專利名稱：一種利用驅(qū)替物提高碳納米管藥物遞送系統(tǒng)中藥物釋放的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳納米管的應(yīng)用，特別涉及碳納米管藥物遞送系統(tǒng)中藥物釋放的解決方法。
背景技術(shù)：
碳納米管(CarbonNanotubes，CNTs)是 1991 年日本 NEC 公司的 S. Iijima 在用電子顯微鏡觀察石墨電弧法制備富勒烯產(chǎn)物時發(fā)現(xiàn)的，它可看作是由石墨烯層片繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成的直徑為納米尺度的無縫、中空的管體，其兩端由富勒烯半球封帽而成。碳納米管由于結(jié)構(gòu)比較特殊(徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為微米量級、管子兩端基本上封口)，具有獨特的中空結(jié)構(gòu)和納米管徑，其內(nèi)部空腔可容納大量藥物，兩端一旦被打開，其開放端則成為控制治療藥物釋放的通道，更重要的是，CNTs可將其載運的治療藥物與環(huán)境隔離，從而保護(hù)藥物在遞送的過程中免受體內(nèi)酶等的破壞，將治療藥物安全載運到細(xì)胞內(nèi)；此外還有大量文獻(xiàn)報道表明CNTs能通過多種途徑與機制進(jìn)入細(xì)胞和亞細(xì)胞器。盡管原始CNTs幾乎不溶于任何溶劑，且在溶液中易聚集成束，但是利用物理或化學(xué)方法對其表面進(jìn)行修飾處理，改變其表面基團(tuán)及理化性質(zhì)，可以改善CNTs的分散性，并增強了其與機體的相容性。不僅如此，對CNTs表面進(jìn)行修飾還可以實現(xiàn)功能化，功能化后的CNTs不僅保持原有的特異性質(zhì)，而且修飾分子的功能團(tuán)還具有進(jìn)一步反應(yīng)的活性，為CNTs的進(jìn)一步 (靶向)修飾提供可能。目前CNTs用于藥物遞送系統(tǒng)中的載藥方法主要有三種第一種是將藥物與功能化后的CNTs通過共價鍵相連，給藥后，在體內(nèi)酶等的作用下共價鍵斷裂，釋放藥物發(fā)揮藥效，這種方法要經(jīng)過多步反應(yīng)，使用的化學(xué)試劑多，不利于環(huán)保與大生產(chǎn)應(yīng)用；第二種是將藥物與功能化后的CNTs通過非共價的方式結(jié)合，這種情況下，藥物可以通過Ji-JI相互作用堆積在CNTs的外壁，但這種作用有一定的局限性，即要求藥物具有共軛芳香環(huán)，有離域大η鍵，對很多藥物來說，不能滿足這個結(jié)構(gòu)要求；第三種是將藥物通過一定的方法與手段裝填在CNTs的管腔內(nèi)，這個方法能克服前兩種方法的不足，其載藥過程是個物理過程， 不需用到化學(xué)試劑；大部分藥物分子都可以裝載到適宜的CNTs管腔。不僅如此，藥物包載于碳納米管的管腔后，由于管腔的保護(hù)作用，還可使一些易被酶降解或穩(wěn)定性受PH影響的藥物免受破壞；對于P-糖蛋白抑制劑外排底物的藥物，由于被裝載于管腔，也可免受P-gp 外排。有大量文獻(xiàn)報道，將藥物裝載于碳納米管管腔時的驅(qū)動力是毛細(xì)管作用，其次由于各種分子性質(zhì)的不同，還有范德華力及疏水作用力等。毛細(xì)管作用即當(dāng)含有細(xì)微縫隙的物體與液體接觸時，在浸潤情況下液體沿縫隙上升或滲入，在不浸潤情況下液體沿縫隙下降的現(xiàn)象；其大小與該液體的表面張力成正比，與毛管半徑成反比。而固體表面的潤濕是指表面上一種流體被另一種流體所取代的過程。潤濕時液體對固體表面的附著力大于其內(nèi)聚力； 不潤濕時液體對固體表面的附著力小于其內(nèi)聚力。藥物裝載于納米管管腔以后，由于管口能壘的阻礙，以及管腔的納米維度，藥物與管腔間相互作用的復(fù)雜性，藥物從管腔釋放非常困難，到目前為止，怎樣將管腔里面的東西釋放出來依然是一個難題，這極大的限制了 CNTs 在藥物遞送中的應(yīng)用，也是這種簡便載藥方法的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不于前兩種方法的主要原因。改善碳管中藥物的釋放，目前主要有如下幾個途徑1)外部觸發(fā)，如電場、磁場、 機械、光、熱，但這些手段不容易實現(xiàn)，尤其是在體內(nèi)應(yīng)用是很不方便的；幻改善管的本質(zhì)性質(zhì)如增加管上的孔洞數(shù)、減小管壁上修飾基團(tuán)的空間立體位阻等。對單壁管來說，通過化學(xué)修飾可以破壞其管壁結(jié)構(gòu)，形象地說是可以在管壁上打洞，這樣可以使藥物釋放；對于多壁管來說，一般各種改性修飾(管腔填充除外)只能對其管的最外一層或管口進(jìn)行了修飾破壞，這種結(jié)構(gòu)的改變達(dá)不到管腔，盡管這種修飾會由于修飾基團(tuán)的性質(zhì)與空間位阻等使管口能壘有一定的變化，對某些與碳管管腔相互作用強的藥物來說，這種變化還不能使其從管腔釋放出來。本發(fā)明解決藥物從CNTs管腔中釋放是基于CNTs管腔載藥的原理——毛細(xì)管作用。藥物進(jìn)入管腔以后，對管腔表面有一個附著力，若能通過一定的方法改變藥物對管腔表面的附著力至一定程度，即能使其釋放。如(1)通過同時載入另一種物質(zhì)，使其與CNTs管腔的作用強于藥物分子，削弱了藥物與管腔壁之間的作用，這樣就能將藥物驅(qū)替出管腔，從而改善藥物的釋放。( (和)或者同時載入一種物質(zhì)，該物質(zhì)能產(chǎn)生足夠大的驅(qū)動力如滲透壓等，這個力能克服藥物與管腔之間的作用力及管口能壘對藥物釋放的阻礙。由于藥物釋放的改善，利用碳納米管管腔裝載藥物將得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的1是改善碳納米管的生物相容性。采用強酸氧化的方法將已經(jīng)過王水處理除催化劑的碳納米管接枝上羧基，優(yōu)化方法后得到的羧基化碳納米管(CNT-COOH) 羧基接枝量最高可高達(dá)2. 0mmol/go本發(fā)明的目的2是將不同管徑羧基化修飾的碳納米管進(jìn)行載藥，篩選出載藥量最高的 CNT-COOH ；本發(fā)明的目的3是將載藥量最高的碳納米管進(jìn)行載藥與釋放考察，通過應(yīng)用不同的驅(qū)替物來促使藥物釋放。本發(fā)明實現(xiàn)各個目的的技術(shù)方案包括如下幾個步驟1.原始碳納米管的羧基化修飾取CNT(三種管徑)適量，加入0. 1 2倍量H2S04/HN(V混合液，水浴(室溫 50°C) 超聲12 36小時后，用去離子水洗滌至中性后，50-80°C真空干燥，收集黑色粉末，即得羧基化碳納米管(CNT-COOH)。2.羧基化碳納米管載藥精密稱取CNT-COOH適量，置西林瓶中；配制一定濃度維拉帕米水溶液及羥基喜樹堿乙醇溶液，精密移取該溶液分別加入上述西林瓶中并稱定重量，超聲5分鐘后置室溫 (25 30°C )恒溫振搖M小時，經(jīng)0. 1 μ m濾膜過濾，取續(xù)濾液依法測定其中藥物的含量， 通過計算得到碳納米管的載藥量；收集濾渣真空減壓干燥即碳納米管載藥系統(tǒng)。結(jié)果表明內(nèi)徑2 5nm的CNT-C00H的載藥量最高。3.驅(qū)替物對碳納米管遞送系統(tǒng)中藥物釋放的影響取一定量的CNT-C00H，邊攪拌邊抽真空0. 5 1小時，然后加入藥物與驅(qū)替物(或不加驅(qū)替物)的混合溶液或熔融混合物，繼續(xù)抽真空并攪拌至溶劑揮干后再持續(xù)攪拌并抽真空不少于3小時，產(chǎn)物快速用一定的溶劑洗滌并定容至一定體積，計算該溶液中藥物的含量，濾渣干燥，取適量依法進(jìn)行釋放度考察。4.體外釋放度考察方法取有驅(qū)替物及無驅(qū)替物的碳納米管載藥系統(tǒng)，采用溶出度測定法(中國藥典2010 版二部附錄》))中的第一法，以150mL脫氣去離子水為溶出介質(zhì)，轉(zhuǎn)速為75rpm，依法操作， 在1、2、4、6、8、12、M小時分別取液lmL，0. 22 μ m微孔濾膜過濾，高效液相色譜法依法測續(xù)濾液中藥物的含量，并及時在操作容器中補充同種溶出介質(zhì)lmL。


圖1為實施例1中不同管徑CNT-COOH載維拉帕米的包封率2為實施例2中不同管徑CNT-COOH載羥基喜樹堿的包封率3為實施例3中無驅(qū)替物的CNT-COOH載維拉帕米遞送系統(tǒng)的藥物釋放曲線4為實施例4中泊洛沙姆F68為驅(qū)替物的CNT-COOH載維拉帕米遞送系統(tǒng)的藥物釋放曲線5為實施例5中PEG4000為驅(qū)替物的CNT-COOH載維拉帕米遞送系統(tǒng)的藥物釋放曲線圖(η = 3)圖6為實施例6中乳糖為驅(qū)替物的CNT-COOH載維拉帕米遞送系統(tǒng)的藥物釋放曲線圖(η = 3)
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。實施例1 :CNT-C00H載水溶性藥物鹽酸維拉帕米遞送系統(tǒng)的制備取原始MWCNTIOOmg,加入 40mL H2S04/HN03 (V/V = 3/1)混合液，水浴(30 40°C ) 超聲對小時，用120mL去離子水稀釋，靜置過液，抽濾，濾渣用去離子水透析至液體呈中性后，水浴蒸干，收集黑色粉末，即得羧基化碳納米管(CNT-C00H)?？疾炝?CNT-COOH在不同溶劑中的溶散性，結(jié)果表明，CNT-COOH在水以及DMF、DMS0、50%乙醇、75%乙醇、95%乙醇中溶散性好。經(jīng)過酸堿滴定的方法測得其中羧基的含量為1.5mm0l/g。精密稱取CNT-COOH 10mg，置西林瓶中；配制ΙΟΟμ g/mL的維拉帕米水溶液，精密移取該溶液10. OmL，加入上述西林瓶中，密封，超聲5分鐘后置恒溫05 士 2°C)振搖M小時，經(jīng)0. 15 μ m濾膜過濾，取續(xù)濾液依法測定其中藥物的含量，通過計算得到碳納米管的載藥量；收集濾渣真空減壓干燥即碳納米管載藥系統(tǒng)。實施例2 =CNT-COOH載脂溶性藥物羥基喜樹堿遞送系統(tǒng)的制備取原始麗CNTIOOmg,加入 40mIil2S04/HN03 (V/V = 3/1)混合液，水浴(30 40°C ) 超聲對小時，用120mL去離子水稀釋，靜置過液，抽濾，濾渣用去離子水透析至液體呈中性后，水浴蒸干，收集黑色粉末，即得羧基化碳納米管(CNT-COOH)。精密稱取CNT-COOH IOmg, 置西林瓶中；配制50 μ g/mL的羥基喜樹堿乙醇溶液，精密移取該溶液10. OmL，加入上述西林瓶中，密封，超聲5分鐘后置恒溫(25 士 2°C)振搖對小時，經(jīng)0. Iym濾膜過濾，取續(xù)濾液依法測定其中藥物的含量，通過計算得到碳納米管的載藥量；收集濾渣真空減壓干燥即碳納米管載藥系統(tǒng)。實施例3 無驅(qū)替物的CNT-COOH載鹽酸維拉帕米遞送系統(tǒng)的制備精密稱取CNT-COOH 89. 6mg置反應(yīng)瓶中，邊攪拌邊抽真空1小時；將鹽酸維拉帕米 86. 3mg,加少量去離子水使成溶液狀，得A液，將A液加入至已抽真空處理的CNT-COOH反應(yīng)瓶中，繼續(xù)保持真空并攪拌2小時，然后在真空攪拌狀態(tài)下加熱至溶劑揮干后，產(chǎn)物快速用乙醇洗滌并定容至50mL，計算該溶液中藥物的含量，濾渣干燥，即得無驅(qū)替物的CNT-COOH 載鹽酸維拉帕米遞送系統(tǒng)123. 71mg。實施例4 以泊洛沙姆F68為驅(qū)替物的CNT-COOH載鹽酸維拉帕米遞送系統(tǒng)的制備精密稱取CNT-COOH 99. 3mg置反應(yīng)瓶中，邊攪拌邊抽真空1小時；將泊洛沙姆 F680. 4g熔融后加入鹽酸維拉帕米99. 6mg,加少量去離子水使成溶液狀，得A液，將A液加入至已抽真空處理的CNT-COOH反應(yīng)瓶中，繼續(xù)保持真空并攪拌2小時，然后在真空攪拌狀態(tài)下加熱至溶劑揮干后，產(chǎn)物快速用乙醇洗滌并定容至50mL，計算該溶液中藥物的含量，濾渣干燥，即得以泊洛沙姆F68為驅(qū)替物的CNT-COOH載鹽酸維拉帕米遞送系統(tǒng)M2. Imgo實施例5 以PEG4000為驅(qū)替物的CNT-COOH載鹽酸維拉帕米遞送系統(tǒng)的制備精密稱取CNT-COOH IOOmg置反應(yīng)瓶中，邊攪拌邊抽真空1小時；將PEG40000. 4g 熔融后加入鹽酸維拉帕米lOOmg，加少量去離子水使成溶液狀，得A液，將A液加入至已抽真空處理的CNT-COOH反應(yīng)瓶中，繼續(xù)保持真空并攪拌2小時，然后在真空攪拌狀態(tài)下加熱至溶劑揮干后，產(chǎn)物快速用去離子水洗滌并定容至50mL，計算該溶液中藥物的含量，濾渣干燥，即得以PEG4000為驅(qū)替物的CNT-⑶OH載鹽酸維拉帕米遞送系統(tǒng)236. 6mg。實施例6 以乳糖為驅(qū)替物的CNT-COOH載鹽酸維拉帕米遞送系統(tǒng)的制備精密稱取CNT-COOH 100. 2mg置反應(yīng)瓶中，邊攪拌邊抽真空1小時；將5g乳糖配制成飽和溶液，加入鹽酸維拉帕米99. 9mg,加少量去離子水使成溶液狀，得A液，將A液加入至已抽真空處理的CNT-COOH反應(yīng)瓶中，繼續(xù)保持真空并攪拌2小時，然后在真空攪拌狀態(tài)下加熱至溶劑揮干后，產(chǎn)物快速用去離子水洗滌并定容至50mL，計算該溶液中藥物的含量，濾渣干燥，即得以乳糖為驅(qū)替物的CNT-⑶OH載鹽酸維拉帕米遞送系統(tǒng)1. 1476g。實施例7 以烷基糖苷為驅(qū)替物的CNT-COOH載鹽酸維拉帕米遞送系統(tǒng)的制備精密稱取CNT-COOH IOOmg置反應(yīng)瓶中，邊攪拌邊抽真空1小時；將烷基糖苷0. 4g 及鹽酸維拉帕米lOOmg，加少量去離子水使成溶液狀，得A液，將A液加入至已抽真空處理的CNT-COOH反應(yīng)瓶中，繼續(xù)保持真空并攪拌2小時，然后在真空攪拌狀態(tài)下加熱至溶劑揮干后，產(chǎn)物快速用去離子水洗滌并定容至50mL，計算該溶液中藥物的含量，濾渣干燥，即得以烷基糖苷為驅(qū)替物的CNT-COOH載鹽酸維拉帕米遞送系統(tǒng)。實施例8 以泊洛沙姆和PEG4000混合物為驅(qū)替物的CNT-COOH載鹽酸維拉帕米遞送系統(tǒng)的制備精密稱取CNT-COOH IOOmg置反應(yīng)瓶中，邊攪拌邊抽真空1小時；將一定比例的泊洛沙姆和PEG4000混合物(W/W) 0. 4g及鹽酸維拉帕米lOOmg，加熱并加少量去離子水使成溶液狀，得A液，將A液加入至已抽真空處理的CNT-COOH反應(yīng)瓶中，繼續(xù)加熱、抽真空并攪拌至溶劑揮干后再持續(xù)攪拌并抽真空3小時，產(chǎn)物快速用去離子水洗滌并定容至50mL，計算該溶液中藥物的含量，濾渣干燥，即得以泊洛沙姆和PEG4000混合物為驅(qū)替物的CNT-COOH 載鹽酸維拉帕米遞送系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種利用驅(qū)替物提高碳納米管藥物遞送系統(tǒng)中藥物釋放的方法，其特征在于將功能化修飾后的碳納米管同時裝載藥物和一種或多種能促進(jìn)藥物從碳納米管(CNTs)管腔中釋放的驅(qū)替物質(zhì)。
2.一種如權(quán)利1中所述的利用驅(qū)替物提高碳納米管藥物遞送系統(tǒng)中藥物釋放的方法， 其具體操作步驟為(1)取CNTs適量，加入0.1 2倍量H2S04/HN03 (體積比3 1 3. 8 1)混合液，水浴(室溫 50°C)超聲12 36小時后，用去離子水洗滌至中性后，50-80°C真空干燥，收集黑色粉末，即得羧基化碳納米管(CNT-COOH)。(2)精密稱取一定量的CNT-C00H，邊攪拌邊抽真空0.5 1小時，然后加入驅(qū)替物與藥物的混合溶液或熔融混合物，繼續(xù)抽真空并攪拌至溶劑揮干后再持續(xù)攪拌并抽真空不少于 3小時，產(chǎn)物快速用一定的溶劑洗滌并定容至一定體積，計算該溶液中藥物的含量，濾渣干燥，取適量依法進(jìn)行釋放度考察。
3.根據(jù)權(quán)利1要求，促釋放的驅(qū)替物進(jìn)一步要求為高滲透壓的物質(zhì)如乳糖、山梨醇、蔗糖等；大分子聚合物聚乙二醇(PEG2000 6000)、聚維酮(PVPK15、K30)等；表面活性劑泊洛沙姆、十二烷基苯磺酸鈉、烷基糖苷等；或者其中兩種或兩種以上的混合組分。
4.根據(jù)權(quán)利2要求，混酸為硫酸與硝酸，其體積比為3 1 3.4 1，混酸用量為CNTs 量的200 1000倍(V/W)，在此條件下其羧基的接枝量最高，可達(dá)2mmol/g。
5.根據(jù)權(quán)利2要求，碳納米管進(jìn)一步要求為化學(xué)氣相沉積法生產(chǎn)的多壁碳納米管及單壁碳納米管。
6.根據(jù)權(quán)利2要求，藥物與載體之間是通過非共價的方式相互作用，其載藥方式為在毛細(xì)管作用下，藥物被虹吸進(jìn)入CNT的管腔，藥物包括水溶性較好的物質(zhì)鹽酸維拉帕米、疏水性物質(zhì)羥基喜樹堿及紫杉醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用驅(qū)替物提高碳納米管藥物遞送系統(tǒng)中藥物釋放的方法。從碳管管腔載藥的機理入手，通過在載藥的同時載入一種或多種驅(qū)替物，該驅(qū)替物能降低溶液表面張力，或者其與碳納米管管腔作用力強于藥物與管腔的作用力，從而克服藥物從碳納米管管腔釋放的能壘及削弱藥物與管腔之間的作用力，達(dá)到促進(jìn)藥物釋放的目的。通過加入促釋放的替驅(qū)物以后，藥物24小時累積釋放度由不加替驅(qū)物時的10％提高到加替驅(qū)物時的70～80％。利用該法解決碳管管腔中藥物釋放問題，簡單易行，可克服光、熱等外部驅(qū)動釋放在生物體上不便操作的缺點。由于藥物釋放的改善，許多藥物都可以通過管腔裝載的方式載藥，這將大大提高碳納米管在藥物遞送系統(tǒng)中的應(yīng)用。
文檔編號A61K47/34GK102397553SQ20111037766
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者冉冉, 朱家壁, 王亞晶, 王糾, 葛亮, 陳強炬 申請人:中國藥科大學(xué)