CN101217947B - 包含壳聚糖和环糊精的纳米颗粒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含被设计用于生物活性分子释放的纳米颗粒的系统，其中该纳米颗粒包含a)至少40％重量比的壳聚糖或其衍生物以及b)小于60％重量比的环糊精或其衍生物，其中组分a)和组分b)是混合的，且在两者之间不存在任何共价键。该系统使得生物活性分子与其有效结合，以及随后允许该生物活性分子在合适的生物环境中释放。

Description

包含壳聚糖和环糊精的纳米颗粒
发明领域
本发明涉及被设计用于生物活性分子的释放的纳米颗粒系统。特别地，本发明涉及由聚合物壳聚糖和环糊精的混合物组成的、可将生物活性分子置于其中的纳米颗粒系统，还涉及获得该纳米颗粒系统的方法。 
发明背景 
由于聚合的纳米颗粒具有以下前景：改善稳定性、促进药物输送以及控制释放至身体的某些区域内、克服与上皮屏障的有限渗透性相关的问题，因此聚合的纳米颗粒正受到人们的特别关注。在生物可降解的聚合物中，壳聚糖由于其作为粘膜粘着剂(C.-M.Lehr，J.A.Bouwstra，E.H.Schacht和H.E.Junginger，Int.J.Pharm.，1992，78，43-48)和吸收促进剂(P.Artursson，T.Lindmark，S.S.Davis和L.Illum，Pharm.Res.，1994，11，1358-1361)的性质近年来受到广泛关注。此外，科学研究认可壳聚糖为具有可接受的毒理学特征谱(toxicologicalprofile)的物质(S.B.Rao和C.P.Sharma，J.Biomed.Mater.Res.，1997，34，21-28)，其已被FDA批准为动物营养品中的添加剂(J.D.McCurdy，Advances in Chitin and Chitosan，Elsevier Applied Science，London，1992，pp.757-764)。壳聚糖[α(1-4)2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖]是由甲壳质的脱乙酰作用产生的天然多糖。然而，实际上，用作营养补充剂或用于医药应用的壳聚糖是乙酰化的单体和脱乙酰化的单体的无规聚合物。 
作为用于大量的治疗分子的跨粘膜给药的载体，壳聚糖的纳米颗粒已得到广泛研究(A.M.De Campos，Y. Diebold，E.L. Carvalho，A.Sanchez和M.J.Alonso，Pharm.Res.，2004，21，803-810；R.Fernandez-Urrusuno，P. Calvo，C. 
Figure S2006800208889D00011
J.L.Vila-Jato和M.J.Alonso，Pharm.Res.，1999，16，1576-1581；A.Prokov，E.Kozlov，G.W. Newman和M.J.Newman，Biotechnology and Bioengineering，2002，78，459-466；A.Vila，A.Sanchez，K.Janes，I.Behrens，T.Kissel，J.L.Vila-Jato和M.J.Alonso，Eur.J.Pharm.Biopharm.，2004，57，123-131)。这些颗粒系统的显著特征是其改善低渗透性分子的吸收特性的能力(R.Femandez-Urrusuno，P.Calvo，C. 
Figure S2006800208889D00021
J.L.Vila-Jato和M.J.Alonso，Pharm.Res.，1999，16，1576-1581；A.Vila，A.Sanchez，K.Janes，I.Behrens，T.Kissel，J.L.Vila-Jato和M.J.Alonso，Eur.J.Pharm.Biopharm.，2004，57，123-131)。虽然壳聚糖的纳米颗粒已证实其具有与亲水性药物有效结合的能力，但是这些系统通常对疏水性药物的结合，特别是对那些低水溶性的疏水性药物的结合表现出局限性。目前，虽然仅发现一篇关于壳聚糖的纳米颗粒与极低水溶性药物的应用的参考文献(A.M.De Campos，A.Sanchez和M.J.Alonso，Int.J.Pharm.，2001，224，159-168)，但是在本研究中，需要使用有机溶剂的制备方法是必需的。 
另一方面，公知环糊精是低溶解性分子的络合剂以及用于有效成分给药的载体。其中，化学改性的环糊精由于其更高的化学多样性目前被最广泛地用于药物技术中。例如，通过甲基、羟丙基或羧甲基基团对羟基的取代赋予分子更大的水溶性和更好的毒性特征。其它环糊精有可能赋予配合物有限的溶解性(用于缓释系统的制剂)或温度依赖的溶解性。 
近来，环糊精作为药物赋形剂的其它潜在效用已展现出来。因此，已证实环糊精的配位作用能够降低某些不稳定药物的降解动力学，或减少形成诸如胰岛素等不活泼的肽聚集体的倾向。此外，已显示，某些环糊精由于其与脂质的配位作用使得该环糊精在细胞膜中产生轻微变性，从而具有促进药物吸收的能力。 
多篇文献公开了环糊精和壳聚糖作为溶液、凝胶中的聚合物或作为肉眼可见的固体基质的共同应用(US2002150616、US5476654、US5330764、US6677346、US6497901、US5849327)。美国专利申请US2002150616提出由低溶解性药物、环糊精和亲水性聚合物组成的混合物。EP0730869公开了同样由聚合物和环糊精的混合物组成的药物 释放系统。 
文献US5843347、US5840341和US5639473公开了溶液中、肉眼可见的颗粒中或微粒中的聚合物组合物。所描述的用于形成颗粒的方法，例如挤压(US5843347)，或用于形成油包水乳液的方法(US5639473)不可能产生比若干微米更小的颗粒。 
WO9961062涉及含有环糊精的聚合微粒的制备，其中该环糊精具有保护药物使其不与聚合物基质发生潜在不利的相互作用的功能。专利US6630169公开了作为通过跨粘膜途径给药的疫苗载体的微观结构的形成。 
专利US5639473涉及通过与二硫基团交联使亲水聚合物(例如壳聚糖)或寡糖(例如环糊精)改性。根据所述发明的描述，所提出的方法导致颗粒系统在0.1微米至20微米之间。 
WO03027169公开了用共价结合的环糊精形成亲水聚合物衍生物以及其对药物系统(包括微粒和纳米颗粒)的形成的效用。 
专利US619757公开了制备方法，其包括在构成基质的多糖或寡糖乳液中进行交联以在这些分子中产生醚型键。 
专利US5700459和US6649192公开了形成用于药物应用的壳聚糖的纳米颗粒的方法。在这两个专利中，通过聚阳离子(例如壳聚糖)和聚阴离子(例如三聚磷酸盐)的相互作用形成纳米颗粒。US5700459提及某些环糊精(氨基环糊精)可以用作诸如壳聚糖的另一潜在聚阳离子的替代物。 
WO9704747提出了将药物或药物-环糊精配合物在纳米级水凝胶基质中进行包囊，随后将其用脂质体和/或粘膜粘附佐剂进行包衣。所提出的方法需要将聚合物从有机相沉淀至水相中，并且将包含环糊精的药物加入到聚合物沉淀于其中的水相中，以上两步骤不同时发生。所述方法的这一因素可导致某些药物的包囊化效果不佳。 
值得强调的是，为形成微粒而设计的微囊化技术通常不同于为形成纳米颗粒而设计的纳米技术。WO 9804244公开了壳聚糖的纳米颗粒的形成。 
发明的简要说明 
本发明发现，由壳聚糖和环糊精的纳米颗粒组成的系统允许生物活性分子的有效结合，也允许其随后在适合的生物环境中释放。与不带有环糊精的壳聚糖的纳米颗粒相比，这些纳米颗粒显示出改进的包囊或结合疏水性药物的能力。此外，环糊精赋予该纳米颗粒系统新的特征，例如对所结合的生物活性分子的保护作用增强以及促进吸收的能力增加，尤其对于那些低渗透性分子更是如此。因此，体内研究已证实了本发明系统通过与鼻粘膜的相互作用，又穿过鼻上皮，经上皮屏障输送低渗透性药物的能力。 
存在于本发明系统中的纳米颗粒所显示出的附加特征是其在细胞培养基中的高稳定性，且更显著的是其在模拟的肠液中的高稳定性，已显示出纳米颗粒的物理化学性质在模拟的肠液中至少4小时内无变化。该性质使这些系统适用于通过不同的给药途径，尤其是口服给药，其使得药物在合适的生物环境中释放。此外，不同药物的释放研究显示，纳米颗粒可以以可控的、渐进的速率释放有效成分。 
另一方面，结合并释放基于核酸的大分子，例如DNA质粒的可能性使得可以通过体外研究，观察纳米颗粒以非常有效的方式转染细胞培养物的能力，这使得本发明系统潜在地适用于基因治疗。 
因此，本发明的一方面涉及包含纳米颗粒的系统，该纳米颗粒被设计用于生物活性分子的释放，且包含a)至少40％重量比的壳聚糖或其衍生物以及b)小于60％重量比的环糊精或其衍生物，其中将组分a)和组分b)混合而不形成共价键。 
任选地，纳米颗粒可另外包含使壳聚糖以纳米结构形式凝胶化的离子交联剂。 
本发明的第二方面涉及纳米颗粒系统，诸如上述所定义的纳米颗粒系统，其还包含生物活性分子。 
在另一方面中，本发明涉及药物组合物，该药物组合物包含诸如上述所定义的纳米颗粒系统和能够预防、减轻或治愈疾病的生物活性分子。此外，技术人员可以使用被截留在纳米结构中的肽、蛋白质或多糖，该肽、蛋白质或多糖“本身”不被认为是活性生物分子，但是 其可促进给药系统的效能。 
本发明的另一方面涉及包含如上所定义的纳米颗粒系统和抗原的疫苗。在优选的方面中，该组合物或疫苗被设计用于跨粘膜给药。 
在另一方面中，本发明涉及包含如上所述的纳米颗粒系统的化妆用组合物。 
本发明的另一方面是获得诸如所定义的被设计用于释放生物活性分子的系统的方法，其包括： 
a. 在水介质中或在水与极性溶剂的混合物中制备壳聚糖或其衍生物的溶液； 
b.  在任选加入交联剂的水介质中或在任选加入交联剂的水与极性溶剂的混合物中制备环糊精或其衍生物的溶液；以及 
c.在搅拌下，以自发获得壳聚糖-环糊精的纳米颗粒的方式混合步骤a)和b)的溶液。 
或者，任选地： 
a.在水介质中或在水与极性溶剂的混合物中制备壳聚糖或其衍生物与环糊精或其衍生物的溶液； 
b.在水介质中或在水与极性溶剂的混合物中制备交联剂的溶液； 
c.在搅拌下，以自发获得壳聚糖-环糊精的纳米颗粒的方式混合步骤a)和b)的溶液。 
可将生物活性分子直接加入到步骤a)或b)的溶液中；然而，在该方法的变体中，在将活性分子加入到步骤a)或b)之前，可将其溶解于水介质中或水与极性溶剂的混合物中。 
本发明的最后一方面涉及如以上所述的系统在基因治疗药物的制备中的用途。 
附图的详细说明 
图1：壳聚糖-(羟丙基-β-环糊精)制剂的TEM图像。由25mM的羟丙基-β-环糊精和2mg/ml的三聚磷酸盐(左图)或1.25mg/ml的三聚磷酸盐(右图)制备该制剂。 
图2：壳聚糖-(羟丙基-β-环糊精)制剂的SEM图像。由25mM的环 糊精和2mg/ml的三聚磷酸盐制备该制剂。 
图3：在37℃下，壳聚糖和环糊精的纳米颗粒在pH6.4的HBSS中的稳定性(平均值±S.D.，n＝3)。CS：壳聚糖；SBE-CD：磺丁基醚-环糊精；CM-CD：羧甲基-环糊精；TPP：三聚磷酸钠；HBSS：Hanks平衡盐溶液。 
图4：在37℃和pH6.8下，壳聚糖和环糊精的纳米颗粒在模拟的肠液中的稳定性(平均值±S.D.，n＝3)。(□)CS/CM-CD/TPP＝4/5.5/0；(●)CS/CM-CD/TPP＝4/4.5/0.25。CS：壳聚糖；SBE-CD：磺丁基醚-β-环糊精；CM-CD：羧甲基-β-环糊精；TPP：三聚磷酸钠。 
图5：在37℃和pH6.8下，壳聚糖和羧甲基-β-环糊精的纳米颗粒在模拟的肠液中的稳定性(平均值±S.D.，n＝3)。(□)CS/CM-CD/TPP＝4/3/0.5；(●)CS/CM-CD/TPP＝4/1.5/0.75。CS：壳聚糖；CM-CD：羧甲基-β-环糊精；TPP：三聚磷酸钠。 
图6：药物三氯生和呋塞米从壳聚糖-(羟丙基-环糊精)制剂中的释放曲线图。制剂：TRIC HPαCD(三氯生和羟丙基-α-环糊精的制剂)、TRIC HPβCD(三氯生和羟丙基-β-环糊精的制剂)、FURHPαCD(呋塞米和羟丙基-α-环糊精的制剂)、FUR HPβCD(呋塞米和羟丙基-β-环糊精的制剂)(平均值±Std.Dev.，n＝3)。 
图7：壳聚糖-磺丁基环糊精纳米颗粒的琼脂糖凝胶。泳道：(1)分子量标准、(2)溶液中的DNA、(3)无DNA的纳米颗粒、(4)带有DNA的纳米颗粒、(5)带有脱乙酰几丁质酶降解的DNA的纳米颗粒。培养时间为30分钟。 
图8：用1μg的在壳聚糖-磺丁基环糊精中的pGFP质粒转染的细胞的荧光图像。在第48h达到转染水平。 
图9：用荧光素-环糊精标记的壳聚糖的纳米颗粒在海藻糖(5％)中的稳定性。(◆)FI-CS/SBE-CD 4/4；(□)FI-CS/CM-CD 4/6。FI-CS：荧光素标记的壳聚糖；SBE-CD：磺丁基醚-β-环糊精；CM-CD：羧甲基-β-环糊精；TPP：三聚磷酸钠。 
发明的详细描述 
本发明的系统包含分散于水介质中的纳米颗粒，所述纳米颗粒具有包含壳聚糖和环糊精的结构，其中可加入生物活性分子。所述结构是通过两组分之间的静电相互作用接合，这两种组分之间没有任何共价键。 
任选地，纳米颗粒可还包含离子交联剂，该离子交联剂使壳聚糖通过离子致凝胶化作用(ionotropic gelation)发生交联的，从而促进纳米颗粒的自发形成。 
术语“纳米颗粒”应理解为由壳聚糖和环糊精之间的静电相互作用形成的结构，其中当将用作交联剂的聚阴离子盐加入到系统中时，所述结构还可以被交联。所得到的不同纳米颗粒组分之间的静电相互作用以及任选地通过加入交联剂引起的壳聚糖的交联产生特有的、独立的、可观察的物理实体，其平均粒径小于1μm，即平均粒径为1nm至999nm。 
“平均粒径”应理解为由水介质中共同移动的壳聚糖和环糊精所组成的纳米颗粒群体的平均直径。通过本领域技术人员公知的标准方法可测定这些系统的平均粒径，所述标准方法例如将在下文的实验部分中进行描述。 
本发明所述的纳米颗粒的特征在于其所显示的平均粒径小于1μm，其平均粒径优选为1nm至999nm，优选为10nm至800nm。所述颗粒的平均粒径主要受到壳聚糖相对于环糊精的比例、壳聚糖的脱乙酰化的程度以及颗粒形成条件(壳聚糖的浓度、环糊精的浓度、交联剂的浓度(若有的话)以及它们之间的比率)的影响。 
另一方面，所述纳米颗粒可显示带有电荷(使用CLK作为稀释介质，通过Z电位来测定)，取决于上述变量，其量值可在0mV直至+60mV内变化。纳米颗粒的正电荷是受关注的，因为其有助于该纳米颗粒与生物表面的相互作用，尤其是与那些带负电荷的粘液表面的相互作用。然而，中性电荷可能更适于其肠胃外给药。 
上述定义的包含被设计用于生物活性分子释放的纳米颗粒的系统，其混合物中的壳聚糖含量大于40％重量比，优选为至少40％重量比至95.5％重量比之间。另一方面，混合物中的环糊精含量小于60％重量比，优选为0.5％重量比至小于60％重量比。
壳聚糖
壳聚糖是源自壳质(聚-N-乙酰基-D-葡萄糖胺)的天然聚合物，其中N-乙酰基基团的重要部分通过水解去除。脱乙酰的程度优选为30％至95％，更优选为50％至95％，这表明5％至50％的氨基基团被乙酰化。因此，壳聚糖显示出氨基多糖结构和阳离子特性。其包含式(I)的单体单元的重复： 
Figure DEST_PATH_G200680020888901D00011
其中n是整数，此外，还包含了m个其中氨基基团被乙酰化的单元。n+m之和表示聚合度，即壳聚糖链中的单体单元数。 
用于产生本发明的纳米胶囊的壳聚糖的分子量为1kDa至2,000kDa，优选为5kDa至500kDa，更优选为5kDa至200kDa。可使用的商用壳聚糖的实例是UPG 113、UP CL 213和UP CL113，其可从NovaMatrix、Drammen、Norway处得到。 
包含用于产生纳米颗粒的壳聚糖的单体单元的数目是5至5000单体，尤其是30至600单体，优选是60至600单体。 
作为壳聚糖的替代物，也可以使用其衍生物，应理解其衍生物为其中一个或多个羟基基团和/或一个或多个氨基基团被改性的壳聚糖，以便增强壳聚糖的稳定性或增强其粘合特性。这些衍生物包括乙酰化的、烷基化的或磺化的壳聚糖、硫醇化衍生物等等，正如Roberts，ChitinChemistry(甲壳质化学)，Macmillan，1992，166所描述的。优选地，当使用衍生物时，其选自O-烷基醚、O-酰基酯、三甲基壳聚糖、用聚乙二醇改性的壳聚糖等等。其它可能的衍生物是盐，诸如柠檬酸盐、硝 酸盐、乳酸盐、磷酸盐、谷氨酸盐等等。无论如何，本领域技术人员能够确定可对壳聚糖实施的改性，而不影响最终制剂的稳定性和商业用途。 
环糊精
环糊精在结构上由通过α(1-4)糖苷键结合的6、7或8个D-吡喃葡萄糖基单元组成，其分别被称作α、β或γ。这些寡糖的最稳定的三维构型是复曲面的，其中伯羟基和仲羟基向溶剂取向。在该构型中，在超环面内形成的空穴显示出高疏水性，其是环糊精和药物之间通过范德华力和氢桥的共同作用形成包合配合物的原因。 
环糊精衍生物应理解为如下环糊精或其混合物，其中在葡萄糖的2-、3-和6-位上的部分或全部羟基基团的氢被其它官能团所取代，如二羟基烷基基团、糖类残基、羟基烷基基团、磺酸酯基团、磺烷基基团、烷基基团、烷酰基(alkanoyl)基团、乙酰基基团或苯甲酰基基团。 
用于本发明的环糊精或其衍生物可以是商业购得的或通过本身已知的方法合成。环糊精或其衍生物的实例包括天然环糊精(α、β或γ)、羟丙基环糊精、羧甲基环糊精、磺丁基环糊精、氨基环糊精、二甲基环糊精、环糊精磷酸酯(cyclodextrin phosphate)，羟乙基环糊精、乙酰基环糊精、乙基环糊精、三甲基环糊精、羧乙基环糊精、葡糖基环糊精、6-O-α-麦芽糖基环糊精、丁基环糊精、硫酸化环糊精、N，N-二乙基氨基乙基环糊精、叔丁基甲硅烷基环糊精、甲硅烷基[(6-O-叔丁基二甲基)-2，3，-二-O-乙酰基)-环糊精、琥珀酰-(2-羟丙基)-环糊精、琥珀酰-环糊精、磺丙基-环糊精、聚环糊精。在本发明的具体实施方案中，环糊精是羟丙基-α-环糊精、羟丙基-β-环糊精、磺丁基乙基-β-环糊精或其混合物。可将它们中的任意环糊精用于本发明系统中。 
平均取代度(DS)是指每单位环糊精的被取代的羟基的平均数，然而摩尔取代度(MS)是指每单位的葡糖酐的羟基基团数。在本发明中，所使用的环糊精显示出平均取代度的范围是4.2至7，尽管也可以使用具有超出该范围的DS的环糊精。 
本发明的纳米颗粒系统的特征在于，在包含壳聚糖和任选的环糊 精的聚阳离子相与由环糊精、或由交联剂或由两者的组合形成的聚阴离子相混合后，通过纳米颗粒的自发沉淀形成所述纳米颗粒系统。重要的是两相均为水性的，因此在制备本发明的系统中避免使用或最小化地使用有机溶剂。 
所述交联剂是使壳聚糖发生交联的阴离子盐，其促使纳米颗粒的自发形成。在本发明中，该交联剂是聚磷酸盐，优选使用三聚磷酸钠(TPP)。 
当环糊精是阴离子时，其自身可形成阴离子相，则TPP的存在是不必要的，因为通过带负电荷的环糊精和带正电荷的壳聚糖之间的静电相互作用可形成所述纳米颗粒。然而，共同加入TPP和阴离子环糊精在某些情况下可改变交联密度以及促进纳米颗粒的稳定性。另一方面，在不带有阴离子电荷的环糊精的情况中(不带任何电荷或带有正电荷)，有必要向聚阴离子相中加入TPP以使壳聚糖交联并促使纳米颗粒的形成。 
壳聚糖-环糊精的纳米颗粒是具有很高的结合生物活性分子能力的系统。该结合能力取决于所加入的分子的类型以及特定的配方参数。在该发明中，此类型的纳米颗粒尤其旨在结合疏水性活性分子和低渗透性活性分子，无论其是疏水性的还是亲水性的。因此，本发明的第二方面是如上定义的纳米颗粒系统还包含生物活性分子。 
术语“生物活性分子”是指用于治疗、治愈、预防或诊断疾病的或用于改善人和动物的身体和精神健康的任何物质。这些生物活性分子可包括低分子量的药物至多糖、蛋白质、肽和脂质类型的分子，以及基于核酸的分子及其组合。 
在具体的实施方案中，根据FDA定义，生物活性分子是属于II类(非渗透性水溶性)、III类(可渗透性疏水性)以及优选的IV类(非渗透性疏水性)的药物。 
可与本发明系统一起使用的生物活性分子包括下述II类分子：达那唑(Danazol)、酮康唑(Ketoconazole)、甲芬那酸(mefenamic acid)、尼索地平(Nisoldipine)、硝苯地平(Nifedipine)、尼卡地平(Nicardipine)、非洛地平(Felodipine)、阿托伐醌(Atovaquone)、灰黄霉素(Griseofulvin)、曲格列酮(Troglitazone)、格列本脲(Glybenclamide)、卡马西平(Carbamazepine)；III类分子：无环鸟苷(Acyclovir)、新霉素B(NeomycinB)、卡托普利(Captopril)、依那普利拉(Enalaprilate)、阿仑膦酸钠(Alendronate)、阿替洛尔(Atenolol)、西咪替丁(Cimetidine)、雷尼替丁(Ranitidine)；IV类分子：氯噻嗪(Chlorothiazide)、呋塞米(Furosemide)、妥布霉素(Tobramycin)、头孢呋辛(Cefuroxime)、伊曲康唑(Itraconazole)、环孢菌素(Cyclosporin)。
在优选的实施方案中，生物活性分子是三氯生(triclosan)。在另一优选的实施方案中，生物活性分子是呋塞米(furosemide)。 
在另一具体的实施方案中，生物活性分子是肽、多糖或蛋白质类型的大分子或基于核酸的大分子(寡核苷酸、DNA、siRNA)。 
在优选的实施方案中，生物活性分子是胰岛素。在另一优选的实施方案中，生物活性分子是肝素。在另一优选的实施方案中，生物活性分子是DNA。 
本发明的另一方面是包含上文所定义的纳米颗粒系统和抗原的疫苗。抗原通过该包含纳米颗粒的系统进行给药，可以实现免疫应答。所述疫苗可包含蛋白质、多糖或者其可以是DNA疫苗。严格地讲，DNA疫苗是编码将引起免疫应答的抗原的表达的DNA分子。 
通过包括活性分子和聚合物之间形成非共价相互作用，或者活性分子与环糊精结合形成包合配合物，且该配合物与聚合物基质形成非共价相互作用在内的结合方法可产生生物活性分子的结合。 
为了向壳聚糖的纳米颗粒中充分加入生物活性分子，使用活性分子-环糊精的配位方法，由于活性分子与环糊精的配位作用，这需要首先溶解合理量的活性分子，然后将足量的配合物包囊在纳米结构中。 
本发明的另一方面是药物组合物，其包含上文所定义的纳米颗粒系统以及能够预防、减轻或治愈疾病的生物活性分子。 
药物组合物的实例包括通过口服、含服或舌下途径给药的任意液态(纳米颗粒的悬浊液)或固态组合物(冻干或雾化的纳米颗粒，形成可用于制备粒剂、片剂或胶囊的粉末)，或者通过局部、经皮、眼部、鼻腔、阴道或肠胃外途径给药的液态或半固态形式的组合物。在非肠胃外途径 
的情况中，通过赋予所述纳米颗粒相当数量的正电荷可改善该纳米颗粒与皮肤或粘膜的接触，赋予该纳米颗粒相当数量的正电荷将有助于其与上述的带负电荷的表面相互作用。在肠胃外途径的情况中，更具体地在静脉给药的情况中，这些系统可以调节与之结合的药物或分子的体内分布。 
在优选的方面中，所述药物组合物通过跨粘膜途径给药。壳聚糖-环糊精混合物的正电荷通过与粘膜和带负电荷的上皮细胞的表面的相互作用提供了该药物在粘液表面上的较好吸收。 
加入到纳米颗粒中的活性成分的比例可高达为相对于系统总重的40％重量比。然而，在每种情况中，合适的比例取决于待加入的活性成分、设计该比例所为的适应证以及释放效率。 
本发明的纳米颗粒系统还可以加入不显示治疗效果，但产生化妆用组合物的化妆品用活性分子。这些化妆用组合物包括用于局部给药的任意液态组合物(纳米颗粒的悬浮液)或乳液。在可加入到该纳米颗粒的化妆用活性分子中，技术人员可以列举抗痤疮剂、抗真菌剂、抗氧化剂、除臭剂、止汗剂、去头屑剂、皮肤增白剂、助晒剂、紫外线吸收剂、酶、化妆用抗微生物剂等等。 
本发明的另一方面涉及制备诸如上文所定义的壳聚糖-环糊精纳米颗粒的方法，其包括： 
a.在水介质中或在水与极性溶剂的混合物中制备壳聚糖或其衍生物的溶液； 
b.在任选加入交联剂的水介质中或在任选加入交联剂的水与极性溶剂的混合物中制备环糊精或其衍生物的溶液；以及 
c.在搅拌下，混合步骤a)和b)的溶液以使得自发地产生壳聚糖-环糊精纳米颗粒。 
或者，任选地的： 
a.在水介质中或在水与极性溶剂的混合物中制备壳聚糖或其衍生物和环糊精或其衍生物的溶液； 
b.在水介质中或在水与极性溶剂的混合物中制备交联剂的溶液； 
c.在搅拌下，混合步骤a)和b)的溶液以使得自发地产生壳聚糖-环糊 精纳米颗粒。 
无毒溶剂可以用作极性溶剂，其包括乙腈、醇和丙酮等等。同样地，所使用的水介质可以含有不同类型的盐。 
在所述方法的变体中，所得到的壳聚糖/环糊精/交联剂的质量比是4/4/1至4/80/1。然而，也可以使用壳聚糖相对于环糊精或相对于交联剂的更高比率，这取决于所使用的环糊精的类型。因此，对于天然环糊精(例如HPβCD)，环糊精的存在似乎不影响纳米颗粒的形成过程。 
可以直接将所述生物活性分子加入到步骤a)或b)的溶液中，以使得自发产生含有该生物活性分子的壳聚糖-环糊精纳米颗粒。然而，在所述方法的变体中，在制备所述颗粒(步骤c)前，可以将所述分子在先前的步骤中溶解在水相或水相和极性溶剂的混合物中，并加入到步骤a)或b)。然而，对于低溶解性药物，如果将该活性分子与环糊精一起在同一步骤中进行溶解，则可得到较高的浓度。 
制备壳聚糖-环糊精纳米颗粒的方法还可以包括另外的步骤，其中所述纳米颗粒被冻干。从药学观点上看，获得冻干形式的纳米颗粒是重要的，因为这改善了其在贮存过程中的稳定性并减少了待处理的产品的体积。在浓度为1％至5％重量比的低温防护剂的存在下，壳聚糖-环糊精纳米颗粒可以被冻干，该低温防护剂例如为葡萄糖、蔗糖或海藻糖。事实上，本发明的纳米颗粒的另一优点为冻干前后的粒径未显著受到影响。即，纳米颗粒具有被冻干并重新悬浮时其物理性质未经任何改变的优点。 
本发明的系统已证实其在与上皮细胞的相互作用以及促进多核苷酸在细胞中转染方面是非常有效的载体。被包含在所述系统中的纳米颗粒可将遗传物质引入到细胞中，例如基于核酸的分子、寡核苷酸、siRNA或多核苷酸，优选编码所关注的蛋白的DNA质粒，这使该系统潜在地适用于基因治疗。在特别的实施方案中，所述DNA质粒是pEGFP。 
体外研究可以观察DNA质粒的极为有效的释放，这实现了相当数量水平的细胞转染。因此，本发明的另一方面涉及本发明的纳米颗粒系统在制备基因治疗药物中的用途。在特别方面中，该系统包含多 核苷酸，该多核苷酸含有能够在待治疗患者的细胞中功能性表达其自身的基因。 
在这点上，可使用本发明系统来治疗的疾病的某些实例是使用抗VEGF反义药物治疗的黄斑变性、大疱性表皮松解症和囊性纤维化。该系统还可用于用短暂性转化方案(transitory transformation schemes)使创伤愈合。 
最后，由于其高转染能力，包含合成或天然多核苷酸的本发明的系统和组合物可用于靶细胞的转染，优选肿瘤性或“正常”哺乳动物细胞，以及干细胞或细胞系。此外，本发明的系统和组合物是用于细胞的遗传操作的有用工具。在这点上，本发明还涉及本发明的系统对细胞的遗传操作的用途。优选地，本发明的系统用于核酸在体外或先体外后体内的释放。这种释放针对靶细胞，其包括：真核细胞，例如哺乳动物细胞、细胞系，并且这种释放可导致体外或先体外后体内的细胞转染或细胞转化。因此，本发明还涉及被设计用于真核细胞转染的试剂盒，其包括本发明的系统以及适当的稀释剂和/或用于细胞洗涤的缓冲液。 
以下我们描述了本发明的一些示例性实施例；然而，不应当认为它们是对本发明的限制。 
实施例 
使用光子相关光谱(PCS)和激光多谱勒测速技术来表征含有不同组合物和不同聚合物之比的制剂的物理化学性质。通过透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)研究了纳米颗粒的形态学。使用元素分析技术研究所制备的纳米颗粒的组合物。该研究证实纳米颗粒基质中壳聚糖-环糊精混合物的存在。 
实施例1. 
作为壳聚糖类型和TTP浓度的函数，对壳聚糖-环糊精纳米颗粒的性质进行评估
用不同的壳聚糖(CS)(0.2％w/w)来制备羟丙基-β-环糊精(HPβCD) 的固定浓度的(6.29mM)溶液(3ml)。在磁力搅拌下将这些溶液培养24h，然后用0.45-μm过滤器进行过滤并且通过加入浓度为1.25mg/ml或2mg/ml的不同体积的三聚磷酸盐使其交联，以使得壳聚糖/三聚磷酸盐的质量比总是维持在4∶1。通过16000xg的离心将纳米颗粒分离并将其重新悬浮于水中。通过光子相关光谱(PCS)测定纳米颗粒的粒径。作为所使用的壳聚糖的分子量和用作交联剂的三聚磷酸盐的浓度的函数，该纳米颗粒的平均粒径以及多分散指数的结果如表1所示。 
表1：壳聚糖的分子大小(CS Mw)、HPβCD的存在和交联剂三聚磷酸盐(TPP)的浓度对纳米颗粒的平均粒径和多分散性的影响(平均值±std.dev.，n＝3) 
CS Mw(KDa) HPβCD浓度(mM)   TPP浓度  (mg/ml)   粒径(nm)     多分散指数     (P.I.)
    110     0     1.25   484±32     0.3
    110    110    110    272    272     6.29    0    6.29    0    6.29     1.25    2.0    2.0    2.0    2.0   454±19  578±1  590±1  887±5  808±0     0.3    0.3    0.2    0.5    0.5
实施例2. 
作为环糊精的类型和浓度的函数，对壳聚糖-环糊精纳米颗粒的性质的评估(TTP浓度＝2mg/ml)
使用不同量的羟丙基环糊精(α-或β-)(0至25mM)制备0.2％(w/w)的壳聚糖溶液(3ml)，尤其是0.2％(w/w)的壳聚糖盐酸盐(chitosanhydrochloride)(Protasan Cl110)溶液。在磁力搅拌下将这些溶液培养24h，然后通过0.45-μm的孔径大小过滤该溶液并且通过加入浓度为2mg/ml的0.75ml的三聚磷酸盐使其交联。通过16000xg的离心将纳米颗粒分离并将其重新悬浮于水中。通过光子相关光谱(PCS)表征所得颗粒的粒径及其多分散性、由激光多谱勒测速仪表征Zeta电势以及通过称重所分离的纳米颗粒样品的干残渣表征产率。结果如表2所示。 
图1(左图)和图2显示了分别通过TEM和SEM进行分析的由25mM的HPβCD制备的颗粒的形态学，证实形成球形纳米颗粒。 
表2：羟丙基环糊精的类型和浓度对壳聚糖-环糊精纳米颗粒的性质(粒径、多分散性、Zeta电势和产率)的影响(平均值±std.de v.，n＝3) 
  HPCD浓度  (mM) HPCD类型  粒径(nm)     多分散指数     (P.I.) Zeta电势(mV)
    0 ～～～   686±1     0.5   +33.8±3.4
    3.14 α   625±4     0.6   +34.7±2.3
β   590±1     0.3   +35.3±3.8  
    6.29 α   645±7     0.6   +33.8±0.5
β   624±0     0.3   +36.2±0.5  
    25 α   690±3     0.4   +35.3±3.8
β   670±4     0.6   +33.1±3.3  
实施例3. 
作为环糊精的类型和浓度的函数，对壳聚糖-环糊精纳米颗粒的性质的评估(TTP浓度＝1.25mg/ml)
使用不同量的羟丙基环糊精(α或β-)(0至25mM)来制备0.2％(w/w)的壳聚糖(Protasan Cl110)溶液(3ml)。在磁力搅拌下将这些溶液培养24h，然后通过0.45-μm的孔径大小过滤该溶液并且通过加入浓度为1.25mg/ml的1.2ml的三聚磷酸盐使其交联。通过16000xg的离心将纳米颗粒分离并将其重新悬浮于水中。通过光子相关光谱(PCS)表征所得颗粒的粒径及其多分散性、由激光多谱勒测速仪表征Zeta电势以及通过称重所分离的纳米颗粒样品的干残渣表征产率。结果如表3所示。 
图1(右图)显示了通过TEM分析的由25mM的HPβCD制备的颗粒的形态学。 
表3：羟丙基环糊精的类型和浓度对壳聚糖-环糊精纳米颗粒的性质(粒径、多分散性、Zeta电势和产率)的影响(平均值±Std.Dev.，n＝3) 
  HPCD  浓度(mM) HPCD类型 粒径(nm)   多分散指数  (P.I.)   Zeta电势  (mV)   产率(％)
    0     ---  484±32     0.3   +37.6±0.9   42±7
    3.14     α  410±29     0.2   +36.9±0.6   45±6
    β  456±37     0.3   +34.2±1.0   51±6  
    6.29     α  398±14     0.2   +35.9±3.8   48±7
    β  454±19     0.3   +34.8±3.2   54±4  
    25     α  361±18     0.2   +35.8±1.7   65±9
    β  443±27     0.5   +29.8±2.9   74±3  
实施例2和实施例3中所得到的结果显示，环糊精的掺杂物(inclusion)影响所得的纳米颗粒的粒径，但不过分地改变其数值。对于Z电位，在存在环糊精的情况下制备的纳米颗粒呈现极为相似的数值。该数据使我们推论出环糊精不妨碍纳米颗粒的形成过程，以及它们不一定与纳米颗粒的形成过程相关。 
另一方面，当环糊精的浓度增加时，产率显著增加。 
实施例4. 
壳聚糖和环糊精的纳米颗粒在细胞培养物中的稳定性
在交联剂TPP的存在下，在磁力搅拌下，通过将磺丁基醚-β-环糊精(SBE-CD)水溶液或羧甲基-β-环糊精(CM-CD)水溶液与壳聚糖(CS)的水溶液混合，以如下方式用两种类型的环糊精制备壳聚糖的纳米颗粒，该方式为不同组分之间的比率为： 
CS/SBE-CD/TPP：(4/3/0.25) 
CS/CM-CD)/TPP：(4/4/0.25) 
然后，通过离心将该纳米颗粒分离，随后在37℃下，在Hanks盐溶液(HBSS)中将其进行培养。该缓冲溶液(其含有无机盐和葡萄糖)很可能最广泛地用于使用细胞培养物的实验中，这是由于该缓冲液可以将该细胞维持在生理学pH以及渗透压下，因此在短期内将其保持在存活状态而不促进其生长。通过测定纳米颗粒的粒径变化来进行稳定性研究。 
如图3所示，壳聚糖和环糊精的纳米颗粒在实验条件下是稳定的。 
实施例5. 
壳聚糖和环糊精的纳米颗粒在模拟的肠液中的稳定性
在存在TPP或不存在TPP的情况下，按照实施例4所描述的通过离子胶凝法来制备壳聚糖和羧甲基-β-CD的纳米颗粒。在37℃下，pH＝6.6的模拟肠液中评定这些纳米颗粒的稳定性。该介质重现了小肠的条件，但是也可反映纳米颗粒在鼻粘膜上的稳定性。纳米颗粒经证实在4小时内是稳定的，正如图4所示，因此其对于不同给药途径似乎是合适的系统。 
实施例6. 
将胰岛素包囊进壳聚糖和环糊精的纳米颗粒中的能力的评估
使用不同浓度的壳聚糖和TPP以及，在某些情况下，向初始水溶液中加入0.24％的胰岛素浓度，按照实施例4或5所描述的制备壳聚糖和羧甲基-β-CD的纳米颗粒。然后，通过离心分离该纳米颗粒。图4显示装载或未装载胰岛素的纳米颗粒的物理化学性质。 
表4：装载或未装载胰岛素的CS/CM-CD/TPP纳米颗粒的物理化学性质。(*)装载胰岛素的纳米颗粒 
CS/CM-CD/TPP 粒径(nm) 多分散指数 Zeta电势(mV)
    4/3/0    4/4/0    4/3.5/0(*)    4/2/0.5    4/3/0.25    4/4/0.25(*)    4/3/0.5(*)    4/2/0.75(*)    4/1.5/0.75(*)    4/0/1(*)     200±13    238±16    482±33    299±25    264±18    436±34    555±119    631±153    613±124    454±120     0.11-0.16    0.08-0.10    0.04-0.19    0.36-0.46    0.23-0.37    0.10-0.23    0.02-0.52    0.29-0.41    0.11-0.58    0.22-0.31     +2.0±1.4    +27.0±2.4    +29.6±0.8    +32.0±0.3    +27.0±0.6    +25.9±1.8    +31.4±1.4    +31.2±1.5    31.0±1.5    37.1±1.3
正如所观察到的，已装载的纳米颗粒的粒径为430nm至635nm，所述粒径比未装载胰岛素的纳米颗粒的粒径大高达一倍。 
另一方面，表5显示了将胰岛素装载在纳米颗粒中的能力。技术人员可以观察到可以将胰岛素非常有效地加入到该纳米颗粒中，显示超过85％的结合效率。 
表5：将胰岛素包囊进CS/CM-CD/TPP纳米颗粒中的效率(胰岛素的浓度为0.24％) 
CS/CM-CD/TPP 装载能力(％) 结合效率(％)   产率(％)
    4/3.5/0    4/4/0.25    4/3/0.5    4/2/0.75    4/1.5/0.75    4/0/1   68.4±0.5  46.7±0.8  3 8.5±0.4  33.1±0.1  38.7±0.5  34.7±0.3   85.5±0.4  88.6±0.8  92.6±0.6  94.7±0.2  93.3±0.7  91.4±0.4     22.6    33.0    41.7    57.3    50.9    69.3
此外，在37℃下，对装载胰岛素的CS/CM-CD/TPP纳米颗粒在pH6.8的模拟的肠液中的稳定性进行评估，如实施例5所描述。在第一个两小时内，相对于初始粒径，纳米颗粒的粒径未增加(图5)。 
实施例7. 
作为环糊精的类型和浓度的函数，对三氯生的溶解度、其在纳米颗粒中的包囊效率及装载量的评估
根据实施例2中描述的方法获得壳聚糖-环糊精的纳米颗粒，但是向初始溶液中加入足量的药物三氯生以使该溶液过饱和。在过滤(通过0.45μm)过程中弃去未被环糊精-聚合物混合物溶解的药物，随后通过离子致交联(ionotropic crosslinking)将所述聚合物交联(参见实施例2)。 
表6显示三氯生在用于形成所述颗粒的初始溶液中所达到的溶解度、将三氯生包囊进纳米颗粒中的效率以及三氯生在这些纳米颗粒中达到的装载量。通过分光光度法测定三氯生(λ＝280nm)。 
包囊效率(EE)是指相对于纳米颗粒制备过程中所加入的药物量，截留在壳聚糖-环糊精系统中的药物的百分比。由仍然溶于纳米颗粒悬浊液介质中的未包囊药物的计算来间接测定药物装载。该值与理论药物含量之间的差异被认为是装载在纳米颗粒中的药物量。片剂中出现的药物装载百分比是相对于100mg纳米颗粒中被包囊的药物量的百分比。 
表6：所使用的环糊精的类型和浓度对三氯生的增溶作用、所得到的其在最终纳米颗粒中的包囊效率(EE)及装载量的影响(中间值±Std.Dev.，n＝3) 
  HPCD   类型   HPCD   浓度(mM)   三氯生的  溶解度   (mg/l)   三氯生的   EE(％)     三氯生的    装载量     (％)
    ---    β    β    β    α     0    3.14    6.29    25    25     68±17    211±24    588±18    1120±13    870±59     12.5±8    5.2±7    4.8±3    5.5±5    4.6±4     0.8±0.3    1.1±0.2    2.2±0.1    3.1±0.1    2.0±0.1
实施例8. 
作为环糊精的类型和浓度的函数，对呋塞米的溶解度、其在纳米颗粒中的包囊效率及装载量的评估
根据实施例3中描述的方法，制备壳聚糖-环糊精的纳米颗粒，但是向初始溶液中加入足量的药物呋塞米以使所述溶液过饱和。在过滤(通过0.45μm)过程中弃去未被环糊精-聚合物混和物溶解的药物，随后将该聚合物交联(参见实施例3)。表7显示呋塞米在用于形成所述颗粒的初始溶液中所达到的溶解度、将呋塞米包囊进纳米颗粒中的效率以及呋塞米在这些纳米颗粒中达到的装载量。通过分光光度法测定所述呋塞米(λ＝230nm)。为了测定已包囊的呋塞米的量，在将其分离后，测定颗粒上清液中呋塞米的量(未结合的量)，并计算差值。 
表7：所使用的环糊精的类型和浓度对呋塞米的增溶作用、所得到的其在最终纳米颗粒中的包囊效率(EE)及装载量的影响(中间值±Std.Dev.，n＝3) 
    HPCD     类型   HPCD浓度   (mM)   呋塞米的   溶解度(mg/l)   呋塞米的   EE(％)   呋塞米的  装载量   (％)
    ---    β    β    β    α     0    3.14    6.29    25    25     7.8±1.3    42.3±2.4    95.4±10.1    387.3±10.3    253.5±9.8     22.3±1.4    17.1±3.0    12.1±1.3    7.2±3.1    8.8±2.7  0.23±0.07 0.89±0.04 1.43±0.24 2.39±0.72 1.92±0.55
实施例9. 
药物三氯生或呋塞米从壳聚糖-环糊精的纳米颗粒中的释放
制备带有三氯生和呋塞米的壳聚糖-环糊精的纳米颗粒。为了制备含有三氯生的制剂，遵循实施例7中所描述的方法(含有25mM的HPCDα或β的制剂)以及，为了制备含有呋塞米的制剂，遵循实施例8中所描述的方法(含有25mM的HPCDα或β的制剂)。分离所述纳米颗粒并使其重新悬浮在乙酸盐缓冲液(pH6.0，低离子强度)中。在37℃下，在水平搅拌(100rpm)下，在该介质中培养该纳米颗粒。在不同的时间(0.5h、1.5h和4.5h)从培养介质中取出样品，将药品从溶液中分离(以200000xg离心30分钟)并用分光光度法进行测定，如实施例7和8所述。所制备的制剂的药物释放曲线图如图6所示。 
实施例10. 
作为环糊精的类型和浓度的函数，对三氯生的溶解性、其在纳米颗粒中的包囊效率及装载量的评估
在80％水和20％乙醇的混合物中，以足量制备壳聚糖(ProtasanCl110，0.2％)、HPβCD(0，1.28mM和2.56mM)以及三氯生的溶液(3ml)，以使溶液过饱和。在磁力搅拌下将这些溶液培养24h，然后通过0.45-μm过滤器进行过滤，并且通过加入浓度为1.25mg/ml的1.2ml溶于80％水和20％乙醇的混合物的三聚磷酸盐使其交联。通过16000xg 的离心将纳米颗粒分离并将其重新悬浮于水中。通过光子相关光谱(PCS)来表征所得的纳米颗粒的粒径及其多分散性。通过用脱乙酰几丁质酶(Chitosanase-RD，Pias Co，Japan)降解等分的重新悬浮的纳米颗粒来测定被包囊的药物的量，并通过分光光度法进行评定(λ＝280nm)。结果如表8所示。 
表8：所用的环糊精的浓度对三氯生在用于制备纳米颗粒的相中的增溶作用、得到的纳米颗粒的包囊效率(EE)以及三氯生在纳米颗粒中的最终装载量的影响(中间值±Std.Dev.，n＝3) 
  HPβCD  浓度(mM)   粒径(nm)   溶解的三氯生  (mg/l)   三氯生的  EE(％)   三氯生的  装载量(％)
    0    1.28    2.56   499±33  568±25  517±14     719±79    2536±283    3521±213   22.3±1.4  37.7±7.3  33.5±2.7   2.2±0.9  7.4±1.3  8.7±0.2
实施例11. 
作为环糊精类型的函数，对含有或不含有质粒DNA的壳聚糖-环糊精纳米颗粒的粒径及多分散性的评估
制备下列溶液：(A)甲基-β-环糊精(Me-β-CD)(7.4mM)、三聚磷酸盐(1.25mg/ml)和编码绿色萤光蛋白的质粒(pGFP)(0.5mg/ml)；以及(B)磺丁基-β-环糊精(0.18mM)(SB-β-CD)和编码绿色萤光蛋白的质粒(0.5mg/ml)。在搅拌下对这两种溶液培养1h。在磁力搅拌下，将0.24-ml体积的溶液A或B加入到1.2ml的0.1％(w/w)壳聚糖中，形成纳米颗粒。通过光子相关光谱(PCS)来表征所得颗粒的粒径及多分散性。结果如表9所示。 
表9：环糊精的类型对含有或不含有质粒DNA的壳聚糖-环糊精纳米颗粒的粒径及多分散性的影响(平均值±Std.Dev.，n＝3)。*表达为数值的范围 
环糊精类型   DNA浓度   (mg/ml)     粒径(nm)   多分散指数   (P.I.)*
  SB-β-CD  SB-β-CD  Me-β-CD  Me-β-CD     0    0.5    0    0.5     170.8±24    157±32    232±15    182.8±40     0.1-0.2    0.1-0.2    0.2-0.3    0.1-0.2
含有DNA的壳聚糖-磺丁基环糊精的制剂在将其分离前在琼脂糖凝胶中进行电泳。对照包括溶液中的质粒、无质粒的制剂以及含有用脱乙酰几丁质酶(Chitosanase-RD，Pias Co，Japan)降解的质粒的制剂。结果如图7所示。 
实施例12. 
转染细胞培养物的效率的体外研究
制备如实施例11中所述的纳米颗粒的制剂。通过离心(16000xg，30分钟)将所述制剂分离并将其重新悬浮于低离子强度、pH6.0的缓冲液中。将含有1μg或2μg DNA的一定量的制剂与细胞培养物一起培养。获得的细胞转染结果如图8所示。荧光图显示了作为纳米颗粒-pGFP系统转染结果的表达绿色荧光蛋白的细胞集落。不合载体的质粒不显示出转染细胞的能力，即没有可观察到的荧光细胞集落。 
实施例13. 
环糊精的类型和壳聚糖、环糊精和三聚磷酸盐之间的质量比对纳米颗粒系统的最终组成的影响
分别按照实施例3和11制备壳聚糖-HPβCD和壳聚糖-SBβCD的纳米颗粒。在用于制备该纳米颗粒的初始溶液中使用不同量的环糊精。在将该纳米颗粒分离后，通过元素分析技术(考虑到氮碳比或氮硫比)测定纳米颗粒的实际组成(壳聚糖％、环糊精％、抗衡离子％)。通过热解重量分析法测定样品的湿度。 
表10：环糊精的类型以及壳聚糖(CS)、环糊精(CD)和三聚磷酸盐(TPP)之间的质量比对所制备的系统的最终组成的影响(干重的百分比)(平 均值±Std.Dev.，n＝3)。*约等于零 
    环糊精     类型   初始  CS/CD/TPP   质量比 CS％ 环糊精％   抗衡离子％   (TPP，Na，Cl)
    HPβCD    HPβCD    HPβCD    SB-β-CD    SB-β-CD    SB-β-CD     4/2/1    4/4/1    4/8/1    4/2/0.5    4/3/0.5    4/4/0  70±1 72±0.4 70±2 58±2 46±3 41±0.2   2.8±1.1  4.2±0.5  10.1±2.5  31.7±1.0  37.1±7.9  58.6±0.7     27±0.5    24±0.5    20±0.8    10.5±1.9    16.7±9    ---*
实施例14. 
壳聚糖-环糊精纳米颗粒通过大鼠的鼻粘膜进行输送的研究
为了评估本发明的纳米颗粒系统作为被设计用于药物给药的载体的潜力，测定所述纳米颗粒穿过鼻上皮的能力。使用不同比例的组分，用两种特定制剂-壳聚糖/磺丁基乙基-β-环糊精(CS/SBE-β-CD)和壳聚糖/羧甲基-β-环糊精(CS/CM-β-CD)进行该研究。壳聚糖预先用荧光素标记(FI-CS)。通过碳二亚胺与EDAC的反应来完成该标记方法，这使得荧光标记与该壳聚糖分子形成共价键，如Pharm.Res.，2004，21，803-10中所述。表11显示了被评估的用荧光素标记的纳米颗粒的物理化学性质。 
表11.被评估的用荧光素标记的纳米颗粒的物理化学性质 
  环糊精类  型，CD  FI-CS/CD   粒径(nm) 多分散指数 收率(％)
  SBE-β-CD     4/3     4/4     219     239     0.09     0.07     22     43
  CM-β-CD     4/5     4/6     311     309     0.22     0.41     13     24
将这些纳米颗粒的悬浮液(其稳定性先前已在5％w/w海藻糖的 转移介质中进行评估，图9)通过鼻内途径向完全清醒的大鼠给药。在预置时间过去后(具体地，给药后10分钟)，大鼠由于颈脱位而无痛苦死去，用多聚甲醛固定鼻粘膜，切除，然后用共焦显微镜(CLSM，Zeiss501，Jena，Germany)在488nm下观察。所观察到的图像显示这些纳米颗粒表现出显著的与鼻粘膜的相互作用。 

Claims (38)

1.包含用于释放生物活性分子的纳米颗粒的系统，其中所述纳米颗粒包含a)至少40％重量比的壳聚糖或其衍生物以及b)小于60％重量比的选自以下的环糊精或其衍生物：α天然环糊精、β天然环糊精、γ天然环糊精、羟丙基环糊精、羧甲基环糊精、磺丁基环糊精、氨基环糊精、二甲基环糊精、环糊精磷酸酯、羟乙基环糊精、乙酰基环糊精、乙基环糊精、三甲基环糊精、羧乙基环糊精、葡糖基环糊精、6-O-α-麦芽糖基环糊精、丁基环糊精、硫酸化环糊精、N，N-二乙基氨基乙基环糊精、叔丁基甲硅烷基环糊精、甲硅烷基[(6-O-叔丁基二甲基)-2，3，-二-O-乙酰基)-环糊精、琥珀酰-(2-羟丙基)-环糊精、琥珀酰-环糊精和磺丙基-环糊精，其中组分a)和组分b)是混合的，且在所述两种组分之间没有任何共价键。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述纳米颗粒还包含能够以纳米结构的形式离子交联壳聚糖的阴离子盐。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述壳聚糖或其衍生物的比例为至少40％重量比至95.5％重量比。
4.如权利要求1或2所述的系统，其中所述环糊精或其衍生物的比例为0.5％重量比至小于60％重量比。
5.如权利要求1或2所述的系统，其中壳聚糖的聚合度或形成所述壳聚糖或其衍生物的单体单元的数目为5至5,000。
6.如权利要求5所述的系统，其中壳聚糖的聚合度或形成所述壳聚糖或其衍生物的单体单元的数目为30至600。
7.如权利要求1或2所述的系统，其中所述壳聚糖或其衍生物的分子量为1kDa至2,000kDa。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述壳聚糖或其衍生物的分子量为5kDa至500kDa。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述壳聚糖或其衍生物的分子量为5kDa至200kDa。
10.如权利要求1或2所述的系统，其中所述壳聚糖或其衍生物的脱乙酰度为30％至95％。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述壳聚糖或其衍生物的脱乙酰度为50％至95％。
12.如权利要求1或2所述的系统，其中所述环糊精是羟丙基-α-环糊精、羟丙基-β-环糊精、磺丁基乙基-β-环糊精或其混合物。
13.如权利要求1或2所述的系统，其中所述环糊精显示出的平均取代度为4.2至7。
14.如权利要求1或2所述的系统，所述系统还包含生物活性分子，所述生物活性分子选自低分子量药物、多糖、蛋白质、肽、脂质、寡核苷酸、核酸以及其组合。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述生物活性分子包括下述II类分子：达那唑、酮康唑、甲芬那酸、尼索地平、硝苯地平、尼卡地平、非洛地平、阿托伐醌、灰黄霉素、曲格列酮、格列本脲、卡马西平；III类分子：无环鸟苷、新霉素B、卡托普利、依那普利拉、阿仑膦酸钠、阿替洛尔、西咪替丁、雷尼替丁；或IV类分子：氯噻嗪、呋塞米、妥布霉素、头孢呋辛、伊曲康唑、环孢菌素。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述生物活性分子包括下述IV类分子：氯噻嗪、呋塞米、妥布霉素、头孢呋辛、伊曲康唑、环孢菌素。
17.如权利要求2所述的系统，其中所述交联剂是聚磷酸盐。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述交联剂是三聚磷酸钠。
19.如权利要求1或2所述的系统，其中所述纳米颗粒的平均粒径为1nm至999nm。
20.如权利要求19所述的系统，其中所述纳米颗粒的平均粒径为100nm至800nm。
21.如权利要求1或2所述的系统，其中在1mM KCl中测定的Z电势为0至+60mV。
22.药物组合物，其包含权利要求1至13和17至21中任一权利要求所定义的系统和能够预防、减轻或治愈疾病的生物活性分子。
23.如权利要求22所述的组合物，其通过口服或肠胃外途径给药。
24.如权利要求22所述的组合物，其通过含服、舌下、局部、经皮、眼部、鼻腔或阴道途径给药。
25.如权利要求22所述的组合物，其中所述生物活性分子选自多糖、蛋白质、肽、脂质、基于核酸的分子及其组合。
26.如权利要求22所述的组合物，其中所述生物活性分子包括下述II类分子：达那唑、酮康唑、甲芬那酸、尼索地平、硝苯地平、尼卡地平、非洛地平、阿托伐醌、灰黄霉素、曲格列酮、格列本脲、卡马西平；III类分子：无环鸟苷、新霉素B、卡托普利、依那普利拉、阿仑膦酸钠、阿替洛尔、西咪替丁、雷尼替丁；或IV类分子：氯噻嗪、呋塞米、妥布霉素、头孢呋辛、伊曲康唑、环孢菌素。
27.如权利要求22所述的组合物，其中所述生物活性分子是三氯生、呋塞米、胰岛素、肝素或由核酸组成的分子。
28.化妆用组合物，其包含权利要求1至13和17至21中任一权利要求所定义的系统和化妆用活性分子。
29.如权利要求28所述的化妆用组合物，其中所述化妆用活性分子选自抗痤疮剂、抗氧化剂、除臭剂、止汗剂、去头屑剂、皮肤增白剂、助晒剂、紫外线吸收剂、酶和化妆用抗微生物剂。
30.疫苗，其包含权利要求1至21中任一权利要求所定义的用于释放生物活性分子的系统和抗原。
31.如权利要求30所述的疫苗，其中所述抗原选自蛋白质、多糖和DNA分子。
32.获得权利要求1至21中任一权利要求所述的被设计用于控制释放生物活性分子的系统的方法，其包括：
a)在水介质中或在水与极性溶剂的混合物中制备壳聚糖或其衍生物的溶液；
b)在任选加入交联剂的水介质中或在任选加入交联剂的水与极性溶剂的混合物中制备环糊精或其衍生物的溶液；以及
c)在搅拌下，以自发获得所述壳聚糖-环糊精纳米颗粒的方式混合步骤a)和b)的所述溶液。
或者，任选地：
a)在水介质中或在水与极性溶剂的混合物中制备壳聚糖或其衍生物和环糊精或其衍生物的溶液；
b)在水介质中或在水与极性溶剂的混合物中制备所述交联剂的溶液；
c)在搅拌下，以自发获得所述壳聚糖-环糊精纳米颗粒的方式混合步骤a)和b)的所述溶液。
33.如权利要求32所述的获得纳米颗粒的方法，其中所述交联剂是三聚磷酸盐。
34.如权利要求32所述的方法，其中将所述生物活性分子预先溶于步骤a)或b)中，或者预先溶于加入到a)或b)中的另一水相或有机相中。
35.如权利要求32所述的方法，其中所述生物活性分子选自多糖、蛋白质、肽、脂质、基于核酸的分子及其组合。
36.如权利要求32所述的方法，其中所述生物活性分子包括下述II类分子：达那唑、酮康唑、甲芬那酸、尼索地平、硝苯地平、尼卡地平、非洛地平、阿托伐醌、灰黄霉素、曲格列酮、格列本脲、卡马西平；III类分子：无环鸟苷、新霉素B、卡托普利、依那普利拉、阿仑膦酸钠、阿替洛尔、西咪替丁、雷尼替丁；或IV类分子：氯噻嗪、呋塞米、妥布霉素、头孢呋辛、伊曲康唑、环孢菌素。
37.如权利要求35所述的方法，其中所述生物活性分子是三氯生、呋塞米、胰岛素、肝素或DNA质粒。
38.权利要求1至21中任一权利要求所述的系统在制备基因治疗药物中的用途。
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