專利名稱：用于口服結(jié)腸定位釋藥的聚合物凝膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的是一種口服結(jié)腸定位釋藥傳遞載體，即一種利用高分子化學(xué)技術(shù)制備的聚合物水凝膠。
背景技術(shù)：
結(jié)腸是介于盲腸和直腸之間的部分，可分為升結(jié)腸、橫結(jié)腸、降結(jié)腸、和乙狀結(jié)腸部分。乙狀結(jié)腸是多種疾病的易發(fā)區(qū)，臨床上極為重視，一般亦是口服結(jié)腸定位釋藥的部位。結(jié)腸不能主動(dòng)吸收糖、氨基酸、和小分子肽類等物質(zhì)。但其內(nèi)容物在結(jié)腸內(nèi)滯留的時(shí)間較長(zhǎng)，可發(fā)揮其吸收的功能，一些藥物亦可通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散被吸收。結(jié)腸內(nèi)大量的消化酶均已失活(有證據(jù)顯示結(jié)腸粘膜的蛋白分解活性要比在小腸內(nèi)觀察到的低得多)，結(jié)腸豐富的淋巴組織為口服大分子藥物尤其時(shí)多肽蛋白類藥物的吸收提供了一條有效的途徑。結(jié)腸內(nèi)有大量的細(xì)菌，細(xì)菌可占固體總量的20％～30％，其中無(wú)芽孢厭氧菌和桿菌占99％以上。某些細(xì)菌可產(chǎn)生α-葡萄糖苷酶、α-葡萄糖苷酸酶、纖維素酶、偶氮還原酶、α-脫羥酶、膽固醇脫氫酶等物質(zhì)。
口服結(jié)腸定位釋藥在藥物治療領(lǐng)域的重要意義有(1)治療結(jié)腸局部疾病而避免藥物引起的全身性副作用，如治療結(jié)腸炎、結(jié)腸癌、結(jié)腸性寄生蟲病等。(2)利用結(jié)腸吸收多肽蛋白或酶類藥物避免這類藥物被胃、腸酶破壞，從而提高其生物利用度。(3)利用結(jié)腸對(duì)藥物擇時(shí)吸收治療如晨僵、哮喘等時(shí)辰性疾病。
以往的研究利用傳遞時(shí)間控制藥物在結(jié)腸內(nèi)的釋放，這是由于藥物在結(jié)腸內(nèi)的滯留時(shí)間比在胃部和小腸內(nèi)的總時(shí)間長(zhǎng)得多，如5-氨基水楊酸就被制成由乙基纖維半透膜包封的顆粒、稱為mesalazine的恒釋劑型(L.A.Christensen et al.Br.J.Clin.Pharmacol.，23，365-369，1987)。這種膜能確保5-氨基水楊酸剛開始在胃部，繼而沿胃腸道緩慢而恒定的釋放。與靶向傳遞系統(tǒng)相比，這類系統(tǒng)的缺點(diǎn)是在結(jié)腸內(nèi)很少有定位性，其次5-氨基水楊酸在胃液內(nèi)是不穩(wěn)定的。
另一類研究是利用胃腸道液pH值的差異。人體胃部的pH值一般在1～3.5之間，而小腸以下的pH為6.6～7.4。采用商業(yè)名稱為Eudragit_樹酯的甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯的共聚物作為藥物的衣體(M.J.Dew et al.Br.J.Clin.Pharmacol.，26，173-177，1988)。這些聚合物在pH6-7以下的不溶性取決于甲酯的含量，而在pH6-7以上迅速的溶解性取決于羧基的去質(zhì)子化。Eudragit在低于pH7.0范圍內(nèi)不溶于水而在高于pH7.0的范圍內(nèi)是水溶性的。然而人體小腸和結(jié)腸的pH差異較小，小腸終端的pH還高于結(jié)腸內(nèi)的pH。所以單純利用胃腸道pH值差異很難將藥物傳遞到結(jié)腸。第三類研究將傳遞時(shí)間與胃腸pH值的差異相結(jié)合。提出載體在胃部酸性環(huán)境中穩(wěn)定，在小腸的pH值環(huán)境中緩慢水解，3～4小時(shí)以內(nèi)不釋放藥物或有少量的藥物釋放，以保證載體通過(guò)小腸進(jìn)入結(jié)腸，藥物的釋放是通過(guò)載體聚合物的完全水解實(shí)現(xiàn)的。如Ishibashi等制成的一種膠囊，外層依次包以酸溶性聚合物Eudragit E，親水性聚合物HPMC，在pH6.8的人工腸液中2.5小時(shí)開始崩解，1.5小時(shí)完全崩解，即恰好到達(dá)結(jié)腸(陸彬主編，藥物新劑型與新技術(shù)，北京人民衛(wèi)生出版社，281-282，1998)。類似的研究還有Tozaki等制備的外層包以鄰苯二甲酸-羥丙基纖維素的甲殼胺膠囊(內(nèi)含胰島素)(H.Tozaki et al.J.Pharm.Sci.，86(9)，1016，1997)，Lorenzo-lamosa等將殼聚糖微球外包以Eudragit衣層(內(nèi)含雙氯芬酸鈉)(M.L.Lorenzo-lamosa et al.J.Contrl.Release，52(1-2)，67，1998)。Aiedeh等合成的琥珀酸-殼聚糖及鄰苯二甲酸-殼聚糖均可抵抗胃酸的作用，在小腸的pH環(huán)境中緩慢溶脹，從而達(dá)到結(jié)腸定位釋藥的目的(K.Aiedeh et al.Arch.Pharm.332(3)，103，1999)。這類載體中的藥物釋放是通過(guò)載體聚合物的水解，而水解有可能發(fā)生在結(jié)腸之前。
一種理想的結(jié)腸定位釋藥載體，一般來(lái)說(shuō)，這類載體需要滿足三個(gè)基本要求一是保護(hù)活性組分在經(jīng)過(guò)胃和小腸時(shí)不會(huì)受到破壞或很少受到破壞；二是藥物是以可控速率的方式在結(jié)腸釋放，即良好的靶向性；三是傳遞系統(tǒng)本身低毒，生物相容性好(在體內(nèi)可生物降解)。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述要求，本發(fā)明設(shè)計(jì)了疏水改性的pH敏聚合物凝膠體系。這種水凝膠具有獨(dú)特的溶脹性能和pH敏感性能，即在胃部較低的pH范圍內(nèi)，所制備的凝膠由于受疏水的長(zhǎng)鏈側(cè)基的控制有著很低的溶脹程度，保護(hù)著藥物免遭胃酶的破壞。在小腸內(nèi)，凝膠雖然由于pH值的增加溶脹度有所提高，但由于長(zhǎng)鏈側(cè)基的疏水效應(yīng)，溶脹較為緩慢，藥物仍然被保護(hù)著直到盲腸。在盲腸內(nèi)，凝膠的溶脹已達(dá)到能讓盲腸菌及電子載體導(dǎo)向偶氮還原位點(diǎn)的程度，凝膠被降解，藥物釋放出來(lái)。這一傳遞系統(tǒng)不僅具有良好的靶向性，而且通過(guò)控制傳遞系統(tǒng)的降解速率，可以達(dá)到控制藥物釋放速率的目的。
本發(fā)明聚合物水凝膠的制備方法是采用丙烯酸，丙烯酰胺，不同鏈長(zhǎng)的甲基丙烯酸酯和4，4′-二(甲基丙烯酰氨基)偶氮苯在有機(jī)溶劑中進(jìn)行共聚合。以上組分經(jīng)脫氧處理后，按所設(shè)計(jì)的摩爾比配成溶液，在一模腔內(nèi)進(jìn)行聚合，這種模腔是由兩塊玻璃板(13×13cm2)分別用硅油涂于內(nèi)側(cè)形成均勻的薄層，再將硅膠管(φ＝0.2mm)夾在涂有硅油一側(cè)的兩塊玻璃板之間并形成的一個(gè)空腔，四周用鐵夾固定好。聚合單體丙烯酸在共聚物組成中的含量在45-75Mol％(摩爾百分濃度)。丙烯酸的羧基(親水基)的引入賦予凝膠體系pH敏感的功能。單體丙烯酰胺在共聚物組成中的含量在15-45Mol％。不同鏈長(zhǎng)的酯基(即疏水基)在共聚物組成中的含量在4-15Mol％。其作用主要是控制凝膠體系的溶脹動(dòng)力學(xué)。不同鏈長(zhǎng)的甲基丙烯酸酯包括甲基丙烯酸正丁醇酯。甲基丙烯酸正辛醇酯、甲基丙烯酸十二醇酯、甲基丙烯酸十六醇酯。4，4′-二(甲基丙烯酰氨基)偶氮苯作為交聯(lián)劑，其用量在0.2-0.6wt％(重量百分濃度)左右。偶氮苯功能團(tuán)提供凝膠可生物降解的特性。聚合所用的溶劑可以是N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)，所用的引發(fā)劑可以是偶氮二異丁睛(AIBN)、過(guò)氧化苯甲酰，其用量為0.5-1.5wt％。聚合溫度在60-80℃，聚合時(shí)間為36-56小時(shí)。聚合反應(yīng)式如下CH2＝CH－CONH2＋CH2＝CH－COOH＋CH2＝CCH3－COOR＋ 式中R為-C4H9或-C8H17或-C12H25或-C16H33.本發(fā)明所制備的聚合物凝膠的溶脹動(dòng)力學(xué)研究表明凝膠在pH2.2～3的緩沖溶液中幾乎不溶脹，而在pH5～8的緩沖溶液中溶脹程度顯著增大。這一特性對(duì)控制藥物在胃部不釋放具有非常重要的意義。同時(shí)，亦正因?yàn)槟z在pH2.2～3的范圍內(nèi)的溶脹程度很低，所以凝膠在到達(dá)結(jié)腸之前的溶脹主要取決于其在小腸pH值范圍內(nèi)的溶脹。
凝膠在緩沖溶液中的溶脹行為遵循二級(jí)溶脹動(dòng)力學(xué)模型，即鏈松弛模型。凝膠的溶脹速率受凝膠的初始溶脹速率和平衡溶脹程度控制。因此影響初始溶脹速率和平衡溶脹程度的因素，如疏水基長(zhǎng)度、交聯(lián)程度及pH值等，亦影響凝膠的溶脹速率。當(dāng)初始溶脹速率和平衡溶脹程度一定時(shí)，溶脹速率只是時(shí)間的函數(shù)。因此調(diào)節(jié)這些影響因素，可以控制凝膠的溶脹過(guò)程或溶脹速率，繼而避免凝膠包封的藥物提前釋放在小腸內(nèi)。
本發(fā)明所制備的聚合物凝膠的體外生物降解實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下取活鼠盲腸用生理鹽水漂洗、剪碎，懸浮于VPI溶液中(1g盲腸/25mLVPI溶液)，通氮排氧，用玻璃棉過(guò)濾。然后分別取5.0mL細(xì)胞懸浮液加入到含有中性紅(neutral red)或蒸餾水、α-D-葡萄糖和凝膠的不同試管中，用磨口塞塞緊，置于真空干燥器中。將此干燥器用氮?dú)庵脫Q三次以上，置于35℃的恒溫水浴中培養(yǎng)，在不同時(shí)間間隔內(nèi)取出一只或若干只試管進(jìn)行偶氮還原分析。余下樣品按上述方法進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明盲腸菌還原芳香族偶氮化合物的系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)合系統(tǒng)，主要有①芳香族偶氮基團(tuán)(底物)。②盲腸菌。③電子載體(electron carrier/shuttle)。偶氮基團(tuán)的還原需要一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的偶氮還原酶(azoreductases)和一個(gè)細(xì)胞外的電子載體(electron carrier/shuttle)。偶氮還原是在細(xì)胞外進(jìn)行的。電子載體穿梭于偶氮化合物和偶氮還原酶之間，起傳遞電子的作用。故又被稱為electron shuttle。電子載體的還原電勢(shì)(E0)對(duì)偶氮還原率非常重要。凝膠網(wǎng)絡(luò)孔尺寸和孔密度越大的凝膠，其降解率越大，它能顯著促進(jìn)盲腸對(duì)凝膠的降解。本發(fā)明中所用電子載體的還原電勢(shì)(E0)在-200～350mV之間。這種受孔控制的現(xiàn)象稱為“孔機(jī)制”。凝膠的交聯(lián)程度和疏水基側(cè)鏈長(zhǎng)度等均能影響網(wǎng)絡(luò)的孔尺寸和孔密度。凝膠的降解率強(qiáng)烈地依賴凝膠的溶脹程度，溶脹程度越大，凝膠的降解率也越大。這一關(guān)系是凝膠降解的孔機(jī)制決定的。因而影響溶脹程度的因素，如親水基/疏水基、交聯(lián)程度、pH等，亦影響降解率。在這種凝膠降解的孔機(jī)制作用下，改變凝膠的主鏈結(jié)構(gòu)、親水基/疏水基及交聯(lián)劑的含量或長(zhǎng)度，可以調(diào)節(jié)凝膠網(wǎng)絡(luò)的孔尺寸和孔密度從而控制其降解率，并最終達(dá)到控制藥物釋放的目的。
本發(fā)明所制備的聚合物凝膠的大鼠體內(nèi)生物降解過(guò)程如下取干燥的凝膠浸入pH7.4的磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖體系中，待其達(dá)到溶脹平衡后，取出放入孔徑為0.5mm的尼龍袋中，用手術(shù)絲線將袋口縫好，待用。將200g的雄性大鼠(Sprague-Dawley)用戊巴比妥鈉麻醉，手術(shù)打開其胃部或盲腸，置入用尼龍袋封好的凝膠，并用手術(shù)絲線將袋固定在腸壁上以避免凝膠被排出體外，然后縫扎好刀口。大鼠蘇醒后，給予其飼料和水，在1～7天內(nèi)每天取出一個(gè)樣品，用蒸餾水沖洗后，置入蒸餾水中浸泡。樣品浸泡期間，不斷更換蒸餾水以除去凝膠內(nèi)部的污物。然后進(jìn)行偶氮還原分析。
研究結(jié)果表明凝膠在胃部性能穩(wěn)定，而且還會(huì)發(fā)生收縮。這對(duì)控制包封的藥物不在胃部釋放和保護(hù)藥物不受胃酸及胃酶的分解有重要意義。凝膠的體內(nèi)降解所得結(jié)果與體外一致。凝膠在體內(nèi)初步顯示出較好的生物相容性。附圖的數(shù)據(jù)反映了這一結(jié)論。


附圖凝膠的體內(nèi)降解速率(◇在大鼠結(jié)腸內(nèi)○在大鼠胃內(nèi))附圖縱坐標(biāo)為凝膠的體內(nèi)降解速率(％)
附圖橫坐標(biāo)為服藥的天數(shù)(天)
具體實(shí)施例方式
稱取丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸正丁醇酯、4，4′-二(甲基丙烯酰氨基)偶氮苯(DMAAB)、DMF(各組份用量見(jiàn)表1中凝膠A)于50mL錐形瓶中。攪拌，溶液用氮?dú)庵脫Q。加入30mgAIBN，攪拌溶解后。用注射器迅速將其注入上述玻璃板空腔內(nèi)。封好放入80℃的恒溫烘箱中。兩天后取出。打開玻璃板，將凝膠依次浸入100％乙醇，60％乙醇水溶液，30％乙醇水溶液和蒸餾水中各1～2天，得到為蒸餾水所溶脹的凝膠A。
表1.凝膠組成及制備條件AM AA n-AMADMAAB AIBN DMFGels mol％ Mol％mol％mol％ Mgg TotaL.gA49.55 40 10(n＝4) 0.530710B49.540 10(n＝8) 0.530710C49.540 10(n＝12)0.530710D49.540 10(n＝16)0.530710E49.840 10(n＝4) 0.230710F66.830 3(n＝12) 0.230710G74.820 5(n＝12) 0.230710H54.740 5(n＝12) 0.330710I54.640 5(n＝12) 0.430710G54.640 5(n＝4) 0.430710
權(quán)利要求
1.一種用于口服結(jié)腸定位釋藥傳遞載體的高分子水凝膠聚合物，其特征是這種高分子水凝膠聚合物的化學(xué)分子通式為 式中R為-C4H9
2.一種用于口服結(jié)腸定位釋藥傳遞載體的高分子水凝膠聚合物，其特征是這種高分子水凝膠聚合物的化學(xué)分子通式為 式中R為-C8H17
3.一種用于口服結(jié)腸定位釋藥傳遞載體的高分子水凝膠聚合物，其特征是這種高分子水凝膠聚合物的化學(xué)分子通式為 式中R為-C12H25
4.一種用于口服結(jié)腸定位釋藥傳遞載體的高分子水凝膠聚合物，其特征是這種高分子水凝膠聚合物的化學(xué)分子通式為 式中R為-C16H33
5.一種制備口服結(jié)腸定位釋藥傳遞載體的高分子水凝膠聚合物的方法，其特征是采用經(jīng)脫氧處理后的丙烯酸，丙烯酰胺，甲基丙烯酸酯和4，4′-二甲基丙烯酰氨基偶氮苯在作為聚合有機(jī)溶劑的N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜中進(jìn)行共聚合，其聚合溫度為60-80℃，聚合時(shí)間為36-56小時(shí)。
6.按照權(quán)利要求5所指的制備高分子水凝膠聚合物的方法，其特征是單體丙烯酸在共聚物組成中的含量在45-75Mol％，單體丙烯酰胺在共聚物組成中的含量在15-45Mol％。不同鏈長(zhǎng)的酯基在共聚物組成中的含量在4-15Mol％，不同鏈長(zhǎng)的甲基丙烯酸酯包括甲基丙烯酸正丁醇酯，甲基丙烯酸正辛醇酯、甲基丙烯酸十二醇酯、甲基丙烯酸十六醇酯。4，4′-二甲基丙烯酰氨基偶氮苯，其用量0.2-0.6wt％，引發(fā)劑是偶氮二異丁睛、過(guò)氧化苯甲酰，其用量為0.5-1.5％。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的是一種口服結(jié)腸定位釋藥傳遞載體,即一種利用高分子化學(xué)技術(shù)制備的聚合物水凝膠。這種水凝膠具有獨(dú)特的溶脹性能和pH敏感性能,保護(hù)藥物免遭胃酶的破壞。因此可作為藥物載體,靶向釋放藥物。凝膠化合物的制備方法是采用經(jīng)脫氧處理后的丙烯酸,丙烯酰胺,甲基丙烯酸酯和4,4′－二甲基丙烯酰氨基偶氮苯在作為聚合有機(jī)溶劑的N,N－二甲基甲酰胺、二甲基亞砜中進(jìn)行共聚合,其聚合溫度為60－80℃,聚合時(shí)間為36－56小時(shí)。
文檔編號(hào)A61K47/32GK1332188SQ0111439
公開日2002年1月23日 申請(qǐng)日期2001年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月1日
發(fā)明者楊亞江, 殷以華, 徐輝碧, 楊祥良 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)