The study of interactions between the positively charged polymers and insulin in aqueous solutions

Niniejsza praca została poświęcona badaniu oddziaływań pomiędzy insuliną a wybranymi polimerami modyfikowanymi kationowo: dekstranem, chitozanem, hydroksypropylocelulozą oraz polichlorowodorkiem alliloaminy (PAH). Opisano typy preparatów insulinowych. Naszkicowano problem dotyczący alergii na insulinę za którą odpowiedzialne są substancje dodatkowe zawarte w jej preparatach, szczególnie protamina. Podjęto próby opracowania nowych bezpieczniejszych preparatów insuliny o przedłużonym działaniu z zastosowaniem biozgodnych polimerów modyfikowanych kationowo. Posiadają one podobnie jak protamina ładunek dodatni i tak samo jak ona mogą poprzez tworzenie kompleksów wpływać na aktywność innych biopolimerów. Wykazano, że w układach złożonych z insuliny z PAH modyfikowanym argininą (ARG) powstają duże, stabilne kompleksy o średnicy około 1µm. Analogiczne zmiany zachodzą w układzie modelowym insulina – protamina. Modyfikowany dekstran, chitozan i hydroksypropyloceluloza nie oddziałują z insuliną tak jak protamina i PAH – ARG.Jako czynnik ułatwiający agregację insuliny w środowisku obojętnym zastosowano jony cynku. Udowodniono, że insulina w obecności ZnCl2 oddziałuje z każdym z badanych polimerów. W preparatach insuliny z modyfikowanym dekstranem, chitozanem i hydroksypropylocelulozą w obecności jonów cynku tworzą się duże stabilne kompleksy. Wykazano, że jony cynku dodatkowo stabilizują kompleksy insulina – PAH – ARG. Eksperymenty przeprowadzone in vivo potwierdziły skuteczność działania nowych układów insulinowych na bazie PAH – ARG, dodatkowo stabilizowanych jonami cynku.

The aim of the following thesis was to offer an analysis of interactions between the insulin and a chosen cationically modified polymers: dextran, chitosan, hydroxypropyl cellulose and polyallylamine hydrochloride (PAH).The study treats about types of insulin preparations and allergic reactions to insulin due to additives included in the formulation, especially protamine.Several attempts have been made by a use of biocompatible cationically modified polymers to develop new safer long-acting insulin formulations. Similarly to protamine they characterize with a positive charge and as well can they affect the activity of other biopolymers by forming complexes. It has been shown that in systems composed of insulin PAH modified arginine (ARG) produce large, stable complexes with a diameter of about 1 micrometer. Similar changes occur in a model system of insulin - protamine. The modified dextran, chitosan and hydroxypropyl do not interact with insulin, such as protamine, or PAH – ARG. Zinc ions were used as a facilitator of insulin aggregation in a neutral environment. It has been proved that the insulin in the presence of ZnCl2 interacts with all of the tested polymers. The insulin formulations of modified dextran, chitosan and hydroxypropyl cellulose form large stable complexes in the presence of zinc ions. It has been shown that zinc ions also stabilize insulin complexes – PAH – ARG. A series of experiments conducted in vivo confirmed the effectiveness of the new system on the basis of insulin systems PAH – ARG, additionally stabilized by zinc ions.