功能性壳聚糖衍生物的研究——平其能

3000
2500 2000 -1 Wavenumbers(cm )
1500
1000
ATR-FTIR spectra of a. 5-Fu BSA microspheres and b. 5-Fu BSA microspheres coated by chitosan derivative
ESCA电子能谱表面元素组成 (%) Sample C1s O1s N1s O1s/C1s a 77.33 19.39 3.28 0.25 b 60.55 33.73 5.72 0.56
a. 5-Fu BSA microspheres b. 5-Fu BSA microspheres coated chitosan derivative
4000
8000
1300
3500
7000
Relative intensity(c/s)
Relative intensity(c/s)
6000 5000 4000 3000 2000
150 Serum glucose level/%
100 PBS(ig) Ins(sc 1u/kg) Ch1000k+CEC2(ig 15u/kg) 0 0 0.5 1 1.5 2 3 T ime/h 4 6 8 16
50
图 16. Beagle狗口服Ch1000k 和 CEC2 双层包复胰岛素脂质体后 的降血糖作用 (mean±SD)
紫杉醇水溶解度 (< 1ug / ml )
直接搅拌法 溶剂挥发法 混合溶剂法 综合法
0.064 mg/ml 0.102 mg/ml 0.044 mg/ml 2.0 mg/ml， 增加2000倍以上
壳聚糖衍生物-紫杉醇胶束的制备工艺
壳聚糖载体
水
载体水溶液 + Taxol醇溶液
混合 透析离心
Taxol
8
10
12
40
20
0
0
50
100
150
200
250
Time (h)
The in vitro release of paclitaxel from a.▲ Cremophore EL-based formulation and b. ■ modified chitosan micelle in PBS (0.1 M, pH 7.4) at 37°C (n=3).
50
图 16. Beagle狗口服Ch1000k 和 CEC2 双层包复胰岛素脂质体后 的降血糖作用 (mean±SD)
Ch1000k-CEC2双层包覆的胰岛素脂质体混悬液（ig 15u/kg） 的相对药理生物利用度PA为9.23%。
Beagle狗灌胃给予Ch1000k-CEC2双层包覆的胰岛素脂质 体混悬液的血清胰岛素浓度
乙醇
冻干制剂
冷冻干燥
过滤
上清液
载药胶束的性质
载药量：25%-50％ （HPLC 法） 包封率：>90% (冻干品） 稳定性：4℃储藏稳定，24个月药物含量、包封率，胶 束粒径不变, 无泄漏。
粒径： 50-300 nm（激光散射法、TEM）
blank micelle(×200000)
taxol loaded micelle (×500000)
二、壳聚糖及其衍生物作为包复材料 促吸收机理： 粘附、金属离子螯合、扩隙 衍生物： 壳聚糖及季铵化壳聚糖、EDTA轭合壳 聚糖、半胱氨酸壳聚糖结合物等
1、壳聚糖包复脂质体及纳米粒的促渗机理
脂质体及壳聚糖包衣脂质体在Peyer区滤泡相关上皮和小 肠绒毛上皮的分布 Peyer 绒毛上皮
A、B 给予脂质体，C、D 给予壳聚糖包衣脂质体
80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0 200 400 600 800 T/min 1000 1200 1400 1600 %
三、壳聚糖衍生物胶束的研究
两亲性嵌段或接枝共 聚物如聚乳酸—聚乙 二醇共聚物形成增溶 胶束与载体应用于静 脉、肌肉注射、口 服、眼用等
O [ CCH2 ] [ CH2 CH2 O]
O-磺酸基-N-辛基壳聚糖
NH2 O NH(CH2)7CH3
CH3 (CH2)6CHO
OH O CH2OH
KBH4/H2O
OH O
O
n
CH2OH
n
NH(CH2 )7CH3 O
ClSO3H/DMF
OH O CH2OSO3H
n
结构表征 FTIR 1H NMR 13C NMR 元素分析 WAXD TG DSC
Relative intensity(c/s)
3000 2500 2000 1500 1000 500
O1s
1200
C1s
1100
N1s
1000
900
800
1000
0 290 288 286 284 282 280
0 536 534 532 530 528
700 404 403 402 401 400 399 398 397 396 395 394
壳聚糖包复脂质 体 N －三甲基壳聚 糖盐酸盐包复脂 质体 最好 壳聚糖-EDTA轭 合物包复脂质体
酶降解保护作用
较好
无
降血糖效果
相当
相当
相当
% of initial blood glucose level
120 100 80 60 40 20 0 0 1 2 3 Time(hour) 4 5
图 13 小鼠灌胃壳聚糖包复胰岛素脂质体后的降 血糖作用( mean ±SD,n=6)
纳米粒及壳聚糖包衣纳米粒在Peyer区滤泡相关上皮和小 肠绒毛上皮的分布
A、B为纳米粒，C、D为壳聚糖包衣纳米粒
纳米粒经细胞转运
A为纳米粒，B为壳聚糖包衣纳米粒
壳聚糖的促渗作用与pH值的关系
壳聚糖包衣脂质体
壳聚糖包衣脂质体经细胞转运的经时过程
2、壳聚糖及其衍生物包复胰岛素脂质体的作用
单层包复
Beagle狗灌胃给予Ch1000k-CEC2双层包覆的胰岛素脂质 体混悬液的降血糖作用
150 Serum glucose level/%
100 PBS(ig) Ins(sc 1u/kg) Ch1000k+CEC2(ig 15u/kg) 0 0 0.5 1 1.5 2 3 T ime/h 4 6 8 16
阿霉素/聚乙二醇-聚天冬氨酸嵌段共聚物 （PEG-PAsp）胶束进入I期临床。 聚乙二醇-聚酯嵌段共聚物胶束增溶难溶性 药物已在我国申请专利。
•
壳聚糖衍生物胶束及其制剂
壳聚糖的改性
化学改性
壳聚糖
O-磺酸基-N-辛基-壳聚糖
水
大分子胶束
难溶性药物
难溶性药物增溶
β-(1→4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖
文献报道的高分子胶束材料
亲水部分：
聚乙二醇（ＰＥＧ）
疏水部分：
聚氧丙烯 聚苯乙烯 聚氨基酸（聚β-苯甲酰-L-天冬氨酸、聚γ-苄 基-L-谷氨酸，聚天冬氨酸等） 聚酯（聚乳酸，聚羟基乙酸，聚已内酯等）
文献研究的载药聚合物胶束
抗肿瘤药物： 抗炎药物 镇静催眠药物 抗真菌药物 精神病药物 雄激素 紫杉醇 /聚乙二醇-聚酯胶束 阿霉素聚/已二醇-聚天冬氨酸胶束 吲哚美辛/聚乙二醇－聚（β－苯甲酰 天冬氨酸酯胶束 氯硝西泮/聚乙二醇－聚（γ－苄基－l －谷氨酸酯）胶束 两性霉素/B聚乙二醇－聚（β－苯甲酰 －天冬氨酸酯）胶束 氟哌叮醇/聚乙二醇－聚氧丙烯胶束 二氢睾酮/聚已内酯－聚氧乙烯胶束
紫杉醇胶束对小鼠Lewis肺癌的作用
静脉注射（i.v.） 用药组：紫杉醇胶束 对照组： taxol 剂量4.8~12.5 mg/kg
（给药5次）
紫杉醇胶束4.8-12.5 mg/kg抑瘤率41.7-66.3 %； Taxol 12.5 mg/kg 抑瘤率为50.3 %。
紫杉醇胶束对人肺癌A549裸小鼠移植瘤的作用 静脉注射（i.v） 用药组：紫杉醇胶束 对照组: Taxol 剂量: 12.5mg/kg （给药4次） 紫杉醇胶束抑瘤率63％（T/C=37%） Taxol 在相同剂量未见明显抑瘤作用。
静脉注射大鼠后胆汁排泄累计百分数
1 2 3 4 5 6 7 8 均值 SD
3h
20.9%
11.7%
23.3%
16.3%
24.0%
20.5%
20.5%
21.9%
19.9%
4.0%
9h
29.6%
14.9%
25.8%
21.1%
41.0%
Polylactides
Polyethylene glycol
难溶性药物注射剂及新型靶向给药系统的技术平台 难溶性药物增溶，提高生物利用度 药物在体内滞留时间长，实现靶向给药 减少药物降解，具有一定的缓释性能 降低小分子表面活性剂的副作用，提高用药顺应性
聚合物胶束的结构
B
聚合物胶束由可生物相容亲水区A与疏水区B组成 亲水段：组成胶束的壳 疏水段：组成胶束的核
Beagle狗灌胃给Ch1000k-CEC2双层包覆胰岛素脂质 体的相对生物利度为12.96％
3、壳聚糖-半乳糖酰衍生物包复5-Fu白蛋白微球
衰减全反射红外光谱
a
3291
2930
1716 1651 1246 1077
bwk.baidu.com
1535
2887 3336 1643 1376 1591
1069
4000
3500
4、化学反应性：羟基与氨基 (1) O-酰化和N-酰化
（2）酯化 （3）醚化 （4） N-烷基化 （5）交联 （6）接枝共聚 （7）水解和酶解 （8）螯合 （9）氧化
5、壳聚糖及其衍生物的应用
（1）来源广泛，甲壳素量（100亿吨/年）仅次于纤维素， 是最大量的含氮有机化合物； （2）食品添加剂 （3）保健品和药品添加剂 （4）化妆品 （5）絮凝剂和吸附剂 （6）特殊功能材料：液晶、渗透膜、固定化酶等。 （7）药剂应用：促吸剂、粘附剂、骨架或凝胶形成剂
对其他难溶性药物的增溶
增溶10-HCPT，2.5 mg/ml, 溶解度(原溶解度 为0.5 ug/ml)增加近5000倍，且很稳定，不开环。 增溶多西紫杉醇,溶解度达 1.5 mg/ml，比原来 增加(原溶解度为1.2 ug/ml)1000多倍 对环孢素、尼莫地平也有较好的增溶作用
排泄与代谢
• 静脉注射大鼠，胆汁排泄，尿粪排泄结果 见表1，2，3。7天内尿粪累计排泄85％。 36h内胆汁排泄36％。（同位素标记）
CMC： 0.45 mg/ml（芘荧光探针法）
200
Intensity of fluorescence
150
100
pyrene
50
0 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2
concentration of carrier(LgC,C=mg/ml)
高分子胶束载药常用方法
载药工艺选择
3、物理性质
分子量： 1%壳聚糖醋酸溶液 >1000 x 10-3 Pa.s (1000-100) x 10-3 Pa.s <100 x 10-3 Pa.s 高粘度 中粘度 低粘度
粘度： 与分子量、pH、离子强度及放置时间有关 溶解性：1%醋酸或1%盐酸中溶解1%壳聚糖 不溶于硫酸及硫酸等； 结晶性：随脱乙酰度增加，结晶度增加； 多晶性：α- ；β- ：γ-； 从结晶性向无定形转变；
功能性壳聚糖衍生物的研究
中国药科大学 平其能
一、概述
1、壳聚糖(chitosan) β-(1-4) 2-脱乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖
2、脱乙酰度 < 55% 55%-70% 70%-85% 85%-95% 95%-100% 甲壳素 低脱乙酰度壳聚糖 中脱乙酰度壳聚糖 高脱乙酰度壳聚糖 超高脱乙酰度壳聚糖
Binding Energy(eV)
Binding Energy(eV)
Binding Energy(eV)
5-FU微球释放曲线
5-Fu 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 0 200 400 600 800 T/min 1000 1200 1400 1600 % BSA-Ms
释放度：稳定释药，无突释现象，220 h释放完全。 Taxol对照组： 4h释放60%，22 h释放完全。 （动态透析法/HPLC）
100
a
100 80
Paclitaxel Release (%)
a
b
60 40 20
80
Paclitaxel Release (%)
60
0 0 2 4 6
Time (h)
对其它药物的载药效果
增溶10-HCPT，2.5 mg/ml, 溶解度(原溶解度 为0.5 ug/ml)增加近5000倍，且很稳定，不开环。 增溶多西紫杉醇,溶解度达 1.5 mg/ml， 增加(原溶解度为1.2 ug/ml)1000多倍 对环孢素、尼莫地平也有较好的增溶作用
载体小鼠静脉注射毒性 LD 50为315.7 mg/kg 无溶血反应 无过敏性