Современные исследования в области микрокапсулирования (обзор)

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.

1. 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.

2. 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.

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

4. 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.

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

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

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

21. 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.

22. 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.

23. 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.

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

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

26. 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.

27. 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.

28. 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.

29. 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.

30. 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.

31. 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.

32. 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.

33. 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.

34. 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.