一种基于天然药物葛根素的自组装水凝胶的制作方法

本发明涉及一种由天然药物葛根素形成的小分子水凝胶，其能长效缓释葛根素，并可提高天然中药成分葛根素的生物利用度。

背景技术：

小分子水凝胶是近年来出现的一种新型水凝胶，它由小分子通过非共价键自组装而成，具有生物相容性高、易于降解和吸收等特点和优点。因此，它在细胞培养、组织工程、药物控释、再生医学等领域显现了极佳的应用前景。小分子水凝胶大多由多肽、氨基酸衍生物、含杂环的化合物等小分子通过自组装而成。然而，这些化合物是化学合成、自然界不存在的。由这些化合物形成的小分子水凝胶在临床实际应用中需要经过复杂和严谨的实验验证生物相容性以及生物活性。这大大增加了水凝胶制备的复杂性、成本以及开发周期。理想的小分子水凝胶最好是由已经被验证可以用于人体的化合物通过自组装而成。例如，唯一一例被fda批准应用于药物缓释的小分子水凝胶是由兰瑞肽自组装而成的。2009年之前，兰瑞肽是以溶液的方式注射应用于肢端肥大症治疗的，每天都需要肌肉注射一次。后来，发现兰瑞肽提高浓度时(2％以上时)能自组装形成果冻状的小分子水凝胶，因此以药物缓释水凝胶新剂型的形式获得了fda的批准。现在，兰瑞肽水凝胶皮下注射一次可以缓释药物1个月。因此，如果能获得已经批准应用于人体的小分子形成的水凝胶，这对该药物的长效给药是有重大意义的。

葛根素亦称葛根黄素。是从中药葛根中分离的具有扩冠作用的异黄酮类衍生物。存在于豆科植物葛及野葛的根。具有退热、镇静和使冠状动脉血流量增加的作用，对垂体后叶素引起的急性心肌出血有保护作用。临床上用于冠心病心绞痛、高血压。其结构如下式所示：

技术实现要素：

本发明创新之处就在于发现临床药物葛根素，可以通过加热冷却的方法诱导其自组装形成小分子水凝胶。该水凝胶里的葛根素自组装形成纳米纤维，不仅能长效的缓释葛根素药物，还能提高葛根素的生物利用度。

本发明一个方面提供了一种葛根素小分子自组装水凝胶，其特征在于由葛根素自组装制成。

在本发明的技术方案中，其由葛根素溶解于水溶性介质后加热至溶解，然后进行冷却获得。

在本发明的技术方案中，葛根素小分子自组装水凝胶中葛根素的含量为0.8％wt-8％wt，优选为1％wt-4％wt。

在本发明的技术方案中，水溶性介质为ph为6-8的水溶液，优选为ph为6.8-7.4的pbs溶液。

在本发明的技术方案中，加热温度为80℃-100℃。

在本发明的技术方案中，葛根素小分子自组装水凝胶呈纳米纤维状。

本发明另一个方面提供了葛根素小分子自组装水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：

1)将葛根素溶液于水溶性介质，

2)加热水溶性介质至溶解，

3)冷却至室温得的葛根素小分子自组装水凝胶。

在本发明的技术方案中，水溶性介质为ph为6-8的水溶液，优选为ph为6.8-7.4的pbs溶液。

在本发明的技术方案中，加热温度为80℃-100℃。

本发明再一个方面提供了葛根素小分子自组装水凝胶在缓慢释放葛根素的药物中的用途或在制备心肌梗塞的药物中的用途。

发明人发现，将葛根素分散于中性水性介质，通过加热溶解然后再冷却到室温的方式可以制备得到一种新型的小分子水凝胶。

结果表明葛根素在ph为6.8-7.4的条件下，浓度大于或者等于0.8％(质量/体积)可以通过加热冷却的方法形成水凝胶，形成的水凝胶大部分都是由水组成。

实验表明，本发明形成的葛根素水凝胶形成均匀的纳米纤维结构，并且可以稳定缓慢地释放药物。

实验表明，灌胃给予sd大鼠4％wt葛根素水凝胶(葛根素给药量为400mg/kg)，和葛根素单体混悬液(给药量400mg/kg)，随时间延长，葛根素平均血药浓度在水凝胶组较单体混悬液组明显提高；且葛根素水凝胶的生物利用度较葛根素单体提高3倍，差异有统计学意义。

所述葛根素水凝胶的制备方法包含以下步骤：

(1)将葛根素以0.8％到8％的浓度分散于中性水性介质。

(2)加热到80℃-100℃使得葛根素完全溶解，冷却至室温后2-5分钟可形成水凝胶。

本发明的有益效果是：

1发明了自然界第一种基于天然药物本身的自组装水凝胶。

2提供一种新型小分子水凝胶材料，可缓释葛根素药物并提高其生物利用度。

3该水凝胶在药物缓释、心梗治疗等领域具有极高的应用前景.

附图说明

图1：葛根素在pbs水溶液中形成的水凝胶；

图2：用透射电子显微镜观察葛根素水凝胶内部的纳米纤维结构；

图3：1％、2％、4％三种浓度下的葛根素水凝胶在体外释放葛根素药物的释放曲线。

具体实施方式

实施例1：葛根素水凝胶的制备1

称取10.0mg葛根素，加入pbs(磷酸盐缓冲液,ph为6.8-7.4)1ml，使葛根素在pbs中的浓度为1％wt，酒精灯加热至80℃-100℃使得葛根素完全溶解，自然冷却至室温5分钟后，即可形成果冻样的小分子水凝胶。

实施例2：葛根素水凝胶的制备2

称取20.0mg葛根素，加入pbs(磷酸盐缓冲液,ph为6.8-7.4)1ml，使葛根素在pbs中的浓度为2％wt，酒精灯加热至80℃-100℃使得葛根素完全溶解，自然冷却至室温5分钟后，即可形成果冻样的小分子水凝胶。

实施例3：葛根素水凝胶的制备3

称取40.0mg葛根素，加入pbs(磷酸盐缓冲液,ph为6.8-7.4)1ml，使葛根素在pbs中的浓度为4％wt，酒精灯加热至80℃-100℃使得葛根素完全溶解，自然冷却至室温5分钟后，即可形成果冻样的小分子水凝胶。

实施例4：葛根素水凝胶的纳米纤维表征

通过上述实施例1-3制备得到葛根素小分子水凝胶后，用移液枪吸取大约15μl左右的水凝胶滴加到铜网上，用氮气处理使水凝胶均匀涂覆于铜网表面。铜网于干燥器中静置干燥过夜后，使用透射电子显微镜下观察水凝胶中的纳米材料形貌(如图2)。实验表明，本发明形成的葛根素水凝胶形成均匀的纳米纤维结构，并且可以稳定缓慢地释放药物。

实施例5：葛根素水凝胶的体外药物释放

以上述方法制备1％、2％和4％的葛根素水凝胶各200ul于小瓶中，加入250ul的pbs。于第1、2、4、6、8、10和12小时每个时间点取出200ul上清液，再加入200ul新鲜的pbs，将每个时间点取出的溶液进行液质联用色谱分析。以色谱图上葛根素出峰为止的峰面积计算葛根素的累积释放百分比，用originpro9.0软件进行数据分析和图表制作。实验结果参见附图3

实施例6：葛根素水凝胶口服给药时血液中的药物浓度测定

(a)动物给药和采血:雄性大鼠10只，spf级环境适应性饲养，一周后,随机分成2组，每组5只。所有大鼠给药前禁食12h，自由饮水。称重后，按体重随机分组，一组为葛根素单体混悬溶液组，一组为4wt％葛根素水凝胶组。葛根素单体混悬溶液配置方法：先配置0.5％羧甲基纤维素钠溶液，冷却后待用，然后精密称量葛根素粉末，取少量加入研钵中，同时加入少量0.5％羧甲基纤维素钠溶液，慢慢研磨，分次完成研磨直至形成葛根素混悬液，呈均匀乳白色。两组分别按400mg/kg灌胃给药。给药后分别于0、5、10、15、30、60、90、120、180、240、360、480、600min经眼眶静脉丛釆血，每次取血约0.5ml，给药后2小时，于取血后补充等量生理盐水。全血8000rpm离心6min，取上清，血浆-20℃保存；(b)药动学参数计算:血浆药物浓度-时间数据采用das2.0软件(中国数学药理专业委员会,中国上海)处理。釆用二室模型计算auc、clz/f、t1/2、cmax和tmax等药动学参数。葛根素水凝胶与葛根素原料药的生物等效性分析，使用spss软件进行统计学分析，两组均数的比较采用独立样本t检验分析。实验结果参见表1和表2。

表1灌胃给药葛根素水凝胶后大鼠体内葛根素的血药浓度

表2灌胃给药后大鼠体内葛根素药代动力学参数

结论：葛根素水凝胶的生物利用度较葛根素单体提高3倍，差异有统计

实验表明，灌胃给予sd大鼠4％wt葛根素水凝胶(葛根素给药量为400mg/kg)，和葛根素单体混悬液(给药量400mg/kg)，随时间延长，葛根素平均血药浓度在水凝胶组较单体混悬液组明显提高；且葛根素水凝胶的生物利用度较葛根素单体提高3倍，差异有统计学意义。