一種利用纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠負載與緩釋藥物的方法與流程
2023-05-27 07:11:42 3
本發明涉及一種利用水凝膠負載與緩釋藥物的方法，特別涉及一種利用纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠負載與緩釋藥物的方法，屬於有機高分子材料技術領域。
背景技術：
現代醫學涉及藥物遞送和治療用植入物和凝膠，應用過程必須是無毒的，生物相容的，同時仍提供用於成功治療所需的性質和功能。目前，生物醫學和製藥研究所接受調查的潛在用途，證明控釋基質的水凝膠主要存在凝膠活化性能方面的問題，特別是可注射水凝膠。經常使用的交聯劑是潛在的有毒化合物，需要在使用前萃取凝膠，因此，進行活化的外部源呈現額外的併發症和毒性。環境敏感型水凝膠具有傳遞藥物分子的孔道，對生理環境敏感，特別適合作為水溶性藥物和易被胃腸酶分解的蛋白類藥物載體，環境敏感型纖維素水凝膠，通過感應環境因素的變化改變其溶脹收縮狀態，從而控制藥物釋放。利用環境敏感型水凝膠控制藥物的釋放，可以改變傳統給藥方式如片劑、針劑、膠囊等，改善給藥後血藥濃度波動大的缺點以減少患者的痛苦，而且可以實現自動釋放所需量的藥物。
目前水凝膠已被用於遞送各種治療劑，如酶、抗菌劑、抗體、疫苗、避孕和激素等。但口服給藥總是面臨由於藥物釋放位置的挑戰。許多口服藥物很容易被人體消化吸收、破壞，當他們經過胃(pH值接近1.4)很容易在酸性環境中失活。因此，藥物的有效成分不能有效地被人體吸收。研究表明，口服藥物有望在小腸裡釋放，其pH值和溫度分別接近7.4和37℃。因此，目前對藥物載體的研究，具有抵抗酸性環境是研究的重點。
在藥物載體的製備領域，中國專利(CN105708790A)「一種高分子囊泡水凝膠藥物載體的製備及應用」公開了一種高分子囊泡水凝膠藥物載體的製備及應用，包括如下步驟：高分子聚合物溶液的製備；高分子囊泡溶液的製備；高分子囊泡複合水凝膠的製備，將藥物裝載入高分子囊泡複合水凝膠，運用大分子-單體對的方法來組裝高分子囊泡，組裝的高分子囊泡由兩部分組成，第一部分是帶有磺酸根和羧酸根的生物大分子，第二部分是帶有叔氨基的聚甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯短鏈，將含高分子囊泡的水溶液和甲基丙烯酸羥乙酯單體混合，加入光引發劑I2959引發聚合形成複合水凝膠藥物載體，最後藥物通過吸附的方式負載到水凝膠藥物載體中；中國專利(CN105250214A)「一種胺基酸修飾的聚合物納米水凝膠藥物載體的製備方法」溶劑中加入單體、引發劑和交聯劑，經回流沉澱聚合製備得到高均勻度的聚合物納米水凝膠凝膠微球，室溫下通過碳二亞胺偶聯方法，得到修飾各種胺基酸的聚合物納米水凝膠，該可聚合物納米水凝膠作為藥物載體，用於抗癌藥物負載；中國專利(CN101664557A)「一種兼具光敏性和溫敏性納米水凝膠藥物載體材料」提供一種兼具光敏性和溫敏性的納米水凝膠藥物載體材料與製備方法，具有核-殼結構，核為納米金核，殼為聚異丙基丙烯醯胺殼，將納米金顆粒分散於水溶液中，加入丙烯醯胺，得懸浮液A，靜置、離心後收集沉澱，並將沉澱重新分散於去離子水中，得懸浮液B，加入異丙基丙烯醯胺、N，N′-亞甲基雙丙烯醯胺、十二烷基硫酸鈉和水溶性藥物，即得懸浮液C，攪拌，加入過氧化苯甲醯反應，得懸浮液D，離心後，收集沉澱，即可得到兼具光敏性和溫敏性的納米水凝膠藥物載體材料；美國專利(US9421271)「Sustained-release drugcarrier composition」公開了一種用於延長釋放活性成分的組合物，包含由可生物降解的聚合物形成的飽和脂質基質，此外，還提供了製備基質組合物的方法和使用該基質組合物在受試者的體內釋放活性成分的控釋方法。截至目前，還未見到利用木粉作為纖維素來源製備得到的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠，用於負載和緩釋藥物的相關工藝技術出現。
技術實現要素：
為了克服目前合成類藥物載體生物相容性差、藥物釋放過快等問題，利用廉價木粉製備的可再生纖維素基水凝膠作為藥物載體，應用於口服藥物的負載和緩釋，本發明的目的是提供一種利用纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠負載與緩釋藥物的方法。
為實現上述目的，本發明的技術方案是採用以下步驟：
1)將木粉加入到-10℃預冷的氫氧化鉀和尿素混合液中，室溫攪拌7-9min，在-50℃下冷凍2.5-4h，得到溶解纖維素溶液；
2)將步驟1)得到的溶解纖維素溶液在65℃水浴和機械攪拌下通氮氣10-20min，加入0.4-0.6g引發劑反應3-5min，加入3-4g丙烯醯胺和0.01-0.03g交聯劑反應1-1.5h，取出水洗至中性，無水乙醇浸泡12h，進行冷凍乾燥，得到纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠；
3)稱取步驟2)得到的經冷凍乾燥的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠0.03-0.09g置於100mL 0.5mol/L藥物溶液中，室溫浸泡6-24h，搖床震蕩2-4h，實現纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠的藥物負載；
4)將步驟3)得到的已負載藥物的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠放入pH 7.4、37℃的100mL蒸餾水中，釋放12h，實現纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠負載藥物的緩釋。
所述的木粉為楊木粉、桉木粉、橡木粉中的一種。
所述的氫氧化鉀和尿素混合液為氫氧化鉀、尿素、水質量百分比為5:10:85的混合液，氫氧化鉀和尿素混合液與木粉的質量比為45-55:1。
所述的引發劑為過氧化苯甲醯，濃度為0.03-0.09g/mL；所述的交聯劑為二亞乙基三胺，濃度為0.03-0.05g/mL。
所述的負載藥物為布洛芬、磺胺中的一種。
與背景技術相比，本發明具有的有益效果是：
本發明將製備的高生物相容性纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠藥物載體應用於藥物的負載和緩釋，拓展了纖維素基水凝膠的應用領域，體現了纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠在口服藥物傳遞上的應用價值。
附圖說明
圖1是實施例1負載了布洛芬藥物的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠在25和37℃對布洛芬的累計釋放量曲線圖。
圖2是實施例1負載了磺胺藥物的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠在25和37℃對磺胺的累計釋放量曲線圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
實施例1:
1)將楊木粉按氫氧化鉀和尿素混合液與木粉45:1的質量比加入到-10℃預冷的氫氧化鉀、尿素、水質量百分比為5:10:85的氫氧化鉀和尿素混合液中，室溫攪拌8min，在-50℃下冷凍3.5h，得到溶解纖維素溶液；
2)將步驟1)得到的溶解纖維素溶液在65℃水浴和機械攪拌下通氮氣10min，加入0.4g濃度為0.09g/mL的過氧化苯甲醯反應5min，加入3g丙烯醯胺和0.01g濃度為0.05g/mL的二亞乙基三胺反應1h，取出水洗至中性，無水乙醇浸泡12h，進行冷凍乾燥，得到纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠；
3)稱取步驟2)得到的經冷凍乾燥的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠0.05g置於100mL 0.5mol/L布洛芬或磺胺藥物溶液中，室溫浸泡12h，搖床震蕩4h，得到負載布洛芬或磺胺的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠(a,)；
4)將步驟3)得到的已負載布洛芬或磺胺的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠放入pH 7.4、37℃的100mL蒸餾水中，釋放12h，實現纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠對布洛芬或磺胺的緩釋。
實施例2:
1)將桉木粉按氫氧化鉀和尿素混合液與木粉50:1的質量比加入到-10℃預冷的氫氧化鉀、尿素、水質量百分比為5:10:85的氫氧化鉀和尿素混合液中，室溫攪拌9min，在-50℃下冷凍2.5h，得到溶解纖維素溶液；
2)將步驟1)得到的溶解纖維素溶液在65℃水浴和機械攪拌下通氮氣15min，加入0.6g濃度為0.03g/mL的過氧化苯甲醯反應3min，加入4g丙烯醯胺和0.02g濃度為0.05g/mL的二亞乙基三胺反應1.3h，取出水洗至中性，無水乙醇浸泡12h，進行冷凍乾燥，得到纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠；
3)稱取步驟2)得到的經冷凍乾燥的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠0.07g置於100mL 0.5mol/L布洛芬或磺胺藥物溶液中，室溫浸泡18h，搖床震蕩3h，得到負載布洛芬或磺胺的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠(b,)；
4)將步驟3)得到的已負載布洛芬或磺胺的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠放入pH 7.4、37℃的100mL蒸餾水中，釋放12h，實現纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠對布洛芬或磺胺的緩釋。
實施例3:
1)將橡木粉按氫氧化鉀和尿素混合液與木粉55:1的質量比加入到-10℃預冷的氫氧化鉀、尿素、水質量百分比為5:10:85的氫氧化鉀和尿素混合液中，室溫攪拌8min，在-50℃下冷凍3h，得到溶解纖維素溶液；
2)將步驟1)得到的溶解纖維素溶液在65℃水浴和機械攪拌下通氮氣20min，加入0.5g濃度為0.05g/mL的過氧化苯甲醯反應4min，加入3g丙烯醯胺和0.03g濃度為0.04g/mL的二亞乙基三胺反應1.5h，取出水洗至中性，無水乙醇浸泡12h，進行冷凍乾燥，得到纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠；
3)稱取步驟2)得到的經冷凍乾燥的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠0.03g置於100mL 0.5mol/L布洛芬或磺胺藥物溶液中，室溫浸泡6h，搖床震蕩4h，得到負載布洛芬或磺胺的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠(c)；
4)將步驟3)得到的已負載布洛芬或磺胺的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠放入pH 7.4、37℃的100mL蒸餾水中，釋放12h，實現纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠對布洛芬或磺胺的緩釋。
實施例4:
1)將桉木粉按氫氧化鉀和尿素混合液與木粉50:1的質量比加入到-10℃預冷的氫氧化鉀、尿素、水質量百分比為5:10:85的氫氧化鉀和尿素混合液中，室溫攪拌7min，在-50℃下冷凍4h，得到溶解纖維素溶液；
2)將步驟1)得到的溶解纖維素溶液在65℃水浴和機械攪拌下通氮氣10min，加入0.5g濃度為0.07g/mL的過氧化苯甲醯反應5min，加入4g丙烯醯胺和0.01g濃度為0.03g/mL的二亞乙基三胺反應1.2h，取出水洗至中性，無水乙醇浸泡12h，進行冷凍乾燥，得到纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠；
3)稱取步驟2)得到的經冷凍乾燥的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠0.09g置於100mL 0.5mol/L布洛芬或磺胺藥物溶液中，室溫浸泡24h，搖床震蕩2h，得到負載布洛芬或磺胺的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠(d)；
4)將步驟3)得到的已負載布洛芬或磺胺的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠放入pH 7.4、37℃的100mL蒸餾水中，釋放12h，實現纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠對布洛芬或磺胺的緩釋。
測定實施例1、2、3、4得到的4種負載布洛芬的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠的藥物負載率。表1為由實施例1、2、3、4所製備的負載布洛芬的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠在室溫下的藥物負載率測定結果。由表1數據可知，採用本發明所述方法得到的負載布洛芬的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠(a)、負載布洛芬的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠(b)、負載布洛芬的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠(c)、負載布洛芬的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠(d)在室溫下均可達到良好的藥物負載效果。
如圖1，實施例1負載布洛芬的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠在25、37℃對布洛芬藥物的累計釋放量曲線圖可看出，在pH 7.4(模擬腸液)、37℃時布洛芬的釋放率和釋放量比25℃高；如圖2，實施例1負載磺胺的纖維素基溫度和pH敏感型水凝膠在25、37℃對磺胺藥物的累計釋放量曲線圖也可看出，在pH＝7.4(模擬腸液)、37℃時磺胺的釋放率和釋放量比在25℃高，這說明該纖維素基水凝膠非常適用於將負載的口服藥物在人體小腸環境中進行緩釋。
表1
以上列舉的僅是本發明的具體實施例。本發明不限於以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護範圍。