Применение состава соли кальция для изменения биофизических свойств слизистой оболочки

Дата публикации и выдачи патента Номер заявки ПРИМЕНЕНИЕ СОСТАВА СОЛИ КАЛЬЦИЯ ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ БИОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ Настоящее изобретение относится к применению состава соли кальция для уменьшения поглощения патогена, при этом применение предусматривает введение индивидууму,нуждающемуся в этом, эффективного количества состава соли кальция, достаточного для увеличения поверхностной вязкоупругости поверхности раздела воздух-жидкость слизистого слоя в месте введения состава, при этом поглощение патогена уменьшается. В частности, настоящее изобретение относится к применению состава соли кальция, где указанный патоген вызывает респираторное заболевание или легочную инфекцию. 016072 Перекрестная ссылка на родственные заявки По настоящей заявке испрашивается приоритет по заявке U.S.S.N. 60/628356 "Составы для изменения биофизических свойств слизистой оболочки", поданной 18 мая 2005 г. Область изобретения Настоящее изобретение относится к применению состава соли кальция для уменьшения поглощения патогена, при этом применение предусматривает введение индивидууму, нуждающемуся в этом, эффективного количества состава соли кальция, достаточного для увеличения поверхностной вязкоупругости поверхности раздела воздух-жидкость слизистого слоя в месте введения состава, при этом поглощение патогена уменьшается. Предшествующий уровень изобретения Многие органы имеют жидкую слизистую оболочку, биофизические свойства которой могут способствовать или препятствовать нормальному функционированию. Широкий ряд вредных для здоровья явлений связан со свойствами слизистой оболочки, например частицы, "отделившиеся" из жидкости слизистой оболочки верхних дыхательных путей (UAL) во время нормального выдоха, могут нести жизнеспособные, инфекционные бактериальные или вирусные патогены, такие как тяжелый острый респираторный синдром ("ТОРС"), грипп, туберкулез, способные к распространению на здоровых людей через вдох; было показано, что поверхностное натяжение UAL играет роль в синдроме обструктивного ночного апноэ; а изменение слизистой оболочки кишечного тракта вирусами/микобактериями может привести через какое-то время к воспалению кишечника. Контролируемым изменением биофизических свойств слизистой оболочки можно эффективно лечить/предотвращать многие из этих вредных для здоровья явлений. В добавление, биофизические свойства слизистой оболочки могут влиять на поглощение патогенов и лекарственных молекул организмом, а следовательно, управление этими свойствами может использоваться для блокирования поглощения патогенов или улучшения поглощения/биодоступности лекарственных молекул. Передача воздушно-капельным путем является одним из главных путей патогенного заражения. Аэрозоли, состоящие из капель слизи, зародившихся в легких и носовых полостях, образуются, когда человек или животное кашляет или просто дышит. Эти биоаэрозоли могут содержать патогены, которые передают заболевание при вдыхании незащищенным людям и животным. Кроме того, вдыхаемые патогенные биоаэрозоли, образованные в верхних дыхательных путях, могут снова вдыхаться хозяином, приводя к заражению паренхимы с осложненными исходами заболевания. Вирусные и бактериальные инфекции зачастую крайне заразны, особенно если передаются дыханием. Отчеты, касающиеся ТОРС, который, как известно, вызывается коронавирусом, подтверждают, как быстро может распространяться инфекция при передаче по воздуху. Другие заболевания, такие как грипп, распространяются по воздуху и быстро достигают эпидемических пропорций с высокой смертностью у населения старшего возраста и с ослабленным иммунитетом. Эпидемии инфекций дыхательных путей не ограничены людьми. Вирус ящура (FMDV) является этиологическим агентом ящура (FMD), являющегося заболеванием крупного рогатого скота, свиней и других парнокопытных животных. Ящур характеризуется образованием пузырьков на языке, носу, морде и коронарных связках инфицированных животных. Из-за отдельных уникальных характеристик этот вирус относят сегодня к одним из наиболее экономически разрушительных заболеваний в мире. Легкость, с которой он может передаваться при контакте и аэрозоли, наряду с его повышенной способностью инициировать инфекции, фактически обеспечивает тот факт, что большинство, если не все, животные в стаде заражаются ящуром. Длительная выживаемость вируса ящура в органах и тканях инфицированных животных, особенно при заморозке, делает возможной национальную и международную передачу по пищевой цепи. Несколько серотипов и множество подтипов уменьшают эффективность и надежность вакцин. Возможное развитие носителей в вакцинированных животных и животных, переболевших ящуром, обеспечивает дополнительные потенциальные источники новых вспышек эпидемии. Эти качества создают заболевание, которое может иметь основное экономическое воздействие на торговлю крупным рогатым скотом по всему миру. Эпидемия ящура у крупного рогатого скота в Британии остается причиной непрерывного беспокойства, причем новые случаи до сих пор появляются в ранее незатронутых областях (Ferguson и др., Nature, 2001 414(6861):329). Оценки параметра, полученные в динамической модели распространения заболевания, показывают, что расширенные программы отбора были существенны для контроля эпидемии в достигнутой степени, но показывают, что эпидемия могла бы быть значительно менее масштабной, если бы наиболее эффективные методы использовались раньше во время вспышки. Помимо уменьшения или предотвращения "отделения" инфекционных аэрозольных агентов изUAL, изменение биофизических свойств слизистых оболочек внутри тела может приводить к несколько другим целям. Одна цель - это контроль над проявлением обструктивного ночного апноэ (OSA). OSA появляется во время сна и относится к частому закрыванию и открыванию верхних дыхательных путей.OSA вызывается расслабленными во время сна мышцами гортани, позволяя гортани полностью сжиматься во время вдоха, и особенно распространено у людей с узкой гортанью (либо наследственно, либо вследствие внешних факторов, таких как опухоль, отложение жира и т.д.). Определенные противоаллергические препараты, такие как антигистамины, а также потребление алкоголя тоже могут расслабить-1 016072 гортань, приводя к OSA. Хроническое OSA наблюдается приблизительно у 4% общего населения и приводит к частым пробуждениям и увеличенной дыхательной работе в течение ночи, которые могут вызывать утомление и неожиданные приступы сна во время обычных видов деятельности. Исследование анестезированных кроликов показало, что поверхностное натяжение UAL влияет на раскрытое состояние верхних дыхательных путей кролика, и предполагается, что поверхностные свойства UAL вероятно играют роль в возникновении OSA (Kirkness, J.P. и др. J. Physiol., 2003, 547.2, с. 603-611). Другой частью тела, где слизистая выстилка играет важную роль, является желудочно-кишечная система. Синдром раздраженной толстой кишки (IBS) является воспалением кишечника и может развиваться по нескольким различным причинам (хотя точная причина остается неизвестной). Во многих случаях развитие IBS оказывается связано с генетической предрасположенностью к заболеванию, однако последние исследования предполагают, что определенные бактерии или вирусы могут изменять слизистую оболочку кишечника и что через какое-то время это изменение может привести к развитию IBS(A.D.A.M., http://adam.about.com/reports/00000691.htm, 12 мая, 2005). Исследование показали взаимосвязь между развитием IBS у детей и увеличенной частотой детских инфекций, таких как корь, которую обозначили особенно. Другими исследуемыми инфекционными агентами, способными изменять свойства слизистой оболочки, являются Escherichia Coli (E. Coli) и Cytomegalovirus (CMV). Одно исследованиеIBS показало, что более 43% из включенных в исследование были инфицированы CMV. Слизистая оболочка - это первый фильтрующий механизм иммунной системы во многих областях организма, селективно пропускающий полезные компоненты в подлежащий слой эпителия и из него в кровяное русло, а также предотвращающий поглощение вредных патогенов и аллергенов. Главным компонентом слизи, который защищает от вредоносного поглощения, является секреторный иммуноглобулин А (IgA), который проявляет противовирусную, антибактериальную, противовоспалительную и противоаллергическую активности (Williams, J.E., Alternative Medicine Review, т. 8, номер 9, 2003). Он химически ингибирует прохождение патогенов/аллергенов через слизистый слой, захватывая их на поверхности или около нее, где они в итоге промываются через систему и выделяются в стуле, моче или дыхательной системе вследствие действия клеток мерцательного эпителия. Однако многие патогены развили сложные системы химического транспорта для проникновения в слизистый слой, а у особей с ослабленным иммунитетом нормальные механизмы предотвращения поглощения патогенов могут быть ослаблены или блокированы. Изменение биофизических свойств слизистой оболочки (например, увеличение желатинирования на слизистой поверхности) могло бы снизить или предотвратить способность патогена физически проникать в слизистую оболочку. Побочным эффектом иммунного ответа слизистой выстилки является то, что полезные препараты могут быть восприняты организмом как вредоносные и задержаны при прохождении через слизистую выстилку. Изменение биофизических свойств слизистой выстилки может повысить проницаемость молекул препарата через оболочку и улучшить поглощение молекул препарата. Имеются различные способы/составы для эффективной доставки плохо всасываемых антибиотиков и пептидов через слизистые мембраны. Было обнаружено, что ионогенные ПАВ, такие как лаурилсульфат натрия, и хелатирующие агенты, такие как этилендиаминтетраацетат (ЭДТА), усиливают всасывание таких молекул в кишечнике. К сожалению, было обнаружено, что большие количества таких веществ вредоносны для слизистой мембраны. В WO 03/092654 David Edwards и др. описан способ уменьшения распространения инфекций, передающихся воздушным путем, посредством доставки веществ, таких как ПАВ, которые подавляют выдыхание биоаэрозолей. Эта методика работает на основе изменения поверхностных и других физических свойств эндогенной поверхностно-активной жидкости в легких и, таким образом, приводя к уменьшению количества выдыхаемых биоаэрозольных частиц. В WO 2005/084638 Pulmatrix и др. описан раствор, не относящийся к ПАВ, который посредством разбавления эндогенной поверхностно-активной жидкости изменяет физические свойства, такие как поверхностное натяжение, упругость поверхности, объемную вязкость жидкости слизистой оболочки легких. Аэрозольное вещество может быть изотоническим физиологическим раствором, гипертоническим физиологическим раствором или другим раствором, содержащим осмотически активные вещества. Состав может вводиться в виде порошка, где частицы в основном состоят из соли или осмотически активного вещества, который разбавляет эндогенную поверхностно-активную жидкость. Аэрозоль может быть раствором, суспензией, спреем, туманом, паром, каплями, частицами или сухим порошком. Типичные концентрации солей или сахаров находятся в пределах вплоть до 5 или 6%-ного раствора. Состав вводится в эффективном количестве для уменьшения поверхностных нестабильностей жидкой оболочки дыхательных путей легких, не вызывая отхаркивания. Желательно иметь дополнительные способы ограничения образования биоаэрозолей и/или распространение инфекции. Поэтому задачей настоящего изобретения является применение состава соли кальция для изменения биофизических свойств слизистых оболочек внутри организма.-2 016072 Раскрытие изобретения Настоящее изобретение относится к применению состава соли кальция для уменьшения поглощения патогена, при этом применение предусматривает введение индивидууму, нуждающемуся в этом, эффективного количества состава соли кальция, достаточного для увеличения поверхностной вязкоупругости поверхности раздела воздух-жидкость слизистого слоя в месте введения состава, при этом поглощение патогена уменьшается. В частности, в одном из вариантов осуществления изобретения указанная соль кальция выбрана из группы, состоящей из карбоната кальция, ацетата кальция, глюконата кальция, фосфата кальция, альгината кальция, стеарата кальция, сорбата кальция и сульфата кальция, где, возможно, указанная соль кальция представляет собой хлорид кальция. Другой вариант осуществления изобретения относится к применению состава соли кальция, где указанный состав вводится в форме раствора или суспензии. Один из вариантов осуществления изобретения относится к применению состава соли кальция, где указанный состав вводится в легкие. Следующий вариант осуществления изобретения относится к применению состава соли кальция,где указанный состав также содержит соль натрия. В частности, в одном из вариантов осуществления изобретения указанный состав также содержит лекарственное средство, при этом указанное лекарственное средство, возможно, выбрано из группы, состоящей из противовирусного средства, антибиотика, антигистамина, бронходилататора, средства для подавления кашля, противовоспалительного средства, стероида, ингибитора продуцирования слизи и siРНК. Другой вариант осуществления изобретения относится к применению состава соли кальция, где применение предусматривает введение состава соли кальция к поверхности раздела воздух-жидкость слизистого слоя в дыхательных путях индивидуума, нуждающегося в этом. Следующий вариант осуществления изобретения относится к применению состава соли кальция,где состав соли кальция содержит соль кальция и соль натрия. Настоящее изобретение также относится к применению состава соли кальция, где указанный состав соли кальция вводится к поверхности раздела воздух-жидкость жидкости оболочки дыхательных путей или поверхности раздела воздух-жидкость трахеобронхиального слизистого слоя. Один из вариантов осуществления изобретения относится к применению состава соли кальция, где указанный состав вводится в виде аэрозоля. Другой вариант осуществления изобретения относится к применению состава соли кальция, где указанный индивидуум представляет собой человека. Следующий вариант осуществления изобретения относится к применению состава соли кальция,где указанный состав вводится посредством небулайзера или дозированного ингалятора. В одном из вариантов осуществления изобретения указанный состав также содержит наполнитель. В частности, настоящее изобретение относится к применению состава соли кальция, где указанный патоген вызывает респираторное заболевание или легочную инфекцию. Краткое описание чертежей На фиг. 1 показана схема аппарата, имитирующего дыхание (SRM), использованного в примерах; на фиг. 2 - гистограмма кумулятивных количеств частиц (300 нм) после нанесения различных аэрозольных составов на миметический слой слизи при измерении in vitro с использованием аппарата SRM(давление воздуха 3 фунт/дюйм 2, высота миметика 2 мм (общий объем миметика 6,4 мл), время сшивания 15 мин, время аэрозолизации состава 2 мин); на фиг. 3 - гистограмма кумулятивных количеств частиц (300 нм) после введения различных аэрозольных составов в воде и физиологическом растворе на миметический слой слизи при измерении in vitro с использованием аппарата SRM (в воде и соляном растворе) (давление воздуха 3 фунт/дюйм 2, высота миметика 2 мм (общий объем миметика 6,4 мл), время аэрозолизации состава 2 мин и время сшивания 15 мин); на фиг. 4 - диаграмма зависимости проводимости состава, измеренной Зета-сайзером ZetaPALS(Brookhaven Instruments Corp., Holtsville, NY) относительно кумулятивных количеств частиц (300 нм) при измерении in vitro с использованием аппарата SRM; на фиг. 5 - диаграмма зависимости тангенса поверхностных потерь ("Tan ") при измерении реометром межфазных поверхностей относительно общего количества частиц (300 нм) при измерении invitro с использованием аппарата SRM; на фиг. 6 А - гистограмма общего количества частиц после нанесения различных аэрозольных составов на миметический слой слизи при измерении in vitro с использованием аппарата SRM (давление воздуха 4 фунт/дюйм 2, высота миметика 2 мм (общий объем миметика 6,4 мл), время аэрозолизации состава 2 мин, время сшивания 15 мин); на фиг. 6 В - гистограмма процента снижения количества частиц по сравнению с необработанной миметической слизью для тех же составов в тех же условиях, обозначенных на фиг. 6 А.-3 016072 Подробное описание изобретения Широкий ряд нежелательных для здоровья явлений связан со свойствами слизистой оболочки. Таким образом, возможность изменять биофизические свойства слизистой оболочки является ценным приемом лечения или предотвращения распространения заболевания. Кроме того, изменение биофизических свойств слизистой оболочки может использоваться для контроля поглощения препаратов, а также патогенов. Слизистая оболочка состоит из сложных веществ. Механизм структурообразования, существующий в слизистой оболочке, может быть изменен путем изменения заряда и распределения заряда на поверхности оболочки. Это впоследствии вызывает биофизическое изменение слизистой оболочки, полезное для предотвращения и лечения различных заболеваний; подавление образования биоаэрозолей во время дыхания/речи/кашля/чихания (таким образом, минимизирует распространение инфекционных заболеваний дыхательных путей, передающихся по воздуху, таких как грипп, ТОРС и т.д.); снятие раздражения дыхательных путей и гиперемии вследствие респираторных состояний, включающих острую инфекцию (например, обычную простуду), астму, хронический бронхит, эмфизему, бронхоэктаз; увеличенное поглощение/биодоступность молекул препарата; а также блокирование поглощения патогена слизистой оболочкой. Биофизические свойства, такие как вязкоупругость, объемная вязкость, могут быть определены с использованием опытов in vitro. Модуль вязкоупругости, G, выводится как сложное число, включающее реальный модуль эластичности (накопление), G', и мнимый модуль вязкости (потери), G". Это отношение может быть выражено как где G - это модуль вязкоупругости, также известный как механическое полное сопротивление;G' - это модуль упругости или модуль накопления; аG" - это модуль вязкости или модуль потери. Тангенс отставания по фазе (обозначается ) между прилагаемой силой (сжатие) и измеренным ответом (растяжение) равен отношению модуля вязкости к модулю упругости. Его часто называют "тангенсом потерь" или "Tan " и выражают следующим образом: Тангенс потерь используется как мера увлажнения системы. Для вязкоупругого образца 090. Для полужидкого образца 45 и G"G'. Для полутвердого образца 45 и G'G". Например, чем больше Tan , тем больше отношение G" к G'; и, следовательно, тем более вязким и менее способным к сохранению энергии является материал. У абсолютно упругого твердого тела Tanравен 0 (т.е. G' G"). Для того чтобы измерить вязкоупругие свойства материала, прилагается синусоидальное сжатие и развивается синусоидальный ответ (растяжение) (отстающий в некоторой степени от сжатия) (см. пример 4). Могут измеряться как величина ответа, так и отставание, а из этих измерений могут быть определены G' и G". Очистка реснитчатого эпителия легких - это первичный механизм, с помощью которого дыхательные пути поддерживаются чистыми от частиц, присутствующих в жидкой пленке, покрывающей их. Проводящие пути выстланы реснитчатым эпителием, пульсирующие для перемещения слоя слизи к глотке, очищая дыхательные пути от нижней реснитчатой области в течение 24-ч цикла. Жидкое покрытие состоит из воды, сахаров, белков, гликопротеинов и липидов. Оно производится в эпителии дыхательных путей и подслизистых железах, и толщина слоя находится в пределах от нескольких микрон в трахее до приблизительно 1 мкм в отдаленных дыхательных путях у людей, крыс и морских свинок. Второй важный механизм поддержания легких чистыми заключается в передаче импульса от воздушного потока через легкие на слизистую оболочку. Кашель увеличивает эту передачу импульса и используется организмом, чтобы помочь удалить избыток слизи. Это становится важным, когда слизь не может быть удалена в достаточной мере только пульсацией реснитчатого эпителия, что происходит при повышенной секреции слизи, связанной со многими заболеваниями. Во время сильного кашля скорость воздуха достигает 200 м/с. На таких скоростях воздуха наблюдали вспышки синусоидальных возмущений на слизистом слое. Это возмущение приводит к повышенной передаче импульса от воздуха к слизи и впоследствии увеличивает скорость выведения слизи из легких. Эксперименты показали, что это возмущение инициируется, когда скорость воздуха превышает определенную критическую величину, являющуюся функцией толщины пленки, поверхностного натяжения и вязкости (М. Gad-El-Hak, R.F. Blackwelder, J.J. Riley. J. Fluid Mech., (1984) 140:257-280). Теоретические прогнозы и эксперименты со слизеподобными пленками предполагают, что критическая скорость инициации волнового возмущения в легких лежит в пределах 5-30 м/с.Papineni и Rosenthal (J. Aerosol Med., 1997, 10(2): 105-116) показали, что во время стандартного дыхания через рот и нос или во время кашля нормальные человеческие субъекты выделяют от десятков до сотен жидких биоаэрозольных капель, причем подавляющее большинство выдыхаемых биоаэрозольных капель имеют диаметр менее одного микрона. Было показано, что кашель производит наибольшее коли-4 016072 чество частиц, хотя средний размер выдыхаемой частицы остается значительно меньше микрона. Большинство этих частиц больше, чем большинство вдыхаемых патогенов, т.е. больше 150 нм. Например,некоторые обычные вдыхаемые патогены имеют характеристические размеры в следующих пределах: туберкулез, 1000-5000 нм; грипп, 80-120 нм; корь, 100-250 нм; ветряная оспа, 120-200 нм; и ящур, 27-30 нм.I. Составы. Составы, описанные здесь, эффективны для изменения биофизических свойств слизистой оболочки. Эти свойства включают, например, увеличение желатинирования на поверхности слизи, поверхностное натяжение слизистой оболочки, поверхностную упругость слизистой оболочки и объемную вязкоупругость слизистой оболочки. Предпочтительные составы для изменения биофизических свойств жидкой оболочки легких - это составы, содержащие определенные концентрации и подвижность заряда и, таким образом, проводимость жидкости. Подходящие составы включают водные растворы или суспензии, являющиеся проводящими (также называются здесь "проводящим(и) составом (составами)"). Подходящие проводящие составы обычно имеют значения проводимости более 5000 мкСм/см, предпочтительно более 10000 мкСм/см, а более предпочтительно 20000 мкСм/см. В предпочтительном варианте осуществления изобретения состав имеет удельную проводимость больше, чем удельная проводимость изотонического солевого раствора. Эти составы особенно полезны при введении пациентам для подавления выдыхания частиц. Проводимость раствора - это произведение ионной силы, концентрации и подвижности (последние два вносят вклад в проводимость раствора в целом). Могут использоваться любые формы ионных компонентов (анионные,катионные или цвиттерионные). Эти проводящие вещества могут изменять свойства слизистой оболочки,действуя, например, как сшивающий агент внутри слизи. Ионные компоненты в описанных здесь составах могут взаимодействовать с сильно сшитыми анионными гликопротеинами внутри нормальной трахеобронхиальной слизи. Эти взаимодействия могут влиять на состояние поверхности воздух/жидкость жидкой оболочки дыхательных путей и кратковременно на природу физических сплетений вследствие ковалентных и нековалентных взаимодействий, включая водородные связи, гидрофобные и электростатические взаимодействия (Dawson, M. et al., The Journal of Biological Chemistry, vol. 278, no. 50, p. 5039350401 (2003. Необязательно состав включает вещества, активирующие или разжижающие слизь, такие какMUC5AC и MUC5B муцины, ДНК, N-ацетилцистеин (NAC), цистеин, нацистелин, дорназа альфа, гельсолин, гепарин, гепарина сульфат, P2Y2 агонисты (например, UTP, INS365) недокромил натрия. Составы могут быть разработаны для конкретных применений. В некоторых вариантах осуществления изобретения состав наносится на слизистую поверхность, чтобы сделать слизистую оболочку более аморфной, тогда как в других примерах состав наносится, чтобы сделать слизистую оболочку более твердой. Например, для минимизации поглощения патогенов или уменьшения выдыхания частиц разрабатываются составы для увеличения твердости слизистой выстилки, т.е. гдеменее 45 (см. Ур. 2 выше). В противоположность, для увеличения поглощения препарата состав разрабатывают для увеличения текучести слизистой оболочки, т.е. гдеболее 45 (см. Ур. 2 выше). а. Проводящие агенты. Составы содержат вещества, легко ионизируемые в среде водного или органического растворителя(также здесь называются "проводящие агенты"), такие как соли, ионогенные ПАВ, заряженные аминокислоты, заряженные белки или пептиды или заряженные вещества (катионные, анионные или цвиттерионные). Подходящие соли включают любую форму соли элементов натрия, калия, магния, кальция,алюминия, кремния, скандия, титана, ванадия, хрома, кобальта, никеля, меди, марганца, цинка, олова и похожих элементов. Примеры включают хлорид натрия, ацетат натрия, бикарбонат натрия, карбонат натрия, сульфат натрия, стеарат натрия, аскорбат натрия, бензоат натрия, бифосфат натрия, фосфат натрия,бисульфит натрия, цитрат натрия, борат натрия, глюконат натрия, хлорид кальция, карбонат кальция,ацетат кальция, фосфат кальция, альгинит кальция, стеарат кальция, сорбат кальция, сульфат кальция,глюконат кальция, карбонат магния, сульфат магния, стеарат магния, трисиликат магния, бикарбонат калия, хлорид калия, цитрат калия, борат калия, бисульфит калия, бифосфат калия, альгинат калия, бензоат калия, хлорид магния, сульфат меди, хлорид хрома, хлорид олова и метасиликат натрия и также похожие соли. Подходящие ионогенные ПАВ включают додецилсульфат натрия (SDS) (также известный как лаурилсульфат натрия (SLS, лаурилсульфат магния, полисорбат 20, полисорбат 80 и похожие ПАВ. Подходящие заряженные аминокислоты включают L-лизин, L-аргинин, гистидин, аспартат, глутамат,глицин, цистеин, тирозин. Подходящие заряженные белки или пептиды включают белки или пептиды,содержащие заряженные аминокислоты, кальмодулин (СаМ) и тропонин С. Могут использоваться заряженные фосфолипиды, такие как 1,2-диолеоил-sn-глицеро-3-этилфосфохолин трифлат (EDOPC) и алкил фосфохолиновые триместры. Отрицательно заряженные фосфолипиды включают фосфатидилинозитол,фосфатидилсерин, фосфатидилглицерин и фосфатидную кислоту, кардиолипины, диалканоил фосфатидилглицерины (дипальмитоил фосфатидилглицерин и димиристоил фосфатидилглицерин), фосфатидилинозит 4-фосфат (PIP), фосфатидилинозит 4,5-бифосфат (PIP2) и фосфатидилэтаноламины. Положи-5 016072 тельно заряженные фосфолипиды включают диолеоил триметиламмонийпропан, сложные эфиры фосфатидных кислот, таких как дипальмито-илфосфатидной кислоты и дистеароилфосфатидной кислоты, с аминоспиртами, такими как гидроксиэтилендиамин. Предпочтительными составами являются составы, содержащие соли, такие как физиологический(0,15 М NaCl или 0,9%) раствор, раствор CaCl2, CaCl2 в физиологическом растворе или физиологический раствор, содержащий ионогенные ПАВ, такие как SDS или SLS. В предпочтительном варианте осуществления изобретения состав содержит физиологический раствор и CaCl2. Подходящие интервалы концентраций соли или других проводящих/заряженных соединений могут варьировать от около 0,01% до около 20% (масса проводящего или заряженного соединения/общая масса состава), предпочтительно между 0,1 и около 10% (масса проводящего или заряженного соединения/общая масса состава), наиболее предпочтительно от 0,1 до 7% (масса проводящего или заряженного соединения/общая масса состава). В предпочтительном варианте осуществления изобретения состав содержит гипертонический физиологический раствор (т.е. концентрация хлорида натрия больше 0,9 мас.%). Давно известно, что солевые растворы вводятся в течение длительного времени в легкие с небольшими количествами терапевтически активных агентов, таких как бета агонисты, кортикостероиды или антибиотики. Например, раствор для ингаляций VENTOLIN (GSK) - это раствор сульфата альбутерола,используемый при лечении хронической астмы и симптомов бронхоспазма, вызванного физической нагрузкой. Раствор VENTOLIN для распыления готовится (пациентом) смешиванием 1,25-2,5 мг сульфата альбутерола (в 0,25-0,5 мл водного раствора) в стерильном нормальном физиологическом растворе до общего объема 3 мл. Нежелательные эффекты, связанные с доставкой физиологического раствора в легкие путем распыления раствора VENTOLIN, обнаружены не были, даже несмотря на то, что время распыления могло варьировать в пределах 5-15 мин. Физиологический раствор также вводится в более значительных количествах для индуцирования отхаркивания. Часто эти солевые растворы являются гипертоническими (концентрации хлорида натрия больше 0,9 мас.%, часто вплоть до 5 мас.%), и в основном они вводятся в течение вплоть до 20 мин.b. Активные ингредиенты. Составы, раскрытые здесь, могут использоваться любым путем для доставки ряда органических и неорганических молекул, особенно низкомолекулярных препаратов, таких как противовирусные и антибактериальные препараты, включая антибиотики, антигистамины, бронходилаторы, подавители кашля,противовоспалительные препараты, вакцины, адъюванты и отхаркивающие средства. Примеры макромолекул включают белки и большие пептиды, полисахариды, олигосахариды и молекулы нуклеиновых кислот ДНК и РНК, а также их аналоги, имеющие терапевтические, профилактические или диагностические активности. Молекулы нуклеиновых кислот включают гены, антисмысловые молекулы, которые связываются с комплементарными ДНК для ингибирования транскрипции, а также рибозимы. Предпочтительными агентами являются противовирусные, стероидные, бронходилаторы, антибиотики, ингибиторы продуцирования слизи, а также вакцины. В предпочтительном варианте осуществления изобретения концентрация активного агента находится в пределах от около 0,01 до около 20 мас.%. В более предпочтительном варианте осуществления изобретения концентрация активного агента находится в пределах от около 0,1 до около 10%.II. Носители и аэрозоли для введения. Состав может вводиться как раствор, суспензия, спрей, туман, пена, гель, пар, капли, частицы или в форме сухого порошка (например, используя дозированный ингалятор, включающий HFA пропилент,дозированный ингалятор с не-HFA газом-вытеснителем, небулайзер, баллончик под давлением или непрерывный распылитель). Носители можно разделить на носители для введения через растворы или суспензии (жидкие составы) и на носители для введения в виде частиц (составы на основе сухого порошка). А. Лекарственные формы для нанесения на различные слизистые поверхности. Для нанесения на слизистые поверхности дыхательных путей состав обычно находится в форме раствора, суспензии или сухого порошка. Предпочтительно состав распыляется в форме аэрозоля. Состав может быть образован с помощью любых аэрозольных аппаратов, таких как порошковый ингалятор(DPI), небулайзеры или дозированные ингаляторы под давлением (pMDI). Термин "аэрозоль" при использовании здесь относится к любому препарату высокодисперсного тумана из частиц обычно менее 10 мкм в диаметре. Предпочтительный средний диаметр аэрозольных частиц водного состава около 5 мкм,например между 0,1 и 30 мкм, более предпочтительно между 0,5 и 20 мкм и наиболее предпочтительно между 0,5 и 10 мкм. Для нанесения на слизистую оболочку полости рта, включая слизистую оболочку щеки, состав может вводиться как твердое вещество, которое растворяется после введения в рот и/или прилипает к слизистой поверхности, или как жидкость. Для нанесения на вагинальную слизистую оболочку состав предпочтительно используется в виде вязкого раствора или суспензии, геля, пены, мази, крема, лосьона или суппозитория. Необязательно, состав может быть помещен в устройство для введения, например в виде вагинального кольца. Для нанесения на слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта состав обычно используется в-6 016072 форме раствора, суспензии, твердой лекарственной формы (например, капсула или таблетка) или сухого порошка. Необязательно, состав является биоадгезивным и может содержать один или более биоадгезивных полимеров или другие наполнители.A. Жидкие составы. Были разработаны аэрозоли для доставки терапевтических агентов в дыхательные пути, см., например, Adjei, А. и Garren, J. Pharm. Res., 7: 565-569 (1990) и Zaren, P. и Lamm, J.-W. J. Int. J. Pharm., 114: 111-115 (1995). Они обычно образуются распылением раствора или суспензии под давлением посредством небулайзера или посредством использования дозированного ингалятора ("MDI"). В предпочтительном варианте осуществления изобретения - это водные растворы или суспензии.B. Порошковые составы. Форма дыхательных путей - это основной барьер поступлению препарата в легкие. Легкие устроены для захвата вдыхаемых частиц инородного вещества, таких как пыль. Существует три основных механизма осаждения: выпадение, седиментация и броуновское движение (J.M. Padfield, 1987, In: D. GandertonТ. Jones eds. Drug Delivery to the Respiratory Tract, Ellis Harwood, Chicherster, U.K.). Выпадение происходит, когда частицы не могут оставаться внутри воздушного потока, особенно в разветвлении дыхательных путей. Они адсорбируются на слизистом слое, покрывающем стенки бронхов, и вычищаются мукоцилиарным движением. Выпадение в основном происходит с частицами диаметром более 5 мкм. Меньшие частицы ( 5 мкм) могут оставаться в воздушном потоке и переноситься глубоко в легкие. Седиментация часто происходит в более низкой дыхательной системе, где воздушный поток медленнее. Очень маленькие частицы ( 0,6 мкм) могут осаждаться броуновским движением. Этот режим нежелателен, поскольку осаждение не может быть нацелено на альвеолы (N. WorakulJ.R. Robinson, 2002, In:Polymeric Biomaterials, 2nd ed. S. Dumitriu ed. Marcel Dekker. New York). Предпочтительный средний диаметр для аэродинамически легких частиц для ингаляции по меньшей мере около 5 мкм, например между 5 и 30 мкм, наиболее предпочтительно между 3 и 7 мкм в диаметре. Частицы могут быть выполнены из подходящего материала, шероховатостью поверхности, диаметром и насыпной плотностью для локализованной доставки к выбранным областям дыхательных путей, таких как глубокие легкие или верхние дыхательные пути. Например, более высокая плотность или частицы большего размера могут использоваться для доставки в верхние дыхательные пути. Похожим образом, смесь частиц различного размера, при условии того же или различного терапевтического агента, может быть введена в различные целевые области легких за одно введение. При использовании здесь фраза "аэродинамически легкие частицы" относится к частицам, имеющим среднюю насыпную плотность менее около 0,4 г/см 3. Насыпная плотность частиц сухого порошка может быть определена стандартным USP измерением насыпной плотности. Насыпная плотность - это стандартная мера массовой плотности оболочки. Массовая плотность оболочки изотропной частицы определяется как масса частицы, поделенная на минимальный сферический объем оболочки, в которую она может быть заключена. Характеристики, способствующие низкой насыпной плотности, включают нерегулярную структуру поверхности и пористую структуру. Порошковые составы ("DPF") с большим размером частиц имеют улучшенные характеристики текучести, такие как меньшая аггрегация (Visser, J., Powder Technology, 58: 1-10 (1989, облегченную аэрозолизацию и потециально меньший фагоцитоз. Rudt, S. и R.H. Muller, J. Controlled Release, 22: 263-272(1992); Tabata Y. и Y. Ikada, J. Biomed. Mater. Res., 22: 837-858 (1988). Сухие порошковые аэрозоли для ингаляционной терапии в основном производятся со средними диаметрами, главным образом, в пределах менее 5 мкм, хотя предпочтительный интервал аэродинамического диаметра является между 1 и 10 мкм.Aerosol Delivery", in Topics in Pharmaceutical Sciences, 1991, Crommelin, D.J. и Midha K.K., Eds., Medpharm Scientific Publishers, Stuttgart, p. 95-115 (1992). Крупные частицы-"носители" (несодержащие препарат) совместно доставлялись с терапевтическими аэрозолями, чтобы способствовать эффективной аэрозолизации наряду с другими возможными выгодами, French, D.L., Edwards, D.A. и Niven, R.W., J. Aerosol Sci., 27: 769-783 (1996). Частицы с временем распада и высвобождения в пределах от секунд до месяцев могут быть сконструированы и произведены установленными в этой области способами. Частицы могут состоять только из проводящего агента (агентов) или в комбинации с противовирусным, антибактериальным, антимикробным препаратом, ПАВ, белками, пептидами, полимером или их комбинацией. Образцы ПАВ включают L-альфа-фосфатидилхолин дипальмитоил ("DPPC"), дифосфатидилглицерин (DPPG), 1,2-дипальмитоил-sn-глицеро-3-фосфо-L-серин (DPPS), 1,2-дипальмитоил-snглицеро-3-фосфохолин (DSPC), 1,2-дистеароил-sn-глицеро-3-фосфоэтаноламин (DSPE), 1-пальмитоил-2 олеоилфосфатидилхолин (РОРС), жирные спирты, полиоксиэтилен-9-лауриловый эфир, поверхностноактивные жирные кислоты, триолеат сорбита (Span 85), гликохолат, сурфактин, полоксомеры, сложные эфиры сорбита и жирных кислот, тилоксапол, фосфолипиды и алкилированные сахара. Полимеры могут использоваться для оптимизации характеристик частиц, включая: i) взаимодействия между агентом, который следует доставить, и полимером для обеспечения стабилизации агента и сохранения активности при доставке; ii) степень деградации полимера и, следовательно, профиль высвобождения препарата; iii) поверхностные характеристики и способности к нацеливанию посредством химической модификации иiv) пористость частиц. Полимерные частицы могут быть получены при помощи выпаривания растворителя однократной и двойной эмульсии, распылительной сушки, экстракции растворителем, выпаривания растворителя, разделением фаз, простой и комплексной коацервации, полимеризации на границе фаз и других методов, хорошо известных специалисту в данной области техники. Частицы могут быть произведены с использованием методов получения микросфер или микрокапсул, известных в этой области. Предпочтительными методами производства являются распылительная сушка и сублимационная сушка,что влечет за собой использование раствора, содержащего проводящие/заряженные вещества, распыление раствора на субстрат с образованием капель желаемого размера и удаление растворителя.III. Применение проводящих составов. Были разработаны составы, способные изменять биофизические свойства слизистой оболочки внутри организма для доставки по любому доступному пути, они могут использоваться по нескольким различным назначениям: уменьшение распространения инфекционных заболеваний (как вирусных, так и бактериальных), таких как ТОРС, грипп, туберкулез, а также РСВ у людей и ящур у парнокопытных животных; снятие раздражения и гиперемии дыхательных путей вследствие респираторных состояний,включая острую инфекцию (например, обычную простуду), астму, хронический бронхит, эмфизему,бронхоэктаз; минимизация загрязнения внешней среды вследствие образования частиц во время дыхания, кашля, чихания или речи (что особенно важно в применениях в чистой комнате); уменьшение или предотвращение появления обструктивного ночного апноэ и некоторых случаев синдрома раздраженной толстой кишки, хроническое обструктивное заболевание легких (COPD), кистозный фиброз и дизентерия; а также контроль кинетики поглощения молекул препарата и патогенов.A. Введение составов для доставки препарата. В одном варианте осуществления изобретения проводящий состав содержит препарат и подходящую проводимость для увеличения вязкоупругости слизистой мембраны в месте введения состава. Препарат может быть проводящим агентом, или состав может содержать препарат и проводящий агент. Проводящий состав может быть введен посредством ингаляции для взаимодействия с границей фаз воздух/жидкость трахеобронхиального слизистого слоя для модификации биофизических свойств слизистого слоя и улучшения доставки препарата и диффузии к клеткам дыхательных путей. Альтернативно, состав может вводиться парентерально, внутрь, ректально, вагинально или локально, или нанесением на область глаз для взаимодействия с другими слизистыми поверхностями. В некоторых случаях было отмечено, что высокая вязкоупругость слюны вызывает более крупнопористый транспорт наночастиц (Sanders, N.N., De Smedt, S.C., Rom-paey, E.V., Simoens, P., De Baets, F.Demeester, J. (2000) Am J. Respir Crit Med., 162, 1905-1911). Следовательно, эти составы могут вызывать результирующую движущую силу или градиент от границы фаз воздух/жидкость к клеткам для повышенного поглощения препарата.B. Введение составов для доставки препарата для предварительного лечения. Проводящие составы могут применяться в качестве доставки препарата "для предварительного лечения". В одном варианте осуществления изобретения сначала доставляется проводящий состав, а затем пациенту доставляется состав препарата. Препаратом может служить любой из широкого ряда препаратов, включая противовирусные, si-РНК составы и липосомальные составы. Когда проводящий состав вводится посредством ингаляции, он предназначается для изменения биофизических свойств границы фаз жидкости оболочки дыхательных путей увеличением или уменьшением их эластичности, в зависимости от желаемого результата, для улучшения последующей доставки препарата. Альтернативно, состав может вводиться парентерально, орально, ректально, вагинально или локально, или нанесением на область глаз для взаимодействия с другими слизистыми поверхностями. В некоторых случаях было отмечено, что индуцирование больших градиентов в биофизических свойствах (поверхностное натяжение и вязкоупругие свойства) улучшает транспорт или глубину погружения субмикронных тефлоновых частиц (Im Hof, V., Gehr, P., Gerber, V., Lee, M.M.Schurch, S. (1997) Respir. Physiol., 109, 81-93 и Schurch,S., Gehr, P., Im Hof, V., Geiser, M.Green, F. (1990) Respir. Physiol., 80, 17-32). С. Введение проводящих составов для изменения транспорта и поглощения патогенов. В другом варианте осуществления изобретения проводящий состав содержит подходящую проводимость для увеличения вязкоупругости или изменения градиента заряда слизистой мембраны в месте введения состава для предотвращения или уменьшения кинетики поглощения патогенов в организме. В некоторых случаях было отмечено, что индуцирование больших градиентов улучшает транспорт и адгезию микробных агентов (см. Goldberg, S., и др., J. Bacteriology, 172, 5650-5654 (1990 и может изменить входные ворота вирусной инфекции (Davis, H.E., и др., Biophys J., 86, 1234-1242 (2004. Проводящий состав предназначен для изменения биофизических свойств границы фаз жидкости оболочки дыхательных путей увеличением или уменьшением их эластичности в зависимости от желаемого результата или для изменения взаимодействия заряда на границе фаз воздух/жидкость ткани оболочки дыхательных путей. Состав может содержать катионные или анионные молекулы для достижения этого эффекта. Это изменение в градиенте заряда впоследствии предотвратит или замедлит поглощение и транспорт патогена внутрь клеток или изменит высвобождение воспроизведенного патогена обратно в межклеточное пространство. Альтернативно, градиент заряда может изменять адгезию или иммуноген-8 016072 ность патогена. Проводящий состав наносится локально путем ингаляции. Однако может также быть введен парентерально, орально, ректально, вагинально или локально, или нанесением на область глаз для взаимодействия с другими слизистыми поверхностями.D. Введение проводящих составов для уменьшения количества выдыхаемых частиц. В другом варианте осуществления изобретения проводящий состав содержит подходящую проводимость для увеличения вязкоупругости слизистой мембраны в месте введения состава для подавления или уменьшения образования биоаэрозольных частиц во время дыхания, кашля, чихания и/или речи. Предпочтительно состав вводится одному или более пациентам, имеющим бактериальную или вирусную инфекции, для уменьшения или ограничения распространения легочных инфекций на других животных или людей, особенно бактериальных или вирусных инфекций. Альтернативно, состав может вводиться здоровым субъектам или пациентам с ослабленным иммунитетом для предотвращения или уменьшения поглощения патогенов организмом. Е. Введение в дыхательные пути. Дыхательные пути - это структура, участвующая в газообмене между атмосферой и кровотоком. Легкие - это разветвленные структуры, оканчивающиеся альвеолами, где происходит газообмен. Площадь поверхности альвеол является самой большой в дыхательной системе, и на ней происходит поглощение препарата. Альвеолы покрыты тонким эпителием без ресничек или слоем слизи и выделяют поверхностно-активные фосфолипиды, J.S. PattonR.M. Platz, 1992, Adv. Drag Del. Rev., 8:179-196. Дыхательные пути включают верхние дыхательные пути, включая ротовую часть глотки и гортань,за которой следуют нижние дыхательные пути, которые включают трахею, за которой следуют раздвоения на бронхи и бронхиолы. Верхние и нижние дыхательные пути называются проводящие дыхательные пути. Концевые бронхиолы затем разделяются на дыхательные бронхиолы, которые ведут к конечной респираторной области, альвеолы или глубокое легкое. Глубокое легкое, или альвеолы, является главной мишенью ингаляционных терапевтических аэрозолей для системной доставки препаратов. Составы обычно вводятся пациенту для доставки эффективного количества для изменения физических свойств, таких как поверхностное натяжение и вязкость эндогенной жидкости в верхних дыхательных путях, таким образом улучшая доставку к легким, и/или подавляя кашель, и/или улучшая выведение из легких. Эффективность может быть измерена с использованием системы, описанной ниже. Например,физиологический раствор может вводиться в объеме 1 г нормальному взрослому. Затем измеряется выдыхание частиц. Затем оптимизируют доставку для минимизации дозы и количества частиц. Составы могут вводиться с использованием дозированного ингалятора ("MDI"), небулайзера, или с использованием порошкового ингалятора. Походящие приспособления коммерчески доступны и описаны в литературе. Дозировка аэрозоля, составы и системы доставки могут выбираться для определенного терапевтического применения, как описано у Gonda, I. "Aerosols for delivery of therapeutic and diagnostic agents tothe respiratory tract," в Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems, 6:273-313, 1990 и в Moren,"Aerosol dosage forms and formulations," в Aerosols in Medicine, Principles, Diagnosis and Therapy, Moren и др., Eds. Elsevier, Amsterdam, 1985. Доставка осуществляется одним из нескольких способов, например, используя дозированный ингалятор, включающий ГФА газ-вытеснитель, дозированный ингалятор с не-ГФА газом-вытеснителем, небулайзер, баллончик под давлением или непрерывный распылитель. Например, пациент может смешать высушенный порошок предварительно суспендированного препарата с растворителем и затем распылить его. Возможно более целесообразным является применять предварительно распыленный раствор, регулируя вводимую дозу и избегая возможных потерь суспензии. После распыления может быть возможным повысить давление аэрозоля и вводить его посредством дозированного ингалятора ("MDI"). Небулайзеры создают мелкодисперсный туман из раствора или суспензии, который вдыхает пациент. Могут использоваться приспособления, описанные в патенте США 5, 709, 202, Lloyd и др. MDI обычно включает контейнер, находящийся под давлением и имеющий дозирующий клапан, где контейнер наполнен раствором или суспензией, и газ-вытеснитель. Сам растворитель может действовать как вытеснитель, или состав может быть комбинирован с газом-вытеснителем, таким как FREON (E.I. Du Pont DeNemours and Co. Corp.). Состав представляет собой мелкодисперсный туман на выходе из контейнера вследствие падения давления. Газ-вытеснитель и растворитель могут целиком или частично испаряться вследствие падения давления. В альтернативном варианте осуществления изобретения состав находится в форме соли (солей) или другого(их) проводящего(их) вещества(веществ), которые диспергированы на или в наполнителе (наполнителях). Наполнитель является предпочтительно безопасным (безвредным) и рассасывающимся материалом. Обычно наполнители включают декстран, лактозу и маннит. Пациенты, которых необходимо лечить, включают тех, кто находится в группе риска инфицирования, пациентов с вирусной и бактериальной инфекцией, аллергиков, астматиков и людей, работающих с пациентами с ослабленным иммунитетом или инфицированными пациентами.-9 016072 Состав может вводиться людям или животным, таким как скаковые лошади, селекционный крупный рогатый скот или животные в неволе, находящиеся на грани исчезновения, для защиты этих животных от инфекции при попадании вируса. Это может быть осуществлено путем помещения системы распыления рядом с водными станциями и включения аэрозолизации при приближении или покидании станции животными. Состав может распыляться над животными, когда они идут по проходам или загонам, или распыляться из распылительных грузовиков или даже с самолетов, предназначенных для распыления удобрений. Индивидуальные распылители, работающие от аккумуляторов, которые в настоящее время используются для распыления инсектицидов, можно адаптировать под использование для введения растворов животным для минимизации образования биоаэрозолей и/или диспергирования. Состав может вводиться людям или животным при возникновении вирусной или бактериальной вспышки для предотвращения распространения заболевания до уровней эпидемии. Животные внутри радиуса 10 км от вспышки ящура в настоящее время считаются инфицированными. Эти животные впоследствии забиваются и дезинфицируются. Эта аэрозольная система может вводиться немедленно животным внутри зоны радиусом 10 км и в последующей буферной зоне вне этой области для обеспечивания сдерживания размножения. Аэрозоль затем может вводиться в течение времени, необходимого для обеспечения успеха, т.е. за пределами нормального периода между первой инфекцией и появлением симптомов. Состав может вводиться людям или животным путем создания водной среды, в которой люди и животные передвигаются или остаются в течение достаточных периодов времени для существенного лечения легких. Эта атмосфера может создаваться небулайзером или даже увлажнителем. Несмотря на то что составы описаны главным образом в отношении введения в легкие, следует понимать, что составы могут вводиться отдельным животным или людям посредством ингаляции; парентерально, орально, ректально, вагинально или локально, или нанесением на область глаз.IV. Другие методы для изменения заряда слизистой оболочки. Изменение биофизических свойств слизистой оболочки может быть достигнуто альтернативными способами. В одном способе на тело пациента, которого необходимо лечить, помещаются электроды или накладки, и генерируется электрическое поле. Это может привести к изменению местоположения заряда,концентрации ионов или ионной силы слизистой оболочки и, следовательно, модификации ее биофизических свойств. Настоящее изобретение будет далее разобрано путем ссылки на следующие неограничивающие примеры. Примеры Составы миметической слизи и способы, используемые в исследованиях in vitro. Составы миметической слизи. Малопрочные полимерные гели с реологическими свойствами, похожими на трахеобронхиальную слизь, получали так же, как King и др., Nurs Res. 31(6):324-9 (1982), используя растворы смолы плодов рожкового дерева (LBG) (Fluka BioChemika), которые были сшиты тетраборатом натрия (Na2B4O7) (J.T.Baker). LBG в концентрации 2% мас./об. растворяли в кипящей Milli-Q дистиллированной воде. Концентрированный тетраборат натрия готовили в Milli-Q дистиллированной воде. После того как LBG раствор остыл до комнатной температуры, добавляли небольшие количества раствора тетрабората натрия и смесь медленно вращали в течение 1 мин (также здесь называется "миметическая слизь"). Определенный объем пресноводной миметической слизи затем наносили на модель трахеи (обработанный желоб), создавая глубину миметика, основанную на геометрии желоба. Слои миметической слизи оставляли в течение 15 мин для сшивания перед началом экспериментов in vitro. Конечные концентрации тетрабората натрия находились в пределах 1-3 мМ. Способы. Следующий метод in vitro использовали для тестирования эффективности различных составов, таких как физиологический раствор или хлорид кальция в физиологическом растворе. Как описано выше,миметическая слизь наносилась на модель трахеи (желоб) и оставлялась на 15 мин для сшивания. Желоб соединяли с аппаратом, имитирующим дыхание, (модификация машины "кашля" King и др. (М. King,J.M. Zahm, D. Pierrot, S. Vaquez-Girod, E. Puchelle, Biorheology, (1989) 26:737-745. Момент дыхания установленного потока воздуха над поверхностью миметика инициировали через модель желоба (это моделировало дыхание над слоем слизи внутри трахеи). Фиг. 1 - это схема аппарата, имитирующего дыхание,использованного в этих исследованиях. Сдвиг, образующийся на поверхности миметика, вызывал образование аэрозольных частиц, которые захватывались воздушным потоком и уносились вниз. Оптический счетчик частиц (ОРС) (номер 20 на фиг. 1) (CLiMET Instruments, Redlands, CA) помещали внизу по течению желоба для подсчета и измерения размера образованных аэрозольных частиц. Полностью тест-система in vitro показана на фиг. 1. Компоненты следующие. 1. Резервуар со сжатым воздухом - подает сжатый воздух в систему. 2. Регулятор давления. 3. 10-нм тефлоновый мембранный фильтр - фильтрует сжатый воздух для обеспечения низкого со- 10016072 держания частиц перед попаданием воздуха в систему. 4. Биошкаф Бейкера - предотвращает попадание частиц из атмосферы. 5. Воздуховыпускной клапан безопасности - предотвращает избыточное давление в системе. 6. Воздухонепроницаемый 6,2-л сосуд под давлением - обеспечивает контролируемый выход сжатого воздуха в систему (имитирует емкостную функцию легких). 7. Светодиодный манометр давления. 8. Asco двухканальный электромагнитный клапан - электромеханический переключатель для контроля доставки сжатого воздуха к желобу. 9. Переключатель открывания/закрывания для электромагнитного клапана. 10. Fleisch4 пневмотахограф - обеспечивает ламинарный поток воздуха к датчику давления. 11. Valydine DP45 датчик давления - измеряет перепад давления через пневмотахограф. 12. Pall Conserve фильтр - предотвращает попадание в систему частиц, образованных механическим действием электромагнитного клапана. 13. Valydine CD15 демодулятор/усилитель сигнала - управляет электрическим сигналом, полученным от датчика давления, для системы сбора данных. 14. Модель трахеи (желоб) - обработанный акриловый материал 301,61,6 см (LWН) для имитации трахеи. 15. Регулируемая подставка - выравнивает желоб. 16. Конденсаторная ловушка - предотвращает переносное движение миметической слизи от попадания в камеру сдерживания. 17. Компьютер для сбора данных. 18. Ловушка - гасит разницы давлений в системе для предотвращения избыточного давления в камере сдерживания. 19. Камера сдерживания - предотвращает попадание аэрозольных капель в атмосферу до измерения ОРС. 20. CLiMET 500 ОРС - измеряет количество и физические размеры аэрозольных частиц посредством лазерной дифракции.CLiMET ОРС пропускает поток воздуха по пути лазерного луча 1 CFM. Частицы внутри потока воздуха вызывают дифракцию света лазера при столкновении с лучом, при этом измеряется интенсивность дифрагированного света. Затем интенсивность и частота дифракции используются для вычисления общего количества частиц, как и их физического размера. Может быть применен альтернативный способ, использующий меченые наночастицы, которые вводятся в миметик, а затем уносятся вниз в аэрозольных каплях и собираются с помощью фильтра, помещенного на выход из желоба, для дальнейшего анализа. Был протестирован ряд составов для определения их воздействия на биофизические свойства слизистой оболочки, такие как поверхностная вязкоупругость и поверхностное натяжение. Каждый состав наносили на слой слизи аэрозолизацией состава с помощью подходящего способа аэрозолизации. Для растворов/суспензий использовался небулайзер Aeroneb Go (Aerogen, Mountain View, CA). Небулайзер Aeroneb Go использует технологию вибрирующей сетки для аэрозолизации раствора. Время аэрозолизации было установлено на 2 мин для всех тестов. Миметик помещали на входе в желоб, а давление воздуха устанавливали на 3 фунт/дюйм 2, имитируя кашель. Эти условия были выбраны на основе оптимизированного тангенса и нормальных стрессах, происходящих по объему миметика, для минимизации движения миметика в клапан/ловушку жидкости и разбрызгивания миметической массы по стенкам желоба. Пример 1. Исследование in vitro воздействия различных составов на количество частиц с использованием SRM аппарата. Четыре состава тестировали in vitro с использованием SRM аппарата, описанного выше, и сравнивали с одной миметической слизью (имитация), используемой в качестве образца. В каждом эксперименте применяли получение миметической слизи и метод SRM. Тестировали следующие составы: (1) 0,9% изотонический физиологический раствор, (2) 1,29% хлорид кальция (CaCl2), растворенный в 0,9% изотоническом физиологическом растворе, (3) 0,1% додецилсульфат натрия (SDS), растворенный в 0,9% изотоническом физиологическом растворе, (4) 1% декстран, растворенный в 0,9% изотоническом физиологическом растворе. Высота миметика, нанесенного на желоб, поддерживалась постоянной 2 мм (общий объем миметика 6,4 мл) для всех тестов. Миметик сшивался в течение 15 мин, и каждый состав затем распыляли на миметик при помощи Aeroneb Go (Aerogen, Mountain View, CA) в течение 2 мин перед тестом. Каждый тест повторяли, по меньшей мере, трижды и затем вычисляли средние кумулятивные количества и значения стандартного отклонения. Эти результаты графически представлены на фиг. 2. Как показано на фиг. 2, каждый состав показал подавление частиц на один порядок величины или больше. Изотонический физиологический раствор, содержащий CaCl2, показывает наибольшее подавление частиц, т.е. три порядка величины. Пример 2. Влияние составов (в физиологическом и водном растворах) на снижение выдыхаемых аэрозольных частиц при измерении in vitro при помощи SRM аппарата.- 11016072 Для дальнейшего понимания механизма, лежащего в основе подавления частиц, были приготовлены составы как в деионизированной (DI) воде, так и в физиологическом растворе. В каждом эксперименте применяли получение миметической слизи и метод SRM. Высота миметика, нанесенного на желоб,поддерживалась постоянной 2 мм (общий объем миметика 6,4 мл) для всех тестов. Миметик сшивался в течение 15 мин, и каждый состав затем распыляли на миметик при помощи Aeroneb Go (Aerogen, Mountain View, CA) в течение 2 мин перед тестом. Каждый тест повторяли, по меньшей мере, трижды и затем вычисляли средние кумулятивные количества и значения стандартного отклонения. Эти результаты графически представлены на фиг. 3. Как показано на фиг. 3, когда физиологический раствор, используемый в данном составе, заменяется деионизированной (DI) водой, эффективность подавления частиц данного состава падает. Для CaCl2 способность состава подавлять частицы только незначительно уменьшалась при замене DI водой, но и DI вода, и физиологический раствор, содержащий CaCl2, были лучше, чем просто физиологический раствор. Однако для составов, содержащих SDS или декстран, подавление становится незначительным при замене физиологического раствора DI водой. Эти результаты показывают, что соли (NaCl и CaCl2) играют ключевую роль в подавлении образования частиц. Пример 3. Значения проводимости различных составов и влияние проводимости состава на кумулятивные количества частиц при измерении in vitro при помощи SRM аппарата. Для того чтобы определить влияние заряда/проводимости состава на подавление образования частиц, измеряли проводимость различных составов и строили график зависимости от кумулятивных количеств частиц. Тестировали следующие десять составов: (1) физиологический раствор 0,45%, (2) изотонический физиологический раствор 0,9%, (3) физиологический раствор 1,45%, (4) CaCl2 в изотоническом физиологическом растворе (1,29%), (5) CaCl2 в DI воде (1,29%), (6) CaCl2 в DI воде (1,87%), (7) SDS в изотоническом физиологическом растворе (0,1%), (8) SDS в DI воде (0,1%), (9) декстран в изотоническом физиологическом растворе (1%) и (10) декстран в DI воде (1%). Значение проводимости для каждого состава и для миметической слизи измеряли с помощью дзета-сайзера ZetaPALS (Brookhaven InstrumentsCorp, Holtsville, NY). Этот прибор измеряет дзета-потенциал данного раствора/состава, сначала измеряя его проводимость (чтобы определить силу прилагаемого электрического тока), а затем оптически измеряя подвижность раствора. Данные по проводимости приводятся до инициации измерения дзетапотенциала, и это значение приведено в табл. 1. Проводимость находится в обратной зависимости от электрического сопротивления данного образца и зависит от силы/концентрации заряда в образце, как и от подвижности заряда. Применяется геометрический фактор коррекции (измерительная постоянная элемента, определяемая делением длины элемента на площадь электрода), что приводит к тому, что проводимость выражается удельной проводимостью в микросименсах на сантиметр. Таблица 1 Проводимость десяти составов и миметической слизи В этом эксперименте применяли получение миметической слизи и метод SRM. Высота миметика,нанесенного на желоб, поддерживалась постоянной 2 мм (общий объем миметика 6,4 мл) для всех тестов. Миметик сшивался в течение 15 мин, и каждый состав затем распыляли на миметик при помощиAeroneb Go (Aerogen, Mountain View, CA) в течение 2 мин перед тестом. Каждый тест повторяли, по меньшей мере, трижды и затем вычисляли средние кумулятивные количества и значения стандартного отклонения. Фиг. 4 - это график зависимости количеств выдыхаемых частиц данного состава (из in vitroSRM тестов) от проводимости данного состава. Как показано на фиг. 4, очевидна сильная корреляция между проводимостью и количествами выдыхаемых частиц, т.е. чем выше проводимость, тем ниже общее количество частиц. Следовательно, составы с более высокой проводимостью приводят к более сильному подавлению аэрозольных капель. Пример 4. Сравнение значений проводимости и тангенса потерь (при измерении межфазным реометром напряжения). Значения G', G", G и Tanполучали при помощи межфазного реометра напряжения (ISR) для миметической слизи, как и для миметика с одним из нескольких составов (0,9% NaCl в воде (изотонический физиологический раствор), 1,29% CaCl2 в физиологическом растворе, 0,1% SDS в физиологическом растворе и 1,0% декстран в физиологическом растворе), распыленных на поверхность. В ISR использовался намагниченный стержень с малым соотношением диаметра к длине (для получения данных на границе раздела фаз и ограничения объемных эффектов). Стержень помещали на поверхность образца, помещенного в небольшой желоб. Поперек образца прикладывали осциллирующее магнитное поле (с частотой 0,25 Гц для имитации дыхания) в качестве напряжения, заставляющее стержень двигаться по направлению своей длины. Оптическая камера захватывала движение, а программное обеспечение по распознаванию изображений использовали для вычисления ответа (расстояния, прошедшего стержнем, или деформацию). Затем по этим данным определяли G', G", G и тангенс потерь (Tan ). Фиг. 5 - это график, показывающий зависимость проводимости для каждого состава от тангенса потерь. Видна корреляция, где чем ниже тангенс потерь (включая наиболее упругий образец), тем выше проводимость. Когда эти данные сравнили с корреляцией, обнаруженной между проводимостью и количеством выдыхаемых частиц (пример 3), она показала взаимосвязь, при которой количество выдыхаемых частиц уменьшается с увеличением проводимости (повышенная ионная сила/концентрация и подвижность заряда) и уменьшением тангенса потерь (повышенная упругость по отношению к вязкости). Это предполагает возможный механизм, по которому количество выдыхаемых частиц уменьшается: добавление заряда посредством применения состава, распыленного на поверхности миметика, изменяет вязкоупругость миметика, уменьшая тангенс потерь и увеличивая механическую упругость поверхности (G) посредством увеличения сшивающего и химического связывания на поверхности миметика. Пример 5. Эффективность различных составов с различными значениями проводимости для подавления образования частиц при сдвиге в 4 фунт/дюйм 2. Чтобы далее охарактеризовать влияние проводимости/заряда на подавление частиц для различных составов, давление, используемое в тестировании на SRM, увеличивали с 3 до 4 фунт/дюйм 2. В тестах использовали четыре состава: изотонический физиологический раствор, 1,29% CaCl2, растворенный в изотоническом физиологическом растворе, 1,29% CaCl2, растворенный в DI воде, и 1,8% физиологический раствор. Значения проводимости четырех составов приведены в табл. 2. Значение проводимости каждого состава измеряли при помощи дзетасайзера ZetaPALS (Brookhaven Instruments Corp., Holtsville,NY), как описано выше в примере 3. Таблица 2 Значения проводимости тестированных составов В каждом эксперименте использовали получение миметической слизи и метод SRM. Высота миметика, нанесенного на желоб, поддерживалась постоянной 2 мм (общий объем миметика 6,4 мл) для всех тестов. Миметик сшивался в течение 15 мин, и каждый состав затем распыляли на миметик при помощиAeroneb Go (Aerogen, Mountain View, CA) в течение 2 мин перед тестом. Каждый тест повторяли, по меньшей мере, трижды, затем вычисляли средние кумулятивные количества и процент подавления по сравнению со стандартной миметической слизью и суммировали на фиг. 6 А и 6 В соответственно. Как показано на фиг. 6 А и 6 В, чем выше значение проводимости состава, тем выше его способность к подавлению частиц. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Применение состава соли кальция для уменьшения поглощения патогена, при этом применение- 13016072 предусматривает введение индивидууму, нуждающемуся в этом, эффективного количества состава соли кальция, достаточного для увеличения поверхностной вязкоупругости поверхности раздела воздухжидкость слизистого слоя в месте введения состава, при этом поглощение патогена уменьшается. 2. Применение состава соли кальция по п.1, где указанная соль кальция выбрана из группы, состоящей из карбоната кальция, ацетата кальция, глюконата кальция, фосфата кальция, альгината кальция,стеарата кальция, сорбата кальция и сульфата кальция, где, возможно, указанная соль кальция представляет собой хлорид кальция. 3. Применение состава соли кальция по п.1, где указанный состав вводится в форме раствора или суспензии. 4. Применение состава соли кальция по п.1, где указанный состав вводится в легкие. 5. Применение состава соли кальция по п.1, где указанный состав также содержит соль натрия. 6. Применение состава соли кальция по п.1, где указанный состав также содержит лекарственное средство, при этом указанное лекарственное средство, возможно, выбрано из группы, состоящей из противовирусного средства, антибиотика, антигистамина, бронходилататора, средства для подавления кашля, противовоспалительного средства, стероида, ингибитора продуцирования слизи и si-РНК. 7. Применение состава соли кальция по п.1, где применение предусматривает введение состава соли кальция к поверхности раздела воздух-жидкость слизистого слоя в дыхательных путях индивидуума,нуждающегося в этом. 8. Применение состава соли кальция по п.7, где состав соли кальция содержит соль кальция и соль натрия. 9. Применение состава соли кальция по п.8, где указанный состав соли кальция вводится к поверхности раздела воздух-жидкость жидкости оболочки дыхательных путей или поверхности раздела воздухжидкость трахеобронхиального слизистого слоя. 10. Применение состава соли кальция по любому из пп.1, 7 или 8, где указанный состав вводится в виде аэрозоля. 11. Применение состава соли кальция по любому из пп.1, 7 или 8, где указанный индивидуум представляет собой человека. 12. Применение состава соли кальция по п.10, где указанный состав вводится посредством небулайзера или дозированного ингалятора. 13. Применение состава соли кальция по любому из пп.1, 7 или 8, где указанный состав также содержит наполнитель. 14. Применение состава соли кальция по любому из пп.1, 7 или 8, где указанный патоген вызывает респираторное заболевание или легочную инфекцию. Зависимость количества частиц от наносимого состава при давлении воздуха 3 фунт/дюйм 2, высоте миметика 2 мм (общий объем миметика 6,4 мл),времени сшивания 15 мин и времени аэрозолизации состава 2 мин Фиг. 2 Зависимость количества частиц от наносимого состава при давлении воздуха 3 фунт/дюйм 2, высоте миметика 2 мм (общий объем миметика 6,4 мл),времени аэрозолизации состава 2 мин и времени сшивания 15 мин Фиг. 3 Зависимость количества выдыхаемых частиц при давлении воздуха 3 фунт/дюйм 2, высоте миметика 2 мм (общий объем миметика 6,4 мл),времени аэрозолизации состава 2 мин и времени сшивания 15 мин от проводимости для каждого состава Фиг. 4 Зависимость значений проводимости (мкСм/см) от tan(при частоте 0,25, времени аэрозолизации состава 2 мин и времени сшивания 75 мин) для каждого состава Фиг. 5 Зависимость кумулятивных количеств частиц от наносимого состава при давлении воздуха 4 фунт/дюйм 2, высоте миметика 2 мм (общий объем миметика 6,4 мл),времени аэрозолизации состава 2 мин и времени сшивания 15 мин Фиг. 6 А Процент подавления количества частиц по сравнению с необработанной миметической слизью при давлении воздуха 4 фунт/дюйм 2, высоте миметика 2 мм (общий объем миметика 6,4 мл), времени аэрозолизации состава 2 мин и времени сшивания 15 мин Фиг. 6 В