CC BY
56
'9 (110) август 2017 г. / том 1
ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА ^ 135
УДК 617.7-007.681-089
М.М. БИКБОВ1, И.И. ХУСНИТДИНОВ1, P.P. ВИЛЬДАНОВА2, С.С. 0СТАХ0В2, P.P. КАЮМОВА2, Н.Н. СИГАЕВА2
1Уфимский НИИ глазных болезней АН РБ, 450008, г. Уфа, ул. Пушкина, д. 90 2Уфимский институт химии РАН, 450054, г. Уфа, пр. Октября, д. 71
Гидрогели на основе гиалуроновой кислоты и хитозана в качестве носителя луцентиса при антиглаукомных операциях
Бикбов Мухаррам Мухтарамович — доктор медицинских наук, профессор, директор, тел. (347) 272-37-75, e-mail: [email protected] Хуснитдинов Ильнур Ильдарович — кандидат медицинских наук, заведующий II микрохирургическим отделением, тел. +7-987-250-55-73, e-mail: [email protected]
Вильданова Регина Рафаилевна — кандидат химических наук, младший научный сотрудник лаборатории стереорегулярных полимеров, тел. +7-937-332-28-34, e-mail: [email protected]
Остахов Сергей Станиславович — кандидат химических наук, старший научный сотрудник, тел. +7-909-346-54-09, e-mail: [email protected] Каюмова Регина Робертовна — кандидат химических наук, научный сотрудник, тел. +7-927-950-50-83, e-mail: [email protected] Сигаева Наталия Николаевна — доктор химических наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории стереорегулярных полимеров, тел. +7-919-145-61-62, e-mail: [email protected]
В статье представлены результаты применения разработанного гидрогеля в качестве носителя луцентиса при антиглаукомных операциях. Экспериментальные исследования проведены на 12 (12 глаз) здоровых кроликах. В условиях in vitro и in vivo экспериментов доказано, что луцентис, введенный в составе 0,1 мл гидрогелевого дренажа в зону антиглаукомной операции, высвобождается постепенно и подавляет пролиферацию соединительной ткани. Подобрана оптимальная концентрация луцентиса — 0,02 мл в 0,1 мл геля.
Ключевые слова: гидрогели, Луцентис, НГСЭ, первичная открытоугольная и рефрактерная глаукома.
M.M. BIKBOV1, I.I. KHUSNITDINOV1, R.R. VILDANOVA2, S.S. OSTAKHOV2, R.R. KAYUMOVA2, N.N. SIGAEVA2
1Ufa Scientific-Research Institute for Eye Diseases of the Academy of Sciences of the Republic of Bashkortostan, 90 Pushkin Str., Ufa, Russian Federation, 450008
2Ufa Institute for Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 71 Oktyabrya Pr., Ufa, Russian Federation, 450054
Hydrogels based on hyaluronic acid and chitosan as a carrier of Lucentis in antiglaucoma surgery
Bikbov M.M. — D. Med. Sc., Professor, Director, tel. (347) 272-37-75, e-mail: [email protected]
Khusnitdinov I.I. — Cand. Med. Sc., Head of the 2nd Microsurgical Department, tel. +7-987-250-55-73, e-mail: [email protected]
Vildanova R.R. — Cand. Chem. Sc., Junior Researcher of the Laboratory of Stereoregular Polymers, tel. +7-937-332-28-34, e-mail: [email protected]
Ostakhov S.S. — Cand. Chem. Sc., Senior Researcher, tel. +7-909-346-54-09, e-mail: [email protected]
Kayumova R.R. — Cand. Chem. Sc., Researcher, tel. +7-927-950-50-83, e-mail: [email protected]
Sigaeva N.N. — D. Chem. Sc., Professor, Leading Researcher of the Laboratory of Stereoregular Polymers, tel. +7-919-145-61-62,
e-mail: [email protected]
The article presents the results of application of the developed hydrogel as a Lucentis carrier in glaucoma surgeries. Experimental studies were carried out on 12 (12 eyes) healthy rabbits. In vitro and in vivo experiments proved that Lucentis, introduced in 0.1 ml of hydrogel drainage into glaucoma surgery zone, was being released gradually and inhibited the proliferation of connective tissue. The desirable concentration of Lucentis was found to be 0.02 ml in 0.1 ml of gel. Key words: hydrogels, Lucentis, primary open-angle and refractory glaucoma.
ОФТАЛЬМОЛОГИЯ I
В последнее время в связи с увеличением продолжительности жизни человека, растет заболеваемость глаукомой и катарактой [1]. Актуальной проблемой является лечение рефрактерной, т.е. резистентной к традиционному лечению глаукомы. Чаще всего в хирургическом лечении рефрактерной глаукомы (РГ) применяются фистулизирующие операции, антиметаболиты и дренажная хирургия [14]. Эффективность классических фистулизирующих операций при РГ в отдаленные сроки невысока — 30-60% [5]. Известно, что вокруг имплантатов формируется соединительнотканная капсула, которая в свою очередь снижает гипотензивный эффект анти-глаукомной операции [6, 7]. Анти-VEGF препараты — имеют сосудистое и цитостатическое действие. Оказывают не только избирательное действие на эндотелиальные сосудистые клетки, а также на миграцию макрофагов и пролиферацию фибробластов [8]. Отмечается формирование диффузной и менее васкулярной фильтрационной подушки при сочетании антиметаболитов и анти-vEGF препаратов в хирургии глаукомы [9, 10]. Для пролонгированной доставки анти-VEGF препаратов в зону антиглау-комной операции нами был разработан гидрогель на основе диальдегида гиалуроновой кислоты и сукцината хитозана [ll, 12].
Цель исследования — экспериментальное обоснование эффективности биосовместимых биоде-градируемых гидрогелей на основе гиалуроновой кислоты и сукцината хитозана в качестве носителя луцентиса (ранибизумаба) при антиглаукомных операциях.
Материал и методы
В работе использовались: гиалуроновая кислота (ММ = 16х105), полученная с помощью Streptococcus equi, производства «Sigma Aldrich» (Германия), хи-тозан (ММ = 1,5х105), полученный из краба Дальневосточного, производства «Химмед» (Россия), марки «ч», «Луцентис» (ранибизумаб) производства «Novartis» (Швейцария), фосфатный буфер (рН=7,4). Кинетику высвобождения лекарственного препарата исследовали методом флуоресцентной спектроскопии на спектрофлуориметре «СМ-2203» c использованием кварцевой кюветы толщиной 5 мм при фотовозбуждении под углом 35оС. Фотовозбуждение проводили при длине волны (l e) 270 нм. Записывали спектры флуоресценции (ФЛ*) в интервале длин волн эмиссии (l ex) 300-500 нм. Спектральное
разрешение ± 2 нм. С помощью предварительно построенной калибровочной кривой находили количество лекарственного препарата, выделившегося к моменту времени t: Q=Qs/Q0-100%, здесь Q0 и Qs — количество луцентиса (мл), введенного в гель и выделившегося к моменту времени t. Ги-дрогелевый дренаж (ГД) получали непосредственно перед операцией. Для этого раствор лекарственного препарата «Луцентис» (0,23 мл) смешивали с раствором диальдегида гиалуроновой кислоты (0,5мл),затемдобавлялирастворсукцинатахитозана (0,5 мл). Гидрогелевая лекарственная форма формировалась в течение минуты при комнатной температуре [12, 13]. Содержание лекарственного препарата в гидрогеле составляло 0,187-0,200 мл на 1 мл геля (патент РФ на изобретение №2610368 от 26.10.15).
Эксперимент In Vitro. Для определения степени диффузии лекарственного препарата из ГД в физиологический раствор во времени использовали модельный опыт, в котором ГД в диализном мешочке помещали в бюкс при температуре 37±0,1°С. Через определенные промежутки времени фиксировали кинетику изменения ФЛ.
Эксперимент In Vivo. Экспериментальные исследования проведены на 12 (12 глаз) здоровых кроликах породы «Шиншилла» примерно одного возраста и веса (2500-3000 г). В эксперименте на модели непроникающей глубокой склерэктомии (НГСЭ) с микроперфорацией тестировался ГД с лу-центисом. Животные были разделены на две опытные группы. Первую группу составили 6 глаз — 0,187 мл на 1 мл геля. Разовая доза ГД составила 0,1 мл. В контрольной группе интраоперационно применялся ГД без добавления луцентиса (6 глаз). Дополнительную контрольную группу НГСЭ без ГД не выполняли, так как результаты подобной операции в условиях эксперимента детально описаны в литературе [14]. Для изучения динамики морфологических изменений, животных выводили из опыта на 7, 14 и 28 сутки после операции передозировкой кетамин и ксилазин.
Результаты
Поскольку возможность практического применения полученного лекарственного гидрогеля определяют реологические свойства, проведено их исследование (табл. 1). Тот факт, что модуль накопления геля намного больше модуля потерь, свидетельствует о преобладании упругих свойств над вязки-
Рисунок 1.
Кинетическая кривая диффузии луцентиса в физиологический раствор из гидрогеля на основе диальдегида гиалуроновой кислоты и сукцината хитозана. Температура 370С
Q,°/o
60 г
5 10 15 20 25 30
Время, ч
'9 (110) август 2017 г. / том 1
ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
137
Таблица.
Реологические характеристики гидрогеля на основе диальдегида гиалуроновой кислоты и сук-цината хитозана
Модуль накопления G', Па Модуль потерь, Па Динамическая вязкость, Па-с Частота сшивок V х1021, м3 е ' Расстояние между узлами сшивок ^ х108, м
800 170 1270 200 1,7
Рисунок 2.
Гистологические исследования зоны операции после моделирования НГСЭ в глазах кроликов. Окраска гематоксилин и эозин, ув. х100 и х200 (Цветная иллюстрация на стр. 207)
|А Ш — Б -...........^ШШТ В
Группа №1 (модель НГСЭ+гидрогелевый дренаж с луцентисом, разовая доза геля 0,1 мл содер жит 0,02 мл препарата): А. 1-я неделя; Б. 2-я неделя; В. 4-я неделя
Контрольная группа (модель НГСЭ+гидрогелевый дренаж без луцентиса): Г. 1-я неделя; Д. 3-я неделя; Е. 6-я неделя
ми свойствами геля, что подтверждает химически сшитую структуру сетки гидрогеля [15].
Такой материал физически, химически и механически имитирует свойства соединительных тканей, за счет упругих свойств способен поддерживать стенки хирургически сформированного канала и обеспечивать диффузию лекарственного препарата.
При разработке лекарственной дренажной формы важным показателем является скорость высвобождения лекарственного препарата. Как следует из представленных данных на рисунке 1, наиболее интенсивное высвобождение луцентиса из геля регистрируется в первые 1,5 часа. Кинетические кривые диффузии луцентиса в течение 6 часов практически выходят на предел, соответствующий равновесному медленному выделению препарата. Оставшееся количество луцентиса в дальнейшем выделяется постепенно по мере смещения равновесия в системе и тем самым пролонгирует эффект подавления пролиферации фибробластов.
Гистологические исследования
Анализ гистологических исследований экспериментальных животных I группы спустя 7 суток уста-
новил на срезах в толще склеры интрасклеральную полость (ИСП) с рыхлыми и неровными стенками. Вокруг — неравномерно расположенные коллаге-новые волокна, межуточный отек (рис. 2А). Спустя 3 недели при морфологических исследованиях зоны операции ИСП сохраняется. В области ресничного тела интрасклерально визуализируются небольшие полости с тонкими стенками. Окружающая волокнистая ткань с признаками умеренного разрыхления, слабо выраженного коллагеногенеза (рис. 2Б). Через 6 недель эксперимента в толще склеры определяются единичные полости, ограниченные волокнистой тканью. В окружающих области операции структурах выявляется умеренный отек с разволокнением коллагеновых структур. Однако, просматривается ИСП, что свидетельствует о сохранности оттока ВГЖ (рис. 2В).
В результате гистологического исследования контрольной группы на 7 сутки после операции ин-трасклерально обнаружены полости с неровными стенками, ограниченные плотной волокнистой тканью. В окружающей полости ткани склеры определяется выраженный коллагеногенез. Единичные сосуды с признаками кровенаполнения (рис. 2Г). Через 3 недели в толще склеры определяются
поля усиленного коллагеногенеза, единичные небольшие полости в области оперативного вмешательства. По сравнению с 1 группой исследования отмечается отсутствие сформированной иСп, что свидетельствовало о ее рубцевании (рис. 2 Д). На 6 неделе при исследовании среза склеры в области ресничного тела установлено очаговое утолщение за счет полей разрастания соединительной ткани и отложения коллагена (рис. 2 Е). При исследовании гистологических снимков глаз контрольной группы мы не обнаружили объективных признаков токсического влияния ГД на окружающие ткани.
Вывод
Доказана безопасность и эффективность применения гидрогелевого дренажа с луцентисом (рани-бизумабом) на основе диальдегида гиалуроновой кислоты и сукцината хитозана при антиглаукомных операциях. В условиях in vitro и in vivo экспериментов доказано, что луцентис, введенный в составе 0,1 мл гидрогелевого дренажа в зону анти-глаукомной операции, высвобождается постепенно и подавляет пролиферацию соединительной ткани. Подобрана оптимальная концентрация луцентиса — 0,02 мл в 0,1 мл геля.
ЛИТЕРАТУРА
1. Guedes G., Tsai J.C., Loewen N.A. Glaucoma and aging // Curr Aging Sci. — 2011. — Vol. 4, №2. — Р. 110-117.
2. Глаукома. Национальное руководство / Под ред. Е.А. Егорова. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. — 824 с.
3. Бикбов М.М., Хуснитдинов И.И. Каналопластика при глаукоме: хирургическая техника и результаты // Клиническая офтальмология. — 2014. — Т. 15, №2. — С. 78-81.
4. Бикбов М.М., Хуснитдинов И.И. Анализ гипотензивного эффекта имплантации клапана Ahmed при рефрактерной глаукоме // Национальный журнал глаукома. — 2016. — Т. 15, №3. — С. 24-33.
5. Cheng A.C., Yuen K.S., Lai J.S. The Ahmed glaucoma valve in refractory glaucoma: experiences in Indian eyes // Eye. — 2006. — Vol. 20, №7. — Р. 848-849.
6. Бикбов М.М., Хуснитдинов И.И. Послеоперационные осложнения имплантации клапана Ahmed // Клиническая офтальмология. — 2016. — №2. — С. 103-107.
7. Bikbov M.M., Khusnitdinov I.I. The results of the use of Ahmed valve in refractory glaucoma surgery // Journal of Current Glaucoma Practice. — 2015. — Vol. 9, №3. — P. 86-91.
8. Landers J. Avastin in glaucoma surgery... // Clinical and Experimental Ophthal. — 2012. — Vol. 40, №8. — Р. 769-770.
9. Kahook M.Y. Bleb morphology and vascularity after trabeculectomy with intravitreal ranibizumab: a pilot study // Am. J. Ophthalmol. — 2010. — Vol. 150, №3. — Р. 399-403.
10. Chua B.E., Nguyen D.Q., Qin Q., et al. Bleb vascularity following post-trabeculectomy subconjunctival bevacizumab: a pilot study // Clinical and Experimental Ophthal. — 2012. — Vol. 40, №8. — Р. 773-779.
11. Хабаров В.Н. Гиалуроновая кислота: получение, свойства, применение в биологии и медицине. — М.: Практическая медицина, 2012. — 224 с.
12. Вильданова Р.Р., Сигаева Н.Н., Куковинец О.С., и др. Модифицированная гиалуроновая кислота в качестве носителя мито-мицина С для офтальмологии // Химия природных соединений. — 2014. — №2. — Р. 205-207.
13. Вильданова Р.Р., Сигаева Н.Н., Куковинец О.С., и др. Модификация гиалуроновой кислоты и хитозана с целью создания гидрогелей для офтальмологии // Журнал прикладной химии. — 2014. — Т. 87, №10. — С. 1500-1511.
14. Тахчиди Х.П., Тахчиди Е.Х., Новиков С.В., и др. Интрао-перационная профилактика рубцевания при моделировании непроникающей глубокой склерэктомии в эксперименте in vivo // Офтальмохирургия. — 2012. — №4. — С. 56-60.
15. Роговина Л.З., Васильев В.Г., Браудо Е.Е. К определению понятия «полимерный гель» // Высокомолекулярные соединения. Серия А. — 2008. — Т. 50, №7. — С. 1397-1406.
