CN108578707A - 一种负载吲哚美辛的超分子水凝胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种负载吲哚美辛的超分子水凝胶及其制备方法，其制备步骤为：通过对β‑环糊精进行化学修饰，制备出新型环糊精衍生物；接着将吲哚美辛与胺基修饰的环糊精衍生物进行缩合反应，合成出前药分子indo‑2N‑β‑CD；最后以α‑环糊精、Pluronic F127、indo‑2N‑β‑CD为构筑基元，在水溶液中首先通过环糊精的空腔与F127的分子链之间的相互作用制得负载疏水性药物的准聚轮烷，接着利用环糊精分子中的羟基之间的氢键作用，进一步拓展为三维的新型超分子水凝胶材料；本发明制作过程简单，吲哚美辛以共价键形式负载于水凝胶网络中，不仅改善了药物吲哚美辛的溶解性，而且有效的提高了水凝胶对药物的负载量。

Description

一种负载吲哚美辛的超分子水凝胶及其制备方法
[技术领域]
本发明属于超分子水凝胶载药领域，具体地说是一种负载吲哚美辛的超分子水凝胶及其制备方法。
[背景技术]
非甾体抗炎药(NSAIDs)是一种不含有甾体结构的抗炎药，具有抗炎、镇痛和解热作用，早在上世纪就被人们广为使用。吲哚美辛作为吲哚类非甾体抗炎药，被广泛用于牙痛、痛经以及手术后疼痛的治疗。吲哚美辛的作用机理是通过抑制环氧化酶而减少前列腺素的合成，从而抑制炎性反应，同时也包括抑制白细胞的趋化性及溶酶体酶的释放。通过对临床现象的观察与研究，研究者们发现吲哚美辛在发挥治疗效果的同时，对消化道、肾脏、凝血功能产生副作用。主要表现为以下几点：针对于胃肠道，该药物会使患者出现消化不良，腹泻等症状；针对神经系统，该药物会使患者出现头痛、失眠等症状；针对造血系统，该药物会使患者出现再生障碍性贫血。而且吲哚美辛难溶于水，严重阻碍着吲哚美辛注射剂的配制。
环糊精由于表面有易于结构修饰的羟基，并且具有无毒的特点，因此成为超分子研究领域的一大亮点。作为主体分子的环糊精衍生物，不仅可以与多种客体分子通过分子间的相互作用力形成包合物，还可以改变客体分子的某些性质，因此在多学科领域中有着巨大的应用潜力。Wichterle等人于1960年在nature上发表文章，首次提出水凝胶这一概念。从此以后，水凝胶就进入了广大研究人员的关注范围内。科研人员针对水凝胶这一新型生物材料，在生物组织工程、药物运输、三维细胞培养等领域进行了广泛研究。科研人员发现，水凝胶在含水的条件下不会溶解，能够对药物、细胞、生物分子等进行负载，此外水凝胶可以根据特定的环境做成不同的形状，所以人们将水凝胶视为一种理想的胞外基质材料。研究人员发现，以环糊精为主体制备的超分子水凝胶，制备过程简单，性质易于调控，被广泛用作可注射药物载体。
[发明内容]
本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种负载吲哚美辛的超分子水凝胶，所用的原料易得，吲哚美辛以共价键形式负载于水凝胶网络中，不仅改善了药物吲哚美辛的溶解性，而且有效提高了水凝胶对药物的负载量。
为实现上述目的设计一种负载吲哚美辛的超分子水凝胶，其水凝胶体系由α-环糊精、Pluronic F127、前药分子indo-2N-β-CD组成，吲哚美辛通过化学键接枝的方式载入水凝胶网络。
本发明还提供了一种负载吲哚美辛的超分子水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)前药分子indo-2N-β-CD的合成：a、将干燥的β-环糊精、对甲苯磺酰氯、氢氧化钠在去离子水溶液中进行反应，停止反应后进行过滤，将得到的滤液调节PH值至7-8后，在低温下放置一昼夜以析出大量白色沉淀，过滤并重结晶后，得到中间化合物单(6-对甲苯磺酰基)-β-环糊精，即6-OTs-β-CD；b、取6-OTs-β-CD与1,3-丙二胺在N-甲基吡咯烷酮中反应，反应停止后，将其滴入丙酮中析出沉淀，过滤收集沉淀，即得产物单-6-丙二胺-β-环糊精，即2N-β-CD；c、将药物吲哚美辛、2N-β-CD、4-二甲氨基吡啶、1,3-二环己基碳二亚胺在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中进行反应，停止反应后，将其滴入丙酮中析出沉淀，过滤收集并在丙酮中多次洗涤，即得到前药分子indo-2N-β-CD；
(2)称取一定质量的Pluronic F127和前药分子indo-2N-β-CD于反应瓶中，加入一定量的去离子水，在60℃的条件下搅拌4h，使其混合均匀；
(3)向步骤(2)所得的混合溶液中加入一定质量的α-环糊精，在60℃的条件下继续搅拌4h，整个反应在避光条件下进行，反应结束后，使反应体系缓慢冷却到室温，静置12h后，冷冻干燥12h，即得到负载吲哚美辛的超分子水凝胶。
进一步地，步骤(1)的步骤a中，所述β-环糊精与对甲苯磺酰氯的摩尔比为1：0.84，去离子水溶液的水用量按照每克β-环糊精7mL确定，去离子水溶液中反应的温度为10-20℃，反应的时间为2-2.5h，低温下放置的温度为2-5℃。
进一步地，步骤(1)的步骤a中，称取β-环糊精溶解在蒸馏水中，在电动搅拌器中充分搅拌，使溶液变成乳白色液体，用水浴将溶液温度控制在15℃，向液体中缓慢加入氢氧化钠水溶液，观察到环糊精完全溶解后，继续搅拌1h；称取对甲苯磺酰氯快速溶解在乙腈中，将配好的对甲苯磺酰氯的乙腈溶液缓慢滴入环糊精溶液中，恒温条件下继续搅拌2.5h；静置沉淀后，减压抽滤除去不溶物，用盐酸调节溶液的PH值至7.5，在2℃静置12h以析出大量白色沉淀，抽滤收集白色沉淀，抽滤后的白色固体溶解在热水中重新结晶，趁热过滤除去不溶物，将产品置于50℃下干燥12小时，得到白色粉末固体6-OTs-β-CD。
进一步地，步骤(1)的步骤b中，所述1,3-丙二胺、6-OTs-β-CD与N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1：5：25，该反应在氮气氛围下进行，反应温度为80℃，反应时间为10-12h。
进一步地，步骤(1)的步骤b中，称取制备好的6-OTs-β-CD于反应容器中，向反应容器中加入N-甲基吡咯烷酮，在80℃下旋转0.5h，使6-OTs-β-CD完全溶解，再向反应液中加入1,3-丙二胺，在80℃条件下反应12h，反应体系使用N2保护，10h以后使用TLC检测反应进度；反应结束后冷却至室温，将反应液滴加入丙酮溶液中，得到白色浑浊溶液后，在室温条件下旋转10h，过滤溶液得到白色固体，用少量热水将其溶解，再次滴入丙酮溶液中，如此操作重复多次，然后将产品在真空条件下干燥12小时，得到白色粉末固体2N-β-CD。
进一步地，步骤(1)的步骤c中，所述2N-β-CD、吲哚美辛、4-二甲氨基吡啶、1,3-二环己基碳二亚胺的摩尔比为1：2：2：2.2，其反应温度为室温，反应时间为48h。
进一步地，步骤(1)的步骤c中，向反应容器中加入吲哚美辛，然后加入2N-β-CD和4-二甲氨基吡啶，加入N,N-二甲基甲酰胺，在室温条件下进行搅拌，使其完全溶解，然后再称取1,3-二环己基碳二亚胺，用少量DMF将其溶解，在冰浴条件下缓慢滴加入反应体系中，然后在室温条件下反应48h，使用TLC检测反应进度；反应结束后，将反应液滴加入丙酮溶液中，得到黄色浑浊溶液后，在室温条件下旋转10h，过滤溶液得到黄色粉末；用少量DMSO将其溶解，再次滴入丙酮溶液中；如此操作重复多次，然后将产品在真空条件下干燥12小时，得到黄色粉末固体indo-2N-β-CD。
进一步地，步骤(2)中，所述Pluronic F127和indo-2N-β-CD的质量/体积含量分别为10％、7％。
进一步地，步骤(3)中，加入的α-环糊精的质量/体积含量为10％。
本发明同现有技术相比，所用的原料易得，制备周期短，制作过程简单，性质易于调控，吲哚美辛以共价键形式负载于水凝胶网络中，即制备的水凝胶载药体系共价交联方式载药，使载药体系更加稳定，不仅改善了药物吲哚美辛的溶解性，而且有效的提高了水凝胶对药物的负载量。此外，α-环糊精在此体系中作为封端剂，使超分子水凝胶药物载体可有效地对药物分子进行控释，在生物医药领域具有巨大应用价值，值得推广应用。
[附图说明]
图1是本发明前药分子indo-2N-β-CD的核磁氢谱图；
图2是本发明制得的载药水凝胶体系扫描电镜图(F127、indo-2N-β-CD、α-CD的质量/体积含量分别为10％、7％、10％。)；
图3是本发明四种超分子水凝胶的模量随频率变化曲线图；
图4是本发明实例2中载药水凝胶在25℃下的药物释放曲线；
图5是本发明超分子水凝胶的X射线衍射图谱图。
[具体实施方式]
本发明通过对β-环糊精进行化学修饰，制备出新型环糊精衍生物；接着将吲哚美辛与胺基修饰的环糊精衍生物进行缩合反应，合成出前药分子indo-2N-β-CD；最后以α-环糊精、Pluronic F127、indo-2N-β-CD为构筑基元，在水溶液中首先通过环糊精的空腔与F127的分子链之间的相互作用制得负载疏水性药物的准聚轮烷，接着利用环糊精分子中的羟基之间的氢键作用，最终进一步拓展为三维的新型超分子水凝胶材料。其中，前药分子indo-2N-β-CD的合成是通过1，3-丙二胺对β-环糊精进行化学修饰，制备出新型环糊精衍生物，通过吲哚美辛与胺基修饰的环糊精衍生物进行缩合反应，进一步合成前药分子indo-2N-β-CD，并通过核磁技术进行表征。
下面结合具体实施例对本发明作以下进一步说明，但并不以此限制本发明：
实施例1
a、精确称取β-环糊精(210g,0.19mol)溶解在装有1500mL的蒸馏水中，在电动搅拌器中充分搅拌，使溶液变成乳白色液体，用水浴将溶液温度控制在15℃左右，向液体中缓慢加入配制好的氢氧化钠水溶液(34.4g,17.90mol/100mL)，观察到环糊精完全溶解后，继续搅拌1h。精确称取对甲苯磺酰氯(30.2g，0.16mol)快速溶解在90ml乙腈，将配好的对甲苯磺酰氯的乙腈溶液缓慢滴入环糊精溶液中，注意控制溶液滴入的速度，恒温条件下继续搅拌2.5h。静置沉淀后，减压抽滤除去不溶物，用2M盐酸溶液缓慢调节溶液的PH值至7.5。此时会发现有大量白色沉淀析出，在2℃左右静置12h以析出大量白色沉淀，抽滤收集白色沉淀。抽滤后的白色固体溶解在400mL的热水中重新结晶，趁热过滤除去不溶物。如此操作重复多次，然后将产品置于50℃下干燥12小时，得到白色粉末固体20.8g，产率约为10％。
b、准确称取制备好的6-OTs-β-CD(2g，1.6mmol)于反应容器中，向反应容器中准确加入N-甲基吡咯烷酮(NMP，4ml，4.1g，41.5mmol)。在80℃下旋转0.5h，使6-OTs-β-CD完全溶解，再向反应液中加入1,3-丙二胺(0.6ml，0.5g，8mmol)。在80℃条件下反应12h，反应体系使用N2保护，10h以后使用TLC检测反应进度。反应结束后冷却到室温，将反应液滴加入300ml丙酮溶液中，得到白色浑浊溶液后，在室温条件下旋转10h，过滤溶液得到白色固体。用少量热水将其溶解，再次滴入丙酮溶液中。如此操作重复多次，然后将产品在真空条件下干燥12小时，得到白色粉末固体1.3g，产率为65％。
c、向反应容器中加入0.358g(1mmol)吲哚美辛，然后加入0.714g 2N-β-CD(0.6mmol)和0.122g(1mmol)4-二甲氨基吡啶(DMAP)，加入10ml N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，在室温条件下进行搅拌，使其完全溶解，然后再准确称取0.247g(1.2mmol)1,3-二环己基碳二亚胺(DCC)，用少量DMF将其溶解，在冰浴条件下缓慢滴加入反应体系中，然后在室温条件下反应48h，使用TLC检测反应进度。反应结束后，将反应液滴加入300ml丙酮溶液中，得到黄色浑浊溶液后，在室温条件下旋转10h，过滤溶液得到黄色粉末。用少量DMSO将其溶解，再次滴入丙酮溶液中。如此操作重复多次，然后将产品在真空条件下干燥12小时，得到黄色粉末固体0.43g，产率为60％。其化学结构采用1H NMR进行表征，DMSO-d6做溶剂。
d、首先称取0.25g F127与0.15g indo-2N-β-CD于反应器中，加入5ml的去离子水，在60℃的条件下搅拌4h。然后将0.5gα-CD加入到反应体系中，在60℃的条件下继续搅拌4h，整个反应在黑暗条件下进行。反应结束后，使反应小瓶缓慢冷却到室温，静置12h后，冷冻干燥12h，即得干燥的水凝胶载药体系。F127、indo-2N-β-CD、α-CD的质量/体积含量分别为10％、3％、5％。
实施例2
取实施例1中制备的前药分子indo-2N-β-CD 0.35g、0.5g F127于反应器中，加入5ml的去离子水，在60℃的条件下搅拌4h。然后将0.5gα-CD加入到反应体系中，在60℃的条件下继续搅拌4h，整个反应在黑暗条件下进行。反应结束后，使反应小瓶缓慢冷却到室温，静置12h后，冷冻干燥12h，即得干燥的水凝胶载药体系。F127、indo-2N-β-CD、α-CD的质量/体积含量分别为10％、7％、10％。
实施例3
取实施例1中制备的前药分子indo-2N-β-CD 0.15g、0.25g F127于反应器中，加入5ml的去离子水，在60℃的条件下搅拌4h。然后将1gα-CD加入到反应体系中，在60℃的条件下继续搅拌4h，整个反应在黑暗条件下进行。反应结束后，使反应小瓶缓慢冷却到室温，静置12h后，冷冻干燥12h，即得干燥的水凝胶载药体系。F127、indo-2N-β-CD、α-CD的质量/体积含量分别为20％、3％、5％。
实施例4
取实施例1中制备的前药分子indo-2N-β-CD 0.35g、0.5g F127于反应器中，加入5ml的去离子水，在60℃的条件下搅拌4h。然后将1gα-CD加入到反应体系中，在60℃的条件下继续搅拌4h，整个反应在黑暗条件下进行。反应结束后，使反应小瓶缓慢冷却到室温，静置12h后，冷冻干燥12h，即得干燥的水凝胶载药体系。F127、indo-2N-β-CD、α-CD的质量/体积含量分别为20％、7％、10％。
本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种负载吲哚美辛的超分子水凝胶，其特征在于：其水凝胶体系由α-环糊精、Pluronic F127、前药分子indo-2N-β-CD组成，吲哚美辛通过化学键接枝的方式载入水凝胶网络。
2.一种如权利要求1所述的负载吲哚美辛的超分子水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)前药分子indo-2N-β-CD的合成：
a、将干燥的β-环糊精、对甲苯磺酰氯、氢氧化钠在去离子水溶液中进行反应，停止反应后进行过滤，将得到的滤液调节PH值至7-8后，在低温下放置一昼夜以析出大量白色沉淀，过滤并重结晶后，得到中间化合物单(6-对甲苯磺酰基)-β-环糊精，即6-OTs-β-CD；
b、取6-OTs-β-CD与1,3-丙二胺在N-甲基吡咯烷酮中反应，反应停止后，将其滴入丙酮中析出沉淀，过滤收集沉淀，即得产物单-6-丙二胺-β-环糊精，即2N-β-CD；
c、将药物吲哚美辛、2N-β-CD、4-二甲氨基吡啶、1,3-二环己基碳二亚胺在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中进行反应，停止反应后，将其滴入丙酮中析出沉淀，过滤收集并在丙酮中多次洗涤，即得到前药分子indo-2N-β-CD；
(2)称取一定质量的Pluronic F127和前药分子indo-2N-β-CD于反应瓶中，加入一定量的去离子水，在60℃的条件下搅拌4h，使其混合均匀；
(3)向步骤(2)所得的混合溶液中加入一定质量的α-环糊精，在60℃的条件下继续搅拌4h，整个反应在避光条件下进行，反应结束后，使反应体系缓慢冷却到室温，静置12h后，冷冻干燥12h，即得到负载吲哚美辛的超分子水凝胶。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)的步骤a中，所述β-环糊精与对甲苯磺酰氯的摩尔比为1：0.84，去离子水溶液的水用量按照每克β-环糊精7mL确定，去离子水溶液中反应的温度为10-20℃，反应的时间为2-2.5h，低温下放置的温度为2-5℃。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)的步骤a中，称取β-环糊精溶解在蒸馏水中，在电动搅拌器中充分搅拌，使溶液变成乳白色液体，用水浴将溶液温度控制在15℃，向液体中缓慢加入氢氧化钠水溶液，观察到环糊精完全溶解后，继续搅拌1h；称取对甲苯磺酰氯快速溶解在乙腈中，将配好的对甲苯磺酰氯的乙腈溶液缓慢滴入环糊精溶液中，恒温条件下继续搅拌2.5h；静置沉淀后，减压抽滤除去不溶物，用盐酸调节溶液的PH值至7.5，在2℃静置12h以析出大量白色沉淀，抽滤收集白色沉淀，抽滤后的白色固体溶解在热水中重新结晶，趁热过滤除去不溶物，将产品置于50℃下干燥12小时，得到白色粉末固体6-OTs-β-CD。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)的步骤b中，所述1,3-丙二胺、6-OTs-β-CD与N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1：5：25，该反应在氮气氛围下进行，反应温度为80℃，反应时间为10-12h。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)的步骤b中，称取制备好的6-OTs-β-CD于反应容器中，向反应容器中加入N-甲基吡咯烷酮，在80℃下旋转0.5h，使6-OTs-β-CD完全溶解，再向反应液中加入1,3-丙二胺，在80℃条件下反应12h，反应体系使用N2保护，10h以后使用TLC检测反应进度；反应结束后冷却至室温，将反应液滴加入丙酮溶液中，得到白色浑浊溶液后，在室温条件下旋转10h，过滤溶液得到白色固体，用少量热水将其溶解，再次滴入丙酮溶液中，如此操作重复多次，然后将产品在真空条件下干燥12小时，得到白色粉末固体2N-β-CD。
7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)的步骤c中，所述2N-β-CD、吲哚美辛、4-二甲氨基吡啶、1,3-二环己基碳二亚胺的摩尔比为1：2：2：2.2，其反应温度为室温，反应时间为48h。
8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)的步骤c中，向反应容器中加入吲哚美辛，然后加入2N-β-CD和4-二甲氨基吡啶，加入N,N-二甲基甲酰胺，在室温条件下进行搅拌，使其完全溶解，然后再称取1,3-二环己基碳二亚胺，用少量DMF将其溶解，在冰浴条件下缓慢滴加入反应体系中，然后在室温条件下反应48h，使用TLC检测反应进度；反应结束后，将反应液滴加入丙酮溶液中，得到黄色浑浊溶液后，在室温条件下旋转10h，过滤溶液得到黄色粉末；用少量DMSO将其溶解，再次滴入丙酮溶液中；如此操作重复多次，然后将产品在真空条件下干燥12小时，得到黄色粉末固体indo-2N-β-CD。
9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述Pluronic F127和indo-2N-β-CD的质量/体积含量分别为10％、7％。
10.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，加入的α-环糊精的质量/体积含量为10％。
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