专利名称：紫草素pcl/ptmc复合纳米纤维及其制备和应用的制作方法
技术领域：
本发明属PCL/PTMC复合纳米纤维及其制备和应用领域，特别是涉及一种紫草素 PCL/PTMC复合纳米纤维及其制备和应用。
背景技术：
紫草素(shikonin)是紫草科(boraginacese)植物如新疆紫草"me6/a ewc/zrawa (Royle) Johnst)、内蒙紫草(乂me6z'a gw"ato Bunge)、紫草(Z^/zoipe -OTM附e^y^ ra ^zo" Sieb. et Zucc.)
等干燥根中的一种萘醌类活性成分，其化学结构见下图
OH O OH
OH O
近年来的药理试验证明紫草素具有抗菌、抗炎、抗氧化、抗癌、促进创伤愈合等多种 生物活性，另外它还具有稳定的染色性能，因而在医药、食品和化妆品领域得到广泛关注。 随着新技术、新辅料的广泛应用， 一些医药学者以此为课题，在紫草素剂型研究和改善等
方面做了大量工作。逄秀娟等[中成药.2001,23(1):5]制备了紫草浸膏的固体分散物，有效提 高了紫草有效成分的体外溶出度，进而提高其体内生物利用度。接着，他们还制备了紫草 阴道泡腾片，以使阴道疾病的治疗更为方便有效[中成药.2004, 26(3):181]。 Assimopoulou 等[J Microcapsulation. 2004,2:161]制备了含有紫草素的微胶囊制剂，从而改善了其疏水性 并使其具有缓释效果。
目前电纺纤维由于其独到的特点，如具有极大比表面积，优越机械性能等，而成为一 种装封药物的理想载体，在有效实现药物的装载和释放方面取得许多进展和成果。而利用 电纺技术，将紫草素装封于聚s-己内酯(PCL)和聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)，关于该复合 材料的纳米纤维及其制备和应用，还未见相关报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维及其制备和应 用，该纤维材料其载药量可灵活调节，采用PCL和PTMC可生物降解材料，不会产生毒 副作用；且制备方法简便易行，对设备无特殊要求，具有良好的经济效益。
本发明的一种紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维，其组分包括紫草素、聚s-己内酯(PCL)
3和聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)，其中紫草素与PCL/PTMC高分子质量比为0.001~50: 100，
PCL与PTMC的质量比为1: 100-100: 1;
所述的PCL与PTMC的质量比为9: 1、 7: 3或5: 5; 所述的紫草素与PCL/PTMC高分子质量比为1%或5%; 所述的紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维其直径为150 400nrn;
所述的紫草素是通过如下方法提取的，紫草药材1 kg，粉碎成粗粉，分批装入索氏 提取器，采用石油醚为提取溶剂提取3 d，合并提取液，提取液减压浓縮至浸膏，并对其 进行柱层析分离(如图7所示)；
本发明的一种紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维的制备方法，包括
(1) 将紫草素、PCL和PTMC按上述比例共同溶解与二氯甲烷/N,N—二甲基甲酰胺的混 合溶剂中，配制含有紫草素的载体高分子混合溶液；其中，二氯甲垸与N,N—二甲基甲酰 胺的体积比为100:0~40:60，PCL/PTMC高分子质量与二氯甲烷/N,N—二甲基甲酰胺混合溶 剂的比例为8g: 100ml;
(2) 将上述混合溶液进行静电纺丝，控制环境温度为10—35 °C，溶液的供料速率为0.8 mL/h，电压为14kV，屏针距18cm，即得载有紫草素的PCL/PTMC复合纳米纤维。
所述步骤(1)中的二氯甲烷与N,N—二甲基甲酰胺优选的体积比为3: 1。 本发明的紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维可应用于药物缓控释体系、伤口包敷、肿瘤 术后局部治疗等生物医药领域的制备。
本发明的载有紫草素的PCL/PTMC复合纳米纤维材料，通过实验证明紫草素的载药率 可达95%以上，1H—NMR图谱显示紫草素经过高压电纺后其化学结构未改变，其释放符 合Higuchi释放模型，通过调节PCL与PTMC之间比例可一定程度调节药物释放过程，并 具有较好抗氧化和抗菌活性，纤维载体PCL和PTMC均为可生物降解材料，无毒副作用。 有益效果
(1) 本发明的紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维材料其载药量可灵活调节，采用PCL和 PTMC可生物降解材料，不会产生毒副作用；
(2) 该制备方法简便易行，对设备无特殊要求，具有良好的经济效益。
图1为载有5%紫草素的PCL/PTMC复合纳米纤维扫描电镜照片；
其中，a. PCL/PTMC9:1 (w/w); b. PCL/PTMC 7:3 (w/w); c. PCL/PTMC 5:5 (w/w);
图2为PCL/PTMC复合纳米纤维的1H-NMR图谱；图3为紫草素纳米纤维的1H-NMR图谱；
图4为载有紫草素的PCL/PTMC复合纳米纤维的1H-NMR图谱； 图5为紫草素释放曲线；
其中，&.载有1%紫草素；b.载有5%紫草素；C.Mt/Moo对t^作图6为载有紫草素的PCL/PTMC复合纳米纤维与紫草素单体的清除自由基活性对比图7为紫草素提取工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限 定的范围。
实施例1
称取0.0407 g紫草素，0.5612 gPCL禾I] 0.2409 gPTMC，使它们溶解于10 mL 二氯甲 烷/N,N—二甲基甲酰胺(3:1， v/v)的混合溶剂中，超声振荡使充分溶解，得到浓度8.0%(w/v)、 PCL/PTMC质量比7:3、紫草素相对于高分子的质量分数为5%的均匀溶液。
将配置好的溶液倒入5mL注射器中，采用8号针头制成平口喷丝头。溶液在喷丝口 处的流速为0.8 mL/h，所施加的电压为14kV，两极间距离为18cm，得到载有5%紫草素 的PCL/PTMC7:3的复合纳米纤维。对其进行如下测试
1. 载有紫草素的PCL/PTMC复合纳米纤维的表面观察
将制备好的紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维进行扫描电镜观察，如图2所示，复合纳 米纤维连续光滑，随着PTMC比例增加，纤维直径有所下降并且形态更为均匀。紫草素均 包裹在复合高分子材料中，不影响纤维的成形。
2. 实际载药量计算
称取一定量的载药纤维，使其溶解于5mL二氯甲烷/N,N—二甲基甲酰胺(3:l,v/v)的混 合溶剂中，吸取0.5mL该溶液加入到4.5mL的甲醇中，之后离心取上清，于516nm处测 吸光度值，并根据紫草素的标准曲线计算纤维中紫草素的实际载药量。根据计算得出载药 纤维的实际载药量均在95%以上。
3. 紫草素稳定性考察
紫草素经过电纺过程十几千伏的高压，其性质、结构是否变化有必要进行了解。分别 将PCL/PTMC，紫草素和载有紫草素的复合纳米纤维进行1H—NMR分析，结果如图3、 4、5所示，紫草素、PCL和PTMC的所属峰均出现在图5中，说明虽然经过电纺高压过程， 但是紫草素保持了其化学结构。
4. 紫草素的释放
称取一定量的载药纤维，置于20 mL的释放介质中(PBS/甲醇/吐温80 79:20:1, v/v/v)， 水浴摇床设定测定温度37 °C，转速100rpm，于0， 0.5， 1， 3， 5， 8， 11， 24和48 h取 样，在516nm处测吸光度值，计算紫草素累计释放量，如图6a&b所示。紫草素在前3 h 释放较为迅速，随之逐渐释放达到平台期。并且随着药物含量的增加，释放量也相对增加。 为进一步考察紫草素的释放机制，将累计释放分数i^/^bo对tGM乍图后发现，紫草素的释 放分三部分符合Higuchi释放模型(见图6c)
5. 清除DPPH自由基活性测定
称取一定量的载药纤维，使其溶解于5 mL 二氯甲垸/N,N—二甲基甲酰胺(3:l， v/v)的混 合溶剂中，吸取0.2mL该溶液加于2.8mLDPPH' (Ixl0—4M )甲醇溶液中，充分混合后， 室温避光静置60 min，于517 nm测定混合液的吸光度值，吸光度值越低，则说明清除DPPH 自由基活性越强。称取与纤维中相同量的紫草素单体作为对照，以比较载药纤维中紫草素 的自由基清除活性。如图7所示，紫草素复合纳米纤维中的紫草素和紫草素单体对DPPH 自由基的清除活性相当，这也从另一方面证明紫草素在经高压电纺后的稳定性，即紫草素 在复合纳米纤维中仍保持其自由基清除活性，并未在制备过程中失活。
6. 抗菌活性测定
选取革兰氏阴性菌大肠杆菌(&c/2ehc/u'fl co//)和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌 (5Vap^/oax^^aww^)为测试菌种，以抑菌圈法考察紫草素载药复合纳米纤维的抗菌活 性。如表1所示，载有紫草素的PCL/PTMC复合纳米纤维对两种菌抑菌活性不一对金黄 色葡萄球菌的抗菌活性较强，而对大肠杆菌则抑制效果弱。这与一些文献报道的结果相一 致，主要原因可能为一方面紫草素对某些菌种的选择抑制性；另一方面由于革兰氏阴性菌 (如大肠杆菌)由于细胞壁外层还有一层脂多糖包敷， 一定程度降低了其对外界的敏感性， 从而表现为紫草素对其抑制效果低。表l载有紫草素的PCL/PTMC复合纳米纤维的抗菌活性
Shikonin loading contentMean Zone of Inhibition (mm)
1%4.61.6
5%6.31.9
实施例2
称取0.0082 g紫草素，0.4022 g PCL和0.4018 g PTMC，使它们溶解于10 mL 二氯甲 烷/N，N—二甲基甲酰胺(3:l， v/v)的混合溶剂中，超声振荡使充分溶解，得到浓度8.0%(w/v)、 PCL/PTMC质量比5:5、紫草素相对于高分子的质量分数为1%的均匀溶液。
将配置好的溶液倒入5mL注射器中，采用8号针头制成平口喷丝头。溶液在喷丝口 处的流速为0.8 mL/h，所施加的电压为14kV，两极间距离为18cm，得到载有1%紫草素 的PCL/PTMC5:5的复合纳米纤维。对其进行以上各测试，结果见说明书附图。
实施例3
称取0.0399g紫草素，0.7234gPCL和0.0811 gPTMC，使它们溶解于10mL二氯甲垸 /N，N—二甲基甲酰胺(3:l,v/v)的混合溶剂中，超声振荡使充分溶解，得到浓度8.0%(w/v)、 PCL/PTMC质量比9:1、紫草素相对于高分子的质量分数为5%的均匀溶液。
将配置好的溶液倒入5mL注射器中，采用8号针头制成平口喷丝头。溶液在喷丝口 处的流速为0.8 mL/h，所施加的电压为14kV，两极间距离为18cm，得到载有5%紫草素 的PCL/PTMC9:1的复合纳米纤维。对其进行以上各测试，结果见说明书附图。
权利要求
1.一种紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维，其组分包括紫草素、聚ε-己内酯PCL和聚三亚甲基碳酸酯PTMC，其中紫草素与PCL/PTMC高分子质量比为0.001～50∶100，PCL与PTMC的质量比为1∶100～100∶1。
2. 根据权利要求1所述的一种紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维，其特征在于所述的PCL 与PTMC的质量比为9: 1、 7: 3或5: 5。
3. 根据权利要求1所述的一种紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维，其特征在于所述的紫草 素与PCL/PTMC高分子质量比为1%或5%。
4. 根据权利要求1所述的一种紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维，其特征在于所述的紫草 素PCL/PTMC复合纳米纤维其直径为150 400nrn。
5. 根据权利要求1所述的一种紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维，其特征在于所述的紫 草素是通过如下方法提取的，紫草药材1 kg，粉碎成粗粉，分批装入索氏提取器，采用 石油醚为提取溶剂提取3 d，合并提取液，提取液减压浓縮至浸膏，并对其进行柱层析分 离。
6. —种紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维的制备方法，包括(1) 将紫草素、PCL和PTMC按上述比例共同溶解与二氯甲烷/N,N—二甲基甲酰胺的混 合溶剂中，配制含有紫草素的载体高分子混合溶液；其中，二氯甲烷与N,N—二甲基甲酰 胺的体积比为100:0 40:60，PCL/PTMC高分子质量与二氯甲烷/N,N—二甲基甲酰胺混合溶 剂的比例为8g: 100ml;(2) 将上述混合溶液进行静电纺丝，控制环境温度为10 — 35 °C，溶液的供料速率为0.8 mL/h，电压为14kV，屏针距18cm，即得载有紫草素的PCL/PTMC复合纳米纤维。
7. 根据权利要求5所述的一种紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维的制备方法，其特征在于 所述步骤(1)中的二氯甲烷与N,N—二甲基甲酰胺的体积比为3: 1。
8. —种紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维应用于药物缓控释体系、伤口包敷、肿瘤术后局部 治疗及生物医药领域的制备。
全文摘要
本发明涉及一种紫草素PCL/PTMC复合纳米纤维，其组分包括紫草素、聚ε-己内酯PCL和聚三亚甲基碳酸酯PTMC，其中，紫草素与PCL/PTMC高分子质量比为0.001～50∶100；其制备包括将紫草素、PCL和PTMC按比例共同溶解与二氯甲烷/N，N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，配制含有紫草素的载体高分子混合溶液；将混合溶液进行静电纺丝，即得；该纤维应用于药物缓控释体系、伤口包敷、肿瘤术后局部治疗及生物医药领域的制备。本发明的纤维材料其载药量可灵活调节，采用PCL和PTMC可生物降解材料，不会产生毒副作用；且制备方法简便易行，对设备无特殊要求，具有良好的经济效益。
文档编号D01F8/14GK101591818SQ200910047350
公开日2009年12月2日 申请日期2009年3月10日 优先权日2009年3月10日
发明者克雷思·布兰福特-怀特, 朱利民, 洁 韩 申请人:东华大学