CN111888334B - 一种利拉鲁肽微球缓释剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利拉鲁肽微球缓释剂及其制备方法和应用，属于纳米技术及医学技术领域。本发明先将利拉鲁肽溶液加热至玻璃化转化温度以上，缓慢滴加过渡金属盐溶液，并搅拌均匀，再采用梯度降温的方式，制备得到利拉鲁肽微球。本发明的制备方法操作简单、实验条件温和，采用较低的加样及合适的搅拌速度使利拉鲁肽充分与溶液混合的同时不会产生过多气泡，使其最大限度的参与自组装，且本方法未采用任何人工合成聚合物辅助自组装形成微球；制备得到的利拉鲁肽微球形貌均一，结构稳定；本发明制作的利拉鲁肽微球药物装载量高，能够长效缓释，且在体内稳定，其分解产物在体内没有毒副作用，具有较高的临床应用价值。

Description

一种利拉鲁肽微球缓释剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种利拉鲁肽微球缓释剂及其制备方法和应用，属于纳米技术及医学技术领域。
背景技术
利拉鲁肽上市于2009年7月，其主要是通过基因重组技术，利用酵母生产的人胰高糖素样肽-1(GLP-1)类似物，由39个氨基酸的多肽，分子式：C172H265N43O51；分子量：3751.20Da，目前利拉鲁肽主要用于改善使用二甲双胍和磺酰脲类药物不理想的2型糖尿病患者的血糖控制，利拉鲁肽是一种GLP-1类似物，与人GLP-1具有97％的序列同源性，可以结合并激活GLP-1受体，GLP-1本身是一种胰高血糖素样胎，没有降糖作用，但是其可以促进胰岛素的释放，最终达到降糖的作用。
近些年来，由于多肽具有特殊的生物活性和良好的生物相容性及可降解性，能够赋予材料独特的生物学功能，使得其作为理想的功能性生物材料的基本组成单元。随着多肽自组装系统的发展，通过调控多肽分子间的相互作用和协同效应影响自组装行为的研究，其表现出单个多肽分子或多肽低聚物所没有的特性与功能，逐渐应用于生物材料科学及其医学应用等领域。通过与过渡金属离子鳌合形成有序结构的组装体，能够在保留多肽生物功能的同时，进一步提高其体内稳定性，是缓释试剂的一类理想材料学平台。
糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病。高血糖则是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损，或两者兼有引起。糖尿病时长期存在的高血糖，导致各种组织，特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害、功能障碍。随着经济的发展，人们的生活和物质水平得到很大改善，糖尿病在全球发病率不断上升，且病患逐渐趋于低龄化。研究表明，我国目前糖尿病在成人中的发病率高达9.6％，而患病人数更是达到了1亿以上。且据统计预测，到2030年，全球将有5.5亿糖尿病患者，形势十分严峻。糖尿病根据其病因可分为1型，2型和妊娠型糖尿病。其中1型糖尿病是由于免疫系统异常，在某些病毒如柯萨奇病毒，风疹病毒，腮腺病毒等感染后导致自身免疫反应，破坏胰岛素β细胞，导致胰岛素的分泌不足。2型糖尿病常见于中老年人，主要由于胰岛素对细胞的敏感性下降，即表现为细胞的胰岛素抵抗。对于1型糖尿病，现阶段的治疗方法主要依赖于胰岛素的频繁注射，但这会导致局部组织感染、低血糖、低血钾症等不良反应，给患者带来生理和精神上的痛苦。对于2型糖尿病，则主要依赖于口服双胍类等降糖药，但容易对肠胃产生负担，且后期仍需胰岛素注射治疗。
由于利拉鲁肽在人体中的药代动力学和药效动力学特点均适合每天一次的给药方案。但是每天一次的皮下给药给病人带来很多不便，同时也给患者带来了极大的身心痛苦，因此可以通过利用缓释制剂来提高利拉鲁肽的作用时间，降低患者的注射次数。检索国内外有关长效降糖药物和专利表明：以聚合物制作的长效药物制剂并不少见，但不采用聚合物，通过利用金属离子鳌合利拉鲁肽形成缓释微球研究的目前还鲜有相关文献专利报道。部分涉及金属鳌合的现有工作，获得的利拉鲁肽微球尺寸较大且尺寸分布较宽，同时使用了大量的表面活性剂，导致其包载率和释放速率不理想。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种利拉鲁肽微球缓释剂，其能够实现血糖的长效调控。
本发明的第一个目的是提供一种利拉鲁肽微球缓释剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将利拉鲁肽粉末溶解于缓冲溶液中配制成利拉鲁肽溶液，将利拉鲁肽溶液搅拌加热至利拉鲁肽玻璃化转化温度以上；
S2、向S1步骤的溶液中滴加过渡金属盐溶液，搅拌均匀后滴加氢氧化钠溶液调节溶液pH值至7.5～8.5；
S3、将S2步骤搅拌均匀的溶液采用梯度降温至溶液由澄清变为带蓝光的乳白色，保持搅拌1～3小时，隔夜静置；所述的梯度降温是按照4～6℃/30min的温度梯度静置冷却直至20～30℃；
S4、将S3步骤的乳白色溶液进行离心收集利拉鲁肽微球，并对收集的利拉鲁肽微球进行水洗，得到所述的利拉鲁肽微球缓释剂。
进一步地，在S1和S2步骤中，所述的搅拌的转速为450～550rpm。
进一步地，所述的利拉鲁肽的玻璃化转化温度约为51℃。
在本发明中，加热至玻璃化转化温度之上，但是低于100℃。
进一步地，所述的过渡金属盐为氯化锌、硫酸锌、醋酸锌和硝酸锌中的一种或几种。
进一步地，所述的利拉鲁肽与过渡金属盐的摩尔比为1：(1～5)。
进一步地，在S2步骤中，滴加速度为0.5～2滴/s。
进一步地，调节pH采用浓度为0.001～0.00001M的氢氧化钠溶液进行调节，滴加量在1～2mL。
进一步地，在S4步骤中，离心转速为7000～8000rpm。
进一步地，在S4步骤中，还包括将所述的利拉鲁肽微球进行0～5℃低温保藏。
本发明的第二个目的是提供所述方法制备得到的利拉鲁肽微球缓释剂。
本发明的第三个目的是提供所述的利拉鲁肽微球缓释剂在制备治疗糖尿病药物中的应用。
本发明的有益效果：
本发明的制备方法操作简单、实验条件温和，采用较低的加样及搅拌速度使利拉鲁肽充分与溶液混合的同时不会产生过多气泡，使其最大限度的参与自组装，且本方法未采用任何人工合成聚合物辅助自组装形成微球；
本发明未采用任何人工合成聚合物辅助自组装形成微球利用利拉鲁肽玻璃化转变温度进行自组装，在该温度以上通过分子链段自由运动实现自组装，随即降温至玻璃化转变温度以下因链段运动能力下降而将得到的组装结构冻存下来。在本发明的过渡金属溶液在缓慢的滴加速度下，其能够与利拉鲁肽充分配位组装；在本发明选择的搅拌速度下，使利拉鲁肽链段充分运动组装为微球而不至于结块，最终使得利拉鲁肽微球形貌均一，结构稳定；
本发明的制作的利拉鲁肽微球药物装载量高，能够长效缓释，且在体内稳定，其分解产物在体内没有毒副作用，在今后具有临床应用价值。
附图说明
图1为实施例1中的利拉鲁肽微球的透射电镜图。
图2为实施例1中的利拉鲁肽微球的扫描电镜图。
图3为实施例1中的利拉鲁肽微球的扫描电镜图及点扫描元素分析。
图4为实施例1中的利拉鲁肽微球的动态光散射图。
图5为实施例2中的利拉鲁肽微球的动态光散射图。
图6为实施例3中的利拉鲁肽微球的动态光散射图。
图7为实施例1中的利拉鲁肽微球对2型糖尿病小鼠的体重影响图。
图8为实施例1中的利拉鲁肽微球对2型糖尿病小鼠的血糖调节结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1：
本实施例提供了一种利拉鲁肽缓释微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)利拉鲁肽溶液的制备及预实验步骤
取2.5mg利拉鲁肽粉末状固体溶于1mL Tris缓冲液中配置成溶液。在加热条件下进行500rpm搅拌使其温度上升至55℃。
(2)过渡金属的加入步骤
以1滴/s速度向步骤(1)的溶液中滴加0.5mL 0.36mg/mL的氯化锌溶液，滴加结束后500rpm搅拌15分钟左右使其充分混匀。搅拌结束后向其中滴加氢氧化钠溶液调节pH至8.0，继续搅拌两小时。
(3)利拉鲁肽微球的形成步骤
将步骤(2)中的溶液在搅拌停止后取下按照速度为5℃/30min的温度梯度静置冷却直至25℃，冷却后保持搅拌两小时，并隔夜静置，可观察到溶液由澄清变成带蓝光的乳白色，即所得利拉鲁肽微球。7000rpm下离心收集所制备的纳米微球并水洗多次，于4℃低温下冷冻保存。
其中，利拉鲁肽与过渡金属氯化锌的摩尔比为1：2；利拉鲁肽微球粒径约为190nm，如图2所示，DLS结果良好，大小尺寸较为均一。
(4)体内调控血糖检测
选取18-22g的24只SPF级小鼠随机分为4组，每只腹腔注射剂量为80mg/kg的链脲佐菌素溶液，设定为第一天。之后每天通过高糖高脂饲料饲养。待血糖升高到18-26mmol/L时即为糖尿病小鼠建模成功，并进行下一步实验。通过腹腔注射的方式对四组小鼠给药，分别为生理盐水(control)，游离利拉鲁肽组(free liraglutide)，纳米微球组(NP)，5倍剂量的纳米微球组(5*NP)，其中游离利拉鲁肽组(free liraglutide)，纳米微球组(NP)的剂量为1ug/只。注射后分别在不同的时间点记录小鼠血糖指标。
如图1-3所示，利拉鲁肽微球利拉鲁肽微球结构清晰，均匀分散；且包含氨基酸中的碳氮氧元素以及锌元素。
如图4所示，利拉鲁肽与过渡金属螯合自组装而成的微球粒径在190nm左右，粒径非常均一(多分散系数为0.232)。
如图7-8所示，利拉鲁肽纳米微球对老鼠体重无明显影响；且治疗组都有长效的血糖降低作用，并且5倍给药浓度下对小鼠血糖的下降幅度和药物作用时长均有促进作用。
实施例2：
本实施例提供了一种利拉鲁肽缓释微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)利拉鲁肽溶液的制备及预实验步骤
取5mg利拉鲁肽粉末状固体溶于1mL蒸馏水中配置成溶液。在加热条件下进行500rpm搅拌使其温度上升至60℃。
(2)过渡金属的加入步骤
以0.5滴/s速度向步骤(1)的溶液中滴加0.5mL 0.36mg/mL的氯化锌溶液，滴加结束后450rpm搅拌15分钟左右使其充分混匀。搅拌结束后向其中滴加氢氧化钠溶液调节pH至7.5，继续搅拌两小时。
(3)利拉鲁肽微球的形成步骤
将步骤(2)中的溶液在搅拌停止后取下按照速度为4℃/30min的温度梯度静置冷却直至25℃，冷却后保持搅拌两小时，并静置隔夜，可观察到溶液由澄清变成带蓝光的乳白色，即所得利拉鲁肽微球。8000rpm下离心收集所制备的纳米微球并水洗多次，于4℃低温下冷冻保存。
其中，利拉鲁肽于过渡金属氯化锌的摩尔比为1：1；所述利拉鲁肽微球粒径约为220nm，如图5所示，DLS结果良好，大小比较均一(多分散系数为0.177)。
实施例3：
本实施例提供了一种利拉鲁肽缓释微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)利拉鲁肽溶液的制备及预实验步骤
取1mg利拉鲁肽粉末状固体溶于1mL PBS缓冲液中配置成溶液。在加热条件下进行500rpm搅拌使其温度上升至70℃。
(2)过渡金属的加入步骤
以2滴/s速度向步骤(1)的溶液中滴加0.5mL 0.36mg/mL的氯化锌溶液，滴加结束后550rpm搅拌15分钟左右使其充分混匀。搅拌结束后向其中滴加氢氧化钠溶液调节pH至8.5，继续搅拌两小时。
(3)利拉鲁肽微球的形成步骤
将步骤(2)中的溶液在搅拌停止后取下按照速度为6℃/30min的温度梯度静置冷却直至25℃，冷却后保持搅拌两小时，并静置隔夜，可观察到溶液由澄清变成带蓝光的乳白色，即所得利拉鲁肽微球。7000rpm下离心收集所制备的纳米微球并水洗多次，于5℃低温下冷冻保存。
其中，利拉鲁肽于过渡金属氯化锌的摩尔比为1：5；所述利拉鲁肽微球粒径约为250nm，DLS结果如图6所示，大小比较均一(多分散系数为0.036)。
对比例1：
本实施例提供了一种利拉鲁肽缓释微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)利拉鲁肽溶液的制备及预实验步骤
取2.5mg利拉鲁肽粉末状固体溶于1mL Tris缓冲液中配置成溶液。在加热条件下进行500rpm搅拌使其温度上升至55℃。
(2)过渡金属的加入步骤
慢速向步骤(1)的溶液中滴加0.5mL 0.36mg/mL的氯化锌溶液，滴加结束后350rpm搅拌15分钟左右使其充分混匀。搅拌结束后向其中滴加2mL 0.001M的氢氧化钠溶液，继续搅拌两小时。其中，利拉鲁肽于过渡金属氯化锌的摩尔比为1：2。
(3)利拉鲁肽微球的形成步骤
将步骤(2)中的溶液在搅拌停止后取下按照速度为5℃/30min的温度梯度静置冷却直至25℃，冷却后保持搅拌两小时，并静置隔夜，得到利拉鲁肽微球。7000rpm下离心收集纳米微球并水洗多次，于4℃低温下冷冻保存。
由于在步骤(2)中，搅拌速度未到达有旋涡的搅拌状态以致于在成球过程中未能及时散开出现聚集，导致制得所述利拉鲁肽产生白色絮状结块，没有得到均一的胶体溶液。
对比例2：
本实施例提供了一种利拉鲁肽缓释微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)利拉鲁肽溶液的制备及预实验步骤
取2.5mg利拉鲁肽粉末状固体溶于1mL Tris缓冲液中配置成溶液。在加热条件下进行500rpm搅拌使其温度上升至55℃。
(2)过渡金属的加入步骤
慢速向步骤(1)的溶液中滴加0.5mL 0.36mg/mL的氯化锌溶液，滴加结束后500rpm搅拌15分钟左右使其充分混匀。搅拌结束后向其中滴加2mL 0.001M的氢氧化钠溶液，继续搅拌两小时。其中，利拉鲁肽于过渡金属氯化锌的摩尔比为1：2。
(3)利拉鲁肽微球的形成步骤
将步骤(2)中的溶液在搅拌停止后取下快速冷却直至25℃，冷却后保持搅拌两小时，隔夜静置，得到利拉鲁肽微球。7000rpm下离心收集纳米微球并水洗多次，于4℃低温下冷冻保存。
由于在步骤(3)中，未按照温度梯度进行缓慢降温，会导致最终微球尺寸过大(大于1微米)，极易形成沉淀。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种利拉鲁肽微球缓释剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将利拉鲁肽溶解配制成利拉鲁肽溶液，将利拉鲁肽溶液搅拌加热至利拉鲁肽玻璃化转化温度以上；所述的利拉鲁肽的玻璃化转化温度为51℃；
S2、向S1步骤的溶液中滴加过渡金属盐溶液，搅拌均匀后调节溶液pH值至7.5～8.5；所述的过渡金属盐为氯化锌、硫酸锌、醋酸锌和硝酸锌中的一种或几种；所述滴加的速度为0.5～2滴/s；
S3、将S2步骤搅拌均匀的溶液按照4～6℃/30min的温度梯度静置冷却直至20～30℃，保持搅拌1～3小时，隔夜静置，溶液由澄清变为带蓝光的乳白色；
S4、将S3步骤的乳白色溶液进行离心收集利拉鲁肽微球，得到所述的利拉鲁肽微球缓释剂；
其中：S1和S2步骤中，所述的搅拌的转速为450～550rpm；所述的利拉鲁肽与过渡金属盐的摩尔比为1：(1～5)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在S4步骤中，离心转速为7000～8000rpm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在S4步骤中，还包括将所述的利拉鲁肽微球进行0～5℃低温保藏。
4.一种权利要求1～3任一项所述方法制备得到的利拉鲁肽微球缓释剂。
5.权利要求4所述的利拉鲁肽微球缓释剂在制备治疗糖尿病药物中的应用。
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