專利名稱：抗消化淀粉及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種抗消化淀粉及其制備方法，本發明還涉及了該抗消化淀粉在用作口服結腸靶向藥物控釋載體的應用。
背景技術：
口服結腸靶向給藥技術給藥，不僅使用方便、患者易接受，且藥物可以較高濃度分散于整個結腸，這對藥物的吸收和疾病的治療極為有利。要成功使藥物通過口服結腸靶向給藥，制備和開發優良的、理想的藥物載體是關鍵技術之一，它必須具有在上消化道中不被降解，同時又能在結腸中以可控速率降解并將藥物釋放的特性。
目前，研究的結腸靶向藥物載體主要有pH依賴型、時間依賴型和結腸特異菌群降解型(芳香族偶氮聚合物和含有糖甙鍵的多糖)等幾類。由于人體回腸末端的pH值要比結腸部位還要高，使得pH依賴型的制劑往往會在回腸末端處解體而較早的釋藥；利用腸道轉運時間設計的時滯劑型也由于藥物在上消化道特別是在胃中的排空時間和胃中的食物類型以及藥物微粒的大小等有關，腸道轉運時間波動較大而存在一定困難。結腸菌群降解型是利用結腸菌群產生的酶作用于包裹材料而引起藥物釋放的，該系統具有更強的靶向性。自Saffran等首次用偶氮類聚合物作為胰島素及其它肽類藥物的結腸靶向載體材料將藥物有效運轉到結腸以來(Saffran M，et.al.，Science，2331081，1986)，人們合成了許多可作為結腸靶向藥物載體的偶氮聚合物。但是偶氮類小分子化合物是一種強的致癌物質，偶氮類聚合物是否有致癌性值得研究。這類合成聚合物在臨床使用之前，都必須經過深入細致的毒理學研究，造成開發周期較長，費用較高等缺陷；多糖類大分子，尤其是殼聚糖、淀粉等天然多糖物質具有很好的生物相容性，作為藥物的輔料、穩定劑、崩解劑等已經被廣泛應用于醫藥工業中，同時部分多糖本身還具有生理活性，是極具開發前景的藥物資源。由于多糖類物質易于化學和生物改性，具有價廉、來源廣泛、穩定性高、安全、無毒、親水、良好的成膜性以及易于形成凝膠等優良特性，已成為很有發展潛力的靶向藥物傳遞系統載體。Milojevic等發現鏈淀粉和乙基纖維素的包衣系統不僅能抵抗腸胃中酸和各種酶的降解作用，而且還能被結腸中的微生物所降解，表明鏈淀粉和乙基纖維素可作為口服結腸靶向給藥系統的載體，體外試驗證明，用鏈淀粉和乙基纖維素作包衣可使5-ASA和葡萄糖藥物在結腸中得到良好的緩釋效果(Milojevic S.et al，J.Control.Release，3885-94，1996b)。
抗消化淀粉(有些學者譯為“抗酶解淀粉”、“抗性淀粉”)英文名為ResistantStarch或Enzyme-Resistant Starch，簡稱RS，它是近幾年引起國內外重視的功能型淀粉衍生物，具有不能被人體上消化道內淀粉酶降解消化吸收，但能夠被結腸中的微生物所酵解而生成短鏈脂肪酸的特性；而且抗消化淀粉還具有生理活性，對結腸癌、糖尿病、心血管疾病等具有重要的治療作用，具備理想多功能口服結腸靶向定位給藥系統載體材料的條件。
目前，將抗消化淀粉用作口服結腸靶向藥物的控釋載體尚未見有報道。
發明內容
本發明的目的在于針對已有技術存在的缺點，提供一種性能良好的抗消化淀粉，這種抗消化淀粉由于不能被人體上消化道內淀粉酶降解消化吸收，可以保護藥物順利通過上消化腸道而不被破壞；達到結腸后，抗消化淀粉被結腸中的微生物特異地降解，藥物就會釋放出來，具有良好的結腸靶向性，另外通過對抗消化淀粉在結腸中的生物降解速率的調控，可以達到藥物在結腸控制釋放的目的。
本發明的另一個目的在于提供該抗消化淀粉的制備方法。
本發明還有一個目的是將該抗消化淀粉用作口服結腸靶向藥物的控釋載體。
為實現本發明的目的，采取了以下的技術方案抗消化淀粉的制備方法，依次由以下步驟組成(1)淀粉和水在混合罐中混合，水份含量為10-95％重量；(2)在30-140℃的溫度范圍內，在0.5-3MPa的壓力下改性0.1-4h；(3)將(2)處理后的物料輸送到酶反應器中，用5000-10000U/g淀粉的耐熱α-淀粉酶于pH5.0-6.0、溫度95-100℃下作用0.5-1h，然后于pH4.0-5.5、溫度40-65℃下用100-300U/g淀粉的葡萄糖淀粉酶酶解1-2h，得酶解產物；(4)酶解產物經離心、洗滌、過濾、干燥、粉碎后得到抗消化淀粉。
作為上述方案的一種優選，(1)步驟中淀粉的水份含量為15-35％重量。
作為上述技術方案的另一種優選，(2)步驟中壓力為0.5-1MPa，溫度控制在90-130℃，處理時間為0.5-4h。
作為上述技術方案的進一步優選，(3)步驟中耐熱α-淀粉酶的用量控制在6000-8000U/g淀粉、作用pH為6.0-6.5、溫度100℃，葡萄糖淀粉酶的用量控制在200-250U/g淀粉、作用pH為5.0-5.5、溫度50-55℃。
由上述方法制備得到的抗消化淀粉，均可以用作口服結腸靶向藥物的控釋載體。
本發明與現有技術相比，具有以下的優點和有益效果(1)本發明所采用的原料是多糖高分子化合物谷類淀粉、豆類淀粉和薯類淀粉及其衍生物，資源廣泛、易得且生物相容性良好，與現有結腸靶向藥物控釋載體的制備相比，不需要長期的毒理研究，開發周期較短。
(2)將使抗消化淀粉從作為添加劑在食品領域中應用拓展到藥用高分子載體領域，本發明研制出的抗消化淀粉工藝簡單，開發成本較低，便于進行工業化生產。現有相關技術得到的結腸靶向藥物控釋載體只具有載體的功能，本發明所制備的抗消化淀粉除具有其藥物載體的基本功能外，其本身還具有生理活性，對結腸癌、糖尿病、心血管疾病等具有重要的治療作用，是多功能口服結腸靶向控釋給藥系統載體材料。
(3)本發明研制出良好的藥物載體及其相關的生物降解性能控制技術，同時獲得具有生物相容、力學性能優良、具有靶向功能、生物降解速度可控的口服多功能結腸靶向控釋給藥系統，這將大大提高抗消化淀粉的附加值以及藥物臨床用藥的安全性、有效性和方便性，推動我國醫療保健事業和國民經濟的發展，產生良好的社會經濟效益。特別是隨著生物技術及生物制藥技術的飛速發展，越來越多的多肽、蛋白質藥物被開發，為口服結腸靶向藥物控釋載體抗消化淀粉提供了廣闊的應用前景。
圖1為實施例所制得的抗消化淀粉載體的體外降解性能及靶向性圖；其中，縱坐標為抗消化淀粉的降解速度(％)(■RS1#□RS2#○RS3#●RS4#)；其中，橫坐標為作用時間(小時)。
具體實施例方式
實施例1將815克玉米淀粉(水份含量為14.2％)在混合器中加水185克，使物料水份含量達到30％，充分混勻；在密閉狀態下加熱到90℃，不斷攪拌并保持30min，物料在混合器中降溫至室溫后取出，用5000U/g淀粉的耐熱α-淀粉酶于pH6.0、溫度100℃下作用0.5h，然后于pH4.0、溫度50℃下用300U/g淀粉的葡萄糖淀粉酶充分酶解1h；酶解產物經離心、洗滌、過濾、干燥、粉碎后得到抗消化淀粉RS1#。
實施例2將500克高鏈玉米淀粉(水分含量為15.8％)在混合器中加水26.3克，使物料水分含量達到20％，充分混勻并密封放置24h，放入4520PST高溫壓力反應釜(美國PARR公司)中，調節溫度至120℃，壓力控制在0.7MPa，保持反應條件的穩定反應2h，物料在混合器中降溫至室溫后取出，于50℃的電熱恒溫鼓風干燥箱中干燥，即得到抗消化淀粉RS2#。
實施例3將600克綠豆淀粉(水分含量為16.1％)在混合器中加水89.6克，使物料水分含量達到27％，充分混勻并密封放置24h，放入4520PST高溫壓力反應釜(美國PARR公司)中，調節溫度至110℃，壓力控制在1MPa，保持反應條件的穩定反應1h，物料在混合器中降溫至室溫后取出，用8000U/g淀粉的耐熱α-淀粉酶于pH6.0、溫度100℃下作用0.5h，然后于pH4.5、溫度60℃下用300U/g淀粉的葡萄糖淀粉酶充分酶解1h；酶解產物經離心、洗滌、50℃的電熱恒溫鼓風干燥箱中干燥、粉碎后得到抗消化淀粉RS3#。
實施例4將1140克玉米醋酸酯淀粉(水份含量為12.1％)在混合器中加水210克，使物料水份含量達到25.8％，充分混勻；在密閉狀態下加熱到110℃，并保持1h，物料在混合器中降溫至室溫后取出，干燥后用10000U/g淀粉的耐熱α-淀粉酶于pH6.0、溫度100℃下作用0.5h，然后于pH4.5、溫度60℃下用200U/g淀粉的葡萄糖淀粉酶充分酶解1h；，并真空干燥后得到抗消化淀粉RS4#。
實施例5按照藥物在人體內的轉運時間，抗消化淀粉載體體外降解過程設計為人工胃液中培養2h之后，于人工小腸液中培養4h，轉入人工結腸液中厭氧環境下繼續培養12h。在人工胃液、人工小腸液和人工結腸液等介質中測定抗消化淀粉載體的體外降解情況，以比較抗消化淀粉在pH1-8范圍內的靶向性和降解性能。具體過程如下(1)人體消化腸道的體外模擬人工胃液、人工小腸液分別按照我國藥典和美國藥典的標準方法進行配制，人工結腸液是在厭氧環境中配制2-5％的人體或小鼠的糞便懸浮液，來作為結腸的體外模擬環境。(2)靶向性和降解性能的測定精確稱取一定量的抗消化淀粉，分別置于900ml的人工胃液、人工小腸液中培養2小時和4小時，再于人工結腸液中厭氧培養12小時，溫度控制在37℃±0.5℃，振蕩速度為100rpm/min，在不同的時間間隔內取樣，每次平均3次。樣品離心后，取1ml清液稀釋一定的比例后按苯酚-硫酸法測定其中的總糖的含量，以此計算抗消化淀粉的生物降解率。
附圖1為體外模擬抗消化淀粉載體在人體內的整個轉運過程，研究結果發現上述實施例中的四種抗消化淀粉(分別為RS1#，RS2#，RS3#，RS4#)在0-2小時和4-6小時內沒有降解或有極小的降解。說明抗消化淀粉在上消化道環境中不能夠被酸、消化酶所降解，從而可以保護藥物順利穿過人體上消化道環境。6小時之后，抗消化淀粉在人工結腸液中進行培養，由圖中可看出，抗消化淀粉不斷地被降解，降解率逐步提高。抗消化淀粉在結腸中的降解過程是結腸菌群將其酵解成為短鏈脂肪酸的過程，這一過程是由結腸菌群在厭氧的狀態下分泌的糖苷酶與抗消化淀粉之間的酶促反應控制的。抗消化淀粉一旦被這些厭氧菌所分泌的酶作用，就會在其表面進行侵蝕直至開孔，藥物就會由孔洞擴散開來，隨著孔洞的數量和直徑的增大，藥物也就緩慢釋放出來，從而實現靶向釋放。抗消化淀粉的用量以及抗消化淀粉側鏈基團的變化都將會影響結腸中微生物對其的降解性能。調節這些參數的變化，就可以達到對藥物的控制釋放。
權利要求
1.抗消化淀粉的制備方法，依次由以下步驟組成(1)淀粉和水在混合罐中混合，水份含量為10-95％重量；其中，淀粉為谷類淀粉、豆類淀粉、薯類淀粉或它們的改性產物；(2)在30-140℃的溫度范圍內，在0.5-3MPa的壓力下改性處理0.1-4h；(3)將(2)處理后的物料輸送到酶反應器中，用5000-10000U/g淀粉的耐熱α-淀粉酶于pH5.0-7.0、溫度95-100℃下作用0.5-1h，然后于pH4.0-5.5、溫度40-65℃下用100-300U/g淀粉的葡萄糖淀粉酶酶解1-2h，得酶解產物；(4)酶解產物經離心、洗滌、過濾、干燥、粉碎后得到抗消化淀粉。
2.根據權利要求1所述的抗消化淀粉的制備方法，其特征在于(1)步驟中淀粉的水份為15-35％重量。
3.根據權利要求1或2所述的抗消化淀粉的制備方法，其特征在于(2)步驟中壓力為0.5-1MPa，溫度控制在90-130℃，處理時間為0.5-4h。
4.根據權利要求1或2所述的抗消化淀粉的制備方法，其特征在于(3)步驟中耐熱α-淀粉酶的用量控制在6000-8000U/g淀粉、作用pH為6.0-6.5、溫度100℃，葡萄糖淀粉酶的用量控制在200-250U/g淀粉、作用pH為5.0-5.5、溫度50-55℃。
5.根據權利要求3所述的抗消化淀粉的制備方法，其特征在于(3)步驟中耐熱α-淀粉酶的用量控制在6000-8000U/g淀粉、作用pH為6.0-6.5、溫度100℃，葡萄糖淀粉酶的用量控制在200-250U/g淀粉、作用pH為5.0-5.5、溫度50-55℃。
6.一種抗消化淀粉，其特征在于它是由權利要求1～5中任一項所述的抗消化淀粉的制備方法制備得到。
7.權利要求6所述的抗消化淀粉在用作口服結腸靶向藥物控釋載體的應用。
全文摘要
本發明公開了一種抗消化淀粉，本發明還公開了該抗消化淀粉的制備方法，同時也公開了該抗消化淀粉在口服結腸靶向藥物控釋載體上的應用。本發明的抗消化淀粉可由以下步驟制得1.將淀粉和水在混合罐中在室溫下經攪拌充分混合，使淀粉的水份含量控制在10－95％之間；2.調好濕度或水份的淀粉或淀粉乳,在30－140℃的溫度范圍內,在0.5－3MPa的壓力下高壓改性0.1－4h；3.在酶反應器中反應；4.酶解產物經離心、洗滌、過濾、干燥、粉碎后得到的抗消化淀粉。
文檔編號C12P19/00GK1546678SQ200310112540
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月12日 優先權日2003年12月12日
發明者陳玲, 李琳, 李曉璽, 李冰, 黎錫流, 郭祀遠, 胡松青, 陳 玲 申請人:華南理工大學