透析制備硫醇化殼聚糖干凝膠，用于口腔粘膜給藥
簡介
黏膜黏附作為新型的給藥途徑，近年來逐漸受到制藥界的關注。殼聚糖是一種聚氨基多糖，具有黏膜黏附特性，可增強藥物在黏膜內的滯留時間，從而提高其生物利用度。殼聚糖為親水性，含有功能性氨基基團和陽離子電荷，這些特性使其成為大分子藥物的理想遞送工具，但其在中性或堿性介質中溶解性較差，限制了其使用。
通過對殼聚糖分子基團進行化學修飾，可優化其功能，如有研究表明，含硫醇基團的聚合物具有更高的黏附特性。含硫醇基的化合物可通過酰胺鍵共價結合到氨基基團，其中，配體（如巰基乙酸TGA）的羥酸基團經水溶性碳化二亞胺介導，通過氨基基團與殼聚糖偶聯。TG-殼聚糖具有更出色的黏膜黏附特性，即聚合物的硫醇基團與粘液層中富含半胱氨酸的糖蛋白亞結構域可形成更強的共價結合鍵。
聚合物的黏膜黏附特性受諸多因素影響，包括聚合物的分子量、濃度及干燥方法，如凍干獲得的TG-殼聚糖具有比有機溶劑沉淀干燥獲得產物更出色的黏膜黏附特性。向聚合物劑型中添加增塑劑也可增強韌性和流動性，降低脆性。
本文通過透析-凍干法制備TG-殼聚糖干凝膠，并評估其作為口腔黏膜給藥的特性。
實驗
TG-殼聚糖制備時，將500mg殼聚糖溶于50ml 0.1M HCl，加入等量的500mg 巰基乙酸，用1M NaOH將pH值調節為5，加入50mM EDAC，以激活TGA的羥基基團。連續攪拌并室溫孵育4h后，將獲得的硫醇化聚合物加入8-10kD Spectra/Por Float-A-Lyzer G2即用型透析裝置內，并在不同水性介質中透析，以去除未結合的TGA，多步透析的介質順序為：5L 5mmol/L HCl中透析8h、含有1% NaCl的5mmol/L HCl中透析兩個8h以防止陽離子殼聚糖和陰離子巰基配體間的離子反應、最后以5L 5mmol/L HCl于暗處透析兩個8h。透析獲得的產物直接用于凝膠制劑或凍干，于4℃儲存以進一步分析。使用Ellman反應和標準半胱氨酸HCl曲線確定偶聯的硫醇基團數量。使用凝膠滲透層析法監測殼聚糖和TG-殼聚糖分子量。
向回收的透析后凝膠內分別加入10%的甘油增塑劑和甘露醇冷凍保護劑，并載入50%的BSA作為模式蛋白藥物。最終含有1%（w/v）TG-殼聚糖的凝膠于室溫下連續攪拌30min，獲得均勻混合液，室溫下保存去除氣泡。
將TG-殼聚糖-BSA轉移至模具內，使用含退火步驟的自動凍干循環工藝凍干。凍干的干凝膠置于硅膠上，放入干燥器，以降低水含量，維持蛋白質穩定性。
使用ATR-FTIR光譜、CD光譜、X射線衍射及掃描電鏡對對TG-殼聚糖凝膠進行分析鑒定。同時檢測了凝膠的藥物載入效率、膨潤度、含濕量、體外黏膜黏附能力以及藥物溶出度。
討論
凍干后獲得的樣品結構完整、性能良好，且個指標均在可接受范圍內，說明本實驗成功制備了可通過口腔黏附進行藥物遞送的穩定TG-殼聚糖干凝膠。含增塑劑和冷凍保護劑的載藥干凝膠的規格受退火和硫醇化工藝的影響，但不會影響蛋白質構象穩定性。而檢測結果也顯示，凍干后干凝膠的濕含量、膨潤度、黏膜黏附特性和顯微結構受硫醇化過程的影響。凍干循環中的退火步驟有助于干凝膠獲得所需的多孔結構，從而優化干凝膠的水合、黏膜黏附以及藥物釋放指數。最后獲得產物為高機械強度的產物，可長期穩定儲存。這些結果都表明新型凍干硫醇化殼聚糖可通過黏膜黏附用于蛋白藥物遞送。
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原文：Ayensu I., Mitchell J.C., Boateng J.S., In vitro characterisation of chitosan based xegels for potential buccal delivery of proteins. Carbohydrate Polymers, 2012, 89: 935-941.
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