CN103385875B - 一种纳米壳聚糖青蒿素复合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米壳聚糖青蒿素复合物，由重量百分比的以下成分组成：青蒿素或青蒿素衍生物40%-80%，聚乙烯基吡咯烷酮1%-5%，纳米壳聚糖15%-50%。本发明制备的纳米壳聚糖青蒿素复合物为水溶性青蒿素，溶解度好，容易被机体吸收，无毒副作用，纳米结构更具缓释作用，药物半衰期大大提高，减少给药频次，增加病人依从性，防止患者耐药性的形成，提高了青蒿素及衍生物的生物利用率，增强了治疗效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米药物制剂，特别涉及一种纳米壳聚糖青蒿素复合物及其制备方法。
背景技术
青蒿素是从中药青蒿中分离得到抗疟有效单体，具有过氧基团的半萜内酯化合物。临床证实青蒿素对疟疾具有“高效、速效、低毒”的突出疗效。青蒿素的衍生物主要有二氢青蒿素、青蒿琥酯和蒿甲醚，对于抗疟疾均有很好的活性。蒿甲醚被世界卫生组织列为治疗凶险型疟疾的首选药品，是我国第一个被国际公认的首创新药。近年来，又发现青蒿素类化合物对治疗和预防血吸虫病具有治疗作用；最新研究表明蒿甲醚在体内外具有广谱抗菌作用，它在治疗脓血症、乙肝、弓形虫、肺卡波尔氏囊虫等疾病时取得良好的效果，而且它还能治疗机体免疫系统相关性疾病：如类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、肿瘤等，医药价值具有很大的开发空间。
青蒿素及其人工合成衍生物（双氢青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥酯等）普遍存在水溶差的问题；水溶性差导致青蒿素生物利用度低，需要在短时间内大剂量反复给药才能达到治疗效果，而大剂量反复给药势必导致耐药性的产生，影响治疗效果。同时青蒿素及衍生物的半衰期极其短,T1/2为0.5小时,摄入后失效快，口服利用率低，长期用药会产生药副作用，如轻度恶心、呕吐、腹泻等，大剂量用药可影响造血系统和引起肝损害，并产生胚胎毒性作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中青蒿素水溶性差，生物利用度低，容易产生耐药性的不足，提供一种纳米壳聚糖青蒿素复合物。本发明的另一目的在于提供该纳米壳聚糖青蒿素复合物的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种纳米壳聚糖青蒿素复合物，由重量百分比的以下成分组成：青蒿素或青蒿素衍生物40%-80%，聚乙烯基吡咯烷酮1%-5%，纳米壳聚糖15%-50%。
所述纳米壳聚糖为广汉恒宇新材料有限公司赠送，其制备方法在中国专利CN1485346A中公开。
青蒿素或其衍生物水溶性较差，青蒿素或其衍生物可以与纳米壳聚糖相结合形成纳米壳聚糖青蒿素复合物，复合物可充分发挥出壳聚糖生物相容性好的优点，利用纳米尺寸壳聚糖改善青蒿素或其衍生物的水溶性，促进了青蒿素的吸收，同时壳聚糖能够改善机体的免疫调节能力，增强抵抗力，强化了青蒿素的治疗效果，二者合用产生了协同增效作用，在治疗中所需用到的青蒿素剂量更小，疗效更好，降低了青蒿素的毒副作用，避免了耐药性的产生。
复合物中各组分对药物的性能都有着决定性的影响。
首先，纳米壳聚糖（下文简称壳聚糖）的用量对复合物的形成有重要影响，壳聚糖用量少于15%时（如10%），则最终产品难以形成稳定壳聚糖青蒿素复合物结构，有未溶解的青蒿素结晶析出；增加纳米壳聚糖的用量，纳米壳聚糖对青蒿素的包裹比例提高，最终达到完全包裹的效果，并逐步完善纳米微球的包裹效果，当达到一定比例以后，纳米壳聚糖包裹青蒿素的微球不再变化，多余的纳米壳聚糖形成无包裹物的实心微球，并开始逐渐对包裹有药物的微球之间形成团聚。当壳聚糖用量大于50%时（如60%），团聚现象严重，微球之间粘连比例将会影响到纳米壳聚糖青蒿素复合物在水中释放出的青蒿素速度，及平衡浓度，进而药物所能够达到的治疗效果下降。
然后，聚乙烯基吡咯烷酮是一种分散剂，水溶性纳米壳聚糖本身已经是一种稳定的微球结构，加入聚乙烯基吡咯烷酮，在纳米壳聚糖重新排布形成新的微球的过程中，将会促进青蒿素及其衍生物被作为微球核被包裹住。聚乙烯基吡咯烷酮本身还有有助于使青蒿素或其衍生物的均匀分布，并促进使壳聚糖与青蒿素形成在水中稳定的胶体复合物；并且聚乙烯基吡咯烷酮的羰基与青蒿素或其衍生物上的氢原子能形成氢键，这种键合能够抑制青蒿素形成大的结晶，使青蒿素更趋向于无定形态，显著改善青蒿素的溶解度和溶出速度。
当聚乙烯基吡咯烷酮的用量为1%-5%时，对青蒿素的均匀分布及溶解度的改善效果最佳；若聚乙烯基吡咯烷酮的用量少于1%（如0.5%），则不能够达到有效的分散效果或者分散效果不佳的情况下形成微球粒径差异大，制得药物的缓释比例不稳定，进而难以作为有效的治疗药物使用。更有甚者，由于青蒿素与壳聚糖结合的分散比例不佳，微球形成过程中，青蒿素未能均匀分布于壳聚糖中，出现单质青蒿素结晶析出。在一定用量范围内，增加聚乙烯基吡咯烷酮用量的增加，能使青蒿素更加均匀地分布于壳聚糖中，形成稳定水溶性溶胶复合物；但是当聚乙烯基吡咯烷酮的用量过大，大于5%时（如8%），壳聚糖青蒿素复合物的结构稳定性降低，真空干燥后再次溶于水时易于出现壳聚糖不成溶胶的问题，一遇水就自然完全分散，甚至部分还出现了青蒿素单体析出，壳聚糖单独分散的问题。
壳聚糖为脱乙酰化的甲壳素，生物相容性更好，对机体的刺激性更低，且壳聚糖能够增强机体免疫能力。纳米壳聚糖为应用现代纳米技术加工壳聚糖实现纳米化，制备得到的壳聚糖粒径在20-80nm范围，并呈现多种纳米形态粒子、独立类球形粒子、类球粒子串联的网络、非粒子三维胶体网络的纳米壳聚糖。所述纳米壳聚糖为广汉恒宇新材料有限公司赠送，其制备方法在中国专利CN1485346A中公开。
进一步，所述聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）为医用级的聚乙烯基吡咯烷酮。
进一步，优选的所述聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）为PVPK30。PVP-K30为分子量约3万的聚维酮，水溶液的黏度适中，能够很好的改善青蒿素与壳聚糖之间的键合关系。如果采用更高分子量的聚维酮则会影响制备得到的成品溶解入水后的流动性，而更低分子量的聚维酮对青蒿素和壳聚糖之间强化作用更弱，难以保持良好的形态，需要添加更多的PVP才能达到相同的分散效果，但是增加PVP用量的同时又会降低药物本身的稳定性。
进一步，所述青蒿素衍生物为双氢青蒿素、蒿甲醚、青蒿素琥酯、蒿乙醚或蒿醚林酸。青蒿素衍生物具有不同的改性活性，能够适用于不同病例的情况，可以根据不同的需要将其与壳聚糖相结合制成纳米壳聚糖青蒿素衍生物复合物。
本发明还提供了一种上述纳米壳聚糖载青蒿素复合物的制备方法：
一种上述纳米壳聚糖青蒿素复合物的制备方法：
（1）在纳米壳聚糖溶胶中，加入聚乙烯基吡咯烷酮，并充分搅拌；
（2）将步骤（1）得到的壳聚糖溶胶调节温度为50-80℃，加入青蒿素或其衍生物，200-1000r/min转速下搅拌0.5-3h，得到分散均匀的纳米壳聚糖载青蒿素溶胶；
（3）将步骤（2）得到的纳米壳聚糖载青蒿素溶胶真空干燥得到纳米壳聚糖载青蒿素粉末。
所述纳米壳聚糖溶胶为广汉恒宇新材料有限公司赠送，其制备方法在中国专利CN1485346A中公开。
步骤（2）中调节温度为50-80℃，加入青蒿素/青蒿素衍生物，搅拌反应，考虑到青蒿素在水中基础溶解度差，适当加热加快其溶解，同时加热有利于纳米壳聚糖与青蒿素相互之间的结合形成微球。青蒿素类药物和壳聚糖在温度升高的同时活性增加，青蒿素溶解于壳聚糖胶液的速度加快，两者之间形成微球的效率提升。当温度低于50℃（如在35℃下反应），青蒿素与壳聚糖不能有效形成的微球，只能够形成一般的混合物，在使用过程中基本没有缓释功效，不产生协同增效。提高温度增加反应活性，但温度不宜过高，当温度高于80℃后，纳米壳聚糖出现明显的分解，其水溶性优势开始消失，加入青蒿素后两者在搅拌的情况下形成的微球容易自动破坏。制备过程中成型的有效微球难以收集（在降温收集之前自动分解）。
步骤（2）中搅拌时间不宜低于0.5小时，搅拌时间过短，青蒿素与壳聚糖之间未能有效分散，不能形成均匀的纳米级微球，微球粒径的分散系数过大，药物在使用时缓释效果不稳定，影响治疗效果。搅拌时间增长，微球粒径趋于均匀稳定，搅拌时间超过一定值后，PVP和纳米壳聚糖之间的结构稳定性反而开始下降，直接导致青蒿素本体之间再次相互结晶，微球之间发生内核青蒿素转移，出现无药物微球结构。
进一步，所述干燥步骤的干燥方法是70-90℃真空干燥箱中烘干12-48h。烘干温度不宜过高或过低。温度太低（如50℃），水分蒸发速度过慢，需要超过58小时才能达到所需烘干效果，并且烘干过程中，部分水分子在微球中形成结晶水，难以脱除，影响微球的后续保存。升高温度，水分蒸发速度加快，烘干所需烘干时间缩短，
进一步，所述干燥步骤的干燥方法是真空干燥。青蒿素熔点为152-156℃，真空干燥能避免烘干温度过高，青蒿素失活，进而更好的保持青蒿素的活性。
本发明还提供了另一种上述纳米壳聚糖青蒿素复合物的制备方法，包括以下步骤：
取青蒿素或其衍生物加入有机溶剂中溶解，然后与纳米壳聚糖混合，于研钵中室温下研磨20-40min，加入聚乙烯基吡咯烷酮乙醇溶液，继续在室温下研磨0.5-2小时，即得纳米壳聚糖青蒿素复合物。
所用的有机溶剂是易挥发的有机溶剂，如乙醇、氯仿、丙酮等，在研磨过程中有机溶剂将逐步挥发除去。
进一步，上述纳米壳聚糖青蒿素复合物制备方法，还可以包括真空干燥步骤。所述真空干燥步骤为，70-90℃真空干燥箱中烘干1-3h。
发明人将纳米壳聚糖作为载体材料与我国传统药物青蒿素及衍生物结合，改善了青蒿素的溶解度和半衰期短的缺点，提高了青蒿素的生物利用度，降低了用药剂量，消除了耐药性的产生，充分发挥青蒿素的药理作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果：（1）纳米壳聚糖青蒿素复合物为水溶性药物，水中溶解度好，便于机体吸收青蒿素或其衍生物，进而能够发挥更好的疗效；（2）纳米壳聚糖作为青蒿素及衍生物的载体后，充分发挥载体缓释药物作用，使药物半衰期大大提高；减少给药频次，防止患者耐药性的形成。大大提高青蒿素及衍生物的生物利用度，增强了治疗效果，使青蒿素及衍生物的治疗运用得到飞跃性的提高。（3）纳米壳聚糖与青蒿素及衍生物结合后改变其理化特性，增强其水溶性，保持药物浓度达到治疗量。而且还能长时间稳定释放量，避免青蒿素浓度过高，在体内降解速度加快造成的反复给药，降低了药物的毒副作用；（4）纳米粒径药物更易于人体吸收，减少药物受到的人体组织屏障作用，提高青蒿素及衍生物的生物利用率，增强了治疗效果。
附图说明：
图1激光粒径仪扫描实施例1制备得到的纳米壳聚糖双氢青蒿素粒径结果；
图2激光粒径仪扫描实施例2制备得到的纳米壳聚糖蒿甲醚粒径结果；
图3激光粒径仪扫描实施例3制备得到的纳米壳聚糖青蒿素粒径结果；
图4激光粒径仪扫描实施例4制备得到的纳米壳聚糖青蒿琥酯粒径结果；
图5电子显微扫描实施例3制备得到的纳米壳聚糖青蒿素复合物；
图6纳米壳聚糖青蒿素复合物溶解曲线。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
取0.56g纳米壳聚糖溶于100ml水中，配制成0.56%的纳米壳聚糖溶胶。取10mL纳米壳聚糖溶胶(广汉恒宇新材料有限公司赠送，下同)中加入2mg的聚维酮K30（即医用级PVP-K30），充分搅拌，调节温度为80℃，加入42mg双氢青蒿素，1000r/min转速下搅拌0.5h，得到分散均匀的纳米壳聚糖双氢青蒿素溶胶，70℃烘干得到纳米壳聚糖双氢青蒿素复合物粉末。
实施例2
取9mL实施例1中制备的纳米壳聚糖溶胶，加入2.6mg的聚维酮K60（即医用级PVP-K60），并充分搅拌至溶液澄清透明，调节温度为50℃，加入47mg蒿甲醚，600r/min转速下搅拌3h，得到分散均匀的壳聚糖蒿甲醚溶胶，80℃烘干得到纳米壳聚糖蒿甲醚粉末。
实施例3
取1g纳米壳聚糖溶于100mL水中，配制成1%的纳米壳聚糖溶胶。取5ml所述纳米壳聚糖溶胶，加入2.5mg的聚维酮K30，充分搅拌，调节温度为60℃，加入47.5mg青蒿素，900r/min转速下搅拌2h，得到分散均匀的纳米壳聚糖青蒿素溶胶，80℃烘干得到纳米壳聚糖青蒿素复合物粉末。
实施例4
取5.5mL实施例3中制备的纳米壳聚糖溶胶，加入1.2mg的聚维酮K60，并充分搅拌至溶液澄清透明，调节温度为75℃，加入43.8mg青蒿素琥酯，700r/min转速下搅拌3h，得到分散均匀的壳聚糖青蒿素琥酯溶胶，真空干燥得到纳米壳聚糖青蒿素琥酯粉末。
测试1粒径测试（动态光散射DLS测试）
用激光粒径仪测试各实施例的纳米壳聚糖青蒿素及其衍生物粒径，结果如下：体积径分布如表1，直径特征如表2（体积径），测试图谱见图1-图4。
表1和图1-4显示制备的纳米壳聚糖青蒿素复合物粒径分散系数较好，粒径尺寸范围适宜，能够作为有效的纳米级药物使用，达到提升药效的作用。
表1纳米青蒿素体积径分布
其中d（nm）为粒径（单位nm），G(d)为粒径分布（相对值），C(d)表示累计百分含量。
表2纳米壳聚糖青蒿素及其衍生物粒径特征
| 粒径特性 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 中值直径（nm） | 227.7 | 187.5 | 185.5 | 741.3 |
| 平均直径（nm） | 259.1 | 212.9 | 209.8 | 844.4 |
| 多分散性（nm） | 0.314 | 0.309 | 0.299 | 0.318 |
| 几何标准偏差（GSD） | 1.687 | 1.680 | 1.668 | 1.691 |
| 图谱 | 图1 | 图2 | 图3 | 图4 |
本发明方法制备得到纳米壳聚糖青蒿素粒径为纳米级的，容易被机体吸收，可有效的提高青蒿素的生物利用度，降低给药剂量，避免了耐药性的产生。
测试2纳米壳聚糖青蒿素复合物电镜扫描形貌结构
取实施例3制得的纳米壳聚糖青蒿素复合物(溶剂为水)进行电子显微镜测试形貌，测试结果如图5。
青蒿素类药物均匀分布于壳聚糖形成胶体中，构成稳定的水溶性纳米结构。该物质可用于青蒿素的缓释制剂中，当壳聚糖结构降解过程中，青蒿素逐渐释放出来，青蒿素浓度持续稳定，可以起到很好的治疗效果。
测试3水溶性试验
测试其溶出度，试验测试方法为：在一定温度下（选择20、40、60和80℃）,向一百克水中加入纳米壳聚糖青蒿素复合物及三种衍生物至不能继续溶解时的质量(g)。测试结果如表3，图6所示。
表3纳米壳聚糖青蒿素及其衍生物溶解度
本发明制得纳米壳聚糖青蒿素复合物具有良好的水溶性，能够很好的解决青蒿素在医药应用中水溶性差，生物利用度低的缺陷，有效的降低了长期用药中耐药性的产生。
Claims (9)
1.一种纳米壳聚糖青蒿素复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在纳米壳聚糖溶胶中加入聚乙烯基吡咯烷酮，充分搅拌；
（2）将步骤（1）得到的壳聚糖溶胶调节温度为50-80℃，加入青蒿素或其衍生物，200-1000r/min，搅拌0.5-3h，得到分散均匀的纳米壳聚糖载青蒿素溶胶；
（3）将步骤（2）得到的纳米壳聚糖载青蒿素溶胶真空干燥得到纳米壳聚糖青蒿素复合物粉末；
制备得到的复合物中由重量百分比的以下成分组成：青蒿素或青蒿素衍生物40%-80%，聚乙烯基吡咯烷酮1%-5%，纳米壳聚糖15%-50%；以上成分的重量百分比之和等于1；
所述青蒿素衍生物为双氢青蒿素、蒿甲醚、青蒿素琥酯、蒿乙醚或蒿醚林酸。
2.根据权利要求1所述的纳米壳聚糖青蒿素复合物的制备方法，其特征在于，所述真空干燥过程中的真空干燥方法是在70-90℃真空干燥箱中烘干24-48h。
3.根据权利要求1所述的纳米壳聚糖青蒿素复合物的制备方法，其特征在于，所述搅拌过程用的搅拌装置是磁力搅拌装置或其他搅拌装置。
4.根据权利要求1所述的纳米壳聚糖青蒿素复合物的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯基吡咯烷酮为医用级的聚乙烯基吡咯烷酮。
5.根据权利要求1所述的纳米壳聚糖青蒿素复合物的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯基吡咯烷酮为PVP-K30。
6.一种纳米壳聚糖青蒿素复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取青蒿素或其衍生物加入有机溶剂中溶解，然后与纳米壳聚糖混合，于研钵中室温下研磨20-40min，加入聚乙烯基吡咯烷酮乙醇溶液，继续在室温下研磨0.5-2小时，待有机溶剂挥发,真空干燥后即得纳米壳聚糖青蒿素复合物；
制备得到的复合物由重量百分比的以下成分组成：青蒿素或青蒿素衍生物40%-80%，聚乙烯基吡咯烷酮1%-5%，纳米壳聚糖15%-50%；以上成分的重量百分比之和等于1；
所述青蒿素衍生物为双氢青蒿素、蒿甲醚、青蒿素琥酯、蒿乙醚或蒿醚林酸。
7.根据权利要求6所述的纳米壳聚糖青蒿素复合物的制备方法，其特征在于，所用的有机溶剂是易挥发的有机溶剂。
8.根据权利要求6所述的纳米壳聚糖青蒿素复合物的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯基吡咯烷酮为医用级的聚乙烯基吡咯烷酮。
9.根据权利要求6所述的纳米壳聚糖青蒿素复合物的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯基吡咯烷酮为PVP-K30。
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