植物糖原纳米颗粒及其制造方法_2

文档序号:9793425阅读:来源:国知局
[0027] 在一个实施方式中,固液分离步骤包括将步骤(a.)的产物揽拌10至30分钟的时间 段。
[00%]在方法的一个实施方式中,步骤(d.)的超滤除去分子量低于500W)a的杂质。
[0029]在一个实施方式中,步骤C.包括使步骤(b.)的含水提取物通过W下(c.l)、(c.2) 和(C. 3): (C.1)具有约10皿至约40皿之间的最大平均孔径的第一微滤材料;(C. 2)具有约 0.5μπι至约2.0皿之间的最大平均孔径的第二微滤材料;和(C. 3)具有约0.05至0.15皿之间 的最大平均孔径的第Ξ微滤材料。
[0030] 在一个实施方式中,方法进一步包含将步骤b.的产物离屯、。
[0031] 本文中还描述了根据所描述的方法产生的基本上是单分散性的纳米颗粒的组合 物。
[0032] 在一个实施方式中,本文所描述的组合物被用作成膜剂。在一个实施方式中,本文 所描述的组合物被用作药物递送剂。
【附图说明】
[0033] 图1是植物糖原纳米颗粒的示意图。
[0034] 图2示出了使用化S测量的根据实施例1分离的植物糖原的颗粒尺寸分度。
[0035] 图3示出了使用化S测量的根据实施例2分离的植物糖原的颗粒尺寸分布。
[0036] 图4示出了对于根据本发明一个实施方式的单分散性植物糖原纳米颗粒的水分散 体的粘度对浓度(w/w%)。
【具体实施方式】
[0037] 本文中使用的"植物抗原"是指从植物材料获得的a-D葡萄糖链的纳米颗粒,该a-D 葡萄糖链具有11至12的平均链长、具有1^4键并且在1^6处发生支化点并且具有约6%至 约13 %的支化度。
[0038] 在一个实施方式中,提供了一种高分子量葡萄糖均聚物的单分散性纳米颗粒的组 合物。在一个实施方式中,提供了一种单分散性植物糖原纳米颗粒的组合物。
[0039] 通过动态光散射(DLS)技术确定的多分散指数(PDI),被定义为标准偏差与平均直 径的比率的平方:PDI = (〇/d)2。另外,可W通过聚合物的分子量分布来表示PDI,并且定义 为Mw与Μη的比率,其中Mw是重量平均摩尔质量并且Μη为数量平均摩尔质量(运种PDI量度在 下文中被称为PDI*)。在第一种情况下,单分散性材料具有接近0的PDK0.0)并且在第二种 情况下一1.0。在一个实施方式中,提供了一种植物糖原纳米颗粒的组合物,通过化S测量, 该植物糖原纳米颗粒具有小于约0.3、小于约0.2、小于约0.15、小于约0.10、小于0.07或小 于0.05的PDI。在一个实施方式中,提供了一种植物糖原纳米颗粒的组合物,通过SEC MALS 测量,该植物糖原纳米颗粒具有小于约1.3、小于约1.2、小于约1.15、小于约1.10或小于 1.05 的 PDI*。
[0040] 由于许多原因,单分散性是有利的,包括如果组合物的纳米颗粒是单分散性的,那 么表面改性和衍生的发生更具可预测性。尺寸也影响纳米颗粒在生物组织中的分布和累积 W及药代动力学。另外,窄尺寸分布对于诸如诊断探针、催化剂、纳米薄膜和受控流变等应 用是至关重要的。
[0041] 可W通过本领域众所周知的方法来测评纳米颗粒尺寸,包括直径的分布(分散性) 和平均值。运些方法主要包括化S和显微技术,例如TEM和原子力显微镜。
[0042] 在一个实施方式中,提供了一种植物糖原纳米颗粒的单分散性组合物,该植物糖 原纳米颗粒具有约30至约150nm之间的平均颗粒直径,在一个实施方式中为约60nm至约 llOnm之间。与在现有组合物中看到的聚集的α-颗粒相反,运些纳米颗粒是单个颗粒。
[0043] 在一个实施方式中,植物糖原纳米颗粒产自谷物。在一个实施方式中,植物糖原产 自玉米、水稻、大麦、高梁或它们的混合物。
[0044] 所使用的品种必须是含有植物糖原的。可W容易地由本领域技术人员使用公知技 术进行确定品种是否含有植物糖原。此外,对于许多品种,公开的文献确定了品种是否含有 植物糖原。
[0045] 在一个实施方式中,组合物获自甜玉米(玉米(Zea mays)变种saccharata和玉米 (Zea mays)变种rugosa)。在一个实施方式中,甜玉米是标准型(SU)或含糖增强(se)型。
[0046] 在一个实施方式中,组合物获自甜玉米的凹陷期或乳熟期巧粒。
[0047] 在一个实施方式中,植物糖原纳米颗粒的单分散性组合物基本上是纯的。在一个 实施方式中,组合物基于干重由至少约80%、至少约85%、至少约90%、至少约95%的具有 约30nm至约15化m之间的直径尺寸的植物糖原纳米颗粒组成。在另一个实施方式中,组合物 基于干重由至少约99%的具有约30nm至约150nm之间的直径尺寸的植物糖原纳米颗粒组 成。在一个实施方式中,组合物基于干重由至少约80 %、至少约85 %、至少约90 %、至少约 95%的具有约60nm至约IWnm之间的直径尺寸的植物糖原纳米颗粒组成。在另一个实施方 式中,组合物基于干重由至少约99%的具有约60nm至约11化m之间的直径尺寸的植物糖原 纳米颗粒组成。
[0048] 在一个实施方式中,组合物基本上不含其他多糖。在一个实施方式中,组合物含有 少于约10%的其他多糖。在一个实施方式中,组合物含有少于约5%的其他多糖。在一个实 施方式中,组合物含有少于约1 %的其他多糖。
[0049] 糖原
[0050] 糖原和植物糖原由通过α-1^4-葡萄糖巧键连接的葡萄糖残基的直链组成,其中 侧链通过α-1^6-葡萄糖巧键附接。来自不同来源的哺乳动物糖原的化学分析显示其平均 链长度为~13个残基[9]。如图1所示,糖原结构的接受的模型具有内链和外链,内链通常含 有两个支化点,外链是未支化的。整个树形聚合物根植于蛋白质糖原蛋白(G)的单分子。 [0051 ]糖原分子的密度随着层的数目呈指数增加。经计算,向糖原分子添加的第13层不 能增加糖原残基的密度,使得12层为理论最大[9]。一个重要的特征是,W运种方式完全形 成的任何分子的最外层会含有该分子的总葡萄糖残基的~45-50%作为未支化的Α-链,而 首先的八个内层仅含有总葡萄糖的~5%。因此,运种模型中的全尺寸糖原分子会由12层组 成,总共~53000个葡萄糖残基,分子质量为~10化化且直径为~25皿。虽然主要由葡萄糖 残基组成,糖原可W含有其他痕量组分,尤其是葡糖胺和憐酸醋[1]。数学建模显示,糖原分 子的结构性质取决于Ξ个参数,即,支化度(r)、层数(t)和每个链中的葡萄糖残基的数目 (gc)[9、10、ll、12、13]。
[0052] 虽然由生长机理显示了糖原分子为球形,但是当分子生长超出一定的限制时,其 会失去结构的同质性,因为支化度和链长度在最终层中退化(degenerate)。
[0053] 植物糖原
[0054] 尽管糖原和植物糖原具有非常类似的结构,但是在运些多糖的功能目的上存在主 要差异。糖原在动物和细菌中旨在用作短期"燃料"储备W优化快速周转。
[0055] 在植物中,主要能量来源是淀粉,其存储在树叶、茎、种子、根等中。与糖原相反,淀 粉是一种长期的能源策略,其允许植物在恶劣的气候环境中生存。淀粉包含两种类型的多 聚葡糖:支链淀粉(其是高度支化的)和直链淀粉(其几乎是直链的,几乎没有分支)。在来自 不同来源的淀粉中,两种组分的含量存在较大的变化,但是通常认为,支链淀粉是储存淀粉 中的主要组分并且占据约65-85重量%。
[0056] 支链淀粉具有由串联式集群(各自长度为约9-lOnm)组成的确定结构,其中直链α- 1,4-葡聚糖链是通过α-1,6-葡萄糖巧键高度规律支化的。由支链淀粉支链形成的半结晶结 构是生物和经济重要的,因为运种结构允许植物高密度地储存碳(~1.6g cm-3) [ 14]。
[0057] 支链淀粉是由四类酶的多个同种型合成的:可溶性淀粉合成酶(SS)、淀粉支化酶 (BEKADP葡萄糖焦憐酸化酶和淀粉脱支酶(DBE)。存在相同的4类设及糖原合成的酶。
[005引运解释了支链淀粉和糖原结构之间的类似性:均为α-1,6-支化的α-1,4-聚葡糖。 然而,支链淀粉中的平均链长(g。)为20-25,约为糖原的两倍,而支化度(r)低约1.5-2倍。
[0059] 异淀粉酶(ISA)中的突变W及由此的脱支化活性的缺陷,导致支链淀粉被植物糖 原的部分替代。在植物中积累的此种植物糖原的最常见实例是玉米、水稻和其他谷物的含 糖l(su)突变体。
[0060] 植物糖原在结构上类似于糖原,具有11-12的平均链长度和类似的支化度,并且典 型地具有1〇6-1〇8化的分子量。但是,所报道的比糖原更大的颗粒尺寸暗示着更低的支化度 和/或更低的结构均一性。鉴于糖原是高度优化的代谢产物,而植物糖原是支链淀粉合成中 排列素乱的结果,所W植物糖原的较低结构均一性是不可预期的。
[0061] 本发明人们已经实验确定,所报道的植物糖原组合物的多分散性事实上部分地由 破坏性分离方法所致,并且所观察到的多分散性可进一步起因于精细分散的污染物诸如蛋 白质、脂质和其他多糖的存在。使用本文所描述的方法,本发明人们已经产生了植物糖原的 单分散性组合物。
[0062] 生产单分散性植物糖原的方法
[0063] 如上所讨论的,糖原/植物糖原分离的主要步骤典型地包括:1.通过粉碎/研磨/娠 磨等破碎生物质;2.将糖原提取到水相中;3.通过过滤和/或离屯、分离不溶性固体颗粒(固 体);4.消除微细分散或溶解的脂质、蛋白质和低分子量污染物;和5.浓缩并干燥。一些操作 可W被合并,例如娠磨和提取。
[0064] 在一个实施方式中,一种生产单分散性植物糖原纳米颗粒的方法包括:
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