CN103169957A - 一种纳米凝血酶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纳米凝血酶，其特征在于，所述纳米凝血酶为核壳结构，所述核为凝血酶，所述壳为由水溶性聚阴离子和季铵化壳聚糖的阳离子交联形成的纳米粒子。本发明还提供了一种纳米凝血酶的制备方法，包括：(1)将季铵化壳聚糖水溶液与凝血酶水溶液接触得到混合溶液；(2)在18-25℃持续搅拌状态下，向所述混合溶液中匀速滴加水溶性聚阴离子水溶液；(3)加入水溶性聚阴离子水溶液后在18-25℃下继续搅拌25-35min，得到纳米凝血酶悬液。本发明提供的纳米凝血酶，保持了凝血酶的生物活性；活性稳定；具有缓释功能；药物作用时间长；进入体内不容易被降解；经济安全，具有广阔的应用前景。

Description

一种纳米凝血酶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种止血药物凝血酶新剂型及其制备，具体涉及一种纳米凝血酶及其制备方法。

背景技术

凝血酶(thrombin)又称凝血因子IIa，是一种专一性很强的丝氨酸蛋白酶，是机体凝血系统的一种关键酶。它一方面可直接作用于纤维蛋白原，使之转变为纤维蛋白，最后导致纤维蛋白凝胶的生成，另一方面则通过受体介导途径诱导血小板活化，活化的血小板发生粘附、释放和聚集反应，最终导致血小板血栓的形成。因此，凝血酶可作用于凝血过程的最后环节，在不需要其它众多凝血因子参与的情况下，使血液快速凝固、填塞出血点而达到止血的目的。由于其止血快，无副作用等优点，目前其干粉或生理盐水溶液已作为一种止血药广泛应用于创伤和临床手术创面以及消化道黏膜等部位的出血与渗血，止血效果好，疗效确切。

但在临床应用中存在一些问题，例如一是凝血酶必须在10℃以下保存，室温保存其生理活性易丢失，稳定性较差；其次，凝血酶的本质是蛋白质，进入体内很容易被降解，尤其是治疗上消化道出血时，需多次口服给药；三是由于其强的促凝活性，不适于静脉注射，应用范围有限；四是稍大剂量应用时，具有神经毒性。

为了克服凝血酶直接使用时的上述问题，目前开发出一些包载凝血酶药物，但有的包载凝血酶的载体需溶于有机溶剂中来制备包载凝血酶，有的包载凝血酶的载体溶液呈酸性，有的包载凝血酶需在高温下制备，而有机溶剂、酸性溶液、高温对凝血酶的活性均有较大影响，从而降低制得的包载凝血酶的药效。

因此，目前很有必要开发一种对所包载的凝血酶的活性无较大影响，稳定性好、安全高效、使用范围广泛的凝血酶新剂型。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有包载凝血酶药物的药效较低的缺陷，提供一种新的纳米凝血酶及其制备方法。

本发明的发明人在研究中意外发现，核壳结构的纳米凝血酶，核为凝血酶，壳为由水溶性聚阴离子和季铵化壳聚糖的阳离子交联形成的纳米粒子，对凝血酶的活性无较大影响，且稳定性好、安全高效、使用范围广泛。因此，为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种纳米凝血酶，其特征在于，所述纳米凝血酶为核壳结构，所述核为凝血酶，所述壳为由水溶性聚阴离子和季铵化壳聚糖的阳离子交联形成的纳米粒子。

优选地，所述纳米粒子的粒径为150-210nm。

优选地，所述纳米凝血酶的包封率为50-78％。

另一方面，本发明还提供了一种纳米凝血酶的制备方法，所述方法包括：

(1)将季铵化壳聚糖水溶液与凝血酶水溶液接触得到混合溶液，季铵化壳聚糖水溶液和凝血酶水溶液的用量为，每9mg的季铵化壳聚糖对应2-10U的凝血酶；

(2)在18-25℃持续搅拌状态下，向所述混合溶液中匀速滴加水溶性聚阴离子水溶液，水溶性聚阴离子水溶液以聚阴离子计，混合溶液以季铵化壳聚糖计，水溶性聚阴离子水溶液与混合溶液的质量比为1∶3-10；

(3)加入水溶性聚阴离子水溶液后在18-25℃下继续搅拌25-35min，得到纳米凝血酶悬液。

优选地，所述方法还包括步骤(4)：将所述纳米凝血酶悬液以10000-15000r/min的速度离心，离心后得到的固体即为纳米凝血酶。

本发明提供的纳米凝血酶，由于采用核壳结构，核为凝血酶，壳为由水溶性聚阴离子和季铵化壳聚糖的阳离子交联形成的纳米粒子，即将凝血酶包载在由水溶性聚阴离子和季铵化壳聚糖的阳离子交联形成的纳米粒子中，水溶性聚阴离子和季铵化壳聚糖的阳离子是通过分子间或分子内交联反应而形成纳米粒子，是一种静电作用，不涉及热交联过程中的高温及化学交联过程中的共价键形成，对所包载的凝血酶的活性无较大影响；季铵化壳聚糖和水溶性聚阴离子均是水溶性的，且季铵化壳聚糖的水溶液和水溶性聚阴离子的水溶液均为中性或弱碱性，对所包载的凝血酶的活性也无较大影响。因此，本发明提供的纳米凝血酶保持了凝血酶的生物活性。

本发明提供的纳米凝血酶，由于凝血酶被包载在水溶性聚阴离子和季铵化壳聚糖的阳离子交联成的纳米粒子中，因此可在室温下稳定保存；活性稳定；具有缓释功能，适于静脉注射；药物作用时间长，生物利用度高；进入体内不容易被降解，降低了用药剂量；季铵化壳聚糖材料经济、无毒、生物兼容性好，使本发明提供的纳米凝血酶经济安全；通过对纳米粒子表面修饰可制备靶向药物制剂，本发明提供的纳米凝血酶具有良好的药物开发潜力，具有较高的医用价值和广阔的应用前景。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明提供的纳米凝血酶的电镜照片。

图2是本发明提供的纳米凝血酶的活性变化曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

一方面，本发明提供了一种纳米凝血酶，纳米凝血酶为核壳结构，核为凝血酶，壳为由水溶性聚阴离子和季铵化壳聚糖的阳离子交联形成的纳米粒子。

根据本发明，尽管纳米凝血酶为核壳结构，核为凝血酶，壳为由水溶性聚阴离子和季铵化壳聚糖的阳离子交联形成的纳米粒子，即可实现本发明的目的，即保持凝血酶的生物活性，在室温下稳定保存，具有缓释功能，药物作用时间长，进入体内不容易被降解，经济安全。但优选情况下，纳米粒子的粒径为150-210nm，可更好地保持凝血酶的生物活性，进一步提高纳米凝血酶的稳定性及缓释功能。

本发明中，为了更好地提高纳米凝血酶的稳定性及缓释功能，纳米凝血酶的包封率优选为50.1-77.81％。

本发明中，对于季铵化壳聚糖的分子量无特殊要求，只要能与水溶性聚阴离子交联形成纳米粒子即可，但为了更好地保证药效并提高纳米凝血酶的稳定性，季铵化壳聚糖的分子量优选在200kDa以上。分子量在200kDa以上的季铵化壳聚糖优选采用如下方法制得：将分子量360-400kDa以上的壳聚糖溶于水中配制成壳聚糖水溶液，然后加入缩水甘油三甲基氯化铵溶液，于75-85℃反应5-7h，反应产物经丙酮沉淀，沉淀后固液分离得到的固体经冷冻干燥，即获得分子量为200kD以上的季铵化壳聚糖。其中壳聚糖与缩水甘油三甲基氯化铵的摩尔比为1∶3-5，壳聚糖与丙酮的摩尔比为1∶8-10。

本发明中，对于水溶性聚阴离子的种类无特殊要求，只要能与季铵化壳聚糖的阳离子交联形成纳米粒子即可，例如可以为葡聚糖磺酸根离子、透明质酸根离子和海藻酸根离子中的任意一种。

另一方面，本发明提供了一种纳米凝血酶的制备方法，所述方法包括：

(1)将季铵化壳聚糖水溶液与凝血酶水溶液接触得到混合溶液，季铵化壳聚糖水溶液和凝血酶水溶液的用量为，每9mg的季铵化壳聚糖对应2-10U的凝血酶；

(2)在18-25℃持续搅拌状态下，向所述混合溶液中匀速滴加水溶性聚阴离子水溶液，水溶性聚阴离子水溶液以聚阴离子计，混合溶液以季铵化壳聚糖计，水溶性聚阴离子水溶液与混合溶液的质量比为1∶3-10；

(3)加入水溶性聚阴离子水溶液后在18-25℃下继续搅拌25-35min，得到纳米凝血酶悬液。

本发明中，水溶性聚阴离子水溶液的滴加速度优选为20-40滴/min。

为了进一步纯化得到的纳米凝血酶，优选地，所述方法还包括步骤(4)：将纳米凝血酶悬液以10000-15000r/min的速度离心，离心后得到的固体即为纳米凝血酶。

对于步骤(1)中季铵化壳聚糖水溶液与凝血酶水溶液接触的方式无特殊要求，将季铵化壳聚糖水溶液与凝血酶水溶液直接混合即可。

为了更好地形成本发明的核壳结构，搅拌的速度优选为600-1000r/min；季铵化壳聚糖水溶液的浓度优选为4-6mg/mL；凝血酶水溶液的浓度优选为10-50U/mL；水溶性聚阴离子水溶液的浓度优选为2-5mg/mL。

对于季铵化壳聚糖的分子量以及水溶性聚阴离子的种类，前文已经进行了说明，在此不再赘述。

本发明中，季铵化壳聚糖、凝血酶和水溶性聚阴离子盐均可以通过商购获得，季铵化壳聚糖也可以根据活性功能聚合物(React.Funct.Polym)(Viviane A等.2004，61，347)所述的方法制备，即将壳聚糖与缩水甘油-三甲基-氯化铵于75-85℃反应5-7h，壳聚糖与缩水甘油-三甲基-氯化铵的摩尔比为1∶3-5，反应产物经丙酮沉淀，壳聚糖与丙酮的摩尔比为1∶8-10，沉淀后固液分离得到的固体经冷冻干燥，即可获得季铵化壳聚糖。为了获得分子量在200kDa以上的季铵化壳聚糖，壳聚糖的分子量优选在360kDa以上。

另外，本领域技术人员能够想到的是，通过对本发明提供的纳米凝血酶的纳米粒子表面进行修饰，可以制备各种靶向药物制剂。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

实施例

以下的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。

在下述实施例中：

季铵化壳聚糖采用如下方法制得：将9.3mmol壳聚糖(分子量360kDa，购自赛默飞世尔生物化学制品有限公司)溶于水中配制成壳聚糖水溶液，然后加入缩水甘油三甲基氯化铵溶液(购自基诺生物医药技术有限公司)，其中，缩水甘油三甲基氯化铵为37.2mmol，在80℃下反应6h，反应产物经83.7mmol丙酮沉淀，沉淀后固液分离得到的固体经冷冻干燥，即获得分子量为230kDa的季铵化壳聚糖。

季铵化壳聚糖水溶液、凝血酶水溶液和水溶性聚阴离子水溶液均采用去离子水配制。

纳米凝血酶包封率的测定方法：抽取健康志愿者全血，以ACD(2.5重量％柠檬酸三钠，2.0重量％D-葡萄糖，1.5重量％柠檬酸)作为抗凝剂，离心分离富含血小板血浆(PRP)。用去离子水、凝血酶(购自中生华美科技有限公司)配制与实施例中纳米凝血酶悬液的凝血酶浓度一样的自由凝血酶溶液，利用血小板聚集仪检测不同体积自由凝血酶溶液诱导血小板聚集的能力，得到可以使血小板聚集率达到接近100％水平的凝血酶体积数。将实施例中得到的纳米凝血酶悬液高速离心后，测定上清中相同体积下游离凝血酶诱导血小板聚集的能力，根据血小板的聚集率计算纳米凝血酶的包封率：

纳米凝血酶包封率＝1-(上清凝血酶诱导的血小板聚集率/自由凝血酶诱导的血小板最大聚集率)×100％。

采用激光粒度仪对纳米粒子进行粒径及分散度(PDI)的测定。

实施例1

用去离子水和制得的季铵化壳聚糖配制成5mg/mL的季铵化壳聚糖水溶液，用去离子水和葡聚糖磺酸钠(购自基诺生物医药技术有限公司)配制成5mg/mL的葡聚糖磺酸钠水溶液，将200μL(50U/mL)凝血酶(购自中生华美科技有限公司)加入1.8mL季铵化壳聚糖水溶液中得到混合溶液，然后在22℃条件下，在800r/min的持续磁力搅拌作用下将0.3mL的葡聚糖磺酸钠水溶液以30滴/min的速度匀速加入混合溶液中，可见蓝色乳光，加入后在22℃下继续搅拌30min，得到纳米凝血酶悬液。将制得的纳米凝血酶悬液以13000r/min的速度离心，离心后得到的固体即为纳米凝血酶。测定制得的纳米凝血酶的包封率为77.81％，平均粒径为205nm，PDI为0.154。将制得的纳米凝血酶在电镜下观察，电镜照片如图1所示。

实施例2

用去离子水和制得的季铵化壳聚糖配制成5mg/mL的季铵化壳聚糖水溶液，用去离子水和透明质酸钠(购自基诺生物医药技术有限公司)配制成3mg/mL的透明质酸钠水溶液，将200μL(10U/mL)凝血酶(购自中生华美科技有限公司)加入1.8mL季铵化壳聚糖水溶液中得到混合溶液，然后在18℃下，在800r/min的持续磁力搅拌作用下将0.5mL的透明质酸钠水溶液以20滴/min的速度匀速加入混合溶液中，可见蓝色乳光，加入后在18℃下继续搅拌25min，得到纳米凝血酶悬液。将制得的纳米凝血酶悬液以13000r/min的速度离心，离心后得到的固体即为纳米凝血酶。测定制得的纳米凝血酶的包封率为65.32％，平均粒径为150nm，PDI为0.172。

实施例3

用去离子水和制得的季铵化壳聚糖配制成5mg/mL的季铵化壳聚糖水溶液，用去离子水和海藻酸钠(购自基诺生物医药技术有限公司)配制成2mg/mL的海藻酸钠水溶液，将200μL(25U/mL)凝血酶(购自中生华美科技有限公司)加入2.0mL季铵化壳聚糖水溶液中得到混合溶液，然后在25℃下，在800r/min的持续磁力搅拌作用下将0.5mL的海藻酸钠水溶液以40滴/min的速度匀速加入混合溶液中，可见蓝色乳光，加入后在25℃下继续搅拌35min，得到纳米凝血酶悬液。将制得的纳米凝血酶悬液以13000r/min的速度离心，离心后得到的固体即为纳米凝血酶。测定制得的纳米凝血酶的包封率为50.1％，平均粒径为176nm，PDI为0.137。

纳米凝血酶活性稳定性分析：

分别将实施例1-3中制备的纳米凝血酶用去离子水溶解，以凝血酶的浓度计，分别配制成50U/mL的纳米凝血酶水溶液，同时配制凝血酶浓度相同的自由凝血酶水溶液，均在110rpm/37℃的保存条件下保存，在不同时间点测定残存酶诱导PRP中血小板聚集的能力，如图2所示(图中示出了实施例1的纳米凝血酶和自由凝血酶的活性变化曲线，实施例2和3的纳米凝血酶的活性变化曲线图与实施例1类似，图中未示出)，纳米凝血酶活性变化类似于药物释放曲线，在5h时左右发生药物突释，在72h时左右，酶活性达到最大，之后开始缓慢下降，而自由酶则是一个活性衰减的过程。

从上述实施例可以看出，本发明提供的纳米凝血酶，保持了凝血酶的生物活性，活性稳定，具有缓释功能，药物作用时间长。

本发明提供的纳米凝血酶，保持了凝血酶的生物活性；在室温下稳定保存；活性稳定；具有缓释功能，适于静脉注射；药物作用时间长，生物利用度高；进入体内不容易被降解，降低了用药剂量；季铵化壳聚糖材料经济、无毒、生物兼容性好，使本发明提供的纳米凝血酶经济安全；通过对纳米粒子表面修饰可制备靶向药物制剂，本发明提供的纳米凝血酶具有良好的药物开发潜力，具有较高的医用价值和广阔的应用前景。

Claims (12)

1.一种纳米凝血酶，其特征在于，所述纳米凝血酶为核壳结构，所述核为凝血酶，所述壳为由水溶性聚阴离子和季铵化壳聚糖的阳离子交联形成的纳米粒子。

2.根据权利要求1所述的纳米凝血酶，其中，所述纳米粒子的粒径为150-210nm。

3.根据权利要求1或2所述的纳米凝血酶，其中，所述纳米凝血酶的包封率为50-78％。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的纳米凝血酶，其中，所述季铵化壳聚糖的分子量在200kDa以上。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的纳米凝血酶，其中，所述水溶性聚阴离子为葡聚糖磺酸根离子、透明质酸根离子和海藻酸根离子中的任意一种。

6.一种纳米凝血酶的制备方法，所述方法包括：

(1)将季铵化壳聚糖水溶液与凝血酶水溶液接触得到混合溶液，季铵化壳聚糖水溶液和凝血酶水溶液的用量为，每9mg的季铵化壳聚糖对应2-10U的凝血酶；

(2)在18-25℃持续搅拌状态下，向所述混合溶液中匀速滴加水溶性聚阴离子水溶液，水溶性聚阴离子水溶液以聚阴离子计，混合溶液以季铵化壳聚糖计，水溶性聚阴离子水溶液与混合溶液的质量比为1∶3-10；

(3)加入水溶性聚阴离子水溶液后在18-25℃下继续搅拌25-35min，得到纳米凝血酶悬液。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括步骤(4)：将所述纳米凝血酶悬液以10000-15000r/min的速度离心，离心后得到的固体即为纳米凝血酶。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述季铵化壳聚糖水溶液的浓度为4-6mg/mL。

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的方法，其中，所述季铵化壳聚糖的分子量在200kDa以上。

10.根据权利要求6-9中任意一项所述的方法，其中，所述凝血酶水溶液的浓度为10-50U/mL。

11.根据权利要求6-10中任意一项所述的方法，其中，所述水溶性聚阴离子水溶液的浓度为2-5mg/mL。

12.根据权利要求6-11中任意一项所述的方法，其中，所述水溶性聚阴离子为葡聚糖磺酸根离子、透明质酸根离子和海藻酸根离子中的任意一种。

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