References

pharmjournal

Разработка и регистрация лекарственных средств

Drug development & registration

2305-20662658-5049

LLC «CPHA»

10.33380/2305-2066-2021-10-2-50-61

pharmjournal-873

Research Article

ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

PHARMACEUTICAL TECHNOLOGY

Современные исследования в области микрокапсулирования (обзор)

Modern Research in the Field of Microencapsulation (Review)

https://orcid.org/0000-0003-0123-9526

Полковникова

Ю. А.

Polkovnikova

Yu. A.

Полковникова Юлия Александровна

394018, г. Воронеж, Университетская площадь, д. 1

Yulia A. Polkovnikova

1, University sq., Voronezh, 394018

juli-polk@mail.ru

https://orcid.org/0000-0002-3507-5665

Ковалёва

Н. А.

Kovaleva

N. A.

394018, г. Воронеж, Университетская площадь, д. 1

Nalalia A. Kovaleva

1, University sq., Voronezh, 394018

natali-sewer@yandex.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет» (ФГБОУ ВО «ВГУ»)Voronezh State University

2021

31052021

1025061

2021

Полковникова Ю.А., Ковалёва Н.А.

Polkovnikova Y.A., Kovaleva N.A.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.pharmjournal.ru/jour/article/view/873

Введение. Микрокапсулирование – одно из перспективных направлений получения новых лекарственных форм. Особенность микрокапсулированных форм заключается в том, что вещество защищено от воздействия различных факторов окружающей среды, которые могут вызвать их разрушение (кислотность желудочного сока, влияние пищи, совместный прием других препаратов, заболевания желудочно-кишечного тракта и т. п.). Данный метод применяется для различных групп препаратов, таких как антибиотики, ноотропы, витамины, пробиотики, противосудорожные препараты, ферменты. Особое внимание следует уделить антибактериальным препаратам, так как возможность микрокапсулирования решает одну из важнейших проблем терапии антибиотиками – резистентность микроорганизмов.Текст. Цель обзора – анализ современных исследований в области микрокапсулирования, изучение тенденций и направлений по созданию микрокапсул с высокой активностью и биодоступностью и с минимальными побочными эффектами. В статье приводятся краткие сведения и основные выводы по разработке методик и подбору условий для микрокапсулирования индивидуальных лекарственных веществ, по изучению полимеров различной природы для использования в качестве носителей, по способам формирования двойных оболочек микрокапсул, а также исследована эффективность микрокапсулирования биологически активных веществ, таких как антибактериальные препараты, вещества растительного и животного происхождения, и препаратов из различных фармакологических групп. Приведены варианты методик микрокапсулирования для конкретных соединений, которые подходят для сходных по составу и действию веществ, а также способы создания микрокапсул с двойными оболочками для нерастворимых в воде соединений.Заключение. В статье показаны достижения и перспективы использования микрокапсулирования лекарственных веществ и их преимущества перед стандартными лекарственными формами. Активное внедрение разработанных методик в производство позволит создать новые лекарственные формы с известными лекарственными веществами, обладающими пролонгированным действием, что позволит сократить кратность применения препарата, а также сохраняющими свою активность под влиянием негативных факторов внутренней среды организма. Также в форме микрокапсул вещества проявляют большую активность в сравнении с незакапсулированными веществами.

Introduction. Microencapsulation is one of the promising areas for obtaining new dosage forms. The peculiarity of microencapsulated forms is that the substance is protected from the effects of various environmental factors that can cause their destruction (acidity of gastric juice, the effect of food, joint intake of other drugs, diseases of the gastrointestinal tract, etc.). This method is used for various groups of drugs, such as antibiotics, nootropics, vitamins, probiotics, anticonvulsants, enzymes. Particular attention should be paid to antibacterial drugs, since the possibility of microencapsulation solves one of the most important problems in antibiotic therapy – the resistance of microorganisms.Text. The purpose of the review is to analyze modern research in the field of microencapsulation, to study trends and directions for the creation of microcapsules with high activity and bioavailability and with minimal side effects. The article provides brief information and main conclusions on the development of techniques and selection of conditions for microencapsulation of individual medicinal substances, on the study of polymers of various natures for use as carriers, on the methods of forming double shells of microcapsules, and also investigated the efficiency of microencapsulation of biologically active substances, such as antibacterial preparations, substances of plant and animal origin and preparations from various pharmacological groups. Variants of microencapsulation techniques for specific compounds that are suitable for substances similar in composition and action, as well as methods for creating microcapsules with double shells for compounds insoluble in water, are presented.Conclusion. The article shows the achievements and prospects of using microencapsulation of medicinal substances and their advantages over standard dosage forms. The active introduction of the developed methods into production will allow the creation of new dosage forms with known medicinal substances that have a prolonged effect, which will reduce the frequency of use of the drug, as well as retain their activity under the influence of negative factors of the internal environment of the body. Also, in the form of microcapsules, the substances are more active in comparison with non-encapsulated substances.

микрокапсулированиеполимерпролонгированная лекарственная формаантибактериальные препаратыферментыдвойная оболочкадвойные эмульсиибиодоступностьвысвобождение

microencapsulationpolymerprolonged dosage formantibacterial drugsenzymesdouble shelldouble emulsionsbioavailabilityrelease

References1

Dolçà C., Ferrándiz M., Capablanca L., Franco E., Mira E., López F., García D. Microencapsulation of Rosemary Essential Oil by CoExtrusion/Gelling Using Alginate as a Wall Material. Journal of Encapsulation and Adsorption Sciences. 2015;5:121–130.

Степанова Э. Ф., Ким М. Е., Мурзагулова К. Б., Евсеева С. Б. Микрокапсулы: перспективы использования в современной фармацевтической практике. Современные проблемы науки и образования. 2014;5:767.

Stepanova E. F., Kim M. E., Murzagulova K. B., Evseyeva S. B. Microcapsules: use prospects inmodern pharmaceuticalpractice. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2014;5:767. (In Russ.)

Грехнёва Е. В., Кудрявцева Т. Н. Особенности микрокапсулирования некоторых лекарственных препаратов в альгинат натрия. AUDITORIUM. 2014;3(3):12–16.

Grekhneva E. V., Kudryavtseva T. N. Osobennosti mikrokapsulirovaniya nekotorykh lekarstvennykh preparatov v al'ginat natriya [Features of microencapsulation of some drugs in sodium alginate]. AUDITORIUM. 2014;3(3):12–16. (In Russ.)

Маркович Ю. Д., Грехнёва Е. В., Кудрявцева Т. Н., Ефанов С. А., Климова Л. Г. Микрокапсулирование 4-карбоксиакридона в водорастворимые полимеры. Ученые записки. Электронный научный журнал Курского государственного университета. 2013;3-2(27):1–5.

Markovich Yu. D., Grekhneva E. V., Kudryavtseva T. N., Efanov S. A., Klimova L. G. Mikrokapsulirovanie 4-karboksiakridona v vodorastvorimye polimery. Uchenye zapiski. Elektronnyy nauchnyy zhurnal kurskogo gosudarstvennogo universiteta [Microencapsulation of 4-carboxyacridone into water-soluble polymers]. Uchjonye zapiski. Jelektronnyj nauchnyj zhurnal Kurskogo gosudarstvennogo universiteta. 2013;3-2(27):1–5. (In Russ.)

Грехнёва Е. В., Белоконь В. Л., Орлова С. В. Микрокапсулирование биологически активных веществ в водонерастворимые полимеры. AUDITORIUM. 2016;2(10):15–19.

Grekhneva E. V., Belokon' V. L., Orlova S. V. Mikrokapsulirovanie biologicheski aktivnykh veshchestv v vodonerastvorimye polimery [Microencapsulation of biologically active substances in water-insoluble polymers]. AUDITORIUM. 2016;2(10):15–19. (In Russ.)

Aijaz A., Perera D., Olabisi R. M. Polymeric Materials for Cell Microencapsulation. Cell Microencapsulation. 2017:79–93. DOI: 10.1007/978-1-4939-6364-5_6.

Yang Y., Opara E. C., Liu Y., Atala A., Zhao W. Microencapsulation of porcine thyroid cell organoids within a polymer microcapsule construct. Experimental Biology and Medicine. 2017;242(3):286–296. DOI: 10.1177/1535370216673746.

Lee J. I., Kim H. W., Kim J. Y., Bae S. J., Joo D. J., Huh K. H., Fang Y. H., Jeong J. H., Kim M. S., Kim Y. S. Microencapsulation of pancreatic islets with canine ear cartilage for immunoisolation. Transplantation Proceedings. 2012;44(4):1091–1094. DOI: 10.1016/j.transproceed.2012.02.015.

Patel N., Addo R. T., Ubale R., Uddin M. N., D’Souza M., Jobe L. The effect of antisense to NF-κB in an albumin microsphere formulation on the progression of left-ventricular remodeling associated with chronic volume overload in rats. Journal of Drug Targeting. 2014;22(9):796–804. DOI: 10.3109/1061186X.2014.921927.

Черникевич И. П., Зиматкина Т. И., Сорокопыт Е. М. Иммобилизация тиаминкиназы из печени свиньи путем микрокапсулирования. Журнал Гродненского государственного медицинского университета. 2015;4(52):33–38.

Chernikevich I. P., Zimatkina T. I., Sorokopyt E. M. Immobilization of thiamine kinase from pig liver by the microencapsulation method. Zhurnal Grodnenskogo gosudarstvennogo medicinskogo universiteta = Journal of the Grodno State Medical University. 2015;4(52):33–38. (In Russ.)

Кудряшок Л. С., Тихонов С. Л., Тихонова Н. В., Дьячкова А. В. Микрокапсулирование пепсина и оценка его протеолитических свойств. Вестник ВСГУТУ. 2019;3(74):35–41.

Kudryashov L. S., Tikhonov S. L., Tikhonova N. V., Dyachkova A. V. Microcapsulation of pepsin and estimation of its proteolytic properties. ESSUTM Bulletin. 2019;3(74):35–41. (In Russ.)

Isleroglu H., Turker I., Koc B., Tokatli M. Optimization of microencapsulation conditions of transglutaminase by freeze drying. Journal of Food Science and Technology. 2019;56(11):4925–4937. DOI: 10.1007/s13197-019-03962-9.

Полковникова Ю. А., Северинова Н. А., Корянова К. Н., Тульская У. А, Гречкина М. В. Морфологические, технологические и биофармацевтические исследования альгинат-хитозановых микрокапсул с винпоцетином. Фармация и фармакология. 2019;7(5):279–290. DOI: 10.19163/2307-9266-2019-7-5-279-290.

Polkovnikova Yu. A., Severinova N. A., Koryanova K. N., Tulskaya U. A, Grechkina M.V. Morphological, technological and biopharmaceutical studies of alginate-chitosan microcapsules with vinpocetine. Pharmacy & Pharmacology. 2019;7(5):279–290. (In Russ.) DOI: 10.19163/2307-9266-2019-7-5-279-290.

Грехнёва Е. В., Кометиани И. Б., Гусельникова А. О., Петрова Ю. И. Возможности использования методов микрокапсулирования и адсорбции для создания лекарственных препаратов пролонгированного действия. Образовательный, научный и инновационный процессы в нанотехнологиях. Сборник докладов участников VIII Всероссийской конференции. 2017. 136–138 с.

Grekhneva E. V., Kometiani I. B., Gusel'nikova A. O., Petrova Yu. I. Vozmozhnosti ispol'zovaniya metodov mikrokapsulirovaniya i adsorbtsii dlya sozdaniya lekarstvennykh preparatov prolongirovannogo deystviya. Obrazovatel'nyy, nauchnyy i innovatsionnyy protsessy v nanotekhnologiyakh [Possibilities of using microencapsulation and adsorption methods to create drugs with prolonged action]. Obrazovatel’nyj, nauchnyj i innovacionnyj processy v nanotehnologijah. Sbornik dokladov uchastnikov VIII Vserossijskoj konferencii. 2017. 136–138 p. (In Russ.)

Mooranian A., Zamani N., Ionescu C. M., Takechi R., Luna G., Mikov M., Goločorbin-Kon S., Kovačević B., Al-Salami H. Oral gavage of nano-encapsulated conjugated acrylic acid-bile acid formulation in type 1 diabetes altered pharmacological profile of bile acids, and improved glycaemia and suppressed inflammation. Pharmacological Reports. 2020;72(2):368–378. DOI: 10.1007/s43440-019-00030-z.

Kim K. H., Cho S.-A., Lim J. Y., Lim D. G., Moon C., Jeong S. H. Preparation of microcapsules with the evaluation of physicochemical properties and molecular interaction. Archives of Pharmacal Research. 2014;37(12):1570–1577. DOI: 10.1007/s12272-013-0306-0.

Li F-Q., Ji R.-R., Chen X., You B.-M., Pan Y.-H., Su J.-C. Cetirizine dihydrochloride loaded microparticles design using ionotropic cross-linked chitosan nanoparticles by spray-drying method. Archives of Pharmacal Research. 2010;33(12):1967–1973. DOI: 10.1007/s12272-010-1212-3.

Уйманова Т. Н., Грехнёва Е. В., Кудрявцева Т. Н., Горобец А. Ю. Возможность микрокапсулирования пробиотиков в кишечнорастворимый полимер Eudragit® L100. Образовательный, научный и инновационный процессы в нанотехнологиях. Сборник докладов участников VIII Всероссийской конференции. 2017. 138–142 с.

Uymanova T. N., Grekhneva E. V., Kudryavtseva T. N., Gorobets A. Yu. Vozmozhnost' mikrokapsulirovaniya probiotikov v kishechnorastvorimyy polimer Eudragit® L100. Obrazovatel'nyy, nauchnyy i innovatsionnyy protsessy v nanotekhnologiyakh. Sbornik dokladov uchastnikov VIII Vserossiyskoy konferentsii [Possibility of microencapsulation of probiotics in the enteric polymer Eudragit®L100. Educational, scientific and innovative processes in nanotechnology. Collection of reports of the participants of the VIII All-Russian conference]. 2017. 138–142 p. (In Russ.)

Vaziri A. S., Alemzadeh I., Vossoughi M., Khorasani A. C. Comicroencapsulation of Lactobacillus plantarum and DHA fatty acid in alginate-pectin-gelatin biocomposites. Carbohydrate Polymers. 2018;199:266–275. DOI: 10.1016/j.carbpol.2018.07.002.

Грехнёва Е. В., Власова В. В. Особенности микрокапсулирования окситетрациклина и цефтриаксона в двойные оболочки. AUDITORIUM. 2017;2(14):19–23.

Grekhneva E. V., Vlasova V. V. Osobennosti mikrokapsulirovaniya oksitetratsiklina i tseftriaksona v dvoynye obolochki [Features of microencapsulation of oxytetracycline and ceftriaxone in double membranes]. AUDITORIUM. 2017;2(14):19–23. (In Russ.)

Ковязина Н. А., Николаева А. М., Функнер Е. В., Ефимова М. Г. Изучение возможности микрокапсулирования бактериофага. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2014;24(195):205–210.

Kovyazina N. A., Nikolaeva A. M., Funkner E. V., Yefimovаp M. G. Studying of possibility of microencapsulation of the bacteriophage. Nauchnye vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Serija: Medicina. Farmacija = Scientific bulletins of Belgorod State University. Series: Medicine. Pharmacia. 2014;24(195):205–210. (In Russ.)

Soykut E. A., Tayyarcan E. K., Evran Ş., Boyacı İ. H., Çakır İ., Khaaladi M., Fattouch S. Microencapsulation of phages to analyze their demeanor in physiological conditions. Folia Microbiol. 2019;64(6):751–763. DOI: 10.1007/s12223-019-00688-1.

Durán, N., Alvarenga, M. A., Da Silva E. C., Melo P. S., Marcato P. D. Microencapsulation of antibiotic rifampicin in poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate). Archives of Pharmacal Research. 2008;31(11):1509–1516. DOI: 10.1007/s12272-001-2137-7.

Грехнёва Е. В., Кудрявцева Т. Н. Разработка новой лекарственной формы фурацилина методом микрокапсулирования. AUDITORIUM. 2018;2(18):17–23.

Grekhneva E. V., Kudryavtseva T. N. Razrabotka novoy lekarstvennoy formy furatsilina metodom mikrokapsulirovaniya [Development of a new dosage form of furacillin by microencapsulation]. AUDITORIUM. 2018;2(18):17–23. (In Russ.)

Пивненко Т. Н., Бунтуш А. Е. Экспериментальное обоснование микрокапсулирования масляного экстракта каротиноидов из туники асцидии пурпурной. Научные труды Дальрыбвтуза. 2017;42:82–89.

Pivnenko T. N., Buntush A. E. Experimental foundetion of microcapsulation of oil extract of carothinoids from tunics of purple ascidian. Nauchnye trudy Dal’rybvtuza. 2017;42:82–89. (In Russ.)

Nosari A. B. F. L., Lima J. F., Serra O. A., Freitas L. A. P. Improved green coffee oil antioxidant activity for cosmetical purpose by spray drying microencapsulation. Revista Brasileira de Farmacognosia. 2015;25(3):307–311. DOI: 10.1016/j.bjp.2015.04.006.

Klein T., Longhini R., Bruschi M. L., de Mello J. C. P. Microparticles containing guaraná extract obtained by spray-drying technique: development and characterization. Revista Brasileira de Farmacognosia. 2015;25(3):292–300. DOI: 10.1016/j.bjp.2015.03.010.

Burhan A. M., Abdel-Hamid S. M., Soliman M. E., Sammour O. A. Optimisation of the microencapsulation of lavender oil by spray drying. Journal of Microencapsulation. 2019;36(3):250–266. DOI: 10.1080/02652048.2019.1620355.

Khor C. M., Ng W. K., Kanaujia P., Chan K. P., Dong Y. Hotmelt extrusion microencapsulation of quercetin for tastemasking. Journal of Microencapsulation. 2017;34(1):29–37. DOI: 10.1080/02652048.2017.1280095.

Lee J.-B., Ahn J., Lee J., Kwak H.-S. The microencapsulated ascorbic acid releasein vitro and its effect on iron bioavailability. Archives of Pharmacal Research. 2003;26(10):874–879. DOI: 10.1007/BF02980035.

Singh J., Kaur K., Kumar P. Optimizing microencapsulation of α-tocopherol with pectin and sodium alginate. Journal of Food Science and Technology. 2018;55(9):3625–3631. DOI: 10.1007/s13197-018-3288-6.

Кудасова Д. Е., Муталиева Б. Ж., Сапарбекова А. А., Елеманова Ж. Р. Микрокапсулирование биологически-активных веществ методом двойных эмульсий. Современные научные исследования и разработки. 2018;9(26):188–191.

Kudasova D. E., Мutaliyeva B. Zh., Saparbekova A. A., Elemanova Zh. R. Microencapsulation of biologically active substances by the method of double emulsions. Sovremennye nauchnye issledovanija i razrabotki. 2018;9(26):188–191. (In Russ.)

Антонова А. С., Носкова Ю. В. Влияние анионного полиэлектролита на устойчивость эмульсии при микрокапсулировании БАВ. Молодые ученые – развитию Национальной технологической инициативы. 2019;1(1):67–69.

Antonova A. S., Noskova Yu. V. Vliyanie anionnogo polielektrolita na ustoychivost' emul'sii pri mikrokapsulirovanii BAV [Effect of anionic polyelectrolyte on the stability of the emulsion during microencapsulation of biologically active substances]. Molodye uchjonye – razvitiju Nacional’noj tehnologicheskoj iniciativy. 2019;1(1):67–69. (In Russ.)

Мусабаева Б. Х., Мурзагулова К. Б., Ким М. Е., Изумрудов В. А., Арипжанова З. Ж. Получение микрокапсул противотуберкулезных препаратов на основе биополимеров и полиэлектролитов. Фармация и фармакология. 2017;5(2):164–176.

Mussabayeva B. H., Murzagulova K. B., Kim M. E., Izumrudov V. A., Aripzhanova Z. Zh. Encapsulation of antitubercular drugs by biopolymers and polyelectrolyte multilayers. Farmatsiya i farmakologiya = Pharmacy & Pharmacology. 2017;5(2):164–176. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.