2024年3月1日
我们描述了生物相容性木质素微米及亚微米颗粒合成与表征的新型简便方法。这些制剂为这种杂聚物的利用提供了便捷途径,同时也为设计具有生物医学、制药技术和食品工业潜在应用价值的多功能载体基质提供了替代方案。
本研究的目的是建立一种简单且环境友好的工艺,用于制备小型木质素颗粒。研究旨在分析这些颗粒的物理、化学和结构特性,并考察其在模拟胃肠道环境中包封和释放生物类黄酮的能力。我们的方法采用廉价且环保的溶剂合成基于木质素的颗粒。
该过程简便快速,所需设备少,且使用无毒物质。同时,该方法可简单地对难溶于水的生物活性化合物进行表征、包封率测定以及体外释放潜力分析。这种创新的生物聚合物微粒由于引起胃部刺激的风险较低,适用于口服给药。
由于亚微米颗粒粒径小且具有显著的释放潜力,可被用作注射剂型。首先,将125毫克碱木质素加入25毫升超纯水中,并使用磁力搅拌器溶解。随后,将1毫升96%乙醇缓慢加入碱木质素溶液中。
将混合物置于磁力搅拌器上,以500转/分钟的速度搅拌3分钟。然后将0.5克柠檬酸溶于超纯水中,定容至50毫升,配制1%柠檬酸溶液。使用注射器向混合物中加入7毫升1%柠檬酸溶液。
继续搅拌混合物10分钟,直至澄清的棕色溶液转变为浑浊的浅棕色悬浮液。随后,使用超声波均质器对微粒进行均质处理,共进行两个循环,每个循环持续4分钟,强度为96%。然后将微粒在冷冻干燥机中于-64 °C温度下进行冷冻干燥,并将其储存在干燥器中以供后续使用。为制备天然类黄酮包封的木质素微米或亚微米颗粒,称取0.04 g槲皮素。
将产物溶于1毫升乙醇中,并将此乙醇溶液加入碱木质素水溶液中。首先,启动自动细胞计数器,以测定所制备样品的粒径及粒径分布。取1微升超纯水中的颗粒悬液,加入计数板的小孔中。
检测悬浮液中每毫升的颗粒数量,以及颗粒的数量和粒径分布。称取0.04克未负载或包封黄酮类化合物的木质素颗粒。将称量好的颗粒转移至锥形瓶中。
然后加入10毫升0.1摩尔的盐酸。将烧瓶置于设定为250转/分钟的磁力搅拌器上。接着,用0.1摩尔的氢氧化钠标准溶液填充50毫升滴定管。
使用台式pH计,在开始滴定前测量锥形瓶中溶液的初始pH值。现在开始滴定过程,每加入0.5毫升滴定剂后,测量被分析溶液的pH值。将实验数据记录在表格中,注明所加入滴定剂的体积及对应的pH值。
当观察到随着滴定剂溶液体积的增加,pH值趋于基本恒定时,停止滴定。以零阶、一阶和二阶导数微分滴定曲线的形式绘制实验数据。配制60毫升0.1摩尔的氯化钠水溶液。
取五个带塞锥形瓶,向每个锥形瓶中加入九毫升 0.1 摩尔的氯化钠溶液。分别将 pH 值调节至初始值 2、4、7、10 和 12。
然后加入额外的氯化钠溶液,将总体积精确调整至10毫升。现在,向每个烧瓶中加入40毫克干燥的木质素颗粒,并盖紧瓶盖。
将烧瓶直立固定在轨道摇床中,振荡24小时。静置烧瓶使其平衡30分钟,然后测定每个烧瓶中上清液的最终pH值。
将最终的 pH 值对相应的初始 pH 值作图。首先,在配备机械搅拌器的玻璃间歇反应器中加入 50 毫升模拟的无酶胃液介质,然后向其中加入 25 毫克黄酮类化合物包封的微粒或亚微米颗粒。
将反应器置于设定为约 37 摄氏度恒温的水浴中。将搅拌器浸入液面下至液体体积的三分之二深度,以确保固相和液相充分混合。每 10 分钟从反应器中取出 1 毫升样品,直至第 90 分钟,并立即向反应器中加入 1 毫升新鲜的模拟流体溶液,以维持总体积并确保汇相条件。
在无酶条件下,研究了桑色素(Morin)和槲皮素(Quercetin)在模拟胃液、小肠液和结肠液中的体外释放情况。小肠介质中黄酮类化合物的释放量是结肠的两倍,是胃部的三倍。槲皮素在pH 7.4的小肠液中释放量最高,于70至90分钟时达到34%,高于其在胃液以及pH 6.8小肠液中的释放量。
本研究提出了一种简单且环保的方法,用于合成生物相容性的木质素微米及亚微米颗粒。研究重点探讨了这些颗粒的物理、化学和结构特性,以及其在胃肠道环境中包封和释放生物类黄酮的潜力。
木质素微米及亚微米颗粒的绿色合成使生物制药团队能够开发可定制、生物相容的载体系统,用于难溶于水的生物活性物质。该方法有助于提高口服和注射制剂研发的可预测性,应对早期递送挑战并实现产品组合差异化。该方法具有环境友好、可规模化的特点,符合企业可持续发展和快速原型开发的目标。
这种绿色合成与包封工艺流程连接了生物活性递送系统的早期发现、处方筛选和临床前评价。