CN112386584B - 一种细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于兽药制剂制备领域,涉及一种细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统及其制备方法。复合纳米系统集成了环糊精包合、聚合物微囊和自组装纳米凝胶技术。复合纳米系统中的成分按质量/总体积计混合后制剂配方以W/V计:恩诺沙星2.0‑5.0%;β‑环糊精7.5%~15.0%;泊洛沙姆188为1.25%~3.75%;透明质酸0.15%~0.6%;壳聚糖0.3%~1.2%);三聚磷酸钠0.05%~0.2%。复合纳米系统外观为乳白色悬液,粒径180‑600nm,PDI为0.21‑0.45,zeta电位为‑12.0‑10mV,包封率为80.0‑95.3%,载药量为7.1‑18.3%。

Description

一种细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统及其制备方法
技术领域
本发明属于兽药制剂制备领域,具体涉及一种细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统及其制备方法。
背景技术
恩诺沙星是第二代氟喹诺酮类药物,对多种革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、支原体、衣原体等均有较强的杀菌作用,因其强烈的抗菌性能,被广泛用作治疗金黄色葡萄球菌引起的各种动物感染。恩诺沙星内服和肌注后吸收迅速,在体内分布广泛,在畜牧养殖上有十分重要的作用,但目前仍存在一些问题,限制了其临床应用。恩诺沙星水溶性较差,适口性差,给药后代谢较快,迅速排出体外,在体内传递也缺乏靶向性,只有少数分子能到达感染部位。在这种情况下,兽医临床需要高频率和高剂量的长期治疗,这将导致明显的药物残留或耐药性等不利影响,给其临床治疗带来了很大的挑战。
包合主要是将一种药物分子全部或部分包合入另一种分子的空腔结构中制成。外层分子称为主分子,被包合到主分子空腔的小分子物质称为客体。制备包合物的主要外层分子材料应用最多的是β-环糊精以及其衍生物,其疏水腔可以结合小分子、离子、蛋白质、寡核苷酸等多种物质形成包合物,具有低毒性和低免疫原性,能够改善药物的溶解度和稳定性,增加药物的吸收,掩盖不良气味和味道,但包合效率依赖于核心药物和环糊精空腔的尺寸匹配,药物分子可能会包合不完全,包合剂空穴的几何尺寸及形状的限制造成部分结构外漏或范德瓦耳斯力或氢键的结合强度不够造成药物脱落,也可能由于制备工艺的不足而导致包合不完全。微囊化技术是一种迅速发展的高新技术,将药物用高分子材料包封具有保护芯材、掩味、缓释、靶向以及提高生物利用度等特点。基于包合技术和微囊技术相结合的聚合物纳米粒应用于制剂的研发中,能够更好地掩盖药物的不良味道,提高药物的稳定性,具有显著的缓释控释效果,提高在动物体内的生物利用度,增强疗效。但仍缺乏针对金黄色葡萄球菌感染微环境的靶向性。纳米凝胶是一种极具发展前景的纳米尺度空间大小的交联聚合物网络药物传递系统,可用于包覆各种药物分子。它们具有优良的载药能力,良好的结构稳定性和生物相容性,对各种例如离子强度、pH和酶等环境刺激均有良好的反应。由于细菌感染部位的生理和理化微环境与正常组织不同,可以通过对细菌感染微环境(低pH值、过量的酶和外毒素)中的特定信号做出响应,从而制备特定的响应性智能纳米凝胶,将抗生素送到细菌感染部位。鉴于此,本发明创新性地联合包合物、纳米囊技术和自组装纳米凝胶技术,结合了三种技术的优点,克服了基于包合的聚合物纳米粒技术包封不完全、缺乏细菌微环境响应性和纳米凝胶突释严重的缺陷。本发明所制的恩诺沙星复合纳米系统不仅具有良好的适口性和缓控释性能,还具有实现金黄色葡萄球菌等细菌感染部位靶向给药的优势,提高对治疗细菌感染微环境的生物利用度。
本发明以恩诺沙星-β-环糊精包合物为基础;以聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或泊洛沙姆188、海藻酸钠、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种或几种为囊材;以透明质酸和壳聚糖为凝胶材料。利用饱和水溶液法制备恩诺沙星-β-环糊精包合物,再将制备的恩诺沙星-β-环糊精包合物加入泊洛沙姆188、透明质酸和壳聚糖混合溶液中制得一种细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统。本发明巧妙结合了包合技术、聚合物纳米粒技术和自组装纳米凝胶技术三种技术的优点,不仅显著改善了恩诺沙星的适口性,制备出可用于动物混饲给药的恩诺沙星新型复合纳米系统,在赋予恩诺沙星明显的控释性能的同时,针对细菌感染微环境具有明显的敏感性和靶向性,提高了其最大血药浓度,有助于恩诺沙星在临床中对动物疾病防治的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对细菌感染微环境下具有响应性,并且具有良好缓释性能和适口性的,并能提高生物利用度的细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统。本发明采用单因素方法,以药物在β-环糊精载体中的包合率为筛选指标,对恩诺沙星和β-环糊精的比例和用量,以及包合反应的溶媒、温度和时间进行了筛选;同时以聚合物纳米粒的粒径、分散指数(PDI)、zeta电位、沉降体积比和再分散性作为考察指标,分别对纳米囊材的种类和用量进行筛选;以透射电镜表征、粒径、PDI、zeta电位和pH 5.5/7.4条件下的累积释放为指标对透明质酸和壳聚糖的比例及用量进行筛选。成功研制出一种配方合理,工艺简单的细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统。该制剂的粒径,沉降体积比,再分散性和体外溶出度等技术指标均符合《中国兽药典》对液体纳米制剂的相关规定。在含有不同菌株金黄色葡萄球菌的肉汤培养基中具有显著的响应性加速释放性能,相比恩诺沙星单一药液对金黄色葡萄球菌具有更强的抑菌活性。同时本发明制备的细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统理由适口性良好,可用于动物混饲口服给药,对大鼠的口服生物利用度是市售可溶性恩诺沙星粉的1.5倍以上。本发明提供的一种适口性好,具有良好缓控释性能,对细菌感染微环境具有敏感响应性,并能提高口服吸收的细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统,显著减小恩诺沙星的苦味,提高动物对恩诺沙星的顺应性和恩诺沙星在细菌感染微环境敏感响应性释药的能力,使恩诺沙星在临床中的使用更加经济和有效。
本发明的技术方案如下所述:
一种细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统,所述复合纳米系统是通过如下步骤制备得到的,本发明制备步骤集合了环糊精包合技术、聚合物纳米粒技术和自组装纳米凝胶技术对所述恩诺沙星进行了制备,所述复合纳米系统中的成分按质量/总体积计(W/V)混合后构成的制剂组成如下所述:
(1)恩诺沙星2.0~5.0%;
(2)β-环糊精7.50%~15.00%;
(3)囊材1.25%~3.75%;
(4)透明质酸0.15%~0.60%;
(5)壳聚糖0.30%~1.20%;
(6)三聚磷酸钠0.05%~0.20%;
(7)余量为灭菌水;
按以下步骤制备:
(1)按配方量将恩诺沙星和β-环糊精溶于50mL的0.1mol/L NaOH中,在80℃条件下以1000-2000r/min密闭搅拌1~3h,得到溶液1;
(2)按配方量以100r/min低转速将囊材和透明质酸配成30mL水溶液,在1000-2000r/min搅拌均质下直接加入到步骤(1)溶液1中,制得溶液2;
(3)按配方量以100r/min低转速将壳聚糖溶于20mL 0.5%的乙酸溶液中,逐滴加入步骤(2)制备的溶液中,以1000-2000r/min不断搅拌,混合均匀,得到溶液3;
(4)按配方量将三聚磷酸钠溶于1mL水中,逐滴加入到溶液3中,以1000-2000r/min不断搅拌,完成复合纳米系统的制备;
其中:
所述的囊材选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、泊洛沙姆188、海藻酸钠、羟丙基甲基纤维素或羧甲基纤维素钠中的一种或其组合;
作为优选技术方案,本发明的细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的优选技术方案配方,按制剂组成按质量/总体积计(W/V)的配方如下所述:
(1)恩诺沙星2.50%;
(2)β-环糊精15.00%;
(3)囊材3.75%;
(4)透明质酸0.60%;
(5)壳聚糖0.60%;
(6)三聚磷酸钠0.20%;
(7)余量为灭菌水;
其中:
优选囊材为泊洛沙姆188。
在上述细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的外观为乳白色悬液,粒径180-600nm,PDI为0.21-0.45,zeta电位为-12.0-10mV,包封率为80.0-95.3%,载药量为7.1-18.3%。
所述复合纳米系统在pH=5.5模拟细菌感染微环境中12h释放完全,表现出细菌响应性释放,同时避免释放过快,在pH=7.4模拟中性非靶向部位环境中36h溶出度小于75%。
所述复合纳米系统在含有金黄色葡萄球菌的LB肉汤培养基中1~4h释放度即达到100%,而在空白LB肉汤培养基中12h才释放完全。
本发明的细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统显著增强了细菌对抗菌的活性。
本发明的有益效果:
本发明制备的细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统,首次创新性地结合了环糊精包合技术、聚合物纳米粒技术和自组装纳米凝胶技术,具有良好的适口性和缓控释性能的同时,针对细菌感染微环境具有明显的敏感响应性,能够有效提高恩诺沙星的抗菌活性和口服生物利用度,本发明所制备的恩诺沙星颗粒剂的口服生物利用度为市售可溶性粉的1.4倍。一方面解决了因恩诺沙星苦味大,对哺乳动物不能口服给药的问题,另一方面赋予了恩诺沙星在细菌感染部位靶向释药的性能,提高了恩诺沙星的抗菌活性,可用于混饲口服防治由金黄色葡萄球菌等敏感菌引起的呼吸道、消化道、乳房炎和伤口感染等疾病。
附图说明
图1:细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的实物图和示意图。附图标记说明:图1中的A图是兽用恩诺沙星复合纳米系统的实物图,图1中的B图是兽用恩诺沙星复合纳米系统的示意图。
图2:实施例1~5中包囊材料制备的纳米的光学显微镜图(10×10)。
图3:实施例1中细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的透射电子显微镜图及对金黄色葡萄球菌的粘附现象透射电镜图。实施例1中兽用恩诺沙星复合纳米系统对金黄色葡萄球菌抗菌能力的活菌荧光染色图。附图标记说明:不同恩诺沙星制剂对金葡菌不同菌株产生的抑菌圈(图3中的:a溶液;b:聚合物纳米粒;c:复合纳米系统;图3中的A图:Hubei-01;图3中的B图:ShangHai-H1908-01;图3中的C图:HuNan-25);图3中的D图:不同恩诺沙星配方孵育2小时金黄色葡萄球菌存活数;图3中的E图-G图:细菌和复合纳米系统共培养30min的TEM图像。
图4:实施例1中兽用恩诺沙星复合纳米系统的药物动力学试验结果。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定,可按照所限定范围列举出若干个实施例,因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改,应属本发明的保护范围之内。
实施例1细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方1
细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方1为本发明的最佳配方,具体成分见表1。
表1兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方1
Figure GDA0003338511460000051
Figure GDA0003338511460000061
兽用恩诺沙星复合纳米系统配方1制备步骤如下:
(1)将2.5%(W/V)的恩诺沙星和15%(W/V)的β-环糊精溶于50mL的0.1mol/L NaOH中,在80℃条件下以1000r/min密闭搅拌1~3h,得到溶液1;
(2)以100r/min低转速将3.75%(W/V)的泊洛沙姆188和0.6%(W/V)的透明质酸配成30mL水溶液,直接加入到步骤(1)溶液1中,以1000r/min搅拌均质至乳白色或银白色,制成聚合物纳米粒悬液;
(3)以100r/min低转速将0.6%(W/V)的壳聚糖溶于20mL 0.5%的乙酸溶液中,逐滴加入步骤(2)制备的聚合物纳米粒悬液中,以1000r/min不断搅拌,混合均匀;
(4)将0.2%(W/V)的三聚磷酸钠溶于1mL水中,逐滴加入到步骤(3)的悬液中,以1000r/min不断搅拌,完成复合纳米系统的制备。
制备的纳米复合系统外观和模式图如图1所示。
聚合物纳米粒制备步骤如下:
(1)将2.5%(W/V)的恩诺沙星与15%(W/V)的β-环糊精溶于30mL 0.1mol/L NaOH溶液中,在80℃条件下,以1700r/min密闭搅拌1~3h,使恩诺沙星包合于β-环糊精的空腔中,得到包合物溶液1;
(2)将3.75%(W/V)的泊洛沙姆188溶于50mL水中,100r/min低速搅拌至完全溶解,加入步骤(1)的溶液1中,以1000r/min密闭搅拌制成乳白色粒径为500~600nm的聚合物纳米粒悬液。
实施例2细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方2
兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方2见表2。
表2兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方2
Figure GDA0003338511460000071
制备步骤如下:
(1)在室温下将2.5%(W/V)恩诺沙星置于30mL 0.1mol/L的NaOH溶液中,以1000r/min搅拌使恩诺沙星完全溶解;
(2)以100r/min低转速将0.6%(W/V)的透明质酸配成30mL水溶液,直接加入到步骤(1)溶液1中,以1000r/min搅拌均质;
(3)以100r/min低转速将0.6%(W/V)的壳聚糖溶于20mL 0.5%的乙酸溶液中,逐滴加入步骤(2)制备的溶液中,以1000r/min不断搅拌,混合均匀;
(4)将0.2%(W/V)的三聚磷酸钠溶于1mL水中,逐滴加入到步骤(3)的悬液中,以1000r/min不断搅拌,完成简化纳米凝胶的制备。
实施例3细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方3
兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方3的设计见表3。
表3兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方3
Figure GDA0003338511460000081
制备步骤如下:
(1)将2.5%(W/V)的恩诺沙星和15%(W/V)的β-环糊精溶于50mL的0.1mol/L NaOH中,在80℃条件下以2000r/min密闭搅拌1h,得到溶液1;
(2)以100r/min低转速将3.75%(W/V)的泊洛沙姆188和0.15%(W/V)的透明质酸配成30mL水溶液,直接加入到步骤(1)溶液1中,以2000r/min搅拌均质至乳白色或银白色,制成聚合物纳米粒悬液;
(3)以100r/min低转速将0.15%(W/V)的壳聚糖溶于20mL 0.5%的乙酸溶液中,逐滴加入步骤(2)制备的聚合物纳米粒悬液中,以2000r/min不断搅拌,混合均匀;
(4)将0.05%(W/V)的三聚磷酸钠溶于1mL水中,逐滴加入到步骤(3)的悬液中,以2000r/min不断搅拌,完成复合纳米系统的制备。
实施例4细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方4
兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方4的设计见表4。
表4兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方4
Figure GDA0003338511460000091
制备步骤如下:
(1)将2.5%(W/V)的恩诺沙星和15%(W/V)的β-环糊精溶于50mL的0.1mol/L NaOH中,在80℃条件下以1700r/min密闭搅拌1h,得到溶液1;
(2)以100r/min低转速将3.75%(W/V)的泊洛沙姆188和0.45%(W/V)的透明质酸配成30mL水溶液,直接加入到步骤(1)溶液1中,以1000r/min搅拌均质至乳白色或银白色,制成聚合物纳米粒悬液;
(3)以100r/min低转速将0.45%(W/V)的壳聚糖溶于20mL 0.5%的乙酸溶液中,逐滴加入步骤(2)制备的聚合物纳米粒悬液中,以1000r/min不断搅拌,混合均匀;
(4)将0.15%(W/V)的三聚磷酸钠溶于1mL水中,逐滴加入到步骤(3)的悬液中,以1000r/min不断搅拌,完成复合纳米系统的制备。
实施例5细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方5
兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方5的设计见表5。
表5兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方5
Figure GDA0003338511460000101
制备步骤如下:
(1)将2.5%(W/V)的恩诺沙星和3.75%(W/V)的β-环糊精溶于50mL的0.1mol/LNaOH中,在80℃条件下以1700r/min密闭搅拌3h,得到溶液1;
(2)以100r/min低转速将3.75%的泊洛沙姆188和0.6%(W/V)的透明质酸配成30mL水溶液,直接加入到步骤(1)溶液1中,以1000r/min搅拌均质至乳白色或银白色,制成聚合物纳米粒悬液;
(3)以100r/min低转速将0.3%(W/V)的壳聚糖溶于20mL 0.5%的乙酸溶液中,逐滴加入步骤(2)制备的聚合物纳米粒悬液中,以1000r/min不断搅拌,混合均匀;
(4)将0.2%的三聚磷酸钠溶于1mL水中,逐滴加入到步骤(3)的悬液中,以1000r/min不断搅拌,完成复合纳米系统的制备。
实施例6细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方6。
兽用恩诺沙星复合纳米系统的配方6见表6。
表6兽用恩诺沙星复合纳米系统配方6的设计
Figure GDA0003338511460000111
制备步骤如下:
(1)将2.5%(W/V)的恩诺沙星和15%(W/V)的β-环糊精溶于50mL的0.1mol/L NaOH中,在80℃条件下以1700r/min密闭搅拌3h,得到溶液1;
(2)以100r/min低转速将3.75%(W/V)的泊洛沙姆188和0.6%(W/V)的透明质酸配成30mL水溶液,直接加入到步骤(1)溶液1中,以1000r/min搅拌均质至乳白色或银白色,制成聚合物纳米粒悬液;
(3)以100r/min低转速将1.2%(W/V)的壳聚糖溶于20mL 0.5%的乙酸溶液中,逐滴加入步骤(2)制备的聚合物纳米粒悬液中,以1000r/min不断搅拌,混合均匀;
(4)将0.2%(W/V)的三聚磷酸钠溶于1mL水中,逐滴加入到步骤(3)的悬液中,以1000r/min不断搅拌,完成复合纳米系统的制备。
实施例7纳米包囊材料的优化
采用单因素试验设计,以2.5%(W/V)恩诺沙星、15%(W/V)β-环糊精为原料制备的包合分子为基础,加入相等用量(2.5%W/V)的羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、海藻酸钠(SA)、泊洛沙姆188、聚乙烯吡咯烷酮k30(PVP k30)和聚乙烯醇(PVA),保持磁力搅拌器转速仍为1700r/min,包合完成后温度从80℃逐步降至60℃进行微囊化以制备恩诺沙星聚合物纳米粒,并以制备的微囊的粒径大小、PDI、zeta电位和包封率等以及纳米粒的外观性状、沉降体积比、再分散性等为评价指标,筛选出最佳的纳米包囊材料。
本实施例结果如图2所示,在恩诺沙星2.5%(W/V)的用量下,使用PVPk30、PVA、HPMC和泊洛沙姆188制备的聚合物纳米粒呈乳白色,流动性良好;使用HPMC、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠制备的聚合物纳米粒则颜色不一,十分粘稠甚至凝固,流动性较差。
使用2.5%和3.75%(W/V)的泊洛沙姆188制备的恩诺沙星聚合物纳米粒在光镜下分布均匀,粒子较小,没有未包封的恩诺沙星针状晶体、环糊精或包合物块状晶体析出,这可能是由于泊洛沙姆188作为包衣剂具有优异的抑制客体分子结晶的功能。而使用1.25%(W/V)的泊洛沙姆188或其他微囊材料制备的各种聚合物纳米粒均有不同程度的晶体析出,且粒子分布不均匀。
这些结果表明,PVPk30、PVA、HPMC、海藻酸钠和羧甲基纤维素钠等材料不能完全包裹包合物。因此,本发明初步选择3.75%(W/V)泊洛沙姆188作为候选材料。
实施例8不同配方对细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的影响
使用不同用量和配比的透明质酸和壳聚糖对恩诺沙星复合纳米系统粒径、PDI、zeta电位的影响进行了比较试验,结果见表7。
表7不同配方对细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的粒径、PDI及zeta电位的影响
Figure GDA0003338511460000131
注:ap<0.05,与HA:CS=0.15%:0.15%相比有差异性;b:p<0.05,与HA:CS=0.45%:0.45%相比有差异性;c:p<0.05,与HA:CS=0.60%:0.60%相比有差异性;d:p<0.05,与HA:CS=0.60%:0.30%相比有差异性;e:p<0.05,以HA:CS=0.60%:0.60%制备的纳米系统与纳米粒相比有差异性;f:p<0.05,以HA:CS=0.60%:0.60%制备的纳米系统与简化凝胶相比有差异性。
当固定透明质酸:壳聚糖=1:1,用量从0.15%提高到0.60%时,复合纳米系统的粒径从711.5±41.1nm显著减小到118.8±30.7nm,且PDI也从0.43±0.03逐步减小到0.26±0.22,表明随着用量的提高,粒子的粒径将减小,同时均匀度提高。
当固定透明质酸的用量为0.60%时,改变透明质酸:壳聚糖的比例分别为2:1、1:1、1:2,由表13可知在2:1和1:2比例下制备的复合纳米系统的粒径分别为615±29.0nm和808.4±38.4nm,显著大于1:1下制备的复合纳米系统,同时PDI值也较大,表明均匀度较差。以透明质酸:壳聚糖=0.60%:0.60%(1:1)制备的复合纳米系统的zeta的电位更接近0,标准差最小,表明电荷结合更为完全,且数据差异最小。因此可见配方1为最佳恩诺沙星复合纳米系统。
实施例9不同配方细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的体外累积释放
本发明的实施例1,实施例2中配方兽用恩诺沙星复合纳米系统的体外累积释放情况见表8,实施例1、实施例3、实施例4中配方兽用恩诺沙星复合纳米系统的体外累积释放情况见表9,实施例1、实施例5、实施例6中配方兽用恩诺沙星复合纳米系统的体外累积释放情况见表10。
表8实施例1、2中最佳细菌响应性复合纳米系统在不同pH值下的体外释放
Figure GDA0003338511460000141
Figure GDA0003338511460000151
从表8可以看出在pH=5.5和7.4条件下,恩诺沙星复合纳米系统的释放度均显著比聚合物纳米粒更慢,同时恩诺沙星复合纳米系统在模拟细菌微环境条件下(pH=5.5)比在pH7.4条件下释放速率更快,这种释药特点无疑将有利于恩诺沙星在非靶向部位缓释效果的增强和在细菌感染靶向部位敏感响应性发挥药效。恩诺沙星简化纳米凝胶的释放度均显著比复合纳米系统更快,表明简化纳米凝胶在中性环境和细菌感染微环境下都会发生突释现象,虽然具有对细菌微环境的响应性,但是药物将会在到达靶向部位前就过多损失,不利于药效的发挥。
表9实施例1、3、4中最佳细菌响应性复合纳米系统在不同pH值下的体外释放
Figure GDA0003338511460000152
Figure GDA0003338511460000161
从表9可以看出在模拟细菌偏酸微环境中(pH=5.5),最佳恩诺沙星复合纳米系统(0.6%:0.6%(W/V))与其他两种配方具有相近的释放速率,在中性环境中(pH=7.4),最佳恩诺沙星复合纳米系统(0.6%:0.6%(W/V))相比其他两种配方的释放速率有显著降低。这种释药特点无疑将有利于减少恩诺沙星在非靶向部位的释放损失,有利于更多的恩诺沙星在细菌感染靶向部位发挥药效。
表10实施例1、5、6中最佳细菌响应性复合纳米系统在不同pH值下的体外释放
Figure GDA0003338511460000162
Figure GDA0003338511460000171
从表10可以看出在固定透明质酸的用量为0.60%(W/V)时,改变CS的配比,当用量减少到0.30%时,复合纳米系统在pH 5.5和pH 7.4的条件下释放速率没有显著差异,可能是由于CS含量不足以引发pH敏感响应;当用量增加到1.20%时,复合纳米系统在pH 5.5和pH7.4的条件下释放速率显著变快,且随着pH的降低,释放速率进一步增加,虽然该用量下CS引发了pH敏感响应,但释放速率快于CS为0.60%(W/V)用量下的复合纳米系统,可能是由于在1.20%用量下CS粘度过大,无法制得均匀的复合纳米系统。可见最佳配比的恩诺沙星复合纳米系统兼顾了在中性条件下的缓释性能和在细菌微环境下的敏感响应性,有利于恩诺沙星药效的最大发挥。
实施例10实施1制备的细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的药剂学评价。
1.试验方法
1.1粒径及均匀度检查
粒径及粒径分布是影响聚合物纳米粒/复合纳米系统释放行为的关键因素。分别从各批恩诺沙星聚合物纳米粒/复合纳米系统中量取1mL样品,用蒸馏水稀释100倍,保存于10mL离心管中备用,采用马尔文纳米粒度仪测定混悬液中微球的粒径大小,每次试验测定3次重复。
均匀性:采用马尔文纳米激光粒度仪考察聚合物纳米粒/复合纳米系统的粒子大小和均匀性,并用多分散系数(Polydispersity index,PDI)表示,PDI越接近0,表明粒子大小越均匀,PDI最大值为1。每次试验测定3次重复。
1.2包封率及载药量
精确吸取制备的恩诺沙星聚合物纳米粒/复合纳米系统1mL,将样品经10000r/min离心10min,小心吸取上清液,过0.22μm针式滤膜过滤,然后将滤液置于10mL离心管中,用0.1mol/L的NaOH溶液定容至5mL,在涡旋仪上涡旋1min,以充分混合均匀,再用0.1mol/L的NaOH溶液稀释100倍,放置于离心管中备用。将处理后的样品用3.4.1紫外分光光度法测定其中恩诺沙星的含量,即未被包封的恩诺沙星的含量占比,由此可计算恩诺沙星的最终包封率。
精密称取恩诺沙星复合纳米系统冻干粉1g,分散于10mL 0.1mol/L的氢氧化钠溶液中,经震荡后在细胞超声破碎仪中处理3min,使凝胶体系破坏,然后吸取1mL悬液,用0.1mol/L的氢氧化钠溶液稀释100倍,然后使用紫外分光光度法测其在271nm处的吸光度值,将其代入标准曲线方程,计算在所取1g样品中恩诺沙星的含量。
2.试验结果
细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的结果如表11所示。
表11粒径及均匀度,包封率及载药量结果
Figure GDA0003338511460000181
从表11可以看出3批次样品粒径均小于200nm,PDI值都较为接近0,可见可发明的恩诺沙星复合纳米系统符合兽药典纳米制剂的粒径要求,且大小均匀;3批次样品的包封率都在95%以上,符合兽药典对包封率>80%的要求。
综上所述,本发明成功制得一种适口性好、具有良好缓控释能力、具有细菌微环境敏感响应性且质量合格的恩诺沙星复合纳米系统。
实施例11实施实例1细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统在LB肉汤培养基中的细菌环境敏感响应释放。
配方1所制备的最佳细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统在LB肉汤培养基中的体外累积释放见表12。
表12实施例1中最佳细菌响应性复合纳米系统在不同pH值下的体外释放
Figure GDA0003338511460000191
从表12可以看出,当没有金黄色葡萄球菌存在时,最佳恩诺沙星复合纳米系统经历了12h才释放完全。而在含有金黄色葡萄球菌临床菌株的培养基中发生了显著的突释现象,在1-4h内,复合纳米系统内包封的恩诺沙星的累积释放度就达到了100%。不同菌株的金黄色葡萄球菌可显著影响恩诺沙星复合纳米系统的释放,在含有HuNan-25(抗性最强)菌株的LB肉汤中释放速率最快,在含有ShangHai-01(敏感性最强)菌株的LB肉汤中释放速率最慢。这可能是由于不同菌株的酶分泌水平不同造成的。这些结果表明,当复合纳米系统在血液循环或在健康组织中时,仅会有少数的恩诺沙星会被释放,而在复合纳米系统粒子到达金黄色葡萄球菌感染感染后,就会引发药物的快速释放,有利于恩诺沙星药效的最大发挥。
实施例12实施实例1制备的细菌响应性复合纳米系统对金黄色葡萄球菌的抗菌活性试验
不同恩诺沙星配方对金黄色葡萄球菌的抑制圈研究结果见表13,不同恩诺沙星配方对金黄色葡萄球菌的抗菌活性荧光染色结果见附图3。
表13不同恩诺沙星配方对金黄色葡萄球菌的抑制圈研究(n=3;p<0.05)
Figure GDA0003338511460000201
注:a:与恩诺沙星溶液比较,p<0.05,即差异有统计学意义;b:与恩诺沙星纳米粒比较,p<0.05,即差异有统计学意义。
所有三种制剂中的恩诺沙星均以剂量依赖性方式表现出抗菌活性。在较高浓度的恩诺沙星下,针对不同的金黄色葡萄球菌菌株都出现了较大的抑菌圈。在相同药物浓度下,三种不同的恩诺沙星制剂的抑菌圈大小依次为:复合纳米系统>溶液>聚合物纳米粒,即复合纳米系统的抑菌区域比相同浓度的纯溶液略大。
在细菌活力染色法中,三种不同临床菌株与复合纳米系统一起孵育2h和4h时,与纳米系统共同孵育的金黄色葡萄球菌的存活数量要少于用恩诺沙星溶液处理的数量。其他研究也报道了通过将药物封装到纳米凝胶中来增强抗菌活性的现象(Buriuli and Verma2017)。为了阐明复合纳米系统增强抗菌活性的机理,将金黄色葡萄球菌和复合纳米系统共同培养30min后,通过TEM观察得到了结果。TEM图像显示,一些复合纳米系统粒子与细菌发生了接触或吸附,这种现象可能会影响细菌细胞膜的完整性或增加进入细菌细胞的药物含量,因而显示出更好的抗菌性能。
实施例13实施实例1最佳细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统适口性试验
1.材料与方法
1.1药物恩诺沙星市售可溶性粉,由实施例1制备的聚合物纳米粒试验1组,最佳兽用恩诺沙星复合纳米系统试验2组。
1.2试验动物大鼠,12只,180-200g,分笼养于华中农业大学兽药残留基准实验室动物房。
1.3仪器自动给水系统,量筒。
1.4试验方法
在严格遵守动物福利原则的前提下进行试验,期间保证温度适宜,饲料充足,饮水自由。选用体重相近的12只健康SD大鼠作为试验动物,平均分成3组,每组4只,公母各半,记为组A、B、C,使用自动给水系统作为本试验的考察工具,考察恩诺沙星市售可溶性粉、聚合物纳米粒和复合纳米系统的混饮水给药适口性。在每天的初始时间点将试验用水加到最大容量,自由饮水24h后记录剩余量并换水。
方法为:动物适应一周后,首先继续给普通饮用水3d,饲料保持适应期正常量,并记录每天的饮水量;然后进行正式试验:按照普通饮用水的日平均饮水量x mL,以10mg/kg体重的剂量计算各剂型需要的用量,投入到水中后混匀。对组A换用恩诺沙星可溶性粉混饮水2 x mL,试验3d,记录每天的饮水量;对组B换用恩诺沙星聚合物纳米粒混饮水2 x mL,试验3d,记录每天的饮水量;对组C换用恩诺沙星复合纳米系统混饮水2 x mL,试验3d,记录每天的饮水量,分析饮水数据。
2.试验结果
不同恩诺沙星剂型的试验结果如表14所示。
表14各试验组适口性结果(n=3;p<0.05)
Figure GDA0003338511460000221
注:a:与同一天恩诺沙星可溶性粉比较,p<0.05,即差异有统计学意义。
从表14的试验结果可以看出,经过适应期后,首先考察了3个组在3d内的正常饮水量,日均正常饮水量为49.6±6.0mL,因此设计正式试验给水量应为100mL/只,混饮各配方恩诺沙星含量均为4mg(10mg/kg)。
适口性试验结果表明混饮恩诺沙星纳米粒和纳米系统的两组大鼠,在第1、2、3d内日均饮水量都显著超过恩诺沙星可溶性粉组,且数据与正常日均饮水量差距较小,表明恩诺沙星可溶性粉对大鼠的饮水量造成了影响,而恩诺沙星纳米粒和纳米系统在大鼠的适口性均良好。
实施实例14细菌响应性兽用恩诺沙星复合纳米系统的药动学
1.材料与方法
1.1药物恩诺沙星可溶性粉,恩诺沙星聚合物纳米粒,细菌响应性恩诺沙星复合纳米系统。
1.2试验动物大鼠,12只,180-200g,分笼养于华中农业大学国家兽药残留基准实验室。
1.3仪器高速离心机、液相色谱。
1.4试验方法
在严格遵守动物福利原则的前提下进行试验,期间保证温度适宜,饲料充足,饮水自由。选用体重相近的12只健康SD大鼠作为试验动物,将动物分为3组,公母各半,分别记为组A、B、C,其中组A为恩诺沙星可溶性粉,组B为恩诺沙星聚合物纳米粒,组C为恩诺沙星复合纳米系统。分别量取1mL三种制剂,用PBS缓冲液配制为恩诺沙星含量1mg/mL备用,将制剂通过灌胃的方式对大鼠进行给药,剂量10mg/kg。给药前12h禁食不禁水。
采血时间点设置为0.25h、0.5h、1h、2h、4h、6h、8h、12h、24h、48h、72h、96h、120h、144h,分别在规定时间点心脏采血0.5-0.8mL,采血后将试管轻晃、与抗凝剂(肝素钠)混匀防止凝血,采血完毕后将血样置于离心机中,3000r/min离心10min,吸取上层血浆放置-20℃保存待测,经前处理后用液相色谱检测血液中恩诺沙星的含量,并绘制药时曲线。
表15不同恩诺沙星制剂的药动学特征
Figure GDA0003338511460000241
注:T1/2:消除半衰期;Cmax:最大血药浓度;Tmax:达峰时间;F:相对生物利用度。
药时曲线如图4所示,恩诺沙星可溶性粉经灌服后吸收较快,在给药后0.5h达到最大平均血药浓度1.391±0.209μg/mL,随后血药浓度开始下降,在96h后不同大鼠的血药浓度开始陆续低于检测限;恩诺沙星聚合物纳米粒灌服后吸收缓慢,在给药后48h才达到最大平均血药浓度0.961±0.191μg/mL,之后血药浓度缓慢下降,可持续到120h后;恩诺沙星复合纳米系统灌服后同样吸收缓慢,在给药后48h达到最大平均血药浓度1.062±0.191μg/mL,之后血药浓度缓慢下降,可持续到120h后,但在1h时出现一个较小的峰值,推测是由纳米系统在胃酸中的低pH敏感响应性引发的释放行为。Winnonlin软件拟合药动学参数表明恩诺沙星可溶性粉、聚合物纳米粒和复合纳米系统经单次灌服给药后在大鼠体内均符合有吸收非房室模型。与可溶性粉相比,聚合物纳米粒和复合纳米系统的药时曲线下面积(AUC)和平均滞留时间有所增强,消除半衰期延长,二者之间较为接近。相对于可溶性粉,恩诺沙星聚合物纳米粒的相对生物利用度为141.4%,复合纳米系统的相对生物利用度为138.1%。综上所述,本发明成功制备出一种适口性好、口服生物利用度更高的恩诺沙星复合纳米系统,其缓控释能力强的同时具有针对细菌微环境的敏感响应性,这无疑将有利于浓度依赖型恩诺沙星最大药效的发挥,也将有利于恩诺沙星在兽医临床上对疾病防控时的使用。

Claims (2)

1.一种兽用细菌响应性恩诺沙星复合纳米系统,其特征在于,所述复合纳米系统是通过如下步骤制备得到:所述的制备步骤包括将环糊精包合技术、聚合物纳米粒技术和自组装纳米凝胶技术相结合进行制备,复合纳米系统中的成分按质量/总体积计混合后构成的制剂组成:
(1) 恩诺沙星2.0~5.0%;
(2) β-环糊精7.50%~15.00 %;
(3) 囊材2.5%~3.75%;
(4) 透明质酸0.15%~0.60%;
(5) 壳聚糖0.30%~1.20%;
(6) 三聚磷酸钠0.05%~0.20%;
(7) 余量为灭菌水;
按以下步骤制备:
(1)按配方量将恩诺沙星和β-环糊精溶于50 mL的0.1mol/L NaOH中,在80℃条件下以1700 r/min密闭搅拌2h,得到溶液1;
(2)按配方量以100 r/min低转速将囊材和透明质酸配成30 mL水溶液,在1000 r/min搅拌均质下直接加入到步骤(1)溶液1中,制得溶液2;
(3)按配方量以100 r/min低转速将壳聚糖溶于20 mL 0.5%的乙酸溶液中,逐滴加入步骤(2)制备的溶液2中,以1000 r/min不断搅拌,混合均匀;
(4)按配方量将三聚磷酸钠溶于1mL水中,逐滴加入到步骤(3)的液体中,以1000 r/min不断搅拌,完成复合纳米系统的制备;
其中:
所述的囊材选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或泊洛沙姆188中的一种。
2.如权利要求1所述的兽用细菌响应性恩诺沙星复合纳米系统,其特征在于,所述复合纳米系统中的成分按质量/总体积计混合后构成的制剂组成如下:
(1) 恩诺沙星2.50%;
(2) β-环糊精15.00 %;
(3) 囊材3.75%;
(4) 透明质酸0.60%;
(5) 壳聚糖0.60%;
(6) 三聚磷酸钠0.20%;
(7) 余量为灭菌水;
其中:所述囊材为泊洛沙姆188。
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