CN115572336A - 一种结肠菌酶响应的聚合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种结肠菌酶响应的聚合物，其特征在于其是由响应单体与连接单体聚合而成，其中所述响应单体为具有β‑(1,4)‑葡萄糖苷键的纤维二糖或/和具有β‑半乳糖苷键的乳糖；连接单体为藉由交联剂或直接能与所述响应单体中羟基反应生成酯或者醚的单体。本发明还提供了结肠菌酶响应聚合物的制备方法，基于所述聚合物的可降解薄膜及其制备方法。利用该聚合物中纤维二糖单体单元具有的β‑(1,4)‑葡萄糖苷键或/和乳糖单体单元具有的β‑半乳糖苷键能够特异性地响应于结肠中高丰度的菌酶(β‑葡萄糖苷酶或/和β‑半乳糖苷酶)，而在结肠特异性降解的特点，来构建结肠靶向递送系统，并用于结肠疾病的诊断和治疗。
Description
技术领域
本发明涉及药物制剂领域和高分子化学技术领域，具体的涉及一种形式稳定且响应于结肠中高丰度的β-葡萄糖苷酶或/和β-半乳糖苷酶的聚合物及其薄膜，其制备方法和在结肠靶向递送系统中的应用。
背景技术
生物响应性聚合物材料是生物材料的一个重要领域，旨在实现所包载药物在疾病部位的响应性释放，提高药物利用率并降低药物全身性分布对正常组织产生的毒副作用。
现有的生物响应性聚合物材料研究主要集中在pH(Kocak et al.,2017,Pang etal.,2016)和氧化还原(Zhang et al.,2017,Fukino et al.,2017)响应领域。自上个世纪80年代以来，已有大量相关专利对这两类材料进行报道，且羟丙基甲基纤维素酞酸脂类等一些常见的响应性材料已经被载入药典。羟丙基甲基纤维素酞酸酯(HPMCP)、醋酸羟丙基甲基纤维素琥珀酸酯(HPMCAS)、醋酸纤维素酞酸酯(CAP)均已实现工业化生产。然而这些材料的响应机制缺乏疾病组织特异性，限制了其适用范围。
相比之下，生物体内存在的大量结肠菌酶，为生物响应性材料提供了大量的刺激物，并且其对疾病组织的特异性将远高于pH或氧化还原响应(Hu et al.,2014)。然而，当前常用的结肠菌酶响应聚合物材料【例如，海藻酸钠(Dong et al.,2010)、壳聚糖(Cai etal.,2020)、瓜尔胶等】面临结肠响应特异性低的问题。这是因为，这些聚合物材料在胃、小肠、结肠的酸碱环境刺激下也能触发其降解；同时，这类聚合物结构中存在多种酶响应单元(如存在针对小肠中酶的响应单元)，导致对结肠部位菌酶响应的特异性低。最终，利用这些聚合物材料设计的口服结肠靶向递送系统，会面临在胃或小肠部位提前泄露释放的问题，以致结肠特异性释放效率低，所递送的诊断或治疗试剂在结肠部位的利用率有限。
因此亟待开发一种针对结肠高特异性菌酶响应、且在酸碱环境下能保持稳定的聚合物材料来设计结肠靶向递送系统，以确保所递送的诊断或治疗试剂在到达结肠部位前不因消化系统中胃及小肠中复杂的酸碱环境和酶环境而发生提前渗漏，降低由于提前泄露导致的副作用，从而提高诊断或治疗试剂在结肠部位的释放率，最终提升诊断的灵敏度及药物治疗疗效。
发明内容
本发明的发明人通过高通量结肠菌群筛选分析及实验研究发现并证实，在结肠环境中β-葡萄糖苷酶和β-半乳糖苷酶为丰度最高且具有结肠特异性的菌酶，且其丰度明显高于目前常用的菌酶响应聚合物材料所刺激响应的偶氮还原酶。因而，β-葡萄糖苷酶和β-半乳糖苷酶为最具前景的构建结肠靶向递送系统所用聚合物的刺激响应物。为获得针对上述两种结肠菌酶刺激响应、且在胃肠酸碱条件下稳定的聚合物，并据此构建结肠靶向递送系统，发明人选取含有β-(1,4)-葡萄糖苷键的纤维二糖或/和含有β-半乳糖苷键的乳糖作为响应单体，辅助在胃肠酸碱环境具有稳定性的连接单体进行聚合而成。所获得的聚合物除具有针对结肠菌酶(β-葡萄糖苷酶或/和β-半乳糖苷酶)特异性响应能力外，还具有在胃肠酸碱环境的稳定性，保证了以该聚合物构建的结肠靶向递送系统不会在胃肠部位因酸碱环境变化而将所携带的药物、影像剂等泄露。
因此，本发明的一个目的是提供一种结肠菌酶响应的聚合物。利用该菌酶响应聚合物可以实现：1)对结肠中高丰度的菌酶(β-葡萄糖苷酶和β-半乳糖苷酶)的特异性响应并降解；和任选地2)胃肠酸碱环境中具有稳定性，确保所述结肠菌酶响应聚合物单独或与其它辅助技术手段一起，在具有不同酸碱环境的胃肠消化道环境中不发生降解，进而以该结肠特异性菌酶响应聚合物为基础构建结肠靶向递送系统。
为达到上述目的，本发明提供了一种结肠菌酶响应的聚合物。该聚合物能够对结肠中高丰度的菌酶(β-葡萄糖苷酶或/和β-半乳糖苷酶)进行响应并降解，进而用于构建结肠靶向递送系统。该聚合物的结构特征为：其所含结肠菌酶响应的结构单元为纤维二糖或/和乳糖，两者可以分别被β-葡萄糖苷酶或/和β-半乳糖苷酶特异性降解。
本发明上述结肠菌酶响应的聚合物技术方案为：
一种结肠菌酶响应的聚合物，其特征在于其是由响应单体与连接单体聚合而成，其中所述响应单体为具有β-(1,4)-葡萄糖苷键的纤维二糖或/和具有β-半乳糖苷键的乳糖；连接单体为藉由交联剂或直接能与所述响应单体中羟基反应生成酯或者醚的单体。
所述聚合物中纤维二糖的β-(1,4)-葡萄糖苷键或/和乳糖的β-半乳糖苷键能够在β-葡萄糖苷酶或β-半乳糖苷酶作用下断裂，从而导致聚合物降解。
按照本发明一个具体实施方案，其特征在于所述聚合物对结肠中高丰度的β-葡萄糖苷酶或/和β-半乳糖苷酶进行响应并降解。从而成膜聚合物所包裹的诊断或治疗试剂可以在结肠部位实现特异性释放。
按照本发明一个具体实施方案，其特征在于所述连接单体在胃肠酸碱环境中具有稳定性。所述连接单体可选自以下一种或几种：γ-环糊精、β-环糊精、羟丙基β环糊精、丙烯酸酯类(例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯)、羟基丙烯酸，优选β-环糊精。
按照本发明一个具体实施方案，其特征在于单个或多个响应单体单元通过交联剂连接或直接连接单个或多个连接单体单元，可以形成均聚物、共聚物、嵌段共聚物或无规共聚物。
按照本发明一个具体实施方案，其特征在于响应单体的聚合度为20～80，例如30-40；连接单体的聚合度为20～50，例如20～30。
按照本发明一个具体实施方案，其特征在于所述响应单体与连接单体在聚合过程中的投料质量比不低于1:5。这样可以保障有足够的响应单体单元与上述结肠菌酶作用，从而充分的释放药物。
按照本发明一个具体实施方案，所述聚合在交联剂存在下进行，所述的交联剂选自下组中的一种或几种：环氧氯丙烷、对苯二酚二羟乙基醚、二琥珀酰亚氨基辛二酸酯、和磺基琥珀酰亚氨基4-(N-马来酰亚氨基甲基)环己烷-1-羧酸酯；优选地，所述交联剂为环氧氯丙烷。
在本发明一个具体实施方案中，
本发明聚合物包含β-环糊精连接单体单元与纤维二糖单体单元，其连接结构可以用、但不限于用下面的结构式表示：
其中x和y分别表示所述聚合物中β-环糊精连接单体单元和纤维二糖单体单元的总的聚合度，x为20～50，例如20～30，y为20～80，例如30～40；其中单个或多个β-环糊精连接单体单元可以通过与交联剂反应连接或直接反应连接单个或多个纤维二糖单体单元，从而形成不同类型的聚合物，包括均聚物、共聚物、嵌段共聚物或无规共聚物。在使用交联剂的情况下所述聚合物还包含β-环糊精连接单体单元和纤维二糖单体单元之间形成的交联剂基团。
纤维二糖响应单体的化学结构为：
乳糖响应单体的化学结构为：
在本发明一个实施方案中，所述菌酶响应聚合物在pH 4.0～8.0的环境下保持稳定，且在该环境下能够对β-葡萄糖苷酶或/和β-半乳糖苷酶进行响应。
本发明还提供了所述菌酶响应聚合物的制备方法。
以纤维二糖或乳糖为响应单体，在其中加入连接单体。连接单体可选自但不限于以下一种或几种：γ-环糊精、β-环糊精、羟丙基β环糊精、丙烯酸酯类例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯或羟基丙烯酸。
本发明所述聚合物的制备方法，其特征在于，在碱性溶液中，例如在5％-20％NaOH(w/v)碱性溶液中，响应单体与连接单体进行聚合反应；特别是在氮气保护下进行，所述聚合反应可以在常温下进行，优选反应温度为40-60℃。优选避光反应一段时间，例如12、16、20、24小时。
按照本发明一个具体实施方案，其中所述制备方法在交联剂存在下进行，所述的交联剂选自下组中的一种或几种：环氧氯丙烷、对苯二酚二羟乙基醚、二琥珀酰亚氨基辛二酸酯、和磺基琥珀酰亚氨基4-(N-马来酰亚氨基甲基)环己烷-1-羧酸酯；优选地，所述交联剂为环氧氯丙烷。
在本发明一具体实施方案中，菌酶响应聚合物的制备方法，其特征在于，连接单体为β-环糊精时，响应单体与连接单体的投料质量比不低于1:5。这样可以保证所述菌酶响应聚合物中有更多的响应单体单元与所述菌酶发生作用。同时，所得聚合物会有较高的工程强度，便于后续成膜应用。
本发明还提供一种所述聚合物的薄膜。
按照本发明所述的聚合物可以制备成β-葡萄糖苷酶或/和β-半乳糖苷酶响应聚合物薄膜。所述聚合物薄膜可以包衣于常见的剂型包括片剂、栓剂、胶囊剂、微囊剂、滴丸等表面，用于耐胃肠消化道环境的侵蚀，并在结肠部位响应上述高丰度的菌酶而降解，从而特异性地释放诊断或治疗试剂。
本发明上述聚合物膜还可以借助在胃肠酸碱环境中具有稳定性的包衣来加强其耐酸碱性。例如在本发明聚合物膜之外包衣耐胃酸的pH响应层(pH-responsive layer,PL)。PL层的组成可以为，滑石粉：柠檬酸三乙酯：尤特奇100的质量比为1:1:1.5的混合物，其中尤特奇100为一种可市购的制备pH响应聚合物的商品。
本发明还提供一种所述菌酶响应聚合物薄膜的制备方法。
在所述菌酶响应聚合物薄膜的制备方法中，需将前述任一项所得的聚合物的溶液单独或与可药用辅料混合，然后通过相转移、溶剂挥发、化学交联等方法对聚合物进行固化形成薄膜。
按照本发明一个具体实施方案，其所用可药用辅料为下述辅料中的一种或几种：乙基纤维素，羟丙甲基纤维素，壳聚糖、聚乙二醇和聚乙烯醇。优选聚乙烯醇。
在本发明一个实施方案中，菌酶响应聚合物薄膜的制备方法，其特征在于所制备的薄膜的断裂强度不低于9MPa。
本发明的上述菌酶响应聚合物及其膜可以用于构建结肠靶向递送系统。
在本发明中，可以利用菌酶响应聚合物膜进行诊断或治疗制剂的包衣，所述的制剂可以是口服制剂，包括但不限于，片剂、胶囊剂、微囊剂、滴丸，也可以是栓剂。
本发明还提供上述菌酶响应聚合物及其薄膜的用途。
用本发明所述的聚合物和/或本发明所述的聚合物薄膜构建的结肠靶向递送系统，用于疾病的诊断与治疗，例如结肠疾病的诊断与治疗。
按照本发明一种典型的实施方案，所述菌酶响应聚合物薄膜制备成口服结肠靶向递送胶囊。
本发明所述的聚合物和/或本发明所述的聚合物薄膜在制备用于诊断和/或治疗疾病的结肠靶向递送系统例如胶囊中的用途，所述疾病例如是结肠疾病。
本发明所述结肠靶向递送系统的受试者为哺乳动物或人。
本发明还提供了一种诊断与治疗哺乳动物或人类受试者结肠疾病的方法，包括给予所述受试者用本发明所述的聚合物和/或本发明所述的聚合物薄膜构建的结肠靶向递送系统，例如本发明聚合物薄膜作为包衣的胶囊。
附图说明
图1.本发明一种菌酶响应聚合物的化学结构示意图。
图2.显示菌酶响应聚合物分子量随时间反应的变化。
图3.表示不同投料比制备的菌酶响应聚合物薄膜的机械强度差异。
图4.本发明菌酶响应聚合物薄膜的合成表征。a，β-环糊精与纤维二糖(紫色曲线)或不含纤维二糖(绿色曲线)的交联产物的红外光谱图。b,(a)中900至1500cm-1范围的放大光谱。c,β-环糊精交联薄膜(蓝色)、纤维二糖(绿色)和β-环糊精(红色)的1H-NMR光谱(400MHz，氧化氘)。
图5.聚合物薄膜的微观结构。扫描电镜表征的薄膜表面和截面结构；比例尺为10μm。
图6.本发明菌酶响应聚合物薄膜在酸碱环境中的体外释放。a-c，海藻酸盐形成的薄膜(a)、壳聚糖形成的薄膜(b)和自制的聚合物薄膜(c)在弱碱性(pH8.0)、弱酸性(pH4.0)中的体外释放结果。对释放的RhB的荧光强度进行定量分析，以初始剂量为标准进行归一化；(n＝3)。
图7.本发明菌酶响应聚合物薄膜的菌酶特异性响应释放表征。本发明聚合物薄膜在弱碱性(pH7.8)、弱酸性(pH6.0)和含有特定酶的弱碱性(pH7.8)缓冲液中的体外释放结果。对释放的RhB的荧光强度进行定量分析，以初始剂量为标准。三种材料的结构显示在上方图中(绿色，交联后新产生的化学键；红色，用于响应的β-(1,4)-糖苷键)；(n＝3)。
图8.本发明菌酶响应聚合物薄膜的菌酶特异性响应红外光谱表征。a,薄膜在-葡萄糖苷酶处理前后的红外光谱图。虚线：922cm-1处为纤维二糖的特征峰。b，图谱(a)中700至1000cm-1范围的放大光谱图。
图9.本发明菌酶响应聚合物薄膜作为包衣的结肠靶向递送胶囊(简称PL+ML胶囊)的制备和表征。a,胶囊的制备过程。菌酶响应层(microbiota-responsive layer,ML)是通过从金属模具中脱模制备的。在内容物装载和胶囊壳配对之后，通过包衣锅法在外表面涂上pH响应层(pH-responsive layer,PL)。b,按照(a)中的制备方法得到的人用尺寸的胶囊的剖面图。3D结构通过共聚焦荧光z轴堆叠成像显示，其中PL为红色，ML为绿色；比例尺为1mm。
图10.本发明结肠靶向递送胶囊(简称PL+ML胶囊)的体外释放曲线。在人工消化液和含有20％(w/v)大鼠结肠匀浆液中，无涂层、PL和PL+ML胶囊的体外β-葡萄糖苷酶响应性释放结果。在预先通过高浓度纤维二糖预饱和的释放介质(阻断其中β-葡萄糖苷酶活性)中的PL+ML胶囊释放作为对照，RhB被封装在胶囊中作为降解指示剂。以初始剂量为标准，对释放的RhB的荧光强度进行归一化处理(n＝3)。
图11.活体成像证实本发明结肠靶向递送胶囊(简称PL+ML胶囊)的结肠靶向特异性。口服负载99mTc的无包衣胶囊或PL+ML胶囊1、6、15和18h后，对大鼠消化道的SPECT/CT成像图。白色箭头为99mTc信号的位置。
图12.组织水平荧光成像证实本发明结肠靶向递送胶囊(简称PL+ML胶囊)的结肠特异性响应释放。a，结肠炎大鼠口服PL或PL+ML胶囊18h后在胃、近端小肠(SI-1)、中段小肠(SI-2)、远端小肠(SI-3)和结肠处的共聚焦荧光成像图。比例尺为250μm。b，采用酶标仪对(a)图中各组织匀浆的荧光强度进行定量分析，数据以平均值±标准误表示(n＝3)。
图13.消化道分布IVIS图像证实本发明结肠靶向递送胶囊(简称PL+ML胶囊)的结肠特异性响应释放。PL+ML和PL胶囊在结肠炎大鼠消化道中的分布图像。a，不同时间点结肠炎大鼠口服PL+ML胶囊后消化道的IVIS图像。封装RhB的PL+ML胶囊在3、6和12h到达结肠前保持形态完整(右侧虚线框内为放大图像)。b，在服用封装RhB的PL+ML(上)或PL(下)胶囊后18h时结肠炎大鼠肠道的IVIS图像(右侧虚线框内为放大图像)。封装的RhB强度从弱到强显示为从红色到黄色；绿色箭头表示胶囊的位置。
图14.利用病人消化道液对本发明结肠靶向递送胶囊(简称PL+ML胶囊)的结肠炎症靶向释放能力进行评价。PL、PL+ML或PL+NL胶囊分别在胃液中培养第0h至第2h、小肠液中培养第2h至第10h、结肠液中培养第10h至第12h的累积释放量。消化道液收集自1-15号患者。
图15.本发明结肠靶向递送胶囊(简称PL+ML胶囊)在病人消化道液中的结肠靶向释放能力的统计分析。RhB被封装在胶囊中作为释放指示剂。a,b,PL胶囊和PL+ML胶囊在1-5号病人的胃液(a)和6-10号病人的小肠液(b)中的过早泄漏。对于左图中的a、b和c，每个样品进行了三次平行测量。对于右图中的a、b和c，P值表示在图表上；NS，无明显差异；非配对的双侧t检验；数据以平均值±标准误表示(n＝15)。
图16.本发明结肠靶向递送胶囊(简称PL+ML胶囊)对DSS诱导急性结肠炎大鼠的治疗方案。PL、PL+ML组，在10天内每天分别给予负载5-ASA(2.5mg/kg)的PL胶囊和PL+ML胶囊。对照组，未经治疗的结肠炎大鼠(DSS)和健康大鼠(Healthy)给予空白明胶胶囊。
图17.通过结肠镜检查评价本发明结肠靶向递送胶囊(简称PL+ML胶囊)对DSS诱导大鼠急性结肠炎的治疗效果。
图18.通过PAS染色病理切片评价本发明结肠靶向递送胶囊(简称PL+ML胶囊)对DSS诱导大鼠急性结肠炎的治疗效果。比例尺，100μm。
图19.通过H&E染色(hematoxylin-eosin staining)病理切片评价本发明结肠靶向递送胶囊(简称PL+ML胶囊)对DSS诱导大鼠急性结肠炎的治疗效果。比例尺，100μm。
具体实施方式
以下具体实施例参照附图详细地描述本发明，但无论如何本发明的保护范围不受具体实施例的限制。
实施例1：结肠菌酶响应聚合物的制备及表征
本实施例中，以纤维二糖为响应单体和β-环糊精为连接单体为例，发明人制备了一种菌酶响应聚合物，其结构单元如图1所示。
步骤1：结肠菌酶响应聚合物的合成
首先将超纯水和4mL 20％NaOH溶液(w/v)加入到3.9gβ-环糊精和1g纤维二糖中并搅拌溶解作为聚合物前体溶液。完全溶解后，将反应器置于50℃的水浴中，并滴加0.6mL环氧氯丙烷。24h后，通过透析除去多余的环氧氯丙烷。随后冻干得到淡黄色的凝胶状产物。
步骤2：结肠菌酶响应聚合物的表征
激光光散射法被用来测量聚合物的平均分子量。三个探测角度是45"、90"和135"。入射光的波长为690纳米。随反应时间增长，反应物呈现凝胶状后，根据E.Renard报道的分子量分布规律(Renard et al.,1997)，图2所示本聚合物的分子量在400,000以上，即聚合度x为25，y为38。
发明人还研究了纤维二糖与环糊精的投料比对得到的聚合物薄膜的机械强度的影响，如图3。
从不同投料比制备的菌酶响应聚合物薄膜的机械强度差异对比可以看出，当纤维二糖与环糊精的投料比大于1:5时，聚合物薄膜会有较强的机械强度，便于后续作为包衣使用。当纤维二糖与环糊精的投料比小于1:5时，聚合物薄膜的机械强度显著降低。
实施例2：结肠菌酶响应聚合物薄膜的制备及性能评价
本实施例中，利用实施例1中所述聚合物，提供一种薄膜的制备方法，并对该薄膜的酸碱稳定性及菌酶响应特异性进行评价。
2.1：结肠菌酶响应聚合物薄膜的制备
将合成的结肠菌酶响应聚合物在二甲基亚砜(DMSO)中稀释至1g/mL作为前体溶液。该溶液与1g/mL聚乙烯醇溶液以1:1体积比混合后，在65℃下真空干燥过夜形成薄膜，干燥即得产品。
2.2：薄膜的表征
薄膜的表征通过核磁共振氢谱(1H-NMR)验证。将样品溶解在500μl D2O中，然后转移到核磁共振管中。用400MHz核磁共振光谱仪在298K工作温度下测量1H-NMR光谱。使用MestReNova软件(v12.0.2)处理和分析1H-NMR光谱。
薄膜的特征官能团通过傅里叶变换红外(Fourier Transform infraredspectroscopy,FTIR)光谱仪验证。制样阶段，在载玻片上形成交联薄膜后进行冻干处理。在检测之前，将膜样品从载玻片上刮下，置于溴化钾片表面进行FTIR光谱表征。FTIR光谱以透射光的方式记录，范围为7800～450cm-1，分辨率为8cm-1，每个像素积累160个光谱，用OMNIC软件记录和分析。
该薄膜的红外光谱中含有纤维二糖特有β-1,4-葡萄糖苷键的特征峰(922cm-1)(图4a,4b)。同时，薄膜材料的1HNMR谱中具有纤维二糖的特征氢谱峰(4.41至4.58ppm)(图4c)，说明该薄膜含有纤维二糖单元，证实了聚合物薄膜的成功合成。
所得薄膜的微观结构通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)进行表征。β-环糊精交联薄膜用导电胶固定在SEM设备的载物台上，随后进行真空增镀以使待测样品导电。使用SEM对样品的表面和横截面形态进行拍摄分析。通过扫描电子显微镜观察，该薄膜的侧视图截面存在明显的交联网络结构，表明交联反应充分；并且其正视图表面规整没有裂纹，表明该薄膜保持了良好的机械强度和成膜性能(图5)。
2.3：结肠菌酶响应性聚合物薄膜的酸碱稳定性评价：
为了测试该聚合物薄膜的耐酸性和耐碱性，待测膜样品被贴在Slide-A-Lyzer G2透析小室的底部。将释放指示剂罗丹明B(RhB)溶解在弱酸缓冲液(醋酸钠缓冲液，pH 4.0)或弱碱缓冲液(磷酸盐缓冲液，pH 8.0)中，然后加入到透析小室内。在透析小室外添加10mL的弱酸或弱碱缓冲液作为释放介质。
该聚合物薄膜在与常用的海藻酸钠和壳聚糖交联薄膜的比较中，展示出了较强的耐酸碱能力。该聚合物薄膜在弱碱(蓝线，图6c)和弱酸(黄线，图6c)(表1-3)环境中2h内仅释放8.01％和1.7％。
表1.海藻酸钠薄膜在不同pH环境的累积释放度
表2.壳聚糖薄膜在不同pH环境的累积释放度
表3.菌酶响应聚合物薄膜在不同pH环境的累积释放度
2.4：结肠菌酶响应性聚合物薄膜的菌酶响应特异性评价：
为了测试菌酶响应聚合物薄膜的β-葡萄糖苷酶响应特异性，制备了含有20％(w/v)大鼠结肠匀浆液作为释放介质。在阴性对照组中，含有20％(w/v)大鼠结肠匀浆液预先加入50mM纤维二糖以抑制释放介质中β-葡萄糖苷酶的活性。整个释放过程在摇床中以37℃恒温和100rpm振荡速度避光进行。每隔10min收集50μl的释放介质，同时补充相同体积的空白释放介质，连续检测释放介质中的荧光强度直至120min。
在释放介质中加入β-葡萄糖苷酶后，50％的荷载荧光探针在10min内迅速释放(图7)(表4)。红外光谱显示，与β-葡萄糖苷酶共孵育后β-环糊精交联薄膜在922cm-1处的β-(1,4)-葡萄糖苷键特征峰消失(图8)，这些都表明β-环糊精交联薄膜实现了对β-葡萄糖苷酶的响应性释放。
表4.菌酶响应聚合物薄膜在在不同溶液中的响应性
实施例3结肠菌酶响应性聚合物薄膜制备的口服结肠靶向递送胶囊
本实施例中，以胶囊剂型为例，说明本发明所述结肠菌酶响应聚合物薄膜作为包衣材料制备的一种结肠靶向递送系统，评价其性质并用于口服结肠靶向递送。
3.1：口服结肠靶向递送胶囊的制备及表征
制备：首先，将本发明所述菌酶响应聚合物薄膜的前体溶液滴加进明胶胶囊壳中。将3D打印的金属模具垂直固定在胶囊壳中心，与胶囊壳间隔为300μm，使得菌酶响应聚合物薄膜(microbiota-responsive layer,以下数据展示及描述中简写为ML)前体溶液厚度为300μm，公差为50μm，然后在65℃的真空干燥箱中固化12h。固化后将ML从模具上脱模并修整。胶囊体和胶囊帽用同样的流程进行ML包衣制备。完成ML对胶囊壳内层的包衣制备后，将所递送的诊断或治疗试剂装进胶囊体和胶囊帽内进行配对封装。进一步，用包衣锅法将pH响应层(pH-responsive layer,PL)(滑石粉：柠檬酸三乙酯：尤特奇100的质量比为1:1:1.5的混合物，其中尤特奇100为一种可市购的制备pH响应聚合物的商品，该pH响应层可以包衣在本发明聚合物膜之外用于耐胃酸)前体溶液喷涂在上述ML内层包衣胶囊壳的外表面，烘干形成pH响应层包衣(以下数据展示及描述中简写为PL,该PL层也代表了利用已知聚合物制备的目前常用口服结肠靶向递送剂型)。包衣锅的参数设置如下：温度，55℃；空气流速，1000m3/h；喷雾速度，0.15mL/min；雾化空气压力，60磅每平方英寸(Pounds per squareinch,Psi)；锅内转速，50rpm；锅内直径，300mm。ML及PL包衣完成后，在65℃下进一步干燥15min，得到口服结肠靶向递送胶囊(以下数据展示及描述中简写为PL+ML胶囊)。
表征：为了对制备的PL+ML胶囊进行结构表征，将PL和ML涂层分别用RhB和异硫氰酸荧光素(FITC,fluorescein-5-isothiocyanate)进行标记。同时，将PL+ML胶囊倒置并固定在盖玻片上。荧光标记的胶囊的三维形态由共聚焦激光扫描显微镜在Ex 488/Em 520nm和Ex 561/Em 605nm条件下使用10×镜头进行成像(图9)。
步骤2：口服结肠靶向递送胶囊外药物特异性释放表征
为了测试结肠靶向释放性质，负载RhB荧光指示剂的胶囊被依次浸没于人工胃液(artificial gastric fluids,AGF)(0.1g胃蛋白酶和0.164mL稀盐酸溶解在10mL蒸馏水中，pH 1.2)、人工小肠液(artificial small intestinal fluids,ASF)(50mM KH2PO4,24mMNaOH,pH 6.8)和人工结肠液(artificial colonic fluids,ASF)(5mM H3PO4,4.5mM NaOH,pH 7.81)中。整个释放过程在摇床中以37℃恒温和100rpm振荡速度避光进行。在预定的释放时间点(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11和12h)，收集200μl的释放介质样品进行荧光定量。在每个时间点更新释放介质以保持释放测试条件在每个时间段内一致(图10)(表5)。PL胶囊代表了利用已知聚合物制备的目前常用口服结肠靶向递送剂型。PL+ML胶囊代表利用本发明所述的菌酶响应聚合物薄膜制备的创新口服结肠靶向递送剂型。从图9数据中可以看出PL+ML胶囊具有人工胃液和小肠液中的稳定性，仅能在人工结肠液中进行药物释放。
表5.结肠靶向递送胶囊在人工结肠液和结肠匀浆液中的响应性
步骤3：口服结肠靶向递送胶囊在炎性结肠部位进行药物特异性释放表征
同时利用SPECT/CT成像进行体内释放的示踪。将PL或PL+ML胶囊进行放射性核素99mTc标记，将大约1mCi的99mTc与100mg糊精混合，然后将其封装在PL和PL+ML胶囊中。PL胶囊代表了利用已知聚合物制备的目前常用口服结肠靶向递送剂型。PL+ML胶囊代表利用本发明所述的菌酶响应聚合物薄膜制备的创新口服结肠靶向递送剂型。大鼠口服99mTc标记的PL或PL+ML胶囊后在1、6、15和18h进行SPECT/CT成像以研究胶囊在消化道的体内释放情况。SPECT/CT成像以140KeV功率，从成像视野的15％窗位开始。
结果表明，PL+ML胶囊在硫酸葡聚糖钠盐(DSS)诱导的结肠炎大鼠模型中特异性在结肠释放。通过SPECT成像示踪了封装了99mTc的PL+ML胶囊的在体释放和泄露情况。封装的放射性核素99mTc探针，被用来指示胶囊的泄漏。结果显示，PL胶囊组的信号一直停留在上消化道，甚至在15h后也没有转移到结肠，表明几乎所有的荷载探针都在上消化道泄漏。相比之下，PL+ML胶囊组在经过15h的上消化道排空转运后，在结肠部位出现了强烈信号，表明其将荷载探针递送到了结肠部位；并在18h时信号逐渐扩散，表明PL+ML胶囊开始在结肠释放(图11)。
通过荧光共聚焦法进一步观察PL+ML胶囊口服后在消化道内的释放和分布情况，并对其组织匀浆进行了荧光定量(图12)。使用Apo 10×/0.4或Apo 10×/0.7物镜进行成像，通过Leica LAS AF软件获取和分析图像。共聚焦荧光成像具体参数设置如下：RhB(Ex514nm/Em 550nm～570nm)；Texas Red(Ex 561nm/Em 600nm～620nm)；使用帧间模式以400Hz扫描1024×1024像素的图像。对于IVIS成像，在Ex 535nm/Em 600nm对组织切片进行成像。荧光成像由Living Imaging软件获得并进行分析。组织匀浆的荧光定量由酶标仪测量，荧光定量具体参数设置如下：RhB(Ex 514nm/Em 550nm～570nm)；Texas Red(Ex 561nm/Em 600nm～620nm)。胃、小肠和结肠组织匀浆中的总荧光强度用于匀浆液荧光定量结果的归一化，
结果表明，给结肠炎大鼠口服封装荧光染料PL+ML胶囊后，在不同时间点将其消化道分离出并观察胃、近端小肠、中段小肠、远端小肠和结肠部位的荧光分布。结果显示，无菌酶响应聚合物薄膜包衣的胶囊(PL胶囊)在远端小肠中显示出强烈的荧光信号，表明仅靠pH响应性涂层不足以避免在上消化道的泄漏(图12a)。而口服PL+ML胶囊后，在小肠各段中均没有检测到荧光信号，只在结肠段观察到强烈荧光。消化道各部分的组织匀浆液中荧光定量结果与共聚焦观察一致，PL+ML胶囊在上消化道的泄漏量显著低于PL胶囊，且结肠内释放量为PL胶囊的1.37倍(图12b)。体外的组织荧光成像也证实了PL+ML胶囊在上消化道的为聚集的胶囊状信号，表明其保持完整无泄露；直到18h后显示为弥散的信号，表明其在结肠内降解释放(图13)。
试验例1菌酶响应聚合物薄膜制备的口服结肠靶向递送胶囊实现在临床患者结肠液样本中的特异性释放。
在本实验例中，以口服结肠靶向递送胶囊(PL+ML胶囊)在临床患者结肠液中的特异性药物释放为例，说明本发明所述菌酶响应聚合物薄膜作为包衣材料制备的口服结肠靶向递送系统可实现：1)在胃液和小肠液中对所递送药物的有效保护，和2)结肠液中递送药物的高效释放，验证了该递送系统对人体结肠液的特异性响应。
步骤1：结肠菌酶响应聚合物薄膜制备的口服结肠靶向递送胶囊在人体胃液、小肠液和结肠液中的药物释放评价
胶囊的体外消化液释放试验是在15mL由人体消化道液体组成的释放介质中进行，并在每个时间点更换释放介质以保持释放条件。先将1mg RhB封装在胶囊中作为释放指示剂，再将胶囊放入15mL释放介质中，最后将释放装置放置于摇床中以100rpm的速度振荡，并在37℃下保持避光。胶囊与不同释放介质的孵育时间及顺序安排如下：胶囊与病人胃液(1-5号病人)孵育2h，小肠液(6-10号病人)孵育8h，结肠液(11-15号病人)孵育2h。在每个临床样本组中平行测试三个胶囊在胃液、小肠液和结肠液中的顺序释放。在预先确定的时间点(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11和12h)，收集200μL释放介质样品进行定量。
由图14和图15可以看出，无菌酶响应聚合物薄膜包衣的PL胶囊在胃液和小肠液中大量泄露，以至在结肠液中时胶囊持续释放，进而无法表征其在结肠内的特异性释放程度；而具有菌酶响应聚合物薄膜包衣的PL+ML胶囊将荷载荧光指示剂保留在胶囊内，在小肠液中几乎没有泄漏，仅在结肠液中特异性释放。
步骤2：结肠菌酶响应聚合物薄膜制备的口服结肠靶向递送胶囊与非菌酶响应聚合物薄膜制备的口服胶囊在人体结肠液中的药物释放情况对比
为了进一步评估本菌酶响应聚合物薄膜制备的口服结肠靶向递送胶囊的患者结肠液内酶响应性释放，一个由PL和β-葡萄糖苷酶无响应性层(NL)组成的薄膜包衣被制备作为阴性对照。该NL层是由硝酸纤维素制备而成，强度与ML相当但是无结肠菌酶响应性。在患者结肠液中，与PL+NL胶囊相比，PL+ML胶囊的释放明显增加。PL+ML在结肠液中表现为明显的响应性释放，在2h内累计释放了约30％的荷载荧光指示剂，而PL+NL则表现为钝性没有显示明显的释放(图15c)。这表明本聚合物材料的β酶响应性释放在患者IBD结肠环境中依旧有效。
本实验例开展了结肠菌酶响应聚合物薄膜制备的口服结肠靶向递送胶囊在临床患者结肠液样本中的药物释放试验。结果表明该递送系统能够确保药物在胃液和小肠液中不被泄露的同时，实现药物在结肠部位的特异性释放。由于使用的胃液、结肠液及小肠液均为人体样本，说明本递送系统具有巨大的临床应用潜力。
试验例2结肠菌酶响应性聚合物薄膜制备的口服结肠靶向递送胶囊在结肠疾病治疗中的应用
在本实验例中，我们以急性结肠炎为疾病模型，进行了结肠菌酶响应聚合物薄膜制备的口服结肠靶向递送胶囊(PL+ML胶囊)对结肠疾病的治疗应用。证实了该胶囊对比利用已知聚合物制备的目前常用口服结肠靶向递送胶囊(PL胶囊)在结肠疾病治疗中的优势。
步骤1.构建DSS诱导大鼠急性结肠炎疾病模型并确定治疗方案
DSS诱导的大鼠急性结肠炎模型构建：DSS诱导急性结肠炎模型的构建是通过给予SD大鼠连续11天含6.5％(w/v)的DSS饮用水进行构建。
DSS诱导急性结肠炎大鼠的治疗给药方案：治疗从喂食DSS后的第1天开始。实验分为DSS组、PL组、PL+ML组。具体药物剂量设定和给药方案如下(图16)：(i)DSS组(空白明胶胶囊)；(ii)PL组(PL胶囊含2.5mg/kg游离5-ASA，每日1次)；(iii)PL+ML组(PL+ML含2.5mg/kg游离5-ASA，每日1次)。
实验过程中，实验动物被随机分配至各实验组。所有的灌肠操作均以水平姿势进行的，以模仿临床常用的灌肠姿势。在第11天进行肠镜检查前大鼠禁食12h，随后处死以进行各项后续分析。
步骤2.结肠菌酶响应聚合物薄膜制备的口服结肠靶向递送胶囊对DSS诱导大鼠急性结肠炎的治疗效果评价
通过大鼠结肠内镜下表现和病理染色进行治疗效果评价，结肠菌酶响应性薄膜包覆胶囊组对大鼠结肠炎症的治疗效果较其pH敏感层包覆组具有明显提升。
在DSS和PL组中，出现了明显的出血点和缺损的黏膜，表明有弥漫性的重度炎症；PL+ML组呈现出规则的结肠褶皱，有完整的黏膜覆盖(图17)。代表性的过碘酸雪夫染色(periodic acid-schiff stain,PAS)结果(图18)显示，与其他处理相比，PL+ML明显恢复了更多含有PAS染色阳性的颗粒(被染为紫色)，表明其促进了杯状细胞的黏蛋白分泌。代表性的苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色结果(图19)显示，PL+ML组固有层中的炎症浸润减少，隐窝变形程度降低。
本实验例开展了结肠菌酶响应性聚合物薄膜制备的口服结肠靶向递送胶囊在结肠炎性疾病治疗中的应用。实验结果表明，该口服结肠靶向递送胶囊对大鼠急性结肠炎的治疗效果优于其他无菌酶响应聚合物薄膜包覆胶囊，证实了该口服结肠靶向递送胶囊在结肠疾病治疗中的优势。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种结肠菌酶响应的聚合物，其特征在于其是由响应单体与连接单体聚合而成，其中所述响应单体为具有β-(1,4)-葡萄糖苷键的纤维二糖或/和具有β-半乳糖苷键的乳糖；连接单体为藉由交联剂或直接能与所述响应单体中羟基反应生成酯或者醚的单体。
2.按照权利要求1所述的聚合物，其特征在于所述聚合物对结肠中高丰度的菌酶β-葡萄糖苷酶或/和β-半乳糖苷酶进行响应并降解。
3.按照权利要求1所述的聚合物，其特征在于所述连接单体选自以下一种或几种：γ-环糊精、β-环糊精、羟丙基β环糊精、丙烯酸酯类、羟基丙烯酸，优选β-环糊精。
4.按照权利要求1所述的聚合物，其特征在于单个或多个响应单体单元通过交联剂连接或直接连接单个或多个连接单体单元。
5.按照权利要求1所述的聚合物，其特征在于响应单体的聚合度为20～80，例如30-40；连接单体的聚合度为20～50，例如20～30。
6.按照权利要求1所述的聚合物，其特征在于所述响应单体与连接单体在聚合过程中的投料质量比不低于1:5。
7.按照权利要求1所述的聚合物，其中所述聚合在交联剂存在下进行，所述的交联剂选自下组中的一种或几种：环氧氯丙烷、对苯二酚二羟乙基醚、二琥珀酰亚氨基辛二酸酯、和磺基琥珀酰亚氨基4-(N-马来酰亚氨基甲基)环己烷-1-羧酸酯；优选地，所述交联剂为环氧氯丙烷。
8.按照权利要求1-7任一项所述聚合物的制备方法，其特征在于，在碱性溶液中，响应单体与连接单体进行聚合反应，特别是在氮气保护下；优选反应温度为40-60℃。
9.按照权利要求8所述的制备方法，所述聚合反应在交联剂存在下进行，所述的交联剂选自下组中的一种或几种：环氧氯丙烷、对苯二酚二羟乙基醚、二琥珀酰亚氨基辛二酸酯、和磺基琥珀酰亚氨基4-(N-马来酰亚氨基甲基)环己烷-1-羧酸酯；优选地，所述交联剂为环氧氯丙烷。
10.按照权利要求1-7所述的聚合物制备的β-葡萄糖苷酶或/和β-半乳糖苷酶响应聚合物薄膜。
11.按照权利要求10所述聚合物薄膜的制备方法，其特征在于，将所述聚合物溶液或其与可药用辅料的混合物，通过溶剂挥发、相转移或化学交联方法形成薄膜。
12.按照权利要求11所述聚合物薄膜的制备方法，其中可药用辅料为下述辅料中的一种或多种：乙基纤维素，羟丙甲基纤维素，壳聚糖、聚乙二醇和聚乙烯醇，优选聚乙烯醇。
13.用权利要求1-7任一项所述的聚合物和/或权利要求10所述的聚合物薄膜构建的结肠靶向递送系统，用于疾病的诊断与治疗。
14.按照权利要求10所述聚合物薄膜所制备的口服结肠靶向递送胶囊。
15.按照权利要求1-7任一项所述的聚合物和/或权利要求10所述的聚合物薄膜在制备用于诊断和/或治疗疾病的结肠靶向递送系统例如胶囊中的用途。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1480219A (zh) * | 2003-05-26 | 2004-03-10 | 武汉大学 | 生物可降解的多重靶向结肠定位水凝胶及其制法和用途 |
| CN102600103A (zh) * | 2012-03-02 | 2012-07-25 | 北京科信必成医药科技发展有限公司 | 一种结肠定位释药的胶囊壳及其制备方法 |
| CN102764426A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-11-07 | 福建卫生职业技术学院 | 一种蝎毒蛋白多肽的结肠靶向制剂及其制备方法 |
| CN105412046A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-03-23 | 河北医科大学 | 一种姜黄素结肠靶向药物制剂及其制备方法 |
| CN108401418A (zh) * | 2016-11-17 | 2018-08-14 | 上海交通大学医学院 | 口服结肠靶向的递送系统及其制备方法和应用 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1480219A (zh) * | 2003-05-26 | 2004-03-10 | 武汉大学 | 生物可降解的多重靶向结肠定位水凝胶及其制法和用途 |
| CN102600103A (zh) * | 2012-03-02 | 2012-07-25 | 北京科信必成医药科技发展有限公司 | 一种结肠定位释药的胶囊壳及其制备方法 |
| CN102764426A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-11-07 | 福建卫生职业技术学院 | 一种蝎毒蛋白多肽的结肠靶向制剂及其制备方法 |
| CN105412046A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-03-23 | 河北医科大学 | 一种姜黄素结肠靶向药物制剂及其制备方法 |
| CN108401418A (zh) * | 2016-11-17 | 2018-08-14 | 上海交通大学医学院 | 口服结肠靶向的递送系统及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| S.J. CHOI, K.E. GECKELER: "A novel polycondensate containing cyclodextrin and lactose: Synthesis, metal-complexing properties, and degradation", POLYMER, vol. 48, pages 1445 - 1449, XP005909526, DOI: 10.1016/j.polymer.2007.01.030 * |
| SHOWN & C. N. MURTHY: "Synthesis and Characterization of Linear Water-soluble γ-Cyclodextrin based Polymers as Drug Carrier Systems", SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY, vol. 20, no. 06, pages 573 - 578 * |
| 李亚民;刘世勇;: "酶触发聚合物囊泡-核交联胶束转变用于响应性抗菌剂释放", 高分子学报, no. 07, pages 1178 - 1190 * |
| 梁建娣;宋三孔;王晓飞;: "菌群触发型前体药物在结肠靶向治疗中的研究进展", 中国药学杂志, no. 01, pages 1 - 6 * |
| 申婷婷;姚琳;余丽丽;马薇;: "刺激响应型聚合物在靶向肿瘤治疗中的应用进展", 化学工程师, no. 08, pages 57 - 63 * |
| 谭云鹰;傅俊杰;尹健;: "用于肿瘤靶向治疗的糖基前药研究进展", 药学进展, no. 07 * |
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