载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶及其应用

本发明属于纳米材料制备及生物医药领域，具体涉及一种用于治疗结肠炎及其并发症肠道纤维化的载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶的制备方法。

背景技术：

1、炎症性肠病(ibd)，被描述为是一种特发性、慢性、复发以及缓解型的胃肠道炎症，克罗恩病(cd)和溃疡性结肠炎(uc)是炎症性肠病的两种主要类型。其发病原因复杂，实际上是一种由遗传、环境、微生物和免疫因素共同导致的相关复杂疾病。在过去的几十年里，炎症性肠病的发病率逐步的增加。尽管对它的治疗也在不断地进展，但在全球范围内，ibd的患病率从1990年的每105人中79.5人增加到2017年的每105人中84.3人。许多处方和非处方药目前可用于治疗ibd，包括抗炎药、免疫调节剂、活性氧清除剂、伤口愈合药和微生物调节药。但ibd难以彻底根治，容易复发，长期反复的肠壁炎症反应可导致细胞外基质的异常沉积，引起肠壁纤维化，进而导致肠道狭窄、梗阻或者瘘道的发生。

2、尽管ibd病原因素错综复杂，但肠上皮内的氧化应激被认为在肠道炎症的发病机制中起关键作用。发炎的肠道中对正常细菌抗原的免疫反应会发生失调，这种不受控制的免疫系统激活导致氧和氮的反应性代谢物的持续过量产生，即产生了过量的活性氧(reactiveoxygen species,ros)和活性氮(reactivenitrogenspecies，rns)。ros包括超氧自由基、羟基自由基、过氧化氢等。过量生成的ros/rns与多种分子复合物相互作用后诱导细胞氧化损伤，影响细胞脂质、蛋白质和核酸的合成，导致脂质过氧化物形成、各种酶功能障碍和细胞dna链断裂。同时过量的ros还可激活炎症因子引起免疫反应，影响多条炎症信号通路及相关作用蛋白的表达，加重组织损伤。过多的活性氧对肠道上皮造成了极大的伤害，使得肠黏膜屏障受损。肠道中的微生物菌群在其中扮演着不可或缺的角色，它们产生的一些代谢物，比如丁酸盐等短链脂肪酸，它能刺激免疫细胞(如调节性t细胞)以减少炎症。丁酸盐被多次描述为结肠细胞增殖和维持肠道屏障的基本能量来源，所以短链脂肪酸能够增加肠道屏障的完整性和粘液的产生。

3、能够有效清除ros和改善肠道菌群的策略受到了广泛的关注。

技术实现思路

1、受清除活性氧机理以及调节肠道菌群的启发，本发明开发了一种载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶，其可以清除发炎肠道中的活性氧，调节肠道中失衡的菌群，治疗ibd的同时避免炎症反复发作造成的肠纤维化。

2、为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：

3、本发明首先公开了一种载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶，是以菊粉凝胶作为载药系统，装载具有良好清除活性氧能力的聚吡咯纳米粒子和具有广谱抗纤维化作用的小化合物吡非尼酮(pfd)。聚吡咯是生物医学领域以及传感器等其他领域应用最广泛的固有导电聚合物之一，但人们常常忽略它的抗氧化的性能，聚吡咯交替的单键和双键的碳-碳键使π电子离域，进而使其更易极化，通过提供电子或活性氢原子来中和自由基，起到清除ros的作用。菊粉凝胶除了载药作用之外，本身作为益生元，能被结肠中的有益微生物利用，从而改善肠道环境。

4、本发明所述载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶具有良好的可注射性。

5、本发明所述载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶的制备方法为：

6、将吡非尼酮溶解在少量甲醇中，再加入聚吡咯纳米粒子的去离子水分散液以及菊粉，搅拌至混合均匀，获得反应液；然后将反应液然后置于70～90℃水浴锅中，保温搅拌5～15min，最后室温静置10～12h，即获得载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶。

7、作为优选，吡非尼酮、聚吡咯纳米粒子与菊粉的质量比为10～20mg：1～4mg：0.6g，且在所述反应液中菊粉与去离子水的用量比为0.6g/ml。菊粉与去离子水的用量比是能否形成菊粉凝胶的关键影响因素。

8、作为优选，所述搅拌的转速为800-1000rpm。

9、本发明的载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶具有如下特性：凝胶制备简单；在细胞和动物水平上，有良好的生物安全性；具有清除活性氧和活性氮的能力；所含的吡非尼酮有很好的抑制纤维化的效果；菊粉凝胶体系可以调节肠道菌群，被有益微生物利用，促进有益菌的生长，从而改善肠道环境；可以抑制结肠成纤维细胞增殖，抑制胶原蛋白生成。除此之外，凝胶可以增加纳米粒子以及药物吡非尼酮在肠道中的滞留时间，在肠道炎症部位更好的发挥作用。

10、本发明所述的载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶可用于制备调节肠道细胞和肠道环境治疗结肠炎及其并发症肠道纤维化的药剂。药剂的形态包括可口服凝胶。实现机理是：聚吡咯纳米粒子可以通过向自由基提供电子或活性氢原子来中和自由基，从而达到清除多种活性氧与活性氮的目的。吡非尼酮通过抑制结肠成纤维细胞的增殖和tgf-β信号通路来防止结肠炎的并发症肠道纤维化。菊粉凝胶作为药物载体，除了可以使药物在肠道的留存时间更久之外，其本身作为一种益生元，有利于有益菌的生长，调节肠道菌群。

11、本发明的有益效果体现在：

12、1、本发明的凝胶中：聚吡咯纳米粒子的存在提供了清除多种活性氧与活性氮的能力，可针对多种炎症疾病；吡非尼酮的存在使凝胶具有抑制肠上皮细胞的脂质过氧化以及抑制结肠成纤维细胞的增殖的潜力；菊粉的存在使药物在肠道的留存时间更久，同时调节肠道菌群。各组分之间的协同作用，使本发明的凝胶可用于缓解肠道性炎症疾病及其并发症肠道纤维化的发生：在dss(葡聚糖硫酸钠盐)诱导的预防和延迟结肠炎模型中，本发明的凝胶显著缓解了肠炎的发生；在长期dss诱导下的纤维化模型中，本发明的凝胶显著缓解了肠纤维化的发生。

13、2、本发明通过加热冷却合成载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶，方法简单，所得凝胶具有很好的可注射性，且具有良好的生物安全性和可口服性，有利于临床使用。

技术特征：

1.载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶，其特征在于：是以菊粉凝胶作为载药系统，装载聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮。

2.根据权利要求1所述的载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶，其特征在于：所述载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶具有可注射性。

3.一种权利要求1或2所述载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶的制备方法，其特征在于：将吡非尼酮溶解在甲醇中，再加入聚吡咯纳米粒子的去离子水分散液以及菊粉，搅拌至混合均匀，获得反应液；然后将反应液置于70～90℃水浴锅中，保温搅拌5～15min，最后室温静置10～12h，即获得载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：吡非尼酮、聚吡咯纳米粒子与菊粉的质量比为10～20mg：1～4mg：0.6g，且在所述反应液中菊粉与去离子水的用量比为0.6g/ml。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述搅拌的转速为800-1000rpm。

6.一种权利要求1或2所述载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶的应用，其特征在于：用于制备调节肠道细胞和肠道环境以治疗结肠炎及其并发症肠道纤维化的药剂。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶的作用包括：清除活性氧和活性氮；调节肠道菌群；抑制结肠成纤维细胞增殖，抑制胶原蛋白生成。

技术总结
本发明公开了载有聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮的菊粉凝胶及其应用，是以菊粉凝胶作为载药系统，装载聚吡咯纳米粒子和吡非尼酮。本发明的菊粉凝胶具有良好的清除活性氧能力、且可以调节肠道菌群以及抑制结肠成纤维细胞增殖，可用于缓解肠道性炎症疾病及其并发症肠道纤维化的发生。

技术研发人员：查正宝,曹祥静
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14