A study on toxicity, local irritative effect of and allergic response to a novel intranasal medication containing N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester

Abstract

Development of novel medications for delivery of active ingredients with systemic absorption and high bioavailability is an actual challenge for modern pharmaceutical and medical science. Nowadays, the number of diseases of the central nervous system is continuously growing. These conditions lead to impairment of mnestic and intellectual brain functions, to a decrease in mental alertness and memory in particular, which results in deterioration in the quality of life, sometimes in disability and patients’ partial or complete dependence on other people. The existing variety of nootropics does not fully respond to modern criteria of clinical science and practice due to insufficient effectiveness and neuroavailability. Recently, scientists have drawn attention to the potential of intranasal administration for delivery of active ingredients with systemic effect to human blood flow. Intranasal administration for delivery of active ingredients will enhance neuroavailability and, thus, a therapeutic effect of drugs. At the Departments of Medicines Technology, Pharmacology and Medical Formulation of ZSMU, a composition of the novel medication containing N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester for intranasal delivery was developed as the result of complex physical and chemical, microbiological and biopharmaceutical experiments. The medication contains 1 % of N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester, 5 % of Glycerin and Poltava Bischofite (standardized solution prepared at the Department of Medicines Technology of ZSMU), Sodium carboxymethyl cellulose solution and Tween 80 (1 %). Given the above, the urgent task is to study some safety parameters of the developed dosage form. The aim of the research is to study some toxicological parameters, local irritative effect of and allergic response to an effective dose of created medication containing N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester for intranasal delivery. Materials and methods. The created medications for intranasal delivery were used as materials for each test. These medications contained N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester (Noopept) 1 %, Glycerin and standardized Poltava Bischofite (5 % each), Sodium carboxymethyl cellulose solution, and Tween 80 (1 %). N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester (CAS №157115-85-0, obtained from Shijiazhuang Prosperity Import and Export Co., Ltd., China. Purity: ≥98 %), Poltava Bischofite (standardized solution prepared at the Department of Medicines Technology of ZSMU), Polysorbate 80 (obtained from Limited liability company “Synbias”, Kyiv), Sodium carboxymethyl cellulose (obtained from Limited liability company “Synbias”, Kyiv), Glycerin (obtained from Limited liability company “Synbias”, Kyiv), Benzalkonium chloride (obtained from Limited liability company “Istok-Plus”, Zaporizhzhia). A study of acute toxicity, allergic response and irritating effect on skin, and cutaneous anaphylaxis reaction was conducted on white rats. Local irritative effect (Conjunctival allergen provocation test, CAPT) of created medication containing N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester for intranasal delivery was determined on guinea pigs in accordance with recommendations of the State Pharmacological Center of the Ministry of Health of Ukraine and other recommendations. Results were statistically processed by means of the standard statistical package of the licensed program Statistica for Windows 13 (StatSoft Inc., № JPZ804I382130ARCN10-J). For all analysis types the P-value < 0.05 (95 %) was considered statistically significant. Results. One-time intranasal delivery of the maximum allowable volume of the medication under research (0.4 ml) to the rats weighing 100 g in a dose of 40 mg/kg did not result in death of any of 6 animals of the experimental group overnight. In the course of studying potential local irritative effect of the intranasal gel containing N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester, two experimental animals out of 10 developed a slight reddening of the conjunctiva immediately after the administration. No changes in mucous membrane of the eyes were observed in other eight experimental animals. Daily application of the studied medication for intranasal delivery (0.5 g) to a shaved area of the lateral surface of the animals’ bodies (4 × 4 cm) during 5 days, and consequent one-time application of the intranasal gel containing N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester (0.3 g), did not result in anaphylactic shock development. No visible reactions were detected in the experimental animals after 20 more skin applications of the intranasal gel containing N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester during 4 weeks (5 times per week). The skin area exposed to application in animals of the control and experimental groups looked the same. Conclusions. Complex studies of some toxicological parameters (such as mortality, dynamics of body weight change, local irritative effect and allergic response to the effective dose of a novel medication containing N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester for intranasal delivery) have been performed. Summarizing obtained results, it can be confirmed that the medication under study does not cause any local irritative effect and allergic response and does not demonstrate general toxic effects in case of its intranasal delivery. Thus, further research of the novel medication containing N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester for intranasal administration has a potential perspective. Розробка нових лікарських форм для доставлення активнодіючих речовин системної дії з високою біодоступністю – актуальна проблема сучасної фармацевтичної та медичної науки. Чималий арсенал ноотропних препаратів через їхню невисоку ефективність і незначну нейродоступність не відповідає сучасним вимогам клінічної науки та практики. Останнім часом учені звертають увагу на перспективність застосування інтраназального шляху введення для транспортування лікарських речовин системної дії у кровотік людини. Використання інтраназального шляху введення для доставлення діючих речовин сприятиме поліпшенню нейродоступності, а отже підвищенню терапевтичної ефективності препаратів. На кафедрах технології ліків, фармакології та медичної рецептури Запорізького державного медичного університету (ЗДМУ) в результаті комплексних фізико-хімічних, мікробіологічних і біофармацевтичних досліджень розробили склад нової інтраназальної форми з етиловим ефіром N-фенілацетил-L-пролілгліцину, що містить 1 % етилового ефіру N-фенілацетил-L-пролілгліцину, 5 % гліцерину та бішофіту полтавського (стандартизованого на кафедрі технології ліків ЗДМУ), розчин натрій карбоксиметилцелюлози та 1 % твіну-80. Актуальним є вивчення окремих параметрів безпечності розробленої лікарської форми. Мета роботи – вивчення окремих параметрів токсичності, місцевоподразнювальної та алергізувальної дії ефективної дози створеної інтраназальної форми з етиловим ефіром N-фенілацетил-L-пролілгліцину. Матеріали та методи. Для кожного дослідження як матеріали використовували розроблені інтраназальні форми, що містили 1 % етилового ефіру N-фенілацетил-L-пролілгліцину (ноопепт), по 5 % гліцерину та бішофіту полтавського (стандартизованого), розчин натрій карбоксиметилцелюлози та 1 % твіну-80. Етиловий ефір N-фенілацетил-L-пролілгліцину (CAS №157115-85-0, отримали від Shijiazhuang Prosperity Import and Export Co., Ltd., China. Purity: ≥98 %), бішофіт полтавський (стандартизований розчин – на кафедрі технології ліків ЗДМУ), полісорбат-80 (ТОВ Синбіас, м. Київ), натрій КМЦ (ТОВ Синбіас, м. Київ), гліцерин (ТОВ Синбіас, м. Київ), бензалконію хлорид (ТОВ «ИСТОК-ПЛЮС», м. Запоріжжя). Гостру токсичність, алергізувальну та шкірноподразнювальну активність, активну шкірну анафілаксію вивчали на білих щурах, а дослідження місцевоподразнювальної дії (кон’юнктивальна проба) інтраназальної форми з етиловим ефіром N-фенілацетил-L-пролілгліцину виконали на мурчаках відповідно до рекомендацій ДФЦ МОЗ України та згідно з іншими рекомендаціями. Статистично результати опрацювали, застосовуючи ліцензійний пакет програми Statistica for Windows 13 (StatSoft Inc., № JPZ804I382130ARCN10-J). Для всіх видів аналізу статистично значущими вважали різницю р < 0,05 (95 %). Результати. Одноразове інтраназальне введення максимально припустимого об’єму 0,4 мл препарату щурам масою 100 г у дозі 40 мг/кг не викликало загибель жодної з 6 тварин групи дослідження протягом доби. Вивчаючи можливу місцевоподразнювальну дію інтраназального гелю з етиловим ефіром N-фенілацетил-L-пролілгліцину, у 2 із 10 тварин зареєстрували слабке почервоніння кон’юнктиви відразу після введення препарату. В інших 8 тварин не було змін слизової оболонки очей. Щоденне нанесення на вистрижену ділянку бокової поверхні тулуба тварин (4 × 4 см) 0,5 г інтраназальної форми, яку вивчали, протягом 5 діб, а потім однократного нанесення 0,3 г інтраназального гелю з етиловим ефіром N-фенілацетил-L-пролілгліцину не спричиняло розвиток анафілактичного шоку. Після нанесення 20 повторних нашкірних аплікацій інтраназального гелю з етиловим ефіром N-фенілацетил-L-пролілгліцину протягом 4 тижнів (5 разів на тиждень) не зареєстрували видимі реакції у тварин. Зовнішній вигляд шкірних покривів у місці нанесення не відрізнявся у тварин контрольної та дослідної групи. Висновки. Здійснили комплексні дослідження окремих параметрів токсичності (летальність, динаміка зміни маси тіла, місцевоподразнювальна та алергізувальна дія) ефективної дози нової інтраназальної форми з етиловим ефіром N-фенілацетил- L-пролілгліцину. За результатами, що отримали, цей препарат не викликає місцевоподразнювальну й алергізувальну реакцію, не проявляє загальну токсичну дію в умовах інтраназального введення. Перспективним є продовження досліджень нової інтраназальної лікарської форми з етиловим ефіром N-фенілацетил-L-пролілгліцину. Разработка новых лекарственных форм для доставки действующих веществ системного действия с высокой биодоступностью – актуальная проблема современной фармацевтической и медицинской науки. Существует значительный арсенал ноотропных препаратов, который в силу невысокой эффективности и незначительной нейродоступности не в полной мере отвечает современным требованиям клинической науки и практики. В последнее время внимание ученых акцентировано на перспективности применения интраназального пути введения для транспортировки лекарственных веществ системного действия в кровоток человека. Использование интраназального пути введения для доставки действующих веществ будет способствовать улучшению нейродоступности, а значит, и повышению терапевтической эффективности препаратов. На кафедрах технологии лекарств и фармакологии и медицинской рецептуры Запорожского государственного медицинского университета (ЗГМУ) в результате комплексных физико-химических, микробиологических и биофармацевтических исследований разработан состав новой интраназальной формы с этиловым эфиром N-фенилацетил-L-пролилглицина, которая содержит 1 % этилового эфира N-фенилацетил-L-пролилглицина, 5 % глицерина и бишофита полтавского (стандартизированного на кафедре технологии лекарств ЗГМУ), раствор натрий карбоксиметилцеллюлозы и 1 % твина-80. Актуальным является изучение некоторых параметров безопасности разработанной лекарственной формы. Цель работы – изучение некоторых параметров токсичности, местнораздражающего и аллергизирующего действия эффективной дозы созданной интраназальной формы с N-фенилацетил-L-пролилглицина. Материалы и методы. Для каждого исследования в качестве материалов использовали разработанные интраназальные формы, которые содержали 1 % N-фенилацетил-L-пролилглицина, по 5 % глицерина и бишофита полтавского (стандартизированного), раствор натрий карбоксиметилцеллюлозы и 1 % твина-80. N-фенилацетил-L-пролилглицин (CAS №157115-85-0, получен от Shijiazhuang Prosperity Import and Export Co., Ltd., China. Purity: ≥98 %), бишофит полтавский (стандартизирован- ный раствор – на кафедре технологии лекарств ЗГМУ), полисорбат 80 (ООО Синбиас, г. Киев), натрий КМЦ (ООО Синбиас, г. Киев), глицерин (ООО Синбиас, г. Киев), бензалкония хлорид (ООО «ИСТОК-ПЛЮС», г. Запорожье). Острую токсичность, аллергизирующую и кожнораздражающую активности, активную кожную анафилаксию изучали на белых крысах, а исследования местнораздражающего действия (конъюнктивальная проба) интраназальной формы с N-фенилацетил-L-пролилглицином проводили на морских свинках в соответствии с рекомендациями ГФЦ МЗ Украины и другими рекомендациями. Статистическую обработку результатов проводили с применением лицензионного пакета программы Statistica for Windows 13 (StatSoft Inc., № JPZ804I382130ARCN10-J). Для всех видов анализа статистически значимыми считали различия р < 0,05 (95 %). Результаты. Однократное интраназальное введение максимально допустимого объема 0,4 мл разработанного препарата крысам массой 100 г в дозе 40 мг/кг не вызвало гибель ни одного из 6 животных опытной группы в течение суток. При изучении возможного местнораздражающего действия интраназального геля с N-фенилацетил-L-пролилглицином у 2 из 10 животных зарегистрировали легкое покраснение конъюнктивы сразу после введения препарата. У остальных 8 животных изменения слизистой конъюнктивы не отмечены. Ежедневное нанесение на выстриженный участок боковой поверхности туловища животных (4 × 4 см) 0,5 г созданной интраназальной формы в течение 5 суток, а затем однократного нанесения 0,3 г интраназального геля с N-фенилацетил-L-пролилглицином не приводило к развитию анафилактического шока. При нанесении 20 повторных кожных аппликаций интраназального геля с N-фенилацетил-L-пролилглицином в течение 4 недель (5 раз в неделю) видимые реакции у опытных животных не зарегистрированы. Внешний вид кожных покровов в месте нанесения не отличался у животных контрольной и опытной группы. Выводы. Проведены комплексные исследования некоторых параметров токсичности (летальность, динамика изменения массы тела, местнораздражающее и аллергизирующее действие) эффективной дозы новой интраназальной формы с N-фенилацетил-L-пролилглицином. Согласно полученным результатам, опытный препарат не характеризуется местнораздражающей, аллергизирующей активностью и не проявляет общего токсического действия при назальном применении. Перспективны дальнейшие исследования новой интраназальной лекарственной формы с N-фенилацетил-L-пролилглицином.