交联叶酸-果胶纳米粒用于胰岛素靶向口服递送的研究

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hnjylwn
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糖尿病是由于体内胰岛素分泌不足或胰岛素抵抗等引起的一类以高血糖为特征的慢性代谢疾病。目前,皮下注射外源性胰岛素是临床治疗I型和中晚期II型糖尿病的主要方式。与皮下注射相比,口服是最接近内源性胰岛素代谢途径的给药方式,能够避免低血糖、外周高胰岛素血症等严重不良反应的发生。由于胰岛素在消化道内稳定性差,跨肠上皮转运效率低,必须借助于药物递送载体以及先进的制剂技术,才有可能提高其口服生物利用度,满足临床应用的要求。植物来源的天然酸性多糖果胶具有胃肠道稳定性高、生物粘附性好和结肠菌群触发式降解等优点,以其作为多肽药物的口服递送载体,可以防止胃肠道极端p H和消化酶降解药物。为了提高胰岛素的跨肠上皮转运能力,在递送载体上共价修饰肠上皮细胞靶向性配体,可以提高胰岛素的跨细胞转运效率。因此,本论文旨在利用纳米制剂技术,构建一种能够靶向肠上皮细胞叶酸受体的果胶纳米载体,实现胰岛素的口服靶向递送。首先在不同分子量的向日葵果胶分子上共价连接肠靶向配体叶酸,并通过核磁共振、红外光谱和紫外-可见吸收光谱分析产物结构和叶酸连接率。然后,利用合成得到的叶酸-果胶,通过离子交联法构建了叶酸-果胶胰岛素纳米粒。采用超高效液相色谱(UPLC)建立了胰岛素的含量测定方法。通过单因素实验优化了离子交联纳米粒的制备条件,并对最优化条件下制备得到的载药纳米粒的基本理化性质进行了表征。结果表明,离子交联纳米粒多为球形或椭球形,粒径为173.4±3.8 nm,Zeta电位为-21.8±0.3 m V,载药率为22.7±0.1%,包封率为98.3±0.5%。通过SDS-PAGE和圆二色谱法研究纳米粒中释放的胰岛素的结构稳定性,结果表明离子交联过程不会改变胰岛素的结构。通过考察纳米粒冻干前后粒径的变化,评价纳米粒冻干稳定性,结果表明在纳米粒溶液中加入5%的海藻糖,纳米粒粒径在冻干前后变化最小。通过UPLC定量分析离子交联载药纳米粒在不同p H的模拟消化液和血液中的胰岛素释放量,结果表明纳米粒在胃酸环境中存在较明显的突释现象,2 h内累积释放量达到62.1%,此后在小肠和血液环境中胰岛素释放速度变慢,10 h内累积释放量为76.1%。为了解决离子交联纳米粒在胃酸环境中胰岛素大量突释的问题,进一步在离子交联基础上对纳米粒进行己二酸二酰肼(ADH)化学交联。在化学交联前,采用2,3-二甲基马来酸酐(DMMA)可逆性保护胰岛素的游离氨基,避免胰岛素在纳米载体交联过程中失活。UPLC和质谱分析结果表明DMMA-胰岛素主要为一取代和二取代的胰岛素衍生物,并且在酸性条件下DMMA取代基能够完全脱掉。利用钙离子和ADH双交联法制备载有DMMA-胰岛素的叶酸-果胶纳米粒。双交联载药纳米粒的粒径为167.0±3.61 nm,Zeta电位为-17.49±1.88 m V,载药量和包封率分别为22.9±0.1%和99.1±0.3%。与离子交联纳米粒相比,双交联纳米粒在胃酸环境中的胰岛素累积释放量降低了24.9%。分别在含胃蛋白酶和胰蛋白酶的模拟胃肠液中,考察纳米粒保护胰岛素抵抗消化酶降解的能力。结果显示,离子交联和双交联纳米粒均能抵抗消化酶对胰岛素的酶解作用,且双交联纳米粒保护作用更强。在细胞水平考察双交联纳米粒的细胞毒性、细胞摄取和跨细胞转运效率。结果显示,双交联载药纳米粒对Caco-2细胞和NCM460细胞无明显毒性作用。细胞摄取实验表明双交联载药纳米粒能够提高Caco-2细胞对胰岛素的摄取量,竞争性抑制叶酸受体后,细胞对胰岛素的摄取降低。纳米粒能够使胰岛素跨单层细胞膜转运的表观渗透系数提高至3.6×10-6 cm/s,是游离胰岛素的4.7倍。在动物水平考察双交联纳米粒在小肠各段的粘附、穿透及分布,结果显示载有FITC-INS的双交联纳米粒在小肠各段均具有一定的生物粘附性,但其分布部位和穿透性略有差异,大鼠灌胃后2-4 h纳米粒主要分布于小肠,6 h后转运至结肠。最后在I型糖尿病大鼠模型上评价了双交联纳米粒的口服降血糖效果,口服纳米粒后大鼠血糖水平能够持续缓慢下降,2-8 h内血糖水平显著低于对照组。综上所述,本论文通过离子-化学双交联法构建了一种靶向肠上皮细胞叶酸受体的果胶胰岛素纳米粒。该纳米粒尺寸和粒径满足跨肠上皮转运要求,载药性能较好,稳定性较高,能够有效提高胰岛素的跨肠上皮转运效率,增加胰岛素在小肠上皮的粘附性和穿透性,提高胰岛素的口服降血糖效果。本论文的研究结果为基于天然多糖的口服胰岛素递送载体的开发提供了理论基础,对于提高长期依赖注射用胰岛素的糖尿病患者的生存质量具有重要的研究意义。
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