CN106727670B - 一种抗细菌兼抗真菌作用的胶束制剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种对细菌和真菌感染均有对抗作用的纳米胶束制剂及制备方法。本发明提供的抑菌水凝胶敷料材料由十一烯酸接枝ε‑多聚赖氨酸轭合物、游离十一烯酸和游离ε‑多聚赖氨酸组成的纳米胶束制剂冻干粉末，可以直接撒在创面或预先分散在生理盐水中，用于人体皮肤创面或腔道真菌和细菌引起的双重感染。其组成成分十一烯酸接枝ε‑多聚赖氨酸轭合物，十一烯酸和ε‑多聚赖氨酸的质量的比为100∶0～50∶0～100。该纳米胶束制剂对十一烯酸具有较高的载药量、具有较强的细胞穿透性，对真菌和细菌均有较强的杀伤作用，而且该纳米胶束制剂制备方法简单、重现性好，容易实现大规模生产。

Description

一种抗细菌兼抗真菌作用的胶束制剂及制备方法
技术领域
本发明涉及一种兼有抗细菌和抗真菌作用的十一烯酸接枝多聚赖氨酸轭合物胶束及制备方法，具体是由两亲性的十一烯酸接枝多聚赖氨酸轭合物经自发组装，增溶游离十一烯酸、镶嵌ε-多聚赖氨酸后制备成的胶束制剂及其制备方法。
背景技术
异构型的ε-多聚赖氨酸，由微生物发酵而来，通常由25-30个赖氨基酸残基组成的聚阳离子聚合多肽，该类聚氨基酸材料具有很好的水溶性，侧链含有大量的氨基，能细胞表面负电荷作用，具有超强的细胞粘附能力。ε-多聚赖氨酸抑菌谱广，在酸性和微酸性环境中对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌、霉菌均有一定的抑菌效果，尤其对其他天然防腐剂不易抑制的革兰氏阴性的大肠杆菌、沙门氏菌抑菌效果非常好，是目前天然防腐剂中具有优良防腐性能和巨大商业潜力的微生物类食品防腐剂。多聚赖氨酸水溶性好，脂溶性差，穿透能力差，对食品深部抑菌效果差，中国专利(专利申请号： CN201410571048.8)公开了一种ε-聚赖氨酸-维生素E琥珀酸酯酰胺复合物的制备及用作食品保鲜方面的应用，提高ε-聚赖氨酸的脂溶性，改善对肉类食品的渗透性，提高保鲜效果。陈星等首次应用ε-多聚赖氨酸水溶液作为生物抑菌剂，子宫灌注给药，用于治疗奶牛慢性子宫内膜炎，并且获得很好的治疗效果(浙江大学，硕士论文，2009年5月)，但ε-多聚赖氨酸对真菌的抑制能力差。
十一烯酸为无色而有强烈果实香味的液体，凝固点21℃，熔点24.5℃，几乎不溶于水，能溶于乙醇、氯仿、乙醚和苯等有机溶剂。十一烯酸在自然界中仅存在于人的眼泪中，市场所需十一烯酸只能以蓖麻油为原料来合成。十一烯酸是一种重要的医药中间体，大量用于合成医药产品，并且十一烯酸具有杀真菌作用，是一类常用的有效灭真菌剂，广泛用于真菌感染。但十一烯酸成油状且水溶性差，含有不饱和双键容易氧化，难以溶解或均匀分散在药用基质种。在实际应用种需要将其制备成钠盐或锌盐，制备固体块状的十一烯酸盐，提高稳定性。中国专利(专利号：CN102417446A)公开了一种十一烯酸锌的制备方法，但与十一烯酸大大相比，其抗真菌活力也大大降低。为了提高其抗菌效率，曲安奈德通常与十一烯酸锌共同应用制备成软膏或乳膏，中国专利(专利申请号：102366418A)公开了一种复方十一烯酸锌曲安奈德软膏及制备方法，其抗真菌、抗炎、抗过敏效果得到有效改善，但曲安奈德为糖皮质激素，长期应用毒副作用大。
为了克服ε-多聚赖氨酸与十一烯酸的上述缺陷，本专利利用十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸侧链氨基，制备两亲性的十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸轭合物，该轭合物能自发组装成胶束，克服ε-多聚赖氨酸组织渗透性差，提高其抗细菌效能，同时该胶束又能作为十一烯酸的载体，有效增加其在水中溶解度，使油状的十一烯酸固态化，提高其稳定性，改善抗真菌能力
发明内容
本发明旨在提供一种既能抗真菌又能抗细菌的胶束制剂及制备方法，该胶束制剂能解决目前生物抑菌剂ε-多聚赖氨酸穿透能力差、抗细菌能力弱的缺陷，同时又能提高抗真菌药物十一烯酸在水中的溶性度、改善其稳定性，提高其抗真菌的能力。该胶束制剂可以制备成适当浓度的水溶液用于人体腔道或皮肤创面的真菌和细菌引起的双重感染。本发明将疏水性的十一烯酸作为抗真菌成分，与ε-多聚赖氨酸经化学反应，合成两亲性的十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸轭合物，经自发组装，增溶游离十一烯酸、镶嵌ε-多聚赖氨酸后制备胶束制剂。
本发明可以通过下列技术方案实现：
一种兼有抗细菌和抗真菌作用的聚合物胶束，由两亲性的十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸轭合物，游离十一烯酸和ε-多聚赖氨酸组装而成的固体粉末，两亲性的十一烯酸接枝ε- 多聚赖氨酸轭合物是由十一烯酸与ε-多聚赖氨酸按照投料质量比12∶100～400∶100制备而成。
上述的兼有抗细菌和抗真菌作用的聚合物胶束具有核-壳结构，十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸轭合物的十一烯酸接枝部分构成胶束疏水核，ε-多聚赖氨酸部分构成胶束亲水外壳，游离十一烯酸增溶在疏水核内，ε-多聚赖氨镶嵌在亲水外壳。
上述的两亲性的十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸轭合物，十一烯酸和ε-多聚赖氨酸的质量的比为100∶0～50∶0～100，优选100∶0～30∶0～75。
上述的两亲性的十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸轭合物中十一烯酸按重量计算的接枝率在10％～90％，优选30～75％。
上述的ε-多聚赖氨酸为游离型ε-多聚赖氨酸或盐酸盐型ε-多聚赖氨酸，分子量选自分子量1000～6000Da，优选分子量2000Da～5000Da。
上述的兼有抗细菌和抗真菌作用的聚合物胶束制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：
①称取10gε-多聚赖氨酸至圆底烧瓶中，加二甲基亚砜溶解；称取0.2g～40g十一烯酸至另一反应瓶中，加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酸亚胺活化试剂，在一定温度下搅拌反应活化羧基；将活化的疏水性接枝物滴加入上述ε-多聚赖氨酸溶液中，在10～50℃、搅拌反应2～24h，得到反应粗液；
②将①所得反应粗液过滤，除去沉淀，将滤液先对95％乙醇透析(截留分子量为3500Da的透析袋)除去未反应的小分子杂质，后对蒸馏水透析24h除去二甲基亚砜，冻干制备得到十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸轭合物；
③称取②所得轭合物冻干粉，以浓度为0.01～1g/mL分散在去离子水中，在温度 5～60℃高速搅拌下，制备胶束溶液；将游离十一烯酸液态油分散在胶束溶液、经探头超声，制备载十一烯酸的聚合物胶束；最后，将游离ε-多聚赖氨酸溶解在上述胶束溶液中、冷冻干燥，制备兼有抗细菌和抗真菌作用的聚合物胶束粉末。
本发明相比同类抑菌制剂存在如下优势：1)该胶束制剂既能抑制细菌又能有效抑制真菌；2)该胶束制剂能提高十一烯酸的水中溶解度，具有较高的抗真菌效果；3)该胶束制剂能增加ε-多聚赖氨酸的穿透性，增强其抗细菌能力。
附图说明
附图1为实施例6中组21制备的胶束纳米粒粒径分布图
附图2为实施例6中组31制备的胶束纳米粒粒径分布图
附图3为实施例6中组14制备的胶束纳米粒TEM图
附图4为实施例6中组29制备的胶束纳米粒TEM图
具体实施例
实施例1 抑制细菌生长实验
(1)供试菌悬液的制备取大肠杆菌K88、链球菌菌株接种到LB培养基上，37℃培养24h，用接种环挑单菌到3ml LB液体培养基中，37℃、200r/min震荡培养制备菌悬液。
(2)取100μL菌悬液均匀涂布于LB/SS平板，放置约30min后，直径为7mm的伤口敷料放在平板上，同时抗菌药物浸泡后的药敏试纸放在平板上作为阳性对照，蒸馏水浸泡后的试纸放为阴性对照，37℃培养24h，用游标卡尺量出各抑菌圈的直径，每种样品重复3次取其平均值，观察抑菌圈的大小。本实验中使用0.2g/L林可霉素和0.5g/L 的哌拉西林作为阳性对照。
实施例2 病原真菌抑制实验
病原真菌抑制实验采用菌丝生长速率法。将待测液100μL与800μL无菌水混匀后加入9cm培养皿中，加入10mL PDA培养基，混匀、冷却凝固，制成带毒培养基。阴性对照为相应浓度的溶剂，阳性培养基含50mg/mL的放线菌酮。对照及每个浓度的处理设3个重复。待平板凝固后，接入生长一致的菌饼(9mm)，于30℃恒温培养箱中培养3d，用十字交叉法测量菌落直径，以伊曲康唑真菌抑菌率为100％，按照下式计算实施例各组胶束的相对真菌抑制率。
纯生长量＝菌落平均直径-菌饼直径
抑菌率＝[(对照纯生长量-处理纯生长量)/对照纯生长量]×100％
相对真菌抑菌率＝[实施例胶束抑菌率/伊曲康唑抑菌率]×100％
实施例3 十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸聚合物临界聚集浓度测定
芘荧光探针法测定十一烯酸接枝多聚赖氨酸轭合物的临界聚集浓度(CAC)，具体操作为首先配制芘浓度1×10-5mol/L的丙酮溶液，分别取此溶液100μL至一系列10mL棕色容量瓶中，氮气流下吹干有机溶剂。配制聚合物终浓度分别为1×10-5、5×10-5、1×10-4、 5×10-4、1×10-3、5×10-3、1×10-2、5×10-2、0.1、1mg/mL的一系列聚合物胶束溶液，加入上述含芘的容量瓶中，定容至刻度，芘终浓度为1×10-7mol/L。然后将这些混合液于180 W功率下水浴超声30min，室温静置过夜使充分平衡。用荧光分光光度计测定荧光光谱，固定发射波长为390nm，扫描速度2nm/min，扫描并记录300～350nm波长范围的激发光谱。以激发波长在338nm与336nm处的荧光强度的比值对聚合物浓度的对数值作图，曲线上的拐点所对应的浓度值即是该聚合物的CAC值。
实施例4 十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸聚合物接枝率的测定
十一烯酸在285nm处有吸收，多聚赖氨酸接枝聚合物在该波长处同样有吸收，利用紫外分光光度法可以测定该接枝聚合物的实际接枝率，具体操作如下，用DMSO配制维生素素E琥珀酸酯标准溶液，浓度(C)为40、60、80、90、100、120μg/mL，在285nm 处测定吸光度(A)，绘制标准曲线(A＝0.0014C)，称取多聚赖氨酸接枝物样品W1至10mL 容量瓶，DMSO溶解、定容，在285nm处测样品吸光度，计算聚合物物中VES浓度，推算聚合物中VES的质量(W2)，按照下列公式计算聚合物实际接枝率。
实施例5 不同接枝率的十一烯酸多聚赖氨酸接枝聚合物的合成
按照表1投料合成不同接枝率的ε-多聚赖氨酸接枝聚合物，具体操作为：称取亲水性的ε-多聚赖氨酸至圆底烧瓶中，加二甲基亚砜溶解；称取含有羧基的疏水性十一烯酸(VES)至另一反应瓶中，加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸(EDC)、N-羟基琥珀酸亚胺(NHS)活化试剂，在一定温度下搅拌反应活化羧基；将活化的疏水性接枝物滴加入上述ε-多聚赖氨酸的溶液中，在10～50℃、搅拌反应2～24h，得到反应粗液，过滤除去沉淀，将滤液先对95％乙醇透析(截留分子量为3500Da的透析袋)除去未反应的小分子杂质，后对蒸馏水透析24h除去DMSO，冻干制备得到聚合物。分别依照具体实施4和具体实施3方法测定聚合物十一烯酸接枝率和聚合物临界聚集浓度。
表1 不同接枝率的多聚赖氨酸接枝聚合物的合成与性质
实施例6 兼有抗细菌和抗真菌作用的聚合物胶束的制备
称取十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸(VES-PLL)冻干粉末，分散在5mL去离子水中，自发组装成浓度为0.01～1g/mL的胶束溶液，按照表2处方和工艺参数，称取十一烯酸液态油，将其以10000转/分钟搅拌速率高度分散在上述胶束水溶液中，后经高压乳匀，使粒径均匀，制备载十一烯酸的纳米胶束，最后，将游离ε-多聚赖氨酸粉末溶解在上述载药纳米胶束溶液中、冷冻干燥，制备得到兼有抗细菌和抗真菌作用的聚合物胶束粉末。按照实施例7所述方法测定各处方制备的纳米颗粒平均粒径以及形态，结果如表2。其中，组21制备的胶束纳米粒粒径分布图见图1，组31制备的纳米粒粒径分布图见图2，组14 制备的纳米粒透射电镜图见附图3，组29制备的纳米粒透射电镜图见图4。
实施例7 十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸聚合物纳米胶束粒径与形态表征
①粒径：新鲜制备的十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸聚合物纳米胶束溶液，过0.8μm膜，经适当稀释后，于常温条件下固定激光波长为632.8nm、散射角90°，NICOMPTM 380 粒度测定仪测定粒径。②形态研究：1)透射电镜(TEM)：取上述纳米胶束100μL滴于铜网上有碳膜的一面，以无纤维滤纸从铜网边缘吸掉多余液体，待完全干燥后，滴入一滴2％磷钨酸至载有纳米粒的铜网上，滤纸吸掉边缘多余液体，室温染色，放置自然晾干 2天，置于透射电镜中以100kV加速电压检视。
实施例8 聚合物胶束体外对Caco-2单层细胞穿透性
(1)Caco-2单层细胞的培养：在37℃，5％CO2环境，25-40代的Caco-2细胞于DMEM培养基(10％胎牛血清、1％非必须氨基酸、1％谷氨酰胺以及青霉素-链霉素双抗液)，隔天换一次培养液，没两天按1∶2比例传代。将对数生长期细胞按照1×105接种在12孔Transwell 板上，接种后隔天换液，6天后每日换液，培养25天。检测各孔细胞碱性磷酸酶活性和跨膜电阻，选择Caco-2细胞生长状况好、符合转运条件(跨膜电阻＞500Ω/cm)的单层细胞膜用于转运实验。
(2)溶液配制：受试制剂为实施例制备的各组聚合物纳米胶束制剂；参比制剂为Tween-80增溶的十一烯酸水溶液；各实验组十一烯酸浓度均为300μg/mL。
(3)转运实验：
A→B侧的转运：将0.5mL的药物溶液加到细胞绒毛面Apical(A)侧作为供给池，同时基底面Basolateral(B)侧加入1.5mL空白的HBSS溶液作为接受液。
B→A侧的转运：将1.5mL的药物溶液加到B侧作为供给池，同时基底面A侧加入0.5mL 空白的HBSS溶液作为接受液。120min后从接受池取样0.5mL(A→B测的转运)或0.2mL(B→A测的转运)，同时补加等量空白HBSS溶液。转运样品在4℃，12000转/分离心10分钟，取上清液HPLC分析。HPLC条件：Eclipse XDB-C18(4.6×250mm，5μm)，流动相为：甲醇/3mM磷酸二氢钾/0.5％醋酸(58∶42∶0.5)；流速1.0ml/min，检测波长为227nm。
(4)表观渗透系数Papp计算：
药物渗透Caco-2单层细胞模型的表观渗透系数Papp，反映药物穿透能力的大小。Papp＝ (dQ/dt)/(A×C0)cm/s，其中，dQ/dt为单位时间药物转运量(μg/min)，A为聚碳酯膜的表面积(本实验中为1.13cm2)，C0为药物的初始浓度(μg/mL)。
(5)实验结果
从体外Caco-2单层细胞渗透结果(表3)可知，Tween-80增溶的十一烯酸水溶液穿透性差，其Papp均小于1×10-6cm/s，而将其包裹在十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸聚合物纳米胶束内，则展现出较大的Papp，其值均大于1×10-6cm/s，表明纳米胶束具有更强的细胞穿透能力。
表3 不同胶束制剂对Caco-2单层细胞的穿透系数(Papp)(平均值±SD，n＝3)

Claims (3)

1.一种兼有抗细菌和抗真菌作用的聚合物胶束，其特征在于：该胶束由两亲性的十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸轭合物，游离十一烯酸和ε-多聚赖氨酸组装而成的固体粉末，其制备方法包括以下步骤：
①称取10gε-多聚赖氨酸至圆底烧瓶中，加二甲基亚砜溶解；称取1.2g～40g十一烯酸至另一反应瓶中，加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酸亚胺活化试剂，在一定温度下搅拌反应活化羧基，将活化的疏水性接枝物滴加入上述ε-多聚赖氨酸溶液中，在10～50℃、搅拌反应2～24h，得到反应粗液；
②将①所得反应粗液过滤，除去沉淀，将滤液先对95％乙醇透析，透析袋的截留分子量为3500Da，除去未反应的小分子杂质，后对蒸馏水透析24h除去二甲基亚砜，冻干制备得到十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸轭合物；
③称取②所得轭合物冻干粉，以浓度为0.01～1g/mL分散在去离子水中，在温度5～60℃高速搅拌下，制备胶束溶液；将游离十一烯酸液态油分散在胶束溶液、经探头超声，制备载十一烯酸的聚合物胶束；最后，将游离ε-多聚赖氨酸溶解在上述胶束溶液中、冷冻干燥，制备兼有抗细菌和抗真菌作用的纳米胶束冻干粉末；
所述的十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸轭合物中十一烯酸按重量计算的接枝率在10％～90％，所述的ε-多聚赖氨酸为游离型ε-多聚赖氨酸或盐酸盐型ε-多聚赖氨酸，分子量选自分子量1000～6000Da。
2.根据权利要求1所述的聚合物胶束，其特征在于：所述的聚合物胶束具有核-壳结构，十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸轭合物的十一烯酸接枝部分构成胶束疏水核，ε-多聚赖氨酸部分构成胶束亲水外壳，游离十一烯酸增溶在疏水核内，ε-多聚赖氨镶嵌在亲水外壳。
3.根据权利要求1所述的聚合物胶束，其特征在于：所述的两亲性的十一烯酸接枝ε-多聚赖氨酸轭合物，十一烯酸和ε-多聚赖氨酸的质量的比为100∶0～50∶0～100。
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