[发明专利]一种响应pH和葡萄糖的纳米载体及其应用

说明书

本发明公开了一种响应pH和葡萄糖的纳米载体及其应用，其制备方法包括以下步骤：油酸和瓜尔豆胶进行反应，得到疏水改性瓜尔豆胶：γ‑聚谷氨酸与活化后的疏水改性瓜尔豆胶反应，得到γ‑聚谷氨酸‑瓜尔豆胶胶束单体；伴刀豆蛋白A活化后与胶束上瓜尔豆反应，得到γ‑聚谷氨酸‑瓜尔豆胶胶束单体‑瓜尔豆胶胶束。本发明制备得到了具有控制血糖功能的材料构建纳米运输体系，可用于开发新型功能性材料、制备高效能胰岛素输运体系。

技术领域

本发明涉及生物医药技术领域，具体地，涉及一种响应pH和葡萄糖的纳米载体及其应用。

背景技术

糖尿病分为I型和II型糖尿病，是目前世界范围内最普遍的代谢性疾病之一，它的主要特征是体内葡萄糖代谢明显减少或者丧失，最终导致蛋白质、碳水化合物和脂肪代谢的紊乱。其直接发病原因主要有胰岛素分泌不足、胰岛素失活或者二者同时存在。没有足够有效的胰岛素而导致身体组织，尤其是肝脏、肌肉和脂肪组织不能吸收并利用血液循环中的葡萄糖，由此产生高血糖水平而被称为高血糖症。

胰岛素(insulin,INS)可以调节糖代谢，具有降低血糖的作用，是治疗糖尿病的首选药物，到目前为止,皮下注射给药是胰岛素最主要的给药途径。尽管大量的事实证明这种给药方式是很有效的,但这样却会导致局部胰岛素过多症,刺激平滑肌细胞增殖,使葡萄糖转化成动脉壁的脂类物质等。另外，心理压力上的痛苦、生理的不良影响、治疗方式的不便、相关治疗费用高昂、给药方式有一定的危险性、易感染疾病、对胰岛素产生依赖、而且在胰岛素注射部位会由于胰岛素局部沉淀而导致局部肥大以及脂肪沉淀等都是长期注射给药固有的缺点。由于直接口服给药的生物利用度极低，因此近年来，研究者们主要利用天然或人工聚合物、金属或无机化合物等材料合成纳米粒、脂质体、微囊与微球和胶束等各种载体来制备胰岛素的剂型，可减少胃肠道对胰岛素的破坏与降解。

对于有效的胰岛素口服输运系统的开发，通常需要考虑到消化道内环境、吸收屏障和在高血糖血液环境下药物释放等因素。有研究表明，结肠是多肽类和蛋白类药物口服后主要的吸收部位，因此定位于结肠吸收的药物载体可能更有利于胰岛素被机体吸收进入体循环，进一步发挥降血糖效果。

近年来，由于易得性、无毒性和可生物降解性，被广泛认为是药物应用。由于其亲水性，不同类型的瓜尔豆胶(Guar gam，GG)基质已被开发出来，以口服控制的亲水性药物。由于其受控的药物释放特性、对宽pH范围的稳定性以及对肠液中微生物降解的敏感性，GG也被认为是一种针对结肠特定药物的载体。近几年各种策略已在结肠内进行，包括时间依赖性的传递系统，依赖于药物的传递系统和使用细菌来控制药物释放模式的递送系统。因此，基于瓜尔豆胶的基质在胃中会膨胀到最小，因此抑制了胶囊化的药物分子的释放；药物进入肠道后，由于其碱性性质，瓜尔豆胶基质结构打开，其中包裹的药物被释放并且吸收。

研究表明，胰岛素是一种剂量依赖性药物，剂量的准确对患者的健康十分重要。葡萄糖响应体系能够响应环境中葡萄糖浓度的变化，智能调节胰岛素的释放量。该体系可一次性输运较多胰岛素，减少患者服药次数，延长其在体内的作用时间，提高输运体系的生物利用度以达到更好的控糖功效，长时间内维持患者正常的血糖水平。

γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是一种水溶性高分子阴离子天然氨基酸均聚物，目前人们主要通过多种杆菌合成并分泌到细胞外的发酵液后进行提纯得到，是由D,L-谷氨酸单体经γ-酰胺键结合形成的。γ-PGA由于无自身抗原性，而且生物相容性良好、由于可形成氢键而水溶性强、由于具有肽键易被酶作用而具有可降解性，并且利于化学修饰，因此在生物医学领域有较好的应用前景。γ-PGA为侧链为羧基的酸性聚电解质，pKa＝2.23，在pKa等值pH上下变化时，解离程度会发生突变，使其溶解性也会发生突变，因此γ-PGA是一种具有pH敏感性的天然可降解材料。在胃肠道生理环境中，γ-PGA首先是经过胃部，胃酸环境的pH＝1.2，小于其pKa值，γ-PGA呈α螺旋状，又由于γ-PGA带正电产生静电排斥作用而呈紧密的球状，稳定包裹药物不被分解；接着γ-PGA再到肠道，肠液环境中pH逐渐升高趋近于中性，γ-PGA也随之离子化呈无规则线团状，有利于药物在肠液中的释放，达到pH响应的效果。