左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料的制备

摘要

本发明涉及一种左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料的制备。它的原料的质量组成：模板分子左旋氧氟沙星 0.16%‑0.97%;甲基丙烯酸 0.90%‑0.92%;液晶单体 9.07%‑15.99%;二甲基丙烯酸乙二醇酯 4.53%‑8.51%;偶氮二异丁腈0.066%‑0.069%;三氯甲烷 78.77%‑82.69%。其中再加入多壁碳纳米管。本发明制备的左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料，作为药物载体物理和化学性质稳定，印迹效果明显，载药量大，对模板分子左旋氧氟沙星有明显的缓控释效果；相比普通印迹聚合物，其特有的漂浮性能，可延长药物在胃内的滞留时间，提高药物生物利用度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料的制备。

背景技术

左旋氧氟沙星是日本第1制药株式会社1982年开发的第三代喹诺酮类药物，对革兰氏阳性和阴性细菌、部分厌氧菌、结核杆菌、肺炎支原体、沙眼衣原体等均有良好的抗菌作用，体内分布广，组织穿透性强，血药浓度高，半衰期较长，与其它抗生素之间无交叉耐药性，副作用小。由于在使用过程中，左旋氧氟沙星作为抗生素并不能被人体或动物完全吸收，剩余部分通过粪便和尿液又排放到环境中，降低了药物的生物利用度。因此，有必要开发这种抗生素的新型制剂促进药物的吸收。

漂浮缓释型制剂是根据流体动力学平衡原理（Hydrodynamically BalancedSystem, HBS）制成的一种特殊缓释剂型，与一般的缓控释剂型不同，这种剂型口服后漂浮在胃内容物之上，在胃内的滞留时间不受胃排空影响，服后能漂浮在胃液中缓慢释药，从而延长药物在胃肠道中总的释放时间，增加药物在胃和小肠的吸收，提高药物的生物利用度，降低毒副作用。其制剂具有如下特点：有一定的强度以抵抗胃蠕动时的压力；一定时间、一定范围内维持制剂的密度小于胃内容物的密度；溶蚀过程应缓慢进行，以维持药物贮库作用。

分子印迹技术（molecular imprinting technique, MIT），是通过制备和模板分子的空间结构以及相应的结合位点完全匹配，并且将生物化学、材料化学、高分子化学等这些学科结合到一起的实验技术称之为分子印迹技。利用该技术合成具有识别功能的一种聚合物，一般选择合适的功能单体和模板分子聚合，再加入一定量合适的交联剂、引发剂、致孔剂等，在适当条件下反应聚合，最后再将模板除去。这样便得到了与模板相匹配的空穴，该空穴能专一识别模板分子或与其有类似分子结构的分子，这种聚合物被称为分子印迹聚合物（molecular imprinting polymer, MIP）。

分子印迹聚合物应用于控缓释缓释材料具有许多优点，例如载药量大，可制成环境敏感型释放体系，可手性释放；MIPs具有与模板分子特异性结合的位点，特异性好并且可以重复使用；用于制备MIPs的功能单体和交联剂价廉易得，并且制备过程简单不需要特殊的设备，能抵抗很强的机械作用,并在酸、碱、有机溶剂以及高温、高压环境下依然能保持其物理和化学性质的稳定。目前将左旋氧氟沙星应用于漂浮型胃内滞留缓释材料的研究尚有不足，而且胃滞留缓释片起漂时间长，漂浮时间持续短是目前制备左旋氧氟沙星漂浮片亟待解决的问题。本发明提供的左旋氧氟沙星胃漂浮缓释材料将很好的解决了这一问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料的制备。左旋氧氟沙星是氧氟沙星的 (S)-型光学异构体，是治疗消化溃疡的主要药物。将左旋氧氟沙星制备成胃漂浮缓释材料可延长药物在胃内滞留时间，提高其抗溃疡和杀灭幽门螺旋杆菌的疗效。将分子印迹技术应用于缓控释药物载体，可以明显增强药物缓控释效果；加入液晶单体，在增加LC-MIP的吸附量的基础上又可降低分子间的交联度。而且加入液晶单体，聚合物在人工胃液中具有漂浮特征，结果证明左旋氧氟沙星胃漂浮缓释材料与不含液晶的对照组比较具有明显的缓控释效果，同时延长了释放时间。

本发明提供的左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料的原料的质量百分数组成：

左旋氧氟沙星 0.16%-0.97%

甲基丙烯酸 0.90%-0.92%

液晶单体 9.07%-15.99%

二甲基丙烯酸乙二醇酯 4.53%-8.51%

三氯甲烷 78.77%-82.69%

偶氮二异丁腈 0.066%-0.069%

上述的各原料的质量组成之和为100 %。

所述的液晶单体为4-甲基苯基双环己基乙烯。

本发明提供的上述左旋氧氟沙星液晶分子印迹胃漂浮缓释材料中再加入多壁碳纳米管，其中多壁碳纳米管的质量为80mg-144.5mg。

本发明提供的上述一种左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料 (MWCNTs@LC-MIP) 的制备方法，采用原位聚合法制备，具体经过下列步骤：

1）按计量在多壁碳纳米管与三氯甲烷的悬浮液中加入9-乙烯基蒽，在碳纳米管表面形成双键，超声溶解，静置2 h，得到得到MWCNT-CH=CH₂混悬液。

2）按计量分别将模板分子左旋氧氟沙星、甲基丙烯酸、交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯、液晶单体4-甲基苯基双环己基乙烯混合，加入致孔剂三氯甲烷，超声溶解，使之均匀、澄清。

3）将步骤2）得到的预聚合物加入到步骤1）的混悬浮液中，超声，使之充分混合，加入引发剂偶氮二异丁腈，超声溶解，最后通入氮气以除去液体中氧气，封口，于53 ℃水浴中反应48 h，得到分子印迹聚合物。

4）上述得到的分子印迹聚合物平均分配到不同离心管中，先用甲醇：乙酸 (v/v,9:1) 除去未反应的残留杂质和左旋氧氟沙星，直到用紫外分光光度法检测不到模板分子。再用甲醇洗脱残留的乙酸；得到的左旋氧氟沙星分子印迹聚合物，室温下晾干。

不含液晶单体的左旋氧氟沙星普通分子印迹聚合物(MWCNTs@MIP)的合成除把液晶单体的量用交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯代替外，其余步骤同上。

液晶非印迹聚合物(MWCNTs@LC-NIP)的合成除不加模板分子左旋氧氟沙星外，其余步骤同上。

本发明提供了左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料的制备方法，首次合成了加入液晶单体的低交联左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面分子印迹药物载体材料，制备过程简单，容易操作。利用透射电镜可以看出加入液晶单体合成的分子印迹聚合物成功接枝在多壁碳纳米管表面，厚度为20-50 nm。通过加入液晶单体合成的左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面分子印迹聚合物在模拟胃液介质中立即起漂，能够持续漂浮24h以上，不会沉降。根据多壁碳纳米管表面液晶分子印迹聚合物对左旋氧氟沙星的平衡吸附实验表明，合成的印迹聚合物对左旋氧氟沙星具有特异性吸附和明显的印迹效果（印迹因子 = 4.01）；由左旋氧氟沙星体外释放实验表明，该胃漂浮给药系统对左旋氧氟沙星具有较好的控释性能，相比对照组而言，其稳定释放左旋氧氟沙星可达20 h。通过左旋氧氟沙星大鼠体外内血药浓度检测实验表明，该胃漂浮给药系统载体材料具有较大的吸附量，且在体内滞留时间也较长，相比传统印迹聚合物和商品药血药浓度，其血药浓度一直居于对照组而上，且在12 h内具有较好的缓控释效果。由一系列实验结果表明本发明物理和化学性质稳定，作为一种特殊的药物载体材料适用于缓控释缓释材料。

总之，本发明制备的左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料，作为药物载体物理和化学性质稳定，印迹效果明显，载药量大，对模板分子左旋氧氟沙星有明显的缓控释效果；相比普通印迹聚合物，其特有的漂浮性能，可延长药物在胃内的滞留时间，提高药物生物利用度。

附图说明

图1 为本发明制备的左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料MWCNTs@LC-MIP和MWCNTs@LC-NIP与MWCNT的透射电镜图。

图2 为本发明制备的左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料和对照组药物载体的漂浮性能图。

图3 为本发明制备的左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料MWCNTs@LC-MIP和MWCNTs@LC-NIP对左旋氧氟沙星的平衡的吸附图。

图4 为本发明制备的左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料作为药物载体时体外药物释放曲线图。

图5 为本发明制备的左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料作为药物载体时体内血药浓度随时间变化的药时曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步详细阐述本发明。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件以及手册中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件；所用的通用设备、材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

为了更明确的说明左旋氧氟沙星液晶分子印迹胃漂浮缓释材料在多壁碳纳米管表面成功接枝，我们分别制备了多壁碳纳米管液晶分子印迹聚合物(MWCNT@LC-MIP)和多壁碳纳米管普通分子印迹聚合物(MWCNT@ MIP)，并对这两种聚合物进行了透射电镜分析表征聚合物的结构特征，与单独的多壁碳纳米管进行比较。具体操作步骤如下：

a. 以左旋氧氟沙星为模板的多壁碳纳米管液晶分子印迹药物载体制备方法：

1）按计量在多壁碳纳米管(80 mg)与三氯甲烷(20 mL)的悬浮液中加入8 mL 9-乙烯基蒽，在碳纳米管表面形成双键，超声溶解（超声条件：40KHz，20min），静置2 h，得到MWCNT-CH=CH₂混悬液。

2）按计量分别将模板分子左旋氧氟沙星(144.5 mg)、功能单体甲基丙烯酸(135.6μL)、交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯(966.6 μL)、液晶单体4-甲基苯基双环己基乙烯(1714mg)混合，加入致孔剂三氯甲烷(8 mL)，超声溶解10 min，使之均匀、澄清。

3）将步骤2）得到的预聚合物加入到步骤1）的混悬浮液中，超声，使之充分混合，加入引发剂偶氮二异丁腈(10 mg)，超声溶解，最后通入氮气以除去液体中氧气，封口，于53℃水浴中反应48 h，得到分子印迹聚合物。

b. 左旋氧氟沙星不加液晶的分子印迹药物载体制备方法：

不加液晶的分子印迹药物载体MWCNT@MIP除把液晶单体4-甲基苯基双环己基乙烯量用交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯代替，其余步骤同上述方法（实施例1a）。

2）上述得到的分子印迹聚合物平均分配到不同离心管中，先用甲醇：乙酸 (v/v,9:1) 除去未反应的残留杂质和左旋氧氟沙星，直到用紫外分光光度法检测不到模板分子。再用甲醇洗脱残留的乙酸；得到的左旋氧氟沙星分子印迹聚合物，室温下晾干。

c. 透射电镜表征：

称取5 mg制备好的MWCNT @ LC-MIP和MWCNT @ MIPs，以及MWCNT颗粒均匀分散于2 mL无水乙醇中，将分散液滴在事先准备好的铜网上，然后将铜网安装在样品握持架上，以上步骤均在高纯度氩气干燥箱中进行，以除去空气中的氧气和水。随后将样品握持杆放入透射电镜中。所有的透射电镜图都通HT-7700型透射电子显微镜获得，其加速电压为40〜120千电子伏。

通过透射电镜图可以看出，与单独的多壁碳纳米管电镜图（直径为15-30 nm）对比，以左旋氧氟沙星为模板胃漂浮液晶分子印迹聚合物成功接枝在多壁碳纳米管表面，厚度为20-50 nm，而不加液晶单体的普通分子印迹聚合物也成功接枝多壁碳纳米管表面，厚度10-30 nm (见图1)。

实施例2

漂浮性实验是为了增加药物的吸收，提高生物利用度，延长药物在胃内的滞留时间。为了考察药物的漂浮性能，观察了左旋氧氟沙星分子印迹聚合物及非印迹聚合物在24 h内的漂浮特征。具体操作步骤如下：

a. 同上述方法（实施例1）合成左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面胃漂浮液晶分子印迹药物载体MWCNT@LC-MIP和多壁碳纳米管表面普通分子印迹药物载体MWCNT@ MIP。

液晶非印迹聚合物MWCNT@LC-NIP除不加模板分子左旋氧氟沙星外，其余步骤同MWCNT@LC-MIP的合成。

b. 准确称取上述合成的左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面胃漂浮液晶分子印迹聚合物 MWCNT@LC-MIP(10mg)、液晶非印迹聚合物MWCNT@LC-NIP(10mg)和左旋氧氧氟沙星多壁碳纳米管普通分子印迹聚合物 MWCNT@MIP(10mg)分别置于50mL pH 1.0盐酸溶液中，并观察24 h内聚合物的漂浮性质。

结果表明，左旋氧氟沙星液晶胃漂浮分子印迹聚合物 MWCNT@LC-MIP在模拟胃液介质中立即起漂，且持续漂浮24 h以上，颗粒完整；而不加液晶的普通分子印迹聚合物MWCNT@ MIP直接下沉，且2 h内完全沉降（见图2）。说明加入液晶单体的左旋氧氟沙星胃漂浮分子印迹聚合物具有很好的漂浮稳定性。

实施例3

左旋氧氟沙星平衡吸附实验研究以加入液晶单体的胃漂浮分子印迹聚合物对印迹分子左旋氧氟沙星的特异性吸附性能，为了考察印迹聚合物的对左旋氧氟沙星的特异性识别能力，测定了左旋氧氟沙星印迹聚合物及非印迹聚合物在0.15~1.5 mmol/L范围内的吸附等温线。具体操作步骤如下：

a. 同上述方法（实施例1）合成左旋氧氟沙星胃漂浮液晶分子印迹药物载体MWCNT@LC-MIP，液晶非印迹聚合物MWCNT@LC-NIP除不加模板分子左旋氧氟沙星外，其余步骤同左旋氧氟沙星分子印迹聚合物的合成。

b. 分别称取干燥的多壁碳纳米管表面胃漂浮液晶分子印迹聚合物和非印迹聚合物5.0 mg放入5 mL离心管中，加入2.0 mL浓度在 0.15～1.5 mmol/L的左旋氧氟沙星乙腈溶液，放入振荡器中（功率100 W），室温下振荡5 h，然后将混合液转入高速离心机中以8000r/min离心10 min，取200 µL的上清液，用乙腈稀释至10 mL，用紫外分光光度计在294 nm波长下测定左旋氧氟沙星的平衡浓度。

根据结合前后溶液中左旋氧氟沙星浓度的变化计算含有液晶多壁碳纳米管表面分子印迹聚合物和非印迹聚合物对左旋氧氟沙星的结合吸附量Q_e，计算公式为：

Q_e>C₀,>_e>V>M>

以Q_e对C_e作图即可得左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面胃漂浮液晶分子印迹聚合物吸附等温线。

结果表明，随着吸附母液C_o浓度的增大，胃漂浮液晶分子印迹聚合物和非印迹聚合物对左旋氧氟沙星的吸附量随之增大，当C_o浓度继续增大，聚合物对左旋氧氟沙星的吸附量趋于稳定，且该胃漂浮液晶分子印迹聚合物对于左旋氧氟沙星的吸附量明显大于非印迹聚合物（见图3）。说明左旋氧氟沙星胃漂浮液晶分子印迹聚合物对模板分子左旋氧氟沙星具有特异性吸附和明显的印迹效果（印迹因子>

实施例4

药物体外释放实验研究以左氧氟沙星为模板分子的多壁碳纳米管表面胃漂浮液晶分子印迹聚合物作为药物载体时释放药物的动力学的模型。为了考察药物释放的动力学模型，测定了左旋氧氟沙星在多壁碳纳米管表面胃漂浮液晶分子印迹药物载体中一定时间内的累计释放的药物总量。具体操作步骤如下：

a. 同上述方法（实施例1）合成左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面胃漂浮液晶分子印迹聚合物MWCNT@LC-MIP, MWCNT@ MIP，非印迹聚合物MWCNT@LC-NIP, MWCNT@ NIP的合成除不加模板分子左旋氧氟沙星外，其余步骤同左旋氧氟沙星分子印迹聚合物的合成。

b. 将合成好的胃漂浮液晶分子印迹聚合物MWCNT@LC-MIP和非印迹聚合物MWCNT@LC-NIP以及普通分子印迹聚合物MWCNT@ MIP和MWCNT@ NIP分别置于左旋氧氟沙星的乙腈溶液中浸泡72 h，然后用乙腈洗两次，室温下晾干；准确称取载有左旋氧氟沙星的聚合物分别置于透析袋（截留分子量 6–8 kDa, 宽度 35 mm）中，置于100mL乙腈溶液中，室温下搅拌，50 rp/min；一定时间间隔，用紫外分光光度法测定药物释放量。

以左旋氧氟沙星累积释放的含量对时间作图，绘制药物的释放曲线（见图3），结果表明在合适的载药浓度下，胃漂浮液晶分子印迹聚合物MWCNT@LC-MIP控释效果良好，且释放模型均为零级释放模型。

实施例5

药物体内释放实验研究载有左旋的氧氟沙星的胃漂浮液晶分子药物载体在大鼠胃内漂浮缓释的作用。为了考察药物在大鼠胃内滞留效果，通过测定了左旋氧氟沙星胃漂浮液晶分子印迹聚合物、非印迹聚合物以及对照组一定时间内在大鼠血药浓度。具体操作步骤如下：

a. 同上述方法（实施例1）合成胃漂浮液晶分子印迹聚合物MWCNT@LC-MIP和不加液晶的普通印迹聚合物MWCNT@ MIP，非印迹聚合物MWCNT@LC-NIP的合成除不加模板分子左旋氧氟沙星外，其余步骤同MWCNT@LC-MIP的合成。

b. 对照组商品药左旋氧氟沙星片（国药准字H20040091，北京第一制药有限公司），购于天津市老百姓大药房连锁有限公司。

c. 将合成好的多壁碳纳米管表面胃漂浮液晶分子印迹聚合物MWCNT@LC-MIP、液晶非印迹聚合物MWCNT@LC-NIP及不加液晶的普通印迹聚合物MWCNT@ MIP置于左旋氧氟沙星的乙腈溶液中浸泡72 h，然后用乙腈洗两次，室温下晾干；准确称取载有左旋氧氟沙星的胃漂浮液晶分子印迹药物载体MWCNT@LC-MIP、液晶非印迹聚合物MWCNT@LC-NIP、不加液晶的普通MWCNT@ MIP以及左旋氧氟沙星商品药混悬于生理盐水中；另取健康雄性大鼠4只，体重约200 g，编号1, 2, 3, 4，将上述药物按1mg/kg 的剂量灌胃给药。于灌胃后0.5, 1,1.5, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12,14 h眼眶采血200ul，在每次取血后再向大鼠体内灌水1ml，以保持漂浮性能，有利于药物在胃内的滞留。将血样用肝素抗凝，4000r /min离心制成血浆。

d. 取血浆上清液50uL，加入150uL乙腈，混匀，再次离心5min，转速13000r/min，取上清液150ul，自然挥干，待挥干后加50uL流动相，超声溶解混匀，用滤膜过滤，取20uL进样，用HPLC测定药物释放量。

以血药浓度对时间作图，绘制药物的药时曲线（见图4），由于加入液晶单体之后，多壁碳纳米管表面胃漂浮液晶分子印迹聚合物具有漂浮性能，在体内滞留时间长达12 h，而不加液晶单体的普通分子印迹聚合物不具有漂浮性能，在4 h血药浓度已降为零，证明加入液晶单体后的缓释材料特有的漂浮性能，是造成体内药时曲线差异的主要原因。

本发明提供了一种左旋氧氟沙星多壁碳纳米管表面液晶分子印迹胃漂浮缓释材料，通过观察透射电镜图可以看出胃漂浮液晶分子印迹聚合物成功接枝在多壁碳纳米管表面；液晶单体的加入使印迹聚合物具有漂浮性能，且能够持续漂浮24 h以上，而普通印迹聚合物2 h就已完全沉降；引入液晶单体，使得胃漂浮液晶分子印迹聚合物(LC-MIP)对模板分子左旋氧氟沙星具有特异性吸附和明显的印迹效果；本发明制备的左旋氧氟沙星为模板分子的多壁碳纳米管表面胃漂浮液晶分子印迹聚合物作为药物载体不仅具有较大的载药量，而且在合适的载药浓度下体外药物释放的动力学模型为零级释放；多壁碳纳米管表面胃漂浮液晶分子印迹药物载体特有的漂浮性能，使聚合物具有较好的胃内滞留效果，且生物利用度也较商品药高。这些特性能使得本发明的药物载体可作为一种新型漂浮缓释型缓释材料。