一種蠶絲蛋白膠囊及其製備方法與流程

2023-07-12 00:15:01 3

本發明屬於生物藥物控釋材料技術領域，涉及一種蠶絲蛋白膠囊及其製備方法，特別是涉及一種可控緩釋、藥物活性高效保持的蠶絲蛋白膠囊及其製備方法。

背景技術：

可控緩釋、藥物活性高效保持的膠囊在醫藥衛生、生物技術領域具有廣泛的研究和應用價值。一般情況下，藥物(活性製劑)的可控緩釋功能是指在一個特定的藥物體系內，藥物可按預先設定的速度釋放到周圍環境(例如人體)中去，從而在某段時間內，在特定的區域，藥物的濃度可以保持在某個事先設定的範圍內。可控緩釋在提高藥效，減少給藥頻率，增加安全性，降低藥物毒副作用等方面有顯著的作用。

目前，可控緩釋主要是利用聚合物作為藥物的載體或基質製成一定的劑型，即製成緩釋劑，從而實現活性製劑的可控釋放。其中，膠囊劑作為一種最常見的劑型，是指用物理或化學方法使原藥分散，然後用聚合物包裹和固定起來，形成具有一定包覆強度的囊體。物理型膠囊緩釋劑是將活性製劑(藥物)「溶解」(均勻分散)在基質材料中或用其它物理方法使之與基質材料形成一體而製成的劑型。藥物的緩釋過程控制主要通過擴散作用與滲透作用實現。被包覆的物質(藥物或者其它活性製劑)稱為囊核，形成包覆膜的材料稱為囊皮(或膜、殼、囊壁、包膜等)，藥物通過囊皮的半透膜性能或開裂溶解特性控制原藥釋放；囊皮通常由天然或合成高分子材料組成，主要包括聚醯胺、聚脲、聚酯、纖維素、多孔水凝膠和蛋白質類等。

蠶絲是熟蠶結繭時分泌液凝固而成的連續長纖維，蠶絲蛋白是從蠶絲中提取的天然高分子纖維蛋白，含量約佔蠶絲的70％～80％，含有18種胺基酸。在經不溶化處理過程中，蠶絲蛋白的結構會發生從任意捲曲到β結構的轉變。在蠶絲蛋白發生結構轉變後，側鏈與側鏈間、側鏈與主鏈間以及分子與分子之間可形成大量的氫鍵結合，產生大量的次級交聯點，可以有效地控制蠶絲蛋白的溶解性。根據我們最近的研究發現(Advanced Materials,2015,27,4273–4279)，蠶絲蛋白基質中分布的活性製劑能夠長時間保持其生物活性，具有高效保持藥物活性的特點。此外，蠶絲蛋白本身具有良好的機械性能和理化性質，並且與人體有極好的生物相容性，所以蠶絲蛋白被廣泛應用於生物醫學研究領域。

技術實現要素：

鑑於以上情況，本發明的目的在於提供一種蠶絲蛋白膠囊及其製備方法，通過對蠶絲蛋白的水溶性和降解特性的調節，控制蠶絲蛋白膠囊包裹藥物的釋放過程，製備的蠶絲蛋白基膠囊不僅具有優異的生物相容性，藥物緩釋控制方式更加靈活，同時能夠長時間保持藥物的活性。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種蠶絲蛋白膠囊的製備方法，所述製備方法包括：

製備蠶絲蛋白溶液；

藥物與所述蠶絲蛋白溶液混合，形成藥物和蠶絲蛋白的混合溶液；

將所述藥物和蠶絲蛋白的混合溶液乾燥製備成特定形狀的膠囊；

調節所述膠囊中蠶絲蛋白的水溶性和降解性能。

優選地，所述製備蠶絲蛋白溶液的方法為：

1)將蠶繭置於碳酸鈉溶液中加熱，進行脫膠，形成蠶絲；

2)將所述蠶絲置於超純水中洗滌，重複數次，進行乾燥；

3)將乾燥後的所述蠶絲浸沒於溴化鋰溶液中並充分混合，保溫一定時間，得到蠶絲蛋白與溴化鋰的混合溶液；

4)將所述蠶絲蛋白與溴化鋰的混合溶液裝入透析袋中，置於超純水中透析；

5)透析後，將所述透析袋中的溶液進行離心分離，收集上層清液，最終得到所需的蠶絲蛋白溶液。

優選地，所述步驟1)中，蠶繭為去除蠶蛹的蠶繭殼。

優選地，所述蠶繭為整體開口蠶繭或剪碎蠶繭，其中，所述剪碎蠶繭的形狀為條形或方形，面積為1～1000mm2，當然，所述剪碎蠶繭的形狀也可以是其他合適的形狀，在此不限。

優選地，所述步驟1)中，碳酸鈉溶液的濃度為0.01～100g/L，蠶繭質量和碳酸鈉溶液體積比為10：(1～100)g/L。

優選地，所述步驟1)中，加熱方式為電爐加熱或高壓鍋加熱，加熱溫度為50～121℃，加熱壓強為0.1～2MPa，加熱時間為1s～1000h。

優選地，所述步驟2)中，洗滌方式為攪拌洗滌或靜置浸泡，其中，攪拌洗滌的攪拌方式為機械攪拌或磁力攪拌，磁力攪拌速度為1r/min～2000r/min；單次洗滌過程中，蠶絲和水質量比為1:10～1:1000，時間為1s～200h，每次洗滌後取出蠶絲並擠幹，洗滌重複次數為1～50次。

優選地，所述步驟2)中，進行乾燥的方式為自然風乾或加熱通風乾燥，其中，加熱通 風乾燥的加熱溫度為40～100℃，乾燥時間為0.1～100h。

優選地，所述步驟3)中，溴化鋰溶液濃度為0.01～2g/mL，乾燥的蠶絲質量和溴化鋰溶液體積比為(1～100)：100g/mL。

優選地，所述步驟3)中，保溫溫度為20～100℃，保溫時間為0.1～100h。

優選地，所述步驟4)中，透析袋規格為10～10000000Da，透析方式為靜置透析或磁力攪拌透析，其中，磁力攪拌透析的攪拌速度為1～2000r/min，透析過程中換水的時間間隔為0.1～100h，每次所換超純水的體積為1mL～1000L。

優選地，所述步驟5)中，離心分離的轉速為1～40000r/min，時間為1s～10h，離心時的溫度為-3～10℃。

優選地，所述藥物與蠶絲蛋白溶液混合的方式為直接混合或添加促混劑混合。

優選地，製備的所述膠囊的形狀為實心橢圓形、方塊形、三角形塊、圓塊、圓顆粒、薄膜形狀或者空殼結構，所述膠囊的結構形式為單種藥物與蠶絲蛋白膠囊或者多種藥物與蠶絲蛋白複合結構膠囊。當然，所述膠囊的形狀也可以是其他合適的形狀，在此不限。

優選地，調節所述膠囊中蠶絲蛋白的水溶性和降解特性的方式為使用固化劑或水蒸氣退火，採用的固化劑為甲醇，固化時間為1s～1000h；採用水蒸氣退火，退火溫度為1～100℃，時間為1s～1000h，真空度為-100～-25KPa(相對於大氣壓)。

本發明還公開一種蠶絲蛋白膠囊，由上述方法製備獲得。

如上所述，本發明的一種蠶絲蛋白膠囊及其製備方法，包括蠶絲蛋白溶液的製備、包藥膠囊製備和緩釋特性調節。本發明具有以下有益效果：通過對膠囊中蠶絲蛋白的水溶性和降解特性的調節，可以控制蠶絲蛋白膠囊包裹藥物的釋放過程。蠶絲蛋白基膠囊不僅具有優異的生物相容性，藥物緩釋控制方式更加靈活，同時能夠長時間保持藥物的活性。

附圖說明

圖1為本發明製備方法的工藝流程圖。

圖2～圖4為本發明實施例二中製備蠶絲蛋白基單種藥物膠囊的結構流程圖。

圖5～圖10為本發明實施例三中製備蠶絲蛋白基多種藥物膠囊的結構流程圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精 神下進行各種修飾或改變。

請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。

實施例一

如圖1所示，本發明提供一種蠶絲蛋白膠囊的製備方法，具體製備步驟為：

首先執行步驟S1，製備蠶絲蛋白溶液。

製備所述蠶絲蛋白微針的具體方法為：

1)將蠶繭置於碳酸鈉溶液中加熱，進行脫膠，形成蠶絲。

其中，所述蠶繭採用去除了蠶蛹的蠶繭殼。可以是整體開口的蠶繭，也可以是剪碎的蠶繭。如果採用剪碎的蠶繭，則形狀條形或者方形，當然，也可以是其他合適的形狀，在此不限。所述蠶繭的面積為1～1000mm2。

作為示例，所述碳酸鈉溶液的濃度為0.01～100g/L，加入的蠶繭質量和碳酸鈉溶液體積比為10：(1～100)g/L。加熱方式為電爐加熱或高壓鍋加熱，加熱溫度為50～121℃，加熱時間為1s～1000h，加熱壓強為0.1～2MPa。

2)將所述蠶絲置於超純水中洗滌，重複數次，進行乾燥。

作為示例，本步驟所述洗滌可以是攪拌洗滌或者靜置浸泡。其中，攪拌洗滌可以是機械攪拌或磁力攪拌。若採用磁力攪拌，則磁力攪拌速度為1r/min～2000r/min。單次洗滌過程中，蠶絲和水質量比為1:10～1:1000，時間為1s～200h，每次洗滌後取出蠶絲並擠幹，洗滌重複次數為1～50次。乾燥的方式為自然風乾或加熱通風乾燥，其中，加熱通風乾燥的加熱溫度為40～100℃，乾燥時間為0.1～100h。

3)將乾燥後的所述蠶絲浸沒於溴化鋰溶液中，保溫一定時間，得到蠶絲蛋白與溴化鋰的混合溶液。

作為示例，所述溴化鋰溶液的濃度為0.01～2g/mL，乾燥的蠶絲質量和溴化鋰溶液體積為(1～100)：100g/mL，保溫溫度為溫度為20～100℃，保溫時間為0.1～100h。

4)將所述蠶絲蛋白與溴化鋰的混合溶液裝入透析袋中，置於超純水中透析。

作為示例，所述透析袋規格為10～10000000Da(道爾頓)，透析方式為靜置透析或磁力攪拌透析，其中，磁力攪拌透析的攪拌速度為1～2000r/min，透析過程中換所述超純水的時間間隔為0.1～100h，每次所換超純水的體積為1mL～1000L。

5)透析後，將所述透析袋中的溶液進行離心分離，收集上層清液，最終得到所需的蠶絲蛋白溶液。

作為示例，所述離心分離的轉速為1r/min～40000r/min，時間為1s～10h，離心時的溫度為-3℃～10℃。

製備的所述蠶絲蛋白溶液中，蠶絲蛋白的分子量可以是一種，也可以是多種的組合。

然後製備步驟S2，將藥物與所述蠶絲蛋白溶液混合，形成藥物和蠶絲蛋白的混合溶液。

所述藥物與蠶絲蛋白溶液混合的方式為直接混合或添加促混劑混合。例如，添加的促混劑可以是醋酸等。

接著執行步驟S3，將所述藥物和蠶絲蛋白的混合溶液乾燥製備成特定形狀的膠囊。

將所述藥物和蠶絲蛋白的混合溶液填充在不同形狀的藥物模具中，製備成不同形狀的膠囊。製備的所述膠囊的形狀為實心橢圓形、實心方塊形、實心三角形塊、實心圓塊、實心圓顆粒或實心薄膜形狀，當然，也可以是空殼結構或其他合適的形狀，在此不限。所述膠囊的結構形式為單種藥物與蠶絲蛋白膠囊或者多種藥物與蠶絲蛋白複合結構膠囊。

作為示例，本步驟中所述乾燥方式為常溫常壓乾燥，溫度為25℃，壓力為101.325KPa，乾燥時間為1s～1000h。

最後執行步驟S4，調節所述膠囊中蠶絲蛋白的水溶性和降解性能。

調節所述膠囊中蠶絲蛋白的水溶性和降解特性的方式為使用固化劑或水蒸氣退火，採用的固化劑為甲醇，固化時間為1s～1000h；採用水蒸氣退火，退火溫度為1～100℃，時間為1s～1000h，真空度為-100～-25KPa(相對於大氣壓)。通過調節所述膠囊中蠶絲蛋白的水溶性和降解性能，可以很好的控制蠶絲蛋白膠囊包裹藥物的釋放過程。

實施例二

本實施例製備的蠶絲蛋白膠囊用於止血和腦瘤治療。

如圖2～圖4所示，1為蛇血血清與替莫唑胺混合液，2為煮1h的蠶絲蛋白溶液，3為藥物與蠶絲蛋白混合溶液，4、5、6、7分別為橢圓形、圓形、方形、三角形藥物膠囊。具體的實施步驟包括：

首先執行步驟S1：如圖2所示，製備蠶絲蛋白溶液2。

具體的，在本實施例中，首先，將每份10g蠶繭剪碎置於4L濃度為2g/L的碳酸鈉溶液中，用電爐加熱沸騰並磁力攪拌，轉速為200r/min，加熱時間為1h。

然後，將每份煮過的蠶絲置於2L超純水中攪拌洗滌捏幹，重複6次，再進行乾燥，攪拌速度為200r/min，攪拌時間20min，每次所換超純水的體積為2L，乾燥方式為25℃、常 壓(0.1MPa)下乾燥。

接著，將乾燥的蠶絲浸沒於濃度為0.98g/mL的溴化鋰溶液中，溴化鋰溶液的體積與乾燥後蠶絲的關係為4mL:1g，在60℃保溫4h，得到蠶絲蛋白與溴化鋰的混合溶液。

接著，將蠶絲蛋白與溴化鋰的混合溶液裝入截留分子量為3500Da透析袋中，置於4L超純水中透析，間隔0.5h換一次超純水，每次換水體積4L，透析總共48h；

最後，透析過的蠶絲蛋白溶液在4℃下離心分離，轉速12000r/min，離心時間30min，收集上層清液，最終得到所需的蠶絲蛋白溶液2。

然後執行步驟S2，如圖2～圖3所示，將藥物與所述蠶絲蛋白溶液混合，形成藥物和蠶絲蛋白混合溶液3。

具體的，本實施例中，將5mL蠶絲蛋白溶液2與10μL蛇血血清和50mg替莫唑胺混合液1混合在一起，獲得藥物與蠶絲蛋白混合液3。

接著執行步驟S3，如圖4所示，將所述藥物和蠶絲蛋白的混合溶液乾燥製備成特定形狀的膠囊。

具體地，將藥物與蠶絲蛋白混合液3填充在不同形狀的藥物模具中，25℃常壓(0.1MPa)下乾燥24h，獲得橢圓形、圓形、方形或三角形藥物膠囊塊4、5、6和7。

接著執行步驟S4，調節所述膠囊中蠶絲蛋白的水溶性和降解性能。

將藥物膠囊塊4、5、6、7在真空下水蒸氣退火處理4h，調節蠶絲蛋白的水溶性和降解特性，控制蠶絲蛋白膠囊包裹藥物的釋放過程。

實施例三

本實施例製備的蠶絲蛋白膠囊陣列用於黑色素瘤治療。

如圖5～圖10所示，8為達卡巴嗪，9為煮0.5h蠶絲蛋白溶液，10為達卡巴嗪與蠶絲蛋白混合溶液，11為達卡巴嗪藥物膠囊，12為Cediranib藥劑，13為煮2h蠶絲蛋白溶液，14為Cediranib藥劑與蠶絲蛋白混合溶液，15為達卡巴嗪和Cediranib複合膠囊。具體的實施步驟包括：

本實施例中步驟S1與實施例二中的S1操作相似，區別在於，本實施例步驟S1中需配置兩份含有碎蠶繭的碳酸鈉，對兩份含有碎蠶繭的碳酸鈉溶液統一用電爐加熱，時間分別為0.5h和2h。

然後執行步驟S2，如圖5～圖6所示，將藥物與所述蠶絲蛋白溶液混合，形成藥物和蠶絲蛋白的混合溶液。

具體的，本實施例中，將100μL蠶絲蛋白溶液9與50mg達卡巴嗪8混合在一起，獲得 達卡巴嗪與蠶絲蛋白混合溶液10。

接著執行步驟S3，如圖7所示，將所述藥物和蠶絲蛋白的混合溶液乾燥製備成特定形狀的膠囊。

具體地，將達卡巴嗪與蠶絲蛋白混合溶液10填充在橢圓形藥物模具中，25℃常壓(0.1MPa)下乾燥24h，獲得橢圓形達卡巴嗪藥物膠囊塊11。

接著執行步驟S4，調節所述膠囊中蠶絲蛋白的水溶性和降解性能。

將達卡巴嗪藥物膠囊塊11在真空下水蒸氣退火處理24h，調節蠶絲蛋白的水溶性和降解特性，控制蠶絲蛋白膠囊包裹藥物的釋放過程。

接著，如圖8～圖9所示，再將50μL蠶絲蛋白溶液13與50mg Cediranib藥劑12混合在一起，獲得Cediranib藥劑與蠶絲蛋白混合溶液14。

最後將達卡巴嗪藥物膠囊11包裹在Cediranib藥劑與蠶絲蛋白混合溶液14中，製成達卡巴嗪和Cediranib藥劑複合膠囊15，25℃常壓(0.1MPa)下乾燥24h。

綜上所述，本發明提供一種蠶絲蛋白膠囊及其製備方法，包括如下步驟：首先製備蠶絲蛋白溶液；然後將藥物與所述蠶絲蛋白溶液混合，形成藥物和蠶絲蛋白的混合溶液；接著將所述藥物和蠶絲蛋白的混合溶液乾燥製備成特定形狀的膠囊；最後調節所述膠囊中蠶絲蛋白的水溶性和降解性能。本發明通過調節蠶絲蛋白的水溶性和降解特性，控制蠶絲蛋白膠囊包裹藥物的釋放過程，並且，提出的膠囊結構形式包括單種藥物與蠶絲蛋白膠囊和多種藥物與蠶絲蛋白複合結構膠囊。本發明的蠶絲蛋白基膠囊不僅具有優異的生物相容性，藥物緩釋控制方式更加靈活，同時能夠長時間保持藥物的活性。

所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。