專利名稱：生物可降解的多重靶向結腸定位水凝膠及其制法和用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物可降解的多重靶向結腸定位水凝膠及其制法和用途。
背景技術：
近年來，隨著生物技術的發展，蛋白質及多肽藥物的研究已經越來越受到人們的關注。利用生物技術開發的多肽蛋白質類生物大分子藥物不斷涌現，被認為是21世紀藥物的主流方向。這類藥物大多為內源性物質，其藥理作用強，副作用少，很少引起過敏反應，但由于①給藥或釋藥部位粘膜透過性低，藥物吸收差；②體液造成的藥物水解或酶解，使藥物穩定性差；③肝臟的首過作用，使得這類藥物生物半衰期短，生物利用度較低，因此目前常見的給藥途徑是注射給藥。為了克服頻繁注射給藥的局限以及減輕注射給藥造成的痛苦，也為了增強藥物對作用部位的靶向性和生物利用度，尋找新的高效便捷的給藥方式成為蛋白質多肽類藥物商品化的關鍵技術。
隨著藥物制劑技術向高效、低毒方向發展，靶向或定位釋放技術成為主要手段之一。其中口服結腸定位給藥系統由于具有某些獨特優勢而被認為是蛋白質多肽藥物口服給藥的理想劑型。口服結腸定位給藥系統是通過口服達到結腸定位釋放的目的，結腸定位釋藥具有以下優點①可以有針對性地治療結腸部位的疾病，如結腸炎、結腸癌等，避免藥物在胃和小腸的吸收，降低毒副作用，增加結腸部位的藥物濃度，從而可提高療效或降低用藥劑量；②可以輸送蛋白類藥物安全通過胃和小腸，避免胃和小腸內蛋白酶對藥物的降解，研究表明，結腸內的蛋白酶活性比胃和小腸內的低得多，結腸壁對大分子的穿透阻力也比小腸壁小，因此對于在胃腸道內容易被酶破壞的蛋白多肽類藥物，經結腸定位給藥吸收，極具臨床應用價值；③食物在人體結腸部位的滯留時間一般為5天，因而結腸定位給藥的研究有助于對某些在結腸有吸收的緩、控釋制劑的開發和利用；④口服結腸定位釋藥系統有利于減輕病人痛苦，提高其順應性，例如有些治療結腸炎、結腸癌的制劑是通過直腸灌注或以栓劑形式給藥，而將其制成口服制劑則可大大方便病人使用。結腸定位釋藥的上述優點在藥物吸收方面具有重要意義。
目前，結腸定位釋藥系統的設計策略主要有以下幾種①前藥。藥物與載體之間的鍵通過結腸細菌的酶還原和降解而觸發藥物釋放，典型的酶包括偶氮還原酶、糖苷酶、糖苷酸酶。
②pH依賴型。藥物定位機制是依靠胃腸道各部位pH值的不同，載體的溶脹程度不同，從而藥物的溶出度不同。
③時滯型。藥物經口服吸收依次經胃、小腸到達結腸需時間約6小時即所謂的時滯。該方法是利用控制釋放技術使藥物在胃、小腸不釋放，而到達結腸開始釋放達到結腸定位給藥的目的。
④酶解觸發型。藥物釋放機制為非淀粉多糖或偶氮聚合物載體在胃和小腸不降解，而在結腸特異性酶的作用下降解而釋放出藥物。該方法能獲得好的結腸定位，是一種極具前景的定位策略。
魔芋屬天南星科植物，其塊莖富含儲備性多糖魔芋葡甘聚糖(Konjac glucomannan，簡寫作KGM)。魔芋葡甘聚糖是魔芋精粉的主要成分，約占干品重的50％～60％。
魔芋葡甘聚糖是主鏈由D-甘露糖和D-葡萄糖以β-1，4吡喃糖苷鍵連結的雜多糖，在主鏈甘露糖的C3位上存在著通過β-1，3鍵結合的支鏈結構，大約每32個糖殘基上有3個左右支鏈，支鏈只有幾個殘基的長度，并且某些糖殘基上可能有乙酰基團，約每19個糖殘基上有一個，以酯的方式相結合。魔芋葡甘聚糖中甘露糖和葡萄糖的組成摩爾比約為1.5～1.7，通常為1.6。
魔芋葡甘聚糖分子含有活潑的-OH基，可以通過酯化，硝化，醚化，接枝等化學改性制備新型的魔芋葡甘聚糖衍生物，提高其水溶膠的粘度，穩定性及各種性能，使其具有適合各種用途的新功能，從而擴大其應用范圍；還可通過共混、交聯及復合改性與其它材料發生化學或物理結合，從而得到優良的新材料。
高分子水凝膠是親水高分子的體型網絡，它在水中可溶脹并保持大量水分而又不溶解。水凝膠在生物化學、醫學、農業、日用化工等領域的許多用途，引起了科學工作者的普遍關注。
發明內容
本發明的目的是提供一種生物可降解的多重靶向性結腸定位水凝膠及其制法和用途。
本發明提供的技術方案是生物可降解的多重靶向性結腸定位水凝膠，由魔芋葡甘聚糖水溶液在水溶性氧化還原引發劑引發下，與丙烯酸接枝共聚，偶氮化合物交聯，合成得到。
上述水凝膠的制備方法，由魔芋葡甘聚糖水溶液在水溶性氧化還原引發劑引發下，與丙烯酸接枝共聚，以雙乙烯基偶氮化合物為交聯劑交聯，采用表面活性劑使反應體系成均相，合成得到生物可降解的多重靶向結腸定位水凝膠。
上述水溶性氧化還原引發劑為硝酸鈰銨。
上述交聯劑為4，4’-二(甲基丙烯酰胺基)偶氮苯；其用量為丙烯酸量的0.13-7.0％(質量百分比)。
上述接枝共聚反應溫度為25～70℃，最好為35～45℃。
上述魔芋葡甘聚糖水溶液的濃度為0.1～2.0％(質量百分比)，最好為0.5～1.0％(質量百分比)。
上述表面活性劑最好是非離子型表面活性劑，其用量為反應體系總量的0.01％～0.2％(質量百分比)。
本發明所得多重靶向性結腸定位生物可降解水凝膠可用作藥物，特別是蛋白質多肽類藥物的口服給藥載體，構成結腸定位藥物控制釋放體系。
水凝膠的結構經紅外光譜(FT-IR)分析表征，掃描電鏡分析，并研究了其溶脹行為。
本發明首次采用水溶性魔芋葡甘聚糖通過與丙烯酸單體接枝共聚并采用含偶氮功能團的交聯劑交聯的方法制備生物可降解水凝膠，具有多重靶向性結腸定位釋藥功能。采用魔芋葡甘聚糖作為水凝膠的骨架有如下優點價廉容易得到，本身具有有益生理活性，生物相容性好，安全無毒，制備水凝膠反應條件溫和，可采用水相反應，這點對于蛋白質多肽類大分子藥物的載藥非常有利。
本發明結合了幾種定位策略的優勢，在新的靶向載體中，采用酶解定位的魔芋葡甘聚糖為水凝膠骨架，同時以酶解定位的偶氮化合物作為交聯劑，得到主鏈、側鏈結構均可降解的水凝膠，克服單一酶解速率慢的缺點，將提高蛋白質多肽藥物在結腸的釋藥速率，提高生物利用度；以如丙烯酸為接枝共聚單體，利用其pH靶向性，使載體在胃及低pH環境不溶脹或低溶脹，還有羧基和葡萄糖殘基的黏膜粘附性，增加生物相容性和藥物作用時間。
圖1為魔芋精粉的紅外光譜圖；圖2為本發明多重靶向性結腸定位生物可降解水凝膠的紅外光譜圖。
具體實施例方式
本發明生物可降解的多重靶向性結腸定位水凝膠是由魔芋葡甘聚糖水溶液在水溶性氧化還原引發劑(如硝酸鈰銨)引發下，與丙烯酸單體接枝共聚，以雙丙烯基偶氮化合物為交聯劑交聯合成得到的。
本發明的具體合成路線示意如下 式中BMAAB為4，4’-二(甲基丙烯酰胺基)偶氮苯。
反應溶液B0.045克表面活性劑OP-10溶于適量水中，將0.147克4，4’-二(甲基丙烯酰胺基)偶氮苯和40毫升丙烯酸一起加入表面活性劑水溶液中，并攪拌30分鐘使之溶解均勻，總的體積為100毫升。
在攪拌下將反應溶液B滴加到反應溶液A中，繼續攪拌10分鐘，在45℃恒溫水槽中反應24小時。再于烘箱中45～50℃下烘至失重50％，取出后依次用蒸餾水、NaHCO3水溶液(pH為8左右)、蒸餾水浸泡至水溶液為中性。然后，烘箱中60℃下烘干得到所需生物可降解的多重靶向性結腸定位水凝膠。2、平衡溶脹率的測定分別用磷酸氫二鈉和磷酸二氫鉀配制pH＝7.4，氯化鉀和鹽酸配制pH＝2.2的緩沖溶液。準確稱取一定量KGM水凝膠于100ml燒杯中，然后分別加入上述緩沖液50ml，使凝膠吸水，直到溶脹平衡。吸液率按下式計算吸液率＝(Ws-Wd)/Wd式中Wd為干樣品重；Ws為質量為Wd的干樣品吸水溶脹平衡后的水凝膠物重。
依據上述方法測得吸液率分別為180倍(pH＝7.4)和5.5倍(pH＝2.2)。3、紅外光譜紅外光譜采用FTIR8000(日本島津)光譜儀測量，測定樣品膜的反射光譜。
紅外光譜見圖1、圖2。圖1是未反應的魔芋葡甘聚糖的紅外譜圖。圖1在3344.7cm-1處為羥基吸收峰，2887.7cm-1處為魔芋葡甘聚糖中亞甲基的C-H振動峰，1726.3cm-1處則為酯基的吸收峰，874.8cm-1和805.1cm-1處為甘露糖的特征吸收帶。圖2在2800～3500cm-1的寬峰為羧基和羥基的吸收，2924.6cm-1處為水凝膠中亞甲基的C-H振動峰，1697.6cm-1處為羧基的吸收峰。圖2與圖1相比，1726.3cm-1處羰基的吸收峰被1697.6cm-1處羧基的吸收峰掩蓋而只顯示1697.6cm-1處的寬峰。874.8cm-1和805.1cm-1處的峰移向低波數798.4cm-1處。表明KGM與丙烯酸發生了接枝共聚反應。
權利要求
1.一種生物可降解的多重靶向結腸定位水凝膠，由魔芋葡甘聚糖水溶液在水溶性氧化還原引發劑引發下，與丙烯酸接枝共聚，偶氮化合物為交聯劑交聯，合成得到。
2.權利要求1所述水凝膠的制備方法，其特征是由魔芋葡甘聚糖水溶液在水溶性氧化還原引發劑引發下，與丙烯酸接枝共聚，以偶氮化合物為交聯劑交聯，合成得到多重靶向結腸定位藥物釋放載體。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征是水溶性氧化還原引發劑為硝酸鈰銨。
4.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征是交聯劑為4，4’-二(甲基丙烯酰胺基)偶氮苯；其用量為丙烯酸的0.13～7.0％(質量百分比)。
5.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征是接枝共聚反應溫度為25～70℃。
6.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征是接枝共聚反應溫度為35～45℃。
7.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征是魔芋葡甘聚糖水溶液的質量百分比濃度為0.1～2.0％。
8.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征是魔芋葡甘聚糖水溶液的質量百分比濃度為0.5～1.0％。
9.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征是采用表面活性劑使反應體系成均相，表面活性劑為非離子型表面活性劑，其用量為反應體系總量的0.01％～0.2％(質量百分比)。
10.權利要求1所述生物可降解的多重靶向結腸定位水凝膠用作藥物口服給藥體系的載體。
全文摘要
本發明公開了一種生物可降解的多重靶向結腸定位水凝膠及其制法和用途。由魔芋葡甘聚糖水溶液在氧化還原引發劑引發下，與丙烯酸接枝共聚，偶氮化合物為交聯劑，合成得到水凝膠。該水凝膠利用了魔芋葡甘聚糖和偶氮化合物不被人體消化酶消化，只在結腸部位被微生物降解的特點以及聚丙烯酸的粘膜粘附性和溶脹行為對pH的響應性，從而具有多重結腸定位的功能，可用作結腸定位釋藥載體，特別是蛋白質多肽類藥物的結腸定位釋放載體。
文檔編號C08F251/00GK1480219SQ03128030
公開日2004年3月10日 申請日期2003年5月26日 優先權日2003年5月26日
發明者劉芝蘭, 卓仁禧, 胡菡 申請人:武漢大學