Перспективы применения смарт-полимеров в разработке систем доставки активных фармацевтических субстанций (обзор)

Вещества полимерной природы находят широкое применение практически в любой сфере нашей жизни. Широкий спектр свойств полимеров уже давно является источником поиска решений многочисленных задач и проблем, встающих перед исследователями-разработчиками новых лекарственных средств. Результатом рационального применения их свойств являются разработки твердых и мягких лекарственных форм с модифицированным высвобождением активных фармацевтических субстанций. Статья представляет собой обзор новой группы свойств так называемых смарт-полимеров (от англ. smart – «умный») и результатов исследований, направленных на использование их в целях решения актуальных проблем фармацевтической технологии.

смарт-полимеры, фолдамеры, свойство памяти формы, эффект оригами, умные системы доставки

1. Алексеев К.В., Блынская Е.В., Тихонова Н.В. и др. Полимеры в технологии создания лекарственных форм с модифицированным высвобождением. Российский химический журнал 2010;6:87-93. [Alekseev K.V., Blynskaya E.V., Tihonova N.V. et al. Polymers in modified-release drug delivery technology. Rossiysky khimichesky zhurnal = Russian Journal of General Chemistry 2010;6:87-93 (In Russ.)].

2. Юдина Д.В., Блынская Е.В., Алексеев К.В., Марахова А.И. Использование полимеров для улучшения растворимости фармацевтических субстанций в твердых лекарственных формах. Известия Академии наук. Серия химическая 2018;5:787-91. [Yudina D.V., Blynskaya E.V., Alekseev K.V., Marahova A.I. Polymers for the enhancement of solubility of pharmaceutical substances in solid drug formulations. Izvestiya Akademii nauk. Seriya khimicheskaya = Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Division of Chemical Sciences 2018;5:787-91. (In Russ.)].

3. Блынская Е.В., Алексеев К.В., Аляутдин Р.Н. Перспективы развития фармацевтической нанотехнологии. Российский химический журнал 2010;6:38-44. [Blynskaya E.V., Alekseev K.V., Alyautdin R.N. Prospects for the development of pharmaceutical nanotechnology. Rossiysky khimichesky zhurnal = Russian Journal of General Chemistry 2010;6:38-44. (In Russ.)].

4. Алексеев К.В., Аляутдин Р.Н., Блынская Е.В. и др. Основные направления в технологии получения наноносителей лекарственных веществ. Вестник новых медицинских технологий 2009;2(16):142-5. [Alekseev K.V., Alyautdin R.N., Blynskaya E.V. et al. The basic directions in technology of reception of nanocarriers of medical substances. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy = Journal of New Medical Technologies 2009;2(16):142—5. (In Russ.)].

5. Тазина Е.В., Костин К.В., Оборотова Н.А. Особенности инкапсулирования лекарственных препаратов в липосомы (обзор). Химико-фармацевтический журнал 2011;8(45):30—40. [Tazina E.V., Kostin K.V., Oborotova N.A. Specific Features of drug encapsulation in liposomes (a review). Khimiko-farmatsefticheskiy zhurnal = Pharmaceutical Chemistry Journal 2011; 8(45):30-40 (In Russ.)]. DOI: 10.30906/ 0023-1134-2011-45-8-30-40.

6. Sokolowski W., Metcalfe A., Hayashi S. et al. Medical applications of shape memory polymers. Biomed Mater 2007;2(1):23-7. DOI: 10.1088/1748-6041/2/1/S04.

7. Razzaq M.R., Anhalt M., Frorman L. et al. Mechanical spectroscopy of magnetite filled polyurethane shape memory polymers. Mat Sci and A-STRUCT 2007;471:57-62. DOI: 10.1016/j.msea.2007.03.059.

8. Guan J., He H., Hansford D.J. et al. Self-Folding of Three-Dimensional Hydrogel Microstructures. J Phys Chem B 2005;109(49):23134—7. DOI: 10.1021/jp054341g.

9. Fernandes R., Gracias D.H. Self-folding polymeric containers for encapsulation and delivery of drugs. Adv Drug Deliv Rev 2012;6:1579-89. DOI: 10.1016/j.addr.2012.02.012.

10. Ionov L., Zakharenko S., Stoychev G. et al. Soft Microorigami: self-Folding polymer films. Soft Matter 2011;7:6786— 91. DOI: 10.1039/C1SM05476G.

11. He H., Guan J., Lee J.L. An oral delivery device based on self-folding hydrogels. J Control Release 2006;110(2):339-46. DOI: 10.1016/j.jconrel.2005.10.017.

12. Nagahama K., Ueda Y., Ouchi T., Ohya Y. Biodegradable shape-memory polymers exhibiting sharp thermal transitions and controlled drug release. Biomacromolecules 2009;10:1789-94. DOI: 10.1021/bm9002078.

13. Serrano M.C., Carbajal L., Ameer A.G. Novel Biodegradable Shape-Memory Elastomers with Drug-Releasing Capabilities. Advanced Materials 2011;23:2211-5. DOI: 10.1002/adma.201004566.

14. Fernandes R., Gracias D.H. Self-folding polymeric containers for encapsulation and delivery of drugs. Adv Drug Deliv Rev 2012;64(14):1579-89. DOI: 10.1016/j.addr.2012.02.012.

15. He H.Y., Guan J.J., Lee J.L. An oral delivery device based on self-folding hydrogels. J Control Release 2006;110:339-46. DOI: 10.1016/j.jconrel.2005.10.017.

16. James H.P., John R., Alex A. Smart polymers for the controlled delivery of drugs - a concise overview. Acta Pharm Sin B 2014;4(2):120-7. DOI: 10.1016/j.apsb.2014.02.005.

17. Smela E., Inganas O., Lundstrom I. Controlled Folding of Micrometer-Size Structures. Sci 1995;268(5218):735—8. DOI: 10.1126/science.268.5218.1735.

18. Luchnikov V., Sydorenko O., Stamm M. Self-Rolled Polymer and Composite Polymer/Metal Micro- and Nanotubes with Patterned Inner Walls. Adv Mater 2005;17:1177-82. DOI: 10.1002/adma.200401836.

19. Lakkadwala S., Nguyen S., Nesamony J. et al. Smart Polymers in Drug Delivery. Excipient Applications in Formulation Design and Drug Delivery. Springer International Publishing Switzerland 2015;169-99. DOI: 10.1007/978-3-319-20206-8_7.

20. Shim T.S., Kim S.H., Heo C.J. et al. Controlled origami folding of hydrogel bilayers with sustained reversibility for robust microcarriers. Angew Chem Int Ed Engl 2012;51(6):1420—3. DOI: 10.1002/ange.201106723.

21. Hunter A.C., Moghimib S.M. Smart polymers in drug delivery: a biological perspective Polym Chem 2017;8:41-51. DOI: 10.1039/C6PY00676K.

22. Jamal M., Zarafshar A.M., Gracias D.H. Differentially photo-crosslinked polymers enable self-assembling microfluidics. Nat Commun 2011;2:527. DOI: 10.1038/ncomms1531.

23. Azam A., Laflin K.E., Jamal M. et al. Self-folding micropatterned polymeric containers. Biomed Microdevevices 2011;13:51-8. DOI: 10.1007/s10544-010-9470-x.

24. Py C., Reverdy P., Doppler L. et al. Capillary Origami: Spontaneous Wrapping of a Droplet with an Elastic Sheet. Phys Rev Lett 2007;98:156103. DOI: 10.1103/PhysRevLett.98.156103.

25. Cho J.H., Azam A., Gracias D.H. Three dimensional nanofabrication using surface forces. Langmuir 2010;26(21):16534-9. DOI: 10.1021/la1013889.

26. Py C., Reverdy P., Doppler L. et al. Capillarity induced folding of elastic sheets. Eur Phys J Special Topics 2009;166:67-1. DOI: 10.1140/epjst/e2009-00880-4.