CN1208351C - 纳米晶体纤维素－肝素复合物及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纳米晶体纤维素(NCC)与肝素进行化合得到的纤维素-肝素复合物及其制备方法。该复合物结构为：见右式，其中m为8～25，n为25～75。本发明还提供了NCC与肝素通过醛类、活化的乙烯基化合物交联反应及开环交联反应制备该复合物的方法。该复合物既保持了肝素的抗凝血性和溶血脂功能，又使药物不被排出体外，变为长效药物；纳米药物能循环于人体大小血管之中，不堵塞血管，与人体相容性好，能达到治愈心血管疾病目的，具有良好的应用前景。

Description

纳米晶体纤维素-肝素复合物及其制法

技术领域  本发明属于纤维素技术领域，尤其涉及纳米晶体纤维素(NCC)与肝素进行化合得到的纤维素-肝素复合物及其制备方法。

技术背景  心血管疾病是一种严重危害人们身体健康的疾病。中国是世界上人口最多的国家，同时也是患心血管疾病最多的国家。据统计数字，中国高血压患者已超过1亿人，且每年递增200多万人。心血管疾病多为慢性病，目前，治疗或控制该类疾病的理想药物不多，因此，研制和开发此类特效药物尤为迫切。

肝素是最常见治疗心血管疾病的药物之一。肝素是从猪、牛、羊等动物的肠粘膜或肝、肺等组织中提取的一种粘多糖硫酸酯类化合物，具有如下的结构通式：

肝素能溶于水，有抗凝血性，临床上用于治疗因各种原因引起的血管血栓形成与栓塞，如心肌梗塞、肺栓塞、脑血管栓塞、外周静脉栓塞、血管手术及各种原因引起的弥散性血管内凝血症等。肝素的抗凝血作用主要有几个方面：1.抑制凝血致活酶的形成及作用，从而妨碍凝血酶原转变为凝血酶；2.使纤维蛋白原不能变为纤维蛋白；3.能阻碍血小板的凝集和破坏作用等。近年来对肝素的研究新发现主要有溶血脂等功能。

类肝素是一种具有与肝素类似功能的物质，类肝素是一类人工合成肝素，含-SO₃ ^-，-COO^-、-NHSO₃ ^-等功能基团，这些基团也能溶解血脂，也起到抑制凝血酶的作用，如聚葡萄糖硫酸钠、聚乙烯硫酸钠、聚丙烯酸硫酸钠等，类肝素分子量为7000左右。其典型的结构式为：

肝素在动物血液中含量甚小。医学上用肝素或类肝素口服液无效，一般制成针剂输入到病人血液之中。用于治疗心血管疾病的肝素为的分子量肝素，分子量约6000左右。但肝素或类肝素在人体内停留时间短，1～2天后就被肾脏排出体外，达不到完全溶解血酯、疏通血管等目的。要延长药效，需用载体连接。

日本ゼオン公司用纤维素与高碘酸反应使部分纤维素断链，再通过共价键与肝素连接，这样既不损害高分子的机械强度，又能使肝素形成牢固的化学接合，用于肌肉注射，提高肝素的疗效。这里的纤维素为一般微晶纤维素，粒径5～50μm。由于该反应使用昂贵的高碘酸，使得成本提高。并且由于所用的纤维素是一般微晶纤维素，当与肝素结合后，考虑到毛细血管的直径为10μm，所得化学键相连的肝素的粒径大部分都大于毛细血管的直径，导致堵塞毛细血管，使得该药物不能进行血管注射，因此不能充分发挥肝素的作用。

发明内容  本发明的目的提供一种用纳米晶体纤维素(NCC)与肝素结合的新型长效药物，它能在血管中循环流动，提高肝素在血液中的停留时间，用于治疗心血管疾病，以提高治疗效果。

本发明的另一个目的是提供该药物的制备方法。

本发明提供的纳米晶体纤维素与肝素的复合物为：

R＝CH₂，CH₃CH，OHC-CH，OHCCH₂CH₂CH₂CH，(CH₂O)₄，(CH₂O)₅

OHCCH₂CH₂CH₂CH(OH)CH，CH₂CHH₂SO₂CH₂CH₂，CH₂CH(OH)CH₂

其中m为8～25，n为25～75。

m优选10～14，n优选37～56。

本发明提供的纳米晶体纤维素与肝素结合的复合物的制备方法，包括如下步骤：先将粒径为10～80nm的纳米晶体纤维素加水配制成重量浓度为3～10％的悬浮液，再加入分子量为5000～8000的肝素、强碱、醛类或含环氧基化合物，于20～35℃下连续搅拌反应24～72小时得到交联产物，用酸中和产物，再经分离、洗涤收集产物，其中纳米晶体纤维素与肝素、强碱、醛类或环氧基化合物的摩尔比为100∶1～10∶15～60∶400～1500，优选100∶5～8∶30～50∶800～1100。

纳米晶体纤维素与肝素结合的复合物制备的另一种方法，包括如下步骤：先将粒径为10～80nm的纳米晶体纤维素加水配制成重量浓度为3～10％的悬浮液，氮气保护，60～100℃下，与占纳米晶体纤维素重量1～3％的过氧化物反应10～60分钟，再加入分子量为5000～8000的肝素、强碱和活化的乙烯基化合物于60～100℃下连续搅拌反应1～6小时得到交联产物，用酸中和产物，再经分离、洗涤收集产物，其中纳米晶体纤维素与肝素、强碱、活化的乙烯基化合物的摩尔比为100∶1～10∶15～60∶400～800，优选100∶5～8∶30～50∶500～600。

其中纳米晶体纤维素的粒径优选20～50nm，肝素的分子量优选5000～7000。

醛类可选自甲醛、乙醛、乙二醛、戊二醛、α-羟基己二醛、四聚甲醛、五聚甲醛等。

含环氧基化合物可选自环氧氯丙烷、环氧丙烷等。

活化的乙烯基化合物可选自二乙烯基砜、二乙烯基砜的硫代硫酸钠衍生物等。

过氧化物可选自过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢等。

强碱可选自氢氧化钠、氢氧化钾等。

NCC是从植物纤维如棉、麻、木材浆粕中经酸水解得到的纳米粒径的纤维素晶体，其制备方法在中国发明专利ZL 94115873.X及公开号为CN 1405218A、CN 1341663A、CN1267699A的发明专利申请都有介绍，一般粒径为3～100nm，聚合度在37～56，使用时可根据实验情况调节水解工艺，从而得到一定径粒的NCC；NCC的晶胞参数如下：a为0.835nm，b为0.790nm，c为0.103nm；NCC的结晶度为60～80％，它保留了纤维素的结构与化学成份，仍属天然纤维素结构，仅粒子属纳米颗粒。NCC不溶于水，但能分散于水中；NCC与人体相容性好，不起化学反应，也不影响人体正常的生理功能。作为药用NCC需经提纯，除去杂质，并符合医药药典指标才能应用。

NCC与肝素或类肝素通过化学连接制得的NCC-肝素或类肝素复合体药物。首先要确定NCC的粒径大小，以不能通过肾滤管孔径为原则，一般约为30nm，而肾的孔径为2～8nm。另外，NCC更不能妨碍血液循环流动，如果粒径太大，在人体的动脉与静脉连接的毛细血管(孔径约10μm)中，在进行微循环时，就会堵塞血管，直接影响人体细胞的营养供给和氧的交换，严重的会使局部组织坏死。NCC与肝素或类肝素通过化学键结合后，制成的药物为纳米级药物，将其输入人体血管后，便在血管中循环流动，能通过心脏、肺部、脑部，也能通过微循环系统，从动脉到静脉，畅通无阻，因为粒径几十纳米的药物相对于孔径10μm的微循环毛细血管就显得相当渺小了。因此，纳米药物便能长时间接触聚合血脂和聚合的纤维蛋白，使之逐渐溶解，通过人体代谢后排出体外，达到疏通血管，治疗高血压目的。纳米药物在血液中不易分解，也不起其它化学反应，在经过一年多时间后，纳米药物会被血液中的酶逐渐分解，肝素或类肝素会从NCC中脱落，由肾脏排出体外，NCC也会变为低分子量的纤维二糖、三糖、甚至葡萄糖而被人体吸收代谢，其代谢物对人体无害。

NCC与肝素的化学连接一般有如下几种：(a)用醛类交联反应：如甲醛、乙醛、乙二醛等。(b)用活化的乙烯基化合物的交联反应：如二乙烯基砜。(c)开环交联反应：如环氧氯丙烷。

以甲醛交联肝素为例，甲醛在碱性水溶液中，将NCC和肝素中的羟基连接为NCC-肝素复合体。这种化学键连接较之一般混合药物载体不同。因此，连接后的肝素不易脱落。

反应式如下：

             NCC-肝素复合体药物的反应方程式

产物经红外分析、核磁共振分析、X-射线衍射、元素分析、液相色谱分析、质谱分析、电镜分析、原子力显微镜分析等分析测试确定复合体纳米药物的结构与组成。

NCC-肝素复合体药物的消除。当人体受外伤或需要动手术时，需要终止肝素的抗凝血作用，恢复血液的凝血功能，可静脉注射聚己烷二甲胺基丙基溴化物，马上中和肝素，恢复血液凝血功能，防止失血现象发生。

本发明提供的用纳米晶体纤维素(NCC)与肝素或类肝素通过化学键连接，制得抗心血管疾病的纳米药物，它既保持了肝素的抗凝血性和溶血脂功能，又由于药物粒径大于肾小管孔径，使药物不被排出体外，变为长效药物；纳米药物能循环于人体大小血管之中，在溶解血脂的同时，不堵塞血管，与人体相容性好，能达到治愈心血管疾病目的，具有良好的应用前景。

具体实施方式

实施例1

用甲醛交联制备NCC-肝素复合物：

在500ml三口烧瓶中，将重量百分含量为5％、粒径为20nm(±5nm)的NCC悬浮液(去离子水配制)150ml于反应烧瓶中，加入10克分子量约6000的肝素和0.66克氢氧化钠，再加入浓度37wt％分析纯甲醛溶液30ml，待肝素溶解均匀，于35℃下连续搅拌反应30h得到交联产物。用1mol/L HCl中和产物至PH值为7，经超滤膜过滤分离，去离子水洗涤除去杂质，得NCC-肝素胶状悬浮液，经消毒灭菌后，配成针剂后应用。

实施例2

用乙醛交联制备NCC-肝素复合物：

在500ml三口烧瓶中，将重量百分含量为7％、粒径30nm(±5nm)的NCC悬浮液(去离子水配制)93ml于反应烧瓶中，加入14.4克分子量约7000的肝素和0.64克氢氧化钠，再加入分析纯乙醛15.8ml，待肝素溶解均匀，于30℃下连续搅拌反应24h得到交联产物。用1mol/LHCl中和产物至PH值为7，经超滤膜过滤分离，去离子水洗涤除去杂质，得NCC-肝素胶状悬浮液，经消毒灭菌后，配成针剂后应用。

实施例3

乙二醛交联制备NCC-肝素复合物：

在500ml三口烧瓶中，将重量百分含量为9％、粒径50nm(±5nm)的NCC悬浮液(去离子水配制)90ml于反应烧瓶中，加入21.0克分子量约5500的肝素和0.90克氢氧化钠，再加入分析纯乙二醛溶液30.5ml，待肝素溶解均匀，于25℃下连续搅拌反应60h得到交联产物。用1mol/L H₂SO₄中和产物至PH值为7，经超滤膜过滤分离，去离子水洗涤除去杂质，得NCC-肝素胶状悬浮液，经消毒灭菌后，配成针剂后应用。

实施例4

用环氧氯丙烷交联制备NCC-肝素复合物：

在500ml三口烧瓶中，将重量百分含量为8％、粒径60nm(±5nm)的NCC悬浮液(去离子水配制)90ml于反应烧瓶中，加入21.0克分子量约7500的肝素和0.90克氢氧化钠，再加入环氧丙烷30.5ml，待肝素溶解均匀，于30℃下连续搅拌反应48h得到交联产物。用1mo1/L HCl中和产物至PH值为7，经超滤膜过滤分离，去离子水洗涤除去杂质，50％乙醇洗涤残留环氧氯丙烷，再用去离子水洗至无杂质为止，得NCC-肝素胶状悬浮液，经消毒灭菌后，配成针剂后应用。得NCC-肝素胶状悬浮液，经消毒灭菌后，配成针剂后应用。

实施例5

用二乙烯基砜交联制备NCC-肝素复合物：

在500ml三口烧瓶中，将重量百分含量为5％、粒径35nm(±5nm)的NCC悬浮液(去离子水配置)加入150ml于反应烧瓶中，氮气保护，80℃反应，用0.1g过硫酸钾于NCC中引发20min，使NCC产生自由基后，再加入分子量约6000的肝素、0.66g氢氧化钠和40.0g二乙烯基砜，80℃下连续搅拌反应2h，产物经膜分离，用去离子水洗涤，50％乙醇洗涤，再用去离子水洗涤至无杂质为止，得重量百分含量为5％的NCC-合成肝素复合物悬浮液，经消毒灭菌后，配成针剂应用。

Claims (10)

1、结构如下的纳米晶体纤维素与肝素的复合物：

        R＝CH₂，CH₃CH，OHC-CH，OHCCH₂CH₂CH₂CH，

           OHCCH₂CH₂CH₂CH(OH)CH，CH₂CH₂SO₂CH₂CH₂，CH₂CH(OH)CH₂

其中m为8～25，n为25～75；

纳米晶体纤维素的粒径为10～80nm。

2、权利要求1的复合物，其中m为10～14，n为37～56。

3、权利要求1或2的复合物的制备方法，包括如下步骤：先将粒径为10～80nm的纳米晶体纤维素加水配制成重量浓度为3～10％的悬浮液，再加入分子量为5000～8000的肝素、强碱、醛类或含环氧基化合物，于20～35℃下连续搅拌反应24～72小时得到交联产物，用酸中和产物，再经分离、洗涤收集产物，其中纳米晶体纤维素与肝素、强碱、醛类或环氧基化合物的摩尔比为100∶1～10∶15～60∶400～1500。

4、权利要求3的方法，其中纳米晶体纤维素的粒径为20～50nm，肝素的分子量为5000～7000，纳米晶体纤维素与肝素、强碱、醛类或环氧基化合物的摩尔比为100∶5～8∶30～50∶800～1100。

5、权利要求3或4的方法，其中醛类选自甲醛、乙醛、乙二醛、戊二醛、α-羟基己二醛、四聚甲醛、五聚甲醛。

6、权利要求3或4的方法，其中含环氧基化合物选自环氧氯丙烷、环氧丙烷。

7、权利要求1或2的复合物的制备方法，包括如下步骤：先将粒径为10～80nm的纳米晶体纤维素加水配制成重量浓度为3～10％的悬浮液，氮气保护，60～100℃下，与占纳米晶体纤维素重量1～3％的过氧化物反应10～60分钟，再加入分子量为5000～8000的肝素、强碱和活化的乙烯基化合物于60～100℃下连续搅拌反应1～6小时得到交联产物，用酸中和产物，再经分离、洗涤收集产物，其中纳米晶体纤维素与肝素、强碱、活化的乙烯基化合物的摩尔比为100∶1～10∶15～60∶400～800。

8、权利要求7的方法，其中纳米晶体纤维素的粒径为20～50nm，肝素的分子量为5000～7000，纳米晶体纤维素与肝素、强碱、活化的乙烯基化合物的摩尔比为100∶5～8∶30～50∶500～600。

9、权利要求7或8的方法，其中活化的乙烯基化合物选自二乙烯基砜、二乙烯基砜的硫代硫酸钠衍生物。

10、权利要求7或8的方法，其中过氧化物选自过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢。