乙酰胆碱类药物的纳米载药系统的制作方法

专利名称：乙酰胆碱类药物的纳米载药系统的制作方法
技术领域：
本发明属于医药领域，涉及一种纳米载药系统，具体涉及一种可进入中枢神经元 溶酶体的，用于神经退行性病变例如老年性痴呆的治疗以及提高学习和记忆能力的纳米乙 酰胆碱载药系统以及该纳米载药系统的制备方法。
背景技术：
神经退行性病变是包括老年性痴呆(AD)在内的一类与神经系统相关的疾病。神 经退行性病变的各种病理过程，最终会导致神经元的损伤，神经介质的合成障碍。神经退行 性病变在临床上表现为学习记忆能力降低或智力低下。乙酰胆碱是中枢胆碱能神经系统的 天然介质，增加中枢神经系统内乙酰胆碱浓度，可以提高患者的学习记忆能力，改善智力障 碍。但是，乙酰胆碱为季铵化合物，脂溶性低，口服不能被吸收，注射后不能通过血脑屏障。 在血液中易被血液中的酯酶水解，因而不具有临床应用价值。目前临床上只能通过使用乙 酰胆碱酯酶抑制剂来减少中枢神经系统中乙酰胆碱的破坏，增加其浓度，提高AD患者的学 习记忆能力，改善其智力障碍。如上所述，如果能将乙酰胆碱类药物吸附于某种载体制成乙酰胆碱递送体系，且 这种递送体系能够将其运送到中枢神经系统，就能提高中枢神经系统中的乙酰胆碱浓度， 对AD患者进行有效的治疗。如要将乙酰胆碱运送到中枢神经系统，需要解决的关键问题包 括①使乙酰胆碱能够被胃肠道吸收；②吸收后的乙酰胆碱不被血液中的酯酶破坏；③使 乙酰胆碱能够进入中枢神经系统；④进入中枢神经系统后的乙酰胆碱能够进入神经元；⑤ 进入中枢神经系统后乙酰胆碱能够自递送系统中释放出来，并被神经元以神经介质的方式 存储起来。在神经冲动到来时释放到突触间隙。最终达到提高患者的学习记能力，对AD等 智力障碍的患者起到治疗作用的目的。因此，目前急于需要有一种以中枢神经系统神经元为最终靶标的药物递送系统。

发明内容
本发明的目的是克服乙酰胆碱类药物投药障碍。本发明人令人惊奇地发现，通过 乙酰胆碱类药物吸附到具有特定形状的纳米碳管中，可以提供一种能够携带乙酰胆碱类药 物、高度靶向中枢神经元、选择性增加中枢神经元内乙酰胆碱储备的乙酰胆碱类药物的递 送系统，从而为临床上提供一种经元靶向给药和治疗技术。本发明基于以上发现而得以完 成。发明概述为此，本发明第一方面提供了一种纳米载药系统，其包含纳米碳管和与该纳米碳 管吸附的乙酰胆碱类药物。根据本发明第一方面任一项所述的纳米载药系统，其中所述的乙酰胆碱类药物选 自乙酰胆碱、溴化乙酰胆碱、氯化乙酰胆碱、碘化乙酰胆碱、氟化乙酰胆碱、硫代乙酰胆碱、 或其混合物。在一个实施方案中，所述的乙酰胆碱类药物是乙酰胆碱。在一个实施方案中，所述的乙酰胆碱类药物是溴化乙酰胆碱。在一个实施方案中，所述的乙酰胆碱类药物是氯 化乙酰胆碱。在一个实施方案中，所述的乙酰胆碱类药物是硫代乙酰胆碱。根据本发明第一方面任一项所述的纳米载药系统，其中所述的纳米碳管选自单 壁纳米碳管、多壁纳米碳管、或二者任意比例的混合物。在一个实施方案中，所述的纳米碳 管为单壁纳米碳管。在一个实施方案中，所述的纳米碳管为多壁纳米碳管。在一个实施方 案中，所述的纳米碳管为单壁纳米碳管和多壁纳米碳管的混合物。根据本发明第一方面任一项所述的纳米载药系统，其中所述的纳米碳管是经剪切 处理的短纤维状。根据本发明第一方面任一项所述的纳米载药系统，其中所述的纳米碳管的长度为 30-500nm，优选为 40_400nm，优选为 50_300nm，优选为 60_250nm，优选为 75_200nm。在一个 实施方案中，所述的纳米碳管的长度例如为30-100nm、100_200nm、200_300nm、300_400nm、 400-500nm，或者例如为 50_150nm、150-250nm、250-350nm、350-500nm。在一个实施方案中，
所述的纳米碳管的长度是其平均长度。根据本发明第一方面任一项所述的纳米载药系统，其载药量以所述乙酰胆碱类药 物重量占所述纳米碳管重量的百分数计，为2-50%，优选为5-40%，优选为10-40%，优选 为15-30%。在一个实施方案中，所述的载药量例如为2-10%、10-20%、20-30%、30-40%、 40-50%，或者例如为 5-15%, 15-25%、25-35%、35-50%。根据本发明第一方面任一项所述的纳米载药系统，其中所述乙酰胆碱类药物被吸 附在所述纳米碳管的分子表面或其腔内。根据本发明第一方面任一项所述的纳米载药系统，其中含有的非特异性吸附的乙 酰胆碱类药物占总的非特异性吸附的乙酰胆碱类药物的量为小于20%，优选小于15%，优 选小于10%，优选小于7. 5%，优选小于5%，优选小于2%。在本发明第一方面任一项所述 的纳米载药系统的一个实施方案中，其基本上不含有非特异性吸附的乙酰胆碱类药物。根据本发明第一方面任一项所述的纳米载药系统，其是通过本发明第二方面任一 项所述制备方法制备得到的。本发明第二方面提供了本发明第一方面任一项所述纳米载药系统的制备方法，其 包括使乙酰胆碱类药物与纳米碳管吸附的步骤。根据本发明第二方面任一项所述的方法，其中所述的纳米碳管选自单壁纳米碳 管、多壁纳米碳管、或二者任意比例的混合物。在一个实施方案中，所述的纳米碳管为单壁 纳米碳管。在一个实施方案中，所述的纳米碳管为多壁纳米碳管。在一个实施方案中，所述 的纳米碳管为单壁纳米碳管和多壁纳米碳管的混合物。根据本发明第二方面任一项所述的方法，其中所述的纳米碳管是经剪切处理的短 纤维状。根据本发明第二方面任一项所述的方法，其中所述的纳米碳管的长度为 30-500nm,优选为 40_400nm，优选为 50_300nm，优选为 60_250nm，优选为 75_200nm。在一个 实施方案中，所述的纳米碳管的长度例如为30-100nm、100-200nm、200-300nm、300-400nm、 400-500nm，或者例如为 50_150nm、150-250nm、250-350nm、350-500nm。在一个实施方案中，
所述的纳米碳管的长度是其平均长度。根据本发明第二方面任一项所述的方法，其中所述的纳米碳管是通过使具有较长
4纤维的纳米碳管通过高速剪切装置(例如但不限于高速勻浆器)经高速剪切处理，使较长 纤维的纳米碳管断裂成所需长度的纤维片段而得到的。在本发明第二方面任一项所述方法 的一个实施方案中，所述的纳米碳管是通过以下剪切处理过程获得的将纳米碳管(CNT) 用pH 6. 5 7. 5磷酸缓冲液制成混悬液，用高速勻浆器在10000 30000转下进行高速剪 切5 60min，使CNT巨大的分子纤维断裂成不同长度的纤维片段。根据本发明第二方面任一项所述的方法，其中所述的吸附是通过以下处理过程完 成的使乙酰胆碱类药物溶解于水中，再将所述纳米碳管加入该溶液中，超声吸附处理5 60min。在本发明第二方面任一项所述方法的一个实施方案中，所述的吸附是通过以下处理 过程完成的将乙酰胆碱类药物溶于三蒸水中，终浓度为0. 2 20mM/L ；将CNT加入乙酰胆 碱类药物溶液中，超声震荡混勻后，继续在超声条件下吸附30min，CNT分子上的π电子与 乙酰胆碱类药物上的季铵阳离子头部形成配位键而将乙酰胆碱类药物吸附到CNT分子表 面或其腔内。本发明第三方面提供了一种药物组合物，其包含治疗和/或预防有效量的本发明 第一方面任一项所述的纳米载药系统，以及任选的一种或多种药学可接受的载体或赋形 剂。本发明的药物组合物可以是溶液剂、片剂、胶囊或注射剂；这些药物组合物可以通过注 射途径给药或口服给药。在本发明第三方面的一个实施方案中，本发明纳米载药系统或其 药物组合物优选通过口服给药。根据本发明第三方面任一项的药物组合物，其中所述的药 物组合物可以将其中的乙酰胆碱类药物投递进入到中枢神经系统。根据本发明第三方面任 一项的药物组合物，其中所述的药物组合物可以将其中的乙酰胆碱类药物投递进入到神经兀。本发明第四方面提供了本发明第一方面任一项所述的纳米载药系统或者本发明 第三方面任一项所述药物组合物在制备用于治疗和/或预防与神经退行性病变相关的疾 病或症状的药物中的用途。根据本发明第四方面任一项的用途，其中所述的与神经退行性 病变相关的疾病或症状包括但不限于老年性痴呆(缩写为AD)，如早老性痴呆、肌肉萎缩性 脊髓侧索硬化症、共济失调毛细血管扩张症、牛海绵状脑病、克雅二氏病、亨丁顿舞蹈症、小 脑萎缩症、多发性硬化症、脑缺血等可以引起记忆和学习能力降低或智力低下的疾病；优选 老年性痴呆、早老性痴呆、牛海绵状脑病和学习记忆能力降低或智力低下。本发明第五方面提供了本发明第一方面任一项所述的纳米载药系统或者本发明 第三方面任一项所述药物组合物在制备用于治疗和/或预防与中枢神经系统中乙酰胆碱 浓度不足和/或缺乏相关的疾病或症状的药物中的用途。根据本发明第五方面任一项的用 途，其中所述的与中枢神经系统中乙酰胆碱浓度不足和/或缺乏相关的疾病或症状包括但 不限于老年性痴呆(缩写为AD)，如早老性痴呆、肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症、共济失调毛 细血管扩张症、牛海绵状脑病、克雅二氏病、亨丁顿舞蹈症、小脑萎缩症、多发性硬化症、脑 缺血等可以引起记忆和学习能力降低或智力低下的疾病、学习记忆能力降低或智力低下； 优选老年性痴呆、早老性痴呆、牛海绵状脑病和学习记忆能力降低或智力低下。根据本发明第四方面或第五方面任一项的用途，其中所述的乙酰胆碱类药物进入 到中枢神经系统。根据本发明第四方面或第五方面任一项的用途，其中所述的乙酰胆碱类 药物进入到神经元。本发明第六方面提供了一种在有需要的哺乳动物中治疗和/或预防与神经退行性病变相关的疾病或症状的方法，或者在有需要的哺乳动物中治疗和/或预防与中枢神经 系统中乙酰胆碱浓度不足和/或缺乏相关的疾病或症状的方法，所述方法包括给有需要的 哺乳动物施用治疗和/或预防有效量的本发明第一方面任一项所述的纳米载药系统或者 本发明第三方面任一项所述药物组合物。根据本发明第六方面的方法，其中所述的与神经 退行性病变相关的疾病或症状或者与中枢神经系统中乙酰胆碱浓度不足和/或缺乏相关 的疾病或症状包括但不限于老年性痴呆(缩写为AD)，如早老性痴呆、肌肉萎缩性脊髓侧 索硬化症、共济失调毛细血管扩张症、牛海绵状脑病、克雅二氏病、亨丁顿舞蹈症、小脑萎缩 症、多发性硬化症、脑缺血等可以引起记忆和学习能力降低或智力低下的疾病和学习记忆 能力降低或智力低下；优选老年性痴呆、早老性痴呆、牛海绵状脑病和学习记忆能力降低或 智力低下。根据本发明，另一个令人惊奇的发现是，发现具有特定形状的纳米碳管可以用于 将药物特别是小分子物质递送到神经元特别是神经元的溶酶体中。这一发现对于神经系统 靶向给药具有重要意义。因此，本发明第七方面提供了纳米碳管在制备用于将药物例如小分子物质递送到 神经元特别是神经元的溶酶体中的纳米载药系统或包含该纳米载药系统的药物组合物中 的用途。根据本发第七方面任一项的用途，其中所述的纳米碳管选自单壁纳米碳管、多壁 纳米碳管、或二者任意比例的混合物。在一个实施方案中，所述的纳米碳管为单壁纳米碳 管。在一个实施方案中，所述的纳米碳管为多壁纳米碳管。在一个实施方案中，所述的纳米 碳管为单壁纳米碳管和多壁纳米碳管的混合物。根据本发第七方面任一项的用途，其中所述的纳米碳管是经剪切处理的短纤维 状。根据本发第七方面任一项的用途，其中所述的纳米碳管的长度为30-500nm，优选 为40-400nm，优选为50_300nm，优选为60_250nm，优选为75_200nm。在一个实施方案中，所 述的纳米碳管的长度例如为 30-100nm、100-200nm、200-300nm、300-400nm、400-500nm，或者 例如为50-150nm、150-250nm、250-350nm、350-500nm。在一个实施方案中，所述的纳米碳管
的长度是其平均长度。根据本发第七方面任一项的用途，其中所述的药物是含有季铵阳离子基团的药 物。根据本发第七方面任一项的用途，其中所述的药物是需要进入神经元中的药物。 根据本发第七方面任一项的用途，其中所述的药物是需要进入神经元的溶酶体中的药物。 在本发第七方面任一项用途的一个实施方案中，其中所述的药物是乙酰胆碱类药物。在本 发明第七方面任一项用途的一个实施方案中，其中所述的药物是选自下列的乙酰胆碱类药 物乙酰胆碱、溴化乙酰胆碱、氯化乙酰胆碱、碘化乙酰胆碱、氟化乙酰胆碱、硫代乙酰胆碱、 或其混合物。在一个实施方案中，所述的乙酰胆碱类药物是乙酰胆碱。在一个实施方案中， 所述的乙酰胆碱类药物是溴化乙酰胆碱。在一个实施方案中，所述的乙酰胆碱类药物是氯 化乙酰胆碱。在一个实施方案中，所述的乙酰胆碱类药物是硫代乙酰胆碱。根据本发第七方面任一项的用途，其中所述药物被吸附在所述纳米碳管的分子表 面或其腔内。
本发明上述任一方面或者该任一方面任一项中的特征可以适用于其它任一方面 或者任一方面的任一项中，例如，本发明第一方面任一项纳米载药系统的特征适用于第七 方面任一项的用途中的每一特征和优点。发明详述下面对本发明的各个方面和特点作进一步的描述。本发明所引述的所有文献，它们的全部内容通过引用并入本文，并且如果这些文 献所表达的含义与本发明不一致时，以本发明的表述为准。此外，本发明使用的各种术语和 短语具有本领域技术人员公知的一般含义，即便如此，本发明仍然希望在此对这些术语和 短语作更详尽的说明和解释，提及的术语和短语如有与公知含义不一致的，以本发明所表 述的含义为准。如本文使用的，术语“纳米碳管”具有本领域公知的含义，其例如记载于Iijima S.，Nature,1991,354 :56。如本文使用的，术语“纳米碳管的长度”是指通常是以其统计学平均值表示的。但 在某些特定情况下，例如在电子显微镜下观测计算时，单个纳米碳管纤维的长度是指单一 纤维长度。“纳米碳管的长度”的测定方法的一个典型实例是显微镜法特别是电子显微镜 法。如本文使用的，术语“载药量”，如无另有指代，指在该纳米载药系统中，以所述乙 酰胆碱类药物重量占所述纳米碳管重量的百分数计，即乙酰胆碱类药物重量/纳米碳管重 量 X100%o如本文使用的，术语“吸附”，如无另有指代，是指CNT分子上的π电子与ACh上的 季铵阳离子头部形成配位键而将ACh吸附到CNT分子表面或其腔内。另外，本文特别指明的 术语“非特异性吸附”，是区别于上述“吸附”的意义，即不是指CNT分子上的π电子与ACh 上的季铵阳离子头部形成配位键而将ACh吸附到CNT分子表面或其腔内。根据本发明，所 述的“吸附”或“非特异性吸附”是可以通过简单的方法测定得到的。例如通过将经本发明 制备方法中吸附步骤处理后的样品中所含活性成分量、随后经洗涤后的样品中所含活性成 分量、和活性成分的制备投料量等参数可以容易的算得。如本文使用的，术语“与神经退行性病变相关的疾病或症状”具有本领域公知的含 义，并且通常是指一种或一类疾病、病症、病情、障碍、症状，其是由于神经退行性病变所直 接或间接引起或者与神经退行性病变有某种直接或间接的联系。典型的“与神经退行性病 变相关的疾病或症状”是老年性痴呆(缩写为AD)以及学习记忆能力降低或智力低下。如本文使用的，术语“与中枢神经系统中乙酰胆碱浓度不足和/或缺乏相关的疾 病或症状”具有本领域公知的含义，并且通常是指一种或一类疾病、病症、病情、障碍、症状， 其是由于中枢神经系统中乙酰胆碱浓度不足和/或缺乏所直接或间接引起或者与中枢神 经系统中乙酰胆碱浓度不足和/或缺乏有某种直接或间接的联系。典型的“与中枢神经系 统中乙酰胆碱浓度不足和/或缺乏相关的疾病或症状”是老年性痴呆(缩写为AD)以及学 习记忆能力降低或智力低下。如本文使用的，术语“哺乳动物”是指人和其它哺乳动物例如猫、狗、猴等，特别是 指人。根据本发明，具有特定形状的纳米碳管可以用于将药物特别是小分子物质递送到神经元特别是神经元的溶酶体中，尽管不受任何理论的束缚，其它物质例如含有季铵阳离 子的药物也是适合的。为解决对于治疗神经变性疾病例如AD中现有医疗技术中的缺陷，本发明提供了 一种用于神经变性疾病特别是AD治疗的靶向中枢神经元的乙酰胆碱纳米药物递送系统 纳米碳管-乙酰胆碱(CNT-ACh)及其制备技术。这种药物递送系统由具有一定的分子长度的载体纳米碳管(CNT，carbon nanotubes)，例如单壁纳米碳管(SWCNT，single-walled carbon nanotubes)或多壁纳米碳 管(MWCNT，multi-walled carbon nanotubes)和药物例如乙酰胆碱(ACh)按照一定的方法 制备而成。CNT是中空的由碳元素形成的纳米管。目前市售的CNT长度在微米以上水平(图 1A)，难以被胃肠道吸收、经血液运输和靶向神经系统例如神经元特别是溶酶体。因此我们 将其制备成优选大小在50 300nm长度的可被胃肠道吸收和经血液运输、对细胞溶酶体具 有良好靶向性的短纤维状分子(图1B)。经研究表明，CNT可经胃肠道吸收(图2)。吸收后的CNT分布于肠、肝、心肌和脑 等器官组织。CNT在脑组织中，选择性地进入神经元，而不进入胶质细胞(图幻。在亚细胞 水平，CNT优先分布于溶酶体，在大剂量下也可进入线粒体。CNT在溶酶体中不引起溶酶体 的损伤，但一旦进入线粒体，就会引起细胞损伤。严格控制剂量，可以实现安全应用。CNT能够吸附ACh制成CNT-ACh (图4)。CNT-ACh能够将ACh递送到中枢神经系统 的神经元。在神经元中，CNT选择性地进入溶酶体。实验表明CNT-ACh可以改善AD模型大 鼠的智力障碍，提高其学习记忆能力(图5)。在本发明一个示例性的制备方法中，以SWCNT为载体，以乙酰胆碱(ACh)为模型药 物，制备本发明纳米载药系统，CNT-ACh的制备包括3个主要步骤CNT的剪切处理、SffCNT 短纤维的收集、ACh的吸附，示例性的一些操作步骤如下1、CNT剪切处理将具有较长纤维的普通CNT用pH 7.0磷酸缓冲液制成混悬液， 用高速勻浆器在20000转下进行高速剪切10 20min，使CNT巨大的分子纤维断裂成不同 长度的纤维片段。2、CNT短片段收集将经剪切后的CNT混悬于三蒸水中，超声震荡混勻后静置 lOmin，去沉淀，取上清2000转/分离心lOmin，沉淀中的CNT达到50 300nm的短纤维状 SWCNT0以上步骤1和2可以省略，而直接从市场上购得具有本发明目的期望长度的CNT， 以用于本发明以下吸附步骤。3、Ach吸附将Ach溶于三蒸水中，终浓度为ImM/L。将CNT加入Ach溶液中，超声 震荡混勻后，继续在超声条件下吸附30min，CNT分子上的π电子与Ach上的季铵阳离子头 部形成配位键而将Ach吸附到CNT分子表面或其腔内。4、CNT-Ach收集吸附后的混悬液经2000转/分离心，弃上清，取沉淀。5、洗涤将沉淀再溶于三蒸水，2000转/分离心，弃上清取沉淀，重复三次，去除 CNT表面非特异吸附的Ach。6、干燥将沉淀置冷冻干燥器中，冷冻干燥过夜。7、检测用激光拉曼光谱检测吸附情况。
8、灭菌6°Co照射M小时灭菌。在本发明的各个示例性的制备方法中，反应所用的各种原材料例如乙酰胆碱类似 物或纳米碳管是本领域技术人员根据已有知识可以制备得到的，或者是可以通过文献公知 的方法制得的，或者是可以通过商业购得的。制备方法方案中所用的中间体、原材料、试剂、 反应条件等均可以根据本领域技术人员已有知识可以作适当改变的。或者，本领域技术人 员也可以根据本发明第二方面方法制备本发明未具体列举的其它纳米载药系统。本文所用的术语“组合物”意指包括包含指定量的各指定成分的产品，以及直接或 间接从指定量的各指定成分的组合产生的任何产品。根据本发明，所述的“组合物”与“药 物组合物”可以互换使用。可改变本发明药物组合物中各活性成分的实际剂量水平，以便所得的活性化合物 量能有效针对具体患者、组合物和给药方式得到所需的治疗反应。剂量水平须根据具体化 合物的活性、给药途径、所治疗病况的严重程度以及待治疗患者的病况和既往病史来选定。 但是，本领域的做法是，化合物的剂量从低于为得到所需治疗效果而要求的水平开始，逐渐 增加剂量，直到得到所需的效果。当用于上述治疗和/或预防或其他治疗和/或预防时，治疗和/或预防有效量的 一种本发明纳米载药系统可以以纯形式应用，或者，所述纳米载药系统可以以含有该目的 纳米载药系统与一种或多种药物可接受赋形剂的药物组合物给药。词语“治疗和/或预防 有效量”的本发明纳米载药系统指以适用于任何医学治疗和/或预防的合理效果/风险比 治疗疾病或症状的足够量的化合物。但应认识到，本发明纳米载药系统和组合物的总日用 量须由主诊医师在可靠的医学判断范围内作出决定。对于任何具体的患者，具体的治疗有 效剂量水平须根据多种因素而定，所述因素包括所治疗的疾病和该疾病的严重程度；所采 用的纳米载药系统类型；所采用的具体药物的活性；所采用的具体组合物；患者的年龄、体 重、一般健康状况、性别和饮食；所采用的具体纳米载药系统或其组合物的给药时间、给药 途径和排泄率；治疗持续时间；与所采用的具体纳米载药系统物组合使用或同时使用的药 物；及医疗领域公知的类似因素。例如，本领域的做法是，药物的剂量从低于为得到所需治 疗效果而要求的水平开始，逐渐增加剂量，直到得到所需的效果。一般说来，本发明乙酰胆 碱类药物用于哺乳动物特别是人的剂量可以介于0. 001 1000mg/kg体重/天，例如介于 0. 01 100mg/kg体重/天，例如介于0. 01 10mg/kg体重/天。在本发明一个实施方案 中，在人用时，其中所述的纳米载药系统例如CNT-Ach可以以每天100 200mg/kg 口服给 药，在通常情况下用，用温开水送服即可。本发明纳米载药系统可以单独或以药物组合物的形式给药。本发明药物组合物可 根据给药途径配成各种适宜的剂型。使用一种或多种生理学上可接受的载体，包含赋形剂 和助剂，它们有利于将活性化合物加工成可以在药学上使用的制剂。适当的制剂形式取决 于所选择的给药途径，可以按照本领域熟知的常识进行制造。因此，运用本领域技术人员熟悉的药物载体可以制备成含有效剂量的本发明纳米 载药系统的药物组合物。因此本发明还提供包含与一种或多种无毒药物可接受载体配制在 一起的本发明纳米载药系统的药物组合物。所述药物组合物可特别专门配制成以固体或液 体形式供口服给药、供胃肠外注射或供直肠给药。给药途径可以是口服、非肠道或局部给药，优选口服和注射形式给药。可以口服的药物制剂包括胶囊剂和片剂等。病人吞咽有困难时，也可以采用舌下片或者其他非吞咽的 方式给药。本发明纳米载药系统也可以配制用于肠胃外给药或者透皮给药或者经粘膜给 药。本领域技术人员可以理解，本发明纳米载药系统可以采用合适的药物释放系统(DDS) 以得到更有利的效果。具体地，本发明的药物组合物可通过口服、直肠、胃肠外、池内、阴道内、腹膜内、局 部(如通过散剂、软膏剂或滴剂)、口颊给予人类和其他哺乳动物，或者作为口腔喷雾剂或 鼻腔喷雾剂给予。本文所用术语“胃肠外”指包括静脉内、肌肉内、腹膜内、胸骨内、皮下和 关节内注射和输液的给药方式。适合于胃肠外注射的组合物可包括生理上可接受的无菌含水或非水溶液剂、分散 剂、混悬剂或乳剂，及供重构成无菌可注射溶液剂或分散剂的无菌散剂。合适的含水或非水 载体、稀释剂、溶剂或媒介物的实例包括水、乙醇、多元醇(丙二醇、聚乙二醇、甘油等)、植 物油(如橄榄油)、可注射有机酯如油酸乙酯及它们的合适混合物。这些组合物也可含有辅料，如防腐剂、湿润剂、乳化剂和分散剂。通过各种抗细菌 剂和抗真菌剂，例如尼泊金酯类、三氯叔丁醇、苯酚、山梨酸等，可确保防止微生物的作用。 还期望包括等渗剂，例如糖类、氯化钠等。通过使用能延迟吸收的物质，例如单硬脂酸铝和 明胶，可达到可注射药物形式的延长吸收。混悬剂中除活性化合物外还可含有悬浮剂，例如乙氧基化异十八醇、聚氧乙烯山 梨醇和聚氧乙烯失水山梨糖醇酯、微晶纤维素、偏氢氧化铝、膨润土、琼脂和黄蓍胶或者这 些物质的混合物等。可注射贮库制剂形式可通过在生物可降解聚合物如聚丙交酯-聚乙交酯 (polylactide-polyglycolide)中形成药物的微胶囊基质来制备。可根据药物与聚合物之 比和所采用的具体聚合物的性质，对药物释放速度加以控制。其他生物可降解聚合物的实 例包括聚原酸酯类(polykrthoesters))和聚酐类(poly (anhydrides))。可注射贮库制剂 也可通过将药物包埋于能与身体组织相容的脂质体或微乳中来制备。可注射制剂可例如通过用滤菌器过滤或通过掺入无菌固体组合物形式的灭菌剂 来灭菌，也可以采用辐射方法来灭菌，例如通过使用6tlCo照射的方式灭菌，本发明优选采用 辐射方法来灭菌。所述固体组合物可在临用前溶解或分散于无菌水或其他无菌可注射介 质。本发明纳米载药系统或其组合物可用口服方法或非胃肠道给药方式。口服给药可 以是片剂、胶囊剂、包衣剂，肠道外用药制剂有注射剂和栓剂等。这些制剂是按照本领域的 技术人员所熟悉的方法制备的。为了制造片剂、胶囊剂、包衣剂所用的辅料是常规用的辅 料，例如淀粉、明胶、阿拉伯胶，硅石，聚乙二醇，液体剂型所用的溶剂如水、乙醇、丙二醇、植 物油(如玉米油、花生油、橄榄油等)。含有本发明纳米载药系统的制剂中还有其它辅料，例 如表面活性剂，润滑剂，崩解剂，防腐剂，矫味剂和色素等。在片剂、胶囊剂、包衣剂、注射剂 和栓剂中含有本发明乙酰胆碱类药物的剂量是以单元剂型中存在的化合物量计算的。在单 元剂型中本发明乙酰胆碱类药物一般含量为l-5000mg，优选的单元剂型含有10-500mg，更 优选的单元剂型含有20-300mg。具体地说，本发明可以提供的供口服给药的固体剂型包括 胶囊剂、片剂、丸剂、散剂和颗粒剂。在此类固体剂型中，活性化合物可与至少一种惰性的药 物可接受赋形剂或载体如柠檬酸钠或磷酸二钙和/或以下物质混合a)填充剂或增量剂如淀粉、乳糖、蔗糖、葡萄糖、甘露糖醇和硅酸；b)粘合剂如羧甲基纤维素、海藻酸盐、明胶、聚 乙烯吡咯烷酮、蔗糖和阿拉伯树胶；C)保湿剂如甘油；d)崩解剂如琼脂、碳酸钙、马铃薯或 木薯淀粉、海藻酸、某些硅酸盐和碳酸钠；e)溶液阻滞剂如石蜡；f)吸收加速剂如季铵化合 物；g)湿润剂如鲸蜡醇和甘油单硬脂酸酯；h)吸附剂如高岭土和膨润土以及i)润滑剂如 滑石粉、硬脂酸钙、硬脂酸镁、固体聚乙二醇、十二烷基硫酸钠和它们的混合物。在胶囊剂、 片剂和丸剂的情况下，所述剂型中也可包含缓冲剂。相似类型的固体组合物使用赋形剂例如乳糖及高分子量聚乙二醇等，也可用作软 胶囊和硬胶囊中的填充物。片剂、糖衣丸剂(dragees)、胶囊剂、丸剂和颗粒剂的固体剂型可与包衣和壳料如 肠溶衣材和医药制剂领域公知的其他衣材一起制备。这些固体剂型可任选含有遮光剂，且 其组成还可使其只是或优先地在肠道的某个部位任选以延迟方式释放活性成分。可以使用 的包埋组合物的实例包括高分子物质和蜡类。如果适合，活性化合物也可与一种或多种上 述赋形剂配成微囊形式。供口服给药的液体剂型包括药学可接受的乳剂、溶液剂、混悬剂、糖浆剂和酏剂。 液体剂型除含有活性化合物外还可含有本领域常用的惰性稀释剂，例如水或其他溶剂，增 溶剂和乳化剂例如乙醇、异丙醇、碳酸乙酯、乙酸乙酯、苄醇、苯甲酸苄酯、丙二醇、1，3_ 丁 二醇、二甲基甲酰胺、油类(特别是棉籽油、花生油、玉米油、胚芽油、橄榄油、蓖麻油和芝麻 油)、甘油、四氢糠醇(tetrahydrofurfurylalcohol)、聚乙二醇和脱水山梨糖醇的脂肪酸 酯及它们的混合物。口服组合物除包含惰性稀释剂外还可包含辅料，例如湿润剂、乳化和悬 浮剂、甜味剂、矫味剂和香味剂。供直肠或阴道给药的组合物优选是栓剂。栓剂可通过将本发明纳米载药系统与合 适的非刺激性赋形剂或载体例如可可脂、聚乙二醇或栓剂蜡混合来制备，它们在室温下为 固体，但在体温下则为液体，因此可在直肠腔或阴道腔内熔化而释放出活性化合物。本发明纳米载药系统及其组合物还考虑用于局部给药。供局部给予本发明纳米载 药系统的剂量形式包括散剂、喷雾剂、软膏剂和吸入剂。在无菌条件下将活性化合物与药学 可接受的载体和任何所需的防腐剂、缓冲剂或推进剂混合。眼用制剂、眼软膏剂、散剂和溶 液剂也被考虑在本发明范围内。本发明纳米载药系统也可以脂质体形式给药。如本领域所公知，脂质体通常用磷 脂或其他脂类物质制得。脂质体由分散于含水介质中的单层或多层水化液晶所形成。任何 能够形成脂质体的无毒、生理上可接受和可代谢的脂质均可使用。脂质体形式的本发明组 合物除含有本发明纳米载药系统外，还可含有稳定剂、防腐剂、赋形剂等。优选的脂类是天 然和合成的磷脂和磷脂酰胆碱(卵磷脂)，它们可单独或者一起使用。形成脂质体的方法是 本领域公知的。参见例如Prescott，Ed. ,Methods in Cell Biology,Volume XIV,Academic Press, New York, N. Y. (1976)，p. 33。本发明人惊奇地发现，本发明纳米载药系统可以有效地将药物特别是小分子药物 例如乙酰胆碱类药物靶向投递到中枢神经系统，特别是神经元中，特别是神经元中的溶酶 体中。


提供以下附图和

以便有助于理解本发明的特征和优点，其中图1是市售CNT和是经剪切处理后的CNT的电镜图像。A为市售普通CNT，B为经 剪切处理后的CNT，显示多数CNT纤维的长度在30-500nm范围内。图2是CNT在肠粘膜上皮吸收细胞中以吸收小泡的形式存在的电镜图像，证明其 由肠道吸收细胞吸附。A显示肠粘膜组织，B显示肠粘膜的吸收细胞由其细胞表面的绒毛所 证实，C显示吸收细胞中的运输小泡。图3是显示CNT在神经元溶酶体中选择性分布的电镜图像。A、B为神经元，箭头 所指CNT位于两个溶酶体中；C为胶质细胞，其中没有CNT分布。图4是CNT吸附ACh前后的拉曼光谱，证实CNT对ACh的吸附。A为CNT，B为吸 附ACh的CNT。纵坐标所示“raman intensy”表示拉曼强度，横坐标“raman shift”表示拉
曼位移。图5是CNT-ACh对实验性AD的治疗作用，图中A、B、C分别为以不同指标所表示的 对AD模型动物的学习和记忆能力的提高作用。图中横坐标“days after KA injection" 表示注射KA后的天数，“ΚΑ”表示卡因酸；图A中纵坐标“distance”表示距离，图B中纵 坐标“latencies”表示反应时间，图C中纵坐标“startingangel (dgress) ”表示起始角度 (度)；各幅图中，“control”表示对照，“AD”表示老年性痴呆，“AD cured with free ACh，， 表示用游离 ACh 治疗 AD，“AD cured with SWCNT” 表示用 SWCNT 治疗 AD，“AD cured with SWCNT-ACh” 表示用 SWCNT-ACh 治疗 AD。
具体实施例方式通过下面的实施例或实验例可以对本发明进行进一步的描述，然而，本发明的范 围并不限于下述实施例实验例。本领域的专业人员能够理解，在不背离本发明的精神和范 围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。虽 然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此 作尽可能详细描述。实施例1、用单壁纳米碳管(SWCNT)和乙酰胆碱(ACh)制备纳米载药系统取纳臣科技有限公司生产的SWCNT 5g (纳米碳管纤维的平均长度> IOOOnm)，装 入IOml离心管中，加入pH 7. 0磷酸缓冲液IOml，用XHF-D高速分散器20000转/分进行剪 切lOmin。然后静置5min至沉淀产生，取上清20000转/分离心lOmin，弃上清，取沉淀。如 此制得50 300nm的SWCNT Igo将制得的SWCNT Ig加入IOml三蒸水中。再取166mg的 硫代ACh加入其中，超声震荡混勻后继续在超声条件下吸附30min后2000转/分离心弃上 清，再加入三蒸水10ml，混勻，以上述方法重复离心三次，冷冻干燥12小时，制得SWCNT-ACh 1. 146g。载药量14. 6%，吸附率88%。实施例2、用SWCNT-溴化乙酰胆碱(AChBr)制备纳米载药系统取纳臣科技有限公司生产的SWCNT 5g (纳米碳管纤维的平均长度> IOOOnm)，装 入IOml离心管中，加入pH 7. 0磷酸缓冲液10ml，用XHF-D高速分散器20000转/分进行 剪切lOmin。然后静置5min至沉淀产生，取上清20000转/分离心lOmin，弃上清，取沉淀。
12如此制得50 300nm的SWCNT Igo将制得的SWCNT Ig加入IOml三蒸水中。再取250mg 的AChBr加入其中，超声震荡混勻后继续在超声条件下吸附30min后2000转/分离心弃上 清，再加入三蒸水10ml，混勻，以上述方法重复离心三次，冷冻干燥12小时，制得SWCNT-ACh 1.226g。载药量 22. 6%，吸附率 90. 4%。实施例3、用SWCNT和氯化乙酰胆碱(AChCl)制备纳米载药系统取纳臣科技有限公司生产的SWCNT 5g (纳米碳管纤维的平均长度> IOOOnm)，装 入IOml离心管中，加入pH 7. 0磷酸缓冲液10ml，用XHF-D高速分散器20000转/分进行 剪切lOmin。然后静置5min至沉淀产生，取上清20000转/分离心lOmin，弃上清，取沉淀。 如此制得50 300nm的SWCNT Igo将制得的SWCNT Ig加入IOml三蒸水中。再取200mg 的AChCl加入其中，超声震荡混勻后继续在超声条件下吸附30min后2000转/分离心弃上 清，再加入三蒸水10ml，混勻，以上述方法重复离心三次，冷冻干燥12小时，制得SWCNT-ACh 1. 182g。载药量 18. 2%，吸附率 90. 1%。实施例4、用SWCNT和碘乙酰胆碱(AChI)制备纳米载药系统取纳臣科技有限公司生产的SWCNT 5g (纳米碳管纤维的平均长度> IOOOnm)，装 入IOml离心管中，加入pH 7. O磷酸缓冲液10ml，用XHF-D高速分散器20000转/分进行 剪切lOmin。然后静置5min至沉淀产生，取上清20000转/分离心lOmin，弃上清，取沉淀。 如此制得50 300nm的SWCNT Igo将制得的SWCNT Ig加入IOml三蒸水中。再取200mg 的AChS加入其中，超声震荡混勻后继续在超声条件下吸附30min后2000转/分离心弃上 清，再加入三蒸水10ml，混勻，以上述方法重复离心三次，冷冻干燥12小时，制得SWCNT-ACh 1.177g。载药量17. 7%，吸附率88. 5%实施例5、用多壁纳米碳管(MWCNT)分别与多种乙酰胆碱类药物制备纳米载药系取纳臣科技有限公司生产的MWCNT 5g(纳米碳管纤维的平均长度> IOOOnm)，装 入IOml离心管中，加入pH 7. O磷酸缓冲液10ml，用XHF-D高速分散器20000转/分进行 剪切20min。然后静置5min至沉淀产生，取上清20000转/分离心lOmin，弃上清，取沉淀。 如此制得50 300nm的MWCNT Igo将制得的MWCNT Ig加入IOml三蒸水中。再取166mg 的ACh、250mg的AChBr、200mg的AChCl和200mg的AChS加入其中，超声震荡混勻后继续 在超声条件下吸附30min后2000转/分离心弃上清，再加入三蒸水10ml，混勻，以上述方 法重复离心三次，冷冻干燥12小时，分别制得MWCNT-ACh 1. 133g、MWCNT-AChBr 1. 220g、 MWCNT-AChCl 1. 168g禾Π MWCNT-AChS 1. 165g。MWCNT对4种乙酰胆碱类药物的载药量分别 是 13. 3%,22%U6. 8%和 16. 5% ；吸附率分别为 80%、88%、84%禾口 82. % 由本实施例可知，MWCNT对4种乙酰胆碱类药物的载药量和吸附率均较SWCNT为 低。但考虑MWCNT的制备较为容易，并且稍微增大剂量即能起到与SWCNT同样的治疗效应， 因此仍有可能作为乙酰胆碱类药物的载体使用。实验例1、投料比对载药量和吸附率的影响载药量和吸附率是本药物递送系统的两个重要参数。载药量与治疗效应密切相 关，吸附率与制备成本密切相关。本实施例主要考察用不同的CNT/ACh比对这两个参数的 影响。本实施例所采用的方法与前面实施例1 5的方法相同，但由一系列加入不同量的乙 酰胆碱类药物的实验所组成，药物的加入量以摩尔(M)表示。如表1，在相同的CNT量下，各种药物投料的不同，影响系统的载药量和吸附率。一般规律是药物投料量较小时，载药量 (QL)随投料量的增加而增加，但在投料量达到一定范围时，增加投料量并不能使载药量进 一步增加，反映药物已使SWCNT上的结合位点达到饱和；与之相反，投料量与吸附率(RA)之 间呈负相关关系，即在投料量较低时，随投料量的增加，吸附率逐渐降低，但达到一定程度 后，降低速度很慢。其中最为引人注目的是这一系列实施例的分析表明，SWCNT对ACh的QL 与各种胆碱类药物的分子量的比严格一致，揭示了 SWCNT对ACh的吸附原理SWCNT对ACh 的吸附位点数量是恒定的。通过计算表明，37°C，pH 7. 35条件下，Ig SWCNT有6. 02X 102° 个吸附位点。这一数量被饱和后，再增加药物的投料量，并不能使载药量增加，反而使吸附 率明显降低。综合考虑，投料量以1摩尔左右最为适宜，前面的各实施例均与此一致。表1、药物投料量对载药量OIL)和吸附率(RA)的影响，SffCNT量为lg。
药物0.25 M0.50 M1.0 M2.0 MQL(%)RA(%)0L(%)RA(%)QL (%)RA(%)QL(%)RA(%)AChCl(181.66)4.392.58.682.718.660.119.830.2AChBr(226.11)5.490.611.283.223.260.523.829.9AChI(289.17)6.991.914.382.930.062.430.431.8
权利要求
1.一种纳米载药系统，其包含纳米碳管和与该纳米碳管吸附的乙酰胆碱类药物。
2.权利要求1的纳米载药系统，其中所述的乙酰胆碱类药物选自乙酰胆碱、溴化乙酰 胆碱、氯化乙酰胆碱、碘化乙酰胆碱、氟化乙酰胆碱、硫代乙酰胆碱、或其混合物。
3.权利要求1的纳米载药系统，其中所述的纳米碳管选自单壁纳米碳管、多壁纳米碳 管、或二者任意比例的混合物。优选单壁纳米碳管或多壁纳米碳管。
4.权利要求1的纳米载药系统，其中所述的纳米碳管是经剪切处理的短纤维状；优选 的，其中所述的纳米碳管的长度为30-500nm，优选为40-400nm，优选为50-300nm，优选为 60-250nm，优选为 75_200nm。
5.权利要求1的纳米载药系统，其载药量以所述乙酰胆碱类药物重量占所述纳米碳管 重量的百分数计，为2-50%，优选为5-40%，优选为10-40%，优选为15-30%。
6.权利要求1的纳米载药系统，其中含有的非特异性吸附的乙酰胆碱类药物占总的 非特异性吸附的乙酰胆碱类药物的量为小于20%，优选小于15%，优选小于10%，优选小 于7. 5%，优选小于5%，优选小于2%，或者其基本上不含有非特异性吸附的乙酰胆碱类药 物。
7.权利要求1-6任一项所述纳米载药系统的制备方法，其包括使乙酰胆碱类药物与纳 米碳管吸附的步骤。
8.—种药物组合物，其包含治疗和/或预防有效量的权利要求1-6任一项所述的纳米 载药系统，以及任选的一种或多种药学可接受的载体或赋形剂。
9.权利要求1-6所述的纳米载药系统或者权利要求8所述药物组合物在制备用于治疗 和/或预防与神经退行性病变相关的疾病或症状的药物中的用途，或者权利要求1-6所述 的纳米载药系统或者权利要求8所述药物组合物在制备用于治疗和/或预防与中枢神经系 统中乙酰胆碱浓度不足和/或缺乏相关的疾病或症状的药物中的用途。进一步的，所述的 与神经退行性病变相关的疾病或症状或者与中枢神经系统中乙酰胆碱浓度不足和/或缺 乏相关的疾病或症状包括但不限于老年性痴呆(缩写为AD)，如早老性痴呆、肌肉萎缩性脊 髓侧索硬化症、共济失调毛细血管扩张症、牛海绵状脑病、克雅二氏病、亨丁顿舞蹈症、小脑 萎缩症、多发性硬化症、脑缺血等可以引起记忆和学习能力降低或智力低下。
10.纳米碳管在制备用于将药物例如小分子物质递送到神经元特别是神经元的溶酶体 中的纳米载药系统或包含该纳米载药系统的药物组合物中的用途。
全文摘要
本发明涉及乙酰胆碱类药物的纳米载药系统。具体地，本发明涉及一种纳米载药系统，其包含纳米碳管和与该纳米碳管吸附的乙酰胆碱类药物。本发明还涉及所述纳米载药系统的制备方法、包含治疗和/或预防有效量的所述纳米载药系统的药物组合物、所述纳米载药系统或药物组合物在制药中的用途、以及纳米碳管在制备用于将药物例如小分子物质递送到神经元特别是神经元的溶酶体中的纳米载药系统或包含该纳米载药系统的药物组合物中的用途。本发明纳米载药系统可以有效地将药物特别是小分子药物例如乙酰胆碱类药物靶向投递到中枢神经系统特别是神经元中的溶酶体中。
文档编号A61P9/10GK102125691SQ20101000281
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者孙岚, 张英鸽, 曲秋莲 申请人:中国人民解放军军事医学科学院毒物药物研究所