一种羧甲基壳聚糖铋锌钾及其制备方法和应用 【技术领域】
本发明涉及一种羧甲基壳聚糖铋锌钾，具体地说是涉及一种羧甲基壳聚糖铋锌钾及其制备方法和在胃肠粘膜保护和抗消化性溃疡中的应用。
背景技术
胃肠道疾病包括慢性胃炎、功能性消化不良、消化性溃疡和胃癌等是目前世界范围内的高发病种之一。据世界卫生组织发表的《世界癌症报告》，目前每年新增胃癌患者约87万人，肠癌患者约94万人。在各种胃肠道疾病中，消化性溃疡由于其病程较长，且具有周期性发作和节律性疼痛等特点，正严重地影响着现代人们的生活质量。目前，在临床上应用的抗消化性溃疡药物主要有抗酸药、胃酸分泌抑制药和溃疡面粘膜保护药等。抗酸药多为弱碱性物质，口服后可降低胃内容物的酸度，从而解除胃酸对胃和十二指肠粘膜溃疡面的刺激和腐蚀，发挥缓解疼痛和促进愈合的作用，主要有氢氧化铝、三硅酸镁、碳酸氢钠等，但作用较为单一，甚至有时会产生CO2酸气。胃酸分泌抑制剂主要有H2受体阻滞剂(如西米替丁、法莫替丁等)和质子泵抑制剂(如奥美拉唑、兰索拉唑等)，它们可特异性地作用于胃粘膜壁细胞，对组胺、胃泌素及迷走神经刺激引起的胃酸分泌有明显的抑制作用，因其溃疡愈合率高，而且愈合速度和缓解症状较快而被广泛应用于临床，但它们最大的不足是，一旦停药便可引起溃疡病的复发，在停药后的12个月内复发率高达88％。近年来，人们对胃粘膜保护的细胞和分子机制已有了较为深入的认识，胃肠粘膜是由连续排列紧密的上皮细胞及其表面粘液层构成的，该屏障除具有机械保护作用外，尚具有维持粘膜内外正常酸度、阻止胃蛋白酶通过，保护粘膜免受外来毒素和某些药物的侵蚀损伤等作用。在应激状态下，粘膜内氨基己糖及其它保护性物质如磷脂的含量会降低，从而导致粘膜内环境发生改变，促进粘膜上皮的坏死，导致溃疡面的形成。从上述机理可以看出，一个理想地胃粘膜保护剂应该具有良好的成膜性能和抗酸性能，能够阻止胃酸和胃蛋白酶通过粘膜，并增加氨基糖等保护性物质的浓度等。目前粘膜保护剂已成为预防和治疗溃疡的主要药物之一，如硫糖铝、铋类化合物、前列腺素衍生物等在国内外已广泛用于抗消化性溃疡。硫糖铝在胃内能与胃蛋白酶结合，抑制胃蛋白酶分解胃壁蛋白，可与胃粘膜分泌的粘蛋白结合并具有一定的抗酸作用而广泛应用于临床；铋类化合物因其与硫、氧、氮具有较高亲合性，对金属硫蛋白、粘膜糖蛋白、酶及肽类都有很强的结合能力，且可有效抑制幽门螺旋杆菌的生长，是一类具有良好发展前景的粘膜保护剂，目前应用较为广泛的主要有胶体碱式枸椽酸铋，次硝酸铋等；前列腺素衍生物对细胞具有一定的保护作用，同时还可以增加胃粘膜的血流量和粘多糖的含量，促进溃疡面愈合等；但这些大多为低分子量物质，在成膜强度与隔离胃酸和胃蛋白酶的侵蚀效果上不及生物大分子物质。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种羧甲基壳聚糖铋锌钾及其制备方法，并把它用作胃肠粘膜保护剂，从多种途径在多个环节上来发挥良好的胃肠粘膜保护效果，以满足临床上治疗和预防消化性溃疡的需要。
一种羧甲基壳聚糖铋锌钾，其特征是分子式为(C12H16O8N2R2Zn)m(C12H20O8N2R2)n，结构式如下所示：
式中m∶n＝1∶0.1-10，R＝H、CH2COOBi(OH)2或CH2COOK
上述羧甲基壳聚糖铋锌钾的制备方法，其特征是使壳聚糖与锌盐反应制备壳聚糖锌配合物，然后进行羧甲基化反应，再与氢氧化钾和铋盐反应，经沉淀、洗涤、滤过、烘干和粉碎。
上述羧甲基壳聚糖铋锌钾用于制备胃肠粘膜保护剂和抗消化性溃疡的保健食品或药物。
上述羧甲基壳聚糖铋锌钾用于制备具有延缓酒精吸收和解酒功效的保健食品或药物。
本发明以具有良好成膜性能和生物相容性能的壳聚糖为载体，在保留其部分活性氨基的基础上，将与抗溃疡形成密切相关的锌元素和与抑制幽门螺旋杆菌的铋元素同时引入分子骨架，使其具有多环节发挥抗消化性溃疡和胃肠粘膜保护的效果，与同类产品相比具有不可比拟的优点，具有良好的市场应用前景。除此之外，本发明产品还具有如下特点：(1)在人工胃液中可形成高粘度的乳白色溶胶，可在胃粘膜上形成一道致密的物理屏障，从而可隔绝胃酸、胃蛋白酶和食物甚至某些药品等对溃疡粘膜的侵蚀和刺激，促进溃疡面的自行修复和愈合；(2)除在人工胃液中可形成高粘度保护层外，它在人工肠液中也可充分溶胀，保持一定的胶体特性，从而在肠道碱性介质中也可对肠粘膜进行有效地保护，对预防和治疗溃疡性结肠炎等肠道疾病也具有积极的效果；(3)因其分子上具有游离氨基，对胃酸具有良好的中和能力，而且这种中和反应是一种温和的有机反应，无酸气产生；(4)它在乙醇溶液中可以溶胀形成一种具有高度空间网络结构的大分子骨架，将乙醇分子包容于空间网络分子骨架中，可明显延缓酒精的吸收，从而可明显降低醉酒的可能性，对人体最重要的肝脏和肾脏器官可进行有效地保护。
【具体实施方式】
下面通过一些具体的实施例来对本发明做进一步的说明。
实施例1
称取5g壳聚糖(脱乙酰度DD＝75％)，溶于500mL1％(质量百分浓度，下同)的甲酸的水溶液中，滤去不溶物，搅拌下慢慢滴加含锌2g的氯化锌水溶液80ml，室温搅拌下反应2h后，用稀氨水调pH至6.0，继续反应2h，用乙醇沉淀、洗涤、脱水，然后真空干燥得壳聚糖锌配合物的白色固体。称取5g该固体置反应器中，加入40mL12moL·L-1氢氧化钾水溶液和50mL乙醇溶胀过夜，然后将12g氯乙酸溶于10mL乙醇后缓慢滴入，滴加完毕，在55℃下保温反应4h，过滤后用70％的乙醇水溶液反复洗涤，再用无水乙醇脱水，真空干燥得羧甲基壳聚糖锌钾。称取5g该羧甲基壳聚糖锌钾，搅拌条件下溶于100mL40℃的H2O中。另称取含铋1g的硝酸铋，加入2倍铋盐(W/W)的甘露醇，加水搅拌溶解后，缓慢滴入KOH溶液至pH＝10-12，然后将此铋盐溶液慢慢滴加至上述羧甲基壳聚糖锌钾溶胶中，搅拌反应2h，反应完毕用乙醇沉淀、经筛绢过滤后用低浓度乙醇水溶液充分洗涤，用无水乙醇脱水，真空干燥即得羧甲基壳聚糖铋锌钾(CCBZ)。
实施例2
称取5g壳聚糖(脱乙酰度DD＝87％)，溶于500mL1％的甲酸水溶液中，滤去不溶物，搅拌下慢慢滴加含锌2g的硫酸锌水溶液100ml，室温搅拌下反应3h后，用稀KOH水溶液调pH至6.0，继续反应3h后，用丙酮沉淀、洗涤、脱水，然后真空干燥得壳聚糖锌配合物的白色固体。称取5g该固体置反应器中，加入50mL 10moL·L-1氢氧化钾水溶液和50mL异丙醇溶胀过夜，然后将14g氯乙酸溶于10mL异丙醇后缓慢滴入，滴加完毕，在65℃下保温反应2.5h，过滤后用70％的乙醇水溶液反复洗涤，再用丙酮脱水，真空干燥得羧甲基壳聚糖锌钾。称取5g该羧甲基壳聚糖锌钾，搅拌条件下溶于150mL 40℃的H2O中。另称取含铋1.5g的氢氧化铋，加入3倍铋盐(W/W)的山梨醇，加水搅拌溶解后，缓慢滴入KOH水溶液至pH＝10-12，然后将此铋盐溶液慢慢滴加至上述羧甲基壳聚糖锌钾溶胶中，搅拌反应3h，反应完毕用丙酮沉淀、洗涤、过滤、脱水，真空干燥即得CCBZ。
实施例3
称取5g壳聚糖(脱乙酰度DD＝96％)，溶于500mL1％的甲酸溶液中，滤去不溶物，搅拌下慢慢滴加含锌1g的醋酸锌水溶液60ml，室温搅拌下反应2h后，用稀KOH水溶液调pH至6.0，继续反应3h，用丙酮沉淀、洗涤、脱水，然后真空干燥得壳聚糖锌配合物的白色固体。称取5g该固体置反应器中，加入60mL 12moL·L-1氢氧化钾水溶液和50mL异丙醇溶胀过夜，然后将16g氯乙酸溶于10mL异丙醇后缓慢滴入，滴加完毕，在60℃下保温反应3h，过滤后用70％的乙醇水溶液反复洗涤，再用丙酮脱水，真空干燥得羧甲基壳聚糖锌钾。称取5g该羧甲基壳聚糖锌钾，搅拌条件下溶于125mL 40℃的H2O中。另称取含铋1g的氯化铋，加入2倍铋盐(W/W)的山梨醇，加水搅拌溶解后，缓慢滴入KOH水溶液至pH＝10-12，然后将此铋盐溶液慢慢滴加至上述羧甲基壳聚糖锌钾溶胶中，搅拌反应2h，反应完毕用丙酮沉淀、洗涤、过滤、脱水，真空干燥即得CCBZ。
本发明所述的锌盐为硫酸锌、氯化锌、醋酸锌或硝酸锌，所述的铋盐为硝酸铋、氢氧化铋、氯化铋或氧化铋，所述的多元醇为山梨醇或甘露醇。
本发明制备的羧甲基壳聚糖铋锌钾为白色或类白色无定形粉未，略有淡咸味，溶于稀酸，不溶于水和乙醇、丙酮、乙醚和氯仿等有机溶剂，锌含量为3-10％，铋含量为10-25％，重均分子量为50-200KD。
羧甲基壳聚糖铋锌钾(CCBZ)的药效学试验结果
1 CCBZ对无水乙醇致大鼠胃溃疡的保护作用
选用Wistar健康大鼠60只，体重110～140kg，雌性，由军事医学科学院实验动物中心提供(实验动物许可证号B98012)。随机分为5组，分别为正常对照组、CCBZ50mg/Kg、150mg/Kg和300mg/kg小、中、大三个剂量组、胶体果胶铋150mg/Kg阳性对照组(山西安特生物制药股份有限公司)。大鼠灌胃受试物30天，解剖前动物禁食48小时。实验结束当天灌胃受试物1h后再灌胃无水乙醇1.0mL/只，1h后处死动物，取胃于1％甲醛溶液中固定20分钟，于立体显微镜底下观察胃粘膜的损伤情况或用游标卡尺测定胃粘膜损伤的程度。评分标准为：4个以下的小溃疡或溃疡面直径小于0.5mm，1分；4～8个小溃疡或溃疡面直径为0.5～1.0mm，2分；9～16个小溃疡或溃汤面直径为1.0～2.0mm，3分；16个以上小溃疡或溃疡面直径为2.0～4.0mm，4分；溃汤面直径大于4mm，5分；溃汤面直径大于10mm，10分；溃汤面直径大于20mm，15分。试验结果如表1所示，表1中结果表明：CCBZ大、中剂量组和胶体果胶铋阳性对照组，与正常对照组比较，有明显差异；CCBZ小剂量组与大剂量组比较，也有明显差异。
2 CCBZ对消炎痛致大鼠胃溃疡的保护作用
实验动物及分组方法同上。大鼠灌胃受试样品一段时间后，禁食48h，给予消炎痛5mg/Kgbw灌胃，5h后处死大鼠，结扎幽门及贲门，向胃内注射生理盐水6ml，取胃置于1％甲醛液中浸泡15min，沿胃大弯前开胃，用游标卡尺测量溃疡面直径，据此确定胃粘膜损伤失程度。试验结果如表2所示，表2中结果表明：CCBZ大、中剂量组和胶体果胶铋阳性对照组，与正常对照组比较，有明显差异；CCBZ小剂量组与大剂量组比较，也有明显差异。
3 CCBZ对冰醋酸致大鼠胃溃疡的保护作用
实验动物及分组方法同上，大鼠禁食40小时后，麻醉保定消毒腹部，剑状突下切开腹腔，将胃拉出腹腔外，用微量注射器于幽门处粘膜下注射30％的冰醋酸20μL/鼠。缝合切口，后腿肌肉注射庆大霉素0.1～0.15mL/鼠。术后再涂碘伏消毒3天，同时开始灌胃用药。动物损伤后灌胃受试物10天，解剖前动物禁食24小时处死。取出整个胃浸泡于1％甲醛溶液中，20分钟后沿胃大湾剪开，洗净内容物，取腺胃区展开平铺于玻璃板上，用纸吸干溃疡内的水分，测量其面积和体积，试验结果如表3所示。表3中结果表明：用CCBZ的三组和阳性对照组的慢性胃溃疡损伤面积，与正常对照组均有明显差异，其他各组间也有明显差异。用CCBZ的中、大剂量组和阳性对照组的慢性胃溃疡损伤体积，与正常对照组均有明显差异，其他各组间也有明显差异。
表1：CCBZ对无水乙醇致大鼠胃溃疡的保护作用(X±S，n＝12)
分组 损伤面积(mm2) 溃疡抑制率(％)
正常对照 88.12±27.61 -
大剂量组 40.11±14.34a 54.48
中剂量组 55.56±22.60a 36.95
小剂量组 69.60±16.67B 21.02
阳性对照组 59.26±16.96A 32.75
表2：CCBZ对消炎痛致大鼠胃溃疡的保护作用(X±S，n＝12)
分组 胃粘膜损伤程度评分 溃疡抑制率(％)
正常对照 6.50±2.42 -
大剂量组 3.24±0.66a 50.15
中剂量组 4.20±2.12a 35.38
小剂量组 5.17±2.19B 20.46
阳性对照组 4.45±1.78A 31.54
表3：CCBZ对冰醋酸致大鼠胃溃疡的保护作用(X±S，n＝12)
损伤面积(mm2) 损伤体积(μL)
正常对照 12.91±2.17 3.88±1.05
大剂量组 6.84±2.02a 1.76±0.76a
中剂量组 7.74±1.69a 2.71±0.70aB
小剂量组 9.36±2.58a 2.82±0.71aB
阳性对照组 7.42±2.07a 1.90±0.47a
备注：①与正常对照组比较：a，p＜0.01；A，p＜0.05；②与大剂量组比较：b，p＜0.01；B，p＜0.05；③与中剂量组比较，c，p＜0.01；C，p＜0.05；④与小剂量组比较，d，p＜0.01；D，p＜0.05。