專利名稱：：具傳遞作用的高分子基質(zhì)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種具傳遞作用的高分子基質(zhì)的制備方法，尤指一種經(jīng)離子性架橋的脫乙酰幾丁質(zhì)制備成有控釋放的生物醫(yī)藥材料的工藝及產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
：生物技術(shù)與醫(yī)藥為21世紀(jì)最具潛力科技，而控制藥物傳遞技術(shù)一直是醫(yī)藥研究科學(xué)中相當(dāng)活躍的領(lǐng)域之一，這其中包含以許多種的科學(xué)技術(shù)來精進(jìn)人類的健康。而這些物質(zhì)傳遞系統(tǒng)通常使用微脂粒或高分子作為載體，近年來利用生物可降解高分子所制成的載體受到極大關(guān)注，被認(rèn)為是相當(dāng)有潛力的物質(zhì)傳遞系統(tǒng)。其中微脂粒傳遞系統(tǒng)(LiposomalDrugDeliverySystem)是一種物質(zhì)傳遞技術(shù)。微脂粒是由磷脂質(zhì)水合后所形成的雙層脂肪球，由于其特殊的雙層膜結(jié)構(gòu)類似細(xì)胞膜，因此可用來包覆親水性或疏水性藥物，并作為標(biāo)的給藥的藥物載體。而微脂粒作為藥物傳遞系統(tǒng)可歸納為以下幾個(gè)特點(diǎn)具有包覆親水性、疏水性藥物的特質(zhì)、具有生物兼容性及生物降解性的特性、可保護(hù)藥物使其輸入身體后不受到新陳代謝系統(tǒng)的分解、能達(dá)到緩釋控制的效果等。而用于藥物釋放系統(tǒng)的高分子范圍很廣泛，分成生物可分解性(biodegradable)以及生物不可分解性(non-biodegradable)兩種，包括天然高分子如膠原蛋白(collagen)、多醣類生物高分子，例如脫乙酰幾丁質(zhì)(chitosan)、透明質(zhì)酸(hyaluronicacid,HA)，化學(xué)合成的聚氨基甲酸酯(polyurethane)、壓克力系高分子(acrylic-basedpolymers),以及生物吸收性的乙交酯丙交酯共聚物poly(glycolideco-lactide),PLGA等。一般而言，生物高分子可以被身體吸收或是代謝，是較佳的考慮。目前先進(jìn)技術(shù)主要著重于生物可分解性的藥物釋放系統(tǒng)上的開發(fā)，其分解的機(jī)制主要有兩種，一種為裂解(degradation),另一種為溶蝕(erosion),裂解為化學(xué)反應(yīng)，由高分子化學(xué)鍵斷裂所造成，而溶蝕為一種物理現(xiàn)象，主要依賴溶解以及擴(kuò)散的速率來決定，對(duì)大部份的生物醫(yī)學(xué)高分子而言，兩者都會(huì)發(fā)生，主要取決于化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同。且為了配合各式藥物應(yīng)用的限制，對(duì)藥物釋放系統(tǒng)有許多考慮，如藥物需在病患的胃部持續(xù)釋放一段時(shí)間的話，需考慮pH值的變化以及環(huán)境的改變，因此高分子載體的設(shè)計(jì)，就變得十分重要了。本發(fā)明技術(shù)是利用天然材料進(jìn)行產(chǎn)品制造，采用的甲殼素天然高分子，廣泛存在于低等藻類、菇類和真菌的細(xì)胞壁，以及動(dòng)物的上皮角質(zhì)層、海洋無脊椎動(dòng)物和昆蟲外殼，其中以蝦蟹殼為甲殼素最常見的來源，為自然界中分布最廣的多醣類之一，僅次于纖維素。一般制備方式以廢棄蝦蟹殼為原料，經(jīng)過酸、堿處理后便可分離純化，初制成的甲殼素高分子學(xué)術(shù)上稱為幾丁質(zhì)(chitin)，為N-乙酰-D-葡醣胺(N-acetyl-D-glucosamine)以/3-1,4鍵所構(gòu)成的高分子多醣體，其分子大小取決于來源及后續(xù)處理過程。幾丁質(zhì)經(jīng)由熱堿處理后，可以去除N-乙酰基(N-acetylgroup)而形成脫乙酰幾丁質(zhì)(chitosan)，其去乙酰基程度一般以70%卯％最常見，幾丁質(zhì)與脫乙酰幾丁質(zhì)兩者之間的差異僅在于第二個(gè)碳上所接的官能基不同，幾丁質(zhì)為乙酰氨基(-NHCOOH3)而脫乙酰幾丁質(zhì)為氨基(-NH2)。幾丁質(zhì)與脫乙酰幾丁質(zhì)是由天然的生物中所制備的生物高分子，與生物有良好的生物兼容性、生物黏著性、生物活性、生物可分解性、無毒性及抗菌性，并廣泛的被應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、化工、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、生物技術(shù)等領(lǐng)域。近幾年來脫乙酰幾丁質(zhì)被大量應(yīng)用在生醫(yī)材料上，其原因?yàn)槊撘阴锥≠|(zhì)是天然高分子，且與生物體細(xì)胞有良好的生物兼容性，不會(huì)造成排斥現(xiàn)象，并帶正電和具有活性官能基的特色，使得脫乙酰幾丁質(zhì)被應(yīng)用于載體時(shí)，可增加物質(zhì)的生物體可利用率，且可穩(wěn)定物質(zhì)成分、促進(jìn)物質(zhì)的吸收、控制物質(zhì)的溶解速度、幫助物質(zhì)送達(dá)目的器官。本發(fā)明最主要的是將脫乙酰幾丁質(zhì)經(jīng)離子性架橋過后，來增加其利用價(jià)值，由于脫乙酰幾丁質(zhì)分子在第二個(gè)碳上的氨基易與氫離子結(jié)合而離子化，其官能基與鹽類結(jié)合后，能保留幾丁質(zhì)優(yōu)異的性質(zhì)且改善其低水溶性的缺點(diǎn)，使得脫乙酰幾丁質(zhì)鹽類的加工性質(zhì)優(yōu)于幾丁質(zhì)，而利于生物醫(yī)學(xué)材料上的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有控釋放傳遞作用的高分子基質(zhì)的制備方法。本發(fā)明是一種具有控釋放傳遞作用的高分子基質(zhì)的制備方法，先將脫乙酰幾丁質(zhì)與被傳遞分子混合均勻，再利用快速均質(zhì)混合氨基酸螯合礦物質(zhì)水溶液，制備成具傳遞作用的高分子基質(zhì)。本發(fā)明采用天然高分子與氨基酸鹽利用螯合及物理性力量制備成膠體顆粒狀，有別于一般物質(zhì)傳遞基質(zhì)的制備方法，其配方、制備工藝及產(chǎn)品特色如下.-l.本發(fā)明使用甲殼素高分子-脫乙酰幾丁質(zhì)，其為由天然生物所制備的生物高分子，與生物有良好的生物兼容性、生物黏著性、生物活性、生物可分解性、無毒性及抗菌性，并廣泛的被應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、化工、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、生物技術(shù)等領(lǐng)域。2.本發(fā)明利用兩種氨基酸螯合礦物質(zhì)與脫乙酰幾丁質(zhì)進(jìn)行離子性架橋，可依顧客需求調(diào)整比例，使被傳遞物質(zhì)有不同的釋放速率，來達(dá)到客戶最高滿意效果。本發(fā)明所用氨基酸螯合礦物質(zhì)為氨基酸鹽的水溶液，優(yōu)選天冬氨酸鹽和谷氨酸鹽的水溶液。3.本發(fā)明利用快速均質(zhì)混合的方式，所制備出的具傳遞作用的高分子基質(zhì)粒徑為納米尺度，其粒徑大小可控制在20納米(nm)至500納米(nm)間，并由此形成分散于水中的膠體溶液。4.本發(fā)明采用脫乙酰幾丁質(zhì)及氨基酸螯合礦物質(zhì)構(gòu)成高分子基質(zhì)，用來包覆及攜帶短鏈肽分子，載體與被載物間有良好的兼容性質(zhì)，可大大提高包覆率及提高控制釋放效果。5.本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)單快速，采用的脫乙酰幾丁質(zhì)可以從廢棄蝦蟹殼中提煉，不但節(jié)省成本，而且重視環(huán)保，而采用氨基酸螯合礦物質(zhì)為離子性架橋劑，并無化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)行高分子架橋及短鏈肽包覆，可為一創(chuàng)新發(fā)明的工藝。為能明了此發(fā)明的特征及實(shí)施功效，茲配合附圖詳述如下圖1是具傳遞作用的高分子基質(zhì)的制備流程；圖2是天冬氮酸螯合礦物質(zhì)(pH=7水溶液)；圖3是谷氨酸螯合礦物質(zhì)(pH=7水溶液)；圖4是氨基酸架橋脫乙酰幾丁質(zhì)示意圖；圖5是具傳遞作用的高分子基質(zhì)示意圖.，圖6是高分子基質(zhì)的穿透式電子顯微鏡(TEM)實(shí)圖.具體實(shí)施方式本發(fā)明以氨基酸螯合礦物質(zhì)與脫乙酰幾丁質(zhì)進(jìn)行離子性架橋制成具傳遞作用的高分子基質(zhì)，參考附圖(一)流程所示，逐項(xiàng)將本發(fā)明的制造流程加以說明如下A:脫乙酰幾丁質(zhì)酸溶液脫乙酰幾丁質(zhì)為無色、無毒、無味的生物可分解性高分子，其難溶于水中，但可溶丁-弱酸溶液中，所以本發(fā)明以酸(例如乙酸、甲酸、氫氯酸、丙酸、磷酸、乳酸、蘋果酸、琥珀酸、硝酸、草酸、己二酸等)液溶解脫乙酰幾丁質(zhì)，其脫乙酰度為50%至99.9%，數(shù)均分子量為1000至1500000，將其配制成水溶液狀態(tài)。其中脫乙酰幾丁質(zhì)在水溶液中濃度為0.015%(w/v)，酸濃度依種類之不同其濃度為0.1~10%(>/v)oB:被傳遞分子水溶液本發(fā)明的被傳遞分子為短鏈肽分子，其氨基酸重復(fù)單位數(shù)為2至30個(gè)分子，將其溶于水中，配制成水溶液狀態(tài)。其中被傳遞分子在水溶液中之濃度為0.0120%(w/v)C:混合本發(fā)明將上述的被傳遞分子水溶液以1:1至1:10比例加入脫乙酰幾丁質(zhì)酸溶液中，并用磁石攪拌器將其混合均勻。D:氮基酸螯合礦物質(zhì)水溶液本發(fā)明所用的氨基酸螯合礦物質(zhì)在pH=7緩沖液下為具負(fù)電荷性的天冬氨酸(aspartate)及谷氨酸(glutamate)鹽。其中陰離子為天冬氨酸根及谷氨酸根，陽離子為鎂、鈣、鍶、鋅、銅、鐵、銀、鋁、硼及鈦離子等陽離子。將氨基酸螯合礦物質(zhì)溶于水中攪拌，配制成氨基酸螯合礦物質(zhì)水溶液備用。其中氨基酸鹽在水溶液中之濃度為0.15%(w/v)。E:快速均質(zhì)混合將上述的氨基酸螯合礦物質(zhì)水溶液以1:1至1:10比例快速加入正在均質(zhì)的脫乙酰幾丁質(zhì)酸溶液與被傳遞分子混合液中，利用均質(zhì)效果使其分散均勻，并產(chǎn)生離子性架橋。F:緩沖液配制pH=7緩沖溶液，用其來調(diào)整上述的快速均質(zhì)混合液至中性為止。G:具傳遞作用的高分子基質(zhì)本發(fā)明將上述快速均質(zhì)混合液的pH調(diào)整為中性后，就可形成己包覆及具傳遞作用的高分子基質(zhì)膠體溶液，該膠體溶液系粒徑為納米尺度的微粒分散于水中形成的。為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的創(chuàng)新效果，茲舉出數(shù)個(gè)實(shí)施例如下，所舉實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明做概括性例示，并無限制本發(fā)明范圍之意，就此先作聲明。實(shí)施例一依配方表中編號(hào)1和2的配方分別進(jìn)行配制，制備出二個(gè)樣品(見表一)。將去乙酰度90%的脫乙酰幾丁質(zhì)10g溶于800m丄濃度3%(w/v)乙酸水溶液中以定溫7(TC，及攪拌速度50^m進(jìn)行固體溶解30分鐘，待固成份全部溶解冷確后，形成脫乙酰幾丁質(zhì)濃度為1.25%的酸溶液備用。另外取胸腺五肽10g溶于100m丄純水中形成濃度10。/。(w/v)被傳遞分子水溶液。將上述被傳遞分子水溶液與脫乙酰幾丁質(zhì)濃度的酸溶液以1:10比例混合，另以轉(zhuǎn)速15000r戶m進(jìn)行高速均質(zhì)。此時(shí)分別在編號(hào)1和2的溶液中快速加入濃度為2%(w/v)體積200w丄天冬氨酸鈣和谷氨酸鈣水溶液，經(jīng)高速均質(zhì)5分鐘使帶負(fù)電的氨基酸與帶正電的脫乙酰幾丁質(zhì)形成離子性架橋，由于快速均質(zhì)造成溫度上升，均質(zhì)后待溶液溫度降至常溫，此時(shí)溶液呈弱酸性，再利用pH^7的磷酸緩沖溶液調(diào)整成中性，即形成已包覆及具傳遞作用的高分子基質(zhì)膠體溶液，以上所得兩樣品分別編號(hào)為1和2。實(shí)施例二如實(shí)施例一中的方法，將氨基酸鈣的濃度由2%改為5%，其余過程與實(shí)施例一相同，產(chǎn)品樣本編號(hào)為3和4。實(shí)施例三將實(shí)施例一中溶解脫乙酰幾丁質(zhì)的溶劑由乙酸改為甲酸，其余過程與實(shí)施例一相同，分別得到二個(gè)編號(hào)為56的產(chǎn)品樣本。實(shí)施例四將實(shí)施例一中的方法，將氨基酸鈣改為氨基酸鎂，其余過程與實(shí)施例一相同，分別得到二個(gè)編號(hào)為78的產(chǎn)品樣本。實(shí)施例五將實(shí)施例一至四中的方法，胸腺五肽改為膽囊收縮素八肽(CCK-8)，其余過程與實(shí)施例一至四中的相同，分別得到八個(gè)編號(hào)為916的產(chǎn)品樣本。實(shí)施例六如實(shí)施例一中配方1的方法，但是不添加氨基酸螯合礦物質(zhì)水溶液，其余過程與實(shí)施例一相同，產(chǎn)品樣本編號(hào)17。實(shí)施例七將各樣本進(jìn)行穿透式電子顯微鏡(TEM)照射，以觀察其形態(tài)與粒徑大小，樣品編號(hào)3結(jié)果如圖6所示，且各個(gè)樣品的平均粒徑大小經(jīng)取樣計(jì)算過后如表二所示。實(shí)施例八將各樣本進(jìn)行包覆率實(shí)驗(yàn)，以觀察具傳遞作用的高分子基質(zhì)包覆情形。首先將各樣本調(diào)整至pH值大于9，使脫乙酰幾丁質(zhì)載體析出，再經(jīng)由0.22Aim濾膜過濾，取得澄清溶液后利用高效能液相層析儀(HPLC)，以UV偵測(cè)器來測(cè)其溶液中游離未被包覆的胸腺五肽濃度，經(jīng)換算后可得其游離量，并計(jì)算其包覆率，各樣本測(cè)得數(shù)據(jù)如表二所示。其中包覆率公式計(jì)算如下被傳遞分子使用量(g)-游離量(g)包覆率-X100%被傳遞分子使用量(g)實(shí)施例九將各樣本進(jìn)行肽釋放率實(shí)驗(yàn)，以觀察具傳遞作用的高分子基質(zhì)釋放情形。首先將各樣本取10附丄加入90m丄的PBS緩沖溶液當(dāng)中，以50^m的速度攪拌，每隔6小時(shí)取樣一次，將取出的樣品調(diào)整pH值大于9，使脫乙酰幾丁質(zhì)載體析出，再經(jīng)由0.22pm濾膜過濾，取得澄清溶液后利用高效能液相層析儀(HPLC)來測(cè)其溶液中肽濃度，偵測(cè)方法如實(shí)施例六所示，經(jīng)濃度換算及計(jì)算總釋放量，并計(jì)算各時(shí)間取樣的累計(jì)釋放率，各樣本測(cè)得數(shù)據(jù)如表二所示。其累計(jì)釋放率公式如下總釋放量(g)累計(jì)釋放率二-xioo%被傳遞分子使用量(g)—游離量(g)表一具傳遞作用的高分子基質(zhì)配方表配方12脫乙酰幾丁質(zhì)酸溶液(l,25%)800m丄800m丄胸腺五肽分子水溶液(l0%)100m丄100m丄氨基酸螯合礦物質(zhì)溶液(2%)天冬氨酸鈣溶液卯w丄谷氨酸鈣溶液90m丄表二具傳遞作用的高分子基質(zhì)產(chǎn)物分析<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表二具傳遞作用的高分子基質(zhì)產(chǎn)物分析結(jié)果顯示，本發(fā)明所制備出的平均粒徑皆小于500m之間，且經(jīng)由氨基酸鈣與脫乙酰幾丁質(zhì)的離子性架橋后(編號(hào)116)，其粒徑皆比未架橋的樣品小許多(編號(hào)17)，以樣品編號(hào)3的粒徑為最小。樣本18對(duì)胸腺五肽包覆率約為7294%，樣本9~16對(duì)膽囊收縮素八肽包覆率約為81~54%，其中以樣品編號(hào)3經(jīng)過24hr的作用后累積釋放率為59。/。，其胸腺五肽累積釋放率最緩慢，具有較佳的緩釋能力，樣品編號(hào)ll經(jīng)過24hr的作用后累積釋放率為60%，其膽囊收縮素八肽累積釋放率最緩慢，具有較佳的緩釋能力。此研究結(jié)果未見于國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)中。本發(fā)明所使用的兩種氨基酸鈣可由結(jié)果觀察到，利用谷氨酸鈣(編號(hào)2、4、6、10、12、14)與脫乙酰幾丁質(zhì)進(jìn)行架橋的包覆率比天冬氨酸鈣(編號(hào)l、3、5、9、11、13)較佳，但其緩釋能力就比較差。本發(fā)明所使用的兩種氨基酸鎂可由結(jié)果觀察到，利用谷氨酸鎂(編號(hào)8、16)與脫乙酰幾丁質(zhì)進(jìn)行架橋的包覆率比天冬氨酸鎂(編號(hào)7、15)較佳，且其緩釋能力比較佳。本發(fā)明所使用的兩種酸溶液可由結(jié)果觀察到，利用乙酸(編號(hào)l、2、3、4、7、8、9、10、11、12、15、16)來溶解脫乙酰幾丁質(zhì)其粒徑、包覆率及累積釋放能力皆比使用甲酸溶劑好(編號(hào)5、6、13、14)。而樣品編號(hào)17為對(duì)照組并未添加氨基酸鹽，其粒徑大于2微米，且對(duì)胸腺五肽的包覆率僅有21%，在胸腺五肽累積釋放率的實(shí)驗(yàn)里也發(fā)現(xiàn)其在1小時(shí)就有79%的釋放率，可視其并無任何釋放控制的能力。綜合以上所述，本發(fā)明以氨基酸螯合礦物質(zhì)與脫乙酰幾丁質(zhì)進(jìn)行離子性架橋制備成高分子基質(zhì)粒徑小，且具有良好的包覆率，同時(shí)也擁有較佳的緩釋能力，其制備方法簡(jiǎn)單特殊，而結(jié)果均能達(dá)到預(yù)期的效果，且工藝質(zhì)量穩(wěn)定、成本低、無化學(xué)反應(yīng)參與。權(quán)利要求1.一種具傳遞作用的高分子基質(zhì)的制備方法，其特征在于，首先將脫乙酰幾丁質(zhì)溶解在酸液中制成脫乙酰幾丁質(zhì)的酸水溶液，另分別將被傳遞分子及氨基酸螯合礦物質(zhì)溶解于水中，然后，先將適量的被傳遞分子水溶液與脫乙酰幾丁質(zhì)的酸水溶液充分混合，接著將氨基酸螯合礦物質(zhì)水溶液在高速均質(zhì)下，快速加入混合溶液中，此時(shí)溶液呈弱酸性，再加入pH值為7的緩沖液，就可形成已包覆及具傳遞作用的高分子基質(zhì)膠體溶液。2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，脫乙酰幾丁質(zhì)的去乙酰度為50%至99.9%，數(shù)均分子量1000至1500000，配制成濃度為0.01至5%(w/v)的水溶液使用。3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所用的酸液為乙酸、甲酸、氫氯酸、丙酸、磷酸、乳酸、蘋果酸、琥珀酸、硝酸、草酸、己二酸等有機(jī)及無機(jī)酸，其濃度為0.110%O/v)。4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，被傳遞分子為短鏈肽分子，其氨基酸重復(fù)單位數(shù)為2至30個(gè)分子，將其溶于水中，其中被傳遞分子在水溶液中之濃度為0.01~20%(w/v)。5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所用的氨基酸螯合礦物質(zhì)為具負(fù)電荷性的天冬氨酸(aspartate)及谷氨酸(glutamate)鹽。其中陰離子為天冬氨酸根及谷氨酸根，陽離子為金屬陽離子。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所用的金屬為鎂、鈣、鍶、鋅、銅、鐵、銀、鋁、硼及鈦離子。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，氨基酸螯合礦物質(zhì)在水溶液中之濃度為0.15%(w/v)。8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，被傳遞分子水溶液以1:1至1:10比例加入脫乙酰幾丁質(zhì)酸溶液中。9.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，氨基酸螯合礦物質(zhì)水溶液以1:1至1:10比例加入脫乙酰幾丁質(zhì)酸溶液與被傳遞分子混合液中。10.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，生成的膠體溶液粒徑大小為20納米(nm)至500納米(nm)。全文摘要本發(fā)明涉及一種具傳遞作用的高分子基質(zhì)的制備方法。本發(fā)明利用氨基酸螯合礦物質(zhì)(aminoacidchelatedminerals)為離子性架橋劑，與含被傳遞分子的脫乙酰幾丁質(zhì)酸溶液充分混合后，形成含被傳遞分子的膠體溶液，本發(fā)明以氨基酸螯合礦物質(zhì)與脫乙酰幾丁質(zhì)進(jìn)行離子性架橋制成高分子基質(zhì)(polymermatrix)來傳遞分子，為一創(chuàng)新的工藝的產(chǎn)品。文檔編號(hào)A61K47/36GK101274099SQ20071008952公開日2008年10月1日申請(qǐng)日期2007年3月27日優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日發(fā)明者凃耀國(guó),謝敏雯申請(qǐng)人:醒能生物制品開發(fā)股份有限公司