Модификация антигельминтных препаратов методами нанотехнологии (обзор)

Цель исследований – анализ и обобщение данных литературы и результатов ранее проведенных собственных исследований по использованию средств адресной доставки, способов и методов повышения растворимости и эффективности антигельминтных препаратов.

Гельминтозы являются одной из важнейших проблем в ветеринарии и животноводстве не только в связи с патологическим воздействием на организм, но и с распространением антигельминтной устойчивости. Поскольку на разработку новых антигельминтных субстанций требуется много лет и инвестиций, некоторые стратегии в настоящее время сосредоточены на модификации уже имеющихся лекарственных средств с целью повышения их эффективности, уменьшения числа побочных эффектов и преодоления антигельминтной резистентности. Проведен анализ литературных данных по различным методам и средствам повышения растворимости и эффективности антигельминтных препаратов и перспективам их применения, в том числе с использованием современных нанотехнологических методов доставки лекарственных веществ.

1. Алексеев К. В., Грицкова И. А., Кедик С. А. Полимеры для фармацевтической технологии. М., 2011. 512 с.

2. Алексеев К. В., Тихонова Н. В., Блынская Е. В., Карбушева Е. Ю., Турчинская К. Г., Михеева А. С., Алексеев В. К., Уваров Н. А. Технологии повышения биологической и фармацевтической доступности лекарственных веществ // Вестник новых медицинских технологий. 2012. № 4. С. 43-47.

3. Архипов И. А. Биополимерные технологии создания противопаразитарных препаратов // «Теория и практика борьбы с паразитарными болезнями»: матер. докл. науч. конф. Всерос. о-ва гельминтол. РАН. 2001. Вып. 1. С. 14-16.

4. Архипов И. А., Халиков С. С., Душкин А. В., Варламова А. И., Мусаев М. Б., Поляков Н. Э., Чистяченко Ю. С., Садов К. М., Халиков М. С. Супрамолекулярные комплексы антигельминтных бензимидазольных препаратов. Получение и свойства. Монография. М.: Новые авторы, 2017. 90 с.

5. Архипов И. А., Халиков С. С., Душкин А. В., Поляков Н. Э., Мусаев М. Б., Варламова А. И. и др. Применение нано- и механохимической технологии и адресной доставки для разработки инновационных антигельминтных препаратов // «Теория и практика борьбы с паразитарными болезнями»: матер. докл. Междунар. науч. конф. Всерос. о-ва гельминтол. РАН. 2016. Вып. 17. С. 30-36.

6. Бабкин В. А. Биомасса лиственницы от химического состава до инновационных продуктов. Монография. М.: Изд-во СО РАН, 2011. 231 с.

7. Варламова А. И., Архипов И. А., Халиков С. С. Новые направления в создании инновационных противопаразитарных препаратов // «Теория и практика борьбы с паразитарными болезнями»: матер. докл. Междунар. науч. конф. Всерос. о-ва гельминтол. РАН. 2020. Вып. 21. С. 72-80.

8. Грицкова И. А., Кедок С. А., Януль Н. А. Полимеры в технологии лекарственных препаратов. Монография. М., 2002. 167 с.

9. Лагерева Е. В., Абрамов В. Е., Мусаев М. Б., Халиков С. С. Эффективность супрамолекулярного комплекса на основе албендазола и триклабендазола при фасциолёзе и нематодозах пищеварительного тракта овец // Российский паразитологический журнал. 2019. Т. 13, № 2. С. 82–88.

10. Медведева Е. Н., Бабкин В. А., Макаренко О. А. и др. Получение высокочистого арабиногалактана лиственницы и исследование его иммуномодулирующих свойств // Химия растительного сырья. 2004. № 4. С. 17-23.

11. Метелева Е. С., Душкин А. В., Толстикова Т. Г. и др. Механохимическое получение и фармакологическая активность водорастворимых межмолекулярных комплексов арабиногалактана и лекарственных веществ // Химия и медицина: VI Всерос. науч. сем. Уфа, 2007. С. 189-190.

12. Селютина О. Ю., Апанасенко И. Е., Поляков Н. Э. Исследование мембраномодифицирующей активности глицирризиновой кислоты // Известия Академии наук. Серия химическая. 2015. № 7. С. 1555-1559.

13. Халиков С. С., Чистяченко Ю. С., Душкин А. В., Метелева Е. С., Поляков Н. Э., Архипов И. А., Варламова А. И., Гламаздин И. И., Данилевская Н. В. Создание антигельминтных препаратов повышенной эффективности на основе межмолекулярных комплексов действующих веществ с водорастворимыми полимерами, в том числе полисахаридами // Химия в интересах устойчивого развития. 2015. Т. 23, № 5. С. 567-577.

14. Abulaihaiti M., Wu X.-W., Qiao L., et al. Efcacy of albendazole-chitosan microsphere-based treatment for alveolar echinococcosis in mice. PLos Negl. Trop. Dis. 2015; 9(9): е0003950.

15. Ahmadpour E., Godrati-Azar Z., Spotin A., et al. Nanostructured lipid carriers of ivermectin as a novel drug delivery system in hydatidosis. Parasit. Vectors 2019; 12(1): 469.

16. Ali M., Afzal M., Verma M., et al. Terapeutic efcacy of poly (lactic-co-glycolic acid) nanoparticles encapsulated ivermectin (nano-ivermectin) against Brugian flariasis in experimental rodent model. Parasitol. Res. 2014; 113(2): 681-691.

17. Bahadar H., Maqbool F., Niaz K., Abdollahi M. Toxicity of nanoparticles and an overview of current experimental models. Iran. Biomed. J. 2016; 20(1): 1-11.

18. Bai D. P., Lin X. Y., Huang Y. F., Zhang X. F. Teranostics aspects of various nanoparticles in veterinary medicine. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19(11): 3299.

19. Bartley D. J., Devin L., Nath M., Morrison A. A. Selection and characterisation of monepantel resistance in Teladorsagia circumcincta isolates. Int. J. Parasitol. Drugs. Drug Resist. 2015; 5(2): 69-76.

20. Beesley N. J., Williams D. J., Paterson S., Hodgkinson J. Fasciola hepatica demonstrates high levels of genetic diversity, a lack of population structure and high gene flow: Possible implications for drug resistance. Int. J. Parasitol. 2017; 47(1): 11-20.

21. Belicova A., Ebringer L., Krajcovic J., et al. Antimutagenic effect of heteroxilans, arabinogalactans, pectins and mannans in the euglena assay. World J. of Microbiol. and Biotechnology. 2001; 17 (3): 293-299.

22. Biju S. S., Talegaonkar S., Misra P. R., Khar R. K. Vesicular systems: An overview. Indian J. Pharm. Sci. 2006; 68 (2): 141-153.

23. Boray J. C. Liver fluke disease in sheep and cattle. Australia: Agfact - NSW Agriculture. 1993; p. 16. 24. Boray J. C., Jackson R., Strong M. B. Chemoprophylaxis of fascioliasis with triclabendazole. NZ Vet. J.1985; 33(11): 182-185.

24. Buss Baiak B., Lehnen C., Abdallah da Rocha R. Anthelmintic resistance in cattle: A systematic review and meta-analysis. Livest. Sci. 2018; 217: 127-135.

25. Castro S. G., Sanchez Bruni S. F., Urbizu L. P., et al. Enhanced dissolution and systemic availability of albendazole formulated as solid dispersions. Pharm. Dev. Technol. 2013; 18(2): 434-442.

26. Chintalwar G., Jain A., Sipahimalani A., et al. An immunologically active arabinogalactan from Tinospora cordifolia. Phytochemistry. 1999; 52 (6): 1089-1093.

27. Cioli D., Pica-Mattoccia L. Praziquantel. Parasitol Res 2003; 90(Suppl. 1): S3-9.

28. de Aquino Mesquita M., E. Silva Júnior J. B., Panassol A. M., et al. Anthelmintic activity of Eucalyptus staigeriana encapsulated oil on sheep gastrointestinal nematodes. Parasitol. Res. 2013; 112(9): 3161-3165.

29. Devarakonda B., Hill R. A., Liebenberg W., Brits M., de Villiers M. M. Comparison of the aqueous solubilization of practically insoluble niclosamide by polyamidoamine (PAMAM) dendrimers and cyclodextrins. Int. J. Pharm. 2005; 304(1-2): 193-209.

30. DiMasi J. A., Grabowski H. G., Hansen R. W. Innovation in the pharmaceutical industry: New estimates of R&D costs. J Health Econ 2016; 47: 20-33.

31. Dorostkar R., Ghalavand M., Nazarizadeh A., Tat M., Hasemzadeh M. Anthelmintic effects of zinc oxide and iron oxide nanoparticles against Toxocara vitulorum. Int. Nano Lett. 2017; 7: 157.

32. Eid R. K., Ashour D. S., Essa E. A., et al. Chitosan coated nanostructured lipid carriers for enhanced in vivo efcacy of albendazole against Trichinella spiralis. Carbohydr. Polym. 2020; 232: 115826.

33. Esteban J. G., González C., Bargues M. D., et al. High fascioliasis infection in children linked to a man-made irrigation zone in Peru. Trop. Med. Int. Health 2002; 7(4): 339-348.

34. Farhadi M., Haniloo A., Rostamizadeh K., Faghihzadeh S. Efciency of flubendazoleloaded mPEG-PCL nanoparticles: A promising formulation against the protoscoleces and cysts of Echinococcus granulosus. Acta. Trop. 2018; 187: 190-200.

35. Fernández L., Sigal E., Otero L., Silber J., Santo M. Solubility improvement of an anthelmintic benzimidazole carbamate by association with dendrimers. Braz. J. Chem. Eng. 2011; 28: 679-689.

36. Fox N. J., Marion G., Davidson R. S., White P. C., Hutchings M. R. Live stock helminths in a changing climate: Approaches and restrictions to meaningful predictions. Animals (Basel) 2012; 2(1): 93-107.

37. Frezza T. F, Gremião M. P., Zanotti-Magalhães E. M., Magalhães L. A., de Souza A. L., Allegretti S. M. Liposomal-praziquantel: Efcacy against Schistosoma mansoni in a preclinical assay. Acta Trop. 2013; 128(1): 70-75.

38. Fulop V., Jakab G., Bozo T., et al. Study on the dissolution improvement of albendazole using reconstitutable dry nanosuspension formulation. Eur. J. Pharm. Sci. 2018; 123. 70-78.

39. Furtado L. F. V., Medeiros C. D. S., Zuccherato L. W., et al. First identifcation of the benzimidazole resistance-associated F200Y SNP in the betatubulin gene in Ascaris lumbricoides. PLoS One. 2019; 14(10): e0224108.

40. Gamboa G. V., Palma S. D., Lifschitz A., et al. Ivermectin-loaded lipid nanocapsules: toward the development of a new antiparasitic delivery system for veterinary applications. Parasitol. Res. 2016; 115(5): 1945-1953.

41. Geurden T., Chartier C., Fanke J., et al. Anthelmintic resistance to ivermectin and moxidectin in gastrointestinal nematodes of cattle in Europe. Int J Parasitol Drugs Drug Resist 2015; 5(3): 163-171.

42. Graebin C. S. Te pharmacological activities of glycyrrhizinic acid ("Glycyrrhizin") and glycyrrhetinic cid. In: J. M. Merillon, K. Ramawat. Sweeteners. Reference series in Phytochemistry. Springer, Cham, 2016.

43. Huang F., You M., Chen T., Zhu G., Liang H., Tan W. Self-assembled hybrid nanoparticles for targeted co-delivery of two drugs into cancer cells. Chem. Commun. (Camb.) 2014; 50(23): 3103-3105.

44. Jimenez Castro P. D., Howell S. B., Schaefer J. J., Avramenko R. W., Gilleard J. S., Kaplan R. M. Multiple drug resistance in the canine hookworm Ancylostoma caninum: an emerging threat? Parasit. Vectors. 2019; 12(1): 576.

45. Kalaiselvan R., Mohanta G. P., Manna P. K., Manavalan R. Studies on mechanism of enhanced dissolution of albendazole solid dispersions with crystalline carriers. Ind. J. of Pharm. Sci. 2006; 9: 599-607.

46. Kelley J. M., Elliott T. P., Beddoe T., Anderson G., Skuce P., Spithill T. W. Current threat of triclabendazole resistance in Fasciola hepatica. Trends Parasitol. 2016; 32(6): 458-469.

47. Khalikov S. S., Lokshin B. V., Ilyin M. M., Varlamova A. I., Musaev M. B., Arkhipov I. A. Methods for obtaining solid dispersions of drugs and their properties. Russian Chemical Bulletin. 2019; 68 (10): 1924-1932.

48. Khan Y. A., Singh B. R., Ullah R., Shoeb M., Naqvi A. H., Abidi S. M. Anthelmintic effect of biocompatible zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) on Gigantocotyle explanatum, a neglected parasite of indian water buffalo. PLoS One. 2015; 10(7): e0133086.

49. Kornievskaya V. S., Kruppa A. I., Leshina T. V. NMR and photo-CIDNP investigations of the glycyrrhizinic acid micelles influence on solubilized molecules. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 2008; 60: 123-130.

50. Lanusse C., Canton C., Virkel G., Alvarez L., Costa-Junior L., Lifschitz A. Strategies to optimize the efcacy of anthelmintic drugs in ruminants. Trends. Parasitol. 2018; 34(8): 664-682.

51. Leathwick D. M., Miller C. M. Efcacy of oral, injectable and pour-on formulations of moxidectin against gastrointestinal nematodes in cattle in New Zealand. Vet. Parasitol. 2013; 191(3-4): 293-300.

52. Leathwick D. M., Miller C. M., Sauermann C. W., et al. Te efcacy and plasma profles of abamectin plus levamisole combination anthelmintics administered as oral and pour-on formulations to cattle. Vet. Parasitol. 2016; 227: 85-92.

53. Lifschitz A., Sallovitz J., Imperiale F., et al. Pharmacokinetic evaluation of four ivermectin generic formulations in calves. Vet. Parasitol. 2004; 119(2-3): 247-257.

54. Meteleva E., Chistyachenko Y., Suntsova L., et al. Disodium salt of glycyrrhizic acid – A novel supramolecular delivery system for anthelmintic drug praziquantel. J. Drug Deliv. Sci. Tec. 2019; 50: 66-77.

55. Moll L., Gaasenbeek C. P., Vellema P., Borgsteede F. H. Resistance of Fasciola hepatica against triclabendazole in cattle and sheep in Te Netherlands. Vet. Parasitol. 2000; 91(1-2): 153-158.

56. Muller R. H., Gohla S., Keck C. M. State of the art of nanocrystals-special features, production, nanotoxicology aspects and intracellular delivery. Europ. J. Pharm. Biopharm. 2011; 78. 1-9.

57. Muller R. H., Mader K., Gohla S. Solid lipid nanoparticles (SLN) for controlled drug delivery – are view of the state of the art. Europ. J. Pharm. Biopharm. 2000; 50 (1): 161-167.

58. Õmura S., Crump A. Te life and times of ivermectin – A success story. Nat. Rev. Microbiol. 2004; 2(12): 984-989.

59. Pensel P. E., Castro S., Allemandi D., Bruni S. S., Palma S. D., Elissondo M. C. Enhanced chemoprophylactic and clinical efcacy of albendazole formulated as solid dispersions in experimental cystic echinococcosis. Vet. Parasitol. 2014; 203(1-2): 80-86.

60. Real D., Hoffmann S., Leonardi D., Salomon C., Goycoolea F. M. Chitosan-based nanodelivery systems applied to the development of novel triclabendazole formulations. PLoS One 2018; 13(12): e0207625.

61. Rehman A., Ullah R., Uddin I., Zia I., Rehman L., Abidi S. M. A. In vitro anthelmintic effect of biologically synthesized silver nanoparticles on liver amphistome, Gigantocotyle explanatum. Exp. Parasitol. 2019; 198: 95-104.

62. Ribeiro W. L., Macedo I. T., dos Santos J. M., et al. Activity of chitosan encapsulated Eucalyptus staigeriana essential oil on Haemonchus contortus. Exp. Parasitol. 2013; 135(1): 24-29.

63. Sakamoto S., Nakahara H., Uto T., Shoyama Y. Investigation of interfacial behavior of glycyrrhizin with a lipid raf model via a Langmuir monolayer study. Biochimica et Biophysica Acta. 2013; 1828: 1271-1283.

64. Sanabria R. Nanotechnological improvement of veterinary anthelmintics. Pharm. Nanotech. 2021; 9: 5-14.

65. Scott I., Pomroy W. E., Kenyon P. R., Smith G., Adlington B., Moss A. Lack of efcacy of monepantel against Teladorsagia circumcincta and Trichostrongylus colubriformis. Vet Parasitol 2013; 198(1-2): 166-171.

66. Selutina O. Yu., Polyakov N. E., Korneev D. V., Zaitsev B. N. Influence of glycyrrhizin on permeability and elasticity of cell membrane: perspectives for drugs delivery. Drug Delivery. 2016; 23 (3): 848-855.

67. Starkloff W. J., Bucala V., Palma S. D., Gonzalez N. L. Vidal. Design and in vitro characterization of ivermectin nanocrystals liquid formulation based on a top-down approach. Pharm. Dev. Technol. 2016; 22 (6): 809-817.

68. Sun Y., Chen D., Pan Y., et al. Nanoparticles for antiparasitic drug delivery. 2019; 26(1): 1206-1221.

69. Szymanski P., Markowicz M., Mikiciuk-Olasik E. Nanotechnology in pharmaceutical and biomedical applications: Dendrimers. Nano. 2011; 06: 509-539.

70. Tornton P. K. Livestock production: Recent trends, future prospects. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 2010; 365(1554): 2853-2867.

71. Van Eerdenbrugh B., Van den Mooter G., Augustijns P. Top-down production of drug nanocrystals: nanosuspension stabilization, miniaturization and transformation into solid products. Int. J. Pharm. 2008; 364. 64-75.

72. Vemuri S., Rhodes C. T. Preparation and characterization of liposomes as therapeutic delivery systems: A review. Pharm Acta Helv. 1995; 70(2): 95-111.

73. Vinarov Z., Gancheva G., Katev V., Tcholakova S. S. Albendazole solution formulation via vesicleto-micelle transition of phospholipid-surfactant aggregates. Drug Dev. Ind. Pharm. 2018; 44(7): 1130-1138.

74. Wen H., New R. R., Muhmut M., et al. Pharmacology and efcacy of liposome-entrapped albendazole in experimental secondary alveolar echinococcosis and effect of co-administration with cimetidine. Parasitology. 1996; 113(Pt 2): 111-121.

75. Xie S., Pan B., Shi B., et al. Solid lipid nanoparticle suspension enhanced the therapeutic efcacy of praziquantel against tapeworm. Int. J. Nanomedicine. 2011; 6: 2367-2374.

76. Yadav H., Almokdad A., Shaluf S., Debe M. Polymer-based nanomaterials for drug-delivery carriers. In: Shyam S. Mohapatra, S. R., Tomas S., eds. Nanocarriers for drug delivery. Amsterdam: Elsevier 2018; pp. 531-556.

77. Yanghuan Y., Zhang X., Zhang T., Wang H., Wu B. Design and evaluation of injectable niclosamide nanocrystals prepared by wet media milling technique. J. Drug Del. Ind. Pharm. 2014; 41 (9): 1416-1424.

78. Youssef F. S., El-Banna H. A., Elzorba H. Y., Galal A. M. Application of some nanoparticles in the feld of veterinary medicine. Int. J. Vet. Sci. Med. 2019; 7(1): 78-93.

79. Zhang L., Radovic-Moreno A. F., Alexis F., et al. Co-delivery of hydrophobic and hydrophilic drugs from nanoparticle-aptamer bio conjugates. Chem. Med. Chem 2007; 2(9): 1268-1271.

80. Zmansuri S., Kesharwani P., Tekade R. K., Jain N. K Lyophilized mucoadhesive-dendrimer enclosed matrix tablet for extended oral delivery of albendazole. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2016; 102: 202-213.