RU2500381C1

RU2500381C1 - Method for introducing gold nanoparticles by local skin application

Info

Publication number: RU2500381C1
Application number: RU2012141737/15A
Authority: RU
Inventors: Радик Магзинурович Хайруллин; Георгий Сергеевич Терентюк; Мария Владимировна Савенкова; Шамиль Искандерович Ибрагимов; Наталья Александровна Цыганова
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2013-12-10

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention refers to pharmaceutical industry and represents a method for introducing gold nanoparticles into the body by the local skin application, differing by applying the preparation of the following composition: 96% dimethyl sulphoxide 0.1 ml per a gel base 1 ml with gold nanoparticles d=140 nm, or the preparation of the following composition: 20% thiophane sulphoxide 0.1 ml per a gel base 1 ml with gold nanoparticles d=40 nm; the skin areas coated with gold nanoparticles in complex with organic sulphur compounds shall be exposed to ultrasound at frequency 1 MHz, power 2 Wt and length 2 minutes.

EFFECT: invention provides higher transdermal permeability of gold nanoparticles and no nanoparticle accumulation in the internal organs.

8 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины, в частности к онкологии, дерматологии, косметологии, ветеринарной медицине и может быть использовано при разработке препаратов для лечения поверхностных опухолей кожи.The invention relates to medicine, in particular to oncology, dermatology, cosmetology, veterinary medicine and can be used in the development of drugs for the treatment of superficial skin tumors.

К настоящему моменту опубликовано значительное число работ по использованию наночастиц золота в различных областях медицины [8, 9, 10, 11]. Среди лечебных средств существуют препараты, в состав которых включены частицы золота или его соединения. Наночастицы золота представляют гаптены и антигены, усиливающие иммунный ответ и являющиеся носителями вакцин и лекарственных агентов для доставки в организм [12]. Известно, что золото обладает противовоспалительным, иммунодепресантным, противоопухолевым, антиферментным и некоторыми другими лечебными эффектами. Препараты золота используются в терапии больных ревматоидным и псориатическими артритами, синдромом Фелти, красной волчанкой [13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32]. Исследованиями показана высокая эффективность использования наноразмерных частиц золота в терапии злокачественных новообразований кожи и ее придатков при помощи управляемой локальной гипертермии в эксперименте [4, 5].To date, a significant number of works on the use of gold nanoparticles in various fields of medicine have been published [8, 9, 10, 11]. Among the therapeutic agents, there are preparations, the composition of which includes particles of gold or its compounds. Gold nanoparticles represent haptens and antigens that enhance the immune response and are carriers of vaccines and drug agents for delivery to the body [12]. It is known that gold has anti-inflammatory, immunosuppressive, antitumor, antienzyme and some other therapeutic effects. Gold preparations are used in the treatment of patients with rheumatoid and psoriatic arthritis, Felty’s syndrome, lupus erythematosus [13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 , 30, 31, 32]. Studies have shown the high efficiency of using nanoscale particles of gold in the treatment of malignant neoplasms of the skin and its appendages using controlled local hyperthermia in the experiment [4, 5].

Исследован парентеральный способ введения наночастиц золота в организм животных и человека, а также кинетика распределения наночастиц золота во внутренних органах [1, 2, 3, 33]. Однако этот способ введения и сами растворимые лекарственные формы наночастиц имеют ряд выраженных побочных эффектов. Наряду с положительными, терапевтическими эффектами накопления их в опухолевых тканях, включая кожные эпидермальные, наблюдаются и негативные - их накопление во внутренних органах (печень, селезенка, легкие, почки), приводят к нарушению органной и тканевой микроциркуляции, развитию в них дистрофических изменений [1, 2].The parenteral method of introducing gold nanoparticles into animals and humans has been studied, as well as the kinetics of the distribution of gold nanoparticles in internal organs [1, 2, 3, 33]. However, this route of administration and the soluble dosage forms of the nanoparticles themselves have a number of pronounced side effects. Along with the positive, therapeutic effects of their accumulation in tumor tissues, including epidermal skin, negative ones are also observed - their accumulation in internal organs (liver, spleen, lungs, kidneys) leads to disruption of organ and tissue microcirculation, development of dystrophic changes in them [1 , 2].

В настоящее время отсутствуют альтернативные методы введения препаратов наночастиц для их эффективного накопления в коже и подкожных тканях, в то время как их трансдермальный перенос может быть обеспечен некоторыми сероорганическими соединениями, облегчающими перенос высокомолекулярных соединений, молекулы которых по размерам намного превосходят используемые наночастицы.Currently, there are no alternative methods for administering nanoparticle preparations for their effective accumulation in the skin and subcutaneous tissues, while their transdermal transfer can be provided by some organosulfur compounds that facilitate the transfer of high molecular weight compounds whose molecules are much larger than the used nanoparticles.

Учитывая большую безопасность и точность местного введения наночастиц непосредственно в ткань эпидермальной опухоли in situ, с исключением побочного эффекта накопления во внутренних органах, актуальным является использование наночастиц в комплексе с соединениями, усиливающими их трансдермальную диффузию.Given the greater safety and accuracy of local injection of nanoparticles directly into the tissue of an epidermal tumor in situ, with the exception of the side effect of accumulation in internal organs, it is important to use nanoparticles in combination with compounds that enhance their transdermal diffusion.

Технический результат от использования изобретения - повышение трансдермальной проницаемости наночастиц золота и отсутствие негативных побочных эффектов (накопление во внутренних органах (печень, селезенка, легкие, почки).The technical result from the use of the invention is to increase the transdermal permeability of gold nanoparticles and the absence of negative side effects (accumulation in internal organs (liver, spleen, lungs, kidneys).

Заявленный технический результат достигается следующим образом: на кожу наносится:The claimed technical result is achieved as follows: on the skin is applied:

1) 0,1 мл 96% раствора диметилсульфоксида на 1 мл гелевой основы золотых наноклеток d=140 нм;1) 0.1 ml of a 96% solution of dimethyl sulfoxide per 1 ml of the gel base of gold nanocages d = 140 nm;

2) 0,1 мл 20% раствора тиофансульфоксида на 1 мл гелевой основы золотых наноклеток d=140 нм2) 0.1 ml of a 20% solution of thiofansulfoxide per 1 ml of the gel base of gold nanocages d = 140 nm

Для улучшения трансдермальной проницаемости дополнительно применяют ультрафонофорез [6]. Участки кожи после нанесения наночастиц золота в комплексе с сероорганическими соединениями подвергают ультразвуковому воздействию с частотой 1 МГц, мощностью 2 Вт и продолжительностью 2 минуты (ультразвуковой излучатель "Dinatron 125", фирмы Dinatronics.Co, USA).Ultrafonophoresis is additionally used to improve transdermal permeability [6]. Skin areas after deposition of gold nanoparticles in combination with organosulfur compounds are subjected to ultrasonic treatment with a frequency of 1 MHz, a power of 2 W and a duration of 2 minutes (ultrasonic emitter "Dinatron 125", company Dinatronics.Co, USA).

Способ введения наночастиц золота путем местного нанесения их на кожу может быть использован для разработки лекарственных форм препаратов наночастиц для косметологии, лечения онкологических заболеваний кожи в медицине и ветеринарии.The method of introducing gold nanoparticles by local application to the skin can be used to develop dosage forms of nanoparticle preparations for cosmetology, treatment of skin cancer in medicine and veterinary medicine.

В результате анализа описаний изобретений к патентам, отобранных при проведении патентного поиска, и на основании проведенных патентных исследований установлено, что лекарственные формы и составы для местного нанесения на кожу, содержащие наночастицы золота в комплексе с сераорганическими соединениями в патентной литературе не встречаются. На основании чего, можно считать, что различные решения в данной области могут быть патентоспособными и оформлены заявками на изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».As a result of the analysis of the patent descriptions of the inventions selected during the patent search and on the basis of the patent studies, it was found that the dosage forms and compositions for topical application to the skin containing gold nanoparticles in combination with organo-sulfur compounds are not found in the patent literature. Based on what, it can be considered that various solutions in this field can be patentable and executed by applications for inventions. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Авторы впервые изучили трансдермальную проницаемость интактной и поврежденной кожи для золотых наноразмерных материалов в комплексе с сероорганическими соединениями. При этом удалось избежать побочных эффектов накопления наночастиц во внутренних органах (печень, селезенка, легкие, почки), нарушения органной и тканевой микроциркуляции, развитие в них дистрофических изменений, которые обычно наблюдаются при внутривенном введении [6].The authors first studied the transdermal permeability of intact and damaged skin for gold nanoscale materials in combination with organosulfur compounds. At the same time, side effects of the accumulation of nanoparticles in internal organs (liver, spleen, lungs, kidneys), organ and tissue microcirculation disorders, and the development of dystrophic changes in them, which are usually observed with intravenous administration, were avoided [6].

В проведенном исследовании использовались мужские особи беспородных белых крыс, масса которых в среднем составляла 150-200 грамм. Животные содержались в соответствии с «Правилами Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных научных целей». После депиляции на спине каждой из крыс проводилась разметка, в результате которой на коже животных из каждой группы был выделен участок, на который наносили гель с наночастицами и раствором диметилсульфоксида, либо тиофансульфоксида, после чего подвергали ультразвуковому воздействию.The study used male mongrel white rats, whose mass averaged 150-200 grams. Animals were kept in accordance with the "Rules of the European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for experimental and other scientific purposes." After depilation, markings were made on the backs of each rat, as a result of which a plot was isolated on the skin of animals from each group, onto which a gel with nanoparticles and a solution of dimethyl sulfoxide or thiofansulfoxide was applied, and then subjected to ultrasound.

Результаты оценивали следующими методами:The results were evaluated by the following methods:

1) классическая гистологическая техника с изготовлением микропрепаратов кожи и органов и стандартной окраской (Фиг.1-4).1) the classical histological technique with the manufacture of micropreparations of the skin and organs and standard color (Fig.1-4).

На фигуре 1 представлена структура эпителия кожи животных экспериментальной группы №4. Окраска гематоксилин-эозин, ×600. - частицы золота на поверхности (1), и проникающие в дерму (2). На фигуре 2. показана структура эпителия кожи животных экспериментальной группы №6. Окраска гематоксилин-эозин, ×600 - частицы золота на поверхности (1), и проникающие в дерму (2). На фигуре 3. показана печень животных контрольных групп, окраска гематоксилин-эозином, ×600. На фигуре 4 - селезенка животных контрольных групп, окраска гематоксилин-эозином, ×600;The figure 1 presents the structure of the skin epithelium of animals of the experimental group No. 4. Hematoxylin-eosin stain, × 600. - gold particles on the surface (1), and penetrating into the dermis (2). The figure 2. shows the structure of the skin epithelium of animals of the experimental group No. 6. Coloring hematoxylin-eosin, × 600 - gold particles on the surface (1), and penetrating into the dermis (2). Figure 3. shows the liver of animals in the control groups, hematoxylin-eosin staining, × 600. Figure 4 - spleen of animals of the control groups, stained with hematoxylin-eosin, × 600;

2) окраска гистологических препаратов азотнокислым серебром (Фиг.5, 6).2) staining of histological preparations with silver nitrate (Fig.5, 6).

На фигуре 5 представлена кожа животных экспериментальной группы №4, окраска азотнокислым серебром, ×600, на фигуре 6 - кожа животных экспериментальной группы №5, окраска азотнокислым серебром, ×600;The figure 5 shows the skin of animals of the experimental group No. 4, the color of silver nitrate, × 600, the figure 6 - the skin of the animals of the experimental group No. 5, color of silver nitrate, × 600;

3) оптическия когерентная томография (Фиг.7, 8)3) optical coherence tomography (Fig.7, 8)

На фигуре 7 представлены ОКТ-томограммы участка кожи крыс экспериментальной группы №4, на фигуре 8 - ОКТ-томограммы участка экспериментальной группы №6.The figure 7 presents the OCT tomograms of the skin area of the rats of the experimental group No. 4, the figure 8 shows the OCT tomograms of the skin area of the experimental group No. 6.

По данным световой микроскопии разной степени увеличения, на препаратах кожи животных, подвергшихся ультразвуковому воздействию, как с нанесением только одного геля, так и в комплексе с сероорганическими соединениями, можно увидеть, что сероорганические соединения и ультразвуковое воздействие способствуют усилению проницаемости наноразмерных материалов через трансдермальный барьер (фиг.1, 2, 5, 6). При местном нанесении веществ, ни в печени, ни в селезенке наночастицы обнаружены не были (Фиг.3, 4).According to the data of light microscopy of varying degrees of increase, on the skin preparations of animals subjected to ultrasonic treatment, both with the application of only one gel, and in combination with organosulfur compounds, it can be seen that organosulfur compounds and ultrasonic treatment enhance the permeability of nanosized materials through the transdermal barrier ( figure 1, 2, 5, 6). When applied locally, neither in the liver, nor in the spleen nanoparticles were detected (Figs. 3, 4).

Как видно из Фиг.7, 8 имеет место значительное усиление контрастности, что свидетельствует о проникновении золотых наночастиц вглубь ткани. Таким образом, сероорганические соединения и ультразвуковое воздействие усиливают диффузию наночастиц.As can be seen from Fig.7, 8 there is a significant increase in contrast, which indicates the penetration of gold nanoparticles deep into the tissue. Thus, organosulfur compounds and ultrasound enhance the diffusion of nanoparticles.

Claims

Способ введения наночастиц золота в организм путем местного нанесения на кожу, отличающийся тем, что наносится препарат следующего состава: 0,1 мл 96%-ного раствора диметилсульфоксида на 1 мл гелевой основы с наночастицами золота d=140 нм, либо препарат следующего состава: 0,1 мл 20%-ного раствора тиофансульфоксида на 1 мл гелевой основы с наночастицами золота d=140 нм, при этом участки кожи после нанесения наночастиц золота в комплексе с сероорганическими соединениями должны быть подвергнуты ультразвуковому воздействию с частотой 1 МГц, мощностью 2 Вт и продолжительностью 2 мин. The method of introducing gold nanoparticles into the body by topical application to the skin, characterized in that a preparation of the following composition is applied: 0.1 ml of a 96% solution of dimethyl sulfoxide per 1 ml of a gel base with gold nanoparticles d = 140 nm, or a preparation of the following composition: 0 , 1 ml of a 20% solution of thiofansulfoxide per 1 ml of gel base with gold nanoparticles d = 140 nm, while the skin areas after applying gold nanoparticles in combination with organosulfur compounds should be subjected to ultrasound with a frequency of 1 MHz, power 2 W and a duration of 2 minutes