CN113116857B - 一种具有粘附功能的泡腾颗粒及其应用 - Google Patents

一种具有粘附功能的泡腾颗粒及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有粘附功能的泡腾颗粒及其应用,该具有粘附功能的泡腾颗粒的制备方法如下:将阿霉素与碳酸氢钠、酒石酸使用玛瑙研钵研磨混合待用,将聚乙二醇于水浴锅中熔融,将研磨混匀的粉末缓慢加入聚乙二醇熔体中搅拌混合,冷却后对所得微粒过筛整粒,得到泡腾颗粒。而后将聚多巴胺纳米粒子分散至绝对无水乙醇中,于高温环境中对泡腾颗粒进行雾化喷涂,干燥后制得所述具有粘附功能的泡腾颗粒。该泡腾颗粒具有良好的生物相容性,在水环境中表现出优异的粘膜粘附能力与粘膜穿透能力,可作为粘附与渗透协同型药物载体应用于非肌层浸润性膀胱癌的灌注治疗中。

Description

一种具有粘附功能的泡腾颗粒及其应用
技术领域
本发明属于药物制剂领域,具体涉及一种具有粘附功能的泡腾颗粒及其应用。
背景技术
膀胱癌是发生在膀胱黏膜底层上的恶性肿瘤,是泌尿系统最常见的恶性肿瘤,占我国泌尿生殖系肿瘤发病率的第一位。目前临床常规治疗手段是经尿道电切术切除肿瘤,并辅以膀胱内灌注化疗降低癌症复发率,但复发率仍较高,约为25%~40%(A.M.Kamat,etal.The Lancet,2016,388(10061):2796-2810)。
膀胱表面黏膜阻碍了膀胱内灌注化疗的治疗效率,因此通常需要进行多次重复灌注才能达到预定疗效,导致药物的生物利用率低且毒副作用大。截止到目前,已有使用磁性纳米粒子、环糊精、树枝状大分子等制作膀胱粘膜粘附型载体,以延长药物在膀胱内的滞留时间。例如,由盐酸多巴胺聚合所得的聚多巴胺纳米颗粒,由于其表面富含氨基与邻苯二酚集团,在水环境中对生物粘膜表现出强大的粘附能力(Y Liu,et al.Chem Rev,2014,114(9):5057-5115)。使用聚多巴胺纳米涂层涂覆介孔二氧化硅载药纳米粒,可制备具有强粘膜粘附性的药物载体(WCheng,et al.Small,2017,13(29):1700623)。磁性纳米粒子如铁、四氧化三铁等,在外加磁场环境下,可以实现对病灶精准定位与强力吸附。有文献报道使用四氧化三铁制备磁性羧基多壁碳纳米管负载阿霉素制备膀胱粘膜粘附性药物载体(NSuo,et al.Int J Nanomedicine,2019,14(18):1242-1254),将金属铁和吸附在活性炭上与阿霉素组成的磁靶向载体,使载体在外加磁场环境下,实现对于膀胱内壁的粘附(D Zhang,etal.Biomaterials,2013,34(38):10258-10266)。聚酰胺型树枝状大分子因其末端丰富的氨基以及易于修饰的特性,有文献报道使用聚酰胺型树枝状大分子修饰介孔二氧化硅负载阿霉素制备膀胱粘膜粘附性药物载体(B Wang,et al,Colloid Surf B Biointerfaces,2020,189:110832).
除此之外目前也有使用氟化聚合物、脲酶等物质负载或修饰化疗药物制作膀胱粘膜渗透型载体,以提升药物对于膀胱黏膜的渗透能力。氟化聚合物由于其在人工尿液环境中释放氟离子刺激膀胱尿路上皮膜电位跃迁,打开离子通路,使药物进入组织间隙。文献报道使用氟离子修饰抗菌肽实现药物对膀胱粘膜的渗透(G Li,et al,Small,2019,15(25):1900936)。脲酶催化尿液中的尿素分解产生氨气,对药物分子产生气体推动力。文献报道负载脲酶的介孔二氧化硅纳米粒表面修饰FGFR3抗体实现对膀胱粘膜的渗透(A.C.Hortelao.et al,ACS Nano,2019,13(1):429-439)。
虽然这些载体在一定程度上解决了灌注化疗过程中面临的生物利用率低、毒副作用大等问题,但单一性能载体仍存在一定的局限性,因此粘附渗透协同型载体拥有更加优异的应用前景。现有文献中没有关于聚多巴胺修饰的由碳酸氢钠、酒石酸和聚乙二醇制备阿霉素药物释放体系的研究。因而如何利用上述物质制备阿霉素药物载体,提升阿霉素对于膀胱癌的治疗效率是药物载体研究的新问题。
发明内容
为了解决现有的技术不足,本发明的目的之一是提供一种泡腾颗粒,能够增强药物对膀胱粘膜的穿透能力。
所述泡腾颗粒的粒径在38~48μm,所述泡腾颗粒的组成成分包括阿霉素、碳酸氢钠、酒石酸、聚乙二醇,其中,所述碳酸氢钠、酒石酸和聚乙二醇的质量比为(27~49):(16~43):35;所述阿霉素的用量为泡腾颗粒总质量的1%~5%。
所述聚乙二醇的数均分子量为2000~6000。
为了制备上述泡腾颗粒,本申请的目的之二是提供一种上述泡腾颗粒的制备方法,将配方量的阿霉素与碳酸氢钠、酒石酸研磨混合待用,将配方量聚乙二醇于水浴锅中熔融,将研磨混匀的粉末缓慢加入聚乙二醇熔体中搅拌混合,冷却后对所得微粒过筛整粒,得到碳酸氢钠和酒石酸基负载阿霉素的泡腾颗粒。
进一步的,所述水浴熔融的温度为60~70℃。
进一步的,所述搅拌混合的转速为20~200转每分钟;整粒使用药筛目数为300目与400目。
本发明的目的之三是提供一种聚多巴胺修饰的具有粘附功能的泡腾颗粒。其包括所述泡腾颗粒和包裹在外的聚多巴胺纳米涂层,所述聚多巴胺纳米涂层占总质量的5%~10%。
所述的具有粘附功能的泡腾颗粒的制备方法是,将聚多巴胺纳米粒子分散于无水乙醇分散系,将权利要求1~4任一所述的泡腾颗粒置于0~40℃的环境中,使用雾化器进行表面喷涂修饰,干燥后所得微粒即为具有粘附功能的泡腾颗粒,所喷涂聚多巴胺乙醇分散系浓度为1~10mg/ml,涂层喷涂次数为10~30次。
本发明还公开了所述的泡腾颗粒在制备膀胱癌治疗药物中的应用。
本发明的有益效果为:
(1)本发明利用碳酸氢钠与酒石酸制备了具有气体动力泡腾颗粒,在水环境中,上述两种组分能够快速反应,生成大量气体,使颗粒获得一定的气体动力。且使用酒石酸与聚乙二醇与碳酸氢钠共混制备所得颗粒,具有性质稳定,不易潮解的优异性能。
(2)本发明利用聚多巴胺对泡腾颗粒进行表面修饰,既能控制泡腾颗粒在水环境中的药物释放速率,又能使泡腾颗粒获得粘膜粘附性能。
(3)本发明制备的泡腾颗粒,其所负载药物的粘膜渗透性能相较于相同质量游离药物提升一倍有余。且经过人工尿液多次冲洗后,仍有部分颗粒粘附于膀胱内壁。该泡腾颗粒在提升药物生物利用率的同时,降低了药物的用药成本及毒副作用。
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申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为37℃时,不同组分配比泡腾颗粒在人工尿液(pH 6.1)环境的单位质量产气量柱状图;
图2为泡腾颗粒的扫描电子显微镜(SEM)成像图与傅里叶红外线光谱(FT-IR)谱图;
图3为37℃时,泡腾颗粒在人工尿液(pH 6.1)环境中药物释放的紫外光谱(UV)谱图;
图4为37℃时,泡腾颗粒模拟膀胱内灌注后,针对膀胱粘膜的激光共聚焦(CLSM)成像图与荧光强度图谱。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的。旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本实施例所述的聚乙二醇为片状固体,其数均分子量为6000。
正如背景技术所介绍的,现有技术中没有利用聚多巴胺、碳酸氢钠、酒石酸和聚乙二醇制备粘附与渗透协同作用阿霉素药物释放体系的记载,为了解决如上的技术问题,本申请提出了一种具有粘附功能的泡腾颗粒及其膀胱内灌注给药应用。
本申请的一种典型实施方式,提供了一种泡腾颗粒,是一种粒径在38~48μm的固体颗粒,颗粒包括阿霉素、碳酸氢钠、酒石酸、聚乙二醇,所述碳酸氢钠、酒石酸和聚乙二醇的质量比为27~49:16~43:35。
通过本申请发明人的研究发现,通过碳酸氢钠、酒石酸、聚乙二醇的组合过程中,出现了不同的气体动力结果。
优选的,所述碳酸氢钠、酒石酸、聚乙二醇的质量比为32.5:32.5:35。该配比下的泡腾颗粒所含碳酸氢钠与酒石酸摩尔质量比约为2:1,具有气体产量大,不易潮解的优良特性。
优选的,所述阿霉素药物负载量为泡腾颗粒总质量的1%。
优选的,所述聚乙二醇的数均分子量为6000(即聚乙二醇6000)。聚乙二醇6000是由美国食品和药物管理局(FDA)收录的一种无毒的食品添加剂,也是目前做常见的食品药品添加剂之一,是很好的粘合剂和润滑剂。
本申请的另一种实施方式,提供了一种上述泡腾颗粒的制备方法,按上述各物料的质量百分数,将阿霉素、酒石酸、碳酸氢钠充分研磨混合,再将上述粉末加入熔融的聚乙二醇熔体中,搅拌混合,冷却后使用300目与400目筛过筛整粒即为所需泡腾颗粒。
为了使阿霉素、酒石酸、碳酸氢钠与聚乙二醇的混合更均匀,本申请优选的,将阿霉素、酒石酸、碳酸氢钠三者研磨混合后加入熔融聚乙二醇于水浴加热条件下进行搅拌。进一步优选的,水浴加热的温度为60~70℃。
为了使获得的药物载体原核充分干燥,本申请优选的,将微粒置于真空干燥器中真空干燥24小时,以实现微粒的充分干燥。
本申请的第三种实施方式,提供了一种具有粘附功能的泡腾颗粒,包括上述泡腾颗粒与聚多巴胺纳米涂层。
优选的,所述聚多巴胺表面涂层的质量为泡腾颗粒总质量的5~10%。通过聚多巴胺表面修饰后,其对于粘蛋白的粘附能力以及对于生物粘膜的粘附能力相较未经修饰的微粒有了较大的提升,且修饰后微粒的药物释放速率也低于原微粒,拥有药物缓释效果。
本申请的第四种实施方式,提供一种上述表面修饰泡腾颗粒的制备方法,将聚多巴胺纳米粒子分散于绝对无水乙醇分散系,将未经修饰的泡腾颗粒置于40℃的环境中,使用雾化器进行表面喷涂修饰,干燥后所得微粒即为具有粘附功能的泡腾颗粒。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案,以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
材料来源
盐酸阿霉素从北京华奉联博化学材料有限公司购买;盐酸多巴胺(试剂级)、聚乙二醇6000(分析纯)、碳酸氢钠(分析纯)和酒石酸(试剂级)均采购自上海泰坦科技股份有限公司,无水乙醇经进一步无水处理。
实施例1
将10mg阿霉素、487.5mg碳酸氢钠和162.5mg酒石酸置于玛瑙研钵中充分研磨混合均匀,在60~70℃中将350mg聚乙二醇6000置于15ml离心管中加热熔融。然后向离心管中缓慢加入研磨完成粉末,同时使用机械搅拌器以60rpm/min搅拌30分钟混合均匀,冷却后使用300目与400目药筛对其进行过筛整粒,制得直径在38~48μm的微粒,置于真空干燥器中真空干燥24小时。而后将100mg聚多巴胺纳米粒子分散于装有10ml绝对无水乙醇的雾化器中,超声10分钟使其分散均匀。将微粒置于40℃烘箱中,使用雾化器重复喷涂20次,充分干燥,获得的微粒即为具有粘附功能的泡腾颗粒。
实施例2
将10mg阿霉素、433.3mg碳酸氢钠和216.7mg酒石酸置于玛瑙研钵中充分研磨混合均匀,在60~70℃中将350mg聚乙二醇6000置于15ml离心管中加热熔融。然后向离心管中缓慢加入研磨完成粉末,同时使用机械搅拌器以60rpm/min搅拌30分钟混合均匀,冷却后使用300目与400目药筛对其进行过筛整粒,制得直径在38~48μm的微粒,置于真空干燥器中真空干燥24小时。而后将100mg聚多巴胺纳米粒子分散于装有10ml绝对无水乙醇的雾化器中,超声10分钟使其分散均匀。将微粒置于40℃烘箱中,使用雾化器重复喷涂20次,充分干燥,获得的微粒即为具有粘附功能的泡腾颗粒。
实施例3
将10mg阿霉素、390mg碳酸氢钠和260mg酒石酸置于玛瑙研钵中充分研磨混合均匀,在60~70℃中将350mg聚乙二醇6000置于15ml离心管中加热熔融。然后向离心管中缓慢加入研磨完成粉末,同时使用机械搅拌器以60rpm/min搅拌30分钟混合均匀,冷却后使用300目与400目药筛对其进行过筛整粒,制得直径在38~48μm的微粒,置于真空干燥器中真空干燥24小时。而后将100mg聚多巴胺纳米粒子分散于装有10ml绝对无水乙醇的雾化器中,超声10分钟使其分散均匀。将微粒置于40℃烘箱中,使用雾化器重复喷涂20次,充分干燥,获得的微粒即为具有粘附功能的泡腾颗粒。
实施例4
将10mg阿霉素、325mg碳酸氢钠和325mg酒石酸置于玛瑙研钵中充分研磨混合均匀,在60~70℃中将350mg聚乙二醇6000置于15ml离心管中加热熔融。然后向离心管中缓慢加入研磨完成粉末,同时使用机械搅拌器以60rpm/min搅拌30分钟混合均匀,冷却后使用300目与400目药筛对其进行过筛整粒,制得直径在38~48μm的微粒,置于真空干燥器中真空干燥24小时。而后将100mg聚多巴胺纳米粒子分散于装有10ml绝对无水乙醇的雾化器中,超声10分钟使其分散均匀。将微粒置于40℃烘箱中,使用雾化器重复喷涂20次,充分干燥,获得的微粒即为具有粘附功能的泡腾颗粒。
实施例5
将10mg阿霉素、260mg碳酸氢钠和390mg酒石酸置于玛瑙研钵中充分研磨混合均匀,在60~70℃中将350mg聚乙二醇6000置于15ml离心管中加热熔融。然后向离心管中缓慢加入研磨完成粉末,同时使用机械搅拌器以60rpm/min搅拌30分钟混合均匀,冷却后使用300目与400目药筛对其进行过筛整粒,制得直径在38~48μm的微粒,置于真空干燥器中真空干燥24小时。而后将100mg聚多巴胺纳米粒子分散于装有10ml绝对无水乙醇的雾化器中,超声10分钟使其分散均匀。将微粒置于40℃烘箱中,使用雾化器重复喷涂20次,充分干燥,获得的微粒即为具有粘附功能的泡腾颗粒。
实施例6
将10mg阿霉素、216.7mg碳酸氢钠和433.3mg酒石酸置于玛瑙研钵中充分研磨混合均匀,在60~70℃中将350mg聚乙二醇6000置于15ml离心管中加热熔融。然后向离心管中缓慢加入研磨完成粉末,同时使用机械搅拌器以60rpm/min搅拌30分钟混合均匀,冷却后使用300目与400目药筛对其进行过筛整粒,制得直径在38~48μm的微粒,置于真空干燥器中真空干燥24小时。而后将100mg聚多巴胺纳米粒子分散于装有10ml绝对无水乙醇的雾化器中,超声10分钟使其分散均匀。将微粒置于40℃烘箱中,使用雾化器重复喷涂20次,充分干燥,获得的微粒即为具有粘附功能的泡腾颗粒。
实施例1~6制备的样品组成如表1所示
表1.被研究泡腾颗粒的组成。
Figure BDA0002988549050000071
单位质量气体产量的测定
将2ml人工尿液置于标准塑料比色皿中,称取其质量记为m1;称取约50mg泡腾颗粒,记为m2。将颗粒缓慢加入到盛有人工尿液的比色皿中,充分反应后,使用超声波震荡仪震荡使比色皿内气泡完全逸出。称取该体系剩余质量记为m3
因此该载药粉末的单位质量产气量mgas
mgas=(m1+m2-m3)/m2
实施例1-6制备的样品单位质量产气量如表2所示
表2.被研究泡腾颗粒的单位质量产气量。
Figure BDA0002988549050000081
产气量柱状示意图展示在图1的插图中。
扫描电子显微镜(SEM)与傅里叶红外光谱(FT-IR)
通过SEM观察样品的表面特征和FT-IR证明聚多巴胺成功涂覆于泡腾颗粒表面。SEM观察泡腾微粒(图2A、B、C)可见泡腾颗粒经聚多巴胺喷涂后表面出现大量的丝状涂层。样品的FT-IR光谱如图2D所示,聚多巴胺在1519cm-1处的NH2剪切振动峰和1342cm-1处的CH2弯曲振动消失,在1500cm-1~1100cm-1区域出现较大的吸收峰,以及在1630cm-1处出现较宽吸收峰,验证了分子内环合,证明了聚多巴胺的合成。喷涂有聚多巴胺的泡腾颗粒经FT-IR测试同样表现出相同的吸收峰,证明聚多巴胺涂层成功涂覆于气动微马达表面。
体外释放实验
采用紫外光谱仪在480nm波段持续扫描的方法在生理温度37℃的人工尿液(pH6.1)下进行了阿霉素的体外释放实验。取等质量碳酸氢钠与酒石酸质量比为1.5:1、1:1、1:1.5,药物含量为1%,粘合剂聚乙二醇含量分别为35%的泡腾颗粒,加入2ml人工尿液中,使用紫外分光光度计持续扫描,可得泡腾颗粒的体外释放曲线,如图3所示。
由图3中的释放曲线可发现,不同组分配比的泡腾颗粒崩解时间与药物释放速率存在较大差别,随着酒石酸含量的增加,泡腾颗粒的药物释放速率表现出依次增加的趋势,这是因为酒石酸提供的大量氢离子为碳酸氢根快速反应生成二氧化碳提供原料。但过高的酒石酸含量导致泡腾颗粒的气体动力减小。综合上述样品的体外释放性能表现,碳酸氢钠与酒石酸质量相等时,泡腾颗粒的崩解速度与气体产量较为均衡。
体外模拟粘膜渗透试验
为了进一步验证样品的粘膜渗透性能,本发明利用阿霉素在620nm的激发波长下所发射出的红色荧光,比较了不同成分配比泡腾颗粒的膀胱粘膜渗透性能。药物含量皆为1%,聚乙二醇含量均为35%,碳酸氢钠与酒石酸质量比分别为1.5:1、2:1、1:1.5的泡腾颗粒分别与同一块猪膀胱在相同条件下(37℃)孵育1h,之后用pH 6.1的人工尿液洗涤三次后,使用共聚焦激光扫描显微镜监测膀胱壁。由于颗粒的组分对颗粒产气量影响较大,碳酸氢钠与酒石酸质量比为1.5:1的泡腾颗粒产气量略低于其他组别,气体动力较弱,药物对膀胱壁的渗透深度较浅;碳酸氢钠与酒石酸质量配比为1:1.5的组别同样存在气体动力较弱的情况,药物对膀胱壁的渗透深度依然较低;而两者质量比为1:1的组别由于物质的量比值最接近2:1且混合较均匀,颗粒产气量最大,气动效果明显。
结果显示与游离阿霉素共孵育的膀胱内壁上的荧光强度显著弱于其他组别;与碳酸氢钠、酒石酸质量比为1.5:1和1:1.5的泡腾颗粒共孵育的膀胱壁观察到的荧光较游离的小分子药物有所提高(图4);而与两者质量比为1:1的泡腾颗粒共孵育的膀胱壁底层上的荧光强度最强。由此可见碳酸氢钠与酒石酸质量比为1:1的泡腾颗粒对小分子药物的推动效果最佳,药物分子对膀胱粘膜的穿透能力最强。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有粘附功能的泡腾颗粒,其特征在于,包括泡腾颗粒主体和包裹在外的聚多巴胺纳米涂层,所述聚多巴胺纳米涂层占总质量的5%~10%;所述泡腾颗粒主体的粒径在38~48μm,所述泡腾颗粒主体的组成成分包括阿霉素、碳酸氢钠、酒石酸、聚乙二醇,其中,所述碳酸氢钠、酒石酸和聚乙二醇的质量比为(27~49):(16~43):35;所述阿霉素的用量为泡腾颗粒主体总质量的1%~5%;
所述具有粘附功能的泡腾颗粒的制备方法为:将聚多巴胺纳米粒子分散于无水乙醇分散系,将所述的泡腾颗粒主体置于0~40℃的环境中,使用雾化器进行表面喷涂修饰,干燥后所得微粒即为具有粘附功能的泡腾颗粒,所喷涂聚多巴胺乙醇分散系浓度为1~10mg/ml,涂层喷涂次数为10~30次。
2.如权利要求1所述的泡腾颗粒,其特征在于,所述碳酸氢钠、酒石酸和聚乙二醇的质量比为32.5:32.5:35。
3.如权利要求1所述的泡腾颗粒,其特征在于,所述阿霉素的用量为泡腾颗粒总质量的1%。
4.如权利要求1所述的泡腾颗粒,其特征在于,所述聚乙二醇的数均分子量为2000~6000。
5.如权利要求1所述的泡腾颗粒,其特征在于,所述泡腾颗粒主体的制备方法为:将配方量的阿霉素与碳酸氢钠、酒石酸研磨混合待用,将配方量聚乙二醇于水浴锅中熔融,将研磨混匀的粉末缓慢加入聚乙二醇熔体中搅拌混合,冷却后对所得微粒过筛整粒,得到碳酸氢钠和酒石酸基负载阿霉素的泡腾颗粒主体。
6.如权利要求5所述的泡腾颗粒,其特征在于,所述水浴熔融的温度为60~70℃。
7.如权利要求5所述的泡腾颗粒,其特征在于,所述搅拌混合的转速为20~200转每分钟;整粒使用药筛目数为300目与400目。
8.权利要求1所述的泡腾颗粒在制备膀胱癌治疗药物中的应用。
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