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1、(10)申请公布号 CN 101953797 A (43)申请公布日 2011.01.26 CN 101953797 A *CN101953797A* (21)申请号 201010271960.3 (22)申请日 2010.09.06 A61K 9/14(2006.01) A61K 47/04(2006.01) A61K 47/34(2006.01) A61K 47/36(2006.01) (71)申请人 中华人民共和国卫生部肝胆肠外科 研究中心 地址 410008 湖南省长沙市湘雅路 90 号 申请人 中南大学 (72)发明人 张阳德 刘勤 龚连生 康丽群 汪建荣 (74)专利代理机构 长沙。
2、正奇专利事务所有限责 任公司 43113 代理人 卢宏 (54) 发明名称 一种载药缓控释纳米材料的制备方法和应用 (57) 摘要 本发明涉及医药领域， 主要提供了一种载药 缓控释纳米材料制备方法和应用。所述的载药 缓控释纳米材料以夹心二氧化硅纳米粒为载体， 空腔中装载药物后在其外包裹外层 聚谷氨 酸和壳聚糖膜。本发明具有较高的载药量， 外层 聚谷氨酸和壳聚糖膜可根据外界条件的变 化， 调节空腔中药物的释放从而达到缓释药物的 作用并具有一定的靶向性。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 2 页 CN 10。
3、1953797 A1/1 页 2 1. 一种载药缓控释纳米材料， 其特征在于 ： 中间层以夹心二氧化硅纳米粒为载药体 系， 内层为被包裹的药物， 外层由 聚谷氨酸和壳聚糖包裹层交替叠加组成。 2. 根据权利要求 1 所述的载药缓控释纳米材料， 其特征在于 ： 所述的夹心二氧化硅纳 米的直径 ： 75-500nm, 内核直径 5-40nm, 壳层厚度为 10-40nm, 表面介孔直径 5-20nm， zeta 30 mV。 3. 根据权利要求 1 所述的载药缓控释纳米材料， 其特征在于 ： 所述外层 聚谷氨酸 和壳聚糖膜厚度为 5-30nm。 4. 一种制备权利要求 1 所述的载药缓控释纳米材料。
4、的方法， 其特征在于， 以夹心二氧 化硅纳米粒为载体， 装载药物后， 再经过修饰外包裹 聚谷氨酸和壳聚糖， 具体步骤如 下 ： （1） 夹心二氧化硅纳米载药 ； 利用直接浸泡法将药物溶液装载到夹心二氧化硅纳米粒的空腔和壳层空隙中， 得到载 药的夹心二氧化硅纳米粒 ； 先将夹心二氧化硅纳米粒超声分散在蒸馏水中， 同时将药物配成溶液， 将配好的药物 溶液滴注到夹心二氧化硅纳米粒溶液中 ； 滴速 0.1-1ml/lmin， 室温搅拌 12-48h， 使药物充 分进入空腔和壳层孔径后， 透析分离， 截留分子量为 8000-14000 ； （2） 表面修饰 ； 将 聚谷氨酸， 壳聚糖溶液先后滴注到步骤 。
5、（1） 所得到的载药夹心二氧化硅纳米粒 中， 即可得到载药缓控释纳米。 5. 根据权利要求 6 所述的制备载药缓控释纳米的方法， 其特征在于 ： 所述表面修饰过 程为 聚谷氨酸和壳聚糖外层膜通过所带电荷不同， 层层吸附在二氧化硅纳米的表面， 具体步骤如下 ： ) 将壳聚糖、 聚谷氨酸分别溶于质量分数为 1% 的乙酸和水溶液中， 浓度均为 0.01-1mg/mL ； ） 由于夹心二氧化硅表面带正电荷， 先将 聚谷氨酸与载药的夹心二氧化硅纳米 粒混合， 室温搅拌1-2h之后， 离心分离产物， 除上清液 ； 用去离子水洗涤2-3次， 以充分洗出 未吸附的 聚谷氨酸 ； ） 将步骤 （） 得到的 聚谷。
6、氨酸包裹得夹心二氧化硅纳米粒重新分散在去离子 水中， 加入步骤 （ ) 得到的壳聚糖溶液， 室温搅拌 1-2h 之后， 离心分离产物， 除上清液 ； 用 去离子水洗涤 2-3 次， 以充分洗出未吸附的壳聚糖 ； ） 重复步骤 （） 和 （） 直到达到壳层厚度为 ： 10-40nm。 权 利 要 求 书 CN 101953797 A1/6 页 3 一种载药缓控释纳米材料的制备方法和应用 技术领域 0001 本发明涉及一种二氧化硅载药缓控释纳米材料的制备方法和应用。 背景技术 0002 化疗经历了半个多世纪的不断发展和完善， 已成为恶性肿瘤综合治疗的重要手段 之一。 但化疗的疗效却一直处于较低的水。
7、平， 其原因在于化疗药物用量大， 对癌组织及正常 组织均产生严重的毒副作用。 如阿霉素， 具有抗瘤谱广、 疗效好， 但是药毒性较大， 除骨髓抑 制、 胃肠道毒副作用外， 长期应用还可发生剂量依赖性的不可逆性心肌病变， 引起严重的心 脏毒性和肝脏损害在临床上大受限制 1 ； 替莫唑胺作为一种新型的口服化疗药物， 脂溶性 较好， 可透过血脑屏障， 对脑胶质瘤具有较好的疗效， 但其半衰期短， 口服剂量大， 且有骨髓 抑制、 恶心、 呕吐等不良反应， 限制其应用 2。寻找一种新的给药系统， 减少给药剂量， 减轻 或避免药物毒副作用， 提高药物的靶向性成为了当前药物工作者研究的首要问题。 0003 目前。
8、作为载药系统的纳米材料有脂质体 3、 纳米乳4、 生物可降解高分子纳米粒 5 它们各有特点适于不同制剂的开发并在临床上得到了一定程度的应用。 0004 脂质体具有类似生物膜的结构， 具有很好的生物相容性， 亲脂性和亲水性药物都 可设计成脂质体 6， 是当今研究的热点。 纳米脂质体具有被动靶向特性， 静脉给药后纳米脂 质体主要被肝、 脾等巨噬细胞丰富的组织吞噬。对于具有心脏或肾脏等组织毒性的药物制 成纳米脂质体, 可显著降低其毒性， 提高生物利用度。 当表面经过修饰后， 可制成主动靶向 制剂提高药物在其它器官的靶向性如。于美丽等 7 利用硫酸铵梯度法， 制备了长循环阿霉 素脂质体。 所得到的平均。
9、粒径为76nm,载药量为4.52%， 体内动物实验表明长循环阿霉素脂 质体具有良好的靶向性。 目前已上市的有盐酸多柔比星脂质体， 但存在一点的缺陷， 脂质体 的稳定性尚未得到解决， 在储蓄过程易氧化和水解， 导致药物泄露增加药物毒性， 产品的保 质期一般仅为半年左右。 0005 纳米乳是粒径在 10-100nm 的乳滴分散在另一种液体中形成的胶体分散系统， 其 乳滴多为球形， 大小均匀， 透明或半透明， 通常属热力学稳定系统。但由于需要的乳化剂的 量比较大， 对机体有一定的刺激性和毒副作用。 高分子聚合物是一类生物可降解、 无毒的药 物载体。尤以脂肪族聚酯为主， 主要包括聚己内酯 （PCL)、。
10、 聚乳酸 (PLC） 、 聚乙交酯 （PGA） 、 聚乙交酯丙交酯 （PLGA） 等以及它们的共聚物。由于脂肪族聚酯为巯水性分子， 对亲水性 药物的载药量较低。鹏辛程等 8 以水溶性药物阿霉素为模型药， 用双乳化溶剂挥发法 制备 PLGA 微囊， 并分别用壳聚糖和明胶进行包衣处理。结果显示， 所得的微囊载药量均为 0.41%， 72h 内药物释放度分别为 23.95%、 19.07%。 0006 二氧化硅纳米由于其显著的特性， 是近 10 年发展较为迅速的无机纳米材料。如比 表面积大， 形状、 粒径大小可控、 表面活性强并具有良好的稳定性和生物相容性 9-11。因此 在药物 / 基因 / 蛋白。
11、质的传递、 生物标记等方面引起了很大的关注 12。林春梅等13 以纳 米 Si02为原材料， 采用硅烷偶联剂 KH-570 对其进行表面改性， 制备了具有疏水性的改性纳 米 Si02。探讨了纳米 SiO2 改性后的形貌结构变化， 以及其对阿维菌素的吸附和缓释性能。 说 明 书 CN 101953797 A2/6 页 4 结果表明， 经过硅烷偶联剂改性后的纳米 Si02分散性和亲油性都有了较好的改善， 在乙醇 中对阿维菌素的载药量从13.98提高到31.36， 14h后阿维菌素原药释放度达80%， 而阿 维菌素一二氧化硅纳米到 14h 左右约 50左右的阿维菌素溶出。因此 Si02可作为控释制 。
12、剂的载体而得以开发应用。目前， 对二氧化硅的修饰大部分使用硅烷偶联剂来改变其表面 性能， 提高二氧化硅纳米稳定性。上述过程操作复杂， 而且硅烷偶联剂的安全性有待研究。 0007 与传统的给药系统相比， 二氧化硅纳米给药系统具有以下优点 ：（1） ： 纳米药物载 体具有生物可降解和无毒性， 具有一定的生物相容性 ；（2） 纳米药物载体尺寸小、 比表面积 大、 易于改性， 可提高难溶性药物的溶解度、 改善药物在体内的分布、 延长药物在体内的循 环、 并具有一定的靶向特性 ；（3） 通过改变外壳高分子材料的种类和比例， 控制药物在不同 的介质中的释放速率， 可减少药物的用药剂量， 使血药浓度平稳减低。
13、毒性， 改善患者的顺应 性。 0008 本发明针对现有材料的不足发明了以夹心二氧化硅 （由中科院理化研究所提供， 具体方法参照Adv. Mater. 2009, 21, 38043807） 为载药容器， 高分子聚合物包裹的复 合载体。本发明工艺简单、 可规模化生产， 实现高载药量、 可控释的纳米制剂。 发明内容 0009 针对现有技术中药物载体的低载药量及控释的问题， 本发明以夹心二氧化硅纳米 粒作为载药的容器， 通过高分子聚合物的修饰来达到控制药物的释放， 并提供了一种载药 缓控释纳米材料的制备方法。 0010 本发明中一种载药缓控释纳米材料， 其特征在于 ： 中间层以夹心二氧化硅纳米粒 为。
14、载药体系， 内层为被包裹的药物， 外层由 聚谷氨酸和壳聚糖包裹层交替叠加组成。 0011 所述的夹心二氧化硅纳米的直径 ： 75-400nm, 内核直径 5-40nm, 壳层厚度为 10-40nm, 表面介孔直径 5-20nm， zeta 30 mV ； 所述 聚谷氨酸和壳聚糖外层膜厚度为 5-30nm ； 所述 聚谷氨酸含COOH 带负电， 壳聚糖含NH2带正电荷 ； 本发明中一种制备权利要求 1 所述的载药缓控释纳米材料的方法， 其特征在于， 以夹 心二氧化硅纳米粒为载体， 装载药物后， 再经过修饰外包裹 聚谷氨酸和壳聚糖， 具体 步骤如下 ： （1） 夹心二氧化硅纳米载药 ； 利用直接浸。
15、泡法将药物溶液装载到夹心二氧化硅纳米粒的空腔和壳层空隙中， 得到载 药的夹心二氧化硅纳米粒 ； 先将夹心二氧化硅纳米粒超声分散在蒸馏水中， 同时将药物配成水溶液， 浓度不受限 制。将配好的水溶液滴注到夹心二氧化硅纳米粒溶液中 ； 滴速 0.1-1ml/lmin， 室温搅拌 12-48h， 使药物充分进入空腔和壳层孔径后， 透析分离， 截留分子量为 8000-14000 ； （2） 表面修饰 ； 将 聚谷氨酸， 壳聚糖溶液先后滴注到步骤 （1） 所得到的载药夹心二氧化硅纳米粒 中， 即可得到载药缓控释纳米材料。 0012 所述的 聚谷氨酸和壳聚糖包裹的过程为 ： ) 将壳聚糖 （Cd） 、 聚谷。
16、氨酸 （PGA） 分别溶于质量分数为 1% 的乙酸的水溶 液中， 浓度均为 0.01-1mg/mL ； 说 明 书 CN 101953797 A3/6 页 5 本步骤中乙酸的作用在于溶解壳聚糖， 并不参与下一步的反应， 体系中的乙酸也 不影响下一步的反应。 0013 ） 先将 聚谷氨酸与载药的二氧化硅纳米混合， 室温搅拌 1-2h 之后， 离心分 离产物， 除上清液。用去离子水洗涤 2-3 次， 以充分洗出未吸附的 聚谷氨酸。 0014 ） 将步骤 （） 得到的 聚谷氨酸包裹的夹心二氧化硅纳米重新分散在去离 子水中， 加入步骤 （ ) 得到的壳聚糖 （Cd） 溶液， 室温搅拌 1-2h 之后，。
17、 离心分离产物， 除上 清液。用去离子水洗涤 2-3 次， 以充分洗出未吸附的壳聚糖。 0015 本步骤中， 由于夹心二氧化硅表面带正电荷应先加 聚谷氨酸溶液， ） 重复步骤 （） 和 （） 直到达到壳层厚度 10-40nm. 本发明的载药缓控释纳米材料具有如下的特点 ：（1） 所选用的材料均无毒， 生物相容 性强 ；（2） 以夹心二氧化硅为载药材料， 通过控制空腔的大小和药物的浓度来控制载药量， 同时由于壳层孔径小可以达到缓释作用 ；（3） 外层 聚谷氨酸和壳聚糖包裹层根据外界 介质条件变化的如 pH、 温度、 离子强度的改变， 实现药物的可控释放。 （4） 纳米本身的粒径 小， 可在体内肿。
18、瘤部位聚集， 具有一定的靶向性。 0016 本发明将利用具有生物可降解的聚合物来对二氧化硅纳米进行修饰。 修饰的过程 中无需其它化学试剂的介导， 通过静电作用来形成稳定的复合物。聚谷氨酸 （-PGA) 是由 多种杆菌产生的一种胞外多肽， 在体内能够降解为谷氨酸单体， 为人体所必需 ； 同时生物相 容性优良， 低免疫原性， 无毒副作用 14。而壳聚糖 (Chitosan,cs) 是由虾、 蟹壳、 蛋白质和 脂肪的壳质经脱乙酰基后得到的天然高分子多糖 它具有生物相容性好、 原料丰富等优点， 目前壳聚糖广泛应用于基因的转导 15。 0017 本发明的所使用的方法简单， 可适合大规模生产。 利用夹心二。
19、氧化硅纳米载药， 外 层 聚谷氨酸和壳聚糖包裹层控制药物的释放， 实现药物的可控装载和释放。在临床上 可减少药物的剂量， 提高药物生物利用度， 改善患者的顺应性。 附图说明 0018 图 1 是本发明载药缓控释纳米材料的制备及药物的装载过程示意图 ； 图 2 是本发明装载阿霉素后载药缓控释纳米材料的粒径大小 ； 图 3 是本发明实施例 1 的阿霉素缓释曲线。 具体实施方式 0019 实施例 1 ： 步骤 1） 配置阿霉素水溶液， 浓度为 5mg/mL。吸取二氧化硅纳米溶液 （颗粒的平均粒径 100nm， 平均壳层厚度为 15nm, 壳层平均孔径为 10nm， 浓度为 10mg/mL)3mL 超。
20、声分散。将阿霉素水 溶液滴注(1ml/min)到二氧化硅纳米溶液中， 室温搅拌24h后， 透析除去游离药物得到载药 后的夹心二氧化硅纳米溶液。 0020 步骤 2） 配置高分子溶液， 先将PGA溶于去离子水溶液中， 浓度为1mg/mL。 同时将壳聚糖溶 于质量分数为 1% 的醋酸溶液中， 浓度为 1mg/mL。 说 明 书 CN 101953797 A4/6 页 6 0021 将 PGA 溶液滴注到步骤 1） 中， 使体系中的 PGA 的浓度达到 0.1%mg/mL， 室温搅拌 1h 后离心分离产物， 用去离子水洗涤 2-3， 以充分除去未吸附的 PGA。将洗涤 后的沉淀重新分散在去离子水中。。
21、将壳聚糖 （Cd） 溶液滴注到阿霉素 -NSiO2-PGA 溶液 中， 使体系中的 Cd 溶液浓度达到 0.1%mg/mL。室温搅拌 1h 后离心分离产物， 用去离子水洗 涤 2-3 次， 以充分除去未吸附的 Cd。 0022 步骤 3） 重复步骤 2） 中的吸附和洗涤过程， 直到得到 2 个双层的外层 聚谷氨 酸和壳聚糖膜。真空冷冻干燥， 得到阿霉素 -NSiO2-PGA-Cd 纳米。 0023 体外释放性能评价 ： 将10mg上述制备的的阿霉素-NSiO2-PGA-Cd溶于10ml溶 于蒸馏水， 然后置于透析袋中， 将透析袋封口后放入 37?C 缓冲溶液中。根据设定的时间间 隔采样并用紫外。
22、分光度计测定透析袋外侧溶液的吸光度， 计算药物的浓度。结果如图 3 所 示， pH=7.4 时， 180h 之内释放 45% ； pH=5 时， 180h 之内释放 80%。因此该复合载体材料具有 pH 响应性。该复合载体的载药量为 60%。 0024 实施例 2 ： 用平均粒径为 75nm 的夹心二氧化硅纳米 （平均壳层厚度为 12nm, 壳层平均孔径为 5nm， 浓度为 9mg/mL） 代替实施步骤 1 中的夹心二氧化硅纳米， 阿霉素浓度 1mg/mL 代替实 施步骤 1 中阿霉素浓度。交替重复步骤 2 中的吸附和洗涤过程， 直到得到 4 个双层的外层 聚谷氨酸和壳聚糖膜。 0025 药物。
23、的缓释性能评价如同实施例1， 结果表明， pH=7.4时， 180h之内释放25% ； pH=5 时， 180h 之内释放 30%。因此该复合载体材料具有 pH 响应性。该复合载体的载药量为 40%。 0026 实施例 3 ： 用平均粒径为 260nm 的夹心二氧化硅纳米 （平均壳层厚度为 20nm, 壳层平均孔径为 15nm， 浓度为 15mg/mL） 代替实施步骤 1 中的夹心二氧化硅纳米， 阿霉素浓度 15mg/mL 代替 实施步骤 1 中阿霉素浓度。交替重复步骤 2 中的吸附和洗涤过程， 直到得到 3 个双层的外 层 聚谷氨酸和壳聚糖膜。 0027 药物的缓释性能评价如同实施例1， 结。
24、果表明， pH=7.4时， 180h之内释放65% ； pH=5 时， 180h 之内释放 50%。因此该复合载体材料具有 pH 响应性。该复合载体的载药量为 60%。 0028 实施例 4 ： 用平均粒径为 400nm 的夹心二氧化硅纳米 （平均壳层厚度为 33nm, 壳层平均孔径为 20nm， 浓度为 20mg/mL） 代替实施步骤 1 中的夹心二氧化硅纳米， 阿霉素浓度 20mg/mL 代替 实施步骤 1 中阿霉素浓度。交替重复步骤 2 中的吸附和洗涤过程， 直到得到 2 个双层的外 层 聚谷氨酸和壳聚糖膜。 0029 药物的缓释性能评价如同实施例1， 结果表明， pH=7.4时， 18。
25、0h之内释放80% ； pH=5 时， 180h 之内释放 55%。因此该复合载体材料具有 pH 响应性。该复合载体的载药量为 90%。 0030 实施例 5 ： 用平均粒径为 500nm 的夹心二氧化硅纳米 （平均壳层厚度为 40nm, 壳层平均孔径为 30nm， 浓度为 30mg/mL） 代替实施步骤 1 中的夹心二氧化硅纳米， 替莫唑胺浓度 10mg/mL 的 盐酸溶液代替实施步骤 1 中阿霉素浓度。交替重复步骤 2 中的吸附和洗涤过程， 直到得到 2 个双层的外层 聚谷氨酸和壳聚糖膜。 0031 药物的缓释性能评价如同实施例1， 结果表明， pH=7.4时， 180h之内释放75% ；。
26、 pH=5 说 明 书 CN 101953797 A5/6 页 7 时， 180 之内释放 95%。因此该复合载体材料具有 pH 响应性。该复合载体的载药量为 80%。 0032 参考文献 1 张明岩 , 安晶红等 . 阿霉素在临床应用中心脏毒性的研究进展 J. 海尔滨医 药 .2008,28（5） ： 55-56. 2张翮,高申等.替莫唑胺乳酸一羟基乙酸共聚物微球的制备及表征J.中国医药 工业杂志 ,2006,37(6):391-397. 3Amr S. Abu Lila. Tatsuhiro Ishida. Hiroshi Kiwada.Targeting anticancer drugs。
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