一种糖响应的功能化纳米复合胶束的制备及在胰岛素递送中的应用制造技术

一种糖响应的功能化纳米复合胶束的制备及在胰岛素递送中的应用。三种嵌段共聚物PCL‑b‑PEG、PCL‑b‑P(Asp‑co‑AspPBA)和PCL‑b‑P(Asp‑co‑AspNTA)自组装形成以PCL为核PEG/PAPBA/PANTA为混合壳层的复合胶束。修饰NTA的链段PANTA通过螯合作用结合Zn

【技术实现步骤摘要】
一种糖响应的功能化纳米复合胶束的制备及在胰岛素递送中的应用
本专利技术属于纳米生物医药材料领域，通过复合胶束表面具有的配位域和疏水域负载胰岛素，在高糖环境下发生亲疏水的转变，糖响应性释放胰岛素。
技术介绍
糖尿病是一种以糖代谢失调为特征的慢性疾病，由于胰岛素分泌功能障碍或者无法有效利用胰岛素而导致体内血糖升高。近年来，全世界的糖尿病病例迅速增加，并且伴有低龄化的趋势，是危害人类健康的三大杀手之一，因此糖尿病的治疗是一个亟待解决的问题。目前胰岛素作为调节人体葡萄糖代谢的关键激素，是临床上用于治疗1型糖尿病的蛋白类药物，具有起效快的优点。然而患者需要频繁注射外源性胰岛素来控制血糖处于正常水平。这种方式无法模拟出正常人体内内源性胰岛素的释放模式，且会让患者感到不适，易造成注射部位出现炎症和感染等风险。同时，由于难以精准给药，可能会导致患者出现低血糖的症状，甚至导致休克致命。另外，在生产、纯化、储存、运输和递送过程中，胰岛素不能一直保持稳定的结构，它会被外界环境的影响，发生聚集和失活。且临床上也发现，在糖尿病患者反复注射的部位，胰岛素会形成蛋白原纤维，既导致蛋白的生物利用度降低，又严重影响患者体内的血糖控制。目前，已经开发了一系列具有刺激响应性的胰岛素递送体系用于改善胰岛素的治疗效果，如水凝胶，囊泡等。不过，胰岛素存在的易聚集以及稳定性差的问题并未得到很好的解决。故设计出新型的胰岛素递释系统可控释放和保护胰岛素的结构是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术存在的问题，提供一种通过配位作用和疏水作用将胰岛素捕获并负载在表面的复合胶束的制备方法，通过协同作用既可以提高负载量，又可以保护胰岛素，抑制胰岛素的聚集。同时，在高血糖条件下，疏水域发生从疏水到亲水的转变，负载的胰岛素被释放出来，发挥作用。本专利技术的技术方案一种糖响应的功能化纳米复合胶束，以PCL为核，包括三种嵌段共聚物PCL-b-PEG，PCL-b-P(Asp-co-AspPBA)和PCL-b-P(Asp-co-AspNTA)构成，PEG/PAPBA/PANTA为混合壳层，其PANTA链段捕捉胰岛素，同时糖响应性链段PAPBA在pH7.4且无糖的条件下形成的疏水域能够通过疏水作用绑定胰岛素，在高血糖下时能够缓慢释放胰岛素。一种糖响应的功能化纳米复合胶束的制备方法，具体方法如下：1)PCL-b-PEG的合成聚乙二醇(PEG-OH)与ε-己内酯(ε-CL)以1:100的摩尔比溶解在适量重蒸甲苯中，先经过液氮冷冻-抽真空-解冻过程，重复三次；在108-112℃条件下反应12h，通过冰乙醚沉淀和真空干燥得到PCL-b-PEG白色粉末；2)PCL-NHBoc的合成；小分子引发剂N-(叔丁氧羰基)乙醇胺和ε-CL以1:100的摩尔比溶解在适量重蒸甲苯中，随后加入一滴Sn(Oct)2。冻抽3次之后，放入108-112℃油浴中反应12h。经过冰乙醚沉淀和真空干燥后得到白色固体PCL-NHBoc。3)PCL-NH2的合成；将PCL-NHBoc溶于适量三氟乙酸中，室温下搅拌2h。随后通过冰乙醚沉淀和真空干燥得白色固体。再将白色固体溶解在三乙胺和二氯甲烷体积比为1:1的混合溶剂中室温搅拌12h。最后经过冰乙醚沉淀和真空干燥得到大分子引发剂PCL-NH2。4)BLA-NCA的合成；称取L-天冬氨酸苄酯在重蒸的四氢呋喃中溶解分散，缓慢升温至60℃。称取三光气加入反应瓶中，其中摩尔体积比L-天冬氨酸苄酯：三光气：四氢呋喃＝3mmol：1mmol：12ml，观察到反应液由浑浊变为澄清亮黄色，充氮气除去瓶内过量的光气和氯化氢气体。旋蒸浓缩反应液，正己烷中沉淀抽滤，将抽滤得到的粗产物在乙酸乙酯/正己烷体积比为1:1的混合液中重结晶，抽滤干燥得到BLA-NCA。5)PCL-b-PAsp(OBzl)的合成；将PCL-NH2和BLA-NCA以1:50的摩尔比用适量重蒸二氯甲烷溶解分散。冻抽3次后在氮气保护下，于30℃的油浴中反应。经过冰乙醚沉淀和真空干燥后得到白色固体PCL-b-PAsp(OBzl)。6)PCL-b-PAsp的合成；PCL-b-PAsp(OBzl)溶解于三氟乙酸中，依次加入苯甲醚和三氟甲磺酸，其中摩尔体积比PCL-b-PAsp(OBzl)：三氟乙酸：苯甲醚：三氟甲磺酸＝0.01mmol：10ml：1ml：1ml，在冰浴下搅拌1h。反应结束，通过冰乙醚沉淀和真空干燥得到嵌段共聚物PCL-b-PAsp。7)PCL-b-P(Asp-co-AspPBA)的合成；PCL-b-PAsp溶于减蒸的DMF中，先加入NHS在室温下搅拌1h。随后依次加入EDC和溶于DMF的氨基苯硼酸PBA，其中摩尔比PCL-b-PAsp：NHS：EDC：PBA＝0.01mmol：2.5mmol：1.5mmol：2.5mmol，室温搅拌12h。反应液转移到透析袋中透析3天(MWCO3500)。冷冻干燥溶液得到黄色固体PCL-b-P(Asp-co-AspPBA)。8)PCL-b-P(Asp-co-AspNTA)的合成；PCL-b-PAsp溶于减蒸的DMF中，先加入NHS在室温下搅拌1h。随后依次加入EDC，和溶于DMF的氨三乙酸要缓慢滴加，其中摩尔比PCL-b-PAsp：NHS：EDC：NTA＝0.01mmol：2.5mmol：1.5mmol：2.5mmol，室温搅拌12h。反应液转移到透析袋中3天(MWCO3500)。冷冻干燥溶液得到白色固体PCL-b-P(Asp-co-AspNTA)。9)复合胶束的制备；根据PCL-b-P(Asp-co-AspPBA)在胶束中所占质量比的不同(10％、25％、50％)制备得到不同组成的复合胶束。将成功合成的嵌段共聚物PCL-b-PEG，PCL-b-P(Asp-co-AspPBA)和PCL-b-P(Asp-co-AspNTA)溶解在DMSO中。在剧烈搅拌下快速加入碱性水(pH11.0)到聚合物溶液中。搅拌过夜后混合溶液转移到透析袋(MWCO3500)中，并在pH7.4的缓冲液透析1天。然后胶束中再添加醋酸锌溶液，室温搅拌4h，转入透析袋(MWCO3500)中再透析3天，得到了螯合了锌离子的复合胶束。最后通过称量将溶液定容到0.6mg/mL。10)胰岛素的负载；先配制新鲜胰岛素溶液(0.4mg/mL)。然后将胰岛素溶液滴入步骤9)制备的复合胶束溶液(1mL)中，室温搅拌24h。然后在PBS7.4中透析3天去除游离胰岛素，得到负载胰岛素的纳米复合胶束。应用于胰岛素的递送体系中。本专利技术提供的糖响应的功能化纳米复合胶束可应用到胰岛素的递送体系中进而治疗I型糖尿病。本专利技术的优点和有益效果：本专利技术构建了一种糖响应的功能化纳米复合胶束用于胰岛素的投递和保护。该胶束通过配位和疏水的协同作用更稳定地负载胰岛素，保护了胰岛素的结构，抑制其聚集，并实现葡萄糖刺激响应释放。附图说明图1为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种糖响应的功能化纳米复合胶束，其特征在于：所述纳米复合胶束是以PCL为核，包括三种嵌段共聚物PCL-b-PEG，PCL-b-P(Asp-co-AspPBA)和PCL-b-P(Asp-co-AspNTA)构成，以PEG/PAPBA/PANTA为混合壳层，该胶束通过具有配位作用的PANTA链段捕捉胰岛素，同时糖响应性链段PAPBA在pH 7.4且无糖的条件下形成的疏水域能够通过疏水作用绑定胰岛素，在高糖下时能够缓慢释放胰岛素。/n

【技术特征摘要】
1.一种糖响应的功能化纳米复合胶束，其特征在于：所述纳米复合胶束是以PCL为核，包括三种嵌段共聚物PCL-b-PEG，PCL-b-P(Asp-co-AspPBA)和PCL-b-P(Asp-co-AspNTA)构成，以PEG/PAPBA/PANTA为混合壳层，该胶束通过具有配位作用的PANTA链段捕捉胰岛素，同时糖响应性链段PAPBA在pH7.4且无糖的条件下形成的疏水域能够通过疏水作用绑定胰岛素，在高糖下时能够缓慢释放胰岛素。


2.一种权利要求1所述糖响应的功能化纳米复合胶束的制备方法，其特征在于步骤如下：
1)PCL-b-PEG的合成；
聚乙二醇(PEG-OH)与ε-己内酯(ε-CL)以1:100的摩尔比溶解在重蒸甲苯中，先经过液氮冷冻-抽真空-解冻过程，重复；在108-112℃条件下反应12h，通过冰乙醚沉淀和真空干燥得到PCL-b-PEG白色粉末；
2)PCL-NHBoc的合成；
N-(叔丁氧羰基)乙醇胺和ε-CL以1:100的摩尔比溶解在重蒸甲苯中，随后加入一滴Sn(Oct)2，冻抽3次之后，放入108-112℃油浴中反应12h，冰乙醚沉淀和真空干燥后得到白色固体PCL-NHBoc；
3)PCL-NH2的合成；
将PCL-NHBoc溶于三氟乙酸中，室温下搅拌2h，冰乙醚沉淀和真空干燥得白色固体，将白色固体溶解在体积比为1：1的三乙胺和二氯甲烷的混合溶剂中室温搅拌12h，冰乙醚沉淀和真空干燥得到PCL-NH2；
4)BLA-NCA的合成；
称取L-天冬氨酸苄酯在重蒸的四氢呋喃中溶解分散，缓慢升温至60℃，称取三光气加入反应瓶中，其中摩尔体积比L-天冬氨酸苄酯：三光气：四氢呋喃＝3mmol：1mmol：12ml，观察到反应液由浑浊变为澄清亮黄色，充氮气除去瓶内过量的光气和氯化氢气体，旋蒸浓缩反应液，正己烷中沉淀抽滤，将抽滤得到的粗产物在乙酸乙酯/正己烷体积比为1:1的混合液中重结晶，抽滤干燥得到BLA-NCA；
5)PCL-b-PAsp(OBzl)的合成；
将PCL-NH2和BLA-NCA以1:50的摩尔比用重蒸二氯甲烷溶解，冻抽3次，在氮气保护下，于30℃的油浴中反应，冰乙醚沉淀和真空干燥后得到白色固体PCL-b-PAsp(OBzl)；
6)PCL-b-PAsp的合成；
PCL-b-PAsp(OBzl)溶解于三氟乙酸中，依次加入苯甲醚和三氟甲磺酸，其中摩尔体积比PCL-b-...

【专利技术属性】
技术研发人员：史林启，张艳丽，李畅，刘阳，马如江，安英丽，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12