胰岛素的海藻酸盐-壳聚糖微球载体制备和口服给药研究

摘要

目前，注射几乎是胰岛素临床应用的惟一给药途径，存在突出问题是，药物在血液中半衰期短，必须重复注射给药。对于必须长期甚至终身依赖胰岛素治疗患者，这种特性将造成患者在身体、精神、经济上的巨大负担。因此，发展胰岛素非注射给药途径是国内外医药界关注的重大课题。可能的非注射给药途径中，口服是理想的给药方式，具有服用方便安全、患者治疗依从性高等优势。但是，胰岛素直接口服易被胃肠道消化酶降解并丧失疗效。同时，作为两性分子，其亲水特性使之不能跨越小肠上皮吸收屏障。 针对胰岛素口服给药面临的主要问题，本文采用脉冲电场微球制备工艺，以海藻酸盐、壳聚糖为载体材料，开展了载胰岛素口服微球的制备工艺研究。采用真空冷冻干燥技术对载药微球干燥处理后，进行了微球口服给药的药效学、药动学、以及药理相对生物利用度的研究。主要研究结果如下： 1．采用脉冲电场工艺制备了载胰岛素壳聚糖一海藻酸钙微球。以微球粒径和球形度为指标，采用正交实验设计法优化工艺条件；利用倒置生物显微镜和扫描电镜测定微球粒径、观察微球的表面形态以及内部结构。采用考马斯亮蓝法测定微球中胰岛素药物的包封率。结果表明，锐孔孔径是影响微球粒径的最显著的因素。优化工艺条件为450μm锐孔直径、2cm液面距、10mg/mL海藻酸钠浓度、8mL/h推进速度、金属皿作凝胶浴容器。 2．采用真空冷冻干燥法制备了载胰岛素微球的冻干剂，考察了微球冷冻干燥前后粒径变化以及微球中胰岛素相对活性的变化。结果表明，冻干对微球中药物的活性影响较小，但能够大大减小微球的粒径，冻干后，微球平均粒径由123岬减小为48岬，粒径减小率为61％。 3．建立糖尿病动物模型，为进行微球口服的药效学和药动学研究提供稳定可靠的动物模型。采用体重为18～22g的昆明种小白鼠腹腔注射200mg/kg四氧嘧啶生理盐水溶液，建立了类似人类I型糖尿病的动物模型。 4．胰岛素微球口服给药的药效学实验表明：微球不仅对正常小鼠有降血糖作用，而且对四氧嘧啶致糖尿病小鼠也有降血糖作用，且血糖降低水平与剂量之间存在一定量效的关系。正常小鼠口服平均粒径48岬载胰岛素微球，6h时血糖降低率最大，10h内具有降血糖作用。给予正常小鼠不同剂量的胰岛素微球，口服3.2 IU/kg剂量6h时使小鼠血糖下降27.2％，6IU/kg剂量使小鼠血糖降低40％。对于糖尿病小鼠而言，降血糖作用更为明显。口服粒径为48μm、剂量为4.8IU/kg载胰岛素微球，在6h～10h内维持血糖值处于较低水平， 6h达到最低值，10h血糖值恢复为原有的46.01％，整个降血糖过程缓慢而有效。与皮下注射给药方式相比，口服胰岛素的药理相对生物利用度为41.20％。糖尿病小鼠口服高(4.8IU/kg)、中(3.6IU/kg)、低(2.4IU/kg)三个剂量的载胰岛素微球，高剂量的降血糖作用明显优于中低剂量，最大降血糖百分率分别为57.31％、40.16％、23.87％。 5．药动学实验表明：采用糖尿病小鼠模型作为研究对象，口服4.8IU/kg载胰岛素微球，血清胰岛素呈现出缓慢而平稳的上升过程，血清胰岛素含量在4h为最高值。与皮下注射给药方式相比，口服胰岛素的药理相对生物利用度为41.22％。对糖尿病小鼠口服不同剂量载胰岛素微球，高、中、低三种剂量均体现出良好的升高血清胰岛素含量的作用，体现良好的量效关系。药理相对生物利用度分别为41.22％，37.32％，35.37％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2胰岛素口服给药研究现状

1.3研究对策

1.3.1酶抑制剂

1.3.2吸收促进剂

1.3.3结肠定位给药

1.3.4脂质体

1.3.5微球载体技术

1.4缓释口服微球制剂的研究进展

1.4.1聚乳酸、聚乳酸乙醇酸微球

1.4.2明胶微球

1.4.3聚羟基丁酸酯微球

1.4.4壳聚糖微球

1.5壳聚糖药物微球的制备方法

1.5.1乳化-溶剂挥发法

1.5.2喷雾干燥法

1.5.3锐孔-凝固浴法

1.6壳聚糖-海藻酸盐凝胶微球给药系统

1.7真空冷冻干燥工艺在生物制品中的应用

1.8论文工作设想

第二章载胰岛素壳聚糖-海藻酸钙微球制备及工艺条件优化

2.1实验

2.1.1材料与试剂

2.1.2仪器

2.1.3方法

2.2实验结果与讨论

2.2.1载胰岛素微球形态及结构机理阐明

2.2.2单因素实验

2.2.3海藻酸钙微球制备的正交实验

2.2.4正交实验结果分析

2.2.5优化工艺条件下制备的胰岛素微球的重复性考察

2.2.6优化工艺条件下制备的胰岛素微球冻干剂的重复性考察

2.3小结

第三章载胰岛素壳聚糖-海藻酸钙微球冷冻干燥前、后性能研究

3.1实验

3.1.1材料与试剂

3.1.2仪器

3.1.3方法

3.2结果与讨论

3.2.1各影响因素对微球冻干前后粒径的影响

3.2.2各影响因素对微球冻干前后胰岛素相对活性的影响

3.2.3优化工艺条件下制备的胰岛素微球冻干前、后粒径膨胀率考察

3.3小结

第四章糖尿病小鼠模型建立

4.1实验

4.1.1材料与试剂

4.1.2仪器

4.1.3方法

4.2结果与讨论

4.2.1四氧嘧啶致糖尿病的作用机理及性质

4.2.2糖尿病小鼠模型一般观察

4.2.3不同建模时间对糖尿病小鼠血糖的影响

4.2.4不同体重小鼠在建模后的血糖变化

4.2.5不同体重小鼠在建模后的体重变化

4.2.6糖尿病模型重复性考察

4.3小结

第五章载胰岛素壳聚糖-海藻酸钙冻干微球口服给药的药效学研究

5.1实验

5.1.1材料与试剂

5.1.2仪器

5.1.3方法

5.2结果与讨论

5.2.1微球粒径对正常小鼠口服药效研究

5.2.2胰岛素微球口服剂量对正常小鼠的药效研究

5.2.3口服载胰岛素微球对糖尿病小鼠的药效研究

5.2.4微球口服剂量对糖尿病小鼠的药效研究

5.3小结

第六章载胰岛素冻干微球口服给药的药代动力学研究

6.1实验

6.1.1材料与试剂

6.1.2仪器

6.1.3方法

6.2结果与讨论

6.2.1载胰岛素微球口服给药的药动力学评价

6.2.2血清胰岛素含量与相对血糖水平的关系

6.2.3胰岛素微球口服吸收途径分析

6.3小结

第七章总结

7.1结论

7.2创新点

7.3不足及后续研究工作建议

参考文献

致 谢

作者简历及硕士期间撰写和发表的文章如下