專利名稱：一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法，屬于功能材料和生物材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
藥物緩釋就是將小分子藥物與高分子載體以物理或化學(xué)方法結(jié)合，在體內(nèi)通過擴散、滲透等控制方式，將小分子藥物以適當(dāng)?shù)臐舛瘸掷m(xù)地釋放出來，從而達到充分發(fā)揮藥物功效的目的。作為藥物緩釋載體的材料，是藥物緩釋體系的重要組成部分，是調(diào)節(jié)藥物釋放速度的重要物質(zhì)，也是影響藥效的主要因素。需要具有生物相容性和生物可降解性，也就是能在體內(nèi)降解為小分子化合物，從而被機體代謝、吸收或排泄，對人體無毒副作用，并且降解過程發(fā)生的時機要合適。藥物緩釋能夠減少給藥次數(shù)，增加藥物治療穩(wěn)定性，延長藥物作用時間。有利于提高藥物療效、降低毒副作用，可減輕患者多次用藥的痛苦，對于提高臨床用藥水平來說具有重大意義。藥物緩釋 載體材料按照其在體內(nèi)的反應(yīng)分為生物降解型和不可降解型?？山到獾母叻肿硬牧希哂猩锝到庑缘耐瑫r還需要具有良好的生物相容性，能在體內(nèi)降解為小分子化合物，從而被機體代謝、吸收或排泄，對人體無毒副作用，目前正在開發(fā)的生物降解型藥物緩釋用高分子材料主要是天然高分子、半合成高分子、合成高分子。天然高分子材料主要是蛋白質(zhì)類和植物膠類，具有穩(wěn)定、無毒、成膜性或成球性好、生物適應(yīng)性、能大量分離和純化、具有已知的結(jié)構(gòu)、物理或化學(xué)特性等特點，常用的有明膠、海藻酸鹽、殼聚糖，蛋白類(膠原、白蛋白)等。海藻酸(Alginate)是存在于和藻類中的一類天然多糖，廣泛存在于各類棕色海藻中，由D-甘露糖醛酸(M單元)殘基(離解常數(shù)pKa = 3. 38)和L-古洛糖醛酸(G單元)殘基(pKa = 3. 65)兩種結(jié)構(gòu)單體單元組成的一類線形無分枝的鏈狀陰離子聚合物。海藻酸鈉可與多價陽離子形成凝膠，成膠條件溫和，該凝膠在生物體內(nèi)以酶解方式生成甘露糖醛酸和葡萄糖醛酸，對機體無毒性、無免疫原性，具有良好的生物相容性、可生物降解性，適合作為釋放或包埋藥物、蛋白質(zhì)與細胞的微膠囊。海藻酸鈉具有以上特性，己被大量用作藥物載體材料,一般有海藻酸鈉凝膠藥物載體材料、海藻酸鈉共混藥物載體材料、海藻酸鈉化學(xué)改性藥物載體材料。Rastogl等利用乳化法制備包裹異煙腆的海藻酸鈉微球，包裹效率可高達91 %，通過控制聚合物濃度、交聯(lián)劑的量以及交聯(lián)時間，可對微球的粒徑以及包裹效率進行控制。但是海藻酸鈉親水性強，凝膠孔徑大，對疏水性藥物負載量不高，釋放速度較快并容易發(fā)生突釋，從而限制了在藥物方面的進一步應(yīng)用Biomaeromoleeules，2006，7 :147-148。許多工作者對海藻酸鈉進行改性，利用不同的外界條件來控制藥物的釋放速率，還提高其疏水性能，盡量防止藥物的突釋。倪才華等制備了一種含無機物和疏水性高分子的星型聚合物，再利用超聲分散技術(shù)將這種自制的聚合物通過超聲分散到海藻酸鈉溶液中，用滴液法獲得同時具備疏水性和親水性海藻酸鈣雜化凝膠。疏水性藥物布洛芬在其中有較高的包埋率，達到90%以上，并具有較好的緩釋作用，克服了海藻酸鈉因親水性強，對疏水性藥物負載量不高，釋藥前期容易發(fā)生突釋等問題。CN201010147038. 3。隨著生物制藥技術(shù)的發(fā)展，近年來蛋白類藥物使用呈現(xiàn)上升趨勢，它們大多為內(nèi)源性物質(zhì)，臨床使用劑量小，藥理活性高，副作用少，無過敏反應(yīng)。但是，蛋白藥物具有分子量大及空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點，穩(wěn)定性差，在酸堿環(huán)境或體內(nèi)酶的存在下極易失活，同時由于其分子量大，還時常以多聚體形式存在，很難透過胃腸道粘膜的上皮細胞層，故吸收差，生物利用度低，不能口服給藥，一般只能注射給藥，給需長期用藥的病人造成了極大的不便。因此，對蛋白質(zhì)多肽類生物活性藥物的保護、緩釋控釋的研究具有重要意義。用無毒，生物相容性好，可降解的天然聚合物作為蛋白質(zhì)藥物控釋載體，可提高蛋白質(zhì)藥物在臨床醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，這一方法近年來引起研究者的廣泛關(guān)注Biochemical and BiophysicalResearch Communications, 2004, 323 :1321-1327] 傳統(tǒng)的海藻酸鈉緩釋蛋白質(zhì)的技術(shù)主要是將蛋白質(zhì)和海藻酸鈉溶液按一定比例混合，然后滴加到氯化鈣溶液中進行交聯(lián)，將交聯(lián)后的聚合物放在溶劑中進行蛋白質(zhì)的釋放，由于蛋白質(zhì)和海藻酸鈉之間弱的相互作用，會導(dǎo)致這種方法固定的蛋白質(zhì)釋放速度過快，不能滿足蛋白質(zhì)緩釋要求，并且形成的凝膠的強度難以保證。WilliPaul等人用鋅改良的磷酸鈣粒子加入到海藻酸鈉中，并研究了這種材料對膜島素的釋放Process Biochemistry, 2012,47 :882-886] C. C. Ribeiro 等人使用磷酸I丐粒子，用四種方法對牛血紅蛋白進行固定釋放實驗Biomaterials, 2004, 25 4363-4373。這種加入無機納米粒子的方法雖然可以在一定程度上改善凝膠的機械強度和緩釋效果，但效果并不特別明顯。本發(fā)明提供了一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法。首先制備海藻酸鈣水凝膠，然后將海藻酸鈣水凝膠浸泡入一定濃度的磷酸三鈉、磷酸氫二銨、磷酸氫二鈉、硅酸鈉、碳酸鈉和草酸鈉等無機鹽溶液中溶脹一定時間，隨后將溶脹后的海藻酸鈣水凝膠浸泡入含一定濃度鈣離子的藥物或蛋白質(zhì)水溶液中交聯(lián)一定時間，得到藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠。海藻酸鈣水凝膠為膜、微球、微囊、纖維等多種形態(tài)。本發(fā)明方法操作簡單，不使用任何有毒有害溶劑，固定化蛋白質(zhì)的活性高，材料本身生物相容性好，具有很好的緩釋性能，在組織工程、控制釋放、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是海藻酸鈣凝膠親水性強、水凝膠中藥物發(fā)生突釋、水凝膠中蛋白質(zhì)緩釋困難等問題。本發(fā)明解決所述海藻酸鈣凝膠親水性強、水凝膠中藥物發(fā)生突釋、水凝膠中蛋白質(zhì)緩釋困難等問題的技術(shù)方案是設(shè)計一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠。本發(fā)明提供了一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法，其特征是包括以下步驟a)配制質(zhì)量百分比為0. 5% -5%的海藻酸鈉和質(zhì)量百分比為0-4%的水溶性高分子添加劑的混合水溶液，靜置消泡后待用；同時配制質(zhì)量百分比濃度為0. 5% -15%的氯化鈣及質(zhì)量百分比濃度為0. 05% -10%的藥物或蛋白質(zhì)的混合水溶液；b)采取懸浮分散或刮膜或靜電紡絲的方法，將步驟a)得到的海藻酸鈉和水溶性高分子的混合水溶液分散成微球，或形成液膜，或得到納米纖維的形態(tài)，然后將成型后的海藻酸鈉和水溶性高分子的混合水溶液立即用步驟a)配制的氯化鈣水溶液交聯(lián)固化0. 5-12小時，用去離子水沖洗3-5遍，得到海藻酸鈣水凝膠，形態(tài)包括微球、膜或納米纖維；c)配制質(zhì)量百分比為O. 05% -5%的無機鹽水溶液，將步驟b)得到的海藻酸鈣水凝膠浸泡到上述無機鹽水溶液中O. 1-12小時，將凝膠取出后用去離子水沖洗3-5遍，然后立即將其浸泡到步驟a)配制的氯化鈣及藥物或蛋白質(zhì)的混合水溶液中，吸附交聯(lián)O. 1-24小時，將重新鈣離子交聯(lián)并吸附藥物或蛋白質(zhì)的海藻酸鈣水凝膠用去離子水沖洗3-5遍，得到藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠。本發(fā)明所述的水溶性高分子添加劑為聚氧乙烯醚、聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維素、羧甲基殼聚糖、水溶性淀粉、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮中的一種或兩種以上混合物。本發(fā)明所述的懸浮分散的方法，是采用乙基纖維素質(zhì)量百分比濃度為
O.05%-O. 1%，醋酸丁酯與蓖麻油按照1: 3-1 I的體積比混合的有機物做連續(xù)相，在攪拌下將步驟a)得到的海藻酸鈉和水溶性高分子的混合水溶液分散成粒徑在O. 5-500 μ m的液滴微球。本發(fā)明所述的刮膜的方法，是將步驟a)配制的海藻酸鈉和水溶性高分子的混合水溶液倒在干凈的玻璃板上，用模具厚度為20-1000 μ m的刮膜棒刮平。本發(fā)明所述的靜電紡絲的方法，是采用聚氧乙烯醚或聚乙烯醇作為水溶性高分子添加劑，在4-36KV的電壓下得到直徑在50_800nm的納米纖維。

本發(fā)明所述的無機鹽為磷酸三鈉、磷酸氫二銨、磷酸氫二鈉、硅酸鈉、碳酸鈉和草酸鈉中一種或兩種以上混合物。本發(fā)明所述的藥物為柔紅霉素、阿霉素、水溶性維生素、沙星類、非留體類、磺胺類藥物中一種或兩種以上混合物。本發(fā)明所述的蛋白質(zhì)為牛血清白蛋白、牛血紅蛋白、肌紅蛋白、卵白蛋白、胃蛋白酶、溶菌酶、細胞色素C、過氧化氫酶、Y球蛋白、胰島素中一種或兩種以上混合物。本發(fā)明方法操作簡單，材料本身生物相容性好，藥物和蛋白質(zhì)具有很好的緩釋性能，得到的緩釋材料形態(tài)多樣，在控制釋放、組織工程、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。
具體實施例方式下面介紹本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明不受實施例的限制。實施例1. 一種阿霉素緩釋磷酸/海藻酸鈣雜化凝膠膜的制備方法a)配制質(zhì)量百分比為O. 5%的海藻酸鈉和質(zhì)量百分比為O. 5%的聚乙烯醇的混合水溶液，靜置消泡后待用；同時配制質(zhì)量百分比濃度為O. 5 %的氯化鈣及質(zhì)量百分比濃度為O. 05%的阿霉素的混合水溶液；b)采取刮膜的方法，將步驟a)配制的海藻酸鈉和聚乙烯醇的混合水溶液倒在干凈的玻璃板上，用模具厚度為ΙΟΟΟμπι的刮膜棒刮平，然后立即用步驟a)配制的氯化鈣水溶液交聯(lián)固化12小時，用去離子水沖洗3-5遍，得到海藻酸鈣水凝膠膜；c)配制質(zhì)量百分比為O. 05%的磷酸氫二銨水溶液，將步驟b)得到的海藻酸鈣水凝膠浸泡到上述磷酸氫二銨水溶液中12小時，將凝膠取出后用去離子水沖洗3-5遍，然后立即將其浸泡到步驟a)配制的氯化鈣及阿霉素的混合水溶液中，吸附交聯(lián)24小時，將重新鈣離子交聯(lián)并吸附阿霉素的海藻酸鈣水凝膠用去離子水沖洗3-5遍，得到一種阿霉素緩釋磷酸/海藻酸鈣雜化凝膠膜。
實施例2. —種水溶性維生素緩釋碳酸/海藻酸鈣雜化凝膠膜的制備方法a)配制質(zhì)量百分比為5%的海藻酸鈉和質(zhì)量百分比為4%的聚乙二醇的混合水溶液，靜置消泡后待用；同時配制質(zhì)量百分比濃度為15%的氯化鈣及質(zhì)量百分比濃度為1%的水溶性維生素的混合水溶液；b)采取刮膜的方法，將步驟a)配制的海藻酸鈉和聚乙二醇的混合水溶液倒在干凈的玻璃板上，用模具厚度為ΙΟΟΟμπι的刮膜棒刮平，然后立即用步驟a)配制的氯化鈣水溶液交聯(lián)固化O. 5小時，用去離子水沖洗3-5遍，得到海藻酸鈣水凝膠膜；c)配制質(zhì)量百分比為5%的碳酸鈉水溶液，將步驟b)得到的海藻酸鈣水凝膠浸泡到上述碳酸鈉水溶液中O.1小時，將凝膠取出后用去離子水沖洗3-5遍，然后立即將其浸泡到步驟a)配制的氯化鈣及水溶性維生素的混合水溶液中，吸附交聯(lián)O.1小時，將重新鈣離子交聯(lián)并吸附水溶性維生素的海藻酸鈣水凝膠用去離子水沖洗3-5遍，得到一種水溶性維生素緩釋碳酸/海藻酸鈣雜化凝膠膜。實施例3. —種牛血清白蛋白 緩釋草酸/海藻酸鈣雜化凝膠微球的制備方法a)配制質(zhì)量百分比為1. 5%的海藻酸鈉和質(zhì)量百分比為O. 5%的羧甲基殼聚糖的混合水溶液，靜置消泡后待用；同時配制質(zhì)量百分比濃度為5%的氯化鈣及質(zhì)量百分比濃度為10%的牛血清白蛋白的混合水溶液；b)采用懸浮分散的方法，乙基纖維素質(zhì)量百分比濃度為O. 1%，醋酸丁酯與蓖麻油按照1: 3的體積比混合的有機物做連續(xù)相，在攪拌下將步驟a)得到的海藻酸鈉和羧甲基殼聚糖的混合水溶液分散成粒徑在O. 5-500 μ m的液滴微球，然后立即倒入步驟a)配制的氯化鈣水溶液，繼續(xù)攪拌交聯(lián)固化O. 5小時，用去離子水沖洗3-5遍，得到海藻酸鈣水凝膠微球；c)配制質(zhì)量百分比為O. 05%的草酸鈉水溶液，將步驟b)得到的海藻酸鈣水凝膠浸泡到上述草酸鈉水溶液中12小時，將凝膠取出后用去離子水沖洗3-5遍，然后立即將其浸泡到步驟a)配制的氯化鈣及牛血清白蛋白的混合水溶液中，吸附交聯(lián)12小時，將重新鈣離子交聯(lián)并吸附牛血清白蛋白的海藻酸鈣水凝膠用去離子水沖洗3-5遍，得到一種牛血清白蛋白緩釋草酸/海藻酸鈣雜化凝膠微球。實施例4. 一種胰島素緩釋硅酸/海藻酸鈣雜化凝膠納米纖維的制備方法a)配制質(zhì)量百分比為1. 5%的海藻酸鈉和質(zhì)量百分比為1%的聚氧乙烯醚的混合水溶液，靜置消泡后待用；同時配制質(zhì)量百分比濃度為5%的氯化鈣及質(zhì)量百分比濃度為
O.05%的胰島素的混合水溶液；b)采用靜電紡絲的方法，在36KV的電壓下得到直徑在200_800nm的納米纖維，然后將其浸泡入步驟a)配制的氯化鈣水溶液，交聯(lián)固化12小時，用去離子水沖洗3-5遍，得到海藻酸鈣水凝膠納米纖維；c)配制質(zhì)量百分比為O. 05%的硅酸鈉水溶液，將步驟b)得到的海藻酸鈣水凝膠浸泡到上述硅酸鈉水溶液中O. 5小時，將凝膠取出后用去離子水沖洗3-5遍，然后立即將其浸泡到步驟a)配制的氯化鈣及胰島素的混合水溶液中，吸附交聯(lián)2小時，將重新鈣離子交聯(lián)并吸附胰島素的海藻酸鈣水凝膠用去離子水沖洗3-5遍，得到一種胰島素緩釋硅酸/海藻酸鈣雜化凝膠納米纖維。
權(quán)利要求
1.一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法，其特征是包括以下步驟a)配制質(zhì)量百分比為O.5% -5%的海藻酸鈉和質(zhì)量百分比為0-4%的水溶性高分子添加劑的混合水溶液，靜置消泡后待用；同時配制質(zhì)量百分比濃度為O. 5% -15%的氯化鈣及質(zhì)量百分比濃度為O. 05% -10%的藥物或蛋白質(zhì)的混合水溶液；b)采取懸浮分散或刮膜或靜電紡絲的方法，將步驟a)得到的海藻酸鈉和水溶性高分子的混合水溶液分散成微球，或形成液膜，或得到納米纖維的形態(tài)，然后將成型后的海藻酸鈉和水溶性高分子的混合水溶液立即用步驟a)配制的氯化鈣水溶液交聯(lián)固化O. 5-12小時，用去離子水沖洗3-5遍，得到海藻酸鈣水凝膠，形態(tài)包括微球、膜或納米纖維；c)配制質(zhì)量百分比為O.05% -5%的無機鹽水溶液，將步驟b)得到的海藻酸鈣水凝膠浸泡到上述無機鹽水溶液中O. 1-12小時，將凝膠取出后用去離子水沖洗3-5遍，然后立即將其浸泡到步驟a)配制的氯化鈣及藥物或蛋白質(zhì)的混合水溶液中，吸附交聯(lián)O. 1-24小時， 將重新鈣離子交聯(lián)并吸附藥物或蛋白質(zhì)的海藻酸鈣水凝膠用去離子水沖洗3-5遍，得到藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠。
2.如權(quán)利要求1所述的一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法，其特征是所述的水溶性高分子添加劑為聚氧乙烯醚、聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維素、羧甲基殼聚糖、水溶性淀粉、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮中的一種或兩種以上混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法，其特征是所述的懸浮分散的方法，是采用乙基纖維素質(zhì)量百分比濃度為O. 05% -O. 1%，醋酸丁酯與蓖麻油按照1: 3-1 I的體積比混合的有機物做連續(xù)相，在攪拌下將步驟a)得到的海藻酸鈉和水溶性高分子的混合水溶液分散成粒徑在O. 5-500 μ m的液滴微球。
4.如權(quán)利要求1所述的一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法，其特征是所述的刮膜的方法，是將步驟a)配制的海藻酸鈉和水溶性高分子的混合水溶液倒在干凈的玻璃板上，用模具厚度為20-1000 μ m的刮膜棒刮平，得到液膜。
5.如權(quán)利要求1所述的一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法，其特征是所述的靜電紡絲的方法，是采用聚氧乙烯醚或聚乙烯醇作為水溶性高分子添加劑，在 4-36KV的電壓下得到直徑在50-800nm的納米纖維。
6.如權(quán)利要求1所述的一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法，其特征是所述的無機鹽為磷酸三鈉、磷酸氫二銨、磷酸氫二鈉、硅酸鈉、碳酸鈉和草酸鈉中一種或兩種以上混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法，其特征是所述的藥物為柔紅霉素、阿霉素、水溶性維生素、沙星類、非留體類、磺胺類藥物中一種或兩種以上混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法，其特征是所述的蛋白質(zhì)為牛血清白蛋白、牛血紅蛋白、肌紅蛋白、卵白蛋白、胃蛋白酶、溶菌酶、細胞色素C、過氧化氫酶、Y球蛋白、胰島素中一種或兩種以上混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法，其特征是本發(fā)明方法操作簡單，材料本身生物相容性好，藥物和蛋白質(zhì)具有很好的緩釋性能，得到的緩釋材料形態(tài)多樣，在控制釋放、組織工程、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠的制備方法。制備方法是首先制備海藻酸鈣水凝膠，然后將海藻酸鈣水凝膠浸泡入一定濃度的磷酸三鈉，磷酸氫二銨，硅酸鈉，碳酸鈉和草酸鈉等無機鹽溶液中溶脹一定時間，隨后將溶脹后的海藻酸鈣水凝膠浸泡入含一定濃度鈣離子的藥物和蛋白質(zhì)水溶液中交聯(lián)一定時間，得到藥物和蛋白質(zhì)緩釋海藻酸鹽雜化凝膠。本發(fā)明的海藻酸鈣水凝膠形態(tài)為膜、微球、纖維等多種。本發(fā)明方法操作簡單，不使用任何有毒有害溶劑，固定化蛋白質(zhì)的活性高，材料本身生物相容性好，具有很好的緩釋性能，在組織工程、控制釋放、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號A61K47/34GK103040727SQ20131002067
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者趙孔銀, 林貝貝, 魏俊富, 李思迪, 任彤, 胡欣萍 申請人:天津工業(yè)大學(xué)