CN116135230A - 一种盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents

一种盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于抗炎药物技术领域，具体涉及一种盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒及其制备方法和应用。本发明无载体，盐酸小檗碱与吲哚菁绿利用π‑π堆积和静电相互作用结合，通过简单的自组装形成纳米颗粒，盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒在中性条件下稳定性好、分散均匀，且具有生物相容性好、无毒的特点，其可用于金黄色葡萄球菌感染的治疗，在皮肤伤口部位通过近红外光照射产生光热杀菌作用，同时纳米颗粒结构崩塌，释放盐酸小檗碱，实现化疗/光热联合抗菌作用。

Description

一种盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于抗炎药物技术领域，具体涉及一种盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒及其制备方法和应用。
背景技术
细菌感染是伤口愈合过程的一个重大威胁，常常延长伤口的愈合时间，严重时可引起菌血症等并发症，甚至导致死亡。抗生素的过度或不当使用导致了细菌耐药性的发生，成为全球公共卫生的一大威胁。为了解决这一全球性问题，开发一种既能降低细菌耐药风险，又能有效杀死细菌的抗菌材料来替代传统抗生素已成为迫切需要。
盐酸小檗碱是一种从黄连等中药中分离得到的低毒性天然异喹啉生物碱，具有抗病毒、抗菌、抗炎和抗肿瘤等多种活性。临床上已将其制成片剂以广泛用于治疗胃肠炎、细菌性痢疾等胃肠疾病。然而，单一治疗方式仍然无法完全避免耐药性的产生。吲哚菁绿是一种最为常见的近红外光热制剂，至今仍然是唯一受临床批准可用于光学医学成像和诊断的临床造影剂。然而，由于吲哚菁绿的水不稳定性和聚集性会导致其生理条件下猝灭，在机体内被快速清除以及在血浆中半衰期短(2～4分钟)等问题，限制了其在临床治疗中的应用。
为实现协同抗菌，研究人员开发了多种纳米载药递送体系，如脂质体、聚合物、金属-有机骨架材料和蛋白质等，能有效提高药物的靶向性、促进药物吸收、提高血药浓度和克服药物降解情况等。然而，载体辅助纳米药物的载药能力较低，通常不超过20％，并且载体诱导的副作用可能会阻碍其应用过程。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒及其制备方法和应用，本发明制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒分散性好，粒径分布均匀，具有良好的光热性能和生物相容性，在近红外光的照射下，发挥光热杀菌作用，同时释放盐酸小檗碱，实现化疗/光热联合抗菌。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的制备方法，所述制备方法在避光条件下进行，包括以下步骤：
将盐酸小檗碱和吲哚菁绿溶解于二甲基亚砜中，所得混合溶液进行透析，得到透析液；
将所述透析液离心，得到盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒。
优选的，所述盐酸小檗碱和吲哚菁绿的质量比为1:1～4。
优选的，所述混合溶液中盐酸小檗碱和吲哚菁绿的总质量浓度为0.5～5mg/mL。
优选的，所述透析的截留分子量为8～12kDa。
优选的，所述透析的时间为12～36h。
优选的，所述离心的速率为10000～14000rpm。
优选的，所述离心的时间为5～10min。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒，所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒为球形颗粒；所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的粒径为100～300nm；所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒由盐酸小檗碱和吲哚菁绿组成，其中盐酸小檗碱的质量百分含量为75～85％，余量为吲哚菁绿。
本发明还提供了上述技术方案所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒在制备抗菌药物中的应用。
本发明提供了一种盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的制备方法，所述制备方法在避光条件下进行，包括以下步骤：将盐酸小檗碱和吲哚菁绿溶解于二甲基亚砜中，所得混合溶液进行透析，得到透析液；将所述透析液离心，得到盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒。本发明无载体，盐酸小檗碱与吲哚菁绿利用π-π堆积和静电相互作用结合，通过简单的自组装形成纳米颗粒，盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒在中性条件下稳定性好、分散均匀，且具有生物相容性好、无毒的特点，其可用于金黄色葡萄球菌感染的治疗，在皮肤伤口部位通过近红外光照射产生光热杀菌作用，同时纳米颗粒结构崩塌，释放盐酸小檗碱，实现化疗/光热联合抗菌作用。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的SEM图；
图2为本发明实施例2制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的SEM图；
图3为本发明实施例3制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的SEM图；
图4为本发明实施例1制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的粒径分布图；
图5为本发明实施例1制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的药物释放性能图；
图6为本发明实施例1制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的光热效果图；
图7为本发明实施例1制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的光热性能图；
图8为本发明实施例1制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的体外抗菌效果图；
图9为本发明实施例1制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒在不同浓度下与L929小鼠成纤维细胞共培养24h后的细胞毒性图。
具体实施方式
本发明提供了一种盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的制备方法，所述制备方法在避光条件下进行，包括以下步骤：
将盐酸小檗碱和吲哚菁绿溶解于二甲基亚砜中，所得混合溶液进行透析，得到透析液；
将所述透析液离心，得到盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒。
如无特殊说明，本发明对所用制备原料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售商品即可。
本发明将盐酸小檗碱和吲哚菁绿溶解于二甲基亚砜中，得到混合溶液。
在本发明中，所述溶解在避光条件下进行；所述盐酸小檗碱和吲哚菁绿的质量比优选为1:1～4，更优选为1:1～3。
在本发明中，所述混合溶液中盐酸小檗碱和吲哚菁绿的总质量浓度优选为0.5～5mg/mL，更优选为2～3mg/mL。
在本发明中，所述溶解优选为在室温下进行搅拌；所述搅拌的速率优选为500～800rpm，更优选为500～600rpm；所述搅拌的时间优选为1～2h，更优选为2h。
得到所述混合溶液后，本发明将所述混合溶液进行透析，得到透析液。
在本发明中，所述透析的截留分子量优选为8～12kDa，更优选为10kDa。
在本发明的实施例中，所述透析可具体为：将所述混合溶液转移至透析袋中，然后置于去离子水中进行透析；本发明优选在所述透析过程中每隔3h更换一次去离子水。
在本发明中，所述透析的时间优选为12～36h，更优选为24h；所述透析在避光条件下进行。
得到所述透析液后，本发明优选将所述透析液离心，得到盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒。
在本发明中，所述离心在避光条件下进行；所述离心的速率优选为10000～14000rpm，更优选为11000～13000rpm，时间优选为5～10min，更优选为10min。
本发明制备得到的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒优选置于4℃保存。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒，所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒为球形颗粒；所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的粒径为100～300nm，优选为150～250nm；所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒由盐酸小檗碱和吲哚菁绿组成，其中盐酸小檗碱的质量百分含量为75～85％，优选为80％，余量为吲哚菁绿。
本发明还提供了上述技术方案所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒在制备抗菌药物中的应用。
在本发明中，所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒在制备抗菌药物中的应用方式优选为将所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒分散于超纯水中，得到盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒分散液；所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒分散液直接应用在皮肤创面上。
在本发明中，所述应用在皮肤创面上优选为使用时直接取适量所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒分散液滴在伤口创面处。本发明对盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒分散液的使用浓度和使用量没有具体限定，根据伤口大小和细菌感染的程度决定即可。
本发明对所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒在制备抗菌药物中的应用方式没有特殊限定，采用本领域熟知的应用方式即可。
本发明提供的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒可用于金黄色葡萄球菌感染的治疗，在皮肤伤口部位通过近红外光照射(808nm)产生光热杀菌作用，同时盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒结构崩塌，释放盐酸小檗碱，实现化疗/光热联合抗菌作用。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
将5mg盐酸小檗碱与5mg吲哚菁绿共同溶解于5mL二甲基亚砜中，置于磁力搅拌器上，以800rpm的转速室温避光搅拌2h，得到盐酸小檗碱和吲哚菁绿的总质量浓度为2mg/mL的混合溶液；
将所述混合溶液转移至截留分子量为10kDa的透析袋中，置于去离子水中避光透析24h，且在透析过程中每隔3h更换一次去离子水，透析结束后，将透析袋中的溶液以12000rpm离心10min浓缩，得到盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒(置于4℃保存)。
实施例2
将5mg盐酸小檗碱与10mg吲哚菁绿共同溶解于5mL二甲基亚砜中，置于磁力搅拌器上，以800rpm的转速室温避光搅拌2h，得到盐酸小檗碱和吲哚菁绿的总质量浓度为3mg/mL的混合溶液；
将所述混合溶液转移至截留分子量为10kDa的透析袋中，置于去离子水中避光透析24h，且在透析过程中每隔3h更换一次去离子水，透析结束后，将透析袋中的溶液以12000rpm离心5min浓缩，得到盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒(置于4℃保存)。
实施例3
将5mg盐酸小檗碱与20mg吲哚菁绿共同溶解于10mL二甲基亚砜中，置于磁力搅拌器上，以500rpm的转速室温避光搅拌2h，得到盐酸小檗碱和吲哚菁绿的总质量浓度为2.5mg/mL的混合溶液；
将所述混合溶液转移至截留分子量为10kDa的透析袋中，置于去离子水中避光透析24h，且在透析过程中每隔3h更换一次去离子水，透析结束后，将透析袋中的溶液以12000rpm离心10min浓缩，得到盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒(置于4℃保存)。
性能测试
(1)利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对实施例1～3制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒进行形貌学表征，结果分别如图1～3所示。
由图1～3可知，本发明制备得到的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的颗粒呈球形，大小均匀且分散良好。
(2)对实施例1制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的粒径进行统计，结果如图4所示。
由图4可知，本发明制备得到的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的平均粒径为208.26nm，粒径分布指数为0.05，表明该纳米颗粒分布均一。
(3)对实施例1得到的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的药物释放性能进行表征，表征方法如下：将1mg盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒分散在1mL磷酸盐缓冲溶液(PBS，pH＝7.4)中，置于37℃恒温摇床，以150rpm的转速孵育24h，分别在0、0.5、1、2、4、6、8、12、24h取上清液测定360nm波长处的吸光度，通过计算得到盐酸小檗碱的累计释放率。其中，近红外光照射(NIR)组在孵育前用808nm激光器以1W/cm2的功率密度照射10min。结果如图5所示。
由图5可知，在PBS中孵育24h后，盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒组仅释放10.98％的盐酸小檗碱，而近红外光照射组的盐酸小檗碱累计释放率可达到67.73％。该结果显示，在无近红外光照射时，盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒可以稳定存在，而在近红外光照射后，可以快速释放盐酸小檗碱。实验结果表明，近红外光的照射可以实现盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒中盐酸小檗碱的控制释放，这有助于纳米颗粒在特定部位发挥治疗作用。
(4)对实施例1得到的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的光热性能进行表征，具体为：使用808nm激光器以1W/cm2的功率密度分别对不同浓度(25、50、75、100μg/mL，溶剂为超纯水)的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒照射5min，在照射过程中需每30s记录溶液的温度。结果如图6和图7所示。
由图6可得，通过计算得到纳米颗粒的光热转换效率为36％。光热转换效率的计算过程如下所示：
使用808nm激光器以1W/cm2的功率密度对浓度为50μg/mL的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒照射5min，然后冷却至室温，在照射过程中需每30s记录溶液的温度。
光热转换效率(η)的计算方法如下：
Figure BDA0004125715260000071
其中，h为传热系数，s是容器的表面积，QDis表示激光在溶剂和容器作用下激光的散热，I为激光功率，A为样品在808nm处的吸光度。
其中，m是样品的质量，C是溶液的比热容(Cwater＝4.2J/(g·℃))，τs是相关的时间常数。
t＝-τsIn(θ)
Figure BDA0004125715260000072
θ是一个无量纲参数，称为驱动力温度。
Figure BDA0004125715260000073
首先，根据降温过程的温度计算出各时间点对应的θ，再通过时间t与ln(θ)线性拟合得到相关时间常数τs＝176.16，最后带入公式计算得到光热转换效率η＝36％。
如图7所示，本发明得到的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的水溶液在浓度为50μg/mL，体积为200μL，使用808nm激光器以1W/cm2的功率密度照射5min后，可以从24.7℃升至66.4℃，温度升高41.7℃，通过降至室温的过程计算处光热转换效率为36％，证明该纳米颗粒具有良好的光热性能，可用于光热治疗。
(5)对实施例1得到的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒进行体外抗菌性能表征，具体为：分别将900μL不同浓度(25、50、75、100μg/mL)的样品与100μL，OD600nm＝0.1的金黄色葡萄球菌溶液置于37℃恒温培养箱共培养18h，其中近红外光照射(808nm)组在共培养前用808nm以1W/cm2的功率密度照射3min，之后将金黄色葡萄球菌溶液稀释20倍，涂布于肉汤琼脂平板上，置于37℃恒温培养箱培养18h。使用ImageJ软件统计平板的菌落数，计算得到抑制率。实验结果如图8所示。
由图8可知，盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒加近红外光照射组在25μg/mL的低浓度下，对金黄色葡萄球菌的抑制率达到87.50％，而未加近红外光照射组仅能达到1.54％。此外，按盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒中盐酸小檗碱与吲哚菁绿的质量比为4:1来算，同等培养条件下，浓度为20μg/mL的盐酸小檗碱对金黄色葡萄球菌的抑制率为16.71％，浓度为5μg/mL的吲哚菁绿对金黄色葡萄球菌的抑制率为10.38％，加近红外光照射后抑制率可达到59.5％。即使提高浓度后，各组抑制率都有一定提升，但盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒加近红外光照射组的抑制率仍大于另外四组。由此可见，本发明制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒在近红外光照射后，即使在低浓度下也能有效杀伤金黄色葡萄球菌，表明盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒在近红外光照射后能发挥良好的杀菌作用。
(6)对实施例1得到的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的生物相容性进行表征，具体为：将不同浓度(0，6.25，12.5，25，50，100，200，400μg/mL)的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒与L929小鼠成纤维细胞共培养24h，之后采用CCK-8法试剂盒，按说明书方法测试细胞活力，计算得到细胞存活率。实验结果如图9所示。
由图9可知，各组与L929小鼠成纤维细胞共培养24h后，按浓度从低到高(0，6.25，12.5，25，50，100，200，400μg/mL)对应的细胞存活率分别为99.89％，104.78％，105.80％，103.75％，95.73％，88.11％，86.37％，82.92％，细胞存活率均在80％以上，表明盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒在该范围内对L929细胞无明显毒性，具有较好的生物相容性。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (9)

1.一种盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法在避光条件下进行，包括以下步骤：
将盐酸小檗碱和吲哚菁绿溶解于二甲基亚砜中，所得混合溶液进行透析，得到透析液；
将所述透析液离心，得到盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述盐酸小檗碱和吲哚菁绿的质量比为1:1～4。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中盐酸小檗碱和吲哚菁绿的总质量浓度为0.5～5mg/mL。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述透析的截留分子量为8～12kDa。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述透析的时间为12～36h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离心的速率为10000～14000rpm。
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述离心的时间为5～10min。
8.权利要求1～7任一项所述制备方法制备的盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒，其特征在于，所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒为球形颗粒；所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒的粒径为100～300nm；所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒由盐酸小檗碱和吲哚菁绿组成，其中盐酸小檗碱的质量百分含量为75～85％，余量为吲哚菁绿。
9.权利要求8所述盐酸小檗碱/吲哚菁绿纳米颗粒在制备抗菌药物中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115607672A (zh) * 2022-10-28 2023-01-17 宁波大学 一种新吲哚菁绿/盐酸小檗碱自组装近红外光热纳米试剂及其制备

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CN115607672A (zh) * 2022-10-28 2023-01-17 宁波大学 一种新吲哚菁绿/盐酸小檗碱自组装近红外光热纳米试剂及其制备

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