淀粉基口服胰岛素纳米复合物的制备及性能研究

发布时间：2020-03-20 09:52

【摘要】：胰岛素口服给药因其具有使用方便、安全、患者顺应好等优势而倍受青睐。然而胰岛素直接口服面临胃肠道酶降解,肠上皮细胞渗透性差等诸多障碍,导致其口服生物利用度低。随着纳米技术的迅猛发展,纳米传递系统为胰岛素口服提供了新的思路和希望。天然高分子材料具有生物相容性好、易修饰、可降解等特点,已成为制备纳米载体的主要材料。天然淀粉因成本低、生物相容性好、副作用少等特点,在纳米载体构建方面具有众多优势。本论文以天然淀粉为原料,经生物改性后的短直链淀粉为主要载体,胰岛素为负载药物,构建淀粉基纳米复合物。论文通过自组装方法制备短直链淀粉-胰岛素二元纳米复合物,此二元纳米复合物具有降血糖效果,但胰岛素包埋率和生物利用度较低;随后,基于蛋白的自组装特性及淀粉与蛋白的复合特性,以玉米醇溶蛋白为辅助载体,显著提高了胰岛素的包埋率;在此基础上,通过静电相互作用在已制备的淀粉/蛋白纳米复合物的表面吸附一层壳聚糖,进一步改善了胰岛素的口服生物利用度;最后,对纳米复合物进行体外细胞生物学特性和体内安全性评价。主要研究内容如下:(1)以短直链淀粉为载体,通过自组装方法,制备短直链淀粉-胰岛素二元纳米复合物。通过荧光光谱、红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)等研究短直链淀粉和胰岛素之间的相互作用;通过动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)对二元纳米复合物的粒径和形态进行了表征;研究了胰岛素的包埋率、载入量及二元纳米复合物的体外细胞毒性;通过糖尿病大鼠实验评价二元纳米复合物的体内降血糖效果和生物利用度。结果表明:二元纳米复合物粒径在60 nm-200 nm之间,分散均匀,形状呈近球形;胰岛素的包埋率和载入量最高分别为53.9%和2.5%;氢键和疏水相互作用是形成二元纳米复合物的主要作用力;细胞毒性实验表明二元纳米复合物毒性较低,具有生物相容性;二元纳米复合物的口服药理生物利用度为4.59%,8 h内血糖波动变化不大,能够较长时间维持降血糖效果。(2)以羧甲基短直链淀粉和玉米醇溶蛋白为载体,通过自组装装载胰岛素制备了三元纳米复合物(IN-Z-CSA)。通过DLS和TEM对IN-Z-CSA纳米复合物的粒径、多分散指数(PDI)、Zeta-电位和形貌进行表征;采用荧光光谱、XRD和FTIR等现代分析仪器研究羧甲基短直链淀粉、玉米醇溶蛋白和胰岛素三者之间的相互作用;研究了胰岛素的包埋率、载入量及IN-Z-CSA纳米复合物的体外细胞毒性;运用糖尿病大鼠模型从体内方面初步评价了IN-Z-CSA纳米复合物的口服降血糖效果和生物利用度。结果表明:IN-Z-CSA_(1.0)纳米复合物的粒径在200 nm左右,分散性指数(PDI)小于0.200,Zeta-电位为-40 mV,形貌呈球形,胰岛素的包埋率和载入量显著提高,最高分别为90.5%和9.2%;静电和疏水相互作用是形成纳米复合物的主要作用力;IN-Z-CSA_(1.0)纳米复合物的细胞毒性较低,具有生物相容性;IN-Z-CSA_(1.0)纳米复合物的口服药理生物利用度和相对生物利用度分别为10.74%和11.01%,8 h之内具有平缓的降血糖效果。(3)利用静电作用在IN-Z-CSA纳米复合物表面裹附一层带有正电荷的壳聚糖(CS),制备了IN-Z-CSA/CS纳米复合物。研究了IN-Z-CSA/CS纳米复合物的形态和结构;运用糖尿病大鼠模型初步评价了IN-Z-CSA/CS纳米复合物的口服降血糖效果和生物利用度。结果表明:IN-Z-CSA/CS_(0.2)纳米复合物的粒径约为311.32 nm,PDI约为0.227,Zeta-电位约为+43.77 mV,分散均匀;氢键和静电相互作用是形成纳米复合物的主要作用力;IN-Z-CSA/CS_(0.2)纳米复合物的细胞毒性较低,生物相容性好;通过糖尿病大鼠口服纳米复合物实验,发现IN-Z-CSA/CS_(0.2)纳米复合物的药理生物利用度和相对生物利用度分别提高至14.12%和15.19%,降血糖作用更为明显。(4)建立Caco-2细胞模型,研究IN-Z-CSA_(1.0)和IN-Z-CSA/CS_(0.2)纳米复合物的吸收转运行为;利用激光共聚焦显微镜和流式细胞仪分别从定性和定量方面评估这两种纳米复合物对胰岛素的细胞运输能力,初步探索纳米复合物经细胞转运的途径。结果表明:与胰岛素溶液相比,IN-Z-CSA_(1.0)和IN-Z-CSA/CS_(0.2)纳米复合细胞表观渗透系数分别提高了5倍和12倍。IN-Z-CSA/CS_(0.2)纳米复合物能引起跨膜电阻值的降低,IN-Z-CSA_(1.0)纳米复合物和胰岛素溶液对细胞紧密连接无影响。Caco-2细胞对IN-Z-CSA_(1.0)和IN-Z-CSA/CS_(0.2)纳米复合物的吞噬均呈现时间依赖性,IN-Z-CSA/CS_(0.2)纳米复合物可以促进Caco-2细胞对胰岛素的摄取量。IN-Z-CSA_(1.0)纳米复合物可能是通过内吞作用被吸收,而IN-Z-CSA/CS_(0.2)纳米复合物可能是通过内吞作用和旁路转运两种途径被吸收。(5)以ICR(Institute of Cancer Research)小鼠为研究对象,通过急性毒性和亚急性毒性实验对IN-Z-CSA/CS_(0.2)纳米复合物的口服安全性进行评价。急性毒性实验结果显示IN-Z-CSA/CS_(0.2)纳米复合物无毒。在30天喂养实验中,对小鼠的体重、脏器体重系数比、血液学常规、生化指标检测和组织病学等进行观测,与正常对照组相比,未见明显差异,结果显示IN-Z-CSA/CS_(0.2)纳米复合物具有良好的生物相容性。
【图文】：

分布图,糖尿病患者,全球,分布图

第一章绪论第一章绪论尿病是由于胰岛素分泌缺陷、作用受损及遗传、环境等引起的，以高血糖代谢性疾病[1]，是继肿瘤、心脑血管疾病之后的第三大严重危害人类身体传染性疾病[2]。根据 2017 年国际糖尿病联盟的数据显示[3]，2017 年全球0 岁-79 岁)患者人数约为 4.25 亿，比 2015 年增加了 1000 万，预计到 2045者数量将增至 7 亿(20 岁-79 岁)。在所有国家中，中国的患病人数最高，约1-1)，发病率达到 10.4%。与此同时，糖尿病患者仍不断地增加，庞大的患巨大的经济负担，引起了全社会的高度重视。

示意图,人胰岛素,示意图

江南大学博士学位论文噻唑烷二酮类、GLP-1 类似物、DPP4 抑制剂和格列齐特 SGLT2i[6]，的。但病症发展到后期时，饮食调节、运动锻炼和口服药物控制等手通过注射胰岛素来控制血糖水平[7]。因此，胰岛素不但是Ⅰ型糖尿病的Ⅱ型糖尿病后期的必备药物。岛素概述岛素简介素是胰岛细胞分泌的唯一一种具有调节血糖作用的蛋白类激素，相对.69，由 51 个氨基酸组成，主要包含两条肽链(A 链和 B 链)，其中，A ，B 链含有 30 个氨基酸，链内(A 链)及链间通过二硫键相连(图 1-2)[素可以控制代谢物及离子在细胞膜的转运，，促进氨基酸、脂肪酸和葡时加强蛋白质、脂肪和糖原的合成，是调节和控制体内血糖及氨基酸]。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ460.4;TB33

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