一种利用纤维素基温度和pH敏感型水凝胶负载与缓释药物的方法与流程

本发明涉及一种利用水凝胶负载与缓释药物的方法，特别涉及一种利用纤维素基温度和pH敏感型水凝胶负载与缓释药物的方法，属于有机高分子材料技术领域。

背景技术：

现代医学涉及药物递送和治疗用植入物和凝胶，应用过程必须是无毒的，生物相容的，同时仍提供用于成功治疗所需的性质和功能。目前，生物医学和制药研究所接受调查的潜在用途，证明控释基质的水凝胶主要存在凝胶活化性能方面的问题，特别是可注射水凝胶。经常使用的交联剂是潜在的有毒化合物，需要在使用前萃取凝胶，因此，进行活化的外部源呈现额外的并发症和毒性。环境敏感型水凝胶具有传递药物分子的孔道，对生理环境敏感，特别适合作为水溶性药物和易被胃肠酶分解的蛋白类药物载体，环境敏感型纤维素水凝胶，通过感应环境因素的变化改变其溶胀收缩状态，从而控制药物释放。利用环境敏感型水凝胶控制药物的释放，可以改变传统给药方式如片剂、针剂、胶囊等，改善给药后血药浓度波动大的缺点以减少患者的痛苦，而且可以实现自动释放所需量的药物。

目前水凝胶已被用于递送各种治疗剂，如酶、抗菌剂、抗体、疫苗、避孕和激素等。但口服给药总是面临由于药物释放位置的挑战。许多口服药物很容易被人体消化吸收、破坏，当他们经过胃(pH值接近1.4)很容易在酸性环境中失活。因此，药物的有效成分不能有效地被人体吸收。研究表明，口服药物有望在小肠里释放，其pH值和温度分别接近7.4和37℃。因此，目前对药物载体的研究，具有抵抗酸性环境是研究的重点。

在药物载体的制备领域，中国专利(CN105708790A)“一种高分子囊泡水凝胶药物载体的制备及应用”公开了一种高分子囊泡水凝胶药物载体的制备及应用，包括如下步骤：高分子聚合物溶液的制备；高分子囊泡溶液的制备；高分子囊泡复合水凝胶的制备，将药物装载入高分子囊泡复合水凝胶，运用大分子-单体对的方法来组装高分子囊泡，组装的高分子囊泡由两部分组成，第一部分是带有磺酸根和羧酸根的生物大分子，第二部分是带有叔氨基的聚甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯短链，将含高分子囊泡的水溶液和甲基丙烯酸羟乙酯单体混合，加入光引发剂I2959引发聚合形成复合水凝胶药物载体，最后药物通过吸附的方式负载到水凝胶药物载体中；中国专利(CN105250214A)“一种氨基酸修饰的聚合物纳米水凝胶药物载体的制备方法”溶剂中加入单体、引发剂和交联剂，经回流沉淀聚合制备得到高均匀度的聚合物纳米水凝胶凝胶微球，室温下通过碳二亚胺偶联方法，得到修饰各种氨基酸的聚合物纳米水凝胶，该可聚合物纳米水凝胶作为药物载体，用于抗癌药物负载；中国专利(CN101664557A)“一种兼具光敏性和温敏性纳米水凝胶药物载体材料”提供一种兼具光敏性和温敏性的纳米水凝胶药物载体材料与制备方法，具有核-壳结构，核为纳米金核，壳为聚异丙基丙烯酰胺壳，将纳米金颗粒分散于水溶液中，加入丙烯酰胺，得悬浮液A，静置、离心后收集沉淀，并将沉淀重新分散于去离子水中，得悬浮液B，加入异丙基丙烯酰胺、N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠和水溶性药物，即得悬浮液C，搅拌，加入过氧化苯甲酰反应，得悬浮液D，离心后，收集沉淀，即可得到兼具光敏性和温敏性的纳米水凝胶药物载体材料；美国专利(US9421271)“Sustained-release drugcarrier composition”公开了一种用于延长释放活性成分的组合物，包含由可生物降解的聚合物形成的饱和脂质基质，此外，还提供了制备基质组合物的方法和使用该基质组合物在受试者的体内释放活性成分的控释方法。截至目前，还未见到利用木粉作为纤维素来源制备得到的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶，用于负载和缓释药物的相关工艺技术出现。

技术实现要素：

为了克服目前合成类药物载体生物相容性差、药物释放过快等问题，利用廉价木粉制备的可再生纤维素基水凝胶作为药物载体，应用于口服药物的负载和缓释，本发明的目的是提供一种利用纤维素基温度和pH敏感型水凝胶负载与缓释药物的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是采用以下步骤：

1)将木粉加入到-10℃预冷的氢氧化钾和尿素混合液中，室温搅拌7-9min，在-50℃下冷冻2.5-4h，得到溶解纤维素溶液；

2)将步骤1)得到的溶解纤维素溶液在65℃水浴和机械搅拌下通氮气10-20min，加入0.4-0.6g引发剂反应3-5min，加入3-4g丙烯酰胺和0.01-0.03g交联剂反应1-1.5h，取出水洗至中性，无水乙醇浸泡12h，进行冷冻干燥，得到纤维素基温度和pH敏感型水凝胶；

3)称取步骤2)得到的经冷冻干燥的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶0.03-0.09g置于100mL 0.5mol/L药物溶液中，室温浸泡6-24h，摇床震荡2-4h，实现纤维素基温度和pH敏感型水凝胶的药物负载；

4)将步骤3)得到的已负载药物的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶放入pH 7.4、37℃的100mL蒸馏水中，释放12h，实现纤维素基温度和pH敏感型水凝胶负载药物的缓释。

所述的木粉为杨木粉、桉木粉、橡木粉中的一种。

所述的氢氧化钾和尿素混合液为氢氧化钾、尿素、水质量百分比为5:10:85的混合液，氢氧化钾和尿素混合液与木粉的质量比为45-55:1。

所述的引发剂为过氧化苯甲酰，浓度为0.03-0.09g/mL；所述的交联剂为二亚乙基三胺，浓度为0.03-0.05g/mL。

所述的负载药物为布洛芬、磺胺中的一种。

与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明将制备的高生物相容性纤维素基温度和pH敏感型水凝胶药物载体应用于药物的负载和缓释，拓展了纤维素基水凝胶的应用领域，体现了纤维素基温度和pH敏感型水凝胶在口服药物传递上的应用价值。

附图说明

图1是实施例1负载了布洛芬药物的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶在25和37℃对布洛芬的累计释放量曲线图。

图2是实施例1负载了磺胺药物的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶在25和37℃对磺胺的累计释放量曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1:

1)将杨木粉按氢氧化钾和尿素混合液与木粉45:1的质量比加入到-10℃预冷的氢氧化钾、尿素、水质量百分比为5:10:85的氢氧化钾和尿素混合液中，室温搅拌8min，在-50℃下冷冻3.5h，得到溶解纤维素溶液；

2)将步骤1)得到的溶解纤维素溶液在65℃水浴和机械搅拌下通氮气10min，加入0.4g浓度为0.09g/mL的过氧化苯甲酰反应5min，加入3g丙烯酰胺和0.01g浓度为0.05g/mL的二亚乙基三胺反应1h，取出水洗至中性，无水乙醇浸泡12h，进行冷冻干燥，得到纤维素基温度和pH敏感型水凝胶；

3)称取步骤2)得到的经冷冻干燥的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶0.05g置于100mL 0.5mol/L布洛芬或磺胺药物溶液中，室温浸泡12h，摇床震荡4h，得到负载布洛芬或磺胺的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶(a,)；

4)将步骤3)得到的已负载布洛芬或磺胺的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶放入pH 7.4、37℃的100mL蒸馏水中，释放12h，实现纤维素基温度和pH敏感型水凝胶对布洛芬或磺胺的缓释。

实施例2:

1)将桉木粉按氢氧化钾和尿素混合液与木粉50:1的质量比加入到-10℃预冷的氢氧化钾、尿素、水质量百分比为5:10:85的氢氧化钾和尿素混合液中，室温搅拌9min，在-50℃下冷冻2.5h，得到溶解纤维素溶液；

2)将步骤1)得到的溶解纤维素溶液在65℃水浴和机械搅拌下通氮气15min，加入0.6g浓度为0.03g/mL的过氧化苯甲酰反应3min，加入4g丙烯酰胺和0.02g浓度为0.05g/mL的二亚乙基三胺反应1.3h，取出水洗至中性，无水乙醇浸泡12h，进行冷冻干燥，得到纤维素基温度和pH敏感型水凝胶；

3)称取步骤2)得到的经冷冻干燥的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶0.07g置于100mL 0.5mol/L布洛芬或磺胺药物溶液中，室温浸泡18h，摇床震荡3h，得到负载布洛芬或磺胺的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶(b,)；

4)将步骤3)得到的已负载布洛芬或磺胺的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶放入pH 7.4、37℃的100mL蒸馏水中，释放12h，实现纤维素基温度和pH敏感型水凝胶对布洛芬或磺胺的缓释。

实施例3:

1)将橡木粉按氢氧化钾和尿素混合液与木粉55:1的质量比加入到-10℃预冷的氢氧化钾、尿素、水质量百分比为5:10:85的氢氧化钾和尿素混合液中，室温搅拌8min，在-50℃下冷冻3h，得到溶解纤维素溶液；

2)将步骤1)得到的溶解纤维素溶液在65℃水浴和机械搅拌下通氮气20min，加入0.5g浓度为0.05g/mL的过氧化苯甲酰反应4min，加入3g丙烯酰胺和0.03g浓度为0.04g/mL的二亚乙基三胺反应1.5h，取出水洗至中性，无水乙醇浸泡12h，进行冷冻干燥，得到纤维素基温度和pH敏感型水凝胶；

3)称取步骤2)得到的经冷冻干燥的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶0.03g置于100mL 0.5mol/L布洛芬或磺胺药物溶液中，室温浸泡6h，摇床震荡4h，得到负载布洛芬或磺胺的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶(c)；

4)将步骤3)得到的已负载布洛芬或磺胺的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶放入pH 7.4、37℃的100mL蒸馏水中，释放12h，实现纤维素基温度和pH敏感型水凝胶对布洛芬或磺胺的缓释。

实施例4:

1)将桉木粉按氢氧化钾和尿素混合液与木粉50:1的质量比加入到-10℃预冷的氢氧化钾、尿素、水质量百分比为5:10:85的氢氧化钾和尿素混合液中，室温搅拌7min，在-50℃下冷冻4h，得到溶解纤维素溶液；

2)将步骤1)得到的溶解纤维素溶液在65℃水浴和机械搅拌下通氮气10min，加入0.5g浓度为0.07g/mL的过氧化苯甲酰反应5min，加入4g丙烯酰胺和0.01g浓度为0.03g/mL的二亚乙基三胺反应1.2h，取出水洗至中性，无水乙醇浸泡12h，进行冷冻干燥，得到纤维素基温度和pH敏感型水凝胶；

3)称取步骤2)得到的经冷冻干燥的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶0.09g置于100mL 0.5mol/L布洛芬或磺胺药物溶液中，室温浸泡24h，摇床震荡2h，得到负载布洛芬或磺胺的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶(d)；

4)将步骤3)得到的已负载布洛芬或磺胺的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶放入pH 7.4、37℃的100mL蒸馏水中，释放12h，实现纤维素基温度和pH敏感型水凝胶对布洛芬或磺胺的缓释。

测定实施例1、2、3、4得到的4种负载布洛芬的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶的药物负载率。表1为由实施例1、2、3、4所制备的负载布洛芬的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶在室温下的药物负载率测定结果。由表1数据可知，采用本发明所述方法得到的负载布洛芬的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶(a)、负载布洛芬的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶(b)、负载布洛芬的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶(c)、负载布洛芬的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶(d)在室温下均可达到良好的药物负载效果。

如图1，实施例1负载布洛芬的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶在25、37℃对布洛芬药物的累计释放量曲线图可看出，在pH 7.4(模拟肠液)、37℃时布洛芬的释放率和释放量比25℃高；如图2，实施例1负载磺胺的纤维素基温度和pH敏感型水凝胶在25、37℃对磺胺药物的累计释放量曲线图也可看出，在pH＝7.4(模拟肠液)、37℃时磺胺的释放率和释放量比在25℃高，这说明该纤维素基水凝胶非常适用于将负载的口服药物在人体小肠环境中进行缓释。

表1

以上列举的仅是本发明的具体实施例。本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。