一種殼聚糖修飾的pH響應(yīng)性載藥緩控釋材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種殼聚糖修飾的pH響應(yīng)性載藥緩控釋材料及其制備方法，所述材料由介孔孔道可裝載藥物的介孔二氧化硅納米粒子和包覆所述介孔二氧化硅納米粒子的殼聚糖聚合電解質(zhì)膜組成。所述方法包括：將介孔孔道可裝載藥物的介孔二氧化硅納米粒子分散到殼聚糖溶膠中，經(jīng)攪拌、分離、洗滌、干燥得到殼聚糖修飾的pH響應(yīng)性載藥緩控釋材料。
【專利說(shuō)明】一種殼聚糖修飾的PH響應(yīng)性載藥緩控釋材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種載藥緩控釋材料及其制備方法，具體涉及一種殼聚糖修飾的pH響應(yīng)性載藥緩控釋材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】[0002]惡性腫瘤導(dǎo)致的死亡率在我國(guó)已上升至第一位，其發(fā)病率也呈逐年上升的趨勢(shì)。針對(duì)惡性腫瘤，目前主要的治療手段為手術(shù)、放療及化療?；熃?jīng)歷了近一個(gè)世紀(jì)的不斷發(fā)展和完善，已成為惡性腫瘤綜合治療最重要的手段。但目前化療的療效卻一直處于較低的水平，主要原因在于化療藥物用量大，且藥物大多缺乏藥理活性的專一性，對(duì)癌組織和正常組織均產(chǎn)生嚴(yán)重的毒副作用，患者在用藥期間發(fā)生變態(tài)反應(yīng)并產(chǎn)生多重耐藥性而被迫停藥，貽誤治療時(shí)機(jī)。
[0003]隨著納米科技的發(fā)展，逐漸誕生了納米藥物控釋系統(tǒng)。所謂納米藥物控釋系統(tǒng)，通常包含兩個(gè)方面的內(nèi)容:一是依據(jù)病理變化將藥物送到指定的病變部位，發(fā)揮藥物的最大療效，而對(duì)正常組織的傷害降到最低限度；二是控制藥物的釋放速度，使血藥濃度控制在安全有效的范圍內(nèi)，從而減少給藥劑量，減輕或避免毒副反應(yīng)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是將制劑的特異靶向性和藥物的釋放可控性相結(jié)合的藥物控釋系統(tǒng)。
[0004]要達(dá)到理想的控釋行為，藥物載體的選擇是關(guān)鍵，在藥物控釋發(fā)展的最初階段，用于藥物可控釋放的材料多為有機(jī)高分子[J.H.Kim et al.，J ControlRelease, 2008，127，41-49 ；L.Bromberg, J Control Release, 2008，128，99-112 ；W.Tsurutaet al.，Biomaterials, 2009，30，118-125]，利用有機(jī)高分子聚合物作為活性制劑的載體或介質(zhì)制成緩控釋制劑，從而實(shí)現(xiàn)活性制劑的可控釋放。雖然高分子材料在可控釋放方面的應(yīng)用與研究已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但因有機(jī)材料機(jī)械強(qiáng)度低，化學(xué)穩(wěn)定性差，有些有機(jī)材料生物相容性不理想，甚至有一定的毒性，使其應(yīng)用受到局限。
[0005]2001年Vallet-Regi等首次報(bào)道了硅基介孔材料(介孔二氧化硅)用于藥物緩控釋系統(tǒng)，從此拉開(kāi)了介孔二氧化硅用于藥物傳輸系統(tǒng)的序幕。介孔二氧化硅具有有序的規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)，可調(diào)的孔徑，良好的生物相容性和可降解性等特點(diǎn)，近年來(lái)被廣泛地用作無(wú)機(jī)藥物載體來(lái)組裝智能藥物控釋系統(tǒng)[Y.C.Zhu et al., J.Am.Chem.Soc.，2010，132，1450 ；S.H.Wu et al.，Chem.Soc.Rev.，2013，42，3862-3875 ；F.Q.Tang etal.，Adv.Mater.，2012，24，1504-1534]。
[0006]通過(guò)在介孔二氧化硅的表面修飾上不同的基團(tuán)，如CdS納米粒子，金納米粒子，或者軟納米粒子，如樹(shù)枝狀大分子，蛋白質(zhì)或高聚物等作為控制藥物釋放的門結(jié)構(gòu)，這種門結(jié)構(gòu)在外加刺激，如光照、磁場(chǎng)變化、超聲，以及氧化還原反應(yīng)、pH變化、靜電相互作用等作用下發(fā)生打開(kāi)/閉合的轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到定時(shí)、定量靶向釋放藥物分子的功能。在這些藥物緩控釋系統(tǒng)中，根據(jù)腫瘤組織與正常組織PH值不同這個(gè)特點(diǎn)，響應(yīng)性地釋放藥物的PH響應(yīng)性控釋系統(tǒng)，因?yàn)椴恍枰~外的外加刺激，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤組織的靶向藥物釋放，而成為目前研究的熱點(diǎn)[H.A.Meng et al., J Am Chem Soc, 2010, 132, 12690-12697 ；Y.L.Zhao et al., J Am Chem Soc, 2010, 132, 13016-13025 ；Y.J.Yang et al., ActaBiomater, 2010, 6, 3092-3100]。
[0007]殼聚糖因?yàn)榫哂辛己玫纳锵嗳菪?，且含有可質(zhì)子化的氨基，這些氨基在不同的pH環(huán)境中可以發(fā)生質(zhì)子化/去質(zhì)子化的轉(zhuǎn)變，使殼聚糖發(fā)生彈性態(tài)/沉淀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變。通過(guò)在介孔二氧化硅表面進(jìn)行殼聚糖修飾可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所裝載藥物的pH響應(yīng)性釋放。
[0008]已見(jiàn)報(bào)道的聚合物修飾的介孔二氧化硅材料，例如:申請(qǐng)?zhí)枮?00610113976.5的中國(guó)發(fā)明專利中提供了一種雙殼層藥物緩控釋載體材料，利用中空二氧化硅微球作為藥物載體，通過(guò)外層的聚合陰離子和聚合陽(yáng)離子多層膜來(lái)控制藥物在不同外部環(huán)境中的釋放速率，然而其需要交替沉積聚陰離子膜和聚陽(yáng)離子膜，制備過(guò)程復(fù)雜；該法制得的材料雖然有緩釋作用且釋放速率響應(yīng)于PH值，然而其在中性(正常細(xì)胞)的釋放率高于在酸性(腫瘤細(xì)胞)的釋放率，不利于對(duì)腫瘤細(xì)胞等的靶向釋放。申請(qǐng)?zhí)枮?01010271960.3的中國(guó)發(fā)明專利中提供了一種載藥緩控釋納米材料，以?shī)A心二氧化娃納米粒為載體，空腔中裝載藥物后在先在其外包裹一層Y -聚谷氨酸，然后再包裹殼聚糖膜，重復(fù)多次形成多層結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)空腔中藥物的釋放從而達(dá)到緩釋藥物的作用。從現(xiàn)有技術(shù)可以看出，目前對(duì)于殼聚糖修飾的藥物緩控釋研究呈現(xiàn)多樣化，但是大部分的藥物控釋體系構(gòu)成復(fù)雜，大多需要復(fù)雜的操作步驟，而且，在這些復(fù)雜的修飾過(guò)程中，有可能導(dǎo)致其中所裝載的藥物發(fā)生分解而失活。
[0009]因此，如何通過(guò)簡(jiǎn)單的工藝，得到裝載量大、靶向性釋藥的材料，是該領(lǐng)域的研究方向之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有制備殼聚糖修飾載藥緩控釋材料的方法所具有的缺陷，本發(fā)明提供了一種殼聚糖修飾的pH響應(yīng)性載藥緩控釋材料及其制備方法。
[0011]本發(fā)明提供了一種殼聚糖修飾的pH響應(yīng)性載藥緩控釋材料，所述材料由介孔孔道可裝載藥物的介孔二氧化硅納米粒子和包覆所述介孔二氧化硅納米粒子的殼聚糖聚合電解質(zhì)膜組成。
[0012]本發(fā)明提供的材料僅由介孔孔道可裝載藥物的介孔二氧化硅納米粒子和包覆所述介孔二氧化硅納米粒子的殼聚糖聚合電解質(zhì)膜組成，相比現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其中，介孔二氧化硅的孔容大，裝載量大，殼聚糖聚合電解質(zhì)膜在中性及微堿性(模擬正常細(xì)胞)的條件下，由于其表面的氨基質(zhì)子化程度低，分子間氫鍵的作用大于靜電斥力的作用，分子鏈團(tuán)聚，成有序聚集狀態(tài)，有效阻止裝載的藥物釋放，而在酸性(模擬腫瘤細(xì)胞)的條件下，其表面的氨基質(zhì)子化程度高，靜電斥力大于分子間氫鍵，與水作用，成溶膠狀態(tài)，使得裝載的藥物可以釋放出來(lái)，達(dá)到靶向緩釋作用。此外，二氧化硅和殼聚糖可生物降解，生物相容性好。
[0013]較佳地，所述孔二氧化硅納米粒子的粒徑可為50~400nm，介孔孔徑可為1.9~IOnm0
[0014]較佳地,所述殼聚糖聚合電解質(zhì)膜的厚度可為2~30nm。
[0015]較佳地，可裝載藥物可為水溶性或脂溶性藥物，所述親水性藥物包括阿霉素、絲裂霉素、維生素C,所述脂溶性藥物包括喜樹(shù)堿、紫杉醇、布洛芬、青蒿素。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種制備上述材料的方法，所述方法包括:將介孔孔道可裝載藥物的介孔二氧化硅納米粒子分散到殼聚糖溶膠中，經(jīng)攪拌、分離、洗滌、干燥得到殼聚糖修飾的PH響應(yīng)性載藥緩控釋材料。
[0017]本發(fā)明還提供了一種制備上述材料的方法，所述方法包括:
將介孔孔道可裝載藥物的介孔二氧化硅納米粒子與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)以在其表面鍵接活性基團(tuán)；以及
將表面鍵接有活性基團(tuán)的介孔二氧化硅納米粒子分散到殼聚糖溶膠中，經(jīng)攪拌、分離、洗滌、干燥得到殼聚糖修飾的PH響應(yīng)性載藥緩控釋材料。
[0018]較佳地，所述的硅烷偶聯(lián)劑可為Y-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基硅烷、3-丙基二甲氧基硅烷、3-氣基丙基二乙氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅氧烷、異氛酸丙基二乙氧基硅烷中的至少一種。
[0019]較佳地，所述殼聚糖溶膠的pH值可為5.0~6.0。
[0020]較佳地，所述殼聚糖溶膠的濃度可為0.5~10%。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明所述的任一種殼聚糖修飾的載藥緩控釋材料具有如下優(yōu)勢(shì):
1)采用生物相容性極高的殼聚糖和生物可降解的介孔二氧化硅納米粒子，因而生物相容性強(qiáng)；
2)通過(guò)調(diào)節(jié)介孔二氧化硅納米粒子尺寸及空腔大小，以及藥物溶液的濃度可以方便的調(diào)節(jié)藥物的裝載量；
3)緩控釋材料制備過(guò)程簡(jiǎn)單，物理包覆過(guò)程無(wú)需其它化學(xué)試劑的介導(dǎo)，通過(guò)物理吸附/靜電作用來(lái)形成穩(wěn)定的復(fù)合物?；瘜W(xué)修飾過(guò)程采用簡(jiǎn)單的硅烷偶聯(lián)劑一步即可實(shí)現(xiàn)殼聚糖的有效負(fù)載，因而簡(jiǎn)單有效，方便工藝化生產(chǎn)；
4)利用納米粒子本身在腫瘤組織周圍的EPR效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)緩控釋材料對(duì)于腫瘤組織的靶向輸運(yùn)；
5)所制備的緩控釋材料利用所修飾的殼聚糖聚合電解質(zhì)的pH響應(yīng)性能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所裝載藥物的緩釋和pH響應(yīng)性釋放；
6)所制備的緩控釋材料利用所修飾的殼聚糖聚合電解質(zhì)的pH響應(yīng)性能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)腫瘤組織的靶向性藥物釋放和在正常組織處較少的藥物釋放。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中制備的表面包覆有殼聚糖并裝載有IBU的介孔二氧化硅納米復(fù)合物(IBU麵SNs-Cs-1)的透射電子顯微照片(TEM)；
圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中制備的IBU麵SNs-Cs-2的釋放液的紫外/可見(jiàn)吸收光
譜；
圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中制備的鍵接殼聚糖并裝載阿霉素的緩控釋材料(D0X0HMSNs-Cs)的透射電子顯微照片(TEM)；
圖4為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中制備的ARIWMSNs-Cs中的ART在不同pH的PBS釋放介質(zhì)中的累積釋放曲線；
圖5為本發(fā)明中制備的載藥緩控釋材料在正常組織環(huán)境下不釋藥和在腫瘤組織環(huán)境下響應(yīng)性釋藥的示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023] 以下結(jié)合附圖及下述【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，應(yīng)理解，下述實(shí)施方式和/或附圖僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明公開(kāi)了一種殼聚糖修飾的pH響應(yīng)性載藥緩控釋材料及其制備方法和應(yīng)用。所述的載藥緩控釋材料是以介孔二氧化硅納米粒子為載體，裝載藥物后在其外通過(guò)物理吸附或者化學(xué)鍵接殼聚糖聚合電解質(zhì)膜。本發(fā)明具有較高的載藥量，并且制備方法簡(jiǎn)單，外層的殼聚糖聚合電解質(zhì)膜可根據(jù)所處生理介質(zhì)PH的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)所裝載藥物的釋放從而達(dá)到緩釋藥物以及PH響應(yīng)性釋放藥物的功能。該釋藥體系因具有在酸性腫瘤組織(pH6.5)釋藥而在正常組織(pH7.4)不釋藥的特點(diǎn)，因而可以明顯減輕所裝載藥物對(duì)正常組織的毒副作用，并實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤組織的靶向性毒性，因而具有巨大的生理意義和臨床應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供了一種以介孔二氧化硅納米粒子為藥物載體，殼聚糖聚合電解質(zhì)修飾的PH響應(yīng)性載藥緩控釋材料。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、可規(guī)?；a(chǎn)，而且裝載量高，并可以實(shí)現(xiàn)藥物在腫瘤組織靶向性釋藥，而在正常組織周圍不釋藥，因而具有重要的生理意義和臨床應(yīng)用價(jià)值。
[0025]本發(fā)明提供了一種殼聚糖修飾的pH響應(yīng)性載藥緩控釋材料，以介孔二氧化硅納米粒子為載體，裝載藥物后在其外修飾殼聚糖聚合電解質(zhì)膜。
[0026]所述的介孔二氧化硅納米粒子，具有介孔孔道的介孔二氧化硅或者空心介孔二氧化硅納米材料。尤其是空心介孔二氧化硅納米粒子，因?yàn)榫哂芯薮蟮目涨唤Y(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物高的裝載量。
[0027]所述的載藥緩控釋材料，所述的藥物通過(guò)物理浸潰裝載在介孔二氧化硅孔道結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0028]所述的載藥緩控釋材料，介孔二氧化硅納米粒子外層修飾殼聚糖聚合電解質(zhì)膜。
[0029]所述的修飾殼聚糖聚合電解質(zhì)膜的介孔二氧化硅載藥緩控釋材料的制備方法，殼聚糖聚合電解質(zhì)膜經(jīng)過(guò)物理吸附包覆，或者化學(xué)基團(tuán)鍵接在介孔二氧化硅納米材料的表面，通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑一步鍵接在介孔二氧化娃納米粒子的表面。
[0030]本發(fā)明所述的載藥緩控釋材料，可裝載各種水溶性和脂溶性藥物，所述的親水性藥物選自阿霉素，絲裂霉素，維生素C的一種或一種以上的混合物。所述的脂溶性藥物選自喜樹(shù)堿，紫杉醇，布洛芬，青蒿素中的一種或一種以上的混合物。
[0031]所述的殼聚糖經(jīng)化學(xué)基團(tuán)鍵接在介孔二氧化硅納米材料的表面，殼聚糖通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑鍵接在介孔二氧化硅表面。
[0032]所述的硅烷偶聯(lián)劑選自Y-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基硅烷、3-丙基二甲氧基硅烷、3-氣基丙基二乙氧基硅烷、乙烯基二乙氧基娃氧燒、異氰!酸丙基二乙氧基硅烷中的任意一種。
[0033]所述的載藥緩控釋材料的制備方法，以介孔二氧化硅納米粒子為載體，裝載藥物后，再經(jīng)過(guò)表面修飾殼聚糖聚合電解質(zhì)膜，具體步驟如下:
A)介孔二氧化娃納米粒子載藥
利用物理浸潰法將藥物溶液經(jīng)擴(kuò)散裝載到介孔二氧化硅納米粒子的孔道結(jié)構(gòu)內(nèi)；
B)載藥的介孔二氧化硅納米粒子表面殼聚糖修飾方法i)將載藥的介孔二氧化硅納米粒子分散到殼聚糖溶膠溶液中，經(jīng)攪拌、靜置得到包覆殼聚糖的載藥介孔二氧化硅；
方法ii)將介孔二氧化硅納米粒子與硅烷偶聯(lián)劑相互作用，使介孔二氧化硅表面活化，將活化的介孔二氧化硅經(jīng)物理浸潰裝載藥物后，利用活性基團(tuán)與殼聚糖之間的加成反應(yīng)，得到修飾殼聚糖的載藥介孔二氧化硅；
步驟A)和步驟B)的順序因具體的裝載程序而有所優(yōu)化。
[0034]所述的任一種殼聚糖修飾的載藥緩控釋材料的用途，利用所修飾的殼聚糖聚合電解質(zhì)的pH響應(yīng)性實(shí)現(xiàn)對(duì)所裝載藥物的緩釋和pH響應(yīng)性釋放。
[0035]所述的任一種殼聚糖修飾的載藥緩控釋材料的用途，利用所修飾的殼聚糖聚合電解質(zhì)的PH響應(yīng)性實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤組織的靶向性藥物釋放和在正常組織處較少的藥物釋放。
[0036]本發(fā)明所述的任一種殼聚糖修飾的載藥緩控釋材料具有如下優(yōu)勢(shì):
1)采用生物相容性極高的殼聚糖和生物可降解的介孔二氧化硅納米粒子，因而生物相容性強(qiáng)；
2)通過(guò)調(diào)節(jié)介孔二氧化 硅納米粒子尺寸及空腔大小，以及藥物溶液的濃度可以方便的調(diào)節(jié)藥物的裝載量；
3)緩控釋材料制備過(guò)程簡(jiǎn)單，物理包覆過(guò)程無(wú)需其它化學(xué)試劑的介導(dǎo)，通過(guò)物理吸附/靜電作用來(lái)形成穩(wěn)定的復(fù)合物?；瘜W(xué)修飾過(guò)程采用簡(jiǎn)單的硅烷偶聯(lián)劑一步即可實(shí)現(xiàn)殼聚糖的有效負(fù)載，因而簡(jiǎn)單有效，方便工藝化生產(chǎn)；
4)利用納米粒子本身在腫瘤組織周圍的EPR效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)緩控釋材料對(duì)于腫瘤組織的靶向輸運(yùn)；
5)所制備的緩控釋材料利用所修飾的殼聚糖聚合電解質(zhì)的pH響應(yīng)性能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所裝載藥物的緩釋和pH響應(yīng)性釋放；
6)所制備的緩控釋材料利用所修飾的殼聚糖聚合電解質(zhì)的pH響應(yīng)性能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)腫瘤組織的靶向性藥物釋放和在正常組織處較少的藥物釋放。
[0037]圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中制備的表面包覆有殼聚糖并裝載有IBU的介孔二氧化硅納米復(fù)合物(IBU麵SNs-Cs-1)的透射電子顯微照片(TEM)；
圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中制備的IBU麵SNs-Cs-2的釋放液的紫外/可見(jiàn)吸收光
譜；
圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中制備的鍵接殼聚糖并裝載阿霉素的緩控釋材料(D0X0HMSNs-Cs)的透射電子顯微照片(TEM)；
圖4為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中制備的ARIWMSNs-Cs中的ART在不同pH的PBS釋放介質(zhì)中的累積釋放曲線；
圖5為本發(fā)明中制備的載藥緩控釋材料在正常組織環(huán)境下不釋藥和在腫瘤組織環(huán)境下響應(yīng)性釋藥的示意圖。
[0038]下面進(jìn)一步例舉實(shí)施例以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下述示例具體的工藝參數(shù)等也僅是合適范圍中的一個(gè)示例，即本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)本文的說(shuō)明做合適的范圍內(nèi)選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。[0039]實(shí)施例1
制備直接包覆殼聚糖(Cs)和裝載布洛芬(IBU)的介孔二氧化硅納米粒子(IBU0MSNs-Cs-1)
步驟A)制備介孔二氧化娃納米粒子(MSNs)
將0.28g氫氧化鈉(NaOH)和1.0g十六烷基三甲基溴化銨(C16TAB)分散到480mL去離子水中，并在80°C下劇烈攪拌I個(gè)小時(shí)。之后將5.0mL正硅酸乙酯(TEOS)加入上述混合液中，并繼續(xù)在80°C攪拌2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后將獲得的白色沉淀物離心，用大量乙醇洗，之后真空冷凍干燥。最后，通過(guò)離子交換法去除所制備的介孔二氧化硅孔道內(nèi)的表面活性劑C16TAB:將上述獲得的干燥后的樣品(0.5g)分散到含有95%的乙醇水溶液和0.2g硝酸銨的混合液中，將混合物在60°C下磁力攪拌5小時(shí)，產(chǎn)物經(jīng)離心、醇洗、真空干燥，即可得介孔二氧化硅納米粒子(MSNs)；
步驟B)將布洛芬(IBU)裝入介孔二氧化硅納米粒子(MSNs)
采用簡(jiǎn)單的物理浸潰方法裝載布洛芬(IBU)。首先將由步驟A)獲得的MSNs分散到IBU正己烷溶液(20mg/mL)中，將此懸濁液在黑暗環(huán)境下常溫?cái)嚢?4小時(shí)。之后，將獲得的懸浮液離心，用少量水洗去表面吸附的IBU分子，真空室溫干燥即可獲得裝載了 IBU的MSNs，標(biāo)記為IBU@MSNs ；
步驟C)對(duì)IBU麵SNs進(jìn)行表面殼聚糖(Cs)包覆
將1.0g殼聚糖加入到IOOmLlO%的乙酸水溶液中常溫?cái)嚢?4小時(shí)，得到1.0%的殼聚糖溶膠，然后用氫氧化鈉 將溶液的PH調(diào)節(jié)至6.0。將步驟B)中制得的IBU麵SNs分散到上述的殼聚糖溶膠中，緩慢攪拌24小時(shí)。離心、水洗、干燥即得到殼聚糖(Cs)包覆的載有IBU的介孔二氧化硅納米粒子，標(biāo)記為IBU麵SNs-Cs-1。
[0040]圖1為所制備的表面包覆有殼聚糖并裝載有IBU的介孔二氧化硅納米復(fù)合物(IBU麵SNs-Cs-1)的透射電子顯微照片(TEM)。從圖中可以看出，介孔二氧化硅的粒徑為350nm，孔徑為2.0nm, MSNs的表面有一層有機(jī)物分子覆蓋，所形成的納米復(fù)合物相對(duì)于之前的MSNs，顆粒尺寸因?yàn)闅ぞ厶堑陌捕杂性黾樱瑲ぞ厶菍拥暮穸燃s為20nm，TEM清楚的表面了殼聚糖在納米復(fù)合物表面的成功包覆。該緩控釋材料中布洛芬的裝載量經(jīng)紫外可見(jiàn)分析為12.3%。
[0041]實(shí)施例2
制備鍵接殼聚糖(Cs)和裝載布洛芬(IBU)的介孔二氧化硅納米粒子(IBU麵SNs-Cs-2) 步驟A)制備介孔二氧化娃納米粒子(MSNs)
按照實(shí)施例1的步驟A)制備得到HMSNs ；
步驟B)將布洛芬(IBU)裝入MSNs
采用簡(jiǎn)單的物理浸潰方法將布洛芬(IBU)分子擴(kuò)散進(jìn)入MSNs的介孔孔道。將步驟A)獲得的MSNs分散到布洛芬正己烷溶液(40mg/mL)中，在黑暗環(huán)境下常溫?cái)嚢?4小時(shí)。之后，將獲得的懸浮液離心，用少量水洗去表面吸附的IBU分子，真空室溫干燥即可獲得裝載7 IBU 的 MSNs，標(biāo)記為 IBU@MSNs ；
步驟C)對(duì)載藥的介孔二氧化硅(IBU麵SNs)表面進(jìn)行Y-MPS修飾利用MSNs表面富含硅羥基的特點(diǎn)，將IBU麵SNs與硅烷偶聯(lián)劑Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(Y-MPS)反應(yīng)，使IBU麵SNs的表面修飾一層Y-MPS分子。將0.1mL y -MPS加入4mL無(wú)水甲苯中，然后加入步驟B)中獲得的IBU麵SNs (0.1g)，將此懸濁液在黑暗條件下攪拌12小時(shí)，過(guò)濾、清洗后冷凍干燥，即可得到裝載IBU的納米復(fù)合物，標(biāo)記為IBU@MSNs-M ；
步驟D)在IBU@MSNs-M表面鍵接殼聚糖(Cs)
IBU麵SNs-M表面鍵接了大量的丙烯酰氧基，利用丙烯酰氧基與殼聚糖的氨基之間的加成反應(yīng)，將Cs鍵接到IBUOHMSNs-M表面。將0.6g殼聚糖加入到100mL10%的乙酸水溶液中常溫?cái)嚢?4小時(shí)，得到0.6%的殼聚糖溶膠，然后用氫氧化鈉將溶液的pH調(diào)節(jié)至6.0。將步驟C)獲得的IBU麵SNs-M分散到上述的殼聚糖溶膠中，在黑暗條件下常溫?cái)嚢?2小時(shí)，靜置6小時(shí)，之后調(diào)節(jié)溶液的pH至7.4。經(jīng)離心、水洗、干燥后即可得到表面鍵接殼聚糖(Cs)并裝載IBU的二氧化硅納米復(fù)合物，標(biāo)記為:IBU@MSNs-Cs-2。
[0042]圖2是IBU麵SNs-Cs-2的釋放液的紫外/可見(jiàn)吸收光譜。從圖中可以看出，釋放介質(zhì)中IBU在264nm處有一個(gè)明顯的吸收峰,這與IBU水溶液的吸收峰(Xmax = 264nm)是一致的，這就說(shuō)明所釋放出來(lái)的IBU保持了良好的穩(wěn)定性。該緩控釋材料中布洛芬的裝載量經(jīng)紫外可見(jiàn)分析為18.7%。
[0043]實(shí)施例3
制備鍵接殼聚糖(Cs)和裝載喜樹(shù)堿(CPT)的介孔二氧化硅納米粒子(CPT麵SNs-Cs)并評(píng)價(jià)其PH響應(yīng)性的CPT釋放
步驟A)制備介孔二氧化娃納米粒子(MSNs)
按照實(shí)施例1的步驟A)制備得到MSNs ；
步驟B)對(duì)介孔二氧化硅(MSNs)表面進(jìn)行Y -MPS修飾
利用MSNs表面富含硅羥基的特點(diǎn)，將MSNs與硅烷偶聯(lián)劑Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(Y -MPS)反應(yīng)，使MSNs的表面修飾一層Y -MPS分子。將0.1mL y -MPS加入4mL無(wú)水甲苯中，然后加入步驟A)中獲得的MSNs，將此懸濁液在黑暗條件下攪拌24小時(shí)，過(guò)濾、清洗后冷凍干燥，即可得到表面進(jìn)行Y -MPS修飾的介孔二氧化硅，標(biāo)記為MSNs-M ；步驟C)將喜樹(shù)堿(CPT)裝入MSNs-M
采用簡(jiǎn)單的物理浸潰方法將喜樹(shù)堿(CPT)分子擴(kuò)散進(jìn)入MSNs-M的介孔孔道。將步驟B)中獲得的MSNs-M分散到CPT乙醇溶液中，在黑暗環(huán)境下常溫?cái)嚢?4小時(shí)。之后，將獲得的懸浮液離心，用少量水洗去表面吸附的CPT分子，真空室溫干燥即可獲得裝載了 CPT的MSNs-M，標(biāo)記為 CPT@MSNs-M ；
步驟D)在CPT@MSNs-M表面鍵接殼聚糖(Cs)
步驟同實(shí)施例2中的步驟D)，所獲得的產(chǎn)物標(biāo)記為:CPT麵SNs-Cs ；
步驟E)評(píng)價(jià)CPT@MSNs-Cs pH響應(yīng)性的CPT釋放
將CPT@MSNs-Cs分散到不同pH的PBS溶液中以檢測(cè)所制備的CPT@MSNs_Cs中CPT的釋放情況。選擇PH7.4和6.5的PBS溶液是為了分別模擬正常組織細(xì)胞環(huán)境(pH~7.4)和發(fā)炎組織/癌細(xì)胞等病變組織環(huán)境(pH~6.5)。將獲得的樣品粉末用3MPa的壓強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行I分鐘的壓片。將獲得的壓片至于37°C預(yù)熱的pH7.4和6.5的PBS釋放介質(zhì)中，并置于37°C恒溫?fù)u床上輕輕搖晃。在特定的時(shí)間間隔，將混合液離心，并從上清液中取出5mL用于紫外/可見(jiàn)吸收光譜測(cè)定。于此同時(shí)，向離心后的混合液中加入5mL新的經(jīng)37°C預(yù)熱的釋放介質(zhì)，混合液經(jīng)混勻后，繼續(xù)至于搖床上，用于后續(xù)的藥物釋放分析。每份測(cè)試做三次，對(duì)三次的測(cè)試結(jié)果取平均值。該緩控釋材料中喜樹(shù)堿的裝載量經(jīng)紫外可見(jiàn)分析為14.1 %。
[0044]根據(jù)紫外/可見(jiàn)吸收光譜分析所獲得的CPT的累積釋放曲線發(fā)現(xiàn)CPT麵SNs-Cs中CPT的釋放具有明顯的pH響應(yīng)性。在pH7.4的PBS環(huán)境中300分鐘后CPT的釋放量為31.4%，而在pH6.5的PBS環(huán)境中300分鐘后的累積藥物釋放量為62.2 %?？梢?jiàn)，所制備的CPT麵SNs-Cs在酸性的腫瘤環(huán)境(pH6.5)的釋藥量要明顯高于它在正常組織環(huán)境(pH7.4)下的釋放量。
[0045]實(shí)施例4
制備鍵接殼聚糖(Cs)和裝載阿霉素(DOX)的空心介孔二氧化硅(DOXOHMSNs-Cs)
步驟A)制備空心介孔二氧化娃納米粒子(HMSNs)
首先利用stober方法制備實(shí)心二氧化硅納米球。之后，將制備出來(lái)的實(shí)心二氧化硅納米球(200mg)分散到40mL去離子水中，并超聲15分鐘以分散其中的納米粒子。在此期間，將300mg十六烷基三甲基溴化銨(C16TAB)分散到60mL去離子水，60mL乙醇和1.3mL氨水中，室溫下混勻。之后，將上述超聲后的實(shí)心二氧化硅納米球懸浮液加入到C16TAB混合液中并超聲I小時(shí)。之后，向上述混合物中快速加入0.53mL正硅酸乙酯(TEOS)并繼續(xù)攪拌7小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將獲得的白色沉淀物離心。之后，將這些沉淀物重新分散到0.4M Na2CO3水溶液中，并在50°C條件下磁力攪拌13小時(shí)。最終獲得的白色沉淀物經(jīng)離心、醇洗后真空干燥。最后，通過(guò)離子交換法去除所制備的空心介孔二氧化硅孔道內(nèi)的表面活性劑C16TAB:將上述獲得的干燥后的樣品(0.5g)分散到含有95%的乙醇水溶液和0.2g硝酸銨的混合液中，將此混合物在60°C下磁力攪拌5小時(shí)，產(chǎn)物經(jīng)離心、醇洗后真空干燥，即可得空心介孔二氧化硅納米粒子(HMSNs)； 步驟B)將阿霉素(DOX)裝入HMSNs
采用簡(jiǎn)單的物理浸潰方法將阿霉素(DOX)分子擴(kuò)散進(jìn)入HMSNs的介孔孔道。將步驟A)中獲得的HMSNs分散到DOX水溶液中，在黑暗環(huán)境下常溫?cái)嚢?4小時(shí)。經(jīng)離心、真空室溫干燥，即可獲得裝載了 DOX的HMSNs，標(biāo)記為DOXOHMSNs ；
步驟C)對(duì)載藥的空心介孔二氧化硅(DOXOHMSNs)表面進(jìn)行Y-GPTMS修飾利用HMSNs表面富含硅羥基的特點(diǎn)，將DOXOHMSNs與硅烷偶聯(lián)劑Y -環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(Y-GPTMS)反應(yīng)，使DOXOHMSNs的表面修飾一層環(huán)氧乙烷。將步驟B)中獲得的DOXiHMSNs (0.1g)分散到5mL Y-GPTMS中，將此懸濁液在黑暗條件下干燥的氮?dú)夥諊谢亓?2小時(shí)，過(guò)濾、清洗后冷凍干燥，即可得到裝載DOX的納米復(fù)合物，標(biāo)記為D0X@HMSNS-G ；步驟D)在D0X@HMSNs-G表面鍵接殼聚糖(Cs)
DOXiHMSNs-G表面鍵接了大量的環(huán)氧乙烷，利用環(huán)氧乙烷與殼聚糖的氨基在酸性條件下的環(huán)氧乙烷-氨基加成反應(yīng)，將Cs鍵接到D0X@HMSNS-G表面。將0.6g殼聚糖加入到IOOmLlO%的乙酸水溶液中常溫?cái)嚢?4小時(shí)，得到0.6%的殼聚糖溶膠，然后用氫氧化鈉將溶液的pH調(diào)節(jié)至5.0。將步驟C)獲得的D0X@HMSNS-G分散到上述的殼聚糖溶膠中，在黑暗條件下常溫?cái)嚢?2小時(shí)，靜置6小時(shí)，之后調(diào)節(jié)溶液的pH至7.4。經(jīng)離心、水洗、干燥后即可得到表面鍵接殼聚糖(Cs)并裝載DOX的二氧化硅納米復(fù)合物，標(biāo)記為DOX冊(cè)MSNs-Cs。
[0046]圖3為所制得的鍵接殼聚糖并裝載阿霉素的緩控釋材料(DOXOHMSNs-Cs)的透射電子顯微照片(TEM)。從圖中可以看出，與之前制備的HMSNs相比，殼聚糖修飾后的D0X@HMSNs-Cs孔道結(jié)構(gòu)變得不再分明，表面有一層有機(jī)物覆蓋，說(shuō)明了殼聚糖的成功鍵接。該緩控釋材料中阿霉素的裝載量經(jīng)紫外可見(jiàn)分析為34.8%。
[0047] 實(shí)施例5
制備鍵接殼聚糖(Cs)和裝載青蒿素(ART)的空心介孔二氧化硅(ARTOHMSNs-Cs)
步驟A)制備空心介孔二氧化娃納米粒子(HMSNs)
制備步驟同實(shí)施例4的步驟A)；
步驟B)對(duì)介孔二氧化硅(HMSNs)表面進(jìn)行Y -GPTMS修飾
利用HMSNs表面富含硅羥基的特點(diǎn)，將HMSNs與硅烷偶聯(lián)劑Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(Y-GPTMS)反應(yīng)，使HMSNs的表面修飾一層環(huán)氧乙烷。將步驟A)中獲得的HMSNs (0.1g)分散到5mL Y-GPTMS中，將此懸濁液在黑暗條件下干燥的氮?dú)夥諊谢亓?4小時(shí)，過(guò)濾、清洗后冷凍干燥，即可得到Y(jié) -GPTMS修飾的納米復(fù)合物，標(biāo)記為HMSNs-G ；
步驟C)將青蒿素(ART)裝入HMSNs-G
采用簡(jiǎn)單的物理浸潰方法將青蒿素(ART)分子擴(kuò)散進(jìn)入HMSNs-G的介孔孔道。將步驟
B)獲得的HMSNs-G分散到青蒿素(ART)丙酮溶液中，在黑暗環(huán)境下常溫?cái)嚢?4小時(shí)。之后，將獲得的懸浮液離心，用少量水洗去表面吸附的ART分子，真空室溫干燥即可獲得裝載了 ART 的 HMSNs-G，標(biāo)記為 ART@HMSNs_G ；
步驟D)在ART@HMSNs-G表面鍵接殼聚糖(Cs)
步驟同實(shí)施例4中的步驟D)，所獲得的產(chǎn)物標(biāo)記為ART@HMSNs-Cs ；
步驟E) ART釋放性能評(píng)價(jià)
將上述制備出的干燥的ARTOHMSNs-Cs分成2份，準(zhǔn)確稱重后，分別分散于IOmL pH =
7.4和pH = 6.5的PBS釋放介質(zhì)中，并置于37°C恒溫?fù)u床上輕輕搖晃。在特定的時(shí)間間隔，將混合液離心，并從上清液中取出3mL用于紫外/可見(jiàn)吸收光譜測(cè)定。于此同時(shí)，向離心后的混合液中加入3mL新的經(jīng)37°C預(yù)熱的釋放介質(zhì)，混合液經(jīng)混勻后，繼續(xù)至于搖床上，用于后續(xù)的藥物釋放分析。根據(jù)測(cè)得的紫外/可見(jiàn)吸收峰的強(qiáng)度，并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算所釋放的藥物的濃度。每份測(cè)試做三次，對(duì)三次的測(cè)試結(jié)果取平均值；該緩控釋材料中青蒿素的裝載量經(jīng)紫外可見(jiàn)分析為36.2%。
[0048]圖4為ART@HMSNs-Cs中的ART的累積釋放曲線，從圖中可以看出，pH為7.4時(shí)，300分鐘內(nèi)ART的釋放量為14.6%，pH為6.5時(shí)，300分鐘內(nèi)ART的釋放量為28.8%?？梢?jiàn)該殼聚糖修飾的載藥緩控釋材料在酸性的腫瘤組織(pH = 6.5)的釋藥量要遠(yuǎn)高于它在正常組織(pH = 7.4)處的釋藥量。
[0049]這種巨大的釋放差異主要是由以下原因引起的:在不同的pH條件下，殼聚糖具有不同的相組成。PH較低時(shí)，殼聚糖分子鏈上的氨基質(zhì)子化程度高，分子鏈因帶有正電荷而相互排斥，當(dāng)靜電斥力大于氨基羥基之間的氫鍵作用時(shí)，殼聚糖分子鏈溶于水中，呈溶膠狀態(tài)；當(dāng)PH較高時(shí)，氨基質(zhì)子化程度低，此時(shí)分子間氫鍵作用力大于靜電斥力作用，分子鏈團(tuán)聚現(xiàn)象比較嚴(yán)重，呈聚集狀態(tài)；當(dāng)PH處于中間值時(shí)，分子間氫鍵作用和靜電斥力作用平衡，殼聚糖分子呈現(xiàn)出凝膠狀態(tài)。當(dāng)處于PH7.4的釋放介質(zhì)中，殼聚糖分子呈現(xiàn)有序的聚集態(tài)，殼聚糖塌陷的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有效地阻止了 ART從ARIWMSNs-Cs中釋放出來(lái)。當(dāng)處于酸性的微環(huán)境(pH6.5)下，殼聚糖分子呈現(xiàn)彈性的凝膠態(tài)，這就使得HMSNs表面部分的介孔孔道被釋放，進(jìn)而導(dǎo)致加速的ART釋放?；谝陨系姆治?，我們可以推斷，殼聚糖賦予了 HMSNs載體一種pH響應(yīng)的可控性釋放特性，也就是說(shuō)，在病變組織附近，ART加速釋放。但是，在正常`組織的微環(huán)境下基本不會(huì)產(chǎn)生ART的泄露。這種pH響應(yīng)下的ART釋放特性增加了 ART的治療效率并降低了它對(duì)正常組織的毒副作用。
【權(quán)利要求】
1.一種殼聚糖修飾的pH響應(yīng)性載藥緩控釋材料,其特征在于,所述材料由介孔孔道可裝載藥物的介孔二氧化硅納米粒子和包覆所述介孔二氧化硅納米粒子的殼聚糖聚合電解質(zhì)膜組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于，所述孔二氧化硅納米粒子的粒徑為50~400nm,介孔孔徑為1.9~IOnm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的材料，其特征在于，所述殼聚糖聚合電解質(zhì)膜的厚度為2 ~30nmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的材料，其特征在于，可裝載的藥物為水溶性或脂溶性藥物，所述親水性藥物包括阿霉素、絲裂霉素、維生素C，所述脂溶性藥物包括喜樹(shù)堿、紫杉醇、布洛芬、青蒿素。
5.一種制備權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述材料的方法,其特征在于,所述方法包括: 將介孔孔道可裝載藥物的介孔二氧化硅納米粒子分散到殼聚糖溶膠中，經(jīng)攪拌、分離、洗滌、干燥得到殼聚糖修飾的PH響應(yīng)性載藥緩控釋材料。
6.一種制備權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述材料的方法,其特征在于,所述方法包括: 將介孔孔道可裝載藥物的介孔二氧化硅納米粒子與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)以在其表面鍵接活性基團(tuán)；以及 將表面鍵接有活性基團(tuán)的介孔二氧化硅納米粒子分散到殼聚糖溶膠中，經(jīng)攪拌、分離、洗滌、干燥得到殼聚糖修飾的PH響應(yīng)性載藥緩控釋材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的硅烷偶聯(lián)劑為Y-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅氧烷、異氰酸丙基三乙氧基硅烷中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述殼聚糖溶膠的pH值為5.0 ~6.0。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述殼聚糖溶膠的濃度為0.5 ~10%。
【文檔編號(hào)】A61K47/36GK103920153SQ201410187433
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】祝迎春, 符靜珂 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所