Описание проекта
Научная и техническая актуальность проекта
Согласно Указу Президента Российской Федерации от 7 мая 2018 г. № 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» и принципам Стратегии «Фарма 2030» одной из приоритетных задач является внедрение современных технологических компетенций при производстве основных видов фармацевтической продукции для обеспечения целей импортозамещения и национальной лекарственной безопасности. В Республике Бурятия сформирован биофармацевтический кластер на основе научных исследований и запатентованных разработок, программа развития которого указана в «Стратегии социально-экономического развития Республики Бурятия на период до 2035 года». Одним из центров компетенции по данному приоритетному направлению является Бурятский государственный университет, на базе которого будет развиваться данное направление. Успешная реализация программы предусматривает создание инновационной продукции (лекарственных растительных средств, БАД, бальзамов, эмульсий) полученных при комплексном использовании растительного сырья. Представители семейства Asteraceae, рода Artemisia L. – полынь однолетняя (Artemisia annua L.), полынь Сиверса (Artemisia sieversiana Willd.), полынь Адамса (Artemisia adamsii Bess.), полынь холодная (Artemisia frigida Willd.) являются перспективными объектами, так как обладают значительным дикорастущим ресурсом и широко используются в традиционной и официнальной медицине. Поэтому, актуальным представляется разработка ресурсосберегающих способов получения лекарственных средств, основанных на комплексном использовании растительного сырья
Целью настоящей работы является теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности комплексного использования перспективных видов растений рода Artemisia как источников новых растительных средств.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.
- изучить фармакогностические характеристики и химический состав надземной части полыни однолетней (Artemisia annua L.), полыни Сиверса (Artemisia sieversiana Willd.), полыни Адамса (Artemisia adamsii Bess.), полыни Гмелина (Artemisia gmelinii Web. ex Stechm.), полынь клейковатая (Artemisia subviscosa Turcz. ex Bess.)
- выявить закономерности накопления БАВ в растениях, обосновать выбор методики стандартизации, определить показатели качества сырья и их нормы;
- определить фармакогностические характеристики и химический состав шрота полыней;
- разработать способы получения лекарственных средств и БАД на основе указанных видов полыни;
- оформить нормативную документацию на новые виды лекарственного растительного сырья, растительные лекарственные средства и биологически активные добавки к пище.
Современное состояние исследований и разработок в соответствующей области
Одними из наиболее известных официнальных фитопрепаратов с холинокинетическим действием являются средства на основе фармакопейного лекарственного растительного сырья полыни горькой. Полынь горькая Artemisia absinthium относится к роду Artemisia L. (Полынь), является одним из крупнейших и в филогенетическом отношении, наиболее молодым и совершенным родом семейства сложноцветных – Asteraceae (Compositae). Данный род охватывает более чем 500 видов, из которых на территории РФ и стран СНГ встречается 174 вида, на территории Сибири 76, в Бурятии произрастает 46 видов [Флора СССР, 1961] и в Монголии 96 [Грубов В.И. Определитель сосудистых растений Монголии (с атласом), 1982]. Разнообразие и значительная сырьевая база растений рода Artemisia L. позволяет рассматривать их в качестве перспективных источников биологически активных веществ. Род Artemisia L. состоит из трех подродов: Artemisia, Dracunculus и Seriphidium. Подрод Artemisia состоит из 3 секций – Artemisia, Absinthium, Abrotanum.
Artemisia absinthium относится к секции Absinthium, к которой разные авторы относят еще 30 видов полыней [Коробков А.А. Полыни Северо – Востока СССР - Л.:Наука. 1981; Коробков А.А. Род ArtemisiaL. // Сосудистые растения Советского Дальнего Востока - С.Пб.: Наука, 1992]. Основными действующими веществами полыней являются терпеноиды (сесквитерпеновые лактоны, эфирные масла) и флавоноиды. Известно, что в полыни горькой содержатся следующие соединения, обуславливающие основные фармакологические свойства растения - сесквитерпеновые лактоны ( абсинтин , анабсинтин ,артабсин и др.), эфирные масла ( туйиловый спирт (до 10—25 %), туйон (до 10%), пинен , кадинен ,фелландрен , β-кариофиллен , γ-селинен , β-бизаболен , куркумен и хамазулен) и флавоноиды (рутин, кепферол, апигенин, лютеолин, кверцетин) [Государственная фармакопея 14 изд., 2018; Дудченко Л.Г., Козьяков А.С., Кривенко В.В. Пряно-ароматические и пряно-вкусовые растения: Справочник / Отв. ред. К. М. Сытник. — К.: Наукова думка , 1989; Беленовская Л.М., Коробков А.А. Флавоноиды некоторых видов рода Artemisia (Asteraceae) в условиях интродукции в Ленинградскую область, 2005]. За счёт раздражения окончаний вкусовых нервов в полости рта действующие вещества полыни усиливают функцию желёз желудочно-кишечного тракта (усиливая выделение желчи и панкреатического сока). Действие эфирного масла на центральную нервную систему сходно с камфорой. Хамазулен – это азулен, который активизирует ретикуло-эндотелиальную систему и фагоцитарные функции, что обуславливает
противовоспалительное и послабляющее действие растения. Во флоре Бурятии и Монголии
произрастают полыни секции Absinthium (Artemisia sieversiana, Artemisia macrocephala, Artemisia jacutica) широко применяемые в традиционной монгольской и тибетской медицине [Жамбалдорчжэ. Дзэйцхар Мигчжан. Монголо-тибетский источник по истории культуры и традиционной медицине XIX в., 2012] в качестве противовоспалительных, желчегонных средств. В указанных видах также как и в полыни горькой обнаружены следующие основные действующие вещества: эфирные масла - хамазулен, α-пинен, β-пинен, камфора, туйон, борнеол, 1,8-цинеол [Березовская, 1976; Satar, 1986; Березовская Т.П., В.П. Амельченко, И.М. Красноборов, Е.А. Серых. Полыни Сибири. Систематика, экология, химия, хемосистематика, перспективы использования, 1991]; флавоноиды: п. якутская - кактицин, астрагалин, хризоспленетин, п. крупноголовчатая – хризоспленетин, п. Сиверса ; сесквитерпеновые лактон
[Zhou, X.-D. et all. Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters . –2017. – Vol. 27, 24]. В 2001 году Artemisia annua L.(полынь однолетняя) была рекомендована ВОЗ как основной источник артемизинина - средства первой линии терапии для борьбы с малярией, поэтому успешно введена в культуру во многих странах. В 2015 г. была вручена Нобелевская премия китайской ученой Ту Юю «за открытие новых методов лечения малярии». Группа ученых под ее руководством в 60-е годы XX века выделили и установили структуру сесквитерпенового лактона артемизинина из полыни однолетней. Помимо артемизинина A. annua ценится за эфирное масло, которое имеет характерный сладкий, травянистый аромат и используется в парфюмерии и косметических изделиях. К тому же масло обладает антибактериальным свойством и может использоваться для лечения кожных заболеваний. Помимо сесквитерпеновых лактонов, которые имеют основное терапевтическое значение, эфирные масла этого растения содержат значительное количество компонентов, имеющих ценность, например, 1,8-цинеол, артемизиевый спирт и кетон, борнеол и т.д. В последнее время был изучен жирнокислотный состав полыни однолетней, а также проанализировано физиологическое действие липофильных экстрактов на кожу [Lapkin A.A., Plucinski P.K., Cutler M. Comparative assessment of technologies for extraction of artemisinin // J. Nat. Prod. 69, 2006. P. 1653-1666]. Таким образом, на сегодняшний день на мировом уровне особый интерес представляют исследования биологически активных веществ растений рода Полынь и разработки на их основе лекарственных средств/лекарственных препаратов и БАД.
Научная новизна предлагаемых в проекте решений
На основе обобщения данных литературы, анализа опыта традиционной и официнальной медицины и проведенных исследований будет создана концептуальная схема разработки лекарственных средств на основе принципа комплексного использования растений. Реализация представленной методологии будет осуществлена на примере безотходной переработки полыни однолетней и полыни Сиверса. С использованием современных физико-химических методов будет охарактеризован химический состав надземной части дикорастущей полыни Сиверса, п. однолетней, п. Адамса, п. холодной. Исследованы особенности распределения терпеновых соединений в растении, изучена динамика их накопления в зависимости от фазы вегетации, части растения, места произрастания и года сбора сырья. На основании результатов фракционирования и скрининга выявлены основные группы БАВ, определяющие биологическую активность сырья и обоснован выбор методик стандартизации сырья. Впервые проведено детальное фитохимическое изучение и показана возможность использования шрота и гидролата полыни однолетней и полыни Сиверса. Результаты проведенных исследований вносят определенный вклад в разработку лекарственных средств растительного происхождения и могут служить новым подходом в создании ресурсосберегающих технологий получения лекарственных препаратов и БАД.
Сущность предложения
Один вид растений рода Artemisia L. является фармакопейным - полынь горькая, произрастающая в европейской части России и Западной Сибири, но на территории Республики Бурятия она не произрастает. Цельная и измельченная трава, а также настойка являются официнальными лекарственными формами полыни горькой. На территории Бурятии произрастает 46 других перспективных видов полыней, формирующих значительную фитомассу. С целью расширения ассортимента ЛС на основе растений флоры Бурятии предлагается разработать цельную и измельченную траву, настойки, полынные сигары и бальзамы из 4 видов полыней (п. однолетней, п. холодной, п. Адамса и п. Сиверса).
Содержание и уровень научных, технических (технологических) решений.
(Следует дать пояснения о сущности нововведений и их отличительных признаках. Следует отразить участие обладателей в выполнении проекта. В случае если в ходе выполнения проекта предполагается найти новые технические (технологические) решения, то желательно уточнить имеющиеся предпосылки в отношении их потенциальной охраноспособности и показать, что конечная продукция предлагаемой разработки охраноспособна. Следует аргументировать преимущества предлагаемых решений в сравнении с известными конкретными аналогами)
Для стандартизации цельной и измельченной травы будет проведен полный фармакогностический анализ, включающий определение внешних и анатомо-диагностических признаков, изучение химического состава (эфирных масел, флавоноидов, жирных кислот) и определение показателей доброкачественности. После выделения эфирного масла методом гидродистиляции остается растительный шрот, богатый различными биологически активными веществами. С целью рационального использования сырья нами будет определён химический состав шрота полыней. Также после выделения эфирного масла остается гидролат, содержащий «тяжелые» или растворимые в воде компоненты масла. Гидролат можно использовать для получения лечебных косметических средств (бальзамов). Исследования гидролата и шрота полыней флоры Бурятии ранее не проводилось.
Кроме того нами планируется разработка способов получения настоек, конкретно тип экстрагента, степень измельченности сырья, соотношение сырье:экстрагент, время экстракции др. Ведь настойки как лекарственная форма характеризуются сравнительно простым способом изготовления, «мягкостью» действия (за счет присутствия сопутствующих веществ), сохранением действующих веществ в нативном состоянии и удобством приема.
Отдельные компоненты эфирного масла будут определять спектр их фармакологического действия, например, доминирующие компоненты эфирного масла полыни холодной травы - 1,8-цинеол, камфора, борнеол обладают антибактериальной, противовирусной активностью; хамазулен, доминирующий в эфирном масле Сиверса, оказывает противовоспалительное, бактерицидное, регенераторное действие.
Извлечение БАВ из растений будет проведено с применением различных методов экстракции: мацерация, ультразвуковая экстракция, СО2-экстракция на СО2 – экстракторе марки HA 120 – 20 – 01; эфирное масло – гидродистилляцией на лабораторном и полупромышленном пародистилляторе. Компоненты эфирного масла будут установлены методом газо-хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС) (Agilent 6890 с квадрупольным масс-спектрометром НР MSD 5973N). Содержание флавоноидов будет определено методом ВЭЖХ-УФ на хроматографе Миллихром А-02 (ЭкоНова, Россия). На каждом из этапов реализации проекта будут задействованы все участники. По результатам проекта будут опубликованы 2 статьи в изданиях из перечня рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК РФ, 2 статьи в журналах, индексируемых в базах данных Scopus и WOS, и опубликованы тезисы докладов конференций различного уровня - 4. Кроме того, планируется подача 1 заявки на патент РФ 1 заявка на патент Монголии.
Ожидаемые научные и технические результаты
(Сравнение с аналогами и конкуренция, форма изложения должна дать возможность провести экспертизу результатов и оценить степень выполнения заявленного в проекте плана работы)
В России фармакопейным видом полыни является полынь горькая, в официнальной медицине также используется полынь обыкновенная для получения сбора по прописи Здренко. В мировой практике широко используется полынь однолетняя, однако нормативная документация в России на данный вид отсутствует.
В результате выполненной работы нами будет дана: фармакогностическая характеристика надземной части полыни однолетней (Artemisia annua L.), полыни Сиверса (Artemisia sieversiana Willd.), полыни Адамса (Artemisia adamsii Bess.), полыни холодной (Artemisia frigida Willd.) флоры Бурятии с целью определения подлинности и доброкачественности сырья. Далее будет определен химический состав и выявлены закономерности накопления БАВ в растениях (эфирные масла, флавоноиды, жирные кислоты). Впервые будет дана фармакогностическая характеристика шрота полыни однолетней и полыни Сиверса и определен его химический состав. Затем определен химический состав гидролата. Разработаны способы получения лекарственных средств (настоек, бальзамов) и полынных сигар для моксотерапии на основе указанных видов полыни. Разработана и оформлена нормативная документация на новые виды лекарственного растительного сырья.
Область применения результатов НИР и перспективы внедрения полученных результатов
Спрос на лекарственные препараты/БАД растительного происхождения постоянно растет, что обусловлено такими факторами, как увеличение доли хронических заболеваний, при которых необходима продолжительная и «мягкая» терапия и, в большинстве случаев, доступная цена. На наш взгляд, областями применения полученных результатов проекта являются фармация, косметология, практическая медицина. В качестве потребительских сегментов мы видим группу людей, имеющих респираторные, вирусные и инфекционно-воспалительные заболевания и использующие в профилактических целях бальзамы, фармацевтические предприятия; косметические компании, лечебно-профилактические учреждения и другие производственные компании. На территории Бурятии возможные потребители – Центр Восточной медицины, аптечные учреждения и др. Полученные данные будут внедрены в учебный процесс на кафедре фармации Медицинского института БГУ.
