一种用于治疗糖尿病的制剂、微针及其制备工艺的制作方法

1.本发明属于代谢疾病药物技术领域，具体涉及一种用于治疗糖尿病的制剂、微针及其制备工艺。


背景技术：

2.糖尿病是一种因胰岛素分泌缺陷或受损造成以慢性高血糖为特点的代谢性疾病，其对患者的身体健康造成严重的影响，需要通过及时的控制血糖水平来防止因糖尿病产生的一系列功能性障碍和损害。目前，临床常见的磺脲类药物包括格列喹酮、格列吡嗪、格列本脲、格列齐特等。该类药物治疗糖尿病的主要机制是通过与胰岛β胞膜外侧特异性受体结合，以抑制细胞膜atp敏感性钾离子通道关闭，减少钾离子外流，提高细胞内钾离子浓度，启动胰岛β细胞释放胰岛素，以进一步实现降血糖作用。然而若该药物剂量超过实际需要范围，则可能造成低血糖的情况产生，严重的可能会危及患者的生命健康。
3.现有技术中有通过采用微针的方式来将胰岛素等糖尿病治疗药物递送至人体，但目前大多数是以中空微针或实心微针为主，主要是为了控制递送药物的量。但实际使用过程中，无论是中空微针还是实心微针都存在诸多问题。首先，虽然能控制微针的递送量，但无法准确判断患者体内的葡萄糖含量，因此也无法对血糖水平进行精确控制；其次，中空微针和实心微针都采用的是金属等硬质材料，容易出现在皮肤内断针的情况，造成皮肤发炎、感染。


技术实现要素：

4.针对现有微针无法实现血糖持续、可控调节和容易断裂造成皮肤内发炎、感染问题，本发明提供了一种用于治疗糖尿病的药物、微针及其制备方法。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
6.本发明提供了一种用于治疗糖尿病的药物，包括纳米纤维素基水凝胶、二肽基肽酶-4抑制剂、葡萄糖激酶。
7.进一步的，所述纳米纤维素基水凝胶、二肽基肽酶-4抑制剂、葡萄糖激酶的质量比为(3-8)：(5-10)：(1-2)。
8.进一步的，所述纳米纤维素基水凝胶呈囊泡结构，并将二肽基肽酶-4抑制剂包裹在内。
9.进一步的，所述二肽基肽酶-4抑制剂包括沙格列汀、维格列汀、阿格列汀和利格列汀中的一种或多种。
10.进一步的，所述纳米纤维素基水凝胶的制备方法为：采用脱木素法得到木材中的木质纤维素骨架作为基底材料，通过碱处理软化后，再与聚丙烯酰胺凝胶复合得到纳米纤维素基水凝胶。
11.本发明还提供一种用于治疗糖尿病的微针，所述微针载有所述治疗糖尿病的药物。
12.进一步的，所述微针为分层式微针，包括外层和内层，形成所述外层的溶液包括所述葡萄糖激酶、聚乙烯醇、聚乙烯烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、蔗糖、氯化钠、三羟甲基氨基甲烷；形成所述内层的溶液包括纳米纤维素基水凝胶、二肽基肽酶-4抑制剂、聚乙烯醇、聚乙烯烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、蔗糖、氯化钠、三羟甲基氨基甲烷。
13.进一步的，所述微针的外层与内层的质量之比为(1-2)：(5-8)。
14.本发明还提供一种制备所述微针的工艺：先将所述形成内层的溶液导入成型模具上，通过刮板将溶液刮涂至所述成型模具的成型腔内，真空干燥后脱模，得到内层微针，重新向所述成型模具的成型腔内注入外层溶液，再将所述内层微针插入盛有外层溶液的成型腔内，真空干燥、脱模后得到所述微针。
15.根据本发明所提供的一种用于治疗糖尿病的制剂，其中主要的药效物质为二肽基肽酶-4抑制剂、葡萄糖激酶，二肽基肽酶-4抑制剂可以防止二肽基肽酶-4降解glp-1，从而抑制其原有的作用，达到增加胰岛素分泌的效果。而葡萄糖激酶可以通过增加β细胞atp，以提高葡萄糖诱导胰岛素合成和分泌作用，葡萄糖激酶还可快速代谢葡萄糖，抑制肝糖原储存，进而抑制α细胞分泌胰高血糖素，但是在低血糖时不能快速反应停止，低血糖发生风险较大，而与二肽基肽酶-4抑制剂联合使用则可以有效减少低血糖不良反应，提高药物的治疗安全性。同时，本发明还采用纳米纤维素基水凝胶制成囊泡结构，将二肽基肽酶-4抑制剂包裹在内，纳米纤维素基水凝胶具有良好的生物相容性，能够生物降解，无毒无害，同时由于其独特的纳米缠结网络结构，使其具有较好的机械性能和一定的疏水性，不会遇水快速溶解。葡萄糖激酶作为己糖激酶同工酶中的一种，能够将葡萄糖催化为6-磷酸葡萄糖，而6-磷酸葡萄糖具有优异的亲水性，其能通过磷酸基团赋予纳米纤维素基水凝胶亲水性表面，从而使得纳米纤维素基水凝胶囊泡溶解释放出其中包裹的二肽基肽酶-4抑制剂，也就是说本发明制剂可以根据体内葡萄糖的实际含量来控制二肽基肽酶-4抑制剂的释放速率，从而控制体内血糖值在一个稳定的范围内，即能控制血糖含量过高，也能避免低血糖的情况发生。
16.根据本发明提供的一种微针，采用分层针的形式，外层含有葡萄糖激酶，在微针刺入体内后能够首先在体内扩散，催化体内的葡萄糖转换成6-磷酸葡萄糖，而微针内层中的在外层溶解后开始溶解释放包裹有二肽基肽酶-4抑制剂的纳米纤维素基水凝胶囊泡，被体内产生的6-磷酸葡萄糖赋予亲水性溶解，从而达到降低血糖的功效。同时，本发明所提供的微针是可溶性微针，在插入皮肤后会迅速溶解，不会担心出现断针和重复使用感染的情况。
附图说明
17.图1是本发明提供的分层式微针的结构示意图；
18.图2是本发明提供的囊泡结构示意图。
19.说明书附图中的附图标记如下：
20.1、微针外层；2、囊泡；3、微针内层；4、微针基底；5、二肽基肽酶-4抑制剂；6、纳米纤维素基水凝胶。
具体实施方式
21.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合
6h，加入hepes缓冲液，磁力搅拌30min，得到二肽基肽酶-4抑制剂悬浮液，将悬浮液加入至装有纳米纤维素基水凝胶的挤出机，悬浮液通过纳米纤维素基水凝胶膜孔径，产生包裹有二肽基肽酶-4抑制剂的纳米纤维素基水凝胶囊泡。
27.在一些实施例中，纳米纤维素基水凝胶囊泡内包裹的还可以是其他药效物质，包括但不限于以下一种或多种物质：胰岛素、二甲双胍、钠-葡萄糖同向转运体-2抑制剂、胰高血糖素样肽-1受体激动剂、α-糖苷酶抑制剂、罗格列酮、吡格列酮等。
28.本发明还公开了一种用于治疗糖尿病的微针，微针的长度可以介于约50μm与2mm之间。在大多数情况下，它们介于约200μm与1200μm之间，且理想地介于约500μm与1000μm之间。
29.在一些实施例中，如图1所示，所述微针为分层式微针，包括外层1和内层3，所述外层1是微针插入体内后首先接触体内环境的表面层，所述内层3被覆盖在外层1内，只有在外层1溶解或脱落后才与体内环境接触。
30.在一些实施例中，形成所述外层的溶液包括所述葡萄糖激酶、聚乙烯醇、聚乙烯烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、蔗糖、氯化钠、三羟甲基氨基甲烷。与此同时，溶液中还可以包括聚氧乙烯聚氧丙烯二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、蛋白质(例如，明胶等)。透明质酸、透明质酸钠、支链淀粉、葡聚糖、糊精、硫酸软骨素钠、纤维素衍生物(例如羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等对纤维素进行了局部改性的水溶性纤维素衍生物)、羟乙基淀粉、阿拉伯树胶、麦芽糖、乳糖、果糖、磷酸、三羟甲基氨基甲烷、乙酸中的一种或多种。
31.当微针插入人体后，外层与体液接触开始溶解，其中的葡萄糖激酶也随之扩散至体内环境中，被体内的葡萄糖激活，开始起到其本身的葡萄糖调解功能，同时其也能作为催化剂将葡萄糖转化为6-磷酸葡萄糖。
32.在一些实施例中，形成所述内层的溶液包括纳米纤维素基水凝胶、二肽基肽酶-4抑制剂、聚乙烯醇、聚乙烯烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、蔗糖、氯化钠、三羟甲基氨基甲烷。与此同时，溶液中还可以包括聚氧乙烯聚氧丙烯二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、蛋白质(例如，明胶等)。透明质酸、透明质酸钠、支链淀粉、葡聚糖、糊精、硫酸软骨素钠、纤维素衍生物(例如羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等对纤维素进行了局部改性的水溶性纤维素衍生物)、羟乙基淀粉、阿拉伯树胶、麦芽糖、乳糖、果糖、磷酸、三羟甲基氨基甲烷、乙酸中的一种或多种。
33.当微针外层溶解后，内层开始与体内环境接触，其中包裹有二肽基肽酶-4抑制剂的纳米纤维素基水凝胶囊泡被释放至体内环境中，当体内环境中葡萄糖含量较低时，转化成的6-磷酸葡萄糖也相对较少，由于纳米纤维素基水凝具有疏水性，不容易在体内溶解，因此不会释放内部包裹的二肽基肽酶-4抑制剂，即不会继续降低血糖导致出现低血糖的情况；而体内葡萄糖含量较高时，转化成的6-磷酸葡萄糖也相对较多，6-磷酸葡萄糖上的磷酸基团能够赋予纳米纤维素基水凝胶囊泡表面亲水性，使得纳米纤维素基水凝胶囊泡快速溶解释放内部包裹的二肽基肽酶-4抑制剂，从而能快速降低体内环境中的葡萄糖含量，防止血糖过高。
34.本发明还公开了一种微针的制备工艺，所述工艺包括以下步骤：先将所述形成内层的溶液导入成型模具上，通过刮板将溶液刮涂至所述成型模具的成型腔内，由于成型腔内采用透气不透液材质，对成型腔进行真空抽吸，使得溶液填充满整个成型腔。真空干燥后
脱模，得到内层微针，重新向所述成型模具的成型腔内注入外层溶液，再将所述内层微针插入盛有外层溶液的成型腔内，真空干燥、脱模后得到所述微针。
35.以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
36.实施例1
37.一种制备用于治疗糖尿病微针的工艺。
38.1、称取葡萄糖激酶3.25g、聚乙烯醇03cp 5.21g、聚乙烯醇30cp 4.35g、聚乙烯烯吡咯烷酮k17 6.84g、羟乙基纤维素9.62g、蔗糖2.56g、氯化钠3.92g、三羟甲基氨基甲烷4.43g，加入400ml纯化水，混合均匀得到微针外层溶液。
39.2、称取纳米纤维素基水凝胶18.47g、二肽基肽酶-4抑制剂8.43g、聚乙烯醇03cp 15.34g、聚乙烯醇30cp 20.82g、聚乙烯烯吡咯烷酮k17 32.41g、羟乙基纤维素39.73g、蔗糖12.58g、氯化钠18.32g、三羟甲基氨基甲烷22.38g，加入300ml纯化水，混合均匀得到微针内层溶液，其中二肽基肽酶-4抑制剂被纳米纤维素基水凝胶包裹形成囊泡。
40.3、将微针外层溶液放入成型模具的成型腔内，真空抽吸15min后在真空干燥箱中风干3h，脱模，得到内层微针，重新向所述成型模具的成型腔内注入外层溶液，再将所述内层微针插入盛有外层溶液的成型腔内，真空干燥、脱模后得到所述微针。
41.实施例2
42.一种制备用于治疗糖尿病微针的工艺。
43.1、称取葡萄糖激酶4.38g、聚乙烯醇03cp 5.21g、聚乙烯醇30cp 4.35g、聚乙烯烯吡咯烷酮k17 6.84g、羟乙基纤维素9.62g、蔗糖2.56g、氯化钠3.92g、三羟甲基氨基甲烷4.43g，加入400ml纯化水，混合均匀得到微针外层溶液。
44.2、称取纳米纤维素基水凝胶27.32g、二肽基肽酶-4抑制剂12.57g、聚乙烯醇03cp 15.34g、聚乙烯醇30cp 20.82g、聚乙烯烯吡咯烷酮k17 32.41g、羟乙基纤维素39.73g、蔗糖12.58g、氯化钠18.32g、三羟甲基氨基甲烷22.38g，加入300ml纯化水，混合均匀得到微针内层溶液，其中二肽基肽酶-4抑制剂被纳米纤维素基水凝胶包裹形成囊泡。
45.3、将微针外层溶液放入成型模具的成型腔内，真空抽吸16min后在真空干燥箱中风干3.5h，脱模，得到内层微针，重新向所述成型模具的成型腔内注入外层溶液，再将所述内层微针插入盛有外层溶液的成型腔内，真空干燥、脱模后得到所述微针。
46.实施例3
47.一种制备用于治疗糖尿病微针的工艺。
48.1、称取葡萄糖激酶5.31g、聚乙烯醇03cp 5.21g、聚乙烯醇30cp 4.35g、聚乙烯烯吡咯烷酮k17 6.84g、羟乙基纤维素9.62g、蔗糖2.56g、氯化钠3.92g、三羟甲基氨基甲烷4.43g，加入400ml纯化水，混合均匀得到微针外层溶液。
49.2、称取纳米纤维素基水凝胶36.42g、二肽基肽酶-4抑制剂11.72g、聚乙烯醇03cp 15.34g、聚乙烯醇30cp 20.82g、聚乙烯烯吡咯烷酮k17 32.41g、羟乙基纤维素39.73g、蔗糖12.58g、氯化钠18.32g、三羟甲基氨基甲烷22.38g，加入300ml纯化水，混合均匀得到微针内层溶液，其中二肽基肽酶-4抑制剂被纳米纤维素基水凝胶包裹形成囊泡。
50.3、将微针外层溶液放入成型模具的成型腔内，真空抽吸17min后在真空干燥箱中风干3.5h，脱模，得到内层微针，重新向所述成型模具的成型腔内注入外层溶液，再将所述内层微针插入盛有外层溶液的成型腔内，真空干燥、脱模后得到所述微针。
51.实施例4
52.一种制备用于治疗糖尿病微针的工艺。
53.1、称取葡萄糖激酶6.42g、聚乙烯醇03cp 5.21g、聚乙烯醇30cp 4.35g、聚乙烯烯吡咯烷酮k17 6.84g、羟乙基纤维素9.62g、蔗糖2.56g、氯化钠3.92g、三羟甲基氨基甲烷4.43g，加入400ml纯化水，混合均匀得到微针外层溶液。
54.2、称取纳米纤维素基水凝胶43.28g、二肽基肽酶-4抑制剂14.25g、聚乙烯醇03cp 15.34g、聚乙烯醇30cp 20.82g、聚乙烯烯吡咯烷酮k17 32.41g、羟乙基纤维素39.73g、蔗糖12.58g、氯化钠18.32g、三羟甲基氨基甲烷22.38g，加入300ml纯化水，混合均匀得到微针内层溶液，其中二肽基肽酶-4抑制剂被纳米纤维素基水凝胶包裹形成囊泡。
55.3、将微针外层溶液放入成型模具的成型腔内，真空抽吸19min后在真空干燥箱中风干4h，脱模，得到内层微针，重新向所述成型模具的成型腔内注入外层溶液，再将所述内层微针插入盛有外层溶液的成型腔内，真空干燥、脱模后得到所述微针。
56.实施例5
57.一种制备用于治疗糖尿病微针的工艺。
58.1、称取葡萄糖激酶7.23g、聚乙烯醇03cp 5.21g、聚乙烯醇30cp 4.35g、聚乙烯烯吡咯烷酮k17 6.84g、羟乙基纤维素9.62g、蔗糖2.56g、氯化钠3.92g、三羟甲基氨基甲烷4.43g，加入400ml纯化水，混合均匀得到微针外层溶液。
59.2、称取纳米纤维素基水凝胶55.68g、二肽基肽酶-4抑制剂16.83g、聚乙烯醇03cp 15.34g、聚乙烯醇30cp 20.82g、聚乙烯烯吡咯烷酮k17 32.41g、羟乙基纤维素39.73g、蔗糖12.58g、氯化钠18.32g、三羟甲基氨基甲烷22.38g，加入300ml纯化水，混合均匀得到微针内层溶液，其中二肽基肽酶-4抑制剂被纳米纤维素基水凝胶包裹形成囊泡。
60.3、将微针外层溶液放入成型模具的成型腔内，真空抽吸20min后在真空干燥箱中风干5h，脱模，得到内层微针，重新向所述成型模具的成型腔内注入外层溶液，再将所述内层微针插入盛有外层溶液的成型腔内，真空干燥、脱模后得到所述微针。
61.对比例1
62.本对比例与实施例1的实验步骤和实验参数基本一致，不同之处在于本对比例1在微针内层溶液中的二肽基肽酶-4抑制剂外部没有设置纳米纤维素基水凝胶囊泡。
63.对比例2
64.本对比例与实施例1的实验步骤和实验参数基本一致，不同之处在于本对比例2在纳米纤维素基水凝胶囊泡中包裹的是胰岛素。
65.对比例3
66.本对比例与实施例1的实验步骤和实验参数基本一致，不同之处在于本对比例3的微针外层溶液中不包含葡萄糖激酶。
67.对上述制备得到的微针进行测试：
68.测试方法为：准备40只重量为(160
±
20)g的大鼠，随机分为8组，每组5只，以高脂高糖饲料连续喂养4周后采用上述制备的微针分别对不同组分的大鼠贴敷给药，给药期间，各组均不限制进食或饮水，贴敷后，每过30min用毛细血玻璃管刺内眦静脉窦采血4ml，4℃，3000rpm离心15min，吸取血清，低温冰箱保存，测试血糖、游离脂肪酸浓度并记录相应数据，测试6次。取每组大鼠数据的平均值以及血糖数据的最大值和最小值之差。
69.得到的测试结果填入表1。
70.表1
[0071][0072][0073]
结论：从表1的测试结果可以看出，采用实施例1-5和对比例1-3的微针对大鼠进行贴敷，能够显著降低大鼠的血糖水平，对比例1和2虽然在降糖效果上较好，但血糖波动较大，不能起到很好的稳定控制的效果。由此可以看出，纳米纤维素基水凝胶囊泡可以在葡萄糖激酶的作用下有效稳定控制血糖在一定范围内，同时，二肽基肽酶-4抑制剂与葡萄糖激酶的协同降糖效果比葡萄糖激酶与胰岛素配合更好。从对比例3还可以看出，缺少葡萄糖激酶一方面会降低药物协同降糖效果，另一方面无法催化葡萄糖转化成6-磷酸葡萄糖，从而导致纳米纤维素基水凝胶囊泡溶解缓慢，进一步降低降糖效果。
[0074]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。