CN114533650B - 一种具有治疗慢性肠炎作用的手性纳米纤维及其应用 - Google Patents

一种具有治疗慢性肠炎作用的手性纳米纤维及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有治疗慢性肠炎效果的手性纳米纤维及其应用，属于生物医用材料领域。所述手性纳米注射液的原料包括黄芩提取物、壳聚糖、多聚磷酸钠(TPP)和手性超分子水凝胶。制备方法为所述黄芩提取物在超声加热下，通过乙醇多次浸提浓缩后得到；随后与壳聚糖、TPP和手性超分子水凝胶在加热条件下以非共价键相互作用。离心后加入适量PBS即得到具有治疗慢性肠炎的可注射材料。该材料在结构上既含有纤维，又含有纳米颗粒，纳米颗粒粘附于纳米纤维网上，能用于治疗慢性肠炎。该纳米材料制备过程简单且温和、绿色、安全无毒，保证操作人员的安全，具有实际应用价值。

Description

一种具有治疗慢性肠炎作用的手性纳米纤维及其应用
技术领域
本发明属于生物材料领域，具体涉及一种具有治疗慢性肠炎作用的手性纳米纤维及其应用，尤其涉及一种基于手性特征的具有治疗慢性肠炎效果的纳米纤维黄芩可注射材料的制备方法和应用。
背景技术
基于纳米颗粒的给药系统已被证明在溶解药物方面具有优势，该系统可改善药物稳定性，延长血液循环时间，实现位点特异性和药物可控释放，避免耐药机制，促进细胞内的摄取累积，这些作用有助于提高生物利用度，减少生物活性分子的副作用。脂质和脂类物质，合成聚合物和生物大分子，碳和硅纳米粒子，金属和金属氧化物纳米粒子已经被开发用于药物递送。然而，开发安全高效的给药系统仍然是一个长期的挑战。近年来，微纳米纤维已成为一种极具前景的载体。这可归因于制造该材料的原料及过程具有极高的安全性。此外，与其他材料如球形囊泡相比，其初始爆发速率较低，且载药纤维具有受控的零级药物释放特性，这使得它们更适合于药物递送应用。遗憾的是，尽管中药具有慢性疾病治疗的广阔应用前景，然而，上述递送材料对中药中多组分的共递送鲜有涉及。因此，构建纳米纤维结构，递送中药多种活性成分对于治疗慢性疾病意义不言而喻。
药用植物黄芩具有清热燥湿、泻火解毒、止血、解毒、抗菌和抗病毒等活性，研究表明黄芩黄酮是其中的主要药用成分。已有片剂进入临床用药，用于治疗IBD，然而黄芩黄酮水溶性不良、易被氧化及生物利用度低，严重影响其疗效和临床应用。因此，急需针对黄芩黄酮的特性开发提高生物利用度的生物材料，对于治疗IBD意义深远。虽然已经有大量文献关于壳聚糖递送黄芩苷的报道，然而相较于提取成分，黄芩苷的获取更为复杂且昂贵，因此使用黄芩总黄酮替代单一纯品成为降低成本的重要举措。此外，手性材料已经被证实具有促进细胞增殖的作用，然而，鲜有手性材料应用于IBD的研究。因此，如何简单构筑手性纳米材料，并应用于多组分共递送，提升IBD治疗效果成为肠炎治疗具有挑战性的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种具有治疗慢性肠炎作用的手性纳米纤维及其应用。本发明的手性材料同时具备纤维和纳米球结构，能大幅度提升黄芩黄酮的稳定性和生物利用度。该制备方法操作方便，具有实际应用价值。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种具有治疗慢性肠炎(IBD)作用的手性纳米纤维，所述手性纳米纤维为黄芩提取物、壳聚糖、TPP和手性超分子凝胶因子(LB2)以非共价键相互作用制得；形成的手性纳米纤维为表面附着纳米颗粒的长纤维。
作为本发明的一个实施方案，所述手性超分子凝胶因子为1,4-苯二苯丙氨一缩乙二醇(LB2)。手性超分子凝胶因子为如下式所示：
Figure BDA0003521668150000021
本发明还提供了一种手性纳米纤维的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将黄芩提取物与壳聚糖溶液加热混合均匀得壳聚糖-黄芩提取物溶液，随后加入手性超分子凝胶因子粉末，加热完全溶解后，逐滴缓慢加入TPP溶液，继续搅拌，静置后离心得到手性纳米纤维。
作为本发明的一个实施方案，所述黄芩提取物、壳聚糖溶液、手性超分子凝胶因子和TPP溶液的用量比为0-1ml：5ml：0-30mg：5ml。质量体积比优选为0.5-1ml：5ml：10-30mg：5ml。
作为本发明的一个实施方案，所述TPP溶液的浓度为5mg/mL。作为交联剂，在本案例条件下，壳聚糖溶液与TPP可以形成很均一的纳米粒子。
作为本发明的一个实施方案，所述黄芩提取物通过有机溶剂提取黄芩根并浓缩获得；所述黄芩根与有机溶剂的固液比为10g：40mL。所述有机溶剂为乙醇。所得浓缩液中含有黄芩黄酮。
作为本发明的一个实施方案，所述黄芩提取物具体通过如下方法制得：按照固液比称取黄芩根，碾碎后加入乙醇，超声处理，过滤，收集滤液；滤渣继续进行上述操作，重复上述操作，合并滤液后，减压浓缩得黄芩提取物。浓缩后的黄芩提取物与每次使用的有机溶剂的质量：体积为5:4。所得浓缩液主要活性成分为黄芩黄酮。
作为本发明的一个实施方案，所述壳聚糖溶液中壳聚糖的浓度为0.05mg/ml(w/v)。壳聚糖溶液所用溶剂为体积浓度2％(v/v)的醋酸水溶液。粘度为200-400mpa·s。
作为本发明的一个实施方案，所述混合均匀为机械搅拌混合均匀，所述加热的温度为100℃，时间为5-8h。
作为本发明的一个实施方案，所述搅拌时间为0.5-1h；静置时间为1-2h。
本发明还提供了一种手性纳米纤维在制备治疗肠炎注射液中的应用。所述应用具体为：手性纳米纤维经过PBS洗涤三次，加入PBS形成可注射悬浮液，用于治疗肠炎。
本发明还提供了一种手性纳米纤维在制备生物材料中的用途。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的手性纳米纤维注射液具有纳米纤维结构，表面积较大，能够负载多个药物分子；具有治疗IBD的潜在功能，与非手性组比，含有LB2的手性体系可使炎症小鼠得到治疗(14天小鼠结肠长度比不做任何处理组的对照组长)，不含有LB2的实验组治疗效果较差(小鼠结肠长度与对照组相当)。
2、本发明的手性水凝胶制备方法操作方便，材料来源广泛且价格低廉，易于大批量生产。
3、本发明还为解决黄芩黄酮不稳定、不利于吸收、容易引发机体副反应等问题提供了一种可行的解决思路；构筑的手性体系与非手性体系比，可提高治疗IBD的效果，如图1所示，可以看到在14天时，M样品处理组结肠的长度长于对照组。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为实施例和对比例的测试结果示意图。其中，a为实施例中不同处理组应用于慢性肠炎治疗后结肠长度示意图，图1b为标准品黄芩苷在不同浓度下的紫外吸收示意图；
图2为实施例1材料扫描图。其中，a、b为实施例1手性纳米纤维的扫描电镜图；c为手性纳米纤维的CD和紫外图；d为手性纳米纤维的CD放大图；
图3为按照实施例3、4和对比例3、4的配方制备所得材料的SEM扫描图。其中，a对应实施例3，b对应实施例4，c对应对比例3，d对应对比例4。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实例在本发明技术方案的前提下行实施，提供了详细的实施方式和具体的操作过程，将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明。需要指出的是，本发明的保护范围不限于下述实施例，在本发明的构思前提下做出的若干调整和改进，都属于本发明的保护范围。
实施例1-4
步骤一、制备天然产物功能化的壳聚糖
本实施例提供了一种制备天然产物功能化壳聚糖的方法，包括如下步骤：
(a)精确称取黄芩苷的质量，乙醇溶解后倾入容量瓶配置一系列浓度，作为标准溶液，测试在278nm处的吸收，并绘制标准曲线。
(b)称取10g黄芩根，碾碎后加入40ml乙醇，超声处理1h，过滤，收集滤液；滤渣继续进行上述操作，重复四次，测定提取液的紫外吸收，根据上述绘制的标准曲线，计算黄芩黄酮的浓度；浓度为1.1769mg/ml。
(c)合并滤液后，减压浓缩至50ml；
(d)将减压浓缩后的黄芩提取液逐滴加入至温度为100℃的5％(w/v，mg/ml)的壳聚糖溶液(2％的醋酸水溶液为溶剂,v/v)中，搅拌5-8h。
以上所述原料均可从公开的市售渠道获得。所采用的壳聚糖结构式如下所示：
Figure BDA0003521668150000041
步骤二、手性纳米纤维抗炎注射液的制备
制备具体步骤如下：
(a)取步骤一中制备的壳聚糖-黄芩提取物溶液置于三颈瓶中，随后将LB2粉末加入混合液中，机械搅拌，100℃加热回流，至完全溶解；所述LB2为粉末，所用具体配方如表1所示；
(b)在机械搅拌下，向上述混合液中逐滴加入TPP溶液，滴加完毕后，继续搅拌30min，静置1h后离心，离心弃上清，得到手性纳米纤维；
(c)手性纳米纤维经过无菌PBS洗涤三次，使用时加入无菌PBS，得手性纳米纤维注射液。
具体按表1所示的具体参数制得了2个样品，所得样品的外观图如图2c所示，可以注射。
表1
壳聚糖溶液体积 黄芩提取物体积 LB2质量 TPP体积
实施例1(M) 5ml 1ml 20mg 5ml
实施例2(R) 5ml 1ml 0mg 5ml
实施例3 5ml 1ml 10mg 5ml
实施例4 5ml 1ml 30mg 5ml
步骤三、手性纳米颗粒-纤维注射液的生物利用
通过注射的方式取步骤二制备的样品，腹腔注射，14天后，观察小鼠的结肠长度。结果如图1a所示，含20mgLB2的实验组(M)中小鼠结肠长度最长。
对比例1-4
本对比例采用与实施例1中基本相同的制备方法，区别仅在于：本对比例中所用具体配方如表2所示。
表2
壳聚糖溶液体积 黄芩提取物体积 LB2质量 TPP体积
对比例1(P) 5ml 0ml 0mg 5ml
对比例2(对照) 0ml 0ml 0mg 0ml
对比例3 0ml 1ml 20mg 5ml
对比例4 5ml 1ml 20mg 0ml
如图1所示，a为实施例中不同处理组应用于慢性肠炎治疗的情况，黄芩提取物、壳聚糖溶液、手性超分子和TPP的比为1mL:5mL:20mg:5mL记为M，0mL:5mL:0mg:5mL记为P，1mL:5mL:0mg:5mL记为R；b为标准品黄芩素在不同浓度下的紫外吸收，由此绘制标准曲线，随后计算可得所得提取液中黄芩黄酮的浓度；如图2所示，a、b为实施例1手性纳米纤维的扫描电镜图；c为手性纳米纤维的CD和紫外图；d为手性纳米纤维的CD放大图。
如图3所示，实施例3对慢性肠炎也具有很好治疗效果，但是由于LB2浓度较低，相较于实施例1，形成紧密堆积的纳米结构尺度小，不利于黄芩活性小分子的释放，对IBD的治疗效果也不如实施例1。实施例4对慢性肠炎也具有很好治疗效果，但是由于LB2浓度过高，形成纤维状结构并粘附有颗粒状物质，对黄芩提取物中的活性小分子负载量没有实施例1高，对IBD的治疗效果也不如实施例1。对比例3由于CS未参与，对比例4由于TPP未参与，无法形成纳米颗粒，不利于腹腔注射。由此可见只有实施例1制得的产物才是纳米纤维状。
采用实施例1-2相同的方法的对比例1-2制备的2个样品的小鼠结肠长度进行了测试，对比例1制备的注射液(图1所示的P)在处理14天时，长度较短。
对比例2制备的样品的小鼠结肠长度进行了测量，对比例2制备的注射液(图1所示的对照)在14天时，结肠长度略大于对照组。
以上结果对比后如下：
含20mgLB2的实验组(M)＞含0mgLB2的实验组(R)＞含0mgLB2，0mL提取液的实验组(P)≈不作任何处理组对照。
由此，本制备方法得到的注射液既弥补了黄芩黄酮吸收率低的问题，又因具备手性因素，促进黄芩黄酮发挥抗炎功效。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种具有治疗慢性肠炎效果的手性纳米纤维，其特征在于，所述手性纳米纤维为黄芩提取物、壳聚糖、多聚磷酸钠和手性超分子凝胶因子以非共价键相互作用制得；形成的手性纳米纤维为表面附着纳米颗粒的长纤维；
所述手性超分子凝胶因子为1,4-苯二苯丙氨一缩乙二醇；
所述黄芩提取物具体通过如下方法制得：按照固液比称取黄芩根，碾碎后加入乙醇，超声处理，过滤，收集滤液；滤渣继续进行上述操作，重复上述操作，合并滤液后，减压浓缩得黄芩提取物；所述黄芩根与乙醇的固液比为10 g：40 ml；
所述手性纳米纤维的制备方法包括以下步骤：将黄芩提取物与壳聚糖溶液加热混合均匀得壳聚糖-黄芩提取物溶液，随后加入手性超分子凝胶因子粉末，加热完全溶解后，逐滴缓慢加入多聚磷酸钠溶液，继续搅拌，静置后离心得到手性纳米纤维；
黄芩提取物、壳聚糖溶液、手性超分子凝胶因子和多聚磷酸钠溶液的用量比为0.5-1ml：5ml：20mg：5ml；所述壳聚糖溶液中壳聚糖的溶度为0.05 mg/ml，所述多聚磷酸钠溶液的浓度为5 mg/ml。
2.根据权利要求1所述的手性纳米纤维，其特征在于，所述加热的温度为100 ℃，时间为5-8 h。
3.一种如权利要求1所述手性纳米纤维在制备治疗肠炎注射液中的应用，其特征在于，所述应用具体为：将手性纳米纤维加入PBS得手性纳米纤维注射液。
4.一种如权利要求1所述手性纳米纤维在制备生物材料中的用途。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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