CN1480219A

CN1480219A - 生物可降解的多重靶向结肠定位水凝胶及其制法和用途

Info

Publication number: CN1480219A
Application number: CNA031280307A
Authority: CN
Inventors: 刘芝兰; 卓仁禧; 胡菡
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2004-03-10
Anticipated expiration: 2023-05-26
Also published as: CN1204925C

Abstract

本发明公开了一种生物可降解的多重靶向结肠定位水凝胶及其制法和用途。由魔芋葡甘聚糖水溶液在氧化还原引发剂引发下，与丙烯酸接枝共聚，偶氮化合物为交联剂，合成得到水凝胶。该水凝胶利用了魔芋葡甘聚糖和偶氮化合物不被人体消化酶消化，只在结肠部位被微生物降解的特点以及聚丙烯酸的粘膜粘附性和溶胀行为对pH的响应性，从而具有多重结肠定位的功能，可用作结肠定位释药载体，特别是蛋白质多肽类药物的结肠定位释放载体。

Description

生物可降解的多重靶向结肠定位水凝胶及其制法和用途

技术领域

本发明涉及一种生物可降解的多重靶向结肠定位水凝胶及其制法和用途。

背景技术

近年来，随着生物技术的发展，蛋白质及多肽药物的研究已经越来越受到人们的关注。利用生物技术开发的多肽蛋白质类生物大分子药物不断涌现，被认为是21世纪药物的主流方向。这类药物大多为内源性物质，其药理作用强，副作用少，很少引起过敏反应，但由于：①给药或释药部位粘膜透过性低，药物吸收差；②体液造成的药物水解或酶解，使药物稳定性差；③肝脏的首过作用，使得这类药物生物半衰期短，生物利用度较低，因此目前常见的给药途径是注射给药。为了克服频繁注射给药的局限以及减轻注射给药造成的痛苦，也为了增强药物对作用部位的靶向性和生物利用度，寻找新的高效便捷的给药方式成为蛋白质多肽类药物商品化的关键技术。

随着药物制剂技术向高效、低毒方向发展，靶向或定位释放技术成为主要手段之一。其中口服结肠定位给药系统由于具有某些独特优势而被认为是蛋白质多肽药物口服给药的理想剂型。口服结肠定位给药系统是通过口服达到结肠定位释放的目的，结肠定位释药具有以下优点：①可以有针对性地治疗结肠部位的疾病，如结肠炎、结肠癌等，避免药物在胃和小肠的吸收，降低毒副作用，增加结肠部位的药物浓度，从而可提高疗效或降低用药剂量；②可以输送蛋白类药物安全通过胃和小肠，避免胃和小肠内蛋白酶对药物的降解，研究表明，结肠内的蛋白酶活性比胃和小肠内的低得多，结肠壁对大分子的穿透阻力也比小肠壁小，因此对于在胃肠道内容易被酶破坏的蛋白多肽类药物，经结肠定位给药吸收，极具临床应用价值；③食物在人体结肠部位的滞留时间一般为5天，因而结肠定位给药的研究有助于对某些在结肠有吸收的缓、控释制剂的开发和利用；④口服结肠定位释药系统有利于减轻病人痛苦，提高其顺应性，例如有些治疗结肠炎、结肠癌的制剂是通过直肠灌注或以栓剂形式给药，而将其制成口服制剂则可大大方便病人使用。结肠定位释药的上述优点在药物吸收方面具有重要意义。

目前，结肠定位释药系统的设计策略主要有以下几种：

①前药。药物与载体之间的键通过结肠细菌的酶还原和降解而触发药物释放，典型的酶包括偶氮还原酶、糖苷酶、糖苷酸酶。

②pH依赖型。药物定位机制是依靠胃肠道各部位pH值的不同，载体的溶胀程度不同，从而药物的溶出度不同。

③时滞型。药物经口服吸收依次经胃、小肠到达结肠需时间约6小时即所谓的时滞。该方法是利用控制释放技术使药物在胃、小肠不释放，而到达结肠开始释放达到结肠定位给药的目的。

④酶解触发型。药物释放机制为非淀粉多糖或偶氮聚合物载体在胃和小肠不降解，而

在结肠特异性酶的作用下降解而释放出药物。该方法能获得好的结肠定位，是一种极具前景的定位策略。

魔芋属天南星科植物，其块茎富含储备性多糖魔芋葡甘聚糖(Konjac glucomannan，简写作KGM)。魔芋葡甘聚糖是魔芋精粉的主要成分，约占干品重的50％～60％。

魔芋葡甘聚糖是主链由D-甘露糖和D-葡萄糖以β-1，4吡喃糖苷键连结的杂多糖，在主链甘露糖的C3位上存在着通过β-1，3键结合的支链结构，大约每32个糖残基上有3个左右支链，支链只有几个残基的长度，并且某些糖残基上可能有乙酰基团，约每19个糖残基上有一个，以酯的方式相结合。魔芋葡甘聚糖中甘露糖和葡萄糖的组成摩尔比约为1.5～1.7，通常为1.6。

魔芋葡甘聚糖分子含有活泼的-OH基，可以通过酯化，硝化，醚化，接枝等化学改性制备新型的魔芋葡甘聚糖衍生物，提高其水溶胶的粘度，稳定性及各种性能，使其具有适合各种用途的新功能，从而扩大其应用范围；还可通过共混、交联及复合改性与其它材料发生化学或物理结合，从而得到优良的新材料。

高分子水凝胶是亲水高分子的体型网络，它在水中可溶胀并保持大量水分而又不溶解。水凝胶在生物化学、医学、农业、日用化工等领域的许多用途，引起了科学工作者的普遍关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物可降解的多重靶向性结肠定位水凝胶及其制法和用途。

本发明提供的技术方案是：生物可降解的多重靶向性结肠定位水凝胶，由魔芋葡甘聚糖水溶液在水溶性氧化还原引发剂引发下，与丙烯酸接枝共聚，偶氮化合物交联，合成得到。

上述水凝胶的制备方法，由魔芋葡甘聚糖水溶液在水溶性氧化还原引发剂引发下，与丙烯酸接枝共聚，以双乙烯基偶氮化合物为交联剂交联，采用表面活性剂使反应体系成均相，合成得到生物可降解的多重靶向结肠定位水凝胶。

上述水溶性氧化还原引发剂为硝酸铈铵。

上述交联剂为4，4’-二(甲基丙烯酰胺基)偶氮苯；其用量为丙烯酸量的0.13-7.0％(质量百分比)。

上述接枝共聚反应温度为25～70℃，最好为35～45℃。

上述魔芋葡甘聚糖水溶液的浓度为0.1～2.0％(质量百分比)，最好为0.5～1.0％(质量百分比)。

上述表面活性剂最好是非离子型表面活性剂，其用量为反应体系总量的0.01％～0.2％(质量百分比)。

本发明所得多重靶向性结肠定位生物可降解水凝胶可用作药物，特别是蛋白质多肽类药物的口服给药载体，构成结肠定位药物控制释放体系。

水凝胶的结构经红外光谱(FT-IR)分析表征，扫描电镜分析，并研究了其溶胀行为。

本发明首次采用水溶性魔芋葡甘聚糖通过与丙烯酸单体接枝共聚并采用含偶氮功能团的交联剂交联的方法制备生物可降解水凝胶，具有多重靶向性结肠定位释药功能。采用魔芋葡甘聚糖作为水凝胶的骨架有如下优点：价廉容易得到，本身具有有益生理活性，生物相容性好，安全无毒，制备水凝胶反应条件温和，可采用水相反应，这点对于蛋白质多肽类大分子药物的载药非常有利。

本发明结合了几种定位策略的优势，在新的靶向载体中，采用酶解定位的魔芋葡甘聚糖为水凝胶骨架，同时以酶解定位的偶氮化合物作为交联剂，得到主链、侧链结构均可降解的水凝胶，克服单一酶解速率慢的缺点，将提高蛋白质多肽药物在结肠的释药速率，提高生物利用度；以如丙烯酸为接枝共聚单体，利用其pH靶向性，使载体在胃及低pH环境不溶胀或低溶胀，还有羧基和葡萄糖残基的黏膜粘附性，增加生物相容性和药物作用时间。

附图说明

图1为魔芋精粉的红外光谱图；

图2为本发明多重靶向性结肠定位生物可降解水凝胶的红外光谱图。

具体实施方式

本发明生物可降解的多重靶向性结肠定位水凝胶是由魔芋葡甘聚糖水溶液在水溶性氧化还原引发剂(如硝酸铈铵)引发下，与丙烯酸单体接枝共聚，以双丙烯基偶氮化合物为交联剂交联合成得到的。

本发明的具体合成路线示意如下：

式中BMAAB为4，4’-二(甲基丙烯酰胺基)偶氮苯。

实施例：1、多重结肠靶向KGM水凝胶的合成

反应溶液A：称取1.62克KGM，溶于200毫升45℃水中，并放置足够时间，使之分散均匀，通入氩气赶走空气，1.461克硝酸铈铵溶解于稀硝酸中后加入，搅拌10分钟。

反应溶液B：0.045克表面活性剂OP-10溶于适量水中，将0.147克4，4’-二(甲基丙烯酰胺基)偶氮苯和40毫升丙烯酸一起加入表面活性剂水溶液中，并搅拌30分钟使之溶解均匀，总的体积为100毫升。

在搅拌下将反应溶液B滴加到反应溶液A中，继续搅拌10分钟，在45℃恒温水槽中反应24小时。再于烘箱中45～50℃下烘至失重50％，取出后依次用蒸馏水、NaHCO₃水溶液(pH为8左右)、蒸馏水浸泡至水溶液为中性。然后，烘箱中60℃下烘干得到所需生物可降解的多重靶向性结肠定位水凝胶。2、平衡溶胀率的测定

分别用磷酸氢二钠和磷酸二氢钾配制pH＝7.4，氯化钾和盐酸配制pH＝2.2的缓冲溶液。准确称取一定量KGM水凝胶于100ml烧杯中，然后分别加入上述缓冲液50ml，使凝胶吸水，直到溶胀平衡。吸液率按下式计算：

吸液率＝(W_s-W_d)/W_d

式中W_d为干样品重；W_s为质量为W_d的干样品吸水溶胀平衡后的水凝胶物重。

依据上述方法测得吸液率分别为180倍(pH＝7.4)和5.5倍(pH＝2.2)。3、红外光谱

红外光谱采用FTIR8000(日本岛津)光谱仪测量，测定样品膜的反射光谱。

红外光谱见图1、图2。图1是未反应的魔芋葡甘聚糖的红外谱图。图1在3344.7cm^-1处为羟基吸收峰，2887.7cm^-1处为魔芋葡甘聚糖中亚甲基的C-H振动峰，1726.3cm^-1处则为酯基的吸收峰，874.8cm^-1和805.1cm^-1处为甘露糖的特征吸收带。图2在2800～3500cm^-1的宽峰为羧基和羟基的吸收，2924.6cm^-1处为水凝胶中亚甲基的C-H振动峰，1697.6cm^-1处为羧基的吸收峰。图2与图1相比，1726.3cm^-1处羰基的吸收峰被1697.6cm^-1处羧基的吸收峰掩盖而只显示1697.6cm^-1处的宽峰。874.8cm^-1和805.1cm^-1处的峰移向低波数798.4cm^-1处。表明KGM与丙烯酸发生了接枝共聚反应。

Claims

1.一种生物可降解的多重靶向结肠定位水凝胶，由魔芋葡甘聚糖水溶液在水溶性氧化还原引发剂引发下，与丙烯酸接枝共聚，偶氮化合物为交联剂交联，合成得到。

2.权利要求1所述水凝胶的制备方法，其特征是：由魔芋葡甘聚糖水溶液在水溶性氧化还原引发剂引发下，与丙烯酸接枝共聚，以偶氮化合物为交联剂交联，合成得到多重靶向结肠定位药物释放载体。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：水溶性氧化还原引发剂为硝酸铈铵。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是：交联剂为4，4’-二(甲基丙烯酰胺基)偶氮苯；其用量为丙烯酸的0.13～7.0％(质量百分比)。

5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是：接枝共聚反应温度为25～70℃。

6.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是：接枝共聚反应温度为35～45℃。

7.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是：魔芋葡甘聚糖水溶液的质量百分比浓度为0.1～2.0％。

8.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是：魔芋葡甘聚糖水溶液的质量百分比浓度为0.5～1.0％。

9.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是：采用表面活性剂使反应体系成均相，表面活性剂为非离子型表面活性剂，其用量为反应体系总量的0.01％～0.2％(质量百分比)。

10.权利要求1所述生物可降解的多重靶向结肠定位水凝胶用作药物口服给药体系的载体。