壳聚糖包裹的金属有机框架Zr-NDC应用于口服给药的研究

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金属有机框架(Metal-organic Frameworks,MOFs)是一类由金属离子中心和有机配体通过配位作用连接形成的一种新型晶态多孔材料。MOFs材料具有可作为药物载体的一些理想特征,因此将MOFs作为药物载体成为近年来的研究热点。然而由于其配位键易被酸碱破坏因此限制了其在口服给药中的应用,本研究在其表面包裹壳聚糖后可增加MOFs在胃肠道中的稳定性,并延长其在体内的作用时间,起到缓释的作用。以金属Zr离子为中心分别和不同的有机配体合成UiO-66、UiO-66-NH2、UiO-66-COOH三种金属有机框架,并对苯达莫司汀进行装载,使用扫描电子显微镜、红外光谱法、热重分析法、差式扫描量热法和X射线衍射法对三种MOFs进行表征。结果表明三种MOFs均能成功装载药物且载药前后晶型结构保持完整,包载效果最好的是UiO-66-COOH(包封率为21.8±0.5%,载药量为43.4±3.4mg/g)。然后合成选用UiO-66、UiO-66-NH2、UiO-66-COOH、UiO-67和Zr-NDC五种MOFs对5-氟尿嘧啶进行装载并对其进行表征,结果表明五种MOFs热稳定性高且有好的晶型结构,其中载药效果最好的是Zr-NDC(包封率为66.3±0.1%,载药量为1.3±0.01 g/g)。对载有5-氟尿嘧啶Zr-NDC的表面进行壳聚糖包裹后进行表征,结果表明表面修饰的最佳比例为壳聚糖:Zr-NDC为3:3(质量比)且表面包裹壳聚糖后并不影响Zr-NDC的晶型结构;通过热重分析法可知壳聚糖的修饰度为4.84%。选择异硫氰酸荧光素作为标记物对壳聚糖进行标记,标记率为97.9%。其72 h后人工胃液中最终的累积释放率为20%,人工肠液中最终的累积释放率为90%。将载药Zr-NDC和经壳聚糖包裹的载药Zr-NDC的进行体外释放试验,在人工胃液中,载药Zr-NDC于2 h就释放了接近95%的药物,而包裹壳聚糖的载药Zr-NDC经过72 h仅释放了40%;在人工肠液中,载药Zr-NDC于1 h就释放了接近95%的药物而包裹壳聚糖的载药Zr-NDC在72 h内逐步缓慢释放药物最终累积释放率为70%,可见表面包裹壳聚糖后可增加载药MOFs在胃肠道环境中的稳定性。大鼠体内药动学试验结果表明,壳聚糖包裹的载药Zr-NDC组达峰时间为4 h,比5-氟尿嘧啶组(0.5 h)和载药Zr-NDC组(1 h)的长;其达峰浓度为9μg/m L也比5-氟尿嘧啶组(20μg/m L)和载药Zr-NDC组(12.5μg/m L)低;半衰期为8.643±5.408 h比载药Zr-NDC组(2.204±0.629 h)和5-氟尿嘧啶溶液组(1.473±0.449 h)明显延长;AUC为145.420±26.989μg/m L近似是5-氟尿嘧啶溶液组(54.564±15.013μg/m L)和载药Zr-NDC组(55.178±1.297μg/m L)的3倍。因此壳聚糖包裹MOFs后具有一定的胃酸保护作用,并不仅能够有效的释放药物,起到一定的缓释作用,而且还能够提高药物的口服生物利用度,为MOFs在口服给药中的应用提供了可行性。
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