специальности: 03.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 100 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Способы получения наноаэрозолей

1.1.1 Получение наноаэрозолей методами испарения - конденсации

1.1.2 Распыление растворов

1.1.3 Электрогидродинамическое распыление растворов

1.1.4. Получение наноаэрозолей электрогидродинамическим методом с последующей нейтрализацией в газовой фазе

1.2 Возможные источники повреждения структуры вещества при ЭР

1.3 Процесс газофазной электронейтрализации

1.4 Наноаэрозоли как лекарственная форма

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1 Испытания генератора наноаэрозолей. Дозиметрия аэрозолей
2.1.1 Конструкция генератора наноаэрозолей
2.1.2 Получение спектров наноаэрозолей
2.1.3 Дозиметрия наноаэрозолей, основанная на водоростворимых нанофильтрах
2.1.4 Кварцевый микробалансный монитор наноаэрозоля
2.1.5. Установка для ингалирования мышей
2.1.6 Дозиметрия аэрозоля с использованием магнитных маркеров
2.1.7 Измерение электропроводности растворов
2.1.8 Определение эффективности работы генератора наноаэрозоля
2.2 Определение повреждающего действия процесса ЭР на распыляемое вещество
2.2.1 Оптические измерения
2.2.2 Получение вольтамперной зависимости ЭР (ВАХ)
2.2.3 Измерение излучения света при ЭР
2.2.4 Сбор пероксида водорода путем барботирования
2.2.5 Измерение пероксида водорода в собранных пробах
2.2.6 Измерение концентрации озона
2.2.7 Измерение выхода супероксид-радикалов при ЭР
2.2.8 Измерение выхода гидроксил-радикалов при ЭР
2.2.9 Определение влияния ЭР на удельную ферментативную активность уреазы
2.2.10 Определение влияния ЭР на удельную ферментативную активность щелочной фосфатазы
2.3 Компьютерное моделирование процесса газофазной электронейтрализации
2.3.1 Методика моделирования
2.3.2 Подготовка отрелаксированных белковых макроионов
2.3.3 Моделирование столкновения ионов в ходе газофазной электронейтрализации
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Испытания генератора наноаэрозолей. Оптимизация условий получения наноаэрозолей. Дозиметрия аэрозолей
3.1.1 Совершенствование конструкции генератора наноаэрозолей
3.1.2 Испытания генератора для получения аэрозолей из различных веществ
3.1.3. Определение оптимальных значений электрических параметров. Влияние силы тока на процесс электрораспыления
3.1.4 Зависимость спектра наноаэрозолей глюкозы в зависимости от концентрации распыляемого раствора
3.1.5 Влияние электропроводности раствора на процесс ЭР
3.1.6 Влияние скорости потока воздуха на процесс электрораспыления
3.1.7 Стабильность и эффективность процесса генерации наноаэрозоля
3.1.8 Определение дозы аэрозоля, оседающего в легких мышей
3.2 Определение повреждающего действия процесса ЭР на распыляемое вещество
3.2.1 Зависимость силы тока и эмиссии фотонов в зависимости от напряжения, приложенного к капилляру при ЭР
3.2.2 Локализация свечения, возникающего при ЭР
3.2.3 Зависимость электрических параметров начала распыления и начала возникновения коронного разряда от диаметра и формы острия капилляра для ЭР
3.2.4 Количественное измерение выхода пероксида водорода при ЭР
3.2.5 Измерение выхода озона при ЭР
3.2.6 Измерение выходов супероксид- и гидроксил- радикалов при проведении ЭР
3.2.7 Измерение ферментативной активности уреазы после ЭР
3.2.8 Влияние ЭР на ферментативную активность щелочной фосфатазы
3.3 Результаты компьютерного моделирования процесса газофазной электронейтрализации
3.3.1 Зависимость стуктуры белкового макроиона от заряда и степени гидратации
3.3.2 Моделирование столкновения ионов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Список публикаций по теме диссертации

ВВЕДЕНИЕ
Наноаэрозоли в последнее время привлекают большое внимание в качестве перспективного средства доставки лекарственных средств в организм ввиду ряда преимуществ такого способа введения лекарств. Во-первых, применение наноаэрозолей обещает существенное снижение рабочих доз лекарств. Так, было показано, что противовоспалительные препараты, попадающие в организм мыши в виде наноаэрозоля, давали терапевтический эффект при дозах в миллионы раз меньших чем при пероральном введении. Это связано с тем, что при пероральном введении большая часть препарата разрушается сначала в ЖКТ, а затем при прохождении через печень, в то время как при легочном введении препарат попадает в кровь, минуя печень. Во-вторых, в отличие от микронных аэрозолей, генерируемых коммерчески доступными небулайзерами и оседающих преимущественно в трахеях и бронхах, наноаэрозоли проникают глубоко в легкие - в альвеолы, где становятся недоступными для удаления посредством мукоцилиарного транспорта. Это обеспечивает более длительное воздействие лекарства и более полное попадание распылённого вещества в кровь. В-третьих, в случае лёгочных заболеваний, использование аэрозолей позволяет доставлять лекарственное средство напрямую в пораженные ткани лёгких, причём, изменяя размер частиц аэрозоля, можно контролировать область его преимущественного осаждения в разных участках легкого.
Существует несколько способов получения наноаэрозолей: конденсация из пара, низкотемпературный пиролиз, распыление растворов с применением ультразвука или струи сжатого воздуха с последующим высушиванием микрокапель. Однако большинство из существующих методов не являются универсальными и плохо применимы для лекарственных субстанций, так как способны повреждать структуры
Рисунок 6. Схема установки для измерения пероксида водорода и озона в продуктах ЭР.
Затем воздух пропускали через 10 мл воды, подвергающейся интенсивному перемешиванию в круглодонной стеклянной колбе. После барботирования, воздух снова возвращался в камеру ЭР и далее циркулировал по замкнутой системе. В контрольных экспериментах, воздух прокачивали через систему в отсутствие ЭР. В этих и дальнейших измерениях АФК воздух в системе предварительно очищали от пероксида водорода, озона и летучих органических соединений пропусканием через древесный уголь, гопкалитовый патрон и далее через НЕРА фильтр.
2.2.5 Измерение пероксида водорода в собранных пробах
После электрораспыления в устройстве, схематически показанном на рисунке 6, концентрацию Н2О2В воде определяли флуорометрически [95] на основе ферментативного окисления реагента Amplex Red. В 1,1 мл пробы добавляли равный объем свежеприготовленной смеси, содержащей 50 мМ фосфатный буфер, pH 7,4, 20 мкг пероксидазы хрена и 100 мкМ Amplex Red (добавленного в виде 19 мМ раствора в ДМСО). Смесь инкубировали в течение 3-4 минут, пока флуоресценция не достигала плато. Флуоресценцию измеряли, используя значения длины волны поглощения 530 нм и длины волны испускания 580 нм. Количество пероксида водорода определяли, используя калибровочную кривую, полученную путем измерения проб, содержащих известную концентрацию пероксида водорода. Последние были приготовлены с использованием значения коэффициента экстинкции для пероксида водорода, равного 39,4 М 'см"1 при 240 нм[96].