大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的制備及作為藥物載體的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠，其以陰離子型天然高分子大豆蛋白與陽離子型天然高分子殼聚糖為原料，采用共沉淀法，在交聯(lián)劑六偏磷酸鈉的作用下，制備的大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠。該球狀水凝膠具有明顯的pH響應(yīng)性、離子強(qiáng)度響應(yīng)性及生物降解性能，且具有很好的溶脹性。藥物負(fù)載和釋放實(shí)驗表明，該水凝膠對小分子藥物的緩釋性能較好，累積釋放率也較高，因此在口服腸溶性小分子藥物載體領(lǐng)域有明顯的應(yīng)用前景。
【專利說明】
大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的制備及作為藥物載體的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種天然高分子殼聚糖復(fù)合水凝膠的制備，尤其涉及一種具有多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的制備;本發(fā)明同時還涉及該大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠作為口服腸溶性小分子藥物載體的應(yīng)用，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域及生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)用高分子載體材料中，新型藥物載體材料占據(jù)非常重要的地位，受到了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、高分子材料專業(yè)的廣泛關(guān)注。在藥物或生物活性物質(zhì)的使用過程中，選擇合適的載體材料將大幅度提高藥物的有效性。然而，不同的藥物載體材料具有不一樣的藥物釋放性能，理想的藥物載體應(yīng)具有好的生物相容性、生物降解性、理化及生物穩(wěn)定性和極低的細(xì)胞毒性，且不引起任何的組織刺激和反應(yīng)，無毒、無致畸致癌作用。同時，載體材料必須與藥物具有良好的生物相容性、穩(wěn)定性，且不會發(fā)生任何的化學(xué)反應(yīng)，也不會影響藥物的藥用機(jī)理，應(yīng)具有很好的藥物緩釋性能。綜合考慮并選擇載體材料和藥物是研究和開發(fā)新型藥物控釋系統(tǒng)的關(guān)鍵。
[0003]凝膠是柔軟而具有一定強(qiáng)度，在溶劑中不溶解、加熱不熔化輕度化學(xué)交聯(lián)的聚合物。水凝膠是能在水中溶脹但又不溶于水的一類親水性高分子網(wǎng)絡(luò)，其中智能水凝膠(或環(huán)境敏感性水凝膠)的含水量或性能隨環(huán)境(如pH值、溫度、電、光等)的微小變化而發(fā)生突變。生物可降解性水凝膠因其具有良好的生物相容性、較低的免疫原性和其在完全溶脹時具有與活體組織一樣的物理特性等優(yōu)點(diǎn)，使其成為一類非常具有吸引力的藥物載體材料。
[0004]蛋白質(zhì)是以氨基酸為結(jié)構(gòu)單元的生物大分子，是人類食品的主要營養(yǎng)成分，隨著對其結(jié)構(gòu)認(rèn)識的深入與納米技術(shù)等的出現(xiàn)，蛋白質(zhì)因其特殊的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)而用于制備藥物載體材料。蛋白質(zhì)載體具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如:三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對活性分子的可逆粘合提供多種可能性、可在人體內(nèi)進(jìn)行代謝、易于制備與工業(yè)化。大豆蛋白是在低溫條件下，除去豆柏中的大豆油及水溶性非蛋白，通過各種氨基酸的肽鍵相連，得到的一種水溶性植物蛋白。大豆蛋白作為一類高分子材料，不僅來源豐富、價格低廉、營養(yǎng)價值高，且具有可降解、生物相容、熱穩(wěn)定、無污染、綠色環(huán)保等優(yōu)良性能，可被廣泛應(yīng)用。因而具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、應(yīng)用價值與發(fā)展前景。由于其含有許多活性基團(tuán)，如-NH2、-C00H、-0H和-SH等，許多物質(zhì)均可與之發(fā)生反應(yīng)。大豆蛋白的等電點(diǎn)是4.5，當(dāng)溶液的pH〈4.5時，大豆蛋白帶正電性；當(dāng)溶液的pH>4.5時，大豆蛋白帶負(fù)電性。大豆蛋白因具有良好的乳化性、起泡性、凝膠性、組織性等特性，而被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)學(xué)、水處理、塑料、包裝和化妝品等領(lǐng)域。然而，純大豆蛋白很難形成凝膠，因此在藥物載體領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。
[0005]殼聚糖是一種天然的聚陽離子類多糖，是甲殼素通過脫乙?；漠a(chǎn)物，化學(xué)名稱為聚(I，4)-2_氨基2-脫氧-β-D-葡聚糖。殼聚糖因具有良好的pH敏感性、生物可降解性、抗菌性和生物相容性等特性，被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、食品、藥物載體等領(lǐng)域。然而，殼聚糖凝膠作為口服藥物載體，其溶脹率和對藥物的負(fù)載率較低。因此將大豆蛋白與殼聚糖結(jié)合可以改善凝膠的性質(zhì)。
[0006]研究表明，殼聚糖分子鏈上含有大量的伯氨基，在酸性條件下，伯氨基發(fā)生質(zhì)子化而帶正電成為聚陽離子，很容易在靜電作用下與聚陰離子聚合。因此，以陰離子型天然高分子大豆蛋白與陽離子型天然高分子殼聚糖為原料，交聯(lián)聚合制備的復(fù)合材料應(yīng)當(dāng)具有良好的PH敏感性、生物可降解性、抗菌性和生物相容性，以期在口服腸溶性小分子藥物載體領(lǐng)域有明顯的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的是提供一種大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的制備方法；
本發(fā)明另一目的是提供大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠作為口服腸溶性小分子藥物載體應(yīng)用在藥物控制釋放中。
[0008]一、大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的制備
一種大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的制備方法，是將大豆蛋白按固液比1: 20?1:10(^/1^分散于濃度為0.01~6 mo I.L—1的分散劑中，得到大豆蛋白分散液;將殼聚糖按固液比1:10?1:50g/mL溶解于稀酸溶液中得到酸性殼聚糖溶液;二者混合均勻后滴加到堿性溶液中，靜置10?60min，分離出成型的球狀水凝膠，用蒸餾水洗滌至中性;然后將球狀水凝膠浸泡在質(zhì)量濃度為0.1?20%的六偏磷酸鈉溶液中2?1h，并控制溫度在5?50°C，pH=2?10;最后用二次蒸餾水洗滌至中性，冷凍干燥，得到大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠。
[0009]上述大豆蛋白與殼聚糖的質(zhì)量比為1:1.5-1:10;所述稀酸溶液為質(zhì)量濃度0.5-5%的醋酸溶液。
所述堿性溶液為氫氧化鈉溶液和乙醇的混合液，氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為20?
50%。
[0011 ] 二、大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的結(jié)構(gòu)表征 1、宏觀形貌
圖1為本發(fā)明制備的大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的宏觀形貌。從圖1可以看出，大豆蛋白復(fù)合殼聚糖水凝膠為球狀固體材料，粒徑在2?3mm。
[0012]2、紅外圖譜
圖2為本發(fā)明制備的大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的紅外吸收光譜圖。圖2中，在3423cm—\ 1647cm—\ 1539cm—1和1089cm—1處出現(xiàn)了-冊2、酰胺1、酰胺Π和酰胺ΙΠ帶的特征吸收峰，1070 cm_1,1255 cm—1分別為六偏磷酸鈉的特征吸收峰，表明成功制得了大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠。
[0013]3、熱重分析
圖3為本發(fā)明制備的大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的熱重曲線。圖3的結(jié)果顯示，從25°0100°C之間的失重，脫除了材料中的自由水以及結(jié)合水；100?250 °C之間的失重，主要是原料中共價鍵斷裂，使材料分解;在250°C以后的失重，主要原因是材料降解，但是六偏磷酸鈉幾乎未分解，導(dǎo)致到800 °C時，仍然有57%的殘余。
[0014]4、掃描電鏡
圖4為本發(fā)明制備的大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的掃描電鏡圖。通過掃描電鏡可看出，大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠呈現(xiàn)多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且網(wǎng)狀疏松、粒徑均一。說明大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠可很好的將藥物負(fù)載在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，具有良好的載藥性能。
[0015]三、大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的性能測試
1、溶脹行為
圖5為大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠在二次蒸餾水、生理鹽水(0.9%)和葡萄糖溶液(5%)中的溶脹率測試結(jié)果。可以觀察到，水凝膠在二次蒸餾水中的溶脹度最大，在生理鹽水的溶脹度最小，其主要原因可能是生理鹽水中的Na+具有屏蔽效應(yīng)，降低了水凝膠網(wǎng)絡(luò)與外部溶液之間的滲透壓。相比殼聚糖球狀水凝膠，大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠在三種模擬生物液中的溶脹度明顯提高，這主要是大豆蛋白二級結(jié)構(gòu)溶脹與殼聚糖溶脹的協(xié)同作用。
[0016]2、pH 響應(yīng)性
PH值不同時，大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的溶脹率有很大差異，結(jié)果如圖6。從圖中可以觀察到，在PH較低，酸性較強(qiáng)時，水凝膠的溶脹率較低；當(dāng)pH逐漸升高時，其溶脹率有所提高；當(dāng)pH=7.4時，溶脹率達(dá)到最大值;pH繼續(xù)升高時，溶脹率開始下降。這主要是因為大豆蛋白和殼聚糖中含有-C00H、-0H和-NH2等極性基團(tuán)，這些基團(tuán)之間形成氫鍵的能力很強(qiáng)，導(dǎo)致大豆蛋白間的疏水作用增強(qiáng)，從而溶脹率較低；當(dāng)PH逐漸升高時，大豆蛋白中含有的-COOH較多，羧基逐漸離子化，產(chǎn)生靜電排斥，導(dǎo)致凝膠溶脹率增強(qiáng);pH>7.4以后，凝膠逐漸脫水收縮，溶脹率逐漸降低。因此，大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠具有明顯的PH響應(yīng)型。
[0017]3、鹽敏感性
大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠在不同NaCl濃度中的溶脹性能如圖7所示。從圖7中可以觀察到，水凝膠的溶脹率隨著NaCl濃度的增大而逐漸減小。這是因為在溶脹過程中引入了陽離子，導(dǎo)致凝膠中陰離子之間的排斥力減弱，凝膠內(nèi)部和凝膠外部的滲透壓降低，導(dǎo)致溶脹率降低。另外，NaCl溶液破壞了分子鏈周圍有序的結(jié)構(gòu)，使溶液的極性增強(qiáng)，溶脹度降低。因此，大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠具有離子強(qiáng)度敏感性。
[0018]4、降解行為
將大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠分別置于37°C的pH=7.4的模擬腸液和pH=1.2的模擬胃液中進(jìn)行降解。如圖8所示，第十天時，大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠在pH=7.4的模擬腸液中開始降解;第十八天時，大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠在PH=1.2的模擬胃液中開始降解。
[0019]5、藥物釋放
以大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠為藥物載體，選用小分子藥物(5-FU)，考察其體外藥物釋放性能。在37°C，模擬腸液和胃液(腸液pH=7.4，胃液pH=1.2)條件下，分別測試了水凝膠在體外的藥物釋放性能。負(fù)載5-FU的水凝膠分別在pH=1.2和pH=7.4中釋放的累積釋放曲線如圖8所示。從圖中可觀察到，在pH=l.2時，起初，藥物從水凝膠內(nèi)部釋放的速率較快，當(dāng)時間逐漸延長時，釋放速率也逐漸降低，12h內(nèi)累積釋放率達(dá)到19.6%左右，36h累積釋放率達(dá)到29.0%，到84h，釋放基本達(dá)到平衡，累積釋放率為33.7%。在pH=7.4時，12h累計釋放量已達(dá)到40.1%，在12h-48h釋放速率緩慢，累積釋放率達(dá)到59.4%，84h，累積釋放率為63.7%。
[0020]綜上所述，本發(fā)明以陰離子型天然高分子大豆蛋白與陽離子型天然高分子殼聚糖為原料，采用共沉淀法，在交聯(lián)劑六偏磷酸鈉作用下，制備的大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠，具有明顯的pH響應(yīng)性，離子強(qiáng)度響應(yīng)性以及生物降解性能，對于小分子藥物具有很好的溶脹性。藥物負(fù)載和釋放實(shí)驗表明，該水凝膠對小分子藥物的緩釋性能較好，累積釋放率也較高，因此在口服腸溶性小分子藥物載體領(lǐng)域有明顯的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0021]圖1為大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的宏觀形貌。
[0022]圖2為大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的紅外吸收光譜圖。
[0023]圖3為大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的熱重曲線。
[0024]圖4為大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的掃描電鏡圖。
[0025]圖5為大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠在不同模擬液中的溶脹率。
[0026]圖6為大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠在不同pH值下的溶脹率。
[0027]圖7為大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠在不同濃度的NaCl溶液中的溶脹率。
[0028]圖8為大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠對藥物(5-FU)的體外釋放性能。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的制備和藥物釋放性能作進(jìn)一步說明。
[0030]實(shí)施例1
5、將0.1g大豆蛋白分散于10 mL濃度為0.05 mo I.L—1的尿素溶液中，攪拌0.5 h，得到大豆蛋白分散液;將Ig殼聚糖用20mL稀酸溶液(0.5%的醋酸)攪拌溶解0.5h，得到酸性殼聚糖溶液。用注射器吸取2mL大豆蛋白分散液，3mL殼聚糖溶液，將兩者置于燒杯中混合均勻，使用1#注射針頭，將混合液以ld/s的速度滴入到20mL氫氧化鈉和乙醇的混合液(其中氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為20%)中，靜置1min，分離出成型的球狀水凝膠，用二次蒸餾水洗滌至中性，除去水溶液，將球狀水凝膠浸泡在濃度為質(zhì)量濃度0.5%的六偏磷酸鈉溶液中2h，并溫度控制在10°C，pH=2;最后用二次蒸餾水洗滌至中性，冷凍干燥，得到成型的大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠。該水凝膠在二次蒸餾水、生理鹽水(0.9%)和葡萄糖溶液(5%)中的溶脹率分別為52%、65%、71%。藥物釋放性能見圖8。
[0031]實(shí)施例2
將Ig大豆蛋白分散于20 mL濃度為4 mo I.L—1的NaOH溶液中，攪拌I h，得到大豆蛋白分散液;將38殼聚糖用50 mL稀酸溶液(1.0%的醋酸)，攪拌溶解1.5h，得到酸性殼聚糖溶液。用注射器吸取1mL大豆蛋白分散液，12mL殼聚糖溶液，將兩者置于燒杯中混合均勻，使用2#注射針頭將混合液以3d/s的速度滴入到1mL氫氧化鈉和乙醇的混合液(其中氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為40%)中，靜置15min，分離出成型的球狀水凝膠，用二次蒸餾水洗滌至中性，除去水溶液，然后將球狀水凝膠浸泡在濃度為3%的六偏磷酸鈉溶液中4h，并溫度控制在300C，pH=8;最后用二次蒸餾水洗滌至中性，冷凍干燥，得到成型的大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠。該水凝膠在二次蒸餾水、生理鹽水(0.9%)和葡萄糖溶液(5%)中的溶脹率分別為45%、75%、80%。藥物釋放性能見圖8。
[0032]實(shí)施例3
將2g大豆蛋白分散于60 mL濃度為2 mo I.L—1的尿素溶液中，攪拌1.5 h，得到大豆蛋白分散液;將6g殼聚糖用150mL稀酸溶液(1.5%的醋酸)，攪拌溶解2h，得到酸性殼聚糖溶液。用注射器吸取20mL大豆蛋白分散液，22mL殼聚糖溶液，將兩者置于燒杯中混合均勻，使用5#注射針頭將混合液以6d/s的速度滴入到20mL氫氧化鈉和乙醇的混合液(其中氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為30%)中，靜置20min，分離出成型的球狀水凝膠，用二次蒸餾水洗滌至中性，除去水溶液;然后將球狀水凝膠浸泡在濃度為2.5%的六偏磷酸鈉溶液中2h，并溫度控制在40 0C，pH=10;最后用二次蒸餾水洗滌至中性，冷凍干燥，得到成型的大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠。該水凝膠在二次蒸餾水、生理鹽水(0.9%)和葡萄糖溶液(5%)中的溶脹率分別為76%、68%、86% ο藥物釋放性能見圖8。
[0033]實(shí)施例4
將3g大豆蛋白分散于75 mL濃度為5 mo I.L—1的NaOH溶液中，攪拌0.8 h，得到大豆蛋白分散液;將2g殼聚糖用25mL稀酸溶液(3.0%的醋酸)攪拌溶解0.5h，得到酸性殼聚糖溶液。用注射器吸取30mL大豆蛋白分散液，20mL殼聚糖溶液，將兩者置于燒杯中混合均勻，使用9#注射針頭將混合液以8d/s的速度滴入到20mL氫氧化鈉和乙醇的混合液(其中氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為50%)中，靜置30min，分離出成型的球狀水凝膠，用二次蒸餾水洗滌至中性，除去水溶液，然后將球狀水凝膠浸泡在濃度為2%的六偏磷酸鈉溶液中2.5h，并溫度控制在45°C，pH=7;最后用二次蒸餾水洗滌至中性，冷凍干燥，得到成型的大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠。該水凝膠在二次蒸餾水、生理鹽水(0.9%)和葡萄糖溶液(5%)中的溶脹率分別為60%、55%、75%。藥物釋放性能見圖8。
[0034]實(shí)施例5
將0.4 g大豆蛋白分散于10 mL濃度為I mol.L—1的尿素溶液中，攪拌I h，得到大豆蛋白分散液;將3.5g殼聚糖用10mL稀酸溶液(3.5%的醋酸)攪拌溶解0.8h，得到酸性殼聚糖溶液。用注射器吸取5mL大豆蛋白分散液，4mL殼聚糖溶液，將兩者置于燒杯中混合均勻，使用8#注射針頭將混合液以4d/s的速度滴入到I OmL氫氧化鈉和乙醇的混合液(其中氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為40%)中，靜置15min，分離出成型的球狀水凝膠，用二次蒸餾水洗滌至中性，除去水溶液;然后將球狀水凝膠浸泡在濃度為1%的六偏磷酸鈉溶液中3h，并溫度控制在200C，pH=4;最后用二次蒸餾水洗滌至中性，冷凍干燥，得到成型的大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠。該水凝膠在二次蒸餾水、生理鹽水(0.9%)和葡萄糖溶液(5%)中的溶脹率分別為73%、62%、89%。藥物釋放性能見圖8。
【主權(quán)項】
1.一種大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的制備方法，是將大豆蛋白按固液比1:20?1:100g/mL分散于分散劑中，得到大豆蛋白分散液;將殼聚糖按固液比1:10?1: 50g/mL溶解于稀酸溶液中得到酸性殼聚糖溶液;二者混合均勻后滴加到堿性溶液中，靜置10?60min，分離出成型的球狀水凝膠，用蒸餾水洗滌至中性;然后將球狀水凝膠浸泡在六偏磷酸鈉溶液中2?1h，并控制溫度在5?50°C，pH=2?10;最后用二次蒸餾水洗滌至中性，冷凍干燥，得到大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠。2.如權(quán)利要求1所述大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的制備方法，其特征在于:大豆蛋白與殼聚糖的質(zhì)量比為1: 1.5?1:10。3.如權(quán)利要求1所述大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的制備方法，其特征在于:所述分散劑為尿素溶液或稀堿溶液;分散劑的濃度為0.01?6 mo I.L^1O4.如權(quán)利要求1所述大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的制備方法，其特征在于:所述稀酸溶液為質(zhì)量濃度0.5?5%的醋酸溶液。5.如權(quán)利要求1所述大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的制備方法，其特征在于:所述堿性溶液為氫氧化鈉和乙醇的混合液，其中氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為20?50%。6.如權(quán)利要求1所述大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠的制備方法，其特征在于:所述六偏磷酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為0.5?4%。7.如權(quán)利要求1所述方法制備的大豆蛋白復(fù)合殼聚糖球狀水凝膠作為口服腸溶性小分子藥物載體的應(yīng)用。
【文檔編號】A61K47/42GK106039318SQ201610378420
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】何玉鳳, 閆桂芳, 王榮民, 徐知麗, 孫康琪
【申請人】西北師范大學(xué)