Сорбционные и токсикологические свойства наночастиц пористого кремния с осажденным циннаризином
Аннотация
Низкая растворимость, приводящая к незначительному растворению в желудочно-кишечном тракте, является основной проблемой для лекарственных средств, предназначенных для перорального применения. Одним из таких лекарственных средств является циннаризин. Лекарственные средства циннаризина на фармацевтическом рынке представлены препаратами с немедленным высвобождением, характеризующимися невысокой абсорбцией и низкой биодоступностью. С целью повышения растворимости в настоящее время актуален вопрос использования наночастиц кремния.
Целью данного исследования является исследование особенностей сорбции-десорбции циннаризина с поверхности пористого кремния por-Si, и определение острой и хронической токсичности наночастиц пористого кремния без циннаризина и с осажденным циннаризином, в тесте функциональной нагрузки на инфузориях Paramecium caudatum.
Образцы макро- и мезопористого кремния получали двусторонним анодным электрохимическим травлением пластин монокристаллического кремния. Средний размер наночастиц кремния, полученных после механического и ультразвукового измельчения пористого слоя, составил ~10-20 нм.
Методом диализа через полупроницаемую мембрану изучены процессы сорбции –десорбции циннаризина с поверхности макро- и мезопористого кремния. Оптимальное время адсорбции циннаризина на поверхности макро- и мезопористого кремния составило 30 минут. При изучении десорбции циннаризина с поверхности por-Si установлено, что за 45 минут эксперимента концентрация циннаризина в среде 0.1 М кислоты хлористоводородной составила 0.73 и 0.51 мг/мл соответственно.
При изучении острой и хронической токсичности наночастиц пористого кремния с осажденным циннаризином на тест-объекте из типа простейших инфузорий Paramecium caudatum установлено, что наночастицы мезопористого кремния повышают жизнеспособность парамеций в тесте функциональной нагрузки, не проявляя токсических эффектов по отношению к ним, в то время как наночастицы мезопористого кремния с осажденным циннаризином могут снижать жизнеспособность инфузорий.
Скачивания
Литература
Gu C.-H., Rao D., Gandhi R. B., Hilden J., Raghavan K. Using a novel multicompart-ment dissolution system to predict the effect of gastric pH on the oral absorption of weak bases with poor intrinsic solubility. Journal of Phar-maceutical Sciences. 2005; 94(1): 199-208. https://doi.org/10.1002/jps.20242
Scholtz A.W., Hahn A., Stefflova B., Medzhidieva D., Ryazantsev S.V., Paschinin A., Kunelskaya N., Schumacher K., Weisshaar G. Efficacy and Safety of a Fixed Combination of Cinnarizine 20 mg and Dimenhydrinate 40 mg vs Betahistine Dihydrochloride 16 mg in Patients with Peripheral Vestibular Vertigo: A Prospective, Multinational, Multicenter, Dou-ble-Blind, Randomized, Non-inferiority Clini-cal Trial. Clin Drug Investig. 2019;39(11):1045-1056. https://doi.org/10.1007/s40261-019-00858-6
Ivanova L., Nikolov R., Tsikalova P., Nikolova M. Ex-perimental rheoencephalo-graphic studies on the effect of the cinnarizin analogue As2 on cerebral circulation. Acta Physiol Pharmacol Bulg. 1979;5(2):47-52.
Asadi P., Zia Ziabari S.M., Majdi A., Vatanparast K., Naseri Alavi S.A. Cinnariz-ine/betahistine combination vs. the respective monotherapies in acute peripheral vertigo: a randomized tripleblind placebo-controlled trial. Eur J Clin Pharmacol. 2019;75(11):1513-1519. https://doi.org/10.1007/s00228-019-02741-x
Shakeel F., Kazi M., Alanazi F.K., Alam P. Solubility of Cinnarizine in (Transcutol + Water) Mixtures: Determination, Hansen Solu-bility Parameters, Correlation, and Thermody-namics. Molecules. 2021;26(22):7052. https://doi.org/10.3390/molecules26227052
Raghuvanshi S., Pathak K. Recent ad-vances in delivery systems and therapeutics of cinnarizine: a poorly water soluble drug with absorption window in stomach. J Drug Deliv. 2014; 2014: 479246. https://doi.org/10.1155/2014/479246
Polkovnikova Y.A., Lenshin A.S., Seredin P.V., Minakov D.A. Porous silicon nanoparticles containing neurotropic drugs. Inorganic Materials. 2017;53(5): 477-483. https://doi.org/10.1134/S0020168517050156
Eremina A.S., Kargina Y.V., Kharin A.Y., Timoshenko V.Y., Petukhov D.I. Meso-porous silicon nanoparticles covered with peg molecules by mechanical grinding in aqueous suspensions. Microporous and Mesoporous Materials. 2022; 331: 111641. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2021.111641
Canham L.T. Silicon Quantum Wire Ar-ray Fabrication by Electrochemical and Chemi-cal Dissolution of Wafers. Appl. Phys. Lett. 1990; 57(10): 1046-1048.
Park J.-H., Gu L., von Maltzahn G., Ruoslahti E., Bhatia S. N.; Sailor M. J. Biode-gradable Luminescent Porous Silicon Nanopar-ticles for in Vivo Applications. Nat. Mater. 2009; 8(4): 331-336.
Qi S., Zhang P., Ma M., Yao M., Wu J., Mäkilä E., Salonen J., Ruskoaho H., Xu Y. Santos H. A.; Zhang H. Cellular Internaliza-tion–Induced Aggregation of Porous Silicon Nanoparticles for Ultrasound Imaging and Pro-tein-Mediated Protection of Stem Cells. Small. 2019;5(1):1804332. https://doi.org/10.1002/smll.201804332
Yan J., Siwakoti P., Shaw S., Bose S., Kokil G., Kumeria T. Porous silicon and silica carriers for delivery of peptide therapeutics. Drug Deliv Transl Res. 2024;14(12):3549-3567. https://doi.org/10.1007/s13346-024-01609-7
Maximchik P.V., Tamarov K., Sheval E.V., Tolstik E., Kirchberger-Tolstik T., Yang Z., Sivakov V., Zhivotovsky B., Osminkina L.A. Biodegradable porous silicon nanocon-tainers as an effective drug carrier for regula-tion of the tumor cell death pathways. ACS Bi-omater Sci Eng. 2019; 5: 6063-6071. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.9b01292
Wang F., Hui H., Barnes T.J., Barnett C., Prestidge C.A. Oxidized mesoporous sili-con microparticles for improved oral delivery of poorly soluble drugs. Mol Pharm. 2010; 7: 227-236 https://doi.org/10.1021/mp900221e
Chew T.L., Ahmad A.L., Bhatia S. Or-dered mesoporous silica (OMS) as an adsor-bent and membrane for separation of carbon dioxide (CO2). Adv Colloid Interface Sci. 2010; 153(1-2): 43-57. https://doi.org/10.1016/j.cis.2009.12.001
Li W., Liu Z., Fontana F., Ding Y., Liu D., Hirvonen J.T., Santos H.A. Tailoring po-rous silicon for biomedical applications: from drug delivery to cancer immunotherapy. Adv Mater. 2018; 30: 1703740. https://doi.org/10.1002/adma.201703740
Peng F., Cao Z., Ji X., Chu B, Su Y., He Y. Silicon nanostructures for cancer diag-nosis and therapy. Nanomedicine (Lond). 2015; 10: 2109-2023. https://doi.org/10.2217/nnm.15.53
Santos H.A., Mäkilä E., Airaksinen A.J., Bimbo L.M., Hirvonen J. Porous silicon nanoparticles for nanomedicine: preparation and biomedical applications. Nanomedicine (Lond). 2014; 9(4): 535-54. https://doi.org/10.2217/nnm.13.223
Bakshi S., Pandey P., Mohammed Y., Wang J., Sailor M.J., Popat A., Parekh H.S., Kumeria T. Porous silicon embedded in a thermoresponsive hydrogel for intranasal deliv-ery of lipophilic drugs to treat rhinosinusitis. J Control Release. 2023; 363: 452-463. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2023.09.045
Kilpelainen M., Riikonen J., Vlasova M.A., Huotari A., Lehto V.P., Salonen J., Her-zig K.H., Jarvinen K. ¨ In vivo delivery of a peptide, ghrelin antagonist, with mesoporous silicon microparticles. J. Control. Release. 2009; 137: 166-170.
Ferreira M.P., Ranjan S., Correia A.M., Mäkilä E.M., Kinnunen S.M., Zhang H., Shahbazi M.A., Almeida PV, Salonen J.J., Ruskoaho H.J., Airaksinen A.J., Hirvonen J.T., Santos H.A. In vitro and in vivo assessment of heart-homing porous silicon nanoparticles. Bi-omaterials. 2016; 94: 93-104. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2016.03.046
Buzlama A. V., Nikolaevskiy V. A., Chernov Yu. N., Slivkin A. I. Preclinical stud-ies of medicinal substances. Moscow: GE-OTAR-Media; 2017. 383 p. (In Russ.)
Andreev V.A., Andreeva E.Yu., Erdniev L.P., Stepanov Y.A., Mikshta A.Yu., Mok-shanov I.V., Ermolaeva I.A., Stepanova N.V., Apchel V. .I. Using the Paramecium caudatum test object to determine the acute toxicity of physiologically active substances. Bulletin of the russian military medical academy. 2019; 21(2): 110-113. https://doi.org/10.17816/brmma25929(In Russ.)
Rao J.V., Gunda V.G., Srikanth K., Arepalli S.K. Acute toxicity bioassay using Paramecium caudatum, a key member to study the effects of monocrotophos on swimming behaviour, morphology and reproduction. Toxi-cological & Environmental Chemistry. 2007; 89(2): 307-317. https://doi.org/10.1080/02772240601010071
State Pharmacopoeia of the Russian Federation XV [Electronic edition]. Access mode: https://pharmacopoeia.regmed.ru/pharmacopoeia/izdanie-15/ (In Russ.)
Lenshin A.S., Kashkarov V.M., Seredin P.V., Agapov B.L., Minakov D.A., Tsipenyuk V.N., Domashevskaya E.P. Optical characteris-tics of various structures of porous silicon. Zhurnal tehnicheskoj fiziki. 2014; 84(2): 70-75. (In Russ.)
Lenshin A.S., Kashkarov V.M., Go-loshchapov D.L., Seredin P.V., Polumestnaya K.A., Maraeva E.V., Soldatenko S.A., Yurakov Yu.A., Domashevskaya E.P. Compo-sition and reactivity of porous silicon na-nopowders. Inorganic Materials. 2012; 48(10): 1091-1096. (In Russ.)
Shabunin S.V., Buzlama V.S., Erma-kova T.I., Meshcheryakov N.P., Buzlama S.V., Buzlama A.V., Trutaev I. V., Dolgopolov V.N., Maksimova L. N. Screening of biostimu-lating and biocidal substances (adaptogens, bactericides and other drugs). Moscow - Voronezh. All-Russian Research Veterinary Insti-tute of Pathology, Pharmacology and Therapy. 2006. 51 p. (In Russ.)]
Lenshin A.S., Peshkov Ya.A., Cher-nousova O.V., Barkov K.A., Kannykin S.V. Influence of etching modes on the morphology and composition of the surface of multilayer porous silicon. Fizika i tehnika poluprovodni-kov. 2023; 57(8): 613-616. https://doi.org/10.61011/FTP.2023.08.56953.4966C (In Russ.)
Lenshin A.S., Peshkov Ya.A., Cher-nousova O.V., Kannykin S.V., Grechkina M.V., Minakov D.A., Zolotukhin D.S., Agapov B.L. Influence of etching modes on the porosity of layers and photoluminescence of multilayer porous silicon. Optical journal. 2024; 91(11): 100-106. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-11-100-106 (In Russ.)
Vinokhodov D.O. Scientific foundations of biotesting using ciliates: author's abstract. diss. … Doctor of Biological Sciences. Saint Petersburg. 2007. 45 p. (In Russ.)
