CN105188668B - 基于低分子量甲基纤维素的肠胃外药物递送系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用仅基于作为低分子量多糖的甲基纤维素而不使用盐析盐的热敏凝胶的肠胃外药物递送载体和药物递送系统。因为可以通过仅使用作为低分子量天然聚合物的甲基纤维素来提高生物相容性和生物可降解性，所以本发明的药物递送系统在制备延长释放肠胃外药物递送载体组合物方面是有效的。

Description

基于低分子量甲基纤维素的肠胃外药物递送系统

技术领域

本发明涉及一种肠胃外药物递送系统。更具体地，本发明涉及一种使用仅基于作为低分子量多糖的甲基纤维素而不使用盐析盐的热敏凝胶的肠胃外药物递送系统。

背景技术

在过去几年，文献中已经报道原位形成系统用于各种生物医学应用，包括药物递送和组织培养处理(参见R.L.Dunn等，Biodegradable in-situ forming implants andmethods of producing the same，US Patent 4(1990)938-763；B.O.Haglund等，J.Control.Release 41(1996)29-235；和Y.An等，J.Control.Release 64(2000)205-215)。

存在导致原位凝胶形成的几种可能的机理：溶剂交换、pH变化、紫外线(UV)辐射、离子交联和温度调节。具有低临界溶解温度(LCST)的反热敏聚合物和在加热或冷却时进行可逆的溶胶-凝胶转变的热可逆水凝胶是用于药物递送的刺激敏感聚合物系统中最常研究的材料。

一些合成聚合物被报道为在体温展现热可逆凝胶化行为，并且用于药物递送，但是其与生物相容性和生物可降解性相关的固有问题仍未解决。

在这方面，授权给本发明人的韩国专利10-0813224号公开了一种基于作为天然聚合物和凝聚层的高分子量甲基纤维素的蛋白质药物递送系统。

已知许多用于药物递送的技术。例如，这类技术为使用聚合物的药物递送技术、使用蛋白质药物的药物递送技术、使用基于PLGA-PEG-PLGA的合成聚合物的药物递送系统和使用凝胶贮库的药物递送系统。

然而，这些技术具有一些问题，包括合成聚合物的生物相容性不足、残留的毒性化学品和复杂的工艺。与合成聚合物相关的其他挑战有由于其高分子量造成的与体温相比更高的凝胶温度和降低的消除效率，并且难以获得药物的控时释放。此外，合成聚合物趋于因在过量体液存在下稀释而失去其凝胶形状。毒性盐析盐的添加可能造成差的生物相容性。

因此，迫切需要开发一种新的药物递送系统，其没有与聚合物的生物相容性和生物可降解性相关的问题，提高药物的稳定性，实现用来长期施用的药物的单次给药，并且被注射到目标周围的组织中以高效地将药物递送到目标。

经过反复研究，本发明人已经发现在体温仅作为天然聚合物的低分子量甲基纤维素而没有盐析盐的凝胶化使得能够制造一种有效的用于肠胃外药物递送的热敏凝胶。已经基于该发现实现本发明。

发明内容

本发明解决的问题

本发明的一个目的是提供一种高度生物相容和生物可降解的用于肠胃外药物递送的热敏凝胶及其制备方法。

本发明的另一个目的是提供一种用于肠胃外药物递送的缓释组合物，当被注射到身体的目标位点中时其在体内缓慢地释放药物。

用于解决问题的手段

本发明的一个方面提供一种用于肠胃外药物递送的热敏凝胶，其由具有10kDa至20kDa的分子量的甲基纤维素构成，且不含盐析盐。

本发明的另一方面提供一种用于肠胃外药物递送的缓释组合物，其包含热敏凝胶以及亲水性药物、蛋白质药物或基于核酸的药物。

具有10kDa至20kDa的分子量的热可逆甲基纤维素优选地具有15kDa的平均分子量，并且在35℃至40℃的体温下转变为凝胶。

例如，在10kDa至20kDa的分子量范围内的热可逆甲基纤维素可以通过以下步骤来制备：用纤维素酶处理分子量为50kDa至70kDa的甲基纤维素，和使用透析膜对经酶处理的甲基纤维素进行透析。

本发明的热敏凝胶可以递送任何药物，优选亲水性药物、蛋白质药物或基于核酸的药物。药物的量可以为相对于热敏凝胶的量的0.1重量％至100重量％。

本发明的另一方面提供一种用于肠胃外药物递送的缓释组合物，其包含热敏凝胶和亲水性药物。

也就是说，本发明的组合物是肠胃外施用的。术语“肠胃外”是指肌肉内、腹膜内、腹内、皮下、静脉内和动脉内。

相应地，根据本发明的用于肠胃外药物递送的缓释组合物优选地配制为典型的可注射剂型。

本发明的热敏凝胶连同药物可以通过注射器被容易地注射到体内。注射的热敏凝胶在体温下转变为硬凝胶状态，之后缓慢地释放药物。因此，本发明的热敏凝胶提高药物的稳定性，实现用来长期施用的药物的单次给药，并且可以被注射到目标周围的组织中以高效地将药物递送到目标。

本发明的效果

本发明的肠胃外药物递送系统仅基于作为天然聚合物的低分子量甲基纤维素，因此没有在常规肠胃外药物递送系统中使用盐析盐所遇到的毒性问题，确保高的生物相容性和生物可降解性。

具体地，低分子量甲基纤维素在体温下形成凝胶以在体内缓慢地释放药物，并且其本身在体内缓慢地降解为对人类无害的较低分子量物质，然后在体内释放。因此，不需要单独的外科手术以在预定时间段的药物释放后移除凝胶。另外，因为肠胃外药物递送系统的单次给药足以维持药物的药理作用，所以可以避免肠胃外药物递送系统的频繁施用的需求，确保对于患者的改善的便利性。形成的凝胶保持很长时间段，由此展现许多出众的效果，如在期望的时间段释放药物。因此，凝胶作为药物递送载体非常有用。

附图说明

图1是显示根据本发明的用于制备低分子量甲基纤维素的过程的示意图。

图2显示在用纤维素酶作为酶处理之前的甲基纤维素的分子量的GPC分析的结果。

图3显示在用纤维素酶作为酶处理之后制备的甲基纤维素的分子量的GPC分析的结果。

图4是显示以不同浓度在本发明中使用的低分子量甲基纤维素的凝胶温度的图。

图5是显示在不同温度的根据本发明的20％水凝胶的黏度的图。

图6示出显示确认根据本发明的热敏凝胶的细胞毒性的实验以及实验结果的示意图。

图7图示作为盐析盐的硫酸铵(AS)、三磷酸钠(STPP)和硫酸钠(SS)的毒性。

图8显示根据本发明的水凝胶释放蛋白质(BSA和FGF21)和肽(艾塞那肽)的能力。

图9是显示含艾塞那肽的水凝胶在1型糖尿病动物模型中的效果的图。

图10是显示含FGF21的水凝胶在2型糖尿病动物模型中的效果的图。

图11显示确认体内水凝胶的消除效率的图。

具体实施方式

本文所使用的术语的定义如下。

“溶胶”表示胶体颗粒在液体内的分散体。术语“凝胶”表示其中平均长度一般大于1微米的聚合物链与尺寸为1微米或更小(亚微米)的孔互相连接的强网络，并且指随着聚合物溶液的温度升高至嵌段共聚物的凝胶温度或升高到高于嵌段共聚物的凝胶温度而自发存在的半固体相。

“凝胶温度”表示生物可降解的嵌段共聚物进行反向热凝胶化的温度，即低于该温度嵌段共聚物可溶于水而高于该温度嵌段共聚物进行相变导致黏度升高或半固体凝胶形成的温度。“凝胶温度”与“反向热凝胶温度”具有相同的含义。

“反向(负)热凝胶”是其中嵌段共聚物的溶液随着溶液的温度升高到高于共聚物的凝胶温度时自发地升高黏度或转变为半固体凝胶的现象。“凝胶”包括半固体凝胶状态和高于凝胶温度时存在的高黏度状态两者。当冷却到低于凝胶温度时，凝胶自发地反转以重新形成为较低黏度的溶液。因为溶胶/凝胶转变不涉及聚合物系统的化学组成的任何变化，所以在溶液和凝胶之间的该循环可以无限地重复。产生凝胶的所有相互作用在本质上是物理的，并且不涉及形成或破坏共价键。

“生物可降解”表示嵌段共聚物组分可以在体内化学地分解或降解以形成无毒组分。

“生物相容”表示材料与身体相互作用而没有不期望的副作用。

“缓释”是指药物或治疗剂或其任意组合在一定时间段内的连续释放。

“控释”是指对根据本发明的药物递送制剂递送的药物或治疗剂的速率和/或量的控制。控释可以是连续的或非连续的，和/或线性的或非线性的。这可以使用单独施用的、组合施用的或按顺序施用的聚合物组合物、药物装载物、赋形剂或降解增强剂的包含物或其他改性剂中的一种或更多种来实现以产生期望的效果。

“药物”应表示具有生物活性并且用于或适合于治疗目的的任何有机的或无机的化合物或物质。药物的定义广义上包括蛋白质、寡核苷酸、DNA和基因治疗剂。

“治疗剂”是指当施用到生物体(人类或非人类动物)时通过局部作用和/或全身作用引起期望的药理作用、免疫作用和/或生理作用的物质的任何化合物或组合物。该术语由此包括传统上被视为药物的那些化合物或化学品、疫苗和生物药物，所述生物药物包含分子，如蛋白质、肽、激素、核酸、基因构建物等。

当提及肽或蛋白质药物时，“肽”、“多肽”、“寡肽”和“蛋白质”会互换地使用，并且会被限制为任何特定的分子量、肽序列或长度、生物活性或治疗应用领域。

“治疗效果”表示根据主题方法处理的对象、人或动物的状况的任何改善，包括获得防止性或预防性的效果，或可以通过生理检查、实验室方法或仪器方法检测的疾病、障碍或病情的病症和症状的严重程度的任何缓解。

如本文所使用的，除非连同特定的疾病或障碍另外定义，术语“治疗”是指：(i)防止疾病、障碍或病情在可能易患疾病、障碍或病情但是尚未被诊断为患有它的动物或人中发生；(ii)抑制疾病、障碍或病情，即控制其发展；和/或(iii)减轻疾病、障碍或病情，即引起疾病、障碍或病情消退。

如本文所使用的，术语“约”、“基本上”等旨在允许数学精确性中的一些余量以承担在行业中可接受的容差并防止任何没有责任心的侵权人不正当地利用其中给出精确或绝对数值以帮助理解本发明的本公开。

本发明人已经发现基于低分子量甲基纤维素的热敏凝胶是高度生物相容的和生物可降解的，并且可以用于肠胃外药物的缓释。已经基于该发现实现本发明。

现在会详细地描述本发明。

在一个方面，本发明涉及一种普遍存在的用于药物递送的可注射的热敏凝胶，其仅包含低分子量天然聚合物而不含盐析盐。

更具体地，本发明涉及一种用于肠胃外药物递送的热敏凝胶，其仅由热可逆甲基纤维素构成，其中所述热可逆甲基纤维素具有10kDa至20kDa的分子量。

如本文所使用的，术语“热敏凝胶”表示随着变化温度进行相变的药物递送载体。

在根据本发明的用于药物递送的凝胶中使用的天然聚合物具有嵌段共聚物结构，其由具有高取代度的疏水区域和具有低取代度或没有发生取代的亲水区域构成。由于该结构，在水溶液中形成热可逆物理凝胶。疏水区域局部地使水结构稳定，并在加热时破坏水结构以增强其疏水相互作用，导致凝胶化。

天然聚合物是在体内生物可降解的。具体地，天然聚合物的生物可降解性随着天然聚合物的分子量降低而升高。

在本发明中使用的天然聚合物为热可逆多糖，优选具有10kDa至20kDa的分子量的甲基纤维素。

甲基纤维素(MC)是疏水改性的非离子纤维素衍生物，其在水溶液中形成热可逆物理凝胶。甲基纤维素是多相交替的嵌段共聚物结构，其由具有高取代度的疏水区域和具有低取代度或没有发生取代的亲水区域构成(参见Kundu,K.K，Polymer.42(2001)2015-2020)。如之前所解释的，疏水区域在加热时破坏水结构以增强其疏水相互作用，导致凝胶化。具有1.4至2.0的取代度(DS)的商业MC在水中1.0％至2.5％的浓度下在加热时进行溶胶-凝胶转变。

为了将甲基纤维素(MC)应用至在体温形成凝胶的原位形成的药物递送系统，MC的反向(反的)热凝胶机理通常需要用聚合物、非电解质或添加剂如盐进行改性。

当打算使MC在体温(约37℃)形成凝胶时，通常通过以增加的浓度使用MC或添加盐来降低凝胶温度(≥55℃)。然而，以增加的浓度使用MC增加溶液的黏度，使溶液难以处理。添加过量的盐析盐，如硫酸铵或三磷酸钠导致细胞毒性。

本发明人已经发现通过酶处理将分子量大大降低至10kDa至20kDa的甲基纤维素的凝胶温度能够降低至35℃至40℃的体温。

例如，具有10kDa至20kDa的低分子量的甲基纤维素可以通过用酶、如纤维素酶处理来获得。在图1中示出用于制备低分子量甲基纤维素的更详细的过程。

在本文中，具有10kDa至20kDa的分子量的甲基纤维素也被表示为“低分子量甲基纤维素”。没有失去其热敏性的甲基纤维素衍生物也被包括在低分子量甲基纤维素的范围内。

根据本发明的用于药物递送的水凝胶可以使用低分子量甲基纤维素来制备。使用低分子量甲基纤维素不仅改善水凝胶的生物相容性，而且确保水凝胶在体内缓慢的降解和释放，这实现水凝胶的体内释放。

由低分子量甲基纤维素构成的凝胶在体内缓慢地降解为对人类无害的较低分子量物质，并且其本身在体内释放。因此，不需要单独的过程、如外科手术以在预定时间段的药物释放后移出凝胶。较低分子量物质主要通过肾在体内释放。这可以在之后的实施例4中得到证实。

本发明的热敏凝胶可以有效地用于缓释药物递送系统，并且对于递送亲水性药物特别有效。

当具有高生物可降解性的低分子量甲基纤维素与亲水性药物、如亲水性的肽/蛋白质药物混合时，共聚物水溶液在比甲基纤维素的凝胶温度低的温度下制备，并由此可以用作其中药物部分或完全溶解的药物递送液体。

特别地，即使不添加任何盐，低分子量甲基纤维素也可以在体内形成凝胶，并由此是高度生物相容的和生物可降解的。

可以被包含在本发明的凝胶中的药物物质的实例包括蛋白质、多肽、碳水化合物、无机材料、抗生素、抗肿瘤剂、局部麻醉剂、抗血管生成剂、血管活性剂、抗凝剂、免疫调节剂、细胞毒剂、抗病毒剂、抗体、神经递质、精神活性药物、寡核苷酸、脂质、细胞、组织、组织团块或细胞团块及其组合。其他药物物质包括癌症化疗剂，如细胞因子、趋化因子、淋巴因子和基本上纯的核酸，以及疫苗，如减毒流感病毒。可以包含的基本上纯的核酸包括基因组核酸序列、cDNA编码蛋白、表达载体、与互补核酸结合以抑制转录或翻译的反义分子、和核酶。

可在本发明的凝胶中使用的药物的种类基本上没有限制，但是亲水性药物、蛋白质药物或基于核酸的药物是特别优选的。

本发明的热敏凝胶还可以包括用于短期治疗效果或治疗的至少一种药物或治疗剂。可以在将聚合物溶解于溶液中之前、期间或之后将药物或治疗剂添加至用于制备凝胶的天然聚合物。优选地，在将聚合物溶解于溶液中之前添加药物或治疗剂以有利于药物或治疗剂更均匀的分散或溶解。

已知通过其可以将药物或治疗剂并入到凝胶(聚合物)中的各种技术，包括但不限于喷雾干燥、溶剂蒸发、相分离、快速冷冻和溶剂提取。

基于凝胶的重量，约0.1重量％至约100重量％、优选约1重量％至约50重量％、更优选约10重量％至约30重量％的药物或治疗剂被包含在凝胶中。药物或治疗剂也可以以基于凝胶重量的0.01重量％至95重量％的量存在。凝胶中包含的药物或治疗剂的量或浓度会取决于药物或治疗剂的吸收、失活和排泄率以及凝胶中聚合物的递送速率。

根据本发明的用于药物递送的热敏凝胶在室温下为液相。在注射到对象中后，液体凝胶就由于体温立即变成凝胶。热敏凝胶中包含的药物或治疗剂会扩散到对象的细胞外基质中，并会以受控的方式释放到目标位点。

在另一方面，本发明涉及一种用于制备低分子量甲基纤维素的方法和一种用于使用低分子量甲基纤维素制备热敏凝胶的方法。

热敏凝胶可以使用本领域技术人员已知的标准技术来制备。制备根据本发明的用于药物递送的热敏凝胶所需的技术、量、温度和时间对本领域普通技术人员会是已知的，如之后的实施例1中所描述的。

本发明的凝胶还可以任选地包含少量的盐析盐，但是优选仅使用低分子量甲基纤维素来制备。

凝胶对各种温度的敏感性，例如凝胶可逆地从室温下的液体转变为体温下的凝胶的能力可以使用利用如黏度计在各个温度下测量黏度和体积变化的标准的分析或技术来确定。

在另一方面，本发明包括用于受控的药物释放的药物组合物，其包含生物可降解和生物相容的凝胶和包含在其中的多种药物或治疗剂。

本发明还包括用于治疗疾病、障碍或病情的方法，其包括将组合物引入到需要药物或治疗剂的患者中，本发明还包括用于制备所述系统的方法。药物或治疗与上文描述的相同。

也即是说，本发明涉及一种用于药物缓释的药物组合物，其包含热敏凝胶和期望的药物，所述热敏凝胶包含具有10kDa至20kDa的分子量的热可逆甲基纤维素，本发明还涉及所述药物组合物的用途。

本发明的热敏凝胶可以制备成生物可吸收、生物可降解和生物相容的剂型。术语“生物可吸收”表示聚合物能够从其在体内的最初施用位点消失，无论有或没有分散的聚合物分子的降解。术语“生物可降解”表示聚合物能够通过水解或酶降解在体内分解或降解。术语“生物相容”表示所有组分在体内都是无毒的。

本发明的治疗剂或药物递送系统可以适当地注射或者递送(例如通过植入、放置到体腔或可能的空间中、涂覆身体的组织表面或涂覆可植入装置的表面)至具有疾病状态或者病情的人类或其他哺乳动物，药物递送系统中包含的药物对所述疾病状态或病情是治疗有效的。特别地，组合物优选地肠胃外递送。术语“肠胃外”包括肌肉内、腹膜内、腹内、皮下、静脉内和动脉内。

本发明的组合物通常可以配制为可注射剂型。

热敏凝胶可以用作可注射的药物递送载体或用作用于组织再生的功能性支撑体。为此，热敏凝胶需要具有低黏度，并且应当快速地形成。另外，为了其从体内容易的释放，热敏凝胶需要具有低分子量。低分子量甲基纤维素的使用使热敏凝胶生物相容，具有低黏度，并且保持低分子量。

本发明的可注射组合物可以以任何适当的方式注射或植入到人类或其他哺乳动物的体内，优选通过凭借皮下注射针的注射。

例如，本发明的组合物可以通过注射或其他手段关节内地、血管内地施用至泌尿生殖道，或者皮下地、肌内地、皮内地、颅内地、心包内地、胸腔内地施用至任何体腔或可能的空间。可替代地，可以将组合物例如在关节镜手术期间经由导管或注射器引入到关节，或者在手术、外科手术、诊断或介入治疗过程期间引入到泌尿生殖道、引入到脉管系统中、引入到心包腔或胸膜腔中、或被引入到任何体腔或体内可能的空间中。组合物可以施用至限定的区域或组织以达到药物的较高局部浓度，形成缓释贮库。在其他应用中，可以执行将组合物局部施用至开放的外科手术或创伤的伤口、施用至烧伤、或者施用至皮肤或其他组织表面。

特别地，本发明的组合物在被注射到体内的目标位点中时在体内缓慢地释放药物。

本发明的热敏凝胶适合于用作用于药物的缓释基体或控释基体。当凝胶基体与紧密包含在其中的一种或更多种治疗剂结合时，提供生物可降解的缓释递送系统。

在本文中使用术语“缓释”(即延长的释放或受控的释放)来形容药物递送系统或组合物，所述药物递送系统或组合物被引入到人类或其他哺乳动物的体内，或被施用至开放的伤口、烧伤或组织表面，或施用到体腔和可能的空间中，并且在预定时间段内以足以在整个预定时间段内达到期望的治疗效果的治疗水平连续地释放一种或更多种治疗剂的流。

在之后的实施例部分，证实本发明的组合物提供在约20天至40天的时间内的药物的缓释。

如之前所解释的，本发明的水凝胶在预定的时间段结束后降解为对人无害的物质，然后该物质通过肾在体内释放。因此，当本发明的组合物经由普通的注射器或导管被注射到体内的目标位点中时，药物缓慢地释放，并且在循环血液中以恒定浓度保持很长时间，实现其优异的药理作用并避免对移除药物递送载体的单独过程、如外科手术的需求。

根据本发明的缓释药物递送系统，药物或治疗剂可以以受控的方式释放至对象中的目标位点。

在一个实施方案中，热敏凝胶用于提供药物或治疗剂向对象的位点特异的释放。在另一实施方案中，热敏凝胶包含可以施用至对象的至少一种药物或治疗剂，使得药物或治疗剂通过从凝胶扩散和/或凝胶的降解来释放。

应注意，组合物的剂量值还会随正在治疗的疾病、障碍或病情的类型和严重程度而改变。还应理解，对于任何特定的对象，应根据个体需求和管理或指导组合物的施用的人员的专业判断随着时间调整特定的给药方案。体内给药可以基于在细胞培养物中的体外释放研究，或者基于体内动物模型。

本发明的方法和组合物提供药物或治疗剂的最佳递送，这是因为其以受控的方式释放药物或治疗剂。受控递送的结果是药物在期望的时间段内递送。递送的较慢且较稳定的速率会反过来导致药物或治疗剂必须施用至动物的频率的降低。

药物或治疗剂的释放速率取决于许多因素，特别是凝胶的生物可降解聚合物的降解速率。影响药物或治疗剂的释放速率的又一因素是药物或治疗剂的颗粒大小。通过调整上述因素，可以在非常宽的范围内改变降解、扩散和控释。例如，释放可以设计为存在数小时、数天或数月。

如上所述，根据本发明的使用低分子量甲基纤维素的用于肠胃外药物递送的热敏凝胶具有高的生物相容性和生物可降解性，适合于在长期缓释剂型中使用，并且作为药物递送载体非常有用，因为其提高了药物的药理作用和稳定性。

用于实施本发明的方式

会参照以下实施方案和附图详细地说明本发明。提供这些实施方案仅用于举例说明的目的，而不打算以任何方式限制本发明的范围。本领域技术人员可以根据以下实施方案容易地推断出的其他实施方案也属于所附权利要求的范围。

实施例1：低分子量甲基纤维素的制备

通过纤维素酶处理来降低甲基纤维素(MC，Mn＝14000，黏度＝15cps)的分子量。然后，使用2000Da截止透析膜来分离具有特定分子量的甲基纤维素，然后冷冻干燥。

在图1中示意性地示出用于制备低分子量甲基纤维素的过程。

在纤维素酶处理之前的甲基纤维素和通过纤维素酶处理制备的低分子量甲基纤维素的分子量通过凝胶渗透色谱(GPC)来确定，并分别在图2和图3中示出。

如由这些附图可以看到的，在酶处理之前的甲基纤维素的分子量为约64kDa，通过酶处理制备的低分子量甲基纤维素的分子量为约15kDa，其相当于原始分子量的大致四分之一。

实施例2：低分子量甲基纤维素水凝胶的表征

仅使用低分子量甲基纤维素而不添加任何盐析盐来制备热敏水凝胶，并分析其特性。

根据本领域已知的方法来制备凝胶。具体地，将实施例1中制备的20重量％的低分子量甲基纤维素与蒸馏水充分混合，然后使用搅拌器在低温(4℃)下使混合物均匀化。考虑到低分子量甲基纤维素由于其特性在高温不溶解，进行低温均匀化。在搅拌约1小时后，在用于之后的实验前低温储存混合物。

(1)凝胶温度

首先，通过试管翻转法在不同浓度下测量低分子量甲基纤维素的凝胶温度。结果示于图4中。凝胶温度随着甲基纤维素的浓度增加而降低，证实热敏水凝胶可以仅使用低分子量甲基纤维素而不添加盐析盐来制备。

(2)黏度

使用流变仪测量不同温度下20％水凝胶的黏度。结果示于图5中。

水凝胶在室温保持溶液状态，而没有任何黏度变化。当温度升高至体温时，水凝胶随着黏度增加转变为凝胶。

(3)细胞毒性分析

使3T3-L1细胞在transwell板上生长。将在实施例1中制备的低分子量甲基纤维素水凝胶放置到transwell板的插入物中，并观察其细胞毒性。

图6示出显示细胞毒性实验和实验结果的示意图。发现低分子量甲基纤维素水凝胶没有毒性。

比较例1：各种盐析盐的细胞毒性

分析作为盐析盐的硫酸铵(AS)、三磷酸钠(STPP)和硫酸钠(SS)在H9C2细胞中的毒性以与低分子量甲基纤维素的无毒性进行比较。结果示于图7中。

证实盐析盐在细胞中即使在低浓度下也产生毒性。

实施例3：低分子量甲基纤维素凝胶的药物释放效力(体外释放试验)

在该实施例中，证实了水凝胶释放药物的能力。首先，将作为蛋白质药物的BSA和FGF21中和作为肽药物的艾塞那肽中的每一种都装载到在实施例1中制备的水凝胶中，并进行药物释放试验。

在微管中使每一装载药物的水凝胶凝固。然后，将磷酸盐缓冲液(PBS)放置到凝胶上，在37℃和100rmp的转速下使药物释放。

结果，蛋白质药物和肽药物从水凝胶中缓慢地释放，如图8中所示。

实施例4：低分子量甲基纤维素凝胶的动物实验

4-1.1型糖尿病动物模型

将链脲菌素施用至小鼠以建立1型糖尿病模型。将艾塞那肽装载到水凝胶中以获得艾塞那肽制剂，并将艾塞那肽溶解于磷酸盐缓冲液(PBS)中以获得另一艾塞那肽制剂。通过注射施用艾塞那肽水凝胶一次，持续5天每天施用艾塞那肽溶液。在施用后，在预定的时间段内观察模型的血糖水平变化。结果示于图9中。

艾塞那肽由于其非常短的半衰期而应每天注射以调节血糖水平。相反地，即使在以单次给药施用时，艾塞那肽水凝胶也释放艾塞那肽持续一周，结果血糖水平得到调节。

4-2.2型糖尿病动物模型

首先，连续地对小鼠供给高脂肪饮食以诱发肥胖症。测量肥胖小鼠的血糖水平。

之后，将FGF21装载到水凝胶中以获得FGF21制剂，并将FGF21溶解于PBS中以获得另一FGF21制剂。FGF21水凝胶一周施用两次，FGF21溶液分成两组，其中一组每天施用，另一组一周施用两次。观察组的血糖水平。

结果示于图10中。在施用后两周，FGF21水凝胶将血糖水平降低至正常范围。

4-3.水凝胶的体内释放性能的证实

为了证实水凝胶的体内释放性能，将作为荧光染料的Cy5.5与甲基纤维素偶联，并以与实施例1中相同的方式来制备凝胶。之后，将每一凝胶皮下注射到小鼠中，在预定的时间段内观察凝胶的释放。

结果，注射的凝胶随着时间推移在小鼠中缓慢地散开，并且主要通过肾在体内释放，如在图11中所示的。

这些结果可以得出以下结论：本发明的水凝胶在体内缓慢地降解为对人类无害的较低分子量物质，并且其本身在体内释放。因此，不需要单独的过程、如外科手术以在预定时间段的药物释放后移出凝胶。

工业适用性

如上文所证明的，本发明的肠胃外药物递送系统仅基于作为天然聚合物的低分子量甲基纤维素，因此没有在常规肠胃外药物递送系统中使用盐析盐遇到的毒性问题，确保高的生物相容性和生物可降解性。具体地，低分子量甲基纤维素在体温下形成凝胶以缓慢地在体内释放药物，并且其本身在体内缓慢地降解为对人类无害的较低分子量物质，然后在体内释放。因此，不需要单独的外科手术以在预定时间段的药物释放后移除凝胶。另外，肠胃外药物递送系统的单次给药足以维持药物的药理作用，可以避免肠胃外药物递送系统的频繁施用的需求，确保对于患者的改善的便利性。形成的凝胶保持很长时间段，由此展现许多出众的效果，如在期望的时间段的药物释放。因此，凝胶作为药物递送载体非常有用。

Claims (6)

1.一种用于肠胃外药物递送的热敏凝胶，其由具有15kDa的平均分子量的16重量％、18重量％或20重量％的甲基纤维素构成，且不含盐析盐，其中所述凝胶在35℃至40℃的体温下形成。

2.根据权利要求1所述的热敏凝胶，其中，所述药物为亲水性药物、蛋白质药物或基于核酸的药物。

3.一种用于肠胃外药物递送的缓释组合物，其包含根据权利要求1所述的热敏凝胶以及亲水性药物、蛋白质药物或基于核酸的药物。

4.根据权利要求3所述的缓释组合物，其中，肠胃外为肌肉内、腹膜内、腹内、皮下、静脉内或动脉内。

5.根据权利要求3所述的缓释组合物，其中，所述组合物配制为可注射剂型。

6.一种用于制备在根据权利要求1所述的热敏凝胶中使用的具有15kDa的平均分子量的甲基纤维素的方法，其包括用纤维素酶处理具有50kDa至70kDa的分子量的甲基纤维素，和使用透析膜对经酶处理的甲基纤维素进行透析。