CN111249226B - 一种七叶皂苷可注射水凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种七叶皂苷可注射水凝胶及其制备方法和应用，该七叶皂苷可注射水凝胶为七叶皂苷在碱性水溶液中自组装形成的水凝胶；其制备方法为将七叶皂苷溶解于碱性水溶液中，静置，即得。该七叶皂苷可注射水凝胶具有剪切变稀和自修复性能，无需化学修饰和辅助添加剂，无需额外的药物载体材料，可直接注射给药，缓释性好，药物利用度高，安全性高，治疗效果好，其制备方法操作简单。

Description

一种七叶皂苷可注射水凝胶及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及七叶皂苷制剂技术领域，具体而言，涉及一种七叶皂苷可注射水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

水凝胶是以水为分散介质的凝胶，其外观为类似于果冻一样的半固体状。传统的水凝胶是由高分子链互相交联形成三维网络结构，三维网络结构束缚大量的水形成的。与传统水凝胶不同，小分子水凝胶是由小分子在水中利用非共价键自组装形成的，具有生物相容性好、易降解和吸收快等优点，在药物递送、细胞培养、组织工程等生物医药领域具有广阔的应用前景。

临床上使用的药物大部分以口服胶囊或药片的形式存在，但是有的药物存在溶解度低、吸收差、代谢快、药物利用率低等问题。因此，科学家提出直接将小分子药物设计成凝胶因子的想法，期望小分子药物能够直接自组装形成可注射水凝胶达到药物自递送自缓释的效果，这样就可以省略药物包覆过程，避免了载体给身体带来的副作用。

例如，已经被FDA批准的兰瑞肽小分子自组装水凝胶，最先兰瑞肽是以溶液的形式存在用于治疗肢端肥大症，需要每天注射一次，后来发现兰瑞肽能够直接自组装成水凝胶，该水凝胶经皮下注射给药可以缓释药物1个月，这明显地提高了药物的缓释效果。因此，利用小分子药物直接自组装制备可注射水凝胶具有非常大的临床意义。

七叶皂苷是由七叶树干燥成熟的种子提取的一类三萜皂苷化合物，其结构是如下所示。

七叶皂苷具有很好的抗炎、抗渗出、消肿、增加静脉张力和抗肿瘤活性，临床上用于脑水肿、创伤或手术所致肿胀，以及静脉回流障碍性疾病。目前，七叶皂苷在临床上的形式主要有七叶皂苷钠冻干粉、七叶皂苷钠搽剂、复方七叶皂苷钠凝胶、七叶皂苷钠注射液和七叶皂苷钠片等，它们是通过口服、静脉注射或者外敷给药，这些药物剂型基本没有缓释效果，治疗效果不佳，而且全身给药会给身体带来一定的副作用。因此，有必要开发一种七叶皂苷新剂型，以安全、长效地释放七叶皂苷药物，提高药物的利用率和治疗效果。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种七叶皂苷可注射水凝胶及其制备方法和应用，该七叶皂苷可注射水凝胶无需化学修饰和辅助添加剂，无需额外的载体材料，具有剪切变稀和自修复性能可直接注射给药，缓释性好，药物利用度高，安全性高，治疗效果好，其制备方法操作简单。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种七叶皂苷可注射水凝胶，该七叶皂苷可注射水凝胶为七叶皂苷在碱性水溶液中自组装形成的水凝胶。

本发明的七叶皂苷可注射水凝胶，将七叶皂苷溶解在碱性水溶液中，由七叶皂苷通过氢键、π-π堆积、静电作用力、范德华力、配位键等非共价作用力自组装形成纳米纤维，纳米纤维进一步自组装成三维网状结构的水凝胶。该水凝胶具有很好的剪切变稀性能，并且在静置后能够迅速恢复原始凝胶态。将该水凝胶剪切变稀后可以快速将药物注射到体内特定位置，然后又恢复凝胶状态，于注射位置长效释放七叶皂苷。该水凝胶能够缓慢释放出七叶皂苷，具有长效缓释能力，能够防止药物被快速清除，提高药物的生物利用度；该水凝胶的组成为七叶皂苷和碱性水溶液，无需化学修饰和辅助添加剂，该水凝胶既是药物本身又是药物载体，能够自递送、自缓释，无需使用其他药物载体材料，可以避免载体材料给身体带来的副作用。

进一步地，七叶皂苷注射水凝胶中七叶皂苷的含量为0.5％wt-8％wt。通过实验研究发现，当七叶皂苷的浓度小于0.5％wt时，七叶皂苷不能自组装形成水凝胶；而当七叶皂苷的浓度大于8％wt时，虽然可以自组装形成水凝胶，但是水凝胶的外观颜色不透明。因此，本申请优选将七叶皂苷的浓度控制在0.5％wt-8％wt范围内。

进一步地，碱性水溶液的pH为8.0-12.0。研究发现，当碱性水溶液的pH值小于8.0或大于12.0时，七叶皂苷都不能自组装形成水凝胶，只有碱性水溶液的pH在8.0-12.0范围内时才能成凝胶。

进一步地，碱性水溶液为PBS缓冲溶液、氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

进一步地，七叶皂苷可注射水凝胶的微观结构为三维网络结构。

进一步地，七叶皂苷可注射水凝胶中不添加其他载体材料和辅助添加剂。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述的七叶皂苷可注射水凝胶的制备方法，将七叶皂苷溶解于碱性水溶液中，静置，即得七叶皂苷可注射水凝胶。该制备方法操作简单。

进一步地，通过超声和/或加热使七叶皂苷溶解于碱性水溶液中。通过超声、加热使七叶皂苷完全溶解在碱性水溶液中。

进一步地，超声的时间为2min-10min，加热的温度为50℃-100℃。

进一步地，静置的时间为1h-12h，静置的环境温度为4℃-40℃。

进一步地，所得到的七叶皂苷可注射水凝胶的pH为7.0-8.5。

根据本发明的又一方面，提供了一种上述的七叶皂苷可注射水凝胶或者通过上述的制备方法得到的七叶皂苷可注射水凝胶的应用，将该七叶皂苷可注射水凝胶剪切变稀后作为注射液用于脑水肿、创伤、手术所致肿胀或静脉回流障碍性疾病的治疗。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)、本发明的七叶皂苷可注射水凝胶，七叶皂苷在碱性水溶液中通过非共价作用力自组装形成可注射水凝胶，无需化学修饰和辅助添加剂，该水凝胶既是药物本身又是药物载体，能够自递送、自缓释，可以避免载体材料给身体带来的副作用，安全性高，其制备方法简单绿色。

(2)、本发明的七叶皂苷可注射水凝胶具有很好的剪切变稀性能，可将该七叶皂苷水凝胶剪切变稀后通过注射器直接注射到患者体内特定位置，七叶皂苷在患者体内注射部位恢复凝胶状态，从而将七叶皂苷药物缓慢释放在患者特定位置，操作简单方便。

(3)、本发明的七叶皂苷自组装可注射水凝胶，其微观结构为纳米纤维组成的三维网络，具有剪切变稀性能和自修复性能，能够注射到特定部位缓慢释放药物，具有长效释放能力，能够避免药物被快速清除，提高药物的利用度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的七叶皂苷注射水凝胶的数码照片。

图2为本发明的七叶皂苷可注射水凝胶的扫描电镜图(SEM)。

图3为本发明的七叶皂苷可注射水凝胶的应变(左)和步频(右)扫描曲线。

图4为本发明的浓度分别为1.0％wt、1.5％wt和2.0％wt的七叶皂苷可注射水凝胶在体外释放七叶皂苷的释放曲线。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

称取七叶皂苷粉末于螺口瓶中，加入1mL 0.1M的PBS缓冲溶液(pH＝8.0-12.0)或者1mL0.1M的NaOH(或KOH)溶液，温度升高为50℃，超声8min，使其完全溶解得到七叶皂苷溶液，七叶皂苷的浓度为1.0％wt，室温下静置5h，即得到七叶皂苷可注射水凝胶。

用数码相机记录七叶皂苷可注射水凝胶的外观。图1为七叶皂苷可注射水凝胶的外观图。如图1所示，该七叶皂苷可注射水凝胶的外观为无色、均匀、透明的果冻样。

实施例2：

称取七叶皂苷粉末于螺口瓶中，加入1mL 0.1M的PBS缓冲溶液(pH＝8.0-12.0)或者1mL0.1M的NaOH(或KOH)溶液，温度升高为60℃，超声4min，使其完全溶解得到七叶皂苷溶液，七叶皂苷的浓度为1.5％wt，室温下静置3h，即得到七叶皂苷可注射水凝胶。

实施例3：

称取七叶皂苷粉末于螺口瓶中，加入1mL 0.1M的PBS缓冲溶液(pH＝8.0-12.0)或者1mL0.1M的NaOH(或KOH)溶液，温度升高为70℃，超声3min，使其完全溶解得到七叶皂苷溶液，七叶皂苷的浓度为2.0％wt，室温下静置1h，即得到七叶皂苷可注射水凝胶。

形貌表征及性能检测：

(一)、七叶皂苷可注射水凝胶的微观形貌表征

通过上述实施例1-3制备得到七叶皂苷可注射水凝胶后，利用扫描电子显微镜(SEM)来观察七叶皂苷水凝胶的微观形貌结构。用移液枪吸取大约5μL水凝胶于洁净的硅片上，冷冻干燥24h，然后进行测试。由于样品导电性差，扫描之前要喷金处理。

图2为本发明的七叶皂苷可注射水凝胶的扫描电镜图。如图2所示，七叶皂苷可注射水凝胶的微观形貌为由纳米纤维组成的三维网状结构。其是由七叶皂苷通过氢键、π-π堆积、静电作用力、范德华力、配位键等非共价作用力自组装形成纳米纤维，纳米纤维进一步自组装成三维网状结构。该纳米纤维结构能够缓慢释放出七叶皂苷，具有长效缓释能力，能够防止药物被快速清除，提高药物的生物利用度。

(二)、七叶皂苷可注射水凝胶的剪切变稀以及自修复性能

通过上述实施例1-3制备得到七叶皂苷可注射水凝胶后，通过测试水凝胶的储能模量(G′)和耗损模量(G″)变化来检测样品的状态。当G′＞G″时，为凝胶状态；当G′＜G″时，为溶液状态。

具体测试步骤为：将制备得到的七叶皂苷水凝胶放到流变仪上，设置实验参数，实验中温度设置为25℃，使用的平行板直径为50mm，间隙设为0.2mm。应变扫描曲线：频率为10rad·s^-1，应力为0.01～100％。步频扫描曲线：实验分为三个阶段：第一阶段在低应力下，设置应力为0.1％，时间为120s；第二阶段在高应力下，设置应力为40％，时间保持100s；第三阶段从高应力变到低应力下，应力为0.1％，时间保持120s，观察每个阶段G′和G″的变化情况。

如图3所示，第一阶段，在低应力0.1％下，储能模量(G′)一直大于耗损模量(G″)，表面样品是凝胶状态；第二阶段，当应力加大到40％时，储能模量(G′)一直小于耗损模量(G″)，表面样品处于溶液状态：第三阶段，当从高应力变到低应力时，储能模量(G′)大于耗损模量(G″)，这表明当应力减小时，样品从溶液状态变回凝胶状态。以上试验表明七叶皂苷可注射水凝胶具有很好的剪切变稀以及自修复能力。

(三)、七叶皂苷可注射水凝胶体外药物缓释测定

在离心管中制备0.7mL浓度分别为1.0％wt、1.5％wt和2.0％wt的本发明的七叶皂苷可注射水凝胶，然后在凝胶上面加入0.7mL的PBS缓冲溶液(0.01M，pH＝7.4)，置于37℃恒温水浴摇床中；在不同时间点，取出0.35mL的上层溶液，同时补加0.35mL等温的新鲜PBS溶液；然后用紫外吸收光谱检测样品的吸光度，计算药物的累计释放量，并绘制药物累计释放曲线。

图4为三个浓度的七叶皂苷水凝胶的药物缓释曲线。由图4可见，三个浓度的七叶皂苷可注射水凝胶都具有长效缓释的能力，能够缓慢释放8天以上，在第一天时，释放速率相对比较快，后面释放速度相对缓慢均匀；在整个时间段内，随着七叶皂苷的浓度增大，缓释的速率越慢，缓释时间越长。这是因为随着七叶皂苷的浓度增大，自组装形成的纳米纤维网络越紧密，缓释速率就越慢。在实际应用时，可根据要求的药物释放速率适当调节七叶皂苷的浓度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种七叶皂苷可注射水凝胶，其特征在于，所述七叶皂苷可注射水凝胶为七叶皂苷在碱性水溶液中自组装形成的水凝胶；所述七叶皂苷可注射水凝胶中七叶皂苷的含量为0.5 %wt-8 %wt；所述碱性水溶液的pH为8.0-12.0；所述碱性水溶液为PBS缓冲溶液、氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；

所述七叶皂苷可注射水凝胶通过如下方法制备得到：

通过超声和/或加热使所述七叶皂苷溶解于所述碱性水溶液中，静置，即得所述七叶皂苷可注射水凝胶。

2.根据权利要求1所述的七叶皂苷可注射水凝胶，其特征在于，所述七叶皂苷可注射水凝胶的微观结构为三维网络结构。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的七叶皂苷可注射水凝胶，其特征在于，所述七叶皂苷可注射水凝胶中不添加其他载体材料和辅助添加剂。

4.一种如权利要求1-3中任意一项所述的七叶皂苷可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，将七叶皂苷溶解于碱性水溶液中，静置，即得所述七叶皂苷可注射水凝胶。

5.根据权利要求4所述的七叶皂苷可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，通过超声和/或加热使所述七叶皂苷溶解于所述碱性水溶液中。

6.根据权利要求5所述的七叶皂苷可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，所述超声的时间为2 min-10 min，所述加热的温度为50 ℃-100 ℃。

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