Preview

Translational Medicine

Advanced search

HEMOCOMPATIBILITY OF N-CARBOXYACYL DERIVATIVES OF CHITOSAN

https://doi.org/10.18705/2311-4495-2016-3-2-80-88

Abstract

Objective. To determine hemocompatibility of N-succinyl-chitosan (SC) and N-glutaryl-chitosan (GC). Materials and methods. Effect of SC and GC on the vascular-platelet hemostasis (adhesion and agonist-induced aggregation) and anticoagulation properties (APTT, PT and TT) of SC and GC was evaluated with donor blood. The acute toxicity of SC and GC was evaluated on anesthetized rats, which was subjected to intravenous administration of 1 % solutions of SC and GC. The effect on systemic hemodynamics and the presence of hemolysis was evaluated. Cell viability assay (MTT-test) in the presence of SC and GC was carried out with HL-1 cell line for evaluation of cytotoxic potential of chitosan derivatives. Results. Intravenous administration of aqueous solutions of SC and GC (molecular weight 83,000, deacetylation degree 0.93) in acute experiments on anesthetized rats did not cause hemolysis, changes in the parameters of systemic hemodynamics and respiratory rate. The data from the platelet aggregation assays and the coagulation assays with human blood indicate that chitosan derivatives possess anticoagulant and antiplatelet properties. In the test for cytotoxicity (MTT-test) addition of SC (degree of substitution 0.85) in cell medium did not affect the viability of HL-1 cell culture within 3 days of incubation, while GC (degree of substitution 0.71) showed toxic effect after cell exposure to different concentrations (0,1 %, 0,01 % и 0,001 %) of the one after two days of incubation. Conclusion. The results show the low toxicity of SC and possibility of its use in biomedical applications and in the development on its base parenteral formulations. The observed toxicity of GC does not allow to recommend its parenteral administration. However, given the lack of influence of GC on the systemic hemodynamics, further modification of the GC is needed to reduce the effects on platelet function and cell viability.

About the Authors

Dmitriy L. Sonin
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Северо-Западный Федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова» Минздрава России; Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова»
Russian Federation


Yury A. Skorik
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт высокомолекулярных соединений» Российской академии наук; Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургская государственная химикофармацевтическая академия» Минздрава России
Russian Federation


Lyubov V. Vasina
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Северо-Западный Федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова» Минздрава России
Russian Federation


Darya A. Kostina
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»; Федеральное государственное бюджетное учреждение «Северо-Западный Федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова» Минздрава России
Russian Federation


Anna B. Malashicheva
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Северо-Западный Федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова» Минздрава России; Санкт-Петербургский государственный университет
Russian Federation


Evgeniya I. Pochkaeva
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Северо-Западный Федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова» Минздрава России
Russian Federation


Marina L. Vasyutina
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Северо-Западный Федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова» Минздрава России; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургская государственная академия ветеринарной медицины»
Russian Federation


Anna A. Kostareva
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Северо-Западный Федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова» Минздрава России
Russian Federation


Michael M. Galagudza
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Северо-Западный Федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова» Минздрава России; Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова»
Russian Federation


References

1. Berezin AS, Lomkova EA, Skorik YuA. Chitosan conjugates with biologically active compounds: design strategies, properties, directed transport to the biological target. Izvestija Akademii nauk. Serija himicheskaja = Russian Chemical bulleten. 2012; 61(4): 778-793. In Russian. [Березин А. С, Ломкова Е. А, Скорик Ю. А. Конъюгаты хитозана с биологически активными соединениями: стратегии конструирования, свойства, направленный транспорт к биомишени. Известия Академии наук. Серия химическая. 2012; 61(4): 778-793].

2. Park JH, Saravanakumar G, Kim K, Kwon IC. Targeted delivery of low molecular drugs using chitosan and its derivatives. Advanced Drug Delivery Reviews. 2010; 62(1): 28-41.

3. Kato Y, Onishi H, Machida Y. Contribution of chitosan and its derivatives to cancer chemotherapy. In Vivo. 2005; 19(1): 301-310.

4. Carreno-Gomez B, Duncan R. Valuation of the Biological Properties of Soluble Chitosan and Chitosan Microspheres. International Journal of Pharmaceutics. 1997; 148(2): 231-240.

5. Minami S, Suzuki H, Okamoto Y, Fujinaga T, Shigemasa Y. Chitin and chitosan activate complement via the alternative pathway. Carbohydrate Polymers. 1998; 36: 151-155.

6. Samohvalov IM, Golovko K.P, Reva VA et al. The use of local hemostatic agent “Celox” in experimental model of massive mixed external bleeding. Vestnik Rossijskoj voenno-medicinskoj akademii=Journal of russian military medical academy. 2013; 4(44): 187-191. In Russian. [Самохвалов И. М, Головко К. П, Рева В. А. и др. Применение местного гемостатического средства «Celox» в экспериментальной модели массивного смешанного наружного кровотечения. Вестник Российской военно-медицинской академии. 2013; 4(44): 187-191].

7. Okamoto Y, Yano R, Miyatake K, et al. Effects of chitin and chitosan on blood coagulation. Carbohydrate Polymers. 2003; 53(3): 337-342.

8. Vikhoreva G, Bannikova G, Stolbushkina P, et al. Preparation and anticoagulant activity of low-molecular-weight sulfated chitosan. Carbohydrate Polymers. 2005; 62(4): 327-332.

9. Kamiyama K, Onishi H, Machida Y Biodisposition characteristics of N-succinyl-chitosan and glycol-chitosan in normal and tumor-bearing mice. Biological & Pharmaceutical Bulletin. 1999; 22(2): 179-186.

10. Kato Y, Onishi H, Machida Y. Lactosaminated and intact N-succinyl-chitosans as drug carriers in liver metastasis. International Journal of Pharmaceutics. 2001 226(1-2): 93-106.

11. Zubareva A. A, Shcherbinina T. S, Varlamov V. P. Progress on Chemistry and Application of Chitin and Its Derivatives. 2014; 19: 145-154.

12. Dasha M, Chiellinia F, Ottenbriteb R. M, Chiellinia E. Chitosan - A versatile semi-synthetic polymer in biomedical applications. Progress in Polymer Science. 2011; 36: 981-1014.

13. Panevin A. A. Slugbottomoffset the effect of N-succinyl-chitosan in a model of acute acoustic subparagtaph impact. Rossijskaja otorinolaringologija = Russian otorhinolaryngology. 2015; 3: 107-110. In Russian. [Паневин А. А. Слуховосстанавливающий эффект N-сукцинил-хитозана в условиях модели острого акустического субповреждающего воздействия. Российская оториноларингология. 2015; 3: 107-110].

14. Hirano S, Moriyasu T. N-(Carboxyacyl)chitosans. Carbohydrate Research. 1981; 92(2): 323-327.

15. Korolev D. V, Aleksandrov I. V, Galagudza M. M. i dr. Automation of data acquisition and processing of physiological experiment. Regionarnoe krovoobrashhenie i mikrocirkuljacija = Regional haemodynamics and microcirculation. 2008; 7(2): 79-84. In Russian. [Королев Д. В, Александров И. В, Галагудза М. М. и др. Автоматизация получения и обработки данных физиологического эксперимента. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2008; 7(2): 79-84].

16. Niks M, Otto M. Towards an optimized MTT assay. Journal of Immunological Methods. 1990; 130(1): 149-151.

17. Huang R, Du Y, Yang J, et al. Influence of functional groups on the in vitro anticoagulant activity of chitosan sulfate. Carbohydrate Research. 2003; 338(6): 483-489.


Review

For citations:


Sonin D.L., Skorik Yu.A., Vasina L.V., Kostina D.A., Malashicheva A.B., Pochkaeva E.I., Vasyutina M.L., Kostareva A.A., Galagudza M.M. HEMOCOMPATIBILITY OF N-CARBOXYACYL DERIVATIVES OF CHITOSAN. Translational Medicine. 2016;3(2):80-88. (In Russ.) https://doi.org/10.18705/2311-4495-2016-3-2-80-88

Views: 726


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2311-4495 (Print)
ISSN 2410-5155 (Online)