一种抗菌药物系统及其制备方法.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201410727035.5 (22)申请日 2014.12.03 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 104524587 A (43)申请公布日 2015.04.22 (73)专利权人 上海交通大学 地址 200240 上海市闵行区东川路800号 (72)发明人 古宏晨 王耀 陈媛 (74)专利代理机构 上海旭诚知识产权代理有限 公司 31220 代理人 郑立 (51)Int.Cl. A61K 47/52(2017.01) A61K 47/69(2017.01) A

2、61K 9/14(2006.01) A61K 31/5383(2006.01) A61P 31/04(2006.01) 审查员 吴冲 (54)发明名称 一种抗菌药物系统及其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种抗菌药物系统及其制备 方法， 所述抗菌药物系统以磷酸根修饰的介孔二 氧化硅纳米颗粒为载体， 以盐酸左氧氟沙星为有 效抗菌药物成分。 本发明的抗菌药物系统显著提 高了盐酸左氧氟沙星的装载量， 对盐酸左氧氟沙 星的控制释放时间可达100h以上， 具有良好的缓 释效果。 同时， 所述抗菌药物系统可稳定的分散 于水溶液中， 具有良好的应用前景。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 10

3、4524587 B 2017.05.24 CN 104524587 B 1.一种抗菌药物系统， 其特征在于： 以磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒为载体， 以 盐酸左氧氟沙星为有效抗菌药物成分， 所述盐酸左氧氟沙星的装载量最大可达190 g/mg。 2.如权利要求1所述的抗菌药物系统， 其特征在于： 所述磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳 米颗粒粒径为50150nm， 介孔孔径为24nm。 3.一种制备如权利要求1或2所述抗菌药物系统的方法， 其特征在于： 包括以下步骤， 步骤一： 将十六烷基三甲基溴化铵、 去离子水、 氢氧化钠在70条件下加热搅拌， 然后 加入正硅酸四乙酯， 搅拌1min， 加入乙酸乙

4、酯， 搅拌30s后停止搅拌， 得到溶液a； 步骤二： 所述溶液a在70条件下老化515min后， 加入3-(三羟基硅基)丙甲基磷酸酯 单钠盐， 继续在70条件下老化60180min， 得到溶液b； 步骤三： 将所述溶液b离心分离， 得到白色沉淀， 将所述白色沉淀用离子交换法去除模 板后， 即可得到磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒； 步骤四： 向所述磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒中加入浓度最大为1400 g/mL的 盐酸左氧氟沙星水溶液， 超声分散110min后， 置于恒温振荡箱中25摇晃224h， 取出离 心即得到所述抗菌药物系统； 其中， 正硅酸四乙酯、 乙酸乙酯、 十六烷基三甲基溴化铵、

5、 去离子水、 氢氧化钠、 3-(三羟 基硅基)丙甲基磷酸酯单钠盐的摩尔比为1： 2.281： 0.1205： 1239： 0.3125： 0.01786； 所述磷 酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒的质量与所述盐酸左氧氟沙星水溶液的体积比为1mg： 1mL。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 104524587 B 2 一种抗菌药物系统及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及纳米生物材料和药物制剂技术领域， 尤其涉及一种装载盐酸左氧氟沙 星的介孔二氧化硅纳米颗粒及其制备方法。 背景技术 0002 左氧氟沙星是第三代喹诺酮类抗菌药物的典型代表， 具有广谱的抗菌作用， 抗菌 效果突出。 该

6、药物对多数肠杆菌科细菌， 如大肠埃希菌、 克雷伯菌属、 变形杆菌属、 沙门菌 属、 志贺菌属、 枸橼酸杆菌、 不动杆菌属以及铜绿假单胞菌、 流感嗜血杆菌、 淋球菌等革兰氏 阴性菌有较强的抗菌活性； 对金黄色葡萄球菌、 肺炎链球菌、 化脓性链球菌等革兰氏阳性菌 和肺炎支原体、 肺炎衣原体也有抗菌作用。 作为左氧氟沙星的盐酸盐形式， 盐酸左氧氟沙星 相比前者有更为优异的水溶性和更高的体内生物利用度， 因此在临床上也得到了更为广泛 的应用。 虽然盐酸左氧氟沙星的抗菌活性较高， 治疗效果显著， 但在生物体内的药物分布及 毒副作用仍不可忽视， 如直接服用可能出现肠胃道和中枢神经系统的不良反应， 近年来引

7、 起了相关研究人员的重视。 0003 随着纳米医药及纳米生物技术的迅速发展， 纳米载药系统作为一种具有光明应用 前景的给药工具受到了广泛的关注。 通过物理吸附、 化学偶联等方式， 可将药物分子装载于 纳米载体的内部或外表面， 从而构成纳米尺度的释药平台。 纳米载药系统不仅可以改善药 代动力学和体内分布、 进一步提高药物的生物利用度， 而且可以控制药物的释放速度、 减轻 或避免药物的毒副作用， 提升药物的治疗效果和生物安全性。 0004 自从2001年Vallet-Reg等人(Chem.Mater.， 13卷， 308页， 2001年)首次报道了将 介孔二氧化硅材料用作抗炎药物布洛芬的缓释载体，

8、 这种具有长程有序介孔孔道结构、 均 一可调孔径、 高比表面积、 较大孔容积等特点的无机多孔材料引起了人们将其用于药物传 输系统的兴趣。 同时， Cai等人(Chem.Mater.， 13卷， 258页， 2001年)成功合成了纳米尺度的 介孔二氧化硅纳米颗粒， 使其在纳米生物医药领域的研究与应用呈现了爆发性的增长。 介 孔二氧化硅纳米颗粒具有巨大的比表面积和孔容积， 孔道内外所拥有的丰富硅羟基易于进 行化学基团修饰和改性， 可针对不同的客体药物分子进行特殊的作用位点设计， 同时该种 纳米载体具有良好的生物相容性和体内可降解特性， 近年来被广泛地作为药物载体进行纳 米药物控释平台的设计。 00

9、05 最近， Qi等人(ACS Appl.Mater.Interfaces， 5卷， 10874页， 2013年)公开报道了利 用介孔二氧化硅纳米颗粒装载抗生素药物万古霉素的研究工作， 他们在颗粒外表面修饰氨 基后， 利用药物分子的羧基与其发生化学偶联反应， 成功地将万古霉素接枝在了外表面。 但 是， 该工作并没有充分利用介孔二氧化硅纳米颗粒丰富的孔道结构， 并且药物接枝在外表 面容易受到体内复杂环境的影响失去活性， 纳米载体并未对药物充分起到保护作用。 Cicu ndez等人(Eur.J.Pharm.Biopharm.， 84卷， 115页， 2013年)尝试分别利用浸提法和表面活性 剂助导

10、的一步合成法成功地将左氧氟沙星药物分子装载于介孔二氧化硅材料的孔道中， 然 而孔道内表面因为没有进行特定的作用位点修饰， 因而药物装载量较低， 最大仅为35.2 g/ 说 明 书 1/5 页 3 CN 104524587 B 3 mg， 限制了该体系的实际应用。 发明内容 0006 有鉴于现有技术的上述缺陷， 本发明提供了一种抗菌药物系统及其制备方法。 所 述抗菌药物系统以磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒为载体， 以盐酸左氧氟沙星为有效 抗菌药物成分， 所述盐酸左氧氟沙星的装载量为0190 g/mg， 所述的磷酸根修饰的介孔二 氧化硅纳米颗粒粒径为50150nm， 介孔孔径为24nm。 000

11、7 本发明还提供了上述抗菌药物系统的制备方法， 具体包括以下步骤： 0008 步骤一： 将十六烷基三甲基溴化铵、 去离子水、 氢氧化钠在在70条件下加热搅拌 后， 加入正硅酸四乙酯， 搅拌1min， 加入乙酸乙酯， 搅拌30s后停止， 得到乳白色的溶液a， 所 述正硅酸四乙酯、 乙酸乙酯、 十六烷基三甲基溴化铵、 去离子水、 氢氧化钠的摩尔比为1： 2.281： 0.1205： 1239： 0.3125。 0009 步骤二： 将溶液a在70条件下老化515min后， 加入3-(三羟基硅基)丙甲基磷酸 酯单钠盐， 继续在70条件下老化60180min， 得到含有产物的溶液b， 所述3-(三羟基硅

12、 基)丙甲基磷酸酯单钠盐与所述正硅酸四乙酯的摩尔比为00.01786： 1。 0010 步骤三： 将溶液b离心分离， 得到白色沉淀， 将所述白色沉淀用离子交换法去除模 板后， 得到磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒。 0011 步骤四： 向步骤三所述的磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒中加入浓度为0 1400 g/mL的盐酸左氧氟沙星水溶液， 超声分散110min后， 置于恒温振荡箱中25摇晃2 24h， 取出离心即得到所述的抗菌药物系统， 所述磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒的 质量与盐酸左氧氟沙星水溶液的体积比为1mg： 1mL。 0012 本发明的有益效果： 0013 1.本发明通过一步共缩

13、合法将磷酸根功能基团修饰在介孔二氧化硅纳米颗粒的 内、 外表面， 合成过程简单便捷。 0014 2.本发明中设计的磷酸根功能基团作为吸附位点以静电作用力的方式对盐酸左 氧氟沙星药物分子进行吸附， 显著提高了介孔二氧化硅纳米颗粒对盐酸左氧氟沙星的装载 量， 最大量为190 g/mg。 0015 3.本发明的抗菌药物系统中所述的介孔二氧化硅纳米颗粒具有良好的生物相容 性和体内可降解特性， 大大提高了给药的安全性。 0016 4.本发明的抗菌药物系统可稳定分散于水溶液中， 具有良好的应用前景。 0017 5.本发明的抗菌药物系统在体外释放实验中对药物的控制释放时间可达100h以 上， 表明本发明中的

14、抗菌药物系统有很好的缓释效果。 0018 以下将结合附图对本发明的构思、 具体结构及产生的技术效果作进一步说明， 以 充分地了解本发明的目的、 特征和效果。 附图说明 0019 图1为本发明的一种抗菌药物系统的透射电子显微镜照片； 0020 图2为本发明的实施例1制备的未修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒(曲线1)、 实施例2 制备的磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒(曲线2)对盐酸左氧氟沙星的饱和吸附曲线； 说 明 书 2/5 页 4 CN 104524587 B 4 0021 图3为本发明的实施例1制备的未修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒(曲线1)、 实施例2 制备的磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒(曲线

15、2)对盐酸左氧氟沙星的包封率曲线； 0022 图4为本发明的实施例2制备的装载盐酸左氧氟沙星的介孔二氧化硅纳米颗粒的 体外药物释放曲线。 具体实施方式 0023 如图1所示， 是本发明的一种抗菌药物系统的透射电子显微镜照片， 其以磷酸根修 饰的介孔二氧化硅纳米颗粒为载体， 以盐酸左氧氟沙星为有效抗菌药物成分， 所述盐酸左 氧氟沙星的装载量为0190 g/mg， 所述磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒粒径为50 150nm， 介孔孔径为24nm。 以下详述其制备方法。 0024 实施例1 0025 在三颈烧瓶中加入100mg十六烷基三甲基溴化铵、 50mL去离子水、 0.35mL氢氧化钠 水溶液(

16、2M)， 70条件下加热搅拌， 然后加入0.5mL正硅酸四乙酯， 搅拌1min， 加入0.5mL乙 酸乙酯， 搅拌30s后停止搅拌， 得到乳白色的反应液。 0026 将上述反应液在70条件下继续老化120min， 得到含有产物的溶液。 0027 反应结束后， 将上述含有产物的溶液11000rpm离心， 得到白色沉淀。 将沉淀重新分 散于60mL无水乙醇中， 并加入60mg硝酸铵， 常温下超声2h。 该步骤重复三次以充分去除模 板， 即可得到未修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒。 0028 离心分离得到10mg上述未修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒， 用10mL去离子水清洗一 次后离心， 然后向其中加入10m

17、L浓度为800 g/mL的盐酸左氧氟沙星水溶液， 超声分散2min 后， 置于恒温振荡箱中25摇晃2h， 取出混合液， 11000rpm离心后弃掉上清液， 即得到装载 盐酸左氧氟沙星的纳米颗粒。 0029 实施例2 0030 在三颈烧瓶中加入100mg十六烷基三甲基溴化铵、 50mL去离子水、 0.35mL氢氧化钠 水溶液(2M)， 70条件下加热搅拌， 然后加入0.5mL正硅酸四乙酯， 搅拌1min， 加入0.5mL乙 酸乙酯， 搅拌30s后停止搅拌， 得到乳白色的反应液。 0031 将上述反应液在70条件下老化5min后， 加入0.02mL 3-(三羟基硅基)丙甲基磷 酸酯单钠盐(42wt

18、水溶液)， 继续在70条件下老化120min， 得到含有产物的溶液。 0032 反应结束后， 将上述含有产物的溶液11000rpm离心， 得到白色沉淀。 将沉淀重新分 散于60mL无水乙醇中， 并加入60mg硝酸铵， 常温下超声2h。 该步骤重复三次以充分去除模 板， 即可得到磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒。 0033 离心分离得到10mg上述磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒， 用10mL去离子水清 洗一次后离心， 然后向其中加入10mL浓度为400 g/mL的盐酸左氧氟沙星水溶液， 超声分散 2min后， 置于恒温振荡箱中25摇晃2h， 取出混合液， 11000rpm离心后弃掉上清液， 即

19、得到 装载盐酸左氧氟沙星的纳米颗粒。 0034 实施例3 0035 在三颈烧瓶中加入100mg十六烷基三甲基溴化铵、 50mL去离子水、 0.35mL氢氧化钠 水溶液(2M)， 70条件下加热搅拌， 然后加入0.5mL正硅酸四乙酯， 搅拌1min， 加入0.5mL乙 酸乙酯， 搅拌30s后停止搅拌， 得到乳白色的反应液。 说 明 书 3/5 页 5 CN 104524587 B 5 0036 将上述反应液在70条件下老化10min后， 加入0.02mL 3-(三羟基硅基)丙甲基磷 酸酯单钠盐(42wt水溶液)， 继续在70条件下老化60min， 得到含有产物的溶液。 0037 反应结束后， 将

20、上述含有产物的溶液11000rpm离心， 得到白色沉淀。 将沉淀重新分 散于60mL无水乙醇中， 并加入60mg硝酸铵， 常温下超声2h。 该步骤重复三次以充分去除模 板， 即可得到磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒。 0038 离心分离得到10mg上述磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒， 用10mL去离子水清 洗一次后离心， 然后向其中加入10mL浓度为800 g/mL的盐酸左氧氟沙星水溶液， 超声分散 1min后， 置于恒温振荡箱中25摇晃12h， 取出混合液， 11000rpm离心后弃掉上清液， 即得到 装载盐酸左氧氟沙星的纳米颗粒。 0039 实施例4 0040 在三颈烧瓶中加入100mg

21、十六烷基三甲基溴化铵、 50mL去离子水、 0.35mL氢氧化钠 水溶液(2M)， 70条件下加热搅拌， 然后加入0.5mL正硅酸四乙酯， 搅拌1min， 加入0.5mL乙 酸乙酯， 搅拌30s后停止搅拌， 得到乳白色的反应液。 0041 将上述反应液在70条件下老化15min后， 加入0.02mL 3-(三羟基硅基)丙甲基磷 酸酯单钠盐(42wt水溶液)， 继续在70条件下老化180min， 得到含有产物的溶液。 0042 反应结束后， 将上述含有产物的溶液11000rpm离心， 得到白色沉淀。 将沉淀重新分 散于60mL无水乙醇中， 并加入60mg硝酸铵， 常温下超声2h。 该步骤重复三次

22、以充分去除模 板， 即可得到磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒。 0043 离心分离得到10mg上述磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒， 用10mL去离子水清 洗一次后离心， 然后向其中加入10mL浓度为1400 g/mL的盐酸左氧氟沙星水溶液， 超声分散 10min后， 置于恒温振荡箱中25摇晃24h， 取出混合液， 11000rpm离心后弃掉上清液， 即得 到装载盐酸左氧氟沙星的纳米颗粒。 0044 未修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒表面带有大量硅羟基， 解离后带负电， 其Zeta电 位为-26.5mV， 修饰磷酸根基团后， 纳米颗粒的Zeta电位显著变化， 约为-50mV， 证明磷酸根 基团被成功

23、修饰在了介孔二氧化硅纳米颗粒上。 0045 如图2所示， 未修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒对盐酸左氧氟沙星的装载量较低(曲 线1)， 当初始药物溶液浓度达到801.76 g/mL时， 药物吸附量达到饱和值， 为43.206.45 g/mg。 磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒则显著提高了对盐酸左氧氟沙星的装载量(曲 线2)， 当初始药物溶液浓度达到437.68 g/mL时， 药物吸附量达到饱和值， 为181.048.12 g/mg。 磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒对盐酸左氧氟沙星的饱和装载量为未修饰颗粒 的4.19倍， 这是因为磷酸根基团比硅羟基带有更强的负电荷， 因此与带正电的盐酸左氧氟 沙星药

24、物分子之间的作用力更强。 0046 如图3所示， 磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒对盐酸左氧氟沙星的药物包封 率(曲线2)显著高于未修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒(曲线1)。 这说明磷酸根修饰的介孔二 氧化硅纳米颗粒在装载盐酸左氧氟沙星时对药物的利用率更高。 0047 如图4所示， 装载盐酸左氧氟沙星的磷酸根修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒在体外 释放实验中对药物的控制释放时间可达100h以上， 累计释放量达到80以上， 表明该纳米 药物系统具有良好的缓释效果。 0048 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。 应当理解， 本领域的普通技术无需创 说 明 书 4/5 页 6 CN 104524587 B 6 造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。 因此， 凡本技术领域中技术人员 依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、 推理或者有限的实验可以得到的技术 方案， 皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。 说 明 书 5/5 页 7 CN 104524587 B 7 图1 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 8 CN 104524587 B 8 图3 图4 说 明 书 附 图 2/2 页 9 CN 104524587 B 9