一种蜡质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素缓释胶囊的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种蜡质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素缓释胶囊的制备方法，采用生物酶法制备脱支纳米淀粉颗粒，将胰岛素溶液嵌入直链淀粉双螺旋空腔中，制备成蜡质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素缓释胶囊。制备的纳米淀粉产率高，成本低，方法更加安全环保，用其作为胰岛素的嵌入材料。测定缓释胶囊的粒径大小、吸热特性、结晶度以及消化性等特性，发现蜡质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素缓释胶囊在胃内的消化率低，主要在肠道内释药。
【专利说明】一种蜡质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素缓释胶囊的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基因工程和食品医药领域，具体地说是一种蜡质玉米淀粉纳米颗 粒-胰岛素缓释胶囊的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代社会经济的迅速发展，人们的物质文化需求得到极大的满足。但是，由于 人们工作压力和饮食不规律等原因，越来越多的人罹患糖尿病，据统计，截至2013年全国 糖尿病患病率高达11. 7%。治疗糖尿病的传统方法是注射胰岛素，这给糖尿病人带来极大 的痛苦和不变，因此口服胰岛素一旦研发成功将极大地改善胰岛素依赖型糖尿病患者的生 活质量，市场潜力巨大。
[0003] 胰岛素作为一种蛋白质，直接口服会被蛋白酶分解，达不到控制血糖水平的作用。 因此，需要寻找到一种可以装载胰岛素的载体。口服胰岛素制剂的原理是将胰岛素包埋进 载体中，通过口服进入人体，这种载体可以有效地在体内不被胃肠液分解，将胰岛素高效的 释放出来进入血液，从而达到降血糖作用。口服胰岛素给药的优点是极大的减少病人注射 的痛苦，用药剂量少，药效作用时间长，延长药物在体内时间。
[0004] 纳米淀粉
[0005] 近年来，由于高分子材料的纳米载药体系受到越来越多的关注，尤其是天然多糖 类的纳米载体。纳米淀粉的制备主要有：物理法、化学法及反向微乳液法等方法，通过载体 包埋或键合药物可以防止体内的酶分解药物，控制药物定点释放，增加药物在体内的循环 时间，提高药物疗效。而且淀粉是一类重要的具有生物可降解性、可再生、良好生物相容性 的天然多糖类高分子材料，来源丰富，价格低廉，作为载体材料在药物控制释放领域已经得 到部分应用。
[0006] 淀粉属于高分子物质，当其尺寸减小到纳米量级后，特性发生了很大的改变，主要 体现在表面效应和体积效应两方面。这两种效应使得纳米淀粉颗粒表面积激增，官能团密 度和选择型吸附能力变大，达到吸附平衡的时间缩短，胶体稳定性提高，这些特性为其在生 物学领域中的应用创造了有利条件。
[0007] 1纳米淀粉载药性能
[0008] 纳米淀粉粒径达到纳米量级后，表面积和表面能剧增，吸附能力和吸附速度大大 提高，促使淀粉颗粒的载药量提高，缩短了吸附平衡的时间。
[0009] 2纳米淀粉药物释放性能
[0010] 药物从纳米淀粉颗粒中释放出来经历两个过程：一是：吸附在淀粉微球表面的药 物快速释放。二是与基质相结合的药物释放并持续一段时间，有利于药物的吸收。
[0011] 3纳米淀粉稳定性能
[0012] 纳米淀粉微粒在常温条件下，外观、分散性、形态无明显变化。所以纳米淀粉的稳 定性能好。
[0013] 纳米淀粉在医学方面的应用
[0014] 目前纳米淀粉微球子生物医药领域应用途主要有以下几方面：（1)免疫分析：免 疫分析现已作为一种常规分析方法，对蛋白质、抗原、细胞定量分析有巨大的作用。淀粉分 子有很多羟基，具有强亲水性，并且对非特异性蛋白吸附量很少，因此可以被广泛地作为新 型标记物载体来使用。（2)药物控释体系：纳米淀粉在药物控释体系方面也发挥着重要的 作用。某些药物只有在特定部位才能发挥其药效，但容易被消化液中的各种酶分解，导致口 服药的药效并不理想，故用纳米淀粉微球作药物载体，可避免药物受酶作用，控制药物的释 放速度。
[0015] 纳米淀粉有3种不同的载药方式：（1)将干燥的"空白"淀粉放入药液中溶胀。这 种方式操作简单，能够大量载药并对大多数药物适宜，但药物与微球结合差，随着血液流动 药物释放快，释放能量弱。（2)制备时以水溶性药物与淀粉共同构成水相，经乳化聚合球后， 药物直接被包在球内。主要对酶、蛋白质大分子药物应用此法。但小分子的包埋效果不如 大分子，渗漏较快，载药率低。（3)偶联、通过某些桥联化合物将微球与药物连接起来，通过 化学方法将药物分子连接到微球上，对小分子药物有较好的效果。但其对药物分子结构有 要求，且载药率低，药物与载体之间的偶联与去偶联并总是可逆的，这些因素都限制了其的 进一步应用。目前我国对淀粉纳米颗粒载药的研究主要以吸附法和包埋法为主。
[0016] 对于疑难病的诊断和治疗：由于纳米淀粉微球比红血球（直径6-9um)小得多，可 以在血液中自由移动，因此可进入到人体的各个部位，检测病变和进行治疗。
[0017] 生物物质的吸附分离：纳米淀粉颗粒粒径很小，具有巨大的表面积，使纳米粒子具 有较高的胶体稳定性和较好的吸附性能，能较快地达到吸附分离。将纳米淀粉压成薄片制 成过滤器，在医药工业中可用于血清的消毒。
[0018] 淀粉纳米颗粒利用普鲁兰酶的脱支作用，切断淀粉支链，脱支的直链淀粉在氢键 作用下形成结晶，经冷冻干燥得到干燥的淀粉纳米颗粒。酶的作用效果比较温和，反应条件 易于控制，对设备无腐蚀作用，对于环境友好，适于大规模工业化生产。
[0019] 淀粉纳米颗粒粒径小、比表面积大，对于运载药物具有包埋率高、安全无毒副作 用、成本低等优势，是功能性成分、药物等的良好运载壁材。
[0020] 本发明采用糊化脱支淀粉悬液，加入胰岛素溶液，使脱支的直链淀粉在重结晶过 程中，将胰岛素溶液嵌入直链淀粉双螺旋空腔中，制备成蜡质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素 缓释胶囊。
【发明内容】
[0021] 本发明目的在于提供一种蜡质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素缓释胶囊制备方法。
[0022] -种蜡质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素缓释胶囊的制备方法，采用生物酶法制备脱 支纳米淀粉颗粒，将胰岛素溶液嵌入直链淀粉双螺旋空腔中，制备成蜡质玉米淀粉纳米颗 粒-胰岛素缓释胶囊，其制备步骤为：
[0023] (1)配制缓冲溶液：准确称取3. 27g磷酸氢二钠和2. 24g柠檬酸溶于200mL蒸馏 水中，搅拌充分溶解，待用；
[0024] (2)普鲁蓝酶预处理：准确称取ImL普鲁蓝酶滴入50mL蒸馏水中，搅拌使之充分 混合，待用；
[0025] (3)制备淀粉乳：称取20g蜡质玉米淀粉加入200mL缓冲溶液中，制得10 %的淀粉 乳液；
[0026] (4)糊化：将配制的淀粉乳100 °C水浴20分钟，使淀粉完全糊化，随后降温至 60°C，达到普鲁蓝酶的最适温度；
[0027] (5)酶解：向糊化后的胶质溶液中加入处理好的普鲁蓝酶，酶解4?6小时；
[0028] (6)低速离心：将得到的溶液趁热以3000r/min的转速离心3分钟，以去除长直链 淀粉；
[0029] (7)灭酶：继续加热，使温度升高至100°C，保持10分钟，使酶彻底失去活性，低速 离心脱去变性的酶；
[0030] (8)加胰岛素溶液：将灭酶后的脱支淀粉糊液冷却至40°C，保温处理；然后加入胰 岛素溶液2g (每50ml脱支淀粉糊液），搅拌15min，使其充分反应；冷却至室温后放置4°C 下回生处理12小时；
[0031] (9)水洗：水洗离心，除去缓冲溶液；
[0032] (10)冷冻干燥：离心得到的沉淀放在平皿中，将温度降至_20°C，4小时后取出，置 于真空冷冻干燥机中干燥2?5小时，得到淀粉纳米颗粒-胰岛素缓释胶囊。
[0033] 本发明具有如下优点：
[0034] 采用生物酶法制备纳米淀粉颗粒，制备纳米淀粉的产率高，成本低，方法更加安全 环保。采用糊化脱支淀粉悬液，加入胰岛素溶液，使脱支的直链淀粉在重结晶过程中，将胰 岛素溶液嵌入直链淀粉双螺旋空腔中，制备成蜡质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素缓释胶囊。
【专利附图】
【附图说明】
[0035] 图1普通錯质玉米纳米淀粉（a)与錯质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素（b)的粒径
[0036] 图2普通蜡质玉米纳米淀粉颗粒（a)和蜡质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素（b)光学 显微镜下观察结果
[0037] 图3普通錯质玉米纳米淀粉颗粒（a)和錯质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素（b)透射 电镜观察结果
[0038] 图4 DSC图：普通錯质玉米纳米淀粉（a);普通錯质玉米纳米淀粉rescan (b);錯 质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素（c);錯质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素 rescan (d)
[0039] 图5纳米淀粉X衍射图，其中SNP :錯质玉米淀粉纳米颗粒；SNP+GSH :錯质玉米淀 粉纳米颗粒-胰岛素 rescan
[0040] 图6蜡质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素的消化曲线
【具体实施方式】
[0041] 下面结合实施例进一步描述本发明，但并不限制本发明的保护范围。
[0042] L试验材料与试剂
[0043]
【权利要求】
1. 一种蜡质玉米淀粉纳米颗粒-胰岛素缓释胶囊的制备方法，采用生物酶法制备脱 支纳米淀粉颗粒，将胰岛素溶液嵌入直链淀粉双螺旋空腔中，制备成蜡质玉米淀粉纳米颗 粒-胰岛素缓释胶囊，其制备步骤为： (1) 配制缓冲溶液：准确称取3. 27g磷酸氢二钠和2. 24g柠檬酸溶于200mL蒸馏水中， 搅拌充分溶解，待用； (2) 普鲁蓝酶预处理：准确称取lmL普鲁蓝酶滴入50mL蒸馏水中，搅拌使之充分混合， 待用； (3) 制备淀粉乳：称取20g蜡质玉米淀粉加入200mL缓冲溶液中，制得10 %的淀粉乳 液； (4) 糊化：将配制的淀粉乳100°C水浴20分钟，使淀粉完全糊化，随后降温至60°C，达 到普鲁蓝酶的最适温度； (5) 酶解：向糊化后的胶质溶液中加入处理好的普鲁蓝酶，酶解4?6小时； (6) 低速离心：将得到的溶液趁热以3000r/min的转速离心3分钟，以去除长直链淀 粉； (7) 灭酶：继续加热，使温度升高至KKTC，保持10分钟，使酶彻底失去活性，低速离心 脱去变性的酶； (8) 加胰岛素溶液：将灭酶后的脱支淀粉糊液冷却至40°C，保温处理；然后在50ml脱 支淀粉糊液加入胰岛素溶液2g，搅拌15min，使其充分反应；冷却至室温后放置4°C下回生 处理12小时； (9) 水洗：水洗离心，除去缓冲溶液； (10) 冷冻干燥：离心得到的沉淀放在平皿中，将温度降至-20°C，4小时后取出，置于真 空冷冻干燥机中干燥2?5小时，得到淀粉纳米颗粒-胰岛素缓释胶囊。
【文档编号】A61K47/36GK104337795SQ201410478276
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】孙庆杰, 熊柳, 李晓静, 秦洋, 邱超 申请人:青岛农业大学