一种M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料及其制备方法与应用。该淀粉基载体材料的分子结构如下所示，该淀粉基载体材料的分子量为7.04×10

A Starch-based Carrier Material with M Cell Targeting and pH Responsibility and Its Preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种淀粉基载体材料，特别涉及一种M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料及其制备方法与应用。
技术介绍
粘膜免疫系统是整个免疫系统最大的组成部分，是人体免疫的第一道防线，包含了约四分之三的免疫细胞，其中M细胞是粘膜摄取和捕获抗原的主要入口。M细胞主要分布于Peyer’s通路的淋巴结上皮(FAE)部位，其与肠上皮细胞紧密排列在一起，肠上皮形成不规则的微绒毛，有助于其从上消化道的肠腔中摄取抗原物质。M细胞胞浆内有丰富的吞饮小泡和线粒体，但溶菌酶较少。M细胞顶部有膜性褶皱，基底部深深凹陷成一个口袋，袋中有T细胞、B细胞及巨噬细胞等。这种结构缩短了含有抗原的吞饮小泡跨越M上皮的距离，有利于抗原快速进入上皮下的淋巴组织诱导粘膜免疫应答。除此之外，M细胞转运物质的范围很广，包括细菌、病毒、抗原以及微粒。由于M细胞在肠道中的分布极少，因此，特异性靶向M细胞能够增强M细胞对免疫物质颗粒的吸收和转运。研究表明，将抗原靶向传递至M细胞，可以提高Peyer’s结的抗原摄取量，激活更多的T细胞和B细胞参与免疫反应。随着人们对营养和健康的关注度与日俱增，除了通过食物获得基本的营养成分之外，人们还会摄入大量的营养功能活性物质，如功能性蛋白质和肽类、多糖和寡糖、脂质和脂肪酸、益生菌、多分类物质等，来提高自身的健康水平。然而，由于口服传输过程中，游离的功能活性物质易受胃肠道中物理、化学和生理屏障的影响，不能有效启动粘膜免疫反应。除此之外，粘膜局部纤毛的频繁摆动、粘膜局部水解酶的大量存在，也使得外来的免疫物质迅速降解失活，使得粘膜部位接种抗原很难诱导粘膜免疫应答。同时，由于M细胞在肠道中的分布极少，大多数传输系统主要经粘膜上皮细胞随机吞噬穿越黏膜层，不能有效启动粘膜免疫应答。因此，需要一种能够主动靶向M细胞的载体，一方面能够将抗原等免疫物质传输至肠道粘膜部位，免受胃肠道环境及粘膜局部环境的破坏；另一方面能够靶向到M细胞，提高M细胞对免疫物质的吸收和转运效率，增强粘膜免疫应答。M细胞表面有多种特异性识别受体，如蛋白质多肽类、糖蛋白以及磷脂类，选择合适的配体，利用其对聚合物进行靶向性修饰，能增加M细胞对聚合物颗粒的转运效率。Garinot等人在PEGylatedPLGA-basednanoparticlestargetingMcellsfororalvaccination(JournalofControlledRelease,2007,120(3):195-204)利用光接枝技术将RGD肽与聚乙二醇(PEG)修饰的聚乳酸(PCL-PEG)中的PEG共价连接，合成了能够靶向M细胞的表面接枝有RGD短肽的PCL-PEG两亲性共聚物，该两亲性共聚物通过水包油再包水的方法包埋目标功能蛋白后，增强了M细胞对目标功能蛋白的转运效率。但是PEG分子本身良好的水溶解性和吸水性，在药片制剂中可提高片剂释放药物的能力，难以实现药物的控缓释，PEG分子可改变各类细胞的生物膜结构，对细胞有一定的损伤。除此之外，RGD的接枝率较低，接枝后N元素含量仅为0.16％。Yoo等人(YooMK,KangSK,ChoiJH,etal.TargeteddeliveryofchitosannanoparticlestoPeyer’spatchusingMcell-homingpeptideselectedbyphagedisplaytechnique[J].Biomaterials,2010,31(30):7738-7747.)采用M细胞靶向肽(氨基酸序列为CKSTHPLSC)与壳聚糖通过离子凝胶的方法制备了具有靶向M细胞的功能的壳聚糖载体材料。然而，根据文献研究，壳聚糖在酸性环境下易于溶解，不利于在胃肠道中保护活性物质的功能活性。Lee等人在OralGavageDeliveryofPR8Antigenwithβ-Glucan-ConjugatedGRGDSCarriertoEnhanceM-CellTargetingAbilityandInduceImmunity(Biomacromolecules,2017,18(4):1172-1179)中通过酰化反应将M细胞靶向肽GRGDS接枝到阳离子化的β-葡聚糖上，包埋抗原PR8形成的纳米颗粒具有良好的靶向M细胞，但未能对口服过程中胃肠道环境下抗原的控制释放的研究。目前关于靶向M细胞的载体系统的研究主要集中于靶向M细胞的功能的研究，而对于M细胞靶向载体材料能否保护免疫活性物质在胃肠道生理环境中不被释放而失活少有研究。除此，载体材料的选择多为人工合成高分子材料，存在潜在的危害，天然高分子载体材料主要集中于壳聚糖，但又由于材料本身的溶解性等问题，不利于对免疫活性物质在胃肠道中的控制释放。因此，为实现免疫活性物质的口服M细胞靶向，进而提高口服免疫活性物质生物利用率，M细胞载体材料需具备以下特征：(1)对免疫活性物质有较好的包埋效果，能够与活性物质形成稳定的传输体系；(2)在胃肠道生理环境中能够抵抗强酸、pH变化以及酶水解的影响，以便在胃肠道环境中实现对活性物质的控制释放；(3)具有M细胞靶向功能，通过与M细胞表面特异性受体识别达到靶向M细胞的功能，提高M细胞对活性物质的转运效率。淀粉是一种广泛存在于自然界的多糖，无毒、生物可降解、生物相容性好。研究表明，淀粉基载体材料具有良好的生物粘附性，可是给药系统在生物膜的特定部位滞留时间延长，有助于粘膜免疫细胞对其吸收和转运。本专利技术的目的是为了克服上述现有技术的缺点与不足，开发一种M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料。该淀粉基载体材料除了具有良好的M细胞靶向性以外，还具有良好的胃肠道pH响应性、一定的抗酶解性以及装载能力高等特点。本专利技术另一目的在于提供上述M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料的制备方法。本专利技术再一目的在于提供上述M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料，其分子结构如下所示：所述的M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料的分子量为7.04×104～2.11×106g/mol，羧甲基基团取代度为0.04～0.28，靶向肽GRGDS接枝量为0.01％～1.12％(以N元素含量计算)。所述的R为H或R1或R2并不代表分子结构中R同时为H或者R同时为R1或者R同时为R2的情况，而是代表M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料的分子结构中多个R一部分为H，一部分为R1、一部分为R2。一种上述的M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料的制备方法，包括以下步骤：(1)以淀粉为原料，利用一氯乙酸通过醚化反应制备羧甲基淀粉；(2)以羧甲基淀粉为原料，通过酰化反应将GRGDS短肽接枝到羧甲基淀粉分子链上，反应结束后通过透析除去未反应的催化剂和短肽，经冻干后获得具有M细胞靶向功能的淀粉基载体材料。步骤(1)中所述的淀粉的分子量为1.0×106～1.0×107g/mol；步骤(1)中所述的醚化反应是指在40～50℃反应2～4h；步骤(1)中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料，其特征在于分子结构如下所示：

【技术特征摘要】
1.一种M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料，其特征在于分子结构如下所示：所述的M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料的分子量为7.04×104～2.11×106g/mol，羧甲基基团取代度为0.04～0.28，靶向肽GRGDS接枝量以N元素含量计算为0.01％～1.12％；所述的R为H或R1或R2代表分子结构中一部分R为H，一部分R为R1，一部分为R2。2.一种根据权利要求1所述的M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)以淀粉为原料，利用一氯乙酸通过醚化反应制备羧甲基淀粉；(2)以羧甲基淀粉为原料，通过酰化反应将GRGDS短肽接枝到羧甲基淀粉分子链上，反应结束后通过透析除去未反应的催化剂和短肽，经冻干后获得具有M细胞靶向功能的淀粉基载体材料。3.根据权利要求2所述的M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)反应结束后的羧甲基淀粉经过酶解、灭酶活、冻干后再作为步骤(2)的原料羧甲基淀粉进行酰化反应。4.根据权利要求3所述的M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料的制备方法，其特征在于：所述的酶解是指先经过普鲁兰酶酶解后再进行耐高温α-淀粉酶酶解，普鲁兰酶酶解条件为：单位酶活15U/g，在50℃下酶解16～24h；耐高温α-淀粉酶酶解的条件为：单位酶活100U/g，在80℃下酶解10～30min。5.根据权利要求2或3所述的M细胞靶向和pH响应性的淀粉基载体材料的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓玺，张义平，陈玲，李琳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44