透析制備硫醇化殼聚糖干凝膠，用于口腔粘膜給藥
簡介
黏膜黏附作為新型的給藥途徑，近年來逐漸受到制藥界的關(guān)注。殼聚糖是一種聚氨基多糖，具有黏膜黏附特性，可增強(qiáng)藥物在黏膜內(nèi)的滯留時(shí)間，從而提高其生物利用度。殼聚糖為親水性，含有功能性氨基基團(tuán)和陽離子電荷，這些特性使其成為大分子藥物的理想遞送工具，但其在中性或堿性介質(zhì)中溶解性較差，限制了其使用。
通過對(duì)殼聚糖分子基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)修飾，可優(yōu)化其功能，如有研究表明，含硫醇基團(tuán)的聚合物具有更高的黏附特性。含硫醇基的化合物可通過酰胺鍵共價(jià)結(jié)合到氨基基團(tuán)，其中，配體（如巰基乙酸TGA）的羥酸基團(tuán)經(jīng)水溶性碳化二亞胺介導(dǎo)，通過氨基基團(tuán)與殼聚糖偶聯(lián)。TG-殼聚糖具有更出色的黏膜黏附特性，即聚合物的硫醇基團(tuán)與粘液層中富含半胱氨酸的糖蛋白亞結(jié)構(gòu)域可形成更強(qiáng)的共價(jià)結(jié)合鍵。
聚合物的黏膜黏附特性受諸多因素影響，包括聚合物的分子量、濃度及干燥方法，如凍干獲得的TG-殼聚糖具有比有機(jī)溶劑沉淀干燥獲得產(chǎn)物更出色的黏膜黏附特性。向聚合物劑型中添加增塑劑也可增強(qiáng)韌性和流動(dòng)性，降低脆性。
本文通過透析-凍干法制備TG-殼聚糖干凝膠，并評(píng)估其作為口腔黏膜給藥的特性。
實(shí)驗(yàn)
TG-殼聚糖制備時(shí)，將500mg殼聚糖溶于50ml 0.1M HCl，加入等量的500mg 巰基乙酸，用1M NaOH將pH值調(diào)節(jié)為5，加入50mM EDAC，以激活TGA的羥基基團(tuán)。連續(xù)攪拌并室溫孵育4h后，將獲得的硫醇化聚合物加入8-10kD Spectra/Por Float-A-Lyzer G2即用型透析裝置內(nèi)，并在不同水性介質(zhì)中透析，以去除未結(jié)合的TGA，多步透析的介質(zhì)順序?yàn)椋?L 5mmol/L HCl中透析8h、含有1% NaCl的5mmol/L HCl中透析兩個(gè)8h以防止陽離子殼聚糖和陰離子巰基配體間的離子反應(yīng)、最后以5L 5mmol/L HCl于暗處透析兩個(gè)8h。透析獲得的產(chǎn)物直接用于凝膠制劑或凍干，于4℃儲(chǔ)存以進(jìn)一步分析。使用Ellman反應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)半胱氨酸HCl曲線確定偶聯(lián)的硫醇基團(tuán)數(shù)量。使用凝膠滲透層析法監(jiān)測殼聚糖和TG-殼聚糖分子量。
向回收的透析后凝膠內(nèi)分別加入10%的甘油增塑劑和甘露醇冷凍保護(hù)劑，并載入50%的BSA作為模式蛋白藥物。最終含有1%（w/v）TG-殼聚糖的凝膠于室溫下連續(xù)攪拌30min，獲得均勻混合液，室溫下保存去除氣泡。
將TG-殼聚糖-BSA轉(zhuǎn)移至模具內(nèi)，使用含退火步驟的自動(dòng)凍干循環(huán)工藝凍干。凍干的干凝膠置于硅膠上，放入干燥器，以降低水含量，維持蛋白質(zhì)穩(wěn)定性。
使用ATR-FTIR光譜、CD光譜、X射線衍射及掃描電鏡對(duì)對(duì)TG-殼聚糖凝膠進(jìn)行分析鑒定。同時(shí)檢測了凝膠的藥物載入效率、膨潤度、含濕量、體外黏膜黏附能力以及藥物溶出度。
討論
凍干后獲得的樣品結(jié)構(gòu)完整、性能良好，且個(gè)指標(biāo)均在可接受范圍內(nèi)，說明本實(shí)驗(yàn)成功制備了可通過口腔黏附進(jìn)行藥物遞送的穩(wěn)定TG-殼聚糖干凝膠。含增塑劑和冷凍保護(hù)劑的載藥干凝膠的規(guī)格受退火和硫醇化工藝的影響，但不會(huì)影響蛋白質(zhì)構(gòu)象穩(wěn)定性。而檢測結(jié)果也顯示，凍干后干凝膠的濕含量、膨潤度、黏膜黏附特性和顯微結(jié)構(gòu)受硫醇化過程的影響。凍干循環(huán)中的退火步驟有助于干凝膠獲得所需的多孔結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化干凝膠的水合、黏膜黏附以及藥物釋放指數(shù)。最后獲得產(chǎn)物為高機(jī)械強(qiáng)度的產(chǎn)物，可長期穩(wěn)定儲(chǔ)存。這些結(jié)果都表明新型凍干硫醇化殼聚糖可通過黏膜黏附用于蛋白藥物遞送。
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原文：Ayensu I., Mitchell J.C., Boateng J.S., In vitro characterisation of chitosan based xegels for potential buccal delivery of proteins. Carbohydrate Polymers, 2012, 89: 935-941.
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