白蛋白復合溫敏性高分子微囊的制備及作為藥物載體的應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種白蛋白復合溫敏性高分子微囊制備方法，本方法以親水性強、生物相容性好的生物大分子白蛋白作為模板，以N-異丙基丙烯酰胺為溫敏性單體，通過原位聚合、自組裝制得白蛋白復合溫敏性高分子微囊。實驗表明，該溫敏性高分子微囊對藥物具有很好的包封率和載藥量；通過載藥微囊在生理鹽水和人工胃液中的體外藥物釋放性能的分析，其對藥物具有良好的緩、控釋能力，因此可作為溫度敏感的控制釋放藥物載體使用。
【專利說明】白蛋白復合溫敏性高分子微囊的制備及作為藥物載體的應用【技術領域】
[0001]本發明屬于高分子【技術領域】，涉及一種白蛋白復合溫敏性高分子微囊的制備；本發明同時還涉及該白蛋白復合溫敏性高分子微囊作為藥物載體在控制藥物釋放中的應用。
【背景技術】
[0002]高分子藥物載體是一類介于藥用輔助高分子材料和高分子藥物之間的高分子化合物，載體不改變藥物結構不影響藥物療效。這類材料雖然本身并不具有藥理作用，但在不改變低分子藥物結構并確保其藥效的前提下，可延長藥物作用時間、減少給藥次數以避免漏服、減少給藥劑量降低對機體的不良反應等方面具有不可替代的優勢。因此成為近年來研究的熱點。目前這類材料的應用最常見用于藥物緩、控制釋放即高分子藥物緩、控釋體系O
[0003]白蛋白又稱清蛋白，是一類呈球狀，能溶于水的蛋白質，主要存在于哺乳動物、細菌、霉菌和植物中。白蛋白由585個氨基酸組成，氨基酸之間都以肽鏈相連，扭曲成蚯蚓狀或蜂窩狀，具有無數的網狀空隙，為鑲嵌攜帶藥物創造了有利空間條件。白蛋白在血漿中濃度高，結合并參與多種小分子物質的運輸，如膽紅素、維生素、抗生素等。白蛋白具有安全無毒、無免疫原性、可生物降解、生物相容性好、在組織中易于分布等優點，并可濃集于腫瘤部位，能與許多內源和外源性物質如脂肪酸、氨基酸、荷爾蒙、陰陽離子和藥物等結合，也能與一些功能性化合物結合，是一種理想的載藥微球材料。CN102973512A提供了負載阿霉素并具有葉酸受體革巴向功能的白蛋白納米粒子制劑，該納米粒子可在革巴向輸送藥物方面廣泛應用。CN1843504提供一種白蛋白毫微球組合藥物，藥物被白蛋白包裹著進入血管，在注射時的疼痛感大大降低；由于白蛋白毫微球具有靶向性和抗氧化能力，大大增加了藥物成分的穩定性，提高了藥物成分在病患部位的有效濃度，有效延長了藥物的作用時間。CN1733314公開了一種半乳糖化白蛋白磁性阿霉素納米粒的制備方法，將磁性白蛋白阿霉素納米粒加上半乳糖基修飾，更增強磁性白蛋`白阿霉素納米粒的靶向性。上述白蛋白納米粒子、白蛋白毫微球都有很好的靶向性，但對環境響應性差。目前，具有良好環境響應性的藥物載體成為主要研究方向。
[0004]聚N-異丙基丙烯酰胺是一種響應環境溫度變化刺激而發生體積相轉變的智能聚合物，它的體積相轉變溫度在32°C左右，與人體正常體溫37°C非常接近。因此，聚N-異丙基丙烯酰胺是具有溫度響應“開-關”效應的智能體系，在智能化學機械閥、智能藥物釋放載體等中的研究非常深入。另外，聚N-異丙基丙烯酰胺分子結構中的酰胺基團類似于蛋白分子模型中的氨基酸官能團，使它的一些性質與蛋白質的性質相似，其分子結構具有強極性，能接受氫鍵的酰胺基團，這也使它能與一些極性小分子結合。因此，以親水性強、生物相容性好的生物大分子白蛋白作為模板，與溫敏性單體聚N-異丙基丙烯酰胺聚合，得到具有溫敏性的高分子復合材料作為載藥材料具有很好的應用前景。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是針對現有技術中存在的一些問題，提供一種白蛋白復合溫敏性高分子微囊的制備。
[0006]本發明的另一目的是提供白蛋白復合溫敏性高分子微囊作為藥物載體的應用。
[0007](—)白蛋白復合溫敏性高分子微囊的制備
本發明白蛋白復合溫敏性高分子微囊的制備方法，是將溫敏性單體、白蛋白充分溶于水中，在氮氣保護下，于50~80 °C下攪拌反應0.5~2.5小時；反應液冷卻至室溫，以二次水為滲析液滲析6~48小時，得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊水溶液；冷凍干燥得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊固體。
[0008]所述溫敏性單體為N-異丙基丙烯酰胺；所述白蛋白為牛血清白蛋白或人血清白蛋白；溫敏性單體與白蛋白的質量比為1:4~1:10。
[0009]所述引發劑為過硫酸鉀。
[0010](二)白蛋白復合溫敏性高分子微囊的結構與性質
下面通過紅外光譜、圓二色譜、飛行時間質譜、透射電鏡對白蛋白復合溫敏性高分子微囊的結構、性質進行分析與表征。
[0011]1、紅外光譜
由于白蛋白骨架上含有大量的-NH2、-C00H、-OH等可以與N-異丙基丙烯酰胺上的N、0發生弱的氫鍵作用，為了研究白蛋白與N-異丙基丙烯酰胺之間的氫鍵作用，測試了白蛋白復合高分子溫敏性微囊及其原料的紅 外光譜。圖1為本發明白蛋白復合溫敏性高分子微囊的紅外光譜圖。圖中，曲線I為白蛋白，曲線2為白蛋白復合溫敏性高分子微囊，曲線3為N-異丙基丙烯酰胺。圖中，白蛋白在1656 CnT1為酰胺I帶(C=O和C-N的伸縮振動吸收峰)，1544 cm—1為酰胺II帶(-NH的彎曲振動峰)；N-異丙基丙烯酰胺在1651，1544和1301 cm—1等處的特征吸收峰可分別歸于N-異丙基丙烯酰胺的酰胺I帶、酰胺II帶和異丙基官能團-CH(CH3)2的甲基特征峰，1463 CnT1處為甲基不對稱彎曲振動引起的吸收峰。白蛋白的酰胺I帶和酰胺II帶吸收峰均發生移動，尤其是酰胺II帶吸收峰發生明顯偏移，而且-NH彎曲振動峰的強度明顯減弱，這說明白蛋白的氨基與N-異丙基丙烯酰胺之間由于形成氫鍵作用而使白蛋白的-NH彎曲振動吸收峰減弱，同時在白蛋白復合高分子溫敏性微囊的1298cm-1處出現N-異丙基丙烯酰胺的特征吸收，紅外分析結果表明，N-異丙基丙烯酰胺與白蛋白之間形成了氫鍵，說明白蛋白確與N-異丙基丙烯酰胺結合形成復合材料。
[0012]2、圓二色譜
圖2為本發明白蛋白復合溫敏性高分子微囊的圓二色譜圖。圖中，曲線I為白蛋白，曲線2為白蛋白復合溫敏性高分子微囊。白蛋白分子典型二級結構在208 nm和220 nm表現出2個特征峰。白蛋白復合溫敏性高分子微囊的208 nm處的峰振幅顯著增強，而222 nm處的峰略微向長波方向移動振幅減弱，說明白蛋白各二級結構單元的相對含量均發生了一定程度的變化。證明白蛋白的二級結構發生變化，N-異丙基丙烯酰胺與白蛋白之間形成了復合物。白蛋白復合溫敏性高分子微囊體系的圓二色譜圖提示白蛋白二級結構的變化應該使白蛋白的親水性增加，在形成過程中由于白蛋白親水性增強水分子始終參與復合物形成過程，在水分子的界面張力作用下，最終形成微囊結構。
[0013]3、飛行時間質譜圖3為本發明白蛋白復合溫敏性高分子微囊的飛行時間質譜。從圖3可見，N-異丙基丙烯酰胺形成了三種分子量的聚合物鏈33465、22398、13739，異丙基丙烯酰胺的分子量113，據此計算N-異丙基丙烯酰胺的聚合度分別為296、198和121。由于白蛋白大分子內部的空間相對狹小、空間位阻使得N-異丙基丙烯酰胺鏈段長度受到限制，難以形成長鏈，其穿插、纏繞于白蛋白分子的空間立體結構之中，形成微囊的中心囊壁。部分聚N-異丙基丙烯酰胺鏈段應該連接在復合物囊壁的內側，并且它們之間有交聯現象?，部分聚N-異丙基丙烯酰胺鏈段在復合物囊壁的外側，分子鏈較長。
[0014]4、透射電鏡
圖4為載藥白蛋白復合溫敏性高分子微囊的透射電鏡圖。由圖4發現，白蛋白復合溫敏性高分子微囊透析后的微囊粒徑在200~400 nm左右都有分布，粒子呈現明顯的空心囊狀結構，染色清晰。
[0015](三)白蛋白復合溫敏性高分子微囊載藥性能的測定
以抗腫瘤藥物鹽酸阿霉素作為模型藥物，對本發明制備的白蛋白復合溫敏性高分子微囊作為藥物載體的載藥量、藥物釋放性能及溫敏性等進行說明。
[0016]按鹽酸阿霉素與白蛋白復合溫敏性高分子微囊質量比為1/9的比例，將鹽酸阿霉素固體溶解到白蛋白復合溫敏性高分子微囊溶液中，放入恒溫振蕩器中室溫振蕩過夜，使鹽酸阿霉素充分進入白蛋白復合溫敏性高分子微囊，得到載藥的白蛋白復合溫敏性高分子微囊水溶液，將此溶液冷凍干燥得到載藥的白蛋白復合溫敏性高分子微囊固體。經測定，藥物重量/載體質量=1/9時的包封率為89.6 %，載藥量為8.0 %。
[0017]圖5為載藥白蛋白復合溫敏性高分子微囊在不同溫度條件下二次水中的藥物釋放圖。由圖5可以看出，0~25で的釋放曲線幾乎一致，區別主要體現在隨著溫度升高釋放度加大，溫度升高水分子運動加快，擴散加速。37で達到相轉變溫度之后，釋放曲線表現為先高后低，說明微囊壁中的藥物`釋放完全后，由于聚N-異丙基丙烯酰胺鏈的收縮使得內部包埋的藥物無法繼續釋放，因此釋放度下降。說明本發明制得的白蛋白復合溫敏性高分子微囊具有良好的溫敏性。
[0018]綜上所述，本發明以親水性強、生物相容性好的生物大分子白蛋白作為模板，以N-異丙基丙烯酰胺為溫敏性単體，通過原位聚合、自組裝制得白蛋白復合溫敏性高分子微囊具有良好生物相容性和良好的溫敏性。實驗表明，該溫敏性高分子微囊對藥物具有很好的包封率和載藥量，因此可作為溫度敏感的控制釋放藥物載體使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明白蛋白復合溫敏性高分子微囊的紅外光譜圖。圖中，曲線I為白蛋白，曲線2為白蛋白復合溫敏性高分子微囊，曲線3為N-異丙基丙烯酰胺；
圖2為本發明白蛋白復合溫敏性高分子微囊的圓二色譜圖。圖中，曲線I為白蛋白，曲線2為白蛋白復合溫敏性高分子微囊；
圖3為本發明白蛋白復合溫敏性高分子微囊的飛行時間質譜；
圖4為載藥白蛋白復合溫敏性高分子微囊的透射電鏡圖；
圖5為載藥白蛋白復合溫敏性高分子微囊在不同溫度條件下的藥物釋放圖。【具體實施方式】
[0020]下面通過具體實施例對本發明白蛋白復合溫敏性高分子微囊的制備及載藥性能進行進一步的說明。
[0021]實施例1
先準確移取N-異丙基丙烯酰胺水溶液5 mL (含N-異丙基丙烯酰胺0.5g)，加入過硫酸鉀溶液0.5 mL (含過硫酸鉀0.005g)，攪拌10分鐘使充分溶解；加入20 mL牛血清白蛋白水溶液(含牛血清白蛋白2g)到上述溶液中。在氮氣保護下攪拌10分鐘后升溫至50°C繼續攪拌反應0.5小吋。然后將反應液冷卻至室溫，以二次水為滲析液滲析6小時，得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊水溶液，將此溶液冷凍干燥得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊固體。藥物重量/載體質量=1/9時的包封率為89.6 %，載藥量為8.0 %。
[0022]實施例2
先準確移取N-異丙基丙烯酰胺水溶液10mL(含N-異丙基丙烯酰胺1g)，加入過硫酸鉀溶液1 mL (含過硫酸鉀0.01g)，攪拌20分鐘使充分溶解；加入30 mL牛血清白蛋白水溶液(含牛血清白蛋白3g)到上述溶液中。在氮氣保護下攪拌10分鐘后升溫至60℃繼續攪拌反應I小吋。然后將反應液冷卻至室溫，以二次水為滲析液滲析12小時，得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊水溶液，將此溶液冷凍干燥得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊固體。藥物重量/載體質量=1/9時的包封率為82.7 %，載藥量為8.3 %。
[0023]實施例3
先準確移取N-異丙基丙烯酰胺水溶液15 mL (含N-異丙基丙烯酰胺1.5g)，加入過硫酸鉀溶液2 mL (含過硫酸鉀0.02g)，攪拌30分鐘使充分溶解；加入40 mL牛血清白蛋白水溶液(含牛血清白蛋白4g)到上述溶液中。在氮氣保護下攪拌30分鐘后升溫至70℃繼續攪拌反應1.5小吋。然后將反應液冷卻至室溫，以二次水為滲析液滲析24小時，得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊水溶液，將此溶液冷凍干燥得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊固體。藥物重量/載體質量=1/9時的包封率為88.9 %，載藥量為7.3 %。
[0024]實施例4
先準確移取N-異丙基丙烯酰胺水溶液25 mL (含N-異丙基丙烯酰胺2.5g)，加入過硫酸鉀溶液3 mL (含過硫酸鉀0.03g)，攪拌40分鐘使充分溶解；加入50 mL人血清白蛋白水溶液(含人血清白蛋白5g)到上述溶液中。在氮氣保護下攪拌40分鐘后升溫至80℃繼續攪拌反應2小吋。然后將反應液冷卻至室溫，以二次水為滲析液滲析36小時，得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊水溶液，將此溶液冷凍干燥得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊固體。藥物重量/載體質量=1/9時的包封率為84.2%，載藥量為5.6%。
[0025]實施例5
先準確移取N-異丙基丙烯酰胺水溶液30 mL (含N-異丙基丙烯酰胺3g)，加入過硫酸鉀溶液2 mL (含過硫酸鉀0.02g)，攪拌30分鐘使充分溶解；加入60 mL人血清白蛋白水溶液(含人血清白蛋白6g)到上述溶液中。在氮氣保護下攪拌30分鐘后升溫至70℃繼續攪拌反應2.5小吋。然后將反應液冷卻至室溫，以二次水為滲析液滲析48小時，得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊水溶液，將此溶液冷凍干燥得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊固體。藥物重量/載體質量=1/9時的包封率為90.1%，載藥量為7.2%。
[0026]實施例6先準確移取N-異丙基丙烯酰胺水溶液40mL(含N-異丙基丙烯酰胺4g)，加入過硫酸鉀溶液5 mL (含過硫酸鉀0.05g)，攪拌60分鐘使充分溶解；加入70 mL人血清白蛋白水溶液(含人血清白蛋白7g)到上述溶液中。在氮氣保護下攪拌40分鐘后升溫至50で繼續攪拌反應2小吋。然后將反應液冷卻至室溫，以二次水為滲析液滲析36小時，得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊水溶液，將此溶液冷凍干燥得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊固體。藥物重量/載體質量=1/9時的包封率`為82.1 %，載藥量為8.6%。
【權利要求】
1.一種白蛋白復合溫敏性高分子微囊的制備方法，是將溫敏性單體、白蛋白充分溶于水中，在氮氣保護下，于50~80 °C下攪拌反應0.5~2.5小時；反應液冷卻至室溫，以二次水為滲析液滲析6~48小時，得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊水溶液；冷凍干燥得到白蛋白復合溫敏性高分子微囊固體。
2.如權利要求1所述白蛋白復合溫敏性高分子微囊的制備方法，其特征在于:所述溫敏性單體為N-異丙基丙烯酰胺。
3.如權利要求1所述白蛋白復合溫敏性高分子微囊的制備方法，其特征在于:所述所述白蛋白為牛血清白蛋白或人血清白蛋白。
4.如權利要求1所述白蛋白復合溫敏性高分子微囊的制備方法，其特征在于:所述溫敏性單體與白蛋白的質量比為1:4~1:10。
5.如權利要求1所述白蛋白復合溫敏性高分子微囊的制備方法，其特征在于:所述引發劑為過硫酸鉀。
6.如權利要求1所述方法制備的白蛋白復合溫敏性高分子微囊作為藥物載體應用。
【文檔編號】A61K9/50GK103495177SQ201310447992
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】王榮民, 黃一君, 毛崇武, 何玉鳳, 徐知麗 申請人:西北師范大學