基于聚合物纳米胶囊的蛋白药物口服递送体系的构建及其应用

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shuang9988
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多肽及蛋白等生物大分子药物具有副作用小、靶标特异性强等独特优势,在糖尿病、肿瘤等重大疾病的治疗中发挥着巨大作用。由于大分子药物在胃肠道部位不易被吸收并常常会被蛋白酶水解,该类药物的给药途径多以注射为主才能达到所需的剂量和药代动力学。然而,注射给药存在便利程度差、患者依从性低等明显不足。开发生物大分子药物的口服递送系统,可极大地提高其给药的便利性和依从性,也是当前生物大分子药物研发领域的热点方向。生物大分子药物自口服至小肠吸收的过程存在的生理屏障主要包括由p H环境和多种蛋白酶所组成的生化屏障、覆盖于肠胃细胞上皮的黏液屏障、以及细胞所构成的肠上皮细胞屏障。如何突破上述一系列屏障的阻碍是该类药物口服递送体系研究的关键。本文通过水相原位自由基聚合的方法,将蛋白分子包裹在交联的聚合物壳层中,成功制备出了一种可用于口服递送多肽及蛋白药物的纳米胶囊。该交联聚合物胶囊结构主要由3-丙烯酰胺基苯硼酸(PBA)和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)组成。纳米胶囊的交联聚合物外壳可以保护蛋白分子免受生化屏障中p H环境和蛋白酶的影响;PBA单体可通过与黏液层中黏蛋白的相互作用提高纳米胶囊在肠道黏液层的滞留能力;MPC单体可以通过细胞膜上的胆碱转运体介导纳米胶囊的跨膜转运。主要研究结果如下:(1)论文首先以牛血清蛋白(BSA)为构建口服递送平台的模型蛋白,通过优化纳米胶囊的合成条件,确定了BSA与聚合单体的最优比例为1:7200;该条件下n(BSA)p MPC-PBA的包封率约为71%;所合成的纳米胶囊是一种粒径约为25nm的球形颗粒;Zeta电位的测定结果表明纳米胶囊壳层会遮掩模型蛋白本身的电负性,导致电位值的减小;该聚合过程条件温和,能够极大程度上避免对蛋白活性的影响。黏液附着能力的表征,证明了纳米胶囊中PBA的引入增加了载体的黏蛋白附着能力;Caco-2细胞组成的肠上皮细胞递送模型验证了新合成纳米胶囊的肠上皮细胞屏障穿透能力,与单纯BSA对照相比,纳米胶囊的透过率增加约20%;最后通过观察BSA在体内的分布证明该纳米胶囊能够加强口服途径蛋白类药物的递送效果,从而提升了药物进入血循环的过程。(2)在此基础上,选用胰岛素作为研究药物,探究了该纳米胶囊的口服递送效果。为改善纳米胶囊在体内的降解能力,实现蛋白药物的可控释放,改用PLA-PEG-PLA二甲基丙烯酸酯作为交联剂;体外表征实验证明纳米胶囊壳层的引入会赋予胰岛素抵抗水解酶降解的能力;动物实验结果表明,针对于血糖值大于16.7 mmol/L的Ⅰ型糖尿病大鼠,与口服游离胰岛素相比,纳米胶囊n(INS)p MPC-PBA能够降低糖尿病模型大鼠的血糖水平,证明纳米胶囊的引入可提高胰岛素的口服生物利用度;组织损伤性评价则证明了纳米胶囊不会对动物脏器组织产生损伤,该纳米胶囊的生物安全性良好。综上所述,依赖于PBA单体的黏蛋白附着能力以及MPC单体介导跨膜转运的功能特性,本课题所构建的基于聚合物纳米胶囊的口服递送体系,能够一定程度上提高胰岛素的口服生物利用度,为后续不同多肽及蛋白类药物的口服递送体系构建提供了新的思路。
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