CN111743976A - 一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用，所述二氧化硅气凝胶由以下步骤制成：（1）将正硅酸乙酯、水、异丙醇、醋酸、乙酸甲酯、六甲基二硅氮烷混合后搅拌反应4‑6小时得到溶胶，将氨水加入溶胶中搅拌反应4‑6小时得到湿凝胶，将湿凝胶陈化12‑24小时后转入烘箱中干燥2‑4小时得到气凝胶颗粒；（2）将氧化竹原纤维加入乙醇水溶液中，搅拌至氧化竹原纤维完全溶解得到混合液，将步骤（1）所得气凝胶颗粒加入混合液中，搅拌20‑30分钟后静置10‑15分钟，转入烘箱中干燥1‑2小时得到二氧化硅气凝胶。本发明提供的二氧化硅气凝胶能有效治疗骨关节炎。

Description

一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用
技术领域
本发明涉及一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用。
背景技术
骨关节炎又称退行性关节炎，已经成为一种威胁人类身体健康的最常见慢性骨关节疾病。研究普遍认为：骨关节炎中炎症因子的过表达或过量对其发病机制起着重要作用，其中，IL-6，LI-1β和TNF-α等作为骨关节炎发病过程中重要的炎症因子，可通过多种途径抑制基质合成、促进细胞凋亡，导致关节炎病发。因此，开展以抑制炎症因子的过表达或过量为主题的研究对骨关节炎的治疗具有重大意义。
近年来，纳米材料因其独特的结构和巨大的比表面积等，表现出极佳的吸附性能，从而在吸附领域引起人们的广泛关注。虽然已有研究人员开展对新型纳米复合材料吸附炎症因子的广泛研究，但是研究应用只要还是围绕着血液净化治疗，比较单一。
二氧化硅气凝胶作为一种轻质、多孔的新型纳米材料，具有比表面积大、空洞率极高、密度低以及孔体积较高的特点，拥有吸附能力强、绿色环保等优良性能，在吸附领域应用广泛。其中，在其吸附炎症因子方面也有很大的研究基础和应用前景，二氧化硅气凝胶已经广泛用于医药领域，用于药物载体，但是还没有用于对炎症因子吸附及骨关节炎治疗方面的研究。
中国专利申请CN201210537252.9公开了“二氧化硅气凝胶在制药中的应用”，该发明涉及二氧化硅气凝胶的用途，具体是指二氧化硅气凝胶作为纳米载药系统在制药中的应用。该发明为制药领域寻找到一种新的药用辅料，该药用辅料并非当今流行的纳米颗粒材料或纳米粉末，而是真正实现了纳米级的载药空穴新结构，实现了现今药用辅料中没有任何一种辅料能够实现的100纳米以下的物理载药尺度，填补了国际国内至今没有纳米级药用辅料的空白。该发明也没有研究二氧化硅气凝胶在吸附炎症因子及骨关节炎治疗方面的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用，所述二氧化硅气凝胶由以下步骤制成：
（1）将正硅酸乙酯、水、异丙醇、醋酸、乙酸甲酯、六甲基二硅氮烷混合后搅拌反应4-6小时得到溶胶，将氨水加入溶胶中搅拌反应4-6小时得到湿凝胶，将湿凝胶陈化12-24小时后转入烘箱中干燥2-4小时得到气凝胶颗粒；
（2）将氧化竹原纤维加入乙醇水溶液中，搅拌至氧化竹原纤维完全溶解得到混合液，将步骤（1）所得气凝胶颗粒加入混合液中，搅拌20-30分钟后静置10-15分钟，转入烘箱中干燥1-2小时得到二氧化硅气凝胶。
进一步地，所述步骤（1）中，正硅酸乙酯、水、异丙醇、醋酸、乙酸甲酯、六甲基二硅氮烷、氨水的体积比为1:（1-2）:（5-6）:（0.2-0.5）:（3-4）:（0.1-0.2）:（0.2-0.5）。
进一步地，所述步骤（1）中，搅拌反应时的温度为50-60℃。
进一步地，所述步骤（1）中，干燥时的温度为90-100℃。
进一步地，所述步骤（2）中，乙醇水溶液的体积分数为50%，氧化竹原纤维、乙醇水溶液、气凝胶颗粒的比例为1g:（40-50）mL:3g。
进一步地，所述步骤（2）中，搅拌时的温度为60-70℃。
进一步地，所述步骤（2）中，干燥时的温度为90-100℃。
本发明所述二氧化硅气凝胶用于治疗骨关节炎时可参考以下具体步骤：
1) 将二氧化硅气凝胶溶于水，按二氧化硅气凝胶使用量为2000mg/kg体重/天给药；
2) 连续给药。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明制得的二氧化硅气凝胶具有纳米孔隙结构，能有效吸附骨关节炎患者体内过表达或过量的炎症因子，从而有效治疗骨关节炎；此外，本发明制得的二氧化硅气凝胶中还复合了氧化竹原纤维，其具有较好的抗菌性能，还能提高二氧化硅气凝胶对炎症因子的吸附效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为本发明二氧化硅气凝胶对三种炎症因子的吸附情况；
图2为本发明二氧化硅气凝胶对正常小鼠（雌）体重的影响；
图3为本发明二氧化硅气凝胶对正常小鼠（雄）体重的影响。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例及其说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用，二氧化硅气凝胶由以下步骤制成：
（1）将正硅酸乙酯、水、异丙醇、醋酸、乙酸甲酯、六甲基二硅氮烷混合后55℃下搅拌反应5小时得到溶胶，将氨水加入溶胶中55℃下搅拌反应5小时得到湿凝胶，将湿凝胶陈化18小时后转入烘箱中95℃下干燥3小时得到气凝胶颗粒，正硅酸乙酯、水、异丙醇、醋酸、乙酸甲酯、六甲基二硅氮烷、氨水的体积比为1:1.5:5.5:0.3:3.5:0.1:0.4；
（2）将氧化竹原纤维加入体积分数为50%的乙醇水溶液中，搅拌至氧化竹原纤维完全溶解得到混合液，将步骤（1）所得气凝胶颗粒加入混合液中，65℃下搅拌25分钟后静置12分钟，转入烘箱中95℃下干燥1.5小时得到二氧化硅气凝胶，氧化竹原纤维、乙醇水溶液、气凝胶颗粒的比例为1g:45mL:3g。
实施例2
二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用，二氧化硅气凝胶由以下步骤制成：
（1）将正硅酸乙酯、水、异丙醇、醋酸、乙酸甲酯、六甲基二硅氮烷混合后50℃下搅拌反应6小时得到溶胶，将氨水加入溶胶中50℃下搅拌反应6小时得到湿凝胶，将湿凝胶陈化24小时后转入烘箱中90℃下干燥4小时得到气凝胶颗粒，正硅酸乙酯、水、异丙醇、醋酸、乙酸甲酯、六甲基二硅氮烷、氨水的体积比为1:1:5:0.4:3.3:0.2:0.2；
（2）将氧化竹原纤维加入体积分数为50%的乙醇水溶液中，搅拌至氧化竹原纤维完全溶解得到混合液，将步骤（1）所得气凝胶颗粒加入混合液中，60℃下搅拌30分钟后静置15分钟，转入烘箱中90℃下干燥2小时得到二氧化硅气凝胶，氧化竹原纤维、乙醇水溶液、气凝胶颗粒的比例为1g:48mL:3g。
实施例3
二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用，二氧化硅气凝胶由以下步骤制成：
（1）将正硅酸乙酯、水、异丙醇、醋酸、乙酸甲酯、六甲基二硅氮烷混合后60℃下搅拌反应4小时得到溶胶，将氨水加入溶胶中60℃下搅拌反应4小时得到湿凝胶，将湿凝胶陈化12小时后转入烘箱中100℃下干燥2小时得到气凝胶颗粒，正硅酸乙酯、水、异丙醇、醋酸、乙酸甲酯、六甲基二硅氮烷、氨水的体积比为1:2:6:0.2:4:0.2:0.3；
（2）将氧化竹原纤维加入体积分数为50%的乙醇水溶液中，搅拌至氧化竹原纤维完全溶解得到混合液，将步骤（1）所得气凝胶颗粒加入混合液中，70℃下搅拌20分钟后静置10分钟，转入烘箱中100℃下干燥1小时得到二氧化硅气凝胶，氧化竹原纤维、乙醇水溶液、气凝胶颗粒的比例为1g:40mL:3g。
实施例4
二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用，二氧化硅气凝胶由以下步骤制成：
（1）将正硅酸乙酯、水、异丙醇、醋酸、乙酸甲酯、六甲基二硅氮烷混合后55℃下搅拌反应4.5小时得到溶胶，将氨水加入溶胶中55℃下搅拌反应4.5小时得到湿凝胶，将湿凝胶陈化18小时后转入烘箱中95℃下干燥2.5小时得到气凝胶颗粒，正硅酸乙酯、水、异丙醇、醋酸、乙酸甲酯、六甲基二硅氮烷、氨水的体积比为1:1.2:5.7:0.5:3:0.1:0.5；
（2）将氧化竹原纤维加入体积分数为50%的乙醇水溶液中，搅拌至氧化竹原纤维完全溶解得到混合液，将步骤（1）所得气凝胶颗粒加入混合液中，65℃下搅拌25分钟后静置12分钟，转入烘箱中95℃下干燥1.5小时得到二氧化硅气凝胶，氧化竹原纤维、乙醇水溶液、气凝胶颗粒的比例为1g:50mL:3g。
实验例一：
测试方法
1. 炎症因子的标准曲线
配制一系列浓度的IL-6、IL-1β、TNF-α溶液，使用紫外可见分光计进行测试并使用分析软件绘制标准曲线。
2. 检测二氧化硅气凝胶对炎症因子吸附性能的研究
将实施例1制得的二氧化硅气凝胶溶解于水中配制成0.5mg/mL浓度的二氧化硅气凝胶溶液，取0.5mL二氧化硅气凝胶溶液加入到离心管中，分别加入3.5mL炎症因子溶液，密封，置于摇床，37℃，转速130rpm下震荡吸附2h。吸附完成后，取样用紫外可见分光光度法检测样品，同时求算样品中的IL-6，IL-1β和TNF-α浓度。根据以下公式计算单位体积二氧化硅气凝胶的吸附量和炎症因子的吸附率：
AP=（C 1-C 2）/C 1*100%
其中，AP为吸附率（%），AC为吸附量（mg/mL），C 1和C 2分别是吸附前后炎症因子的浓度（pg/mL）。
如图1所示，二氧化硅气凝胶对TNF-α，IL-1β和IL-6的吸附率是分别是89.12%±1.23%、91.23%±2.46%，96.78%±0.23%。由此可以看出，二氧化硅气凝胶对IL-6,IL-1β和TNF-α三种炎症因子均有较好的清除效果。
实验例二：昆明小鼠灌胃二氧化硅气凝胶单次给药毒性试验
空白对照组:给同周龄的雌雄小鼠各10只维持饲料。
实验组：给同周龄的雌雄小鼠各10只维持饲料+单次大剂量（2000mg/kg）灌胃二氧化硅气凝胶颗粒。
分别在给药前，给药后1、3、5、7、9、11、14天观察有无死亡现象，并给小鼠称体重，记录。
实验结果如表1、2和图2、图3所示：实验组动物体重增长正常，与空白对照组相比，给药前雌性动物实验组体重显著低于空白对照组，存在统计学意义，但从数据上观察，统计学意义的出现由于标准差较小所致，说明小鼠体重差异很小，对结果不构成影响。给药第7天雄性实验组组小鼠体重显著高于对照组，存在统计学意义，但此差异为散在出现，并未形成时间-反应关系，且体重在正常范围内波动，故不认为二氧化硅气凝胶对小鼠体重可产生影响。
表1 各组对小鼠的影响
中毒情况 中毒程度 死亡情况
空白对照组 无 无 无
实验组 无 无 无
表2 雌性小鼠体重变化（g ）
Figure 133557DEST_PATH_IMAGE002
注：与空白对照组比较，*P<0.05。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其性能，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用，其特征在于：所述二氧化硅气凝胶由以下步骤制成：
（1）将正硅酸乙酯、水、异丙醇、醋酸、乙酸甲酯、六甲基二硅氮烷混合后搅拌反应4-6小时得到溶胶，将氨水加入溶胶中搅拌反应4-6小时得到湿凝胶，将湿凝胶陈化12-24小时后转入烘箱中干燥2-4小时得到气凝胶颗粒；
（2）将氧化竹原纤维加入乙醇水溶液中，搅拌至氧化竹原纤维完全溶解得到混合液，将步骤（1）所得气凝胶颗粒加入混合液中，搅拌20-30分钟后静置10-15分钟，转入烘箱中干燥1-2小时得到二氧化硅气凝胶。
3.根据权利要求2所述的一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用，其特征在于：所述步骤（1）中，正硅酸乙酯、水、异丙醇、醋酸、乙酸甲酯、六甲基二硅氮烷、氨水的体积比为1:（1-2）:（5-6）:（0.2-0.5）:（3-4）:（0.1-0.2）:（0.2-0.5）。
4.根据权利要求2所述的一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用，其特征在于：所述步骤（1）中，搅拌反应时的温度为50-60℃。
5.根据权利要求2所述的一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用，其特征在于：所述步骤（1）中，干燥时的温度为90-100℃。
6.根据权利要求2所述的一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用，其特征在于：所述步骤（2）中，乙醇水溶液的体积分数为50%，氧化竹原纤维、乙醇水溶液、气凝胶颗粒的比例为1g:（40-50）mL:3g。
7.根据权利要求2所述的一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用，其特征在于：所述步骤（2）中，搅拌时的温度为60-70℃。
8.根据权利要求2所述的一种二氧化硅气凝胶在制备治疗骨关节炎药物中的应用，其特征在于：所述步骤（2）中，干燥时的温度为90-100℃。
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