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1、时间就是金钱，效率就是生命！唯有惜时才能成功，唯有努力方可成就！1提高中成药效率的提高中成药效率的 PCLPEOPCLPEO 纳米载药体系研究纳米载药体系研究华东师范大学第二附属中学 高三 邵杨一一 背景背景中药作为我国国药，近年来在政府、民营企业、新技术发展的推动下有了长足的发展。我国将按照中药现代化发展纲要提出的中医、中药协同发展的原则，以科技为动力，整合资源，加大投入，加快中医药理论、技术、产品的创新和突破，进一步推进中医药的全面发展。中药现代化工作取得了突出的进展：一批中药材规范化种植技术得到了推广，中药生产工艺技术、装备水平大大提高，中药研发体系不断完善，中药创新能力显著增强，自主开
2、发了一批具有知识产权、技术含量高的中药产品，标准化、规范化程度不断提升，中药产业已成为中国快速增长的产业之一。据统计，2003 年，全国中药工业总产值已达 810.26 亿元人民币，比上年增长 10.66。中药工业的净资产收益率、销售利润率、成本费用利润率分别达到10.93、10.55、11.74，均高于医药工业的平均水平，显示了很强的发展潜力。在药物技术研究中，载药纳米微粒作为近年来新型的药物投递载体，由于其良好的生物相容性，超微小的粒径，良好的体内分布而受到日益广泛的关注。作为包载疫苗、多肽、蛋白和基因等大分子药物的载体，载药纳米微粒不仅可以增强药物的稳定性，增强疗效，降低毒副作用，由于其
3、超微小的粒径可以有效地穿越组织间隙，可通过人体的毛细血管甚至血脑屏障被细胞吸收，从而更有效地对药物实行靶向和控制释放。此技术在医药学领域应用广泛，取得了令人瞩目的成绩，大大推动了医学科学的发展。临床治疗上，纳米技术被应用于药物治疗和 DNA 治疗方面，可获得药物靶向性、控释作用等，并可增大药物利用度，减小药物毒副作用，显著提高疗效。药剂学中的纳米粒可以分为两类：纳米药物和纳米载体。纳米药物是指直接将原料药物加工成的纳米粒，实质上是微粉化技术、超时间就是金钱，效率就是生命！唯有惜时才能成功，唯有努力方可成就！2细粉技术的发展。纳米中药是采用纳米技术将中药有效成分,有效部位,原药及其复方多种中药制
4、成小于 100 nm 的微粒复方制剂.例如中药雄黄主要含 As2S3,对急性早幼粒白血瘤(APL)临床及细胞系有良好作用.因此国内有徐辉碧等研究了不同粒径的雄黄微粒对 ECV-304 细胞存活率,凋亡的影响.结果当雄黄粒粒径大小在 500 nm 时凋亡率为 5.21%,当减小至 100 nm 时,使 ECV-304 细胞凋亡率为68.15%,有显著的变化.。纳米载药体系则是指溶解或分散有药物的各种纳米粒，如纳米脂质体、固体脂质纳米粒、聚合物纳米囊和纳米球、聚合物胶束等。美国布朗大学的研究人员以聚富马酸酐和聚丙交酯-乙交酯混合物为囊材，用相转化法制备胰岛素微囊，粒径为 96。7201 nm。电镜
5、观察表明，该微囊经口服后可迅速穿过小肠上皮，在上皮细胞间，Peyers patch 和肝脏中均能发现微囊。将胰岛素药物制成纳米粒，再配合其他制剂技术，有可能使口服胰岛素用于临床。二二 项目来源项目来源项目方向确定：项目方向确定：多学科交融，促进中医药学术发展是今后中医药学取得进展的一条重要途径。从提高中药的技术含量角度出发，我们探寻着一种能提高中药吸收的良好解决方式。近年来，中药技术进步是我们有目共睹的，随着中成药的技术的日趋成熟，中成药替代草药的趋势变得更加明显。在没有能力对复方药物本身的性质加以改变创造出新药的情况下，我们预期通过一种药物辅预期通过一种药物辅料或多种辅料提高药物搭载的量，从
6、增大受药量这个角度提高中药的利用率。料或多种辅料提高药物搭载的量，从增大受药量这个角度提高中药的利用率。纳米药物载体系统作为新型的药物投递和控制释放系统，受到国内外学者的广泛关注。其中，聚合物胶束是近几年正在发展的一类新型的纳米载体。与在此之前一直被使用的脂质体相比，聚合物纳米粒药物载体具有更好的稳定性及优异的控制释放性。它与药物的结合，可以是包封，也可以是附载，前者形成毫微囊、后者形成分散体。用于制备纳米微粒制剂的辅料多为高分子聚合物。利用双亲性嵌段共聚物制备纳米胶束作为脂溶性药物和基因的投递和释放载体系统近来受到了极大的重视。材料选择：材料选择：用来制备载药纳米微粒的材料主要分为天然高分子
7、和合成高分子两大类：前者主要是多糖、蛋白质、氨基酸等材料。后者主要有聚酯类、聚酸酐、聚酰胺类以及聚原酸酯类等。其中壳聚糖，海藻酸，聚乳酸，PLA，聚羟基乙酸，PGA，聚己内脂等被广泛应用。我借鉴了众多聚乳酸聚氧化乙烯（PLAPEO）共聚物在国内多个研究机构的研究成果，对采用了同类型的油脂性分离法纳米载药体系的多种材料的可行性进行了分析，由于国内在时间就是金钱，效率就是生命！唯有惜时才能成功，唯有努力方可成就！3PLA/PEO 嵌段共聚物纳米载体中研究较为广泛，故选择了可行性较高的生物降解性能优异的聚己内酯(PCL)和聚乙二醇(PEG)的嵌段共聚物进行实验。根据生物降解塑料研究会的土壤填埋及水中
8、浸渍试验结果，PLACCEL-H试样在大多数场所经六个月后消失，一年后几乎所有场所中的试样均消失。这种生物降解速度，仅次于微生物合成的 PHB 和纤维素，在合成高分子中具有最良好的生物降解性。我有目标地合成水溶性嵌段共聚物或接枝共聚物，使之同时具有亲水性基团和疏水性基团，在水中溶解后自发形成高分子胶束，完成对药物的增溶和包裹。因为具有亲水性外壳和疏水性内核，适合于携带不同性质的药物，亲水性的外壳还具备“隐性”的特点。正由于这种稳定的结构，胶束的释放过程缓慢，可以保持药物的长效缓释和靶向部位的集中释放，胶束中亲水性核部分的聚集是整个胶束形成的驱动力，这种驱动力包括：疏水作用力、静电作用力、金属络
9、合力以及嵌段部分的氢键。组装方法：组装方法：本项目利用嵌段共聚物载体通过自组装方法，在选择性溶剂水(对 PEO 嵌段是良溶剂，而对 PCL 嵌段是不良溶剂)中，形成胶束样纳米粒，其内核为 PCL，外壳为 PEO。要达到相分离，采用的方法为沉淀法。在项目中，我们采用封管聚合的方法成功地合成了一种新型的可生物降解的两亲聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯三嵌段共聚物，并对此共聚物的物理、化学性质做了详细研究。该嵌段聚合物中，聚己内酯嵌段为疏水链段，聚乙二醇为亲水链段，通过调节这两种链段在聚合物中的含量比及亲水憎水性能，可以控制纳米微粒的粒径，以及对既含亲水成分、又含疏水成分的复方中药的包埋。以此 ABA
10、三嵌段共聚物为基础，我们采用自组装法制备了具有核壳结构的纳米微粒，对选定的模型药物进行了载药实验。结构简式及示意图：结构简式及示意图：下图为己内酯示意图 下图为聚乙二醇片段示意图时间就是金钱，效率就是生命！唯有惜时才能成功，唯有努力方可成就！4下图为合成后的 PCL-PEO-PCL 三嵌段共聚物片段示意图计算投料比的思路及过程如下一个 PEG6000 分子(双端羟基，以形成三嵌段共聚物)反应生成一个三嵌段聚合物分子；剩余分子量为 50000-6000=44000；-CL 分子量为 114， 44000/114=386 ；即 PEG6000 与 -CL 两者的投料比(摩尔比)为 1:386；设总
11、投料量为 5g, 其中 PEG6000 x g, 那么 -CL 的量为(5-x) g, 解下式：(x/6000) :(5-x)/114 =1:386； x=0.6，5-x=4.4；即 PEG6000 的投料量为 0.6g，-CL 的投料量为 4.4g .三三 实验制备部分实验制备部分主要试剂己内酯(-Caprolactone，-CL)，99%，Acors 公司。聚乙二醇(poly-ethylene glycol，PEG)，化学纯，分子量 2000、4000、6000三种规格，中国医药(集团)上海化学试剂公司。辛酸亚锡(Sn(Oct)2)，华东理工大学样品，用无水甲苯配制成约 0.02g/ml溶
12、液，置于干燥器内备用。时间就是金钱，效率就是生命！唯有惜时才能成功，唯有努力方可成就！5甲苯(Tolene)，分析纯，上海菲达工贸有限公司和桥分公司。干燥处理。氯仿(Chloroform)，分析纯，中国医药(集团)上海化学试剂公司。甲醇(Methanol)，分析纯，上海振兴化工一厂。氢化钙(Calcium hydride)，95，中国医药(集团)上海化学试剂公司。其他试剂如钠、无水氯化钙、浓硫酸等均为分析纯样品。冬凌草甲素(Oridonin)是一种抗癌药物，它对各种癌症有明显治疗作用，且副作用小，在国际国内市场需求量很大，该产品在国内的参考报价为(人民币)18-22 万元/千克，国际市场上的报
13、价则更高，它的产业化具有重大的经济意义。1PCL-PEO-PCL 三嵌段共聚物的制备以辛酸亚锡为催化剂，185C 条件封管聚合制备聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯(PCL-PEG-PCL)三元嵌段共聚物。具体方法如下：量取一定量的 Cl 加入到封管中，再向其中加入计算量的 PEG 及辛酸亚锡，70溶化，涡旋混合均匀。然后封管接真空系统，抽真空充氮气，至少三次，抽真空 1 小时后，熔封封管。该封管横放于 185烘箱中，反应 36 小时。封管中得到固体，开始时呈完全透明，取出放冷后变为乳白色。所得粗产物溶解在氯仿中，再在过量甲醇中沉淀，以除去其中未反应的 PEG 和均聚物。所得沉淀离心分离后，再用氯仿
14、溶解，沉淀。如此纯化三次，于 50真空干燥 72 小时。得白色絮状固体。无水条件保存。2PCL-PEO-PCL 纳米球的制备空白纳米球制备采用自组装法制备 PCL-PEO-PCL 共聚物纳米微粒。准确称取 100mg 聚合物，溶于丙酮制成溶液。在 25C 恒温条件下将此溶液用滴管逐滴滴入 50ml 双蒸水，中速磁力搅拌，可明显看到有乳光现象。保持 25 C，磁力搅拌 4h，旋转蒸发除去丙酮，并浓缩溶液体积至 20ml 左右。放冷，用 0.65um 的水相微孔滤膜抽滤，以除去聚集体。存放于具塞试管中，放置于干燥器中。待冻干。载药纳米球制备以冬凌草甲素作为模型药物。称取 100mg 的 PCL-P
15、EO-PCL 嵌段共聚物溶于 20ml 已蒸丙酮中，放置过夜，待共聚物充分溶胀；再加入约 10mg 的冬凌草甲素溶解均匀。将共聚物的丙酮溶液逐滴滴入水相中，其余步骤同上。冷冻干燥称取 100mg 无水葡萄糖(A.R)溶于上述溶液，可看到有一点丝状的共聚物析出。将溶液倾倒于培养皿中(要摊薄，液面厚度5mm)，用保鲜膜封口，放于-30冰箱中预冻(预冻温度在共熔点以下)。次日，将已预冻的样品置于时间就是金钱，效率就是生命！唯有惜时才能成功，唯有努力方可成就！6ALPHA1-4 冷冻干燥机内，深冻至-60C，干燥 20h，直到显示真空度恒定，说明水分已完全去除。取出置于干燥器内保存。四四 表征部分表征
16、部分1嵌段共聚物的表征凝胶渗透色谱（GPC）将上述纯化后的样品进行 GPC 表征，图 1 是所得的 GPC 谱图。如图， 重均分子量 MW为 5.3889104。分子量符合设计要求(设计重均分子量 5 万)，且多分散性也较好，证明聚合方法是成功可行的。而 GPC 谱图上只有一个单峰，并图 1 三嵌段共聚物的 GPC 谱图没有测到其他的峰，说明纯化方法是可行的，纯化过程较完全。未聚合的己内酯单体，聚乙二醇分子和一些分子量较小的均聚物杂质已被完全除去，得到了纯净、单一的聚合物。傅立叶变换红外光谱 FTIR为证明所得的聚合物是我们所预期的二组分嵌段聚合物，我们用红外光谱对聚合物的结构进行了表征。图 2 是所得聚合物的傅立叶变换红外谱图。40003500300025002000150010005000.00.20.40.60.81.01.21.4AbsorbanceWavenumber(cm)-1时间就是金钱，效率就是生命！唯有惜时才能成功，唯有努力方可成就！7图 2 三嵌段共聚
