CN104127386B - 一种大叶茜草素/壳聚糖纳米微球及其制备方法和应用 - Google Patents
一种大叶茜草素/壳聚糖纳米微球及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种大叶茜草素/壳聚糖纳米微球及其制备方法和应用。该纳米微球为壳聚糖与三聚磷酸钠交联形成的三维网状结构,大叶茜草素以分子形式固定其中,大叶茜草素的包封率为4.58~14.64%,纳米微球的平均粒径为96~467nm,纳米微球粒径的多分散系数为0.25~0.27,载药量为5.73~28.153μg/mg,Zeta电位为45.07~48.73mV。其制备方法步骤如下:(1)配制壳聚糖组分液;(2)配制大叶茜草素组分液;(3)将大叶茜草素组分液逐滴加入壳聚糖组分液中,充分搅拌,并逐滴加入1.0~3.0mg/mL的三聚磷酸钠水溶液,制备得到大叶茜草素/壳聚糖纳米微球。本发明所制备的纳米微球形状规则、粒径较小、分散性好,具有显著的抗氧化和抑制癌细胞作用,是一种潜在的抗氧化和抗肿瘤制剂。
Description
技术领域
本发明属于医药技术领域,涉及一种大叶茜草素/壳聚糖纳米微球及其制备方法和应用。
背景技术
茜草(Rubia cordifolia L.)是一种医药学上应用前景广阔的中草药,而大叶茜草素(mollugin)是茜草科植物中的主要活性成分。研究发现,大叶茜草素具有良好抗肿瘤、抗氧化、抗诱变、抗病毒、抗菌、抗炎抗风湿、保护神经、抑制脂肪积聚、止血等生物活性,用于关节炎、痛经、大出血、风湿和泌尿系统紊乱等疾病的治疗,是一种有着广阔研究价值和市场前景的植物活性物质。但由于大叶茜草素中酚羟基的存在,致使该化合物不稳定,在有机溶剂中易氧化降解;而且大叶茜草素不溶于水,生物利用率低,限制了其发展应用。相关研究表明,将纳米技术引入传统中药,制备纳米中药,可改善药物水溶性,利用纳米粒子的实体瘤的高通透性和滞留效应(EPR效应)可实现药物控释缓释、提高药物靶向性,从而提高中药生物利用度;同时,还可丰富传统中药剂型和给药途径,解决中药剂型单一的问题。虽然纳米技术在中医药领域起步较晚,但已展现出巨大的潜力及广阔的前景。
壳聚糖是自然界中唯一碱性多糖,天然无毒,不仅具有生物相容性,还拥有氨基等活性基团,使它在药物的控制与释放、改善药物的溶解性和吸收性等方面发挥重要作用。壳聚糖作为缓释载体具有维持血药浓度平衡、降低药物不良反应、提高药物疗效等优势。近年来已公开了一些壳聚糖载药微球的报道。例如,专利CN201612864U提供了一种以壳聚糖与戊二醛的缩合物为囊壳,包覆白藜芦醇、氧化白藜芦醇、紫檀芪和白皮杉醇的缓释微球,微球粒径为2~100μm;CN102293752B公开了通过离子交联法联合喷雾干燥法制备壳聚糖载辣椒素微球,微球粒径为0.8~4.5μm;专利CN101991541B报道了通过离子交联法,经二次冷冻干燥制备负载阿昔洛韦的壳聚糖-明胶纳米粒。这些壳聚糖载药微球的制备方法存在一定缺陷,如有些方法使用了有毒试剂(戊二醛),有些方法制备复杂,反应条件较高(离子交联法联合二次冷冻干燥法),并且所得到的载药微球粒径均偏大,分布较广等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足,提供一种粒径较小、分散良好的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球及其制备方法和应用。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:
一种大叶茜草素/壳聚糖纳米微球,该纳米微球为壳聚糖与三聚磷酸钠交联形成的三维网状结构,大叶茜草素以分子形式固定其中,大叶茜草素的包封率为4.58~14.64%,纳米微球的平均粒径为96~467nm,纳米微球粒径的多分散系数为0.25~0.27,载药量为5.73~28.153μg/mg,Zeta电位为45.07~48.73mV。
本发明还提供了上述大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的制备方法,步骤如下:
(1)将壳聚糖溶于含有0.1~0.5wt%泊洛沙姆188和1.0~1.5%(V/V)醋酸的水溶液中,配成1.0~3.0mg/mL的壳聚糖水溶液,然后用微孔滤膜过滤,所得滤液经NaOH溶液调节pH值为3.5~4.5,得到壳聚糖组分液;
(2)将大叶茜草素溶于无水乙醇中配成浓度为1.0~5.0mg/mL的大叶茜草素乙醇溶液,采用微孔滤膜过滤,得到大叶茜草素组分液;
(3)将步骤(2)所得大叶茜草素组分液逐滴加入步骤(1)所得壳聚糖组分液中,充分搅拌,并逐滴加入1.0~3.0mg/mL的三聚磷酸钠水溶液,其中大叶茜草素组分液、壳聚糖组分液和三聚磷酸钠溶液的体积比为1:5:2,在30~40℃持续搅拌反应10~60min,所得微乳液静置陈化10~15h,再后处理即得大叶茜草素/壳聚糖纳米微球。本发明以壳聚糖为载体,三聚磷酸钠为交联剂,泊洛沙姆188为稳定剂,将大叶茜草素负载到壳聚糖上制备得到粒径较小、分散性好的纳米微球。
按上述方案,步骤(1)所述壳聚糖脱乙酰度为82~97%,分子量为10~50万。
按上述方案,步骤(1)和步骤(2)所述微孔滤膜的孔径为0.45μm。
按上述方案,步骤(1)所述NaOH溶液浓度为1mol/L。
按上述方案,步骤(3)所述搅拌速率为800~1600r/min。
按上述方案,步骤(3)所述后处理包括过滤、透析、真空冷冻干燥。
本发明还提供了上述大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的应用,具体为在制备抗氧化剂方面的应用,在制备人肝癌细胞抑制剂方面的应用,及在制备人宫颈癌细胞抑制剂方面的应用。
本发明的有益效果在于:1、本发明以壳聚糖为载体,三聚磷酸钠为交联剂,泊洛沙姆188为稳定剂,将大叶茜草素负载到壳聚糖上制备得到粒径较小、分散性好的纳米微球,解决了现有制备技术中存在的有毒物质残留和载药微球粒径偏大、粒度分布广、生物活性低的问题,对提高药物的疗效和有效性、丰富药物剂型有着重要意义。2、大叶茜草素/壳聚糖纳米微球具有显著地抗氧化和抑制癌细胞活性,将大叶茜草素制备成纳米微球,增强了药物的稳定性,改善了药物的水溶性,提高了药物的生物利用率,为开发治疗和预防由体内氧化反应引起的心脑血管、糖尿病、癌症等疾病的新制剂提供了新途径,并对开发中药新剂型和实现中药现代化具有积极促进作用。3、本发明提供的制备方法操作简单,条件温和,重复性好。以壳聚糖为药物载体,利用壳聚糖的生物相容和可体内生物降解性能,可实现药物的控释缓释。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的原子力显微镜(AFM)图;
图2为实施例2所制备的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的原子力显微镜(AFM)图;
图3为实施例3所制备的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的扫描电子显微镜(SEM)图;
图4为实例1-3所制备的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球清除自由基活性图;
图5为实例1-3所制备的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球及大叶茜草素对人肝癌细胞(HepG2)存活率关系图;
图6为实例1-3所制备的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球及大叶茜草素对人宫颈癌细胞(HeLa)存活率关系图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的制备方法如下:
(1)将壳聚糖(脱乙酰度82%,分子量50万)溶于含有0.1wt%泊洛沙姆188和1.5%(V/V)醋酸的水溶液中,配成1.0mg/mL的壳聚糖水溶液,然后用孔径为0.45μm的微孔滤膜过滤,所得滤液经浓度为1mol/L的NaOH溶液调节pH值为4.0,得到壳聚糖组分液;
(2)将大叶茜草素溶于无水乙醇中配成浓度为1.0mg/mL的大叶茜草素乙醇溶液,采用孔径为0.45μm的微孔滤膜过滤,得到大叶茜草素组分液;
(3)将1mL步骤(2)所得大叶茜草素组分液逐滴加入5mL步骤(1)所得壳聚糖组分液中,充分搅拌(搅拌速率为800r/min),并逐滴加入2mL1.0mg/mL的三聚磷酸钠水溶液,在33℃持续搅拌反应10min,所得微乳液静置10h,采用中速定量滤纸抽滤,再将滤液放入8000~14000截留分子量的透析袋中并在室温下于超纯水中透析3h;将透析后的微乳液倒入培养皿中,在-20℃预冻12h,然后在-50℃真空冷冻干燥24h,即得大叶茜草素/壳聚糖纳米微球。
本实施例所制备的纳米微球平均粒径约为96nm,载药量为5.73μg/mg,包封率为4.58%,PDI值为0.26,Zeta电位为45.07mV。
附图1为采用MultiModeTM型原子力显微镜所观察到的本实施例所得大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的AFM图。由AFM图可以看出,制备得到的纳米微球球形规则,粒径均一,分散良好,微球平均粒径约为96nm。
实施例2
本实施例大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的制备方法如下:
(1)将壳聚糖(脱乙酰度97%,分子量10万)溶于含有0.3wt%泊洛沙姆188和1.0%(V/V)醋酸的水溶液中,配成1.2mg/mL的壳聚糖水溶液,然后用孔径为0.45μm的微孔滤膜过滤,所得滤液经浓度为1mol/L的NaOH溶液调节pH值为3.5,得到壳聚糖组分液;
(2)将大叶茜草素溶于无水乙醇中配成浓度为3.0mg/mL的大叶茜草素乙醇溶液,采用孔径为0.45μm的微孔滤膜过滤,得到大叶茜草素组分液;
(3)将1mL步骤(2)所得大叶茜草素组分液逐滴加入5mL步骤(1)所得壳聚糖组分液中,充分搅拌(搅拌速率为1200r/min),并逐滴加入2mL1.5mg/mL的三聚磷酸钠水溶液,在30℃持续搅拌反应30min,所得微乳液采用与实施例1相同的方法后处理得大叶茜草素/壳聚糖纳米微球。
本实施例所制备的纳米微球平均粒径约为107nm,载药量为14.67μg/mg,包封率为5.87%,PDI值为0.25,Zeta电位为47.7mV。
附图2是本实施例所制备的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的AFM图。由AFM图可以看出,制备得到的载药微球球形规则,粒径均一,分散良好,微球平均粒径约为107nm。
实施例3
本实施例大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的制备方法如下:
(1)将壳聚糖(脱乙酰度90%,分子量30万)溶于含有0.5wt%泊洛沙姆188和1.2%(V/V)醋酸的水溶液中,配成3.0mg/mL的壳聚糖水溶液,然后用孔径为0.45μm的微孔滤膜过滤,所得滤液经浓度为1mol/L的NaOH溶液调节pH值为4.5,得到壳聚糖组分液;
(2)将大叶茜草素溶于无水乙醇中配成浓度为5.0mg/mL的大叶茜草素乙醇溶液,采用孔径为0.45μm的微孔滤膜过滤,得到大叶茜草素组分液;
(3)将1mL步骤(2)所得大叶茜草素组分液逐滴加入5mL步骤(1)所得壳聚糖组分液中,充分搅拌(搅拌速率为1600r/min),并逐滴加入2mL3.0mg/mL的三聚磷酸钠水溶液,在40℃持续搅拌反应60min,所得微乳液采用与实施例1相同的方法后处理即得大叶茜草素/壳聚糖纳米微球。
本实施例所制备的纳米微球平均粒径约为467nm,载药量为28.153μg/mg,包封率为14.64%,PDI值为0.27,Zeta电位为48.73mV。
附图3是采用LEO1530型扫描电子显微镜所观察到的本实施例所制备的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的SEM图。由SEM图可以看出,制备得到的载药纳米微球球形圆整,表面光滑,分散良好,粒径均一,微球平均粒径约为467nm。
实施例4
大叶茜草素/壳聚糖纳米微球清除自由基活性测试
将二苯代苦味酰基自由基(DPPH·)用无水乙醇配置成1mmol/L的工作液,实施例1、实施例2和实施例3所制备的纳米微球亦分别用无水乙醇配成0.5、1.0、2.0、4.0、8.0μg/mL的悬浊液,待用。实验时将3.5mL无水乙醇,400μL DPPH·溶液分别和100μL各悬浊液样品混合均匀,37℃于暗处振荡反应1h;3000r/min离心5min,使用UV4500紫外/可见分光光度计(美国PerkinElmer公司)检测上清液在517nm处吸光值,以无水乙醇调零。结果表示为各悬浊液样品对DPPH·自由基的清除率(%)=(Ac-Ai)/Ac×100%(Ac为未加样品的吸光值,Ai为加入样品的吸光值)。实验均重复三次,取平均值。
附图4是实例1-3所制备的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球清除自由基活性图。结果表明,载药纳米微球能清除自由基,而且载药纳米微球对自由基的清除率随着浓度增加呈增强趋势。
实施例5
大叶茜草素/壳聚糖纳米微球及大叶茜草素对人肝癌细胞(HepG2)的细胞毒性测试
将实施例1、实施例2和实施例3所制备的纳米微球用高糖型DMEM细胞培养液配成1mg/mL溶液,超声分散,现配现用;大叶茜草素用二甲基亚砜配置成5mg/mL溶液,然后用高糖型DMEM稀释至5、15、30μg/mL,现配现用。收集对数期HepG2细胞,以1×105个/mL接种至96孔板中,每孔接种100μL;细胞培养至对数生长期,100μL/孔加入纳米微球溶液和大叶茜草素溶液,每个浓度5孔,连续培养48h后,每孔避光加入20μL噻唑蓝(5mg/mL)溶液,37℃培养4h;弃去孔内培养液,每孔加入100μL DMSO,37℃恒温低速振荡30min,使用酶标仪在490nm处检测吸光值。结果表示为细胞存活率(%)=(A1–Ai)/(A0–Ai)×100%(A0为对照孔的吸光值;A1为加药孔的吸光值;Ai为调零孔的吸光值)。对比纳米微球和裸药(即大叶茜草素)对HepG2细胞生长的抑制作用。
附图5是实例1-3所制备的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球及大叶茜草素对人肝癌细胞(HepG2)存活率关系图。由图可知,所制备的纳米微球能有效抑制HepG2细胞的生长,且实施例1、实施例2和实施例3所制备的载药纳米微球对HepG2细胞的细胞毒性均优于裸药。
实施例6
大叶茜草素/壳聚糖载药纳米微球及大叶茜草素对人宫颈癌细胞(HeLa)的细胞毒性测试:
将实施例1、实施例2和实施例3所制备的纳米微球用高糖型DMEM细胞培养液配成1mg/mL溶液,超声分散,现配现用;大叶茜草素用二甲基亚砜配置成5mg/mL溶液,然后用高糖型DMEM稀释至5、15、30μg/mL,现配现用。收集对数期HeLa细胞,以1×105个/mL接种至96孔板中,每孔接种100μL;细胞培养至对数生长期,100μL/孔加入纳米微球溶液和大叶茜草素溶液,每个浓度5孔,连续培养48h后,每孔避光加入20μL噻唑蓝(5mg/mL)溶液,37℃培养4h;弃去孔内培养液,每孔加入100μL DMSO,37℃恒温低速振荡30min,使用酶标仪在490nm处检测吸光值。结果表示为细胞存活率(%)=(A1–Ai)/(A0–Ai)×100%(A0为对照孔的吸光值;A1为加药孔的吸光值;Ai为调零孔的吸光值)。对比纳米载药微球和裸药对HeLa细胞生长的抑制作用。
附图6是实例1-3所制备的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球及大叶茜草素对人宫颈癌细胞(HeLa)存活率关系图。由图可知,所制备的纳米载药微球能有效抑制HeLa细胞的生长,而且实施例1和实施例2所制备的载药纳米微球对HeLa细胞的细胞毒性优于裸药。
Claims (10)
1.一种大叶茜草素/壳聚糖纳米微球,其特征在于:该纳米微球为壳聚糖与三聚磷酸钠交联形成的三维网状结构,大叶茜草素以分子形式固定其中,大叶茜草素的包封率为4.58~14.64%,纳米微球的平均粒径为96~467nm,纳米微球粒径的多分散系数为0.25~0.27,载药量为5.73~28.153μg/mg,Zeta电位为45.07~48.73mV;
其制备方法步骤如下:
(1)将壳聚糖溶于含有0.1~0.5wt%泊洛沙姆188和1.0~1.5%(V/V)醋酸的水溶液中,配成1.0~3.0mg/mL的壳聚糖水溶液,然后用微孔滤膜过滤,所得滤液经NaOH溶液调节pH值为3.5~4.5,得到壳聚糖组分液;
(2)将大叶茜草素溶于无水乙醇中配成浓度为1.0~5.0mg/mL的大叶茜草素乙醇溶液,采用微孔滤膜过滤,得到大叶茜草素组分液;
(3)将步骤(2)所得大叶茜草素组分液逐滴加入步骤(1)所得壳聚糖组分液中,充分搅拌,并逐滴加入1.0~3.0mg/mL的三聚磷酸钠水溶液,其中大叶茜草素组分液、壳聚糖组分液和三聚磷酸钠水溶液的体积比为1:5:2,在30~40℃持续搅拌反应10~60min,所得微乳液静置陈化10~15h,再后处理即得大叶茜草素/壳聚糖纳米微球。
2.一种权利要求1所述的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的制备方法,其特征在于步骤如下:
(1)将壳聚糖溶于含有0.1~0.5wt%泊洛沙姆188和1.0~1.5%(V/V)醋酸的水溶液中,配成1.0~3.0mg/mL的壳聚糖水溶液,然后用微孔滤膜过滤,所得滤液经NaOH溶液调节pH值为3.5~4.5,得到壳聚糖组分液;
(2)将大叶茜草素溶于无水乙醇中配成浓度为1.0~5.0mg/mL的大叶茜草素乙醇溶液,采用微孔滤膜过滤,得到大叶茜草素组分液;
(3)将步骤(2)所得大叶茜草素组分液逐滴加入步骤(1)所得壳聚糖组分液中,充分搅拌,并逐滴加入1.0~3.0mg/mL的三聚磷酸钠水溶液,其中大叶茜草素组分液、壳聚糖组分液和三聚磷酸钠水溶液的体积比为1:5:2,在30~40℃持续搅拌反应10~60min,所得微乳液静置陈化10~15h,再后处理即得大叶茜草素/壳聚糖纳米微球。
3.根据权利要求2所述的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的制备方法,其特征在于步骤(1)所述壳聚糖脱乙酰度为82~97%,分子量为10~50万。
4.根据权利要求2所述的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的制备方法,其特征在于步骤(1)和步骤(2)所述微孔滤膜的孔径为0.45μm。
5.根据权利要求2所述的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的制备方法,其特征在于步骤(1)所述NaOH溶液浓度为1mol/L。
6.根据权利要求2所述的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的制备方法,其特征在于步骤(3)所述搅拌速率为800~1600r/min。
7.根据权利要求2所述的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球的制备方法,其特征在于步骤(3)所述后处理包括过滤、透析、真空冷冻干燥。
8.一种权利要求1所述的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球在制备抗氧化剂方面的应用。
9.一种权利要求1所述的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球在制备人肝癌细胞抑制剂方面的应用。
10.一种权利要求1所述的大叶茜草素/壳聚糖纳米微球在制备人宫颈癌细胞抑制剂方面的应用。
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