一種負載10-羥基喜樹堿的超分子水凝膠體系及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物醫學材料技術領域，具體涉及到一種負載10-羥基喜樹堿的超分子水凝膠體系及其制備方法。
【背景技術】
[0002]喜樹堿是從我國特有的植物喜樹中分離得到的一種生物堿，10-羥基喜樹堿是喜樹堿分子的第10位碳原子的氫被羥基取代的產物，對治療肺癌、前列腺癌、乳腺癌等多種腫瘤有顯著療效，由于10-羥基喜樹堿的毒副作用低于喜樹堿，特別是泌尿系統反應減少，因此更易被臨床接受。但是10-羥基喜樹堿難溶于水，這使得其實際應用受到很大的限制。目前我國臨床上所使用的10-羥基喜樹堿的多為注射劑，是將其與氫氧化鈉反應成鹽使之溶解，但這個過程會使得其結構上活性基團-E環上的Ct-羥基內酯環開環，使其代謝較快，半衰期短，對光、PH不穩定，從而導致療效降低。
[0003]隨著生物醫藥載體的應用和推廣，水難溶性藥物通過增大藥物的表面積來增加溶解度，予以增強療效的同時減少不良反應，是解決水難溶性藥物應用性的有效方式。對于10-羥基喜樹堿，生物醫藥載體在增加其溶解度的同時，可以避免10-羥基喜樹堿的α-羥基內酯環開環過程，但在生物醫藥載體的實際應用中，常出現以下應用阻礙:穩定性差、載藥量低、釋藥速度不均衡等，這些都很有可能引起用藥安全性，因此開發一種高性能載體是增加10-羥基喜樹堿實際應用性的重要切入點。
[0004]超分子水凝膠是一類物理水凝膠，它是化合物分子通過分子間非共價鍵相互作用(例如氫鍵作用、疏水作用、J1-Ji堆積作用、靜電作用、主客體作用等等)在水溶液中通過自組裝行為形成。超分子水凝膠具有良好的生物可降解性并可以在水溶液中通過自聚集形成一個疏水性的內核和親水性的表面，是一種新型的水難溶性藥物載體，在藥物載體領域具有廣闊的應用前景。其中基于環糊精聚合物的超分子水凝膠，這是屬于主客體包合作用的一類超分子水凝膠，這種水凝膠基本結構是聚合物主鏈或側鏈與環糊精內腔串聯起來，就像是一條繩子(聚合物)把一個個珠子(環糊精)串起來，然后在水中通過自聚集形成一個內部結構呈網絡狀的的超分子凝膠，這種網狀的內部結構一般呈現內部疏水的性質，水難溶性藥物可以包載在超分子網絡結構中，因此這種載藥體系往往具有較高的載藥量和較長的釋藥時間，這對于抗癌類藥物更具有重要意義，例如高安全性以及可以減少用藥次數，減少心理負擔，提尚患者順應性等。
[0005]在超分子水凝膠載藥體系的應用研究中，中國專利CN103611165A發明了一種名為透明質酸-環糊精一金剛烷-聚乙二醇的藥物載體，利用環糊精的包合作用力，包合疏水性藥物，自組裝成超分子載藥系統，這種超分子載藥體系獲得了很好的穩定性和較長的釋藥時間，但是這種超分子凝膠載體材料經過了兩步復雜的化學反應一透明質酸環糊精和金剛烷聚乙二醇的制備，這無疑加大了產品質量控制和量化生產的難度，并且容易引起催化劑和有機溶劑殘留。中國專利CN102247602A通過溫和的反應制備了一種超分子水凝膠藥物載體，該專利將聚乙二醇單甲醚修飾疏水性藥物(吲哚美辛、地塞米松等)，以作為前藥形式與α-環糊精共混形成超分子水凝膠，但是藥物經過化學修飾可能會改變藥效及引起未知的副作用，也可能引起藥物突釋而導致安全隱患，特別是對于副作用較大的抗癌藥物，藥物突釋導致的血藥濃度的波動可能帶來嚴重的副作用。中國專利CN102552110提供了一種由嵌段共聚物修飾的石墨烯或石墨烯氧化物、藥物分子、環糊精組成的超分子水凝膠，該體系的特點是將石墨烯納米材料引入到超分子凝膠中并實現了對釋放過程的精細調節，但是這種調節仍局限于一級釋放速度的調節，仍不能實現恒速釋放藥物，呈現的是前期釋放藥物速度太快，后期藥物釋放速度過緩，例如在該專利實施例中藥物的累積釋放度在Sh時就已經達到80%。另外由于石墨烯制備方法的多樣性和生物系統的復雜性，石墨烯的生物安全性問題仍是實際應用的瓶頸，例如石墨稀具有細胞毒性、動物毒性[Nan Mei, Xiaoqing Gu0.Journal of food and drug analysis, 2014, 22，105-115]和在肺、肝、脾、腎等器官中的累積現象[Girish, C.M.; Sasidharan, A.; Gowd, G.S.; Nair, S.; Koyakutty,M.Advanced healthcare materials.2013, 11，1489-1500]。
[0006]基于以上研究情況，我們旨在尋找一種安全性能高的10-羥基喜樹堿的超分子載體，這種載體可以實現恒速釋放藥物，并且制備方法簡單、藥物不經過任何的化學修飾即可包載于體系中。同時也要兼具超分子凝膠載藥的傳統優點，如較高的載藥量和較好的穩定性。
【發明內容】
[0007]為了解決現有的10-羥基喜樹堿超分子載體存在的問題，本發明提供了一種負載10-羥基喜樹堿的超分子水凝膠體系，藥物10-羥基喜樹堿不經任何化學修飾直接包載于體系中，載藥量高，且藥物可以恒速釋放。
[0008]一種負載10-羥基喜樹堿的超分子水凝膠體系，由脂肪酸酯化接枝聚乙烯醇、α-環糊精和I O-輕基喜樹喊組成。
[0009]作為優選，所述脂肪酸選己酸、辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸、油酸和硬脂酸中的至少兩種，且所選脂肪酸的碳鏈至少相差6個碳原子，使得超分子水凝膠體系能夠形成更大的分子間空穴，從而更好的負載10-羥基喜樹堿。采用不同碳鏈長度的脂肪酸修飾的聚乙烯醇作為調控釋藥的載體基質，利用其不同的生物降解速度來控制藥物釋放速度，從而實現藥物恒速釋放的目的。
[0010]作為優選，所述脂肪酸酯化接枝聚乙烯醇由至少兩種脂肪酰氯同時與聚乙烯醇酯化制得，所述脂肪酰氯選己酰氯、辛酰氯、月桂酰氯、肉豆蔻酰氯、油酰氯和硬脂酰氯中的至少兩種，且所選脂肪酸的碳鏈至少相差6個碳原子，采用不同碳鏈長度的脂肪酰氯同時與聚乙烯醇發生酯化反應，得到的產物即為脂肪酸酯化接枝聚乙烯醇。具有不同長度脂肪鏈的脂肪酸酯化接枝聚乙烯醇具有不同的降解速度，這是本發明提供的載藥體系可以實現恒速釋藥的基礎。
[0011]作為優選，所述水凝膠體系粒徑為200-700nm，粒徑屬于納米級，可在水中均勻分散，所述10-羥基喜樹堿的含量為8-25%。
[0012]本發明同時提供了一種負載10-羥基喜樹堿的超分子水凝膠體系的制備方法，制備方法簡單，適合工業化生產。
[0013]本發明所述的載10-羥基喜樹堿超分子水凝膠的基本形成過程是:(I)以不同碳鏈長度的脂肪酸修飾的聚乙烯醇為線狀聚合物；(2)通過環糊精的包合作用，將環糊精包合在不同碳鏈長度的脂肪鏈上，在水溶液中通過自組裝形成超分子水凝膠，并將10-羥基喜樹堿包載于其內部網狀結構中。
[0014]所述載10-輕基喜樹堿超分子水凝膠的制備方法具體包括如下步驟:
(I)脂肪酸酯化接枝聚乙烯醇的合成:
將聚乙烯醇溶解在N-甲基吡咯烷酮中，緩緩加熱至30?60°C，然后加入脂肪酰氯，反應12?36h后，加入足量水有沉淀析出，經靜置、過濾、水洗和真空干燥得到脂肪酸酯化接枝聚乙烯醇。步驟(I)所述的脂肪酸酯化接枝聚乙烯醇為以下三種形式:a)同一個聚乙烯醇分子上接枝兩種或兩種以上的脂肪酸分子;b)每個聚乙烯醇分子上接枝一種脂肪酸分子;c)由以上兩種形式構成的混合物。脂肪酸酯化接枝聚乙烯醇的合成是將不同碳鏈長度的脂肪酰氯與聚乙烯醇上的多個羥基酯化，方法簡單、可控，便于實現工業化。
[0015]負載10-輕基喜樹堿的超分子水凝膠體系的制備:
將10-羥基喜樹堿和步驟(I)所得脂肪酸酯化接枝聚乙烯醇溶解在N-甲基吡咯烷酮與二氯甲烷的混合溶劑或N-甲基吡咯烷酮與三氯甲烷的混合溶劑中，得到有機溶液A;將α-環糊精溶解在水中，得環糊精的水溶液;將有機溶液A緩慢滴加到α-環糊精的水溶液中，然后經高壓均質得到乳液B;將所得到的乳液B加熱減壓旋蒸除去有機溶劑后裝入透析袋中，置于循環的在水中8?24h，再經過0.45微米微孔濾膜除去未包封藥物，即得載10-羥基喜樹堿的超分子凝膠體系，冷凍干燥后于4°C下保存。步驟(2)載藥10-羥基喜樹堿超分子凝膠的制備是一個物理混合過程，它的機理是:在含有脂肪酸酯化接枝聚乙烯醇的有機相和含有環糊精的水相混合成乳液過程中，環糊精通過包合作用串聯在脂肪酸酯化接枝聚乙烯醇的脂肪鏈上，形成環糊精復合物，由于環糊精復合物的兩親性質，在旋蒸除去有機溶劑的過程中，在水相中自組裝成一個內部疏水的超分子網絡結構，并將10-羥基喜樹堿包載在超分子網絡結構中。
[0016]作為優選，步驟(I)中所述脂肪酰氯選己酰氯、辛酰氯、月桂酰氯、肉豆蔻酰氯、油酰氯和硬脂酰氯中的至少兩種，所選脂肪酰氯碳鏈需至少相差6個碳原子。
[0017]作為優選，步驟(I)中所述聚乙烯醇中羥基與所有脂肪酰氯的摩爾比為16.7-50:1，所述聚乙烯醇的分子量為10000-80000。
[0018]作為優選，步驟(2)中所述脂肪酸酯化接枝聚乙烯醇與10-羥基喜樹堿的質量比為3.4-10:1，所述脂肪酸酯化接枝聚乙烯醇與α-環糊精的質量比為1:1-5。
[0019]作為優選，步驟(2)中所述有機溶液A與α-環糊精水溶液的體積比為1:1-5，所述N-甲基吡咯烷酮與二氯甲烷的體積比為1:3，Ν-甲基吡咯烷酮與三氯甲烷的體積比為1:3。
[0020]本發明的有益效果為: