CN113069467A - 用作药物或膳食活性成分的多孔二氧化硅材料 - Google Patents

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Abstract

一种用作药物或膳食活性成分的二氧化硅材料，其具有中尺度范围(2‑50nm)的孔，其中该中尺度范围的孔的平均孔尺寸在2‑25nm之间，且在中尺度范围内该孔尺寸分布(PSD)使得至少80％的孔落入2‑25nm的范围内。

Description

用作药物或膳食活性成分的多孔二氧化硅材料
技术领域
本发明涉及一种用于降低身体脂肪组合物(脂肪组织)的方法(means)，以及实施该方法的组合物。
背景技术
肥胖和超重是引起高血胆固醇的一个主要因素，据估计，在美国，每年大约 30万死亡是直接与肥胖相关的，而超过80％的死亡中患者的体重指数超过30。对于体重指数超过40的患者来说，平均寿命显著降低(男性多达20年，女性多大5年)。肥胖也会增加慢性疾病发展的风险，包括：胰岛素抵抗、II型糖尿病、高血压、高血脂、中风、心脏病发作、睡眠呼吸暂停、充血性心脏衰竭、关节炎和癌症。特别是高胆固醇含量已与心血管疾病以及动脉粥样硬化有关。
目前对于肥胖只有一种药物治疗：奥利斯特(Orlistat),其被食品药物监管局(FDA) 批准。奥利斯特通过影响人体胃肠(GI)道的营养吸收过程来起效，阻止脂肪消化以及通过抑制胰脂肪酶来降低热量吸收。此外，基于膳食纤维(例如，基于果胶发酵纤维)的非处方化合物已经商业化。其它即将被批准的化合物基于增加新陈代谢，或抑制食欲的机理。基于组合治疗的药物近年来在改善基于减肥的药物化合物的功效上被提议作为合适的替代物。然而，由于与心脏瓣膜的损害相关，其中某些药物必须从市场中清理掉，例如，氟苯丙胺(fenfluramine)和右芬氟拉明(dexfenfiuramine)。另一个例子是西布曲明(Sibutraminc)已经从美国，英国，欧洲，澳大利亚，中国香港以及哥伦比亚市场中下架了。西布曲明的危害(非危及生命的心肌梗塞和中风)大于其用于减肥的效果。
根据世界卫生组织(WHO)，欧洲地区的疾病总负担的8.7％可导致高血脂[Hockley T et al.European Cholesterol Guidelines report 2007]。此外，具有冠状动脉疾病的患者的胆固醇的降低会延缓或逆转动脉粥样硬化疾病的发展[Garber AM etal.Ann Intern Med,124:518-531,1996]。虽然对于他汀类药物对病低风险和中等风险的患者预防死亡和心血管疾病的积极效果存在争论，但是他汀类药物仍为用于预防高风险患者的冠状动脉疾病的最广泛使用降血脂类药物[Tonelli M CMAJ 183:1 189-1202,201 1；Ward S,Health Technol Assess.1 1:1-160, 2007]。他汀类药物具有贝特类和树脂形式的替代品，根据治疗这些替代品可与他汀类结合使用。值得关注的是在饮食建议以及增加的物理运动之后，降脂治疗只对51％的患者有效[European Heart Journal,22:554-572,2001]。此外，由于大量的使用基于他汀类治疗的患者，所以具有大量的感到无法容忍的患者以及有例如肌肉不适的患者。后者是限制使用他汀类的主要症状[Martini J etal.Canadian J of Cardiology,27:635 662,201 1]。因此，需要与降脂药物结合或不结合的、新的和更有效的降脂治疗替代方案。
硅在自然界中以二氧化硅(Si02)或由氧化物的水合导致的对应的硅酸存在。人类血清包含11-25μg的硅/dL[EFSA Journal,2009,I 132,1-24]并保留相对稳定，表明其快速地分布在身体内和/或被排出。所吸收的硅主要通过尿液排出，没有积累在体内的证据[EFSA Journal,2009；Reffit DM et al.J Inorg Biochem,76:141- 147,1 999]。因此，尿液中的硅含量可用作硅吸收的指示[Reffit 1999,Jugdaohsingh R et al.Am J ClinNutr,75:887-893,2002]。Jugdaohsingh等人展示了食物基的二氧化硅可被消化，并从人的肠道中吸收。在取决于硅源的不同摄入的6个小时之内，平均有40.9％的肠道硅被排出，对应于20mg排出硅/日[Jugdaohsingh 2002]。
已提议通过摄入二氧化硅来降低血脂和胆固醇浓度，例如：以(a)气相二氧化硅，(b)硅藻土以及(c)二氧化硅水凝胶的形式。
(a)Peiuso等人对大鼠所做的研究表明通过减少血浆胆固醇的总体浓度，摄入对胆固醇喂养的大鼠具有明显的降血脂效果，极低密度脂蛋白(VLDV)和低密度脂蛋白(LDL)胆固醇都得以降低[Peluso RM et al.J Nutr Met,124:853-860,1994]。
(a)中的摄入的二氧化硅为非多孔气相二氧化硅的形式(
Figure BDA0002952580160000021
EH-5，通常具有120和300nm之间的平均尺寸，且一般具有接近380m2/g的BET比表面积)。当将对照动物与接受二氧化硅的动物进行比较时，没有观察到体重的改变 [Peluso RM et al.J NutrMet,124:853-860,1994]。
(b)Wachter等人展示了在摄入硅藻土之后对人体血液的胆固醇浓度的降低效果[Wachter H et al.Eur J Med Res,3:21 1-215,1998；EP 0778027 A2]。硅藻土为来自沉积岩石的大量无定形二氧化硅，其用作改善指甲形状、头发和皮肤的膳食添加剂(由美国FDA批准的食物添加剂)。其摄入减少了血液胆固醇以及LDL胆固醇和甘油三酯。并没有观察到体重的改变[Wachter 1998]。
(c)包含约50-80wt％水的大孔尺寸二氧化硅水凝胶可减少喂养高脂肪食谱的鸡的脂质或胆固醇血液浓度[US 4180566 A]。该二氧化硅水凝胶不会在标准或高脂肪食谱中对体重没有影响。
上述出版物中的血脂降低效果主要通过胆汁酸隔离[同样在US 41 85088 A中有所讨论]，以及通过排便来减少，其会导致组织中的胆固醇的胆汁酸的产量增加。在上述出版物中并没有观察到身体脂肪或体重降低效果。近年来，有序的多孔材料(例如二氧化硅)被研究为用作水难溶性药物输送的载体，以及用作药物化合物的控制释放。[Salonen J,etal.J Control Release 108:362-374,2005；Kaukonen AM,et al.Eur J Pharm Biopharm66:348-356,2007：Shen S.C国际公布号：WO 2010/050897 A1,以及Garcia-Bennett等人.ChemMedChem,43-48.2012]。
有序的中孔材料展示了圆柱形或笼式孔(在2-50nm范围内)的2维(2-d)或3 维(3-d)有序阵列，这些孔通过薄的硅壁来分开。生物活性药物可呈分子状态地分散于这些孔中以达到一定的负载。如果药物化合物以非晶型状态负载时，到孔表面的水的流入扩散提供了水难溶药物的快速释放。
因为规则和可调节的孔尺寸、不同的孔结构、高表面积以及孔体积、可促进它们的功能性以及与其它化学实体结合的高浓度的硅烷醇基，所以有序的中孔材料引起了许多注意。它们由于其精确的孔尺寸分布而特别有用于不同分子的选择性吸附，以及正如它们在传感器中的稳定使用，同样地，在传感器中被稳定使用，并用于特定气体的吸附。有报道指出用于中孔材料的多种合成，其基于模板的使用，或成孔剂，来用于有序孔的形成。最普通的制备使用表面活性剂作为模板，使得调整的孔隙率在1.5-30nm宽度之间，可以很好的控制孔尺寸的分布、孔结构以及孔尺寸。这些材料包括MCM-41,AMS-6,以及SBA-1 5。通过使用非表面活性剂的叶酸作为模板开发了纳米孔叶酸材料(NFM-1)[Garcia-Bennett AE,International Publication umber WO 2009/101 1 10 A2]。这些材料具有2-D六边形孔结构，其具有可控制在1.8-3.5nm之间的孔尺寸，以及不同的形态。
发明内容
目前惊奇地发现了多孔材料，尤其是多孔二氧化硅材料，该多孔二氧化硅材料具有一定含量的在中尺度范围(2-50nm)的孔隙率，在减少人类或动物体脂肪组合物中具有意外的效果。
因此，本发明涉及一种降低身体脂肪组合物(脂肪组织)的方法，以及实施该方法的组合物。
具体地，本发明涉及降低体重和降低胆固醇(降胆固醇)的活性成分，食物添加剂以及制剂，它们包含在中尺度范围内具有限定含量孔隙率的多孔材料。该制剂可通过添加其它胆固醇或减轻体重诱导的药物或营养化合物来增强，或进行自身给药，并特别适用于口服。
根据本发明，减轻体重和降低胆固醇的机理是基于生物分子(胆汁酸，脂质，蛋白质和酶)和水被吸附至活性多孔成分或制剂的多孔基质内，该活性多孔成分或制剂可特定地设计为选择吸附低密度脂蛋白LDL以及其它胃肠道分子。其导致了封装的胃肠分子，例如脂肪酶和相关分子的耗尽。服用创新的特别设计的活性成分以及制剂的结果是体内脂肪组合物的降低以及后续的体重的下降，胆固醇和其它血脂的降低。
当利用其它多孔材料来降低身体胆固醇时，本发明包括具有狭窄孔尺寸范围的材料，其展示了对脂肪酶和相关分子的显著的更多特异性，其导致了身体脂肪组合物的降低功效，并反过来相对于其它现有的减肥治疗途径来说，以较低或没有副作用来导致了体重减少的功效。
具体地，本发明涉及一种口服的膳食和/或药物制剂，其至少包括多孔二氧化硅材料，当以例如片剂、粉末、悬浮液、凝胶或溶液来给药时，将导致随着时间的推移，身体脂肪组合物(脂肪组织)的降低，同时伴有或不伴有体重减少。
本发明还涉及一种口服的膳食和/或药物制剂的制备，其至少包括多孔无定形二氧化硅材料，当以例如片剂、粉末、悬浮液、凝胶或溶液来给药时，将导致随着时间推移，体重减少。身体脂肪组合物的降低可伴随着血液胆固醇浓度以及其它生物分子的降低。
当NFM-1材料[Garcia-Bcnnett AE,WO 2009/101 1 10 A2]用于本发明时，在使用在3和100nm级之间的孔尺寸的材料时，发现有更高程度的体重减少和胆固醇吸附。因此，通过加入分级的多孔结构可额外地获得进一步的改善；其通过在一个孔基质内具有几个数量级的孔所限定，例如，除了中孔(2 to 50nm)之外的，大孔(50nm以及以上)。这种具有二氧化硅和铝组合物的分级材料的例子同样通过 Nakanishi等人的工作来表征[Colloids andSurfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects 187-188:1 17-122,2001]。
即使多孔二氧化硅材料为优选的，本发明并不排除使用其它的多孔材料组合物，例如，无定形氧化铝组合物，或多孔硅组合物，或无定形多孔碳组合物，同样可获得类似生物分子的选择性吸附。
值得注意的是本发明并不涉及例如硅藻土的使用(一种自然形成的化合物)，但涉及合成多孔材料，优选为二氧化硅，其具有中尺度(即：在2-50nm之间)的尖锐孔尺寸分布。本发明公开了低孔尺寸的使用对胆固醇分子具有特定的清除效应，而不像在较大孔的硅藻土中所观察到的非特定的结合。
因此，在其更广泛的定义中，本发明涉及一种多孔硅材料，其用作药物或膳食活性成分，其具有中尺度范围的孔(2-50nm)，其中中尺度范围的孔的平均孔尺寸在2-25nm范围内，且中尺度范围的孔尺寸分布(PSD)使得至少80％的孔落入 2-25nm的范围内。
优选地，中尺度范围的孔的平均孔尺寸在7-15nm范围之内，优选为8-13nm，更优选为10-12nm。
优选地，至少90％，更优选为至少95％的中尺度范围的孔落入限定的2-25nm范围内。
优选地，该BET比表面积在300和1300m2/g之间。
有利地，该BET比表面积在450和950m2/g之间，优选地为500和900m2/g之间，更优选为550和850m2/g之间，更优选为600和800m2/g之间。
优选地，该由氮吸附所测量的孔体积为0.3-1.7cm3/g，优选为0.7-1.6cm3/g，更优选为0.8-1.5cm3/g，更优选为0.9-1.4cm3/g。
在根据本发明的多孔二氧化硅材料的实施例中，该多孔二氧化硅材料额外地具有分级的多孔结构，该多孔结构包含中尺度范围的孔和大孔，其中大孔为定义为大于50nm的孔。因此，除了中孔之外，本发明的多孔材料可包括大孔(即：大于 50nm的孔)。具体地，本发明的多孔材料可包括分级的多孔结构，该分级的多孔结构由2nm和50nm之间范围的孔，以及在50nm和5μm之间的大孔所限定。本发明的多孔二氧化硅材料适于降低动物或人类的身体脂肪组合物。
本发明的多孔二氧化硅材料的其它用途为对肥胖或代谢综合征(由国际糖尿病联盟所定义的)或血脂异常或血压升高或高血压或2型糖尿病或胰岛素抵抗或高血糖症的治疗和预防。
本发明的多孔二氧化硅材料的其它可能的用途为用于降低甘油三酯或胆固醇，包括降低载脂蛋白B、或降低非HDL胆固醇或降低血液中的LDL-c、或升高HDL-c 浓度。
本发明多孔二氧化硅材料的另一个用途在于降低血液中的葡萄糖浓度。
包括将本发明上述的二氧化硅材料作为活性成分的药物组合物同样是本发明的一部分。
根据本发明的药物组合物可有利地包括另一种活性药物成分，或几种成分的组合。根据本发明的药物组合物可为用于口服的片剂、粉末或悬浮液的形式。
作为一个例子，所述另一种活性药物成分或几种成分的组合可成为具有降低体重性质的成分或成分的组合。
在本发明的另一个实施例中，制剂可为有效的药物或膳食成分，其可仅包括多孔二氧化硅材料，其中的二氧化硅组合物并没有超过的250ppm的氯化物浓度，或25ppm的重金属浓度。
包括本发明上述的二氧化硅材料作为活性成分的食品组合物同样为本发明的一部分。
根据本发明的食品组合物可有利地包括液体或固体的食用香精。
一般来说，用作药物或膳食活性成分的多孔材料具有中尺度范围(2-50nm)的孔，其中该中尺度范围的孔的平均孔尺寸为2-25nm，且在中尺度范围的孔尺寸的分布(PSD)使得至少80％的孔落入2-25nm范围内，其同样为本发明的部分。
具体实施方式
活性成分的主要组分：中孔二氧化硅材料。
在1992年发明的中孔二氧化硅材料(Kresge et al.Nature 359:71 0-712.1992)为具有中孔范围(在2-50nm)的孔和无定形孔壁的合成材料。它们具有在300-1500m2/g范围内(由氮吸附来测定)的大的比表面积。
本发明涉及多孔材料的使用，尤其是多孔二氧化硅材料，用于降低动物或人类身体脂肪组合物，其中该多孔二氧化硅具有在中尺度范围内的较窄孔尺寸分布，平均的孔尺寸约为2-25nm(由氮吸附测量并由密度泛函理论计算)，且BET(布鲁诺尔-埃米特-泰勒理论)比表面积在300和1300m2/g之间。比表面积值的优选范围在450和950m2/g之间，或500和900m2/g之间，或550和850m2/g之间，或600和800m2/g之间。
在一个实施例中，该多孔二氧化硅的有较窄的孔尺寸分布，该较窄的孔尺寸分布在由氮吸附测量的以及密度泛函理论计算得到的约2-25nm的中尺度范围内。
优选地，该多孔二氧化硅具有较窄的孔尺寸分布，该较窄的孔尺寸分布在由氮吸附测量的以及密度泛函理论计算得到的约7-15nm的中尺度范围内。
更优选地，该多孔二氧化硅具有较窄的孔尺寸分布，该较窄的孔尺寸分布在由氮吸附测量的以及密度泛函理论计算得到的约8-13nm的中尺度范围内。
更优选地，该多孔二氧化硅具有较窄的孔尺寸分布，该较窄的孔尺寸分布在由氮吸附测量的以及密度泛函理论计算得到的约10-12nm的中尺度范围内。
对于本发明的目的，在中尺度范围的较窄的孔尺寸分布的术语中，其意味着至少80％的中孔(即：范围在2-50nm的孔内)落入上述限定的孔范围内。
优选地，至少85％的中孔落入上述定义的孔范围内；更优选地，至少90％的中孔落入上述定义的孔范围内；更优选地，至少95％落入上述定义的孔范围内。
通过在中尺度范围内的尖锐孔尺寸分布，本发明与背景技术的出版物和专利不一样，这种中尺度范围允许在制备最终制剂之前的更高的吸附选择性，以及少于 15％的水含量。本发明没有包括在任何其制备步骤中使用氢氧化铵溶液来进行洗涤。
在此的中孔无定形二氧化硅定义为不具有在原子尺度长程有序，以及能够吸附高于50cm/g(由氮吸附实验测得)水平的一定量的氮气的材料。基于本发明的目的，吸附低于上述浓度氮的无定形二氧化硅材料被认为是非多孔的，并因此为排除在本发明之外的。用于本发明的多孔二氧化硅材料可另外被称为胶体二氧化硅，也可被认为是：沉淀的二氧化硅、硅胶、水合硅、水合硅酸(hydratcd silicic acid)、聚硅酸凝胶以及E551.。一般在CAS号7631-86-9(硅),112945-52-5(硅,无定形,气相,非结晶)，以及1 12926-00-8(硅胶和沉淀硅，非结晶)。本发明不包括硅藻土和沸石的使用，由于前者在本发明的背景下没有展示出特异性，而后者不是无定形二氧化硅，而是多孔的结晶材料，为了使二氧化硅在本发明中有用，孔尺寸有必要大于2nm。表1中包含了可用于本发明中作为活性成分的、或者作为制剂的一部分的多孔二氧化硅组合物的例子。表征的方法还包括由药典所限定的。
表1
Figure BDA0002952580160000061
Figure BDA0002952580160000071
最小的颗粒尺寸分布300nm(由扫描电子显微镜测得)为相对于本发明使用的二氧化硅组合物所需要的最佳实施方式。小于该尺寸的颗粒会导致二氧化硅的身体吸收，并引起血液中硅浓度的增加。大于该尺寸的颗粒并不会与身体吸收关联，并快速地通过表面从胃肠道排出。本发明没有辨别特定颗粒形状或尺寸，实施例中描述了从纤维到球的具有不同长宽比的几种形状。
制剂组成
本发明涉及一种制剂，其包括在几种不同组成的活性成分(二氧化硅)，(注意以下所述的浓度都指代重量百分数)，即：
在本发明的一个实施例中，制剂包含作为药物活性成分或膳食成分的、95％-100％的多孔无定形二氧化硅(本发明的主要成分)。
在本发明的另一个实施例中，制剂包括1％-99％的由多孔无定形二氧化硅(本发明的主要成分)组成的药物活性成分或膳食成分的，，以及1％-99％的第二药物活性成分。该第二药物活性成分以及这些成分的组合的例子包括包含在以下制剂，或化合物组中的物质：奥利司他(赛尼可)、氯卡色林、曲美(诺美婷或西布曲明)、利莫那班、二甲双胍、艾塞那肽、艾塞那肽、普兰林肽(醋酸普兰林肽制剂)、激素胰淀素、苯丙醇胺和其他安非他明的合成类似物。
在本发明的另一个实施例中，制剂包括5％-99％的由多孔无定形二氧化硅(本发明的主要成分)组成的药物活性成分或膳食成分，，以及含量为1％-95％为第二活性成分，该第二活性成分为例如脂可溶性维生素(A,D,E和K)、维生素原、并成为脂可溶性维生素的商业可用的稳定形式、以及水可溶性维生素。
在本发明的另一个实施例中，制剂可包含赋形剂。赋形剂为除了活性药物成分的成品药物的成分，并用于特定用途在制剂过程中加入。尽管由FDA标明作为非活性成分，但是赋形剂一般在药物产品中具有定义明确的功能。
在本发明的另一个实施例中，制剂可包括赋形剂，例如纤维素衍生物，如甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟基丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素等；乙烯基聚合物，例如：聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚(乙烯吡咯烷酮与乙酸乙烯酯共聚)等；以及乙烯聚合物，例如PEG。本发明可额外地包含作为其它成分的、传统药物辅助物质，例如合适的填料、粘合剂、崩解剂、润滑剂、助流剂、可溶胀可溶蚀亲水性材料、不溶性可食用材料、掩味和气味掩蔽、盐、糖、甜味剂、植物提取物、表面活性剂。表面活性剂的例子包括TPGS、
Figure BDA0002952580160000081
等。类似于表面活性剂，环糊精被认为是对于它们稳定能力和容量来说是已知的。
在其它的实施例中，本发明可与其它药物活性化合物一起使用。
当与第二活性药物化合物一起使用时，本发明的多孔材料可允许该次活性成分的更低的有效剂量。这使得该第二活性成分具有更低的副作用，并因此使得制剂中第二活性成分具有更好的患者依从性。
当与他汀类药物，奥利司他或其它一般由目标人群使用的活性药物成分结合给药时，可利用肥胖模型，例如用饮食诱导肥胖和高血压的C57BL/6J小鼠对本发明进行评估。
药物和膳食活性剂的合并方法
在本申请的某些实施例中，该活性成分与分开的能降低胆固醇的活性药物成分一起使用。在共同给药的情况下，本发明最好以片剂、丸剂与其它成分一起使用。可以使用药片技术，例如片剂、胶囊、溶液、分散液和乳液的形成。只要口服给药，这些的使用不会影响胆固醇降低性质，或体重减少性质。
在本发明的另一个实施例中，制剂可与药物活性化合物一起使用，该药物活性化合物可用于减少血液胆固醇，并对其作用具有增强效应。
在本发明的另一个实施例中，制剂可与自然获得的活性化合物一起使用，该自然获得的化合物包括植物、水果、或蔬菜提取物、浓缩液、纤维、粗饲料，它们可用于减少血液胆固醇，并对其作用具有增强效应。
在本发明的另一个实施例中，制剂可与其它多孔材料一起使用，该多其它孔材料包括粘土、壳、坚果壳、贝壳、CaCCh、以及其它的自然产生的多孔材料，它们具有吸收水、脂肪、脂质以及胆固醇的能力。
作用机理
中孔二氧化硅的较大比表面积的作用类似于膳食纤维，并在胃肠道内吸附脂质或胆汁酸，因此分别减少了它们的吸附和再吸附。二氧化硅可吸附脂肪酸、脂质、水、酶、蛋白质以及胆汁酸，导致了它们后续的排出，并影响上述物质的胃肠浓度。反过来，这可导致肝胆汁酸的生物合成，其导致了血液胆固醇浓度的进一步降低效应。脂质的例子为单、双、或三酰基甘油，以及相关的分子。胆汁酸的例子包括：胆酸、脱氧鹅胆酸、脱氧胆酸以及来自胆固醇的相关的生物合成分子[其它例子请见Maitra et a I CURRENT SCIENCE,VOL.87,NO.12,25 DECEMBER 2004]。可被吸收或抑制的酶的例子包括：胃脂肪酶、胰腺羧基酯水解和胰脂肪酶相关蛋白2，它们为脂质和脂肪消化的主要的成员。中孔二氧化硅的摄入还导致了胆汁酸细菌代谢的终产物中的替代物，调制了胆固醇的合成或代谢成胆汁酸。
本发明排除了导致口服药物之后身体吸收或硅血液浓度的增加的活性成分。
本发明导致了口服后身体脂肪组合物以及体重的降低，其与公开出版物以及背景技术中，如(a),(b)和(c)中的专利不一样，它们的二氧化硅的服用是导致了血脂(胆固醇)的降低，而并非体重或组合物的任何改变。同样与之前的出版物和专利不一样，在口服了本发明长达12周(请见实施例4)时，没有观察到胆固醇、HDL 或甘油三酯的血液浓度的改变。
表格和图
本发明并非限于以下列举的表格和图，但这些表格和图为本发明的例子。
表1：可在本发明中用作活性成分、或制剂的一部分的多孔二氧化硅组合物的例子。表征的方法同样在药典中限定。
表2：可用于本发明的多孔二氧化硅材料的结构性能。
图1，2和3：实施例2A。包含的实施例展示了典型二氧化硅2材料(表2)在降低身体脂肪组合物和体重的效果。
图1：包括在本发明中的中孔二氧化硅材料的扫描电子显微镜图像(图1A)以及孔尺寸分布(图1B)。
图2：在实施例2A中描述的研究中，雌性小鼠的体重，身体脂肪组合物以及瘦身的发展。图中展示了具有平均孔尺寸为约11nm(图1)的二氧化硅颗粒在降低身体脂肪组合物和体重中的显著效果。
图3：在实施例2A描述的研究中，雄性小鼠的体重，身体脂肪组合物以及瘦身的发展。图中展示了具有平均孔尺寸为约11nm(图1)的二氧化硅颗粒在降低身体脂肪组合物和体重中的显著效果。
图4，5和6，实施例2B。所包括的该实施例展示了与典型的二氧化硅2(表2) 相比，具有二氧化硅1(表2)材料的结构性能的材料具有较弱地降低身体脂肪组合物和体重的效果。
图4：包括在本发明中的中孔二氧化硅材料的扫描电子显微镜图像(图4A)以及孔尺寸分布(图4B)。
图5：在实施例2B中描述的在20周的研究中，雌性小鼠体重，身体脂肪组合物以及瘦身的发展。图中展示了具有大约3nm(图4)的平均孔尺寸的二氧化硅颗粒对降低身体脂肪组合物和体重的效果。
图6：在实施例2B中描述的研究中，雄性小鼠体重，身体脂肪组合物以及瘦身的发展。图中展示了具有平均孔尺寸为约3nm(图4)的二氧化硅颗粒对降低身体脂肪组合物和体重的效果。
图7和8，实施例2C：所包括的实施例展示了与典型的二氧化硅2(表2)相比，具有二氧化硅5(表2)材料的结构性能的材料具有较弱地降低身体脂肪组合物和体重的效果。
图7：包括在本发明中的中孔二氧化硅材料的扫描电子显微镜图像(图7A)以及孔尺寸分布(图7B).
图8:在实施例2B描述的研究中，雄性小鼠的体重，身体脂肪组合物以及瘦身情况的发展。图展示了具有大约3nm(图4)的平均孔尺寸的二氧化硅颗粒在降低身体脂肪组合物和体重方面的效果。
图9：实施例2A和2B中包含的小鼠的食物摄入以及血液中的二氧化硅浓度(通过电感耦合等离子技术)。
图10：饮食中接受颗粒2材料(如表2中描述的典型的二氧化硅2)的雌性小鼠血液中的脂质(胆固醇，HDL，以及甘油三酯)以及葡萄糖浓度，与饮食中没有接受中孔二氧化硅的对照小鼠作比较。
图11：饮食中接受颗粒1材料(表2中所描述的典型二氧化硅1)的雌性小鼠血液中脂质(胆固醇，HDL，以及甘油三酯)以及葡萄糖浓度，与饮食中没有接受中孔二氧化硅的对照小鼠进行比较。
图12：饮食中分别接受颗粒1，颗粒2和颗粒3(表2中所描述的典型二氧化硅 1，2和3)的雄性小鼠血液中的脂质(胆固醇，HDL，以及甘油三酯)的浓度，与饮食中没有接受中孔二氧化硅的对照小鼠进行比较。
图13：具有大孔的双峰形孔的中孔材料的示例(其为表2中描述的典型二氧化硅5)。
实施例
实施例1：可适用于本发明的、多孔二氧化硅材料的结构性能的例子。
表2确定并包含了可适用于本发明的材料的结构性能。
孔结构
孔的结构是基于利用CuKα辐射的低角度的X射线粉末衍射(
Figure BDA0002952580160000112
在45 kV以及40mA下)的衍射图像，以及/或具有在300k V(Cs 0.6mm,分别率1.7) 的TEM显微镜的透射电子显微镜(TEM)来确定。
BET(布鲁诺尔-埃米特-泰勒理论)比表面积
BET比表面积，孔体积以及孔尺寸分布(PSD)由氮吸附技术确定的。利用用于中孔孔隙率确定的麦克ASAP2020容量吸附分析仪在液氮温度(-196℃)下测定氮吸附/脱附等温线。材料样品在测试前进行除气。BET方程用于从在0.05-0.3的相对压力(p/p°)获得的吸附数据计算比表面积。通过在p/p°＝0.91下吸附的气体量计算孔体积。中孔孔尺寸分布曲线利用假设圆柱孔模型的密度泛函理论(DFT)来获得。中孔的孔尺寸以及PSD范围根据“气体吸附平衡：Experimental Methods and Adsorptive Isotherms by Jurgen U.Kel ler,Springer,2006”所描述的方法，从这些曲线中获得。
大孔尺寸(定义为大于50nm的孔)利用压汞法技术以及/或扫描电子显微镜(SEM)来确定，该SEM通过测量与没有金涂层的SEM显微镜记录的SEM图像上的孔宽度来获得。
表2
Figure BDA0002952580160000111
实施例2A：更大的孔中孔二氧化硅材料(颗粒2：其代表表2中二氧化硅2)。
与没有二氧化硅颗粒的(对照)肥胖小鼠相比，口服给药约10nm孔尺寸(颗粒 2)的中孔二氧化硅颗粒对体重，身体脂肪组合物以及瘦身的效果实施例。
图1A展示了研究中所利用的材料(也就是颗粒2)的扫描电子显微镜图(SEM)，其代表了表2中所展示的二氧化硅2。图1B展示了通过氮吸附实验测量的材料的孔尺寸分布，其表明了在约8-12nm范围内的尖锐孔尺寸分布。
当以已知的肥胖小鼠模型进行口服给药时，可利用颗粒2材料来使中孔二氧化硅对体重和身体脂肪组合物(脂肪组织)的效果得到示例化。
从0-7.5周，动物以高脂肪喂养以便使它们变肥胖。从7.5-12周，将二氧化硅颗粒(颗粒2)加入到高脂膳食中，从12-20周，动物接受标准饮食，以及每周随意两次额外的包含二氧化硅颗粒的高脂肪餐。图2A,C和E分别展示了在雌性动物的20周研究中的体重，身体脂肪组合物以及瘦身的发展。
图2B，D和F仅展示了来自实验的最后8个星期的数据。星星表明了饮食中接受颗粒的小鼠和饮食中没接受颗粒的对照小鼠之间的数据上的显著差别。
图3展示了与图2的相同实验设置，但在雄性小鼠身上进行的相同结果。
在雌性和雄性小鼠中，与没有接受多孔二氧化硅的对照组相比，在饮食中接受中孔二氧化硅的动物组中观察到身体脂肪组合物和体重的下降(分别为图2和图3)。
孔尺寸高于10nm级的中孔材料用于使多孔二氧化硅的积极地体重以及胆固醇降低的性能得到示例化。分析在摄入具有大于10nm大孔的二氧化硅中孔颗粒对具有升高脂质/胆固醇血液浓度的6个肥胖黑小鼠(C57BL/6J)以及健康动物的血脂浓度的影响。颗粒嵌入食物颗粒中，并在约12周的时期内给予动物。在12周的颗粒摄入中分析胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇以及甘油三酯的血液浓度。在实验最后测量二氧化硅在血液中的浓度。
实施例2B：较小孔的中孔二氧化硅材料(颗粒1代表表2所述的二氧化硅1)。
如实施例2A中所描述的，进行另一个研究，但利用具有孔宽度为大约3nm(颗粒1)的中孔二氧化硅材料代替称为颗粒2的材料。图4A展示了代表表2中描述的二氧化硅1的颗粒1的SEM图。图4B展示了由氮吸附实验所测得的材料的孔尺寸分布，其指示了约2.5-3.7nm范围的较窄分布。
图5和6展示了研究中的体重，身体脂肪组合物以及瘦身的发展。图5和6分别等同于实施例2A中所述的图2和3。
与对照组相比，并没有在饮食中接受二氧化硅颗粒的雌性肥胖小鼠中观察到脂肪组合物或体重的差别(图5)。
与实验中利用雄性小鼠的没有接受多孔二氧化硅的对照组相比，在饮食中接受多孔二氧化硅的组中，身体脂肪组合物以及体重展示了下降趋势(图6)。
利用具有大于3nm的孔尺寸的中孔材料例证多孔二氧化硅对积极地体重和胆固醇降低的性能。分析在摄入具有大于10nm大孔的二氧化硅中孔颗粒对具有升高的脂质/胆固醇血液浓度的6个肥胖黑小鼠(C57BL/6J)以及健康动物的血脂浓度的影响。颗粒嵌入食物颗粒中，并在约12周的时期内给予动物。在12周的颗粒摄入中分析胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇以及甘油三酯的血液浓度。在实验最后测量二氧化硅在血液中的浓度。
实施例2C：较大孔的中孔二氧化硅材料(颗粒3代表表2所述的二氧化硅5)
如在实施例2A中所描述的，进行另一个研究，但利用了孔宽度为大约25nm(颗粒3)的中孔二氧化硅材料代替称为颗粒2的材料。
图7A展示了该研究中的材料，颗粒3的SEM图像。图7B展示了由氮吸附测得的材料的孔尺寸分布，指示了该分布为约10-35nm的范围内。
与没有接受多孔二氧化硅(图8)的对照组相比，在饮食中接受过多孔硅的组中，身体脂肪组合物以及体重展示了下降的趋势。
实施例3：食物摄入以及颗粒1和颗粒2的吸附二氧化硅
测量实施例2A和2B中的小鼠的食物摄入。每日食物摄入量对于在饮食中接受颗粒的小鼠和在饮食中没有接受二氧化硅颗粒的对照组动物来说是一样的(图 9A和C分别为颗粒1和颗粒2)。
在该研究最后(在饮食中给药大约12周的二氧化硅颗粒之后)，通过电感耦合等离子体技术测定血液中的二氧化硅浓度。在口服给药大约12周之后，并没有观察到在饮食中接受多孔硅的小鼠和在饮食中没有接受多孔二氧化硅的小鼠的血液二氧化硅含量的区别(图9B和D分别为颗粒1和颗粒2)。
实施例4：颗粒1、颗粒2和颗粒3的胆固醇、HDL、葡萄糖和甘油三酯在血液中的浓度。
在实施例2A，2B和2C中描述的研究的最后，分析血液中胆固醇、HDL、葡萄糖和甘油三酯的浓度、。
口服给药大约12周以后，与在饮食中没有接受中孔二氧化硅的对照小鼠相比，在饮食中接受颗粒2或颗粒1的雌性小鼠没有观察到血脂或葡萄糖浓度的差别 (分别如图10和11所示)。类似的结果在雄性小鼠中获得，口服给药大约12 周以后，与在饮食中没有接受中孔二氧化硅的对照小鼠相比，在饮食中接受颗粒 1、颗粒2或颗粒3的小鼠中没有观察到血脂浓度的差别(图12)。
实施例5：具有大孔的双峰孔中孔材料(代表表2所示的二氧化硅5)的实施例。
图13A展示了表2所述的代表二氧化硅5的材料的SEM图像。图13B展示相同材料的透射电子显微镜(TEM)图像。这种材料的更多细节总结在图13C的表中。

Claims (21)

1.一种包括多孔二氧化硅材料的试剂，该多孔二氧化硅材料具有2-50nm范围的孔，该试剂用于
(a)预防或治疗代谢综合症(如国际糖尿病联盟所定义的)，2型糖尿病，或胰岛素抵抗或高血糖症；或
(b)降低血液中葡萄糖浓度；
其中2-50nm范围的所述孔的平均孔尺寸在2-25nm范围内，且孔尺寸分布(PSD)使得至少80％的孔落入2-25nm的范围内。
2.根据权利要求1所述的试剂，其特征在于，2-50nm范围的所述孔的平均孔尺寸为7-15nm。
3.根据权利要求1或2所述的试剂，其特征在于，2-50nm范围的所述孔的平均孔尺寸为8-13nm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的试剂，其特征在于，2-50nm范围的所述孔的平均孔尺寸为10-12nm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的试剂，其特征在于，至少90％的所述孔的尺寸落入2-25nm的限定范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的试剂，其特征在于，所述多孔二氧化硅材料的所述BET表面积为300-1300m2/g。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的试剂，其特征在于，所述多孔二氧化硅材料的所述BET比表面积为500-900m2/g。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的试剂，其特征在于，通过氮吸附测定的所述多孔二氧化硅材料的所述孔体积为0.3-1.7cm3/g。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的试剂，其特征在于，所述多孔二氧化硅材料额外地具有分级的多孔结构，该分级的多孔结构包含在2-50nm范围的孔和大于50nm的孔。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的试剂，所述试剂仅由所述多孔二氧化硅材料构成。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的试剂，除所述多孔二氧化硅材料之外，所述试剂不包含任何药物活性成分。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的试剂，所述试剂与奥利斯特组合使用。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的试剂作为膳食活性成分在口服膳食制剂或食品组合物中的用途，所述口服膳食制剂或食品组合物用于：
(a)预防或治疗代谢综合症(如国际糖尿病联盟所定义的)，2型糖尿病，或胰岛素抵抗或高血糖症；或
(b)降低血液中葡萄糖浓度。
14.包含权利要求1至11中任一项所述的试剂的膳食活性成分、口服膳食制剂或食品组合物，所述膳食活性成分、所述口服膳食制剂或所述食品组合物用于：
(a)预防或治疗代谢综合症(如国际糖尿病联盟所定义的)，2型糖尿病，或胰岛素抵抗或高血糖症；或
(b)降低血液中葡萄糖浓度。
15.根据权利要求14所述的膳食活性成分、口服膳食制剂或食品组合物，还包括液体或固体香料。
16.根据权利要求14或15所述的膳食活性成分、口服膳食制剂或食品组合物，其特征在于，所述成分、制剂或组合物包括95wt％至100wt％的所述试剂。
17.一种药物制剂，该药物制剂包含作为药物活性成分的、治疗上有效量的如权利要求1至9中任一项所限定的多孔二氧化硅材料，该药物制剂用于
(a)预防或治疗代谢综合症(如国际糖尿病联盟所定义的)，2型糖尿病，或胰岛素抵抗或高血糖症；或
(b)降低血液中葡萄糖浓度。
18.根据权利要求17所述的药物制剂，其特征在于，所述预防、治疗或降低与奥利斯特组合进行。
19.根据权利要求17或18所述的药物制剂，其特征在于，所述药物制剂包含95wt％至100wt％的如权利要求1至9中任一项所限定的多孔二氧化硅材料。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的药物制剂，其特征在于，所述药物制剂还包括具有降低体重性质的成分或几种成分的组合。
21.根据权利要求20所述的药物制剂，其特征在于，所述具有降低体重性质的成分是奥利斯特。
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