一种嵌段共聚物载胰岛素控制释放的方法技术

本发明专利技术属于生物化学技术领域，公开一种嵌段共聚物载胰岛素控制释放的方法。所述方法包括：第一步：制备pH敏感两亲性嵌段共聚物，第二步：将胰岛素、葡萄糖氧化酶与上述嵌段共聚物相互作用，使嵌段共聚物包覆胰岛素和葡萄糖氧化酶；第三步：将上述载有胰岛素的嵌段共聚物用于含有不同浓度的葡萄糖的液体环境中，不同葡萄糖浓度的溶液中胰岛素的释放情况不同。本发明专利技术中的载有胰岛素的嵌段共聚物制备简单，原料广泛，易于推广；基于葡萄糖的浓度控制胰岛素的释放，当葡萄糖浓度增加时，胰岛素的释放速率提高；具有将本发明专利技术应用于糖尿病等疾病的治疗的前景。

A Method for Controlling the Release of Insulin in Block Copolymers

The invention belongs to the field of biochemical technology, and discloses a method for controlling the release of insulin loaded by block copolymer. The method comprises the following steps: first, preparation of pH-sensitive amphiphilic block copolymers; second, interaction of insulin and glucose oxidase with the block copolymers to coat insulin and glucose oxidase; third, application of the block copolymers containing insulin to liquid environments containing different concentrations of glucose with different concentrations of glucose. The release of insulin was different in the solution. The block copolymer containing insulin in the invention has simple preparation, wide raw materials and is easy to popularize; the release rate of insulin is increased when the concentration of glucose is increased by controlling the release of insulin based on the concentration of glucose; and it has the prospect of applying the invention to the treatment of diabetes and other diseases.

【技术实现步骤摘要】
一种嵌段共聚物载胰岛素控制释放的方法
本专利技术属于生物化学
，尤其涉及一种嵌段共聚物载胰岛素控制释放的方法。
技术介绍
胰岛素是一种降低血糖的激素，血糖升高时分泌以促进糖利用而降低血糖。糖尿病是由于胰岛素的相对或绝对缺乏导致，变现为高血糖为特征的代谢性疾病。高血糖则是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损，或两者兼有引起。糖尿病时长期存在的高血糖，导致各种组织，特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害、功能障碍。一般情况下，从愈后及价钱来说，首选口服药降糖治疗，但出现并发症，如酮症、糖尿病肾病等，或者是孕妇，大手术等情况下，需要使用胰岛素降糖治疗。胰岛素为蛋白质，可以皮下注射或者静脉滴注，直接口服胰岛素会被消化酶代谢掉，起不到降糖作用。刺激响应型聚合物属于功能聚合物中的一种，多为双亲性结构，在水中可生成形态各异的聚集体，该类聚集体在外界环境刺激下，如pH、温度、光、分子、电解质、电压或其它因素的变化，会产生特异性的响应变化。刺激响应纳米胶束药物载体系统得到了广泛的关注与研究，特别是在实现药物的靶向输送，降低细胞毒性，和加强治疗效果等方面的明显优势。葡萄糖响应性材料在胰岛素控制释放领域具有潜在的应用价值，负载胰岛素的葡萄糖响应性材料，可以根据环境中葡萄糖浓度变化响应性地释放药物，在糖尿病治疗方面具有一定的应用潜力，是高分子和生物医用材料领域中的研究热点。负载胰岛素的高分子材料，由亲水分子和疏水分子组成的两亲性共聚物自组装，两亲性嵌段共聚物的各嵌段通常是热力学不相容的，它在选择性溶剂中可以自组装成特定的超分子有序聚集体一胶束。胶束的形成过程是由于疏水作用、静电作用和氢键等分子间作用力，疏溶剂区相互吸引缔合在一起，形成致密的内核，该内核相当于纳米容器，疏水性药物可以通过与内核间的物理协同作用或与疏水段化学结合而进入胶束内核，大大提高难溶性药物的溶解度，而亲溶剂区则有序的排列，自由的伸入大量的溶剂相中，形成覆盖层，从而胶束在一定浓度范围内可以长时间稳定存在。两亲性嵌段共聚物，由于其拥有亲水链段和疏水链段，在水溶液中会自组装形成具有疏水核亲水外壳的纳米胶束，这种特殊结构使它成为一种重要的药物输送载体。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在上述技术问题，本专利技术提供一种嵌段共聚物载胰岛素控制释放的方法，所述方法能够实现胰岛素的控制释放。葡萄糖的浓度起“开关”功能，当葡萄糖浓度较高时，胰岛素释放速度快，当葡萄糖浓度较低时，胰岛素释放速度慢。本专利技术采用的技术方案如下所述。本专利技术提供一种嵌段共聚物载胰岛素控制释放的方法，所述方法包括：第一步：采用原子转移自由基聚合制备PH敏感两亲性嵌段共聚物；第二步：将胰岛素、葡萄糖氧化酶与上述嵌段共聚物相互作用，使嵌段共聚物包覆胰岛素和葡萄糖氧化酶；第三步：将上述载有胰岛素的嵌段共聚物用于含有不同浓度的葡萄糖的液体环境中，不同葡萄糖浓度的溶液中胰岛素的释放情况不同。为了方便观察胰岛素的释放情况，在上述第二步之前，将胰岛素与异硫氰酸荧光素复合。其中，将胰岛素与异硫氰酸荧光素复合的过程为：将胰岛素、异硫氰酸荧光素(FITC)共同溶解在有机溶剂中，并将此溶液缓慢加入到PBS缓冲溶液当中，4℃避光反应15小时，纯水中透析3天以移除未复合的异硫氰酸荧光素，调节复合溶液的PH值在4.5-5.0，然后离心，冻干，得到与异硫氰酸荧光素复合的胰岛素。同时，在第二步中反应结束后需要透析去除异硫氰酸荧光素。上述第一步中，所述PH敏感两亲性嵌段共聚物，其亲水结构可以为聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)中的一种或多种，其疏水结构为聚甲基丙烯酸吗啉乙酯(PMEMA)、聚己二酸二乙二醇酯(PDEA)、聚甲基丙烯酸二异丙氨基乙酯(PDPA)、聚N,N-2甲基丙烯酰胺(PDMA)、聚甲基丙烯酸环氧丙酯(PGMA)、聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯(PHEMA)中的一种或多种。上述第一步中，所述嵌段共聚物为二嵌段共聚物或三嵌段共聚物。上述第一步中，所述嵌段共聚物为嵌段共聚物聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸二异丙氨基乙酯(PEG-b-PDPA)。其中，所述嵌段共聚物聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸二异丙氨基乙酯的制备过程为将溴取代聚乙二醇(PEG-Br)聚合单体和吡啶，在冰水浴下，通氮气除氧，30分钟，迅速加入CuCl，在50℃反应5小时，之后在纯水中透析，冻干得到嵌段共聚物PEG-b-PDPA。上述第二步中，包覆的过程为：将上述嵌段共聚物、胰岛素、葡萄糖氧化酶溶解在的有机溶剂中搅拌3小时，反应12小时，冷冻避光干燥得载胰岛素胶束。上述第三步中，通过荧光光度计扫描加入载有胰岛素的嵌段共聚物后不同时间下胰岛素的释放情况，具体为：将载有胰岛素的嵌段共聚物置于试管中，用透析膜封端倒扣于pH7.4的PBS缓冲液中，并保持温度为37℃，使用荧光光度计计算胰岛素的释放速率和释放量。本专利技术通过嵌段共聚物，载入胰岛素(IND)、葡萄糖氧化酶(GOD)、荧光物质FITC(异硫氰酸荧光素)，模拟人体体温37℃，环境为磷酸缓冲盐溶液(PBS)，缓冲液PH7.4。通过葡萄糖的响应，控制胰岛素的释放。当液体环境中的葡萄糖的浓度增大时，葡萄糖能够进入胶束的内部，因为葡萄糖氧化酶的催化作用，使其变为葡萄糖酸，降低微环境的PH值。嵌段共聚物的疏水端对PH值敏感，随着PH值得降低可以迅速质子化，质子化的嵌段共聚物的疏水端从疏水性变为亲水性，胶束结构由紧密变为松散，从而使包覆在中心的胰岛素能够逐渐释放。这样，自组装的纳米胶束就能够根据胶束的粒径，形态，载药率，葡萄糖的敏感性，细胞毒性等控制释放胰岛素。葡萄糖氧化酶是在葡萄糖感应中应用较多的酶，能够将渗透胶束的葡萄糖转变为葡萄糖酸，从而降低微环境的pH。其反应过程为：嵌段高聚物的疏水端为对pH敏感的官能团，在pH降低的情况下，能够在氢离子的作用下质子化。质子化后的疏水端转变为亲水性，但分子链上的疏水结构仍然具有疏水性。因此，疏水端部转变的亲水端部会伸展开来，但不会使胶束结构完全散开，从而控制缓慢释放出胰岛素，而不是一次性全部释放。针对本专利技术的载有胰岛素的嵌段共聚物，对其胰岛素释放的开关功能进行检测的具体方式为：整个试管置于恒温振荡器中，水浴37℃，将装有载胰岛素胶束的内部试管倒置于装有不同葡萄糖的浓度(选取0mg/ml,10mg/ml)PBS缓冲溶液的外部试管中，且内部试管的开口用透析袋(MWCO8000-14000)封端，采用FITC荧光标定测胰岛素累计释放量和释放速率。本专利技术具有如下有益效果：1、制备简单，原料广泛，易于推广；2、基于葡萄糖的浓度控制胰岛素的释放，当葡萄糖浓度增加时，胰岛素的释放速率提高；3、具有将本专利技术应用于糖尿病能疾病的前景。附图说明图1为本专利技术实施例中胰岛素的控制释放示意图；图2为本专利技术实施例中胰岛素的累计释放量曲线；图3为本专利技术实施例中检测胰岛素控制释放的装置示意图；图4为本专利技术实施例中“ON-OFF”实验开关功能图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将结合具体实施例和附图进行说明，显而易见地，下面描述中的实施例仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实例。实施例1本实施例中选用的嵌段共聚物为嵌段共聚物聚乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌段共聚物载胰岛素控制释放的方法，其特征在于，所述方法包括：第一步：采用原子转移自由基聚合制备pH敏感两亲性嵌段共聚物；第二步：将胰岛素、葡萄糖氧化酶与上述嵌段共聚物相互作用，使嵌段共聚物包覆胰岛素和葡萄糖氧化酶；第三步：将上述载有胰岛素的嵌段共聚物用于含有不同浓度的葡萄糖的液体环境中，不同葡萄糖浓度的溶液中胰岛素的释放情况不同。

【技术特征摘要】
1.一种嵌段共聚物载胰岛素控制释放的方法，其特征在于，所述方法包括：第一步：采用原子转移自由基聚合制备pH敏感两亲性嵌段共聚物；第二步：将胰岛素、葡萄糖氧化酶与上述嵌段共聚物相互作用，使嵌段共聚物包覆胰岛素和葡萄糖氧化酶；第三步：将上述载有胰岛素的嵌段共聚物用于含有不同浓度的葡萄糖的液体环境中，不同葡萄糖浓度的溶液中胰岛素的释放情况不同。2.根据权利要求1所述的嵌段共聚物载胰岛素控制释放的方法，其特征在于，在上述第二步之前，将胰岛素与异硫氰酸荧光素复合。3.根据权利要求2所述的嵌段共聚物载胰岛素控制释放的方法，其特征在于，将胰岛素与异硫氰酸荧光素复合的过程为：将胰岛素、异硫氰酸荧光素共同溶解在有机溶剂中，并将此溶液缓慢加入到PBS缓冲溶液当中，4℃避光反应15小时，纯水中透析3天以移除未复合的异硫氰酸荧光素，调节复合溶液的PH值在4.5-5.0，然后离心，冻干，得到与异硫氰酸荧光素复合的胰岛素；同时，在第二步中反应结束后需要透析去除异硫氰酸荧光素。4.根据权利要求1所述的嵌段共聚物载胰岛素控制释放的方法，其特征在于，上述第一步中，所述由亲水结构和疏水结构组成的嵌段共聚物，其亲水结构可以为聚乙二醇、聚环氧乙烷中的一种或多种，其疏水结构为聚甲基丙烯酸吗啉乙酯、聚己二酸二乙二醇酯、聚甲基丙烯酸二异丙氨基乙酯、聚N,N-2甲基丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸环氧丙酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秀华，高炜斌，陆红霞，蒋婧，王秋夜，
申请(专利权)人：常州工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32