專利名稱：納米級胰島素及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及治療糖尿病的特效藥胰島素，具體涉及一種可口服的納米級胰島素及其制備方法。
背景技術：
糖尿病是位于心血管疾病和癌癥之后威脅人類健康的一大疾病。據(jù)1998美國糖尿病協(xié)會年度報告中指出，目前世界范圍內糖尿病患者約為I. 35億人，到2025年，估計糖尿病患者將上升到3億人，其中發(fā)達國家由5100萬增加到7200萬，增加42% ;而發(fā)展中國家由8400萬躍進到2. 28億人，增幅達170%。在發(fā)達國家中，美國糖尿病患者接近1600萬，約占美國總人口的5. 9%，為此美國每年在預防和治療糖尿病上約花費1000億美元左右。我 國的糖尿病患病狀況也不容樂觀。1998年的統(tǒng)計表明，我國有2000多萬糖尿病患者，25歲至64歲的人群中發(fā)病率為2. 5%。隨著我國人口的日益老齡化以及現(xiàn)代人生活方式的改變，預防和治療糖尿病已經引起了廣泛的關注。胰島素于1921年由加拿大人Banting首先發(fā)現(xiàn)，1922年開始用于臨床，是目前治療糖尿病的最有效的藥物之一。長期以來，胰島素一直以注射給藥為主，胰島素是I型和中重度II型糖尿病患者每日治療中不可缺少的藥物。由于胰島素生物半衰期短，糖尿病患者需要終生每日皮下注射胰島素，長期頻繁注射給患者帶來很大痛苦和諸多不便，而且長期注射胰島素還可能產生皮下脂肪萎縮、出現(xiàn)浮腫等，超劑量給藥還會引起低血糖休克等多種不良反應。因此，研制開發(fā)非注射給藥的胰島素制劑是近年來國內外研究的熱點。口服給藥是胰島素最理想的給藥方式，其主要的優(yōu)點在于(I)容易模擬人體胰腺自然分泌胰島素的生理模式；(2)經正常肝代謝路徑代謝，可以減低糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生；(3)服用方便，患者順應性好。但不經特殊的技術處理的普通胰島素口服制劑生物利用度只有O. 1% O. 2%，無臨床意義。其主要原因有以下幾點(I)胰島素是一種肽類激素，其在胃液酸性環(huán)境和消化道各種蛋白酶的作用下，極易降解失活；(2)胰島素分子量為6000左右，且分子間有很強的聚合趨勢，從而使其難以通過擴散被胃腸壁的上皮細胞層吸收；(3)存在肝臟首過效應，生物利用度低；(4)制備過程中的胰島素構象問題。胰島素的口服給藥一直是一個世界性的難題。納米藥物是將藥物溶解、包封或吸附于載體上而制成的納米尺寸的微粒，將胰島素制成納米粒制劑，可以極大地改善胰島素的吸收。目前有關該方向的研究報道雖不少，但仍未能從根本上解決胰島素的口服生物利用度低的問題，口服后，很大一部分納米粒不被吸收而直接排出體外，只有一小部分納米粒被吸收，如果藥物吸收在低水平波動，那么其吸收劑量的百分誤差將是顯著的，對于一個給定劑量來說，如果微粒的攝取超過了預期值，那么毒性將會產生；而如果吸收的量較少或使藥物濃度低于治療的劑量范圍，導致治療失敗
發(fā)明內容
針對胰島素口服生物利用度低，以及現(xiàn)有的胰島素注射劑毒副作用嚴重、使用不便的缺陷，本發(fā)明的第一個目的是提供一種可制成口服制劑的納米級胰島素顆粒。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種納米級胰島素顆粒，其特征在于以二氧化硅氣凝膠作為胰島素的載體。進一步地，所述胰島素與所述二氧化硅氣凝膠的質量比為1:0. 5 20。為了進一步提高該納米級胰島素顆粒的緩釋作用，優(yōu)選在顆粒中加入PEG。進一步地，所述PEG的分子量為400 20000。進一步地,所述PEG與所述胰島素的質量比為1:05 20。
上述納米級胰島素顆粒可制成藥學上可接受的口服制劑。進一步地，所述口服制劑為片劑、丸劑、散劑、膠囊劑、顆粒劑或混懸劑。上述納米級胰島素顆?？芍瞥伤帉W上可接受的注射劑或栓劑。本發(fā)明的另一個目的是提供上述納米級胰島素顆粒的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(I)將胰島素溶解于O. 01mol/L的鹽酸溶液中；(2)向上述鹽酸溶液中加入二氧化硅氣凝膠；(3)待胰島素與二氧化硅氣凝膠吸附完全后吸附完全后，干燥；(4)將PEG溶解于無水乙醇中；(5)將步驟(3)干燥所得的固體加入步驟(4)的乙醇溶液中；(6)將步驟(5)的乙醇溶液送入乳化機中乳化；(7)步驟(6)所得乳化液于恒溫干燥箱中干燥；(8)研磨步驟(7)干燥所得的固體，并過200目篩，即得納米級胰島素顆粒。當步驟(2)中所述的二氧化硅氣凝膠具有疏水性時，在加入鹽酸溶液之前需先經300 1000°C熱處理使其表面的烷基消失而具有親水性。進一步地，步驟(3)中所述的干燥為自然干燥或冷凍干燥。本發(fā)明所使用的二氧化硅氣凝膠優(yōu)選具有以下特性的二氧化硅氣凝膠孔隙率為95 99%、孔徑為10 50nm、比表面積為200 1000m2/g、密度為3 300kg/m3、組成網(wǎng)絡的膠體顆粒直徑為I 50nm。有益效果I、本發(fā)明首次以二氧化硅氣凝膠為載體成功制備了納米級胰島素，與現(xiàn)有的納米級胰島素不同，該納米級胰島素的直徑在IOOnm以下，達到了材料學范疇的納米級別，是真正意義上的納米級胰島素。盡管直徑小于I μ m的粒子都被稱為納米粒，然而人們傾向于研制粒徑小于IOOnm的粒子，因為這些粒子會表現(xiàn)出一些獨特的物理性質，并因此顯示出潛在不同的和有用的生物學特性。如，受機體毛細血管的微循環(huán)以及細胞屏障所限，能夠進入血液循環(huán)進而被機體吸收的藥物粒子的最佳粒徑為10 lOOnm。因此，本發(fā)明的納米級胰島素在生物利用度方面有了質的飛躍。2、本發(fā)明的納米級胰島素顆粒的載藥量可以達到90%以上，是現(xiàn)有的脂質體納米粒、聚合物納米粒等所望塵莫及的，其載藥量可與納米晶型藥物混懸劑相媲美，但制作方法更簡單，成本更低廉。3、本發(fā)明的納米級胰島素顆粒中，胰島素被裝載在二氧化硅氣凝膠無數(shù)的納米級空穴中，形成不會團聚的獨立“納米分散體”，結構極其穩(wěn)定，直接破解了微納米藥物研究中因團聚不能成藥、難溶藥物很難提高生物利用度等制劑學國際難題。4、口服胰島素一直被視為制藥領域的最高端技術，數(shù)十年久攻不克。本發(fā)明提供的納米級胰島素，實現(xiàn)了以納米攝取為主要吸收方式的全新口服機理，又以“納米固體分散體”的全新結構使得胰島素的藥效大大增加，得以口服吸收，突破了胰島素口服無法吸收的國際禁區(qū)。首次在材料層面直接實現(xiàn)了口服取代注射的生物利用度。胰島素口服劑型取代注射劑型的出現(xiàn)帶來治療糖尿病藥物的革命性進步?？诜┬屯瑫r克服了注射劑型制造過程復雜、車間設備和包裝要求高、生產成本高缺陷。5、本發(fā)明的納米級胰島素中作為載體所使用的二氧化硅氣凝膠的前體為廉價、易得、且已經在藥物及食品中廣泛應用、具有國家及國際標準的使用多年的硅基藥食用輔料，其也是《藥用輔料手冊》中記載的輔料之 一，故本發(fā)明的納米級胰島素的安全性是可靠的。下面通過糖尿病模型小鼠的治療實驗來說明本發(fā)明的納米級胰島素對糖尿病的治療效果I材料與方法I. I儀器和材料胰島素(27. 8u/mg，江蘇萬邦生物醫(yī)藥股份有限公司)，二氧化硅氣凝膠，PEG 600，PEG 4000，PEG 6000，PEG10000，鹽酸、無水乙醇均為 AR 級；小鼠，BALB/c, SPF級，雄性，體重16±2g，廣東省醫(yī)學實驗動物中心提供，合格證號SCXK (粵)2008-0002 ；冷凍干燥機，北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司；電熱恒溫干燥箱，；超聲乳化機；血糖儀，羅氏公司；血糖試紙，羅氏公司；速效胰島素注射液，江蘇萬邦生物醫(yī)藥股份有限公司；諾和靈30R注射液，丹麥諾和諾德公司。I. 2 方法I. 2. I取小鼠50只，雄性，禁食12h，精密稱取STZ 200mg，用檸檬酸緩沖溶液溶解，以200mg/kg劑量分別給小鼠腹腔注射，然后正常飼養(yǎng)小鼠6天，使小鼠血糖升高形成糖尿病病理模型。1.2.2將上述注射STZ的糖尿病小鼠27只，禁食8小時后隨機均分成9組，每組3只，A組為正常對照組，B組為皮下注射速效胰島素(3U/kg)，C組為皮下注射諾和靈30R(3U/kg)，D組為皮下注射納米胰島素_PEG600(3U/kg)，E組為口服納米胰島素-PEG600 (1000U/kg), F組為皮下注射納米胰島素-PEG4000 (3U/kg)，G組為口服納米胰島素PEG-4000(1000U/g), H組為皮下注射納米胰島素-PEG6000 (3U/kg)，I組為口服納米胰島素-6000(1000U/kg)，分別于給藥前與給藥后0. 5h、lh、2h、3h、4h、6h、8h，小鼠剪尾取血，用血糖儀測量血糖的變化。2實驗結果2. I實驗結果數(shù)據(jù)采用血糖值表示，測量結果見表I。表I納米胰島素對糖尿病模型小鼠的治療效果
權利要求
1.一種納米級胰島素顆粒，其特征在于以二氧化硅氣凝膠作為胰島素的載體。
2.根據(jù)權利要求I所述的納米級胰島素顆粒，其特征在于所述胰島素與所述二氧化硅氣凝膠的質量比為1:0. 5 20。
3.根據(jù)權利要求I所述的納米級胰島素顆粒，其特征在于所述納米級胰島素顆粒還包括PEG。
4.根據(jù)權利要求3所述的納米級胰島素顆粒，其特征在于所述PEG的分子量為400 20000。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的納米級胰島素顆粒，其特征在于所述PEG與所述胰島素的質量比為1:0. 5 20。
6.根據(jù)權利要求I至5任意一項所述的納米級胰島素顆粒制成的藥學上可接受的口服制劑。
7.根據(jù)權利要求6所述的口服制劑，其特征在于所述口服制劑為片劑、丸劑、散劑、膠囊劑、顆粒劑或混懸劑。
8.根據(jù)權利要求I至5任意一項所述的納米級胰島素顆粒制成的藥學上可接受的注射劑或栓劑。
9.權利要求3、4或5所述的納米級胰島素顆粒的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)將胰島素溶解于0.01mol/L的鹽酸溶液中； (2)向上述鹽酸溶液中加入二氧化硅氣凝膠； (3)待胰島素與二氧化硅氣凝膠吸附完全后，干燥； (4)將PEG溶解于無水乙醇中； (5)將步驟(3)干燥所得的固體加入步驟(4)的乙醇溶液中； (6)將步驟(5)的乙醇溶液送入乳化機中乳化； (7)步驟(6)所得乳化液于恒溫干燥箱中干燥； (8)研磨步驟(7)干燥所得的固體，并過200目篩，即得納米級胰島素顆粒。
10.權利要求9所述的納米級胰島素顆粒的制備方法，其特征在于當步驟(2)中所述的二氧化硅氣凝膠具有疏水性時，在加入鹽酸溶液之前需先經300 1000°C熱處理使其具有親水性。
全文摘要
納米級胰島素及其制備方法，涉及治療糖尿病的特效藥胰島素。針對胰島素口服生物利用度低，以及現(xiàn)有的胰島素注射劑毒副作用嚴重、使用不便的缺陷，本發(fā)明的第一個目的是提供一種可制成口服制劑的納米級胰島素顆粒，其特征在于以二氧化硅氣凝膠作為胰島素的載體；本發(fā)明的另一個目的是提供上述納米級胰島素顆粒的制備方法，其特征在于先將胰島素溶解于0.01mol/L的鹽酸溶液中，加入二氧化硅氣凝膠，待吸附完全后，干燥待用；再將PEG溶解于無水乙醇中，并加入上述干燥后的固體，送入乳化機中乳化，所得乳化液于恒溫干燥箱中干燥，研磨，過200目篩，即得納米級胰島素顆粒。本發(fā)明的納米級胰島素特別適宜口服。
文檔編號A61K47/04GK102961340SQ20121053708
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權日2012年12月13日
發(fā)明者張旭旭, 張志安, 王瀟瀟, 武超 申請人:清華大學深圳研究生院