一种聚合物包覆姜黄素共晶/协同成分的复合纳米颗粒及其制备和在药学上的应用的制作方法

本发明属于药物技术领域，具体涉及一种姜黄素共晶的药物。

背景技术：

姜黄素是从多年生草本植物姜黄的根茎中提取出来的一种多酚类化合物，传统的姜黄素一般都是用做食品染料和添加剂，近年来，大量的研究表明姜黄素具有广泛的生理活性作用，如降血脂、抗肿瘤、抗炎、利胆、抗氧化等。然而姜黄素属脂溶性化合物，难溶于水，在体外也容易被氧化，在体内吸收少，代谢过快(血浆中消除半衰期仅为7.4min)，稳定性差，制约了姜黄素在临床中的广泛应用。

近年来，关于姜黄素的剂型主要有微乳、微球、固体分散体、脂质体、磷脂复合物、胶束、纳米粒以及环糊精包合物等。以上方法尽管在溶解或口服吸收方面有一定改善，但仍有不足，如载药量低、有潜在毒性等问题。为进一步提高姜黄素在体内的生物利用度，需要在药物晶型、剂型及联合用药等方面开展深入研究。

超临界流体是指高于流体临界点，以单相形式存在的流体，其物理化学性质与在非临界状态及液体和气体有很大的不同。超临界流体的扩散系数比液体要大很多，粘度类似于气体，远小于液体，有比液体快得多的溶解溶质的速度，更有比气体大得多的对固体物质的溶解和携带能力。这对传质极为有利，缩短了相平衡所需时间，是高效传质的理想介质。

超临界流体结晶技术分为超临界流体抗溶剂结晶技术(sas)、超临界液体快速膨胀结晶法(seds)；现有技术采用超临界流体结晶技术制备姜黄素颗粒的报道较少，为数不多的技术如中国专利cn107320450a公开的方法，将包含姜黄素-丝素的有机溶剂泵入超临界二氧化碳中，利用seds制得一种均匀复合的纳米颗粒。该方法制得的材料中采用了丝素，这类材料虽然来源于生物体,但生理活性太强而易受到人体排斥且性质不易控制。此外，中国专利cn103705468a还公开了一种类似的制备方法，其利用超声波辅助，将包含姜黄素的原料溶液加入超临界抗溶剂中，制备纳米姜黄素颗粒。

现有利用超临界结晶制备方法需采用有机溶剂，容易在制剂中残留，溶剂的残留容易导致制剂gc测试不合格，还可能影响制剂的稳定性。此外，该方法制得的纳米颗粒的粒径分布广，工艺稳定性不理想、且难于获得包覆纳米颗粒或者包封率很低、得到的材料的缓释效果以及溶出率效果有限。

技术实现要素：

本发明第一目的在于，提供一种亲水性聚合物包覆姜黄素共晶协同成分的复合纳米颗粒，通过在姜黄素共晶/协同成分的核心表面原位包覆一层水溶性聚合物，旨在提供一种具有优异亲水性、稳定性、生物利用度和缓释效果的新药。

为解决现有技术存在的能耗高，所得到的固体粒径分布宽、难于获得包覆结构纳米颗粒、包封率很低、且制备过程中存在有机溶剂残留等的技术问题。

本发明第二目的在于，提供了一种所述的聚合物包覆姜黄素共晶/协同成分的复合纳米颗粒的制备方法，旨在创新地制得所述原位包覆形貌的纳米复合颗粒。

本发明第三目的在于，提供了所述的聚合物包覆姜黄素共晶/协同成分的复合纳米颗粒的在药学方面的应用。

本发明第四目的在于，提供了一种药物，其至少包含所述的聚合物包覆姜黄素共晶/协同成分的复合纳米颗粒。

一种聚合物包覆姜黄素共晶/协同成分的复合纳米颗粒，包括核以及包覆在核表面的壳，所述的核为姜黄素共晶和协同成分的混合物，所述的壳为亲水性聚合物。

本发明中，创新地利用亲水性聚合物包覆姜黄素共晶和协同成分，该全新的复合纳米药物可有效协同提升药物的理化性质和生物利用度，不仅可以解决药物水溶性的问题，同时还能够提高该复合纳米颗粒在高温、光照以及胃液的稳定性；不仅如此，本发明所述的复合纳米材料还协同具有更优的溶出率和缓释效果。

作为优选，所述的姜黄素共晶为姜黄素-2-氨基吡啶共晶化合物、姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物、姜黄素-4-氨基苯酚共晶化合物、姜黄素-邻苯三酚共晶化合物、姜黄素-间苯二酚共晶化合物中的至少一种。

进一步优选，所述的姜黄素共晶为姜黄素-邻苯三酚共晶化合物。研究发现，包覆有该优选的共晶化合物的复合纳米出人意料地具有更优的溶出度以及缓释效果，此外，研究发现，还更利于获得包覆结构的复合纳米颗粒。

优选地，所述的协同成分包含阿卡波糖、胡椒碱、槲皮素中的至少一种。

进一步优选，所述的协同成分至少包含阿卡波糖、选择性包含胡椒碱和/或槲皮素。

胡椒碱可以是胡椒碱及其药学上可接受的盐、溶剂化物等。

所述的阿卡波糖可以是阿卡波糖及其药学上可接受的盐、溶剂化物等。

作为优选，姜黄素共晶和协同成分的质量比为30～120:1。

进一步优选，姜黄素共晶和协同成分的质量比为40～100:1；优选为40～50:1。研究发现，在该优选的范围下，可以进一步发挥组分以及所述的包覆形貌的协同性，可以进一步提升复合纳米颗粒的生物利用度，此外，还更利于获得所述核-壳结构材料。

作为优选，所述的亲水性聚合物为水溶性的药用高分子材料

所述的壳体材料原位复合核的表面，壳和核之间允许含有孔隙或者没有孔隙。

优选地，所述的亲水性聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、泊洛沙姆及羟丙基环糊精中的至少一种。优选的亲水性聚合物更利于获得包覆材料。

更进一步优选，所述的所述的亲水性聚合物为聚乙烯吡咯烷酮。本发明人研究发现，采用该优选的材料，可以进一步出人意料地提升包封率，降低颗粒度。

作为优选，所述的亲水性聚合物和姜黄素共晶的质量比为5:1-20:1；进一步优选为10:1-15:1。研究发现该比例范围的复合纳米颗粒的溶出度效果更好。

本发明所述的复合纳米颗粒的粒径为100～800nm；优选为500～750nm。

本发明还提供了一种所述的聚合物包覆姜黄素共晶/协同成分的复合纳米颗粒的制备方法，采用超临界流体溶解和/或分散姜黄素共晶和协同成分，得原料溶液；向该原料溶液中加入包含所述亲水性聚合物的水溶液，加入完成后继续向体系中通入超临界流体直至脱除体系中的水分，即得所述的复合纳米颗粒。

本发明开创性地采用药物共晶技术及超临界结晶技术制备姜黄素固体制剂纳米颗粒，克服了该领域的技术空白。本发明创新地采用超临界抗溶剂结晶技术，采用超临界流体作为分散剂可以使姜黄素共晶与协同成分充分混合均匀，同时作为抗溶剂可以有效的将从喷嘴喷出的水溶性聚合物液滴迅速分散为更小的液滴，有助于形成更小的纳米原位包覆的复合颗粒。所制备的纳米颗粒中，姜黄素共晶和协同成分在水溶性高分子载体的包覆下具有更好的溶解度、稳定性、溶出度、缓释效果和生物利用度。本发明利用药物共晶、联合用药及载体材料修饰对于改善姜黄素的溶出度和口服生物利用度具有重要意义。此外，本发明方法还可连续生产，提高单位时间产率且不使用有机溶剂。

相比于现有方法，本发明技术方案可以实现以超临界流体分散姜黄素共晶和协同成分为分散相，以亲水性聚合物水溶液作为抗溶剂相；通过sas方法获得在姜黄素共晶和协同成分的混合物表面原位包覆聚合物的复合纳米材料，该纳米复合材料粒径分布更均匀，此外，材料的稳定性、利用率、缓释性等效果更优。

本发明制备方法处理时间短、无溶剂残留，且制得的复合纳米颗粒具有更好的溶解性、稳定性、缓释性和生物利用度。

另外，本发明中，创新地制备原位包覆的材料，然而该创新技术开发早期常常存在包封率不高、溶出度、缓释性能不高等诸多技术难度，通过深入研究，本发明人研究发现，控制喷嘴喷出的流速以及高压结晶釜内的温度和压力，可以解决该技术难题，提升复合纳米颗粒的包封率、溶出率、缓释性等诸多性能。

作为优选，所述的超临界流体为超临界二氧化碳。

优选地：所述的制备方法具体包括以下步骤：

步骤(1)：将姜黄素共晶和协同成分混合后通入液化的co2(也即是超临界二氧化碳)使之均匀分散；

步骤(2)：将分散有姜黄素共晶和协同成分的液化的co2泵入高压结晶釜(高压反应釜)，调节温度和压力至预设值后，泵入所述的包含亲水性聚合物的水溶液；

步骤(3)：当亲水性聚合物水溶液泵完后，继续通入co2(也即是超临界二氧化碳)，并保持高压反应釜中的温度及压力直至将水干燥，停止泵入co2，待压力降至常压后得到干燥的复合纳米颗粒。

所述的姜黄素共晶可外购，也可采用现有方法制备。

所述的制备方法中，姜黄素共晶和协同成分的质量比为30～120:1；优选为40～100:1；进一步优选为40～50:1。

优选地，所述的亲水性聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、泊洛沙姆及羟丙基环糊精中的至少一种。

作为优选，所述的亲水性聚合物和姜黄素共晶的质量比为5:1-20:1；进一步优选为10:1-15:1。研究发现，在优选的范围下，可以获得粒径更小的复合纳米材料，且具有更优的包封率。

优选地，步骤(2)、步骤(3)高压反应釜预设的温度为35-50℃，进一步优选为40～50℃。预设的压力为10-20mpa，进一步优选为10-15mpa。优选的超临界流体环境温度和压强下，可以进一步提升制得的复合纳米材料的包封率。

优选地，包含亲水性聚合物的水溶液中，亲水性聚合物浓度为5-20mg/ml。

亲水性聚合物水溶液泵入高压反应釜的流速为0.5-1.5ml/min。辅助于所述的温度和压强的控制，控制在该优选的流速下，可以进一步提升包封率。

本发明还提供了聚合物包覆姜黄素共晶/协同成分的复合纳米颗粒或者通过所述的制备方法制得的复合纳米颗粒的应用，将其用于制备抗炎、抗肿瘤、抗氧化、抗菌、抗病毒、抗氧化或免疫调节中的至少一种的药物，优选为缓释药物。

一种药物制剂，包含所述的复合纳米颗粒。

所述的药物制剂，还允许包含药学上允许添加的辅料。

所述的药物制剂，优选为口服制剂。

所述的药物制剂，优选为包含所述复合纳米颗粒的缓释试剂。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明创新地利用药物共晶技术和超临界二氧化碳抗溶剂结晶技术构建姜黄素共晶组合物纳米颗粒，可提高姜黄素的溶解性、稳定性、溶出度、控释性和生物利用度。

2、本发明利用药物共晶技术制备姜黄素共晶化合物，在继承姜黄素本身的药理活性基础上，可明显改善姜黄素的溶解性、稳定性。

3、通过阿卡波糖、胡椒碱或其组合物与姜黄素共晶化合物复配，既可以显著改善姜黄素在体内的滞留时间和吸收程度，提高姜黄素的体内生物利用度，又可以通过联合用药发挥协同治疗的作用。

4、利用超临界抗溶剂结晶技术制备姜黄素共晶组合物纳米颗粒，该制备方法操作简单，处理条件温和可控，且无溶剂残留。

5、所制备的纳米颗粒中，姜黄素共晶化合物和阿卡波糖、胡椒碱或其组合物在水溶性高分子载体的包覆下形成核壳结构，该组合物具有更好的溶解度、稳定性、缓释效果和生物利用度。

附图说明

图1为实施例1制得的聚合物包覆姜黄素共晶/协同成分的复合纳米颗粒tem图。

图2为姜黄素共晶及其组合物纳米颗粒的体外释放特性图。

具体实施方式

实施例1

避光下将姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物和胡椒碱按照质量比40:1分散到液化的co2中。将co2(含有姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物和胡椒碱)泵入高压反应釜中，待反应釜温度达到35℃、压力为10mpa的预设值并稳定5min后，以0.5ml/min的流速泵入浓度为5mg/ml的聚乙烯吡咯烷酮水溶液，其中聚乙烯吡咯烷酮和姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物的质量比为5:1。溶液泵完后，继续通入co20.5h后，停止通入co2，泄压，收集反应釜内的颗粒，即得到姜黄素共晶组合物纳米颗粒。其平均粒径为710nm，包封率为74％。

聚合物包覆姜黄素共晶/胡椒碱复合纳米颗粒的形貌分析

取少量由聚乙烯吡咯烷酮包覆姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物/胡椒碱的复合纳米颗粒，加适量蒸馏水，涡旋混匀，超声2min，采用磷钨酸负染法染色，其透射电镜(jem-100sx型透射电镜，日本)照片见图1。可见，聚乙烯吡咯烷酮包覆姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物/胡椒碱的复合纳米颗粒在水中呈分散的核壳型囊泡结构。体外释放数据见图2，从图2可知，该包覆结构的材料具有更优的释放效果。

实施例2

避光下将姜黄素-2-氨基吡啶共晶化合物和阿卡波糖按照质量比100:1分散到液化的co2中。将co2(含有姜黄素-2-氨基吡啶共晶化合物和阿卡波糖)泵入高压反应釜中，待反应釜温度达到35℃、压力为20mpa的预设值并稳定5min后，以0.5ml/min的流速泵入浓度为20mg/ml的泊洛沙姆水溶液，其中泊洛沙姆和姜黄素-2-氨基吡啶共晶化合物的质量比为5:1。溶液泵完后，继续通入co20.5h后，停止通入co2，泄压，收集反应釜内的颗粒，即得到姜黄素共晶组合物纳米颗粒。其平均粒径为690nm，包封率为70％。

实施例3

避光下将姜黄素-4-氨基苯酚共晶化合物和胡椒碱按照质量比40:1分散到液化的co2中。将co2(含有姜黄素-4-氨基苯酚共晶化合物和胡椒碱)泵入高压反应釜中，待反应釜温度达到50℃、压力为10mpa的预设值并稳定5min后，以0.5ml/min的流速泵入浓度为5mg/ml的羟丙基环糊精水溶液，其中羟丙基环糊精和姜黄素-4-氨基苯酚共晶化合物的质量比为10:1。溶液泵完后，继续通入co20.5h后，停止通入co2，泄压，收集反应釜内的颗粒，即得到姜黄素共晶组合物纳米颗粒。其平均粒径为530nm，包封率为72％。

实施例4

避光下将姜黄素-邻苯三酚共晶化合物和阿卡波糖按照质量比50:1分散到液化的co2中。将co2(含有姜黄素-邻苯三酚共晶化合物)泵入高压反应釜中，待反应釜温度达到40℃、压力为15mpa的预设值并稳定5min后，以1.0ml/min的流速泵入浓度为10mg/ml聚乙烯吡咯烷酮的水溶液，其中聚乙烯吡咯烷酮和姜黄素-邻苯三酚共晶化合物的质量比为10:1。溶液泵完后，继续通入co20.5h后，停止通入co2，泄压，收集反应釜内的颗粒，即得到姜黄素共晶组合物纳米颗粒。其平均粒径为520nm，包封率为69％。

实施例5

避光下将姜黄素-4-氨基苯酚共晶化合物和姜黄素-间苯二酚共晶化合物(二者质量比为1:1)和胡椒碱按照质量比40:1分散到液化的co2中。将co2(含有姜黄素共晶化合物和胡椒碱)泵入高压反应釜中，待反应釜温度达到45℃、压力为15mpa的预设值并稳定5min后，以0.5ml/min的流速泵入浓度为15mg/ml的羟丙基环糊精水溶液，其中羟丙基环糊精和姜黄素共晶化合物的质量比为15:1。溶液泵完后，继续通入co20.5h后，停止通入co2，泄压，收集反应釜内的颗粒，即得到姜黄素共晶组合物纳米颗粒。其平均粒径为610nm，包封率为67％。

实施例6

避光下将姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物与阿卡波糖和槲皮素协同组分(阿卡波糖与槲皮素的质量比为1:1)按照质量比40:1分散到液化的co2中。将co2(含有姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物、阿卡波糖和胡椒碱)泵入高压反应釜中，待反应釜温度达到40℃、压力为20mpa的预设值并稳定5min后，以1.0ml/min的流速泵入浓度为10mg/ml的聚乙烯吡咯烷酮水溶液，其中聚乙烯吡咯烷酮和姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物的质量比为5:1。溶液泵完后，继续通入co20.5h后，停止通入co2，泄压，收集反应釜内的颗粒，即得到姜黄素共晶组合物纳米颗粒。其平均粒径为710nm，包封率为74％。

对比例1

和实施例1相比，采用seds方法，具体如下：

避光下将姜黄素、胡椒碱和聚乙烯吡咯烷酮(质量比同实施例1)用无水乙醇溶解，然后将co2泵入高压反应釜中，同时调节反应釜的阀门开度，当高压反应釜中压力和温度稳定并达到预设值(同实施例1)后，泵入事先配制的有机溶液，当溶液泵完后，继续通入co2，并保持高压反应釜中的温度及压力直至将有机溶剂干燥完毕，在反应釜中得到聚乙烯吡咯烷酮包覆的姜黄素/胡椒碱复合纳米颗粒。其平均粒径为2μm，包封率为45％。

对比例2

本对比例探讨，采用较低的温度，具体如下：

避光下将姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物和阿卡波糖分散到液化的co2中。将co2(含有姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物和阿卡波糖)泵入高压反应釜中，待反应釜温度达到25℃、压力为20mpa的预设值并稳定5min后，以1.5ml/min的流速泵入浓度为20mg/ml的f68水溶液，其中f68和姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物的质量比为10:1。溶液泵完后，继续通入co20.5h后，停止通入co2，泄压，收集反应釜内的颗粒，即得到姜黄素共晶组合物纳米颗粒。其平均粒径为870nm，包封率为52％。

对比例3

本对比例探讨，采用较高的压强，具体如下：

避光下将姜黄素-4-氨基苯酚共晶化合物和胡椒碱分散到液化的co2中。将co2(含有姜黄素-4-氨基苯酚共晶化合物和胡椒碱)泵入高压反应釜中，待反应釜温度达到35℃、压力为40mpa的预设值并稳定5min后，以1.0ml/min的流速泵入浓度为15mg/ml的pvp-k30水溶液，其中pvp-k30和姜黄素-4-氨基苯酚共晶化合物的质量比为20:1。溶液泵完后，继续通入co20.5h后，停止通入co2，泄压，收集反应釜内的颗粒，即得到姜黄素共晶组合物纳米颗粒。其平均粒径为790nm，包封率为59％。

对比例4

本对比例探讨，采用较高的水溶性聚合物喷出流速，具体如下：

避光下将姜黄素-2-氨基吡啶共晶化合物和槲皮素分散到液化的co2中。将co2(含有姜黄素-2-氨基吡啶共晶化合物和槲皮素)泵入高压反应釜中，待反应釜温度达到40℃、压力为10mpa的预设值并稳定5min后，以3ml/min的流速泵入浓度为10mg/ml的hp-β-cd水溶液，其中hp-β-cd和姜黄素共晶化合物的质量比为10:1。溶液泵完后，继续通入co20.5h后，停止通入co2，泄压，收集反应釜内的颗粒，即得到姜黄素共晶组合物纳米颗粒。其平均粒径为980nm，包封率为51％。

姜黄素共晶及其组合物纳米颗粒的体外释放特性测试：

姜黄素固体制剂的释放特性对于姜黄素生理活性的发挥具有重要意义。由于姜黄素在生物体内的代谢速率较快，因此控制姜黄素的缓慢持续释放对于其活性的发挥至关重要。本发明分别由姜黄素-2-氨基吡啶共晶化合物(c)、对比例1中聚乙烯吡咯烷酮包覆的姜黄素/胡椒碱复合纳米颗粒(b，对比例1)以及本发明制备的由姜黄素-2-氨基吡啶共晶化合物、胡椒碱和聚乙烯吡咯烷酮组成的姜黄素共晶组合物纳米颗粒(a，实施例1)在50％(体积分数)的乙醇释放介质中都具有缓释特性。由图2可知，随着透析时间的进行，姜黄素的累积释放率都逐渐增加，释放速率也都逐渐降低，并趋于平缓。与水溶性聚合物包覆的复合纳米颗粒相比较，单独的姜黄素-2-氨基吡啶共晶化合物(图2，c)具有较快的释放速度，说明水溶性聚合物的包覆会使药物具有更好的缓控释放效果。而药物共晶技术对姜黄素的释放速率也有影响，通过图2曲线a，b对比可知，本发明利用超临界结晶技术结合药物共晶技术制备的姜黄素共晶组合物纳米颗粒能够明显降低姜黄素的释放速度，经过6h的透析，姜黄素的累积释放率在60％左右(图2，a)。

功效试验验证：

本发明分别对大鼠口服姜黄素混悬液、对比例1及本发明制备的聚乙烯吡咯烷酮包覆的姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物及胡椒碱的复合纳米颗粒(实施例1)进行药物生物试验。

试验步骤：取30只禁食12h的雄性wistar大鼠(禁食及试验期间自由饮水)，随机平均分成三组，分别灌胃给予姜黄素混悬液(姜黄素直接分散在纯化水中)、聚乙烯吡咯烷酮包覆姜黄素和胡椒碱纳米颗粒(对比例1)及自制聚乙烯吡咯烷酮包覆的姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物及胡椒碱的复合纳米颗粒(实施例1)。

每只大鼠给药剂量均为200mg/kg，分别于给药后5、10、20、30、60、120、180、240、300、360、480、600和720min眼眶取血约0.3ml，置涂有肝素的离心试管中进行处理，并求算药物的血药浓度。

试验结果：大鼠单剂量灌胃200mg/kg姜黄素后，所得姜黄素混悬液的cmax为0.179μg/ml，auc(0-∞)为0.28μg/ml·h；灌胃聚乙烯吡咯烷酮包覆姜黄素和胡椒碱纳米颗粒后的cmax为0.395μg/ml，auc(0-∞)为0.526μg/ml·h；而灌胃自制聚乙烯吡咯烷酮包覆的姜黄素-2,5-二羟基苯甲酸共晶化合物及胡椒碱的复合纳米颗粒后cmax为0.871μg/ml，auc(0-∞)为1.12μg/ml·h。

试验结论：对比可知，本发明制备的聚合物包覆姜黄素共晶/协同成分的复合纳米颗粒相较于姜黄素混悬剂及市售制剂，能显著提高姜黄素的口服生物利用度。