МЯГКИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ФОРМЫ НА ОСНОВЕ РАСТВОРОВ ПЕКТИНА И ИОНОВ ДВУХВАЛЕНТНЫХ МЕТАЛЛОВ

  • Anzhela S. Shurshina Уфимский университет науки и технологий
  • Mariya A. Afanasyeva Уфимский университет науки и технологий
  • Roman Yu. Lazdin Уфимский университет науки и технологий
  • Elena I. Kulish Уфимский университет науки и технологий
Ключевые слова: реология, гелеобразование, пектин, доставка лекарств, модификация

Аннотация

Статья посвящена определению условий формирования мягких лекарственных форм на основе водных растворов пектина. С этой целью было проведено комплексное реологическое исследование растворов пектина в широком концентрационном диапазоне в присутствии ионов двухвалентных металлов – кальция, цинка и магния. Было обнаружено, что введение модифицирующих добавок сказывается на вязкости растворов пектина, пределе текучести и на пороге гелеобразования. Показано, что в присутствии ионов двухвалентных металлов – кальция, цинка и магния возрастает вязкость и предел текучести раствора пектина. Наиболее сильный прирост вязкости и предела текучести наблюдается для растворов с концентрацией 3 и 5 г/дл. Кроме того влияние ионов двухвалентных металлов на относительный прирост вязкости растворов пектина уменьшается в ряду Zn2+>Ca2+>Mg2+. Установлено, что в присутствии модифицирующей добавки происходит смещение порога гелеобразования. Показано, что закономерности влияния концентрации пектина и ионов двухвалентных металлов на реологические характеристики растворов пектина, находят свое отражение в процессах высвобождения лекарственных средств из жидких и мягких лекарственных форм. При изучении процесса высвобождения лекарств из полученных мягких лекарственных форм методом диализа через полупроницаемую мембрану установлено, что значения скоростей высвобождения лекарственного вещества при равной концентрации пектина в растворе однозначно тем меньше, чем больше содержание модифицирующей добавки. Кроме того, при одинаковом содержании модифицирующей добавки их влияние на скорость высвобождения лекарственного вещества уменьшается в ряду Zn2+>Ca2+>Mg2+. Наиболее сильное уменьшение скорости наблюдается для растворов пектина с концентрацией 3 и 5 г/дл.

Для цитирования:

Шуршина А.С., Афанасьева М.А., Лаздин Р.Ю., Кулиш Е.И. Мягкие лекарственные формы на основе растворов пектина и ионов двухвалентных металлов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 3. С. 87-95. DOI: 10.6060/ivkkt.20266903.6777.

Литература

Nara K., Yamaguchi A., Maeda N., Koga H. Antioxidative Activity of Water Soluble Polysaccharide in Pumpkin Fruits (Cucurbita maxima Duchesne). Biosci. Biotechnol. Biochem. 2009. V. 73. P. 1416–1418. DOI: 10.1271/bbb.80529.

Torralbo D.F., Batista K.A., Di Medeiros M.C.B., Fer-nandes K.F. Extraction and partial characterization of So-lanum lycocarpum pectin. Food Hydrocoll. 2012. V. 27. P. 378–383. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2011.10.012.

Kosˇtˇa ́lova ́ Z., Hroma ́dkova ́ Z., Ebringerova ́ A. Isolation and characterization of pectic polysaccharides from the seeded fruit of oil pumpkin (Cucurbita pepo L. var. Styriaca). Ind. Crops Prod. 2010. V. 31. P. 370–377. DOI: 10.1016/J.INDCROP.2009.12.00.

Yang X., Zhao Y., Lv Y. Chemical Composition and Antioxidant Activity of an Acidic Polysaccharide Extracted from Cucurbita moschata Duchesne ex Poiret. Journal of Agricultural and Food Chemistry. Am. Chem. Soc. 2007. V. 55. P. 4684–4690. DOI: 10.1021/jf070241r.

Kratchanova M., Nikolova M., Pavlova E., Yanakieva I., Kussovski V. Composition and properties of biologi-cally active pectic polysaccharides from leek (Allium porrum). J. Sci. Food Agric. 2010. V. 90. P. 2046-2051. DOI: 10.1002/jsfa.4050.

Valencia-Gomez L.E., Martel-Estrada S.A., VargasRe-quena C.L., Rodriguez-Gonzalez C. Natural polymers aposites for skin regeneration. Revista Mexicana de Ingenieria bioedica. 2016. V. 37. N 3. P. 235–249. DOI: 10.17488/RMIB.37.3.4.

Noreen A., Akram J., Rasul I. Pectins functionalized biomaterials; a new viable approach for biomedical appli-cations: a review. Int. J. Biolog. Macromolec. 2017. V. 101. P. 254–272. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2017.03.029.

Marras-Marquez T., Peña J., Veiga-Ochoa M.D. Ro-bust and versatile pectin-based drug delivery systems. Int. J. Pharm. 2015. V. 479. N 2. P. 265–276. DOI: 10.1016/ j.ijpharm.2014.12.045.

Mishra R.K., Datt M., Banthia A.K. Synthesis and characterization of pectin/PVP hydrogel membranes for drug delivery system. AAPS Pharmscitech. 2008. V. 9. N 2. P. 395-403. DOI: 10.1208/s12249-008-9048-6.

Chetouani A., Elkolli M., Bounekhel M., Benachour D. Synthesis and properties of novel hydrogels from oxi-dized pectin crosslinked gelatin for biomedical applications. Polym. Bull. 2014. V. 71. N 9. P. 2303–2316. DOI: 10.1007/s00289-014-1189-z.

Araújo L.U., Reis P.G., Barbosa L.C.O. In vivo wound healing effects of symphytum officinale L. leaves extract in different topical formulations. Pharmazie. 2012. V. 67. N 4. P. 355–360. DOI: 10.1691/ph.2012.1563.

Eivazzadeh-Keihan R., Noruzi E.B., Mehrban S.F., Aliabadi H.A.M., Karimi M., Mohammadi A. The latest advances in biomedical applications of chitosan hydrogel as a powerful natural structure with eyecatching biologi-cal properties. J. Mater. Sci. 2022. V. 57. P. 3855–3891. DOI: 10.1007/s10853-021-06757-6.

Eivazzadeh-Keihan R., Choopani L., Aliabadi H.A.M., Ganjali F., Kashtiaray A., Maleki A. Magnetic carbox-ymethyl cellulose/silk fibroin hydrogel embedded with halloysite nanotubes as a biocompatible nanobiocompo-site with hyperthermia application. Mater. Chem. Phys. 2022. V. 287. P. 126347. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2022.126347.

Eivazzadeh-Keihan R., Noruzi E.B., Aliabadi H.A.M., Sheikhaleslami S., Akbarzadeh A.R., Hashemi S.M. Recent advances on biomedical applications of pectin-containing biomaterials. Int. J. Biol. Macromol. 2022. V. 217. P. 1–18. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2022.07.016.

Li D.-Q., Li J., Dong H.-L., Li X., Zhang J.-Q., Ramaswamy S., Xu F. Pectin in biomedical and drug delivery applications: A review. Int. J. Biol. Macromol. 2021. V. 185. P. 49–65. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.06.088.

Ventura I., Bianco-Peled H. Small-angle X-ray scattering study on pectin–chitosan mixed solutions and ther-moreversible gels. Carbohydr. Polym. 2015. V. 123. P. 122–129. DOI: 10.1016/j.carbpol.2015.01.025.

Hiorth M., Kjøniksen A.-L., Knudsen K.D., Sande S.A., Nystro ̈m B. Structural and dynamical properties of aqueous mixtures of pectin and chitosan. Eur Polym J. Pergamon. 2005. V. 41. P. 1718–1728. DOI: 10.1016/ J.EURPOLYMJ.2005.02.028.

Farris S., Schaich K.M., Liu L., Cooke P.H., Piergiovanni L., Yam K.L. Gelatin–pectin composite films from polyion-complex hydrogels. Food Hydrocoll. 2011. V. 25. P. 61–70. DOI: 10.1016/J.FOODHYD.2010.05.006.

Sung Soo Han, Seong Min Ji, Min Jung Park, Maduru Suneetha, Uluvangada Thammaiah Uthappa. Pectin Based Hydrogels for Drug Delivery Applications: A Mini Review. Gels. 2022. V. 8. P. 834. DOI: 10.3390/gels8120834.

Munarin F., Tanzi M.C., Petrini P. Corrigendum to “Advances in biomedical applications of pectin gels. Int. J. Biol. Macromol. 2013. V. 55. P. 681–689. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2013.01.008.

Saadah Said, Ibukunoluwa Fola Olawuyi, Won Young Lee. Pectin Hydrogels: Gel-Forming Behaviors, Mecha-nisms, and Food Applications Nurul. Gels. 2023. V. 9. P. 732-760. DOI: 10.3390/gels9090732.

Cheknev S.B., Vostrova E.I., Piskovskaya L.S., Vostrov A.V. Effects of copper and zinc cations bound by proteins of the y-globulin fraction in the culture of Staph-ylococcus aureus. Zhurn. Mikrobiol. 2014. N 3. P. 4-9 (in Russian).

Cheknev S.B., Vostrova E.I., Apresova M.A., Pis-kovskaya L.S., Vostrov A.V. Inhibition of bacterial growth in cultures of Staphylococcus aureus and Pseu-domonas aeruginosa in the presence of copper and zinc cations. Zhurn. Mikrobiol. 2015. N 2. P. 9-17 (in Rus-sian).

Cheknev S.B., Vostrova E.I., Sarycheva M.A., Vostrov A.V. Inhibition of bacterial growth in Staphylococcus au-reus and Pseudomonas aeruginosa cultures by copper and zinc cations applied in physiological concentrations. Zhurn. Mikrobiol. 2016. N 3. P. 9-18 (in Russian).

Aihara E., Hentz C.L., Korman A.M., Perry N.P., Pra-sad V., Shull G.E., Montrose M.H. In vivo epithelial wound repair requires mobilization of endogenous intra-cellular and extracellular calcium. J. Biol. Chem. 2013. V. 288. N 47. P. 33585-33597. DOI: 10.1074/jbc.M113.488098.

Axelos M.A.V., Thibault J.F. The Chemistry of Low-Methoxyl Pectin Gelation. San Diego, CA, USA: Academic Press. 1991. P. 109–118. DOI: 10.1016/B978-0-08-092644-5.50011-X.

Grant G.T., Morris E.R., Rees D.A., Smith P.J., Thom D. Biological Interactions between Polysaccharides and Divalent Cations: The egg-Box model. FEBS Lett. 1973. V. 32. P. 195–198. DOI: 10.1016/0014-5793(73)80770-7.

Morris E.R., Powell D.A., Gidley M.J., Rees D.A. Conformations and Interactions of Pectins. I. Polymorphism between Gel and Solid States of Calcium Polygalac-turonate. J. Mol. Biol. 1982. V. 155. P. 507–516. DOI: 10.1016/0022-2836(82)90484-3.

Voragen A.G.J., Schols H.A., Visser R. Advances in pectin and pectinases research. Dordrecht: Springer. 2003. P. 91–105. DOI: 10.1007/978-94-017-0331-4_7.

Cameron R.G., Kim Y., Galant A.L., Luzio G.A., Tzen J.T.C. Pectin homogalacturonans: Nanostructural charac-terization of methylesterified domains. Food Hydrocoll. 2015. V. 47. P. 184–190. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2015.01.036.

Kyomugasho C., Munyensanga C., Celus M., Van de Walle D., Dewettinck K., Van Loey A., Hendrickx M E. Molar mass influence on pectin-Ca2+ adsorption capacity, interactions energy and associated functionality: Gel microsctructure and stiffness. Food Hydrocoll. 2018. V. 85. P. 331–342. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2018.07.024.

Huynh U.T.D., Lerbret A., Neiers F., Chambin O., Assifaoui A. Binding of divalent cations to polygalac-turonate: A mechanism driven by the hydration water. J.Phys. Chem. B. 2016. V. 120. P. 1021–1032. DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b11010.

Surabhi A.K., Williams P.A., Elzagheid M.I. Binding studies of pectin in presence of divalent cations. Asian J. Chem. 2017. V. 29. N 5. P. 1141–1144. DOI: 10.14233/ajchem.2017.20458.

Sriamornsak S., Puttipipatkhachorn S., Prakongpan S. Calcium pectinate gel coated pellets as an alternative carrier tocalcium pectinate beads. Int. J. Pharm. 1997. V. 156. P. 189–194. DOI: 10.1016/S0378-5173(97)00192-0.

Pimphaka Wanasawas, Ampol Mitrevej Nuttanan Sinchaipanid. Influence of In Situ Calcium Pectinate Coating on Metoprolol Tartrate Pellets for Controlled Release and Colon-Specific Drug Delivery. Pharmaceutics. 2022. V. 14. P. 1061. DOI: 10.3390/pharmaceutics14051061.

Sriamornsak P., Nunthanid J. Calcium pectinate gel beads for controlled release drug delivery: II. Effect of form ulation and processing variables on drug release. J. Microencapsul. Micro Nano Carriers. 1999. V. 16. N 3. P. 303-313. DOI: 10.1080/026520499289031.

Surajit Das, Ka-Yun Ng, Paul C. Ho. Formulation and Optimization of Zinc-Pectinate Beads for the Controlled Delivery of Resveratrol. AAPS PharmSciTech. 2010. V. 11. N 2. P. 729-742. DOI: 10.1208/s12249-010-9435-7.

Gawkowska D., Cybulska J., Zdune A. Crosslinking of sodium carbonate-soluble pectins from apple by zinc ions. Carbohyd. Polym. 2018. V. 196. P. 1-7. DOI: 10.1016/j.carbpol.2018.05.024.

Parker D.L., Schram B.R., Plude J.L., Moore R.E. Ef-fect of Metal Cations on the Viscosity of a Pectin-Like Capsular Polysaccharide from the Cyanobacterium Mi-crocystis flos-aquae C3-40. Appl. Environ. Microbiol. 1996. V. 62. N 4. P. 1208-1213. DOI: 10.1128/aem.62.4.1208-1213.1996.

Gawkowska D., Cybulska J., Zdunek A. Structure-Related Gelling of Pectins and Linking with Other Natural Compounds: A Review. Polymers. 2018. V. 10. P. 762-787. DOI: 10.3390/polym10070762.

Fufaeva M.S., Manzhay V.N. Effect of dimethyl sulfoxide and glycerol on the properties of cryogels. Chem-ChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2025. V. 68. N 8. Р. 6-11 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20256808.8t.

Kozhevnikov I.S., Fufaeva M.S. Structural and mechanical (rheological) properties of a gel based on polyvinyl alcohol. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2025. V. 68. N 8. Р. 20-25 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20256808.4t.

BeMiller J.N. Carbohydrate Chemistry for Food Scientists. AACC International Publ. by Elsevier Inc. 2018. DOI: 10.1016/C2016-0-01960-5.

Anurova M.N., Bakhrushina E.O., Demina N.B. Review of Contemporary Gel-Forming Agents in the Technology if Dosage Forms. Pharmaceut. Chem. J. 2015. V. 49. N 9.P. 627–634. DOI: 10.1007/s11094-015-1342-5.

Shurshina A.S., Galina A.R., Lazdin R.Y., Chernova V.V., Kulish E.I. Influence of modifying additives on the process of the release of medicinal substances from liquid medicinal forms. Russ. J. Phys. Chem. B. 2021. V. 15. N 4. P. 724-731. DOI: 10.1134/S1990793121040096.

Shurshina A.S., Afanasyeva M.A., Lazdin R.Yu., Kulish E.I. Analysis of the Rheological Behavior of Solutions of Some Polysaccharides in Order to Optimize the Concentration of the Polymer in the Solution Used for the Prepa-ration of Soft Dosage Forms in the Form of Protective Wound Coatings. Polym. Sci., Ser. A. 2025. V. 66. N 6. P. 685–695. DOI: 10.1134/S0965545X25600188.

Опубликован
2026-01-26
Как цитировать
Shurshina, A. S., Afanasyeva, M. A., Lazdin, R. Y., & Kulish, E. I. (2026). МЯГКИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ФОРМЫ НА ОСНОВЕ РАСТВОРОВ ПЕКТИНА И ИОНОВ ДВУХВАЛЕНТНЫХ МЕТАЛЛОВ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 69(3), 87-95. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20266903.6777
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы