一种模拟超氧化物歧化酶/过氧化氢酶的纳米药物、制备方法及其应用

摘要

本发明涉及一种模拟超氧化物歧化酶/过氧化氢酶的纳米药物、制备方法及其应用。该纳米载体由具有过氧化氢清除能力的环糊精衍生物、自由基清除剂药物、卵磷脂、聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺所组成，其中聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺与环糊精衍生物的质量比为2：100-1：1。本发明制备的纳米药物为球形，其粒径范围大约为20-800nm，自由基清除剂药物均匀分布其中。首先将卵磷脂和聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺溶于水中得到水相，将环糊精衍生物与自由基清除药物溶于有机溶剂中得到有机相；然后将有机相缓慢滴加于预加热后的水相中，离心洗涤，并冷冻干燥即得。本纳米药物对炎症性肠病、心肌梗死、心衰等氧化应激损伤相关性疾病有明显的防治作用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗氧化应激损伤的纳米药物，具体是一种模拟超氧化物歧 化酶/过氧化氢酶的纳米药物的组成、制备及其在防治炎症性肠病等氧化应激相 关疾病中的应用。

背景技术

许多疾病的发生、发展与恶性化与异常高水平的活性氧簇(reactiveoxygen species,ROS)的产生息息相关，其中包括炎症性肠病(IBD)、心肌梗死、心衰 等。炎症性肠病(IBD)是一种胃肠道的慢性炎症性疾病，临床上主要包括克罗 恩病和非特异性溃疡性结肠炎两种表现形式，严重影响人类健康。虽然IBD的 确切病因还不明确，但有大量的证据表明遗传因素、免疫系统、以及环境因素 (包括肠道微生物群)等等都对该病的易感度和发生发展起着非常重要的作用。 近年来，基于对不同分子、细胞水平的病理学研究，开发了许多不同的IBD防 治药物。例如采用非甾体抗炎药和皮质类固醇作为免疫抑制调节剂，然后这些 药物同时存在许多的副作用。在对IBD中炎症的特殊的发病机制和免疫应答认 识基础上，研究人员开发了基于抗肿瘤坏死因子的治疗分子(例如依那西普和奥 那西普等)和那他珠单抗等一系列生物药物，均能通过抑制白细胞向肠道的募集 来减轻IBD症状。但是，这些疗法普遍存在患者对药物耐受度差异问题，药物 安全性问题，包括一些严重的并发感染以及恶性肿瘤的发生。所以，开发新的 IBD治疗策略及其疗法势在必行。

近来，大量的基础研究和临床试验均证实：病变肠道黏膜由于大量的炎症 细胞浸润而生成过量的活性氧簇，能够加重病灶部位的炎性反应，导致黏膜损 伤以及加速溃疡的发生。研究表明，对实验动物模型和IBD患者使用活性氧清 除剂(例如超氧化物歧化酶)能够减轻克罗恩病和结肠炎疾病的程度。然而，大多 数情况下都没有达到理想的效果，其可能的原因有多个方面。第一，胃肠道环 境(包括胃酸、酶消化系统等因素)可能改变了药物的生物活性；第二，系统 性给药的全身性分布以及快速代谢通常都会导致药物有效浓度的降低以及其他 正常器官的副作用；第三，现有的研究大多局限于通过清除或降低某一种特定 活性氧物质来缓解IBD中的氧化应激水平，而忽视了整个活性氧簇的多样性。 因此，亟需能有效预防和治疗肠道炎症的创新策略。

广泛的研究表明，纳米医学在诊断、预防以及治疗各种疾病中具有非常广 阔的前景。特别是在肿瘤治疗方面，目前已有十几个纳米药物获批临床使用， 尚有上百个纳米药物正在进行临床试验。而在胃肠道疾病的防治中，纳米药物 同样表现出独特的优点，例如提高药物稳定性、防止药物水解、提高生物利用 度以及提高药物在疾病部位的富集、释放与保留。近期诸多动物水平的研究结 果均表明，通过纳米微粒负载不同药物分子能够显著增强药物对IBD的治疗效 果。在很大程度上，这都归功于纳米微粒在病灶部位的靶向富集作用。尽管在 国内外的研究中，已有不少纳米药物被用于IBD的防治；但在其临床转化中面 临高成本(尤其多肽和核酸类药物)、药物或载体材料合成工艺复杂、纳米药物 制备工艺的稳定性和纳米药物的治疗可控性等多方面问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种模拟超氧化物歧化酶/过氧化氢酶的纳 米药物及制备方法；另一目的是以炎症性肠病为模型，验证其在防治氧化应激 损伤相关疾病中的作用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种模拟超氧化物歧化酶/ 过氧化氢酶的纳米药物，由具有过氧化氢清除能力的环糊精衍生物、自由基清 除药物、卵磷脂和聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺组成；所述聚乙二醇-二硬脂 酰磷脂酰乙醇胺与环糊精衍生物的质量比在2：100到1：1之间，所述聚乙二 醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺与卵磷脂的质量比在1：9到9：1之间；所述纳米药 物为球形，粒径范围为20-800nm；所述自由基清除药物均匀分布于球形纳米粒 中。

上述纳米药物中，具有过氧化氢清除能力的环糊精衍生物选自4-羟甲基苯 硼酸频哪醇酯修饰的α-环糊精衍生物、β-环糊精衍生物或γ-环糊精衍生物。

上述纳米药物中，自由基清除药物选自2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、4-羟基 -2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物或4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物。

一种模拟超氧化物歧化酶/过氧化氢酶的纳米药物的制备方法，包括如下步 骤：首先将卵磷脂和聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺溶于水中得到水相，将环 糊精衍生物与自由基清除药物溶于有机溶剂中得到有机相；然后将有机相缓慢 滴加于预加热后的水相中，滴加完成后，在25-60℃下磁力搅拌2-8h以挥发除 去有机溶剂，通过离心分离，用去离子水洗涤，冷冻干燥后即可得到纳米药物。

在上述制备方法的优选实施例中，所述聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺中 聚乙二醇的分子量可选1000Da、2000Da、5000Da或10000Da。

在上述制备方法的优选实施例中，所述聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺与 环糊精衍生物的质量在为2：100到1：1之间。

在上述制备方法的优选实施例中，所述聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺与 卵磷脂的质量比在1：9到9：1之间。

在上述制备方法的优选实施例中，所述有机溶剂选自甲醇或混合溶剂甲醇/ 乙醇、甲醇/乙腈、甲醇/四氢呋喃、甲醇/二甲基甲酰胺、甲醇/二甲基乙酰胺、 甲醇/二甲基亚砜、甲醇/N-甲基吡咯烷酮。

在上述制备方法的优选实施例中，所述聚乙二醇-二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺 在水相中的浓度为0.1-10mg/mL。

在上述制备方法的优选实施例中，所述水相和有机相的体积比为10：1到1： 10之间。

一种模拟超氧化物歧化酶/过氧化氢酶的纳米药物，主要用于预防或治疗炎 症性肠病、心肌梗死、心衰和其他氧化应激损伤相关疾病的药物制备中的应用。 其中所述纳米药物的给药方式包括口服、静脉注射、皮下注射、肌肉注射，及 以上方式之任意组合。

本发明所具有的有益技术效果如下：

(1)本发明所使用的环糊精衍生物合成简单、易于放大、且成本较低；反应所 需其他各反应材料和溶剂均有市售产品，其价格相对低廉，故易于实现所 述纳米药物的产业化。

(2)本发明所选用的环糊精衍生物及其水解产物、聚乙二醇-二硬脂酰基磷脂 酰乙醇胺和卵磷脂均有较好的体内外生物相容性；4-羟甲基苯硼酸频哪醇 酯在体内代谢产物基本无毒，因此保证了最终纳米药物的体内安全性。

(3)本发明采用的纳米沉淀/自组装法简单易行，且使用的水溶性溶剂容易去 除，保证了最终纳米药物应用的可行性和安全性。

(4)本发明所制备的纳米药物的大小可以通过制备工艺参数来调控。

(5)本发明所采用的纳米药物制备方法可实现自由基清除药物的高效负载。

(6)本发明所制备的纳米药物在胃酸环境中能够稳定存在，不被破坏，适用于 口服给药。

(7)本发明所制备的纳米药物中自由基清除药物均匀分布于纳米载体中，口服 后，易于在炎症性肠病的病灶部位实现高效靶向富集。

(8)本发明所制备的纳米药物对炎症性肠病的治疗效果明显优于自由基清除 药物原型和对照纳米药物。

附图说明

图1所述负载了2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物的纳米药物的透射电镜图片。

图2所述纳米药物在不同pH和过氧化氢存在条件下的水解曲线。

图3所述纳米药物中的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(Tempol)在不同pH和 过氧化氢存在条件下的释放曲线。

图4所述纳米药物缓解小鼠结肠炎症状的H&E染色切片。其中复合纳米药 物组即为本发明书所述负载2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物的纳米药物治疗组， Tempol/PLGA纳米粒组为对照纳米药物组。

图5所述纳米药物减少结肠炎小鼠肿瘤坏死因子(TNF-α)的分泌。其中 复合纳米药物组即为本发明书所述负载2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物的纳米药物治 疗组，Tempol/PLGA纳米粒组为对照纳米药物组。

图6所述纳米药物缓解结肠炎小鼠体重下降。其中纳米药物组即为本发明 书所述负载2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物的纳米药物治疗组，Tempol/PLGA纳米组 为对照纳米药物组。

图7所述纳米药物缓解结肠炎小鼠疾病活动指数增长。其中纳米药物组即 为本发明书所述负载2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物的纳米药物治疗组， Tempol/PLGA纳米组为对照纳米药物组。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的发明内容作进一步的详细描述。应理解， 本发明的实施例只用于说明本发明而非限制本发明，在不脱离本发明技术思想 的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出的各种替换和变更，均 应包括在本发明的范围内。

下面结合非限定性的实施例对本发明做详细说明。

实施例1

首先将1mg卵磷脂和9mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为1000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于10mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将30mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰α-环糊精衍生物和10mg的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于1.2mL甲醇 中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。滴加完成后， 25℃继续搅拌2h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子水洗涤，冷冻 干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例2

首先将4mg卵磷脂和6mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为2000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于10mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将30mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰α-环糊精衍生物和10mg的4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于1.2mL 甲醇/乙腈中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。滴 加完成后，30℃继续搅拌4h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子水 洗涤，冷冻干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例3

首先将4mg卵磷脂和6mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为2000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于10mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将30mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰β-环糊精衍生物和10mg的4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于1.2mL 甲醇/二甲基甲酰胺中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1 mL/min)。滴加完成后，60℃继续搅拌8h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离， 用去离子水洗涤，冷冻干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例4

首先将4mg卵磷脂和6mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为2000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于10mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将30mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰β-环糊精衍生物和10mg的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于2mL甲醇/四 氢呋喃中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。滴加 完成后，50℃继续搅拌5h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子水洗 涤，冷冻干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例5

首先将18mg卵磷脂和2mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为5000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于20mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将100mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰β-环糊精衍生物和20mg的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于2mL甲醇/二 甲基亚砜中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。滴 加完成后，60℃继续搅拌8h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子水 洗涤，冷冻干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例6

首先将2mg卵磷脂和18mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为2000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于1.8mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将18mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰γ-环糊精衍生物和4mg的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于2mL甲醇/二甲 基亚砜中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。滴加 完成后，60℃继续搅拌8h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子水洗 涤，冷冻干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例7

首先将8mg卵磷脂和2mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为10000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于10mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将18mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰β-环糊精衍生物和4mg的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于1mL甲醇/二甲 基亚砜中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。滴加 完成后，60℃继续搅拌8h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子水洗 涤，冷冻干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例8

首先将8mg卵磷脂和2mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为2000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于2mL双蒸水中，待 固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将50mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯修 饰β-环糊精衍生物和10mg的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于20mL甲醇/乙腈 中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。滴加完成后， 50℃继续搅拌4h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子水洗涤，冷冻 干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例9

首先将4mg卵磷脂和10mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为2000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于10mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将20mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰β-环糊精衍生物和4mg的4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于10mL 甲醇/乙醇中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。滴 加完成后，40℃继续搅拌5h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子水 洗涤，冷冻干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例10

首先将4mg卵磷脂和6mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为2000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于10mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将30mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰α-环糊精衍生物和5mg的4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于5mL甲 醇中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。滴加完成 后，30℃继续搅拌5h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子水洗涤， 冷冻干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例11

首先将1mg卵磷脂和9mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为2000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于10mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将30mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰β-环糊精衍生物和10mg的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于5mL甲醇/乙 腈中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。滴加完成 后，30℃继续搅拌3h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子水洗涤， 冷冻干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例12

首先将1mg卵磷脂和9mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为2000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于10mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将30mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰β-环糊精衍生物和10mg的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于3mL甲醇/四 氢呋喃中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。滴加 完成后，25℃继续搅拌5h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子水洗 涤，冷冻干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例13

首先将4mg卵磷脂和6mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为2000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于10mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将50mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰γ-环糊精衍生物和10mg的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于5mL甲醇/二 甲基亚砜中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。滴 加完成后，55℃继续搅拌5h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子水 洗涤，冷冻干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例14

首先将4mg卵磷脂和4mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为2000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于10mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将50mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰γ-环糊精衍生物和5mg的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于5mL甲醇/二甲 基乙酰胺中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。滴 加完成后，60℃继续搅拌6h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子水 洗涤，冷冻干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

实施例15

首先将4mg卵磷脂和6mg聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(其中聚乙烯 醇的分子量为2000Da)在65℃恒温磁力搅拌条件下溶解于10mL双蒸水中， 待固体物质完全溶解，放置冷却至室温。将50mg的4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯 修饰α-环糊精衍生物和5mg的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶解于5mL甲醇/N- 甲基吡咯烷酮中。然后在搅拌条件下，将有机相缓慢滴加于水相之中(1mL/min)。 滴加完成后，60℃继续搅拌8h以挥发去除有机溶剂。通过离心分离，用去离子 水洗涤，冷冻干燥后即可得到本发明所述的纳米药物。

本发明所述的自由基清除药物是对炎症性肠病发挥治疗作用的一大类活性 物质。在上述实施例中，所采用的药物为哌啶类氮氧自由基。但是这些氮氧自 由基并不限制本发明的保护范围，本领域普通技术人员可选择合适的自由基清 除药物。

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