介孔膦酸锆材料作为载体对生物药物的结肠定位传输

论文摘要

介孔膦酸盐材料不仅具备介孔材料的典型特征，而且膦酸还能够赋予材料以生物相容性、pH-敏感性等特殊的功能性，这就使得该类介孔材料具备了口服结肠定位给药系统中药物载体的基本条件。本文旨在研究具有功能性的介孔膦酸锆材料作为药物载体在生物药物，如多肽和蛋白质药物以及核酸药物的口服结肠定位给药中的应用。以治疗糖尿病的胰岛素作为多肽和蛋白质药物的模型，系统地研究了pH-敏感介孔膦酸锆材料作为载体对胰岛素的结肠定位传输，为多肽和蛋白质药物的口服结肠定位给药开辟新思路。在利用ζ电势研究pH-敏感介孔膦酸锆材料担载和释放胰岛素机制的基础之上，采用蘸涂的方法对片剂（将担载胰岛素的pH-敏感介孔膦酸锆作为片芯嵌入到均匀混有吸收促进剂胆酸钠的L-苏氨酸之中加压成型）进行时滞膜的涂覆，建立起一系列时间和pH值依赖型的口服结肠定位给药系统。通过调控时滞膜的涂覆层数控制药物释放的时滞时间为7h，使得胰岛素在人工模拟消化道液中7h（胃：3h和小肠：4h）内的释放量占全部释放量的23.2%，而在接下来的47h（结肠）内缓慢释放的胰岛素占全部释放量的76.8%，实现了胰岛素及其吸收促进剂在结肠的定位释放。FT-IR和圆二色结果证明胰岛素在担载以及片剂制备、时滞膜涂覆和释放过程中能够很好地保持其活性构型。这种基于pH-敏感介孔膦酸锆材料建立起来的时间和pH值依赖型的口服结肠定位给药系统能够实现口服胰岛素及其吸收促进剂在结肠的定位释放，而且该系统还可以普遍适用于其他治疗性多肽和蛋白的口服结肠定位给药。因此，pH-敏感介孔膦酸锆材料作为新型药物载体可能会在多肽和蛋白质药物的口服结肠定位给药中具有广阔的潜在应用前景。以鲑鱼精DNA作为核酸药物的模型，系统研究了双功能介孔膦酸锆材料作为载体对鲑鱼精DNA的结肠定位传输，为未来利用核酸药物治疗结肠癌的给药方式探索新方法。通过与pH-敏感介孔膦酸锆材料做对比，合理地解释了特定孔径尺寸（约5nm）对于双功能介孔膦酸锆材料对鲑鱼精DNA吸附的决定性影响。基于双功能介孔膦酸锆材料的pH-敏感性，并辅以时滞膜建立起一系列时间和pH值控制的口服结肠定位给药系统来传输核酸至结肠部位。通过调变时滞膜的涂覆层数来控制鲑鱼精DNA释放的时滞时间为7h，之后所释放的鲑鱼精DNA可以达到全部释放量的75%以上，能够实现鲑鱼精DNA的结肠定位释放。释放后的鲑鱼精DNA经圆二色谱图证实能够很好地保持其B-型空间构型，说明双功能介孔膦酸锆载体的纳米级介孔孔道（约5nm）对鲑鱼精DNA起到很好的保护作用。此外，还利用双功能介孔膦酸锆材料的可功能化性，采用偶联的方法将一种穿膜肽，八聚精氨酸（R8）连接到担载鲑鱼精DNA的双功能介孔膦酸锆材料的表面，以增加材料的细胞膜通透性。并且采用荧光光谱对偶联在材料表面上的八聚精氨酸进行了定性和定量分析，结果表明1mg担载鲑鱼精DNA的双功能介孔膦酸锆材料能够偶联15.8g的八聚精氨酸，这使得双功能介孔膦酸锆材料作为载体进入细胞具有可行性，可能会成为一类有前景的新型基因载体。综上，具有功能性的介孔膦酸锆材料作为药物载体在多肽和蛋白质药物以及核酸药物的口服结肠定位给药中具有独特的优势，而且这些材料的载药机制以及时间和pH值控制的口服结肠定位给药系统的建立方法具有普适性，在生物药物制剂领域有推广使用的潜在价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 介孔材料简介
• 1.2 介孔材料的合成
• 1.2.1 介孔材料的合成方法
• 1.2.2 介孔材料的合成机理
• 1.3 介孔材料的改性
• 1.4 介孔有机膦酸盐材料
• 1.4.1 介孔有机膦酸盐材料的发展历程
• 1.4.2 介孔有机膦酸盐材料的应用
• 1.5 本论文的选题目的及意义
• 第二章 基于 pH 敏感介孔膦酸锆材料建立的时间和 pH 值依赖型的胰岛素口服结肠定位给药系统
• 2.1 蛋白及多肽类药物及其结肠靶向给药的研究现状
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 pH 敏感介孔膦酸锆材料的合成
• 2.2.3 胰岛素的定量方法
• 2.2.4 pH 敏感介孔膦酸锆材料吸附胰岛素
• 2.2.5 胰岛素@pH 敏感介孔膦酸锆片剂的制备及时滞膜的涂覆
• 2.2.6 胰岛素@pH 敏感介孔膦酸锆片剂和涂覆时滞膜的胰岛素@pH 敏感介孔膦酸锆片剂在人工模拟消化道液中的释放
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 pH 敏感介孔膦酸锆材料（ZrBPMP 3）吸附胰岛素
• 2.3.2 INS@ZrBPMP 3 片剂在人工模拟消化道液中的累积释放
• 2.3.3 涂覆时滞膜的 INS@ZrBPMP 3 片剂在人工模拟消化道液中的累积释放
• 2.3.4 涂覆四层膜的片剂释放液的圆二色表征
• 2.4 本章小结
• 第三章 双功能介孔膦酸锆材料作为载体对核酸药物的结肠定位传送
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 双功能介孔膦酸锆材料的合成
• 3.2.3 鲑鱼精 DNA 的定量方法
• 3.2.4 介孔膦酸锆材料对鲑鱼精 DNA 的吸附
• 3.2.5 DNA@ ZrBPMP 1 片剂的制备及时滞膜的涂覆
• 3.2.6 鲑鱼精 DNA@介孔膦酸锆片剂和涂覆时滞膜的鲑鱼精 DNA@介孔膦酸锆片剂在人工模拟消化道液中的释放
• 3.2.7 ZrBPMP 1 材料对八聚精氨酸的固载及定量
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 pH 敏感介孔膦酸锆材料（ZrBPMP 1）吸附鲑鱼精 DNA
• 3.3.2 DNA@BFZrOP 2 片剂在人工模拟消化道液中的累积释放
• 3.3.3 涂覆时滞膜的 DNA@BFZrOP 2 片剂在人工模拟消化道液中的累积释放
• 3.3.4 DNA@BFZrOP 2 片剂释放出的鲑鱼精 DNA 的圆二色表征
• 3.3.5 材料固载八聚精氨酸的荧光分析
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢