本發(fā)明屬于可醫(yī)用的天然生物高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種可用于藥物控制釋放的植物單寧水凝膠及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的口服和注射等給藥方式通常導(dǎo)致人體內(nèi)藥物濃度只能維持較短的時(shí)間，血液或體內(nèi)組織液中的藥物濃度波動(dòng)較大，起不到預(yù)期的治療效果并且還可能產(chǎn)生副作用。理想的給藥方式即藥物控釋，是指能根據(jù)載體周圍環(huán)境信息的變化或人工刺激，將藥物有選擇性地定時(shí)定量地送到人體內(nèi)所需部位(即病變部位)，從而實(shí)現(xiàn)在特定的部位和時(shí)間內(nèi)，以特定的釋放速度將所載的藥物進(jìn)行釋放、使血藥濃度維持在正常作用范圍。該方法不僅可以提高藥效，獲得最優(yōu)治療效果，而且可以降低藥物的副作用，提高藥品的安全性、有效性和可靠性。水凝膠是由高分子聚合物通過(guò)非共價(jià)鍵的物理結(jié)合或共價(jià)的化學(xué)交聯(lián)而得到的三維網(wǎng)絡(luò)。由于具有大量的親水性基團(tuán)，水凝膠對(duì)水具有很高的親和力，在水中能夠溶脹吸收自身幾十倍甚至上千倍的水分，并且具有很好的保持水分的能力，因此是水溶性藥物、多肽類、蛋白以及基因等的優(yōu)良載體。當(dāng)藥物被包裹在其中時(shí)，水凝膠不僅能夠使藥物免于受到酶或胃液的破壞，而且可以解決藥物濃度不穩(wěn)定的問(wèn)題。其中，智能水凝膠能對(duì)外界環(huán)境的刺激產(chǎn)生響應(yīng)，使得凝膠溶脹或收縮從而自行控制藥物的擴(kuò)散速率，較長(zhǎng)時(shí)間地維持藥物的生物活性，實(shí)現(xiàn)藥物的控制釋放。

植物單寧廣泛地存在于植物的葉、果實(shí)、根及樹皮等部位中，是重要的天然多酚類活性物質(zhì)，也是天然產(chǎn)物中研究得比較早和較多的一類化合物。植物單寧的多酚羥基化學(xué)結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)使其呈現(xiàn)出具有較強(qiáng)的抗氧化、抗病毒、抗腫瘤等多種生物活性，而且能與蛋白質(zhì)、多糖、生物堿反應(yīng)，與金屬離子絡(luò)合，對(duì)細(xì)菌和酶的抑制，對(duì)某些農(nóng)作物病蟲害的抗性，可被用作抑菌劑、抗腫瘤藥物、抗氧化劑、防腐劑、鞣革劑、化妝品、黏合劑、水處理劑以及吸附樹脂等。

合成高分子水凝膠往往可以高效的完成藥物負(fù)載，但是其生物相容性差、不易降解，因此不適合用作體內(nèi)藥物載體。利用互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將植物單寧與高分子聚合物相融合，制備的凝膠材料可以有效地解決合成類高分子水凝膠存在的問(wèn)題。互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)是制備水凝膠類藥物載體的一種簡(jiǎn)單有效的方法。體系中，植物單寧插入到聚合物三維網(wǎng)絡(luò)中，與網(wǎng)絡(luò)中的分子鏈相互之間物理纏繞，形成多孔的結(jié)構(gòu)，依靠?jī)烧咧g的氫鍵等分子間作用力維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，最大程度地發(fā)揮植物單寧親水性高、抑菌能力強(qiáng)以及具備酸性響應(yīng)基團(tuán)的優(yōu)點(diǎn)，制備出的智能水凝膠可以滿足藥物釋放系統(tǒng)的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

解決的技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的就是為了克服合成類高分子水凝膠存在的不易降解并且缺乏功能活性基團(tuán)的缺陷而提供一種具備刺激響應(yīng)基團(tuán)、可降解、生物相容性好的植物單寧水凝膠及其制備方法和應(yīng)用，該方法操作工藝簡(jiǎn)單，實(shí)施條件溫和。

技術(shù)方案：一種植物單寧水凝膠的制備方法，步驟為：(1)將植物單寧粉末溶解于去離子水中，攪拌均勻，制成質(zhì)量濃度3％-5％的植物單寧水溶液；(2)將甲基丙烯酸羥乙酯溶解于去離子水中，攪拌均勻，制成質(zhì)量濃度20％-30％的甲基丙烯酸羥乙酯水溶液；(3)將上述植物單寧水溶液以及甲基丙烯酸羥乙酯水溶液相混合，再加入交聯(lián)劑，配制成均勻溶液；所述植物單寧:甲基丙烯酸羥乙酯:交聯(lián)劑的質(zhì)量比為(10～15)：(150～200)：(24～36)；(4)將引發(fā)劑粉末溶解于去離子水中，攪拌均勻，制成質(zhì)量濃度為1％～3％的引發(fā)劑水溶液；將有效量的引發(fā)劑水溶液加入步驟(3)所得反應(yīng)體系中；(5)將步驟(4)所得溶液倒入模具中，置于恒溫水浴鍋內(nèi)，在30℃～50℃反應(yīng)30min～60min；(6)將步驟(5)中的模具從恒溫水浴鍋中取出，可得到植物單寧水凝膠。

上述植物單寧為化香果單寧、板栗苞單寧或橡椀單寧。

上述植物單寧水溶液其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％。

上述甲基丙烯酸羥乙酯水溶液其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％。

上述引發(fā)劑為水溶性引發(fā)劑。

上述所述水溶性引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀或硝酸鈰銨。

上述交聯(lián)劑為含有不飽和雙鍵的單體，所述交聯(lián)劑為n,n’‐亞甲基雙丙烯酰胺、二丙烯醛縮季戊四醇、二乙二醇二乙烯基醚、二乙烯基‐1,4‐丁二醇醚、甲基丙烯酸2‐羥基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、雙丙酮丙烯酰胺、四烯丙氧基乙烷或乙二醇二甲基丙烯酸酯。

上述方法制得的植物單寧水凝膠。

上述植物單寧水凝膠在制備藥物載體材料中的應(yīng)用。

一種藥物載體材料，有效成分為上述植物單寧水凝膠

有益效果：(1)本發(fā)明方法制備過(guò)程高效、簡(jiǎn)潔、環(huán)保；技術(shù)實(shí)施的條件溫和，反應(yīng)時(shí)間短；技術(shù)實(shí)施工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)物無(wú)需經(jīng)特殊的后處理工序。(2)本發(fā)明方法制備的植物單寧水凝膠，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)需添加任何助劑，不存在致孔劑殘留的問(wèn)題；(3)利用本發(fā)明方法制備的植物單寧水凝膠具有ph敏感特性；(4)利用本發(fā)明方法制備的植物單寧水凝膠可以高效完成體外降解，降解速率可由植物單寧的用量進(jìn)行精確調(diào)控；(5)利用本發(fā)明方法制備的植物單寧水凝膠具備極佳的藥物負(fù)載效率；(6)利用本發(fā)明方法制備的植物單寧水凝膠可以高效的釋放藥物。

附圖說(shuō)明

圖1是植物單寧水凝膠的成膠過(guò)程示意圖；

圖2是植物單寧水凝膠在不同ph環(huán)境的溶脹平衡吸水率圖；其中a植物單寧水凝膠在ph5.0環(huán)境的溶脹平衡吸水率，b為植物單寧水凝膠在ph7.4環(huán)境的溶脹平衡吸水率；

圖3是植物單寧水凝膠的藥物負(fù)載率圖；其中a為采用3％植物單寧水溶液制備的植物單寧水凝膠的藥物負(fù)載效率，b為采用5％植物單寧水溶液制備的植物單寧水凝膠的藥物負(fù)載效率；

圖4是植物單寧水凝膠在磷酸鹽緩沖液中降解示意圖；

圖5是植物單寧水凝膠釋放阿霉素的示意圖；其中a為采用3％植物單寧水溶液制備的植物單寧水凝膠的阿霉素釋放曲線，b為采用5％植物單寧水溶液制備的植物單寧水凝膠的阿霉素釋放曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，取化香果單寧加入去離子水，磁力攪拌直至化香果單寧完全溶解，配制成質(zhì)量百分比濃度3％的化香果單寧水溶液。取甲基丙烯酸羥乙酯加入去離子水，攪拌均勻，制成質(zhì)量百分比濃度30％甲基丙烯酸羥乙酯水溶液。將兩種溶液按質(zhì)量比3:1混合后置于0℃的冰浴中，氬氣環(huán)境中攪拌1小時(shí)。之后加入24mg二乙烯基-1,4-丁二醇醚繼續(xù)攪拌10分鐘。取過(guò)硫酸鉀加入去離子水，攪拌均勻，制成質(zhì)量百分比濃度2％引發(fā)劑水溶液。用移液槍滴加2ml引發(fā)劑水溶液，繼續(xù)機(jī)械攪拌10分鐘。將此混合液從冰浴中取出，倒入模具中，將此模具置于恒溫水浴鍋中，在50℃反應(yīng)30min。然后將模具取出，可得到化香果單寧水凝膠。

將凝膠樣品置于冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行干燥，24小時(shí)后，將凍干樣品取出，稱重，然后置于ph7.4的磷酸鹽緩沖液中3天，待凝膠溶脹平衡后進(jìn)行測(cè)試。在指定的時(shí)間內(nèi)將樣品取出，用濕濾紙擦掉表面的溶液，然后稱重。利用溶脹平衡吸水率計(jì)算公式：溶脹平衡吸水率(％)＝溶脹平衡凝膠重量/凍干凝膠初始重量×100，如圖2所示。由圖2可知，化香果單寧水凝膠在ph5.0環(huán)境的溶脹平衡吸水率比其在ph7.4環(huán)境的溶脹平衡吸水率更高。

將70mg凍干凝膠樣品置于20ml100μg/ml的阿霉素水溶液中，在室溫下慢速震蕩24小時(shí)。隨后將溶脹的凝膠樣品小心取出，用去離子水洗滌表面的阿霉素，并收集洗液。利用紫外分光光度法，通過(guò)計(jì)算阿霉素溶液的濃度差計(jì)算阿霉素的負(fù)載率。標(biāo)準(zhǔn)曲線：y＝0.0092x+0.0107，r2＝0.9993。檢測(cè)波長(zhǎng)為481nm。得出如圖3中a所示的阿霉素的負(fù)載率。由圖3中a可知，采用3％化香果單寧水溶液制備的水凝膠藥物負(fù)載率偏低。

實(shí)施例2

如圖1所示，取化香果單寧加入去離子水，磁力攪拌直至化香果單寧完全溶解，配制成質(zhì)量百分比濃度5％的化香果單寧水溶液。取甲基丙烯酸羥乙酯加入去離子水，攪拌均勻，制成質(zhì)量百分比濃度30％甲基丙烯酸羥乙酯水溶液。將兩種溶液按質(zhì)量比3:1混合后置于0℃的冰浴中，氬氣環(huán)境中攪拌1小時(shí)。之后加入24mg二乙烯基-1,4-丁二醇醚繼續(xù)攪拌10分鐘。取過(guò)硫酸鉀加入去離子水，攪拌均勻，制成質(zhì)量百分比濃度2％引發(fā)劑水溶液。用移液槍滴加2ml引發(fā)劑水溶液，繼續(xù)機(jī)械攪拌10分鐘。將此混合液從冰浴中取出，倒入模具中，將此模具置于恒溫水浴鍋中，在50℃反應(yīng)30min。然后將模具取出，可得到化香果單寧水凝膠。

將70mg凍干凝膠樣品置于20ml100μg/ml的阿霉素水溶液中，在室溫下慢速震蕩24小時(shí)。隨后將溶脹的凝膠樣品小心取出，用去離子水洗滌表面的阿霉素，并收集洗液。利用紫外分光光度法，通過(guò)計(jì)算阿霉素溶液的濃度差計(jì)算阿霉素的負(fù)載率。標(biāo)準(zhǔn)曲線：y＝0.0092x+0.0107，r2＝0.9993。檢測(cè)波長(zhǎng)為481nm。得出如圖3中b所示的阿霉素的負(fù)載率。由圖3中b可知，采用5％化香果單寧水溶液制備的水凝膠藥物負(fù)載率較高。

實(shí)施例3

如圖1所示，取板栗苞單寧加入去離子水，磁力攪拌直至板栗苞單寧完全溶解，配制成質(zhì)量百分比濃度4％的板栗苞單寧水溶液。取甲基丙烯酸羥乙酯加入去離子水，攪拌均勻，制成質(zhì)量百分比濃度20％甲基丙烯酸羥乙酯水溶液。將兩種溶液按質(zhì)量比3:1混合后置于0℃的冰浴中，氬氣環(huán)境中攪拌1小時(shí)。之后加入36mg雙丙酮丙烯酰胺繼續(xù)攪拌10分鐘。取過(guò)硫酸銨加入去離子水，攪拌均勻，制成質(zhì)量百分比濃度1％引發(fā)劑水溶液。用移液槍滴加2ml引發(fā)劑水溶液，繼續(xù)機(jī)械攪拌10分鐘。將此混合液從冰浴中取出，倒入模具中，將此模具置于恒溫水浴鍋中，在30℃反應(yīng)45min。然后將模具取出，可得到板栗苞單寧水凝膠。

將凍干的凝膠樣品置于去離子水中3天，待凝膠溶脹平衡后，將樣品置于ph7.4的磷酸鹽緩沖液中，在37℃條件下進(jìn)行測(cè)試。在指定的時(shí)間內(nèi)將樣品取出，用濕濾紙擦掉表面的溶液，然后稱重。利用剩余質(zhì)量百分率計(jì)算公式：剩余質(zhì)量百分率(％)＝指定時(shí)間凝膠重量/溶脹平衡凝膠初始重量×100，計(jì)算得到如圖4所示的降解速率曲線。

實(shí)施例4

如圖1所示，取橡椀單寧加入去離子水，磁力攪拌直至化香果單寧完全溶解，配制成質(zhì)量百分比濃度3％的橡椀單寧水溶液。取甲基丙烯酸羥乙酯加入去離子水，攪拌均勻，制成質(zhì)量百分比濃度25％甲基丙烯酸羥乙酯水溶液。將兩種溶液按質(zhì)量比3:1混合后置于0℃的冰浴中，氬氣環(huán)境中攪拌1小時(shí)。之后加入30mg四烯丙氧基乙烷繼續(xù)攪拌10分鐘。取過(guò)硫酸鉀加入去離子水，攪拌均勻，制成質(zhì)量百分比濃度3％引發(fā)劑水溶液。用移液槍滴加2ml引發(fā)劑水溶液，繼續(xù)機(jī)械攪拌10分鐘。將此混合液從冰浴中取出，倒入模具中，將此模具置于恒溫水浴鍋中，在40℃反應(yīng)60min。然后將模具取出，可得到化香果單寧水凝膠。

將負(fù)載阿霉素的凝膠樣品分別置于40ml的ph5.0的磷酸鹽緩沖液中，在37℃的恒溫?fù)u床中震蕩，震蕩速度為100轉(zhuǎn)/分，震蕩環(huán)境避光。在指定的時(shí)間點(diǎn)，將2ml釋放液取出，馬上補(bǔ)充2ml新鮮的磷酸鹽溶液。利用紫外分光光度法，在481nm波長(zhǎng)處進(jìn)行檢測(cè)。釋放液中阿霉素的濃度利用上述標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行計(jì)算。累積釋放百分率(er)用下列公式計(jì)算：

er(％)＝(veσ1^n-1ci+v0cn)/mdox×100

其中，mdox為凝膠吸附的阿霉素總量，v0為釋放介質(zhì)總體積，ve為取樣體積，cn表示阿霉素在第n次取樣中的濃度。所有測(cè)試均重復(fù)三次，計(jì)算得到如圖5中a所示的釋放曲線。由圖5中a所示的釋放曲線可知，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的橡椀單寧制備的水凝膠，藥物釋放量較低。

實(shí)施例5

如圖1所示，取橡椀單寧加入去離子水，磁力攪拌直至化香果單寧完全溶解，配制成質(zhì)量百分比濃度5％的橡椀單寧水溶液。取甲基丙烯酸羥乙酯加入去離子水，攪拌均勻，制成質(zhì)量百分比濃度25％甲基丙烯酸羥乙酯水溶液。將兩種溶液按質(zhì)量比3:1混合后置于0℃的冰浴中，氬氣環(huán)境中攪拌1小時(shí)。之后加入30mg四烯丙氧基乙烷繼續(xù)攪拌10分鐘。取過(guò)硫酸鉀加入去離子水，攪拌均勻，制成質(zhì)量百分比濃度3％引發(fā)劑水溶液。用移液槍滴加2ml引發(fā)劑水溶液，繼續(xù)機(jī)械攪拌10分鐘。將此混合液從冰浴中取出，倒入模具中，將此模具置于恒溫水浴鍋中，在40℃反應(yīng)60min。然后將模具取出，可得到化香果單寧水凝膠。

將負(fù)載阿霉素的凝膠樣品分別置于40ml的ph5.0的磷酸鹽緩沖液中，在37℃的恒溫?fù)u床中震蕩，震蕩速度為100轉(zhuǎn)/分，震蕩環(huán)境避光。在指定的時(shí)間點(diǎn)，將2ml釋放液取出，馬上補(bǔ)充2ml新鮮的磷酸鹽溶液。利用紫外分光光度法，在481nm波長(zhǎng)處進(jìn)行檢測(cè)。釋放液中阿霉素的濃度利用上述標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行計(jì)算。累積釋放百分率(er)用下列公式計(jì)算：

er(％)＝(veσ1^n-1ci+v0cn)/mdox×100

其中，mdox為凝膠吸附的阿霉素總量，v0為釋放介質(zhì)總體積，ve為取樣體積，cn表示阿霉素在第n次取樣中的濃度。所有測(cè)試均重復(fù)三次，計(jì)算得到如圖5中a所示的釋放曲線。由圖5中b所示的釋放曲線可知，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的橡椀單寧制備的水凝膠，藥物釋放量更高。