CN117224508A - 一种多层包埋槟榔碱缓释系统及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层包埋槟榔碱缓释系统及其制备方法和应用，涉及槟榔碱技术领域，该缓释系统包括槟榔碱核层、抗氧化层和保护层。槟榔碱缓释核层位于最内层，抗氧化层包裹在缓释核层外，保护层包裹在抗氧化层外。采用缓释核层、抗氧化层和保护层依次包裹槟榔碱，能够有效抵御胃酸和其他环境条件对槟榔碱结构的破坏，防止槟榔碱氧化失活，实现活性槟榔碱靶向肠道作用的目标，同时还可以避免槟榔碱接触其他器官组织，减少槟榔碱的副作用。
Description
技术领域
本发明涉及槟榔碱技术领域，涉及一种多层包埋槟榔碱缓释系统及其制备方法和应用。
背景技术
槟榔碱是一种具有活性的天然化合物，人体摄入后能够发挥促结肠动力、抗炎、促进神经兴奋、提高记忆力等多种活性作用，影响肠道微生态，有助于维持整体身体健康。需要注意的是，槟榔碱的摄入量应适度控制，以免产生负面影响。当槟榔碱摄入过量，会引发口腔疾病、生殖毒性。因此，为了确保适量的槟榔碱进入人体并在肠道内释放，且为了保护槟榔碱的活性和稳定性，同时提供一种可控释放的方式，以增强其在肠道中的作用效果。提出了一种多层包埋槟榔碱缓释系统及其制备方法和应用，以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供了一种多层包埋槟榔碱缓释系统及其制备方法和应用，可以长时间保持槟榔碱活性。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明的第一目的在于提供一种多层包埋槟榔碱缓释系统，所述槟榔碱缓释系统从内到外依次包括槟榔碱缓释核层、抗氧化层和保护层；
其中，所述槟榔碱缓释核层由槟榔碱和金属有机框架MOF复合而成，能够可控释放槟榔碱；所述抗氧化层为多酚-蛋白复合层，防止槟榔碱储存与消化过程中结构改变，保持槟榔碱活性；所述保护层为多糖层，保护槟榔碱在胃部酸性环境的活性结构，使其到达肠道发挥作用。
进一步改进在于，所述金属有机框架MOF为锆基MOF。
进一步改进在于，所述锆基MOF为UiO-66-PDC、UiO-66-NH2中的一种。
进一步改进在于，所述多酚为儿茶素、没食子酸、绿原酸、阿魏酸中的至少一种，所述蛋白为大豆分离蛋白、豌豆蛋白、小麦醇溶蛋白、玉米醇溶蛋白、乳清蛋白中的至少一种。
进一步改进在于，所述多糖层中的多糖为柑橘高甲氧基果胶、阿拉伯胶、海藻酸钠、黄原胶中的至少一种。
本发明的第二目的在于提供一种上述多层包埋槟榔碱缓释系统的制备方法，包括以下步骤：
(1)将槟榔碱溶解在溶剂中，获得槟榔碱溶液，将槟榔碱溶液与金属有机框架MOF混合，充分搅拌后过滤或离心，收集沉淀，将沉淀物真空干燥至粉末状，为槟榔碱缓释核层粉末；
(2)将所述槟榔碱缓释核层粉末添加到多酚-蛋白复合物中，并继续在室温下以搅拌，以在槟榔碱缓释核层外包裹形成完整的抗氧化层，通过冷冻干燥获得核层-抗氧化层粉末；
(3)将所述核层-抗氧化层粉末与多糖水溶液混合，在40-55℃下搅拌，在槟榔碱缓释核层-抗氧化层复合物外形成保护层，通过冷冻干燥获得最终包埋物，即多层包埋槟榔碱缓释系统。
进一步改进在于，所述步骤(1)中，所述溶剂包括水、乙醇或醋酸乙酯中任意一种，所述金属有机框架MOF的混合质量浓度为1wt％-5wt％。
进一步改进在于，所述步骤(2)中，所述槟榔碱缓释核层粉末与多酚-蛋白复合物的质量比为10:1-20:1；
所述多酚-蛋白复合物的制备过程为：将质量浓度为5％-15％的多酚水/醇溶液，以1:2-1:5的体积比分散溶解于质量浓度为10％-30％蛋白溶液中，在室温下反应，再经过高压均质或高压微射流处理，形成多酚-蛋白复合物。
进一步改进在于，所述步骤(3)中，所述核层-抗氧化层粉末与多糖水溶液混合质量比为1:5-1:15；
所述多糖水溶液的制备过程为：将多糖溶于去离子水中，水浴搅拌，配置成质量浓度为10％-30％的水溶液。
本发明的第三目的在于提供一种上述多层包埋槟榔碱缓释系统在制备靶向作用于肠道的活性槟榔碱药物中的应用。
本发明具有如下有益效果：
该多层包埋槟榔碱缓释系统能够有效降低槟榔碱对口腔粘膜的刺激和损伤，保护口腔健康；在消化过程中，有效保护槟榔碱活性结构不受胃酸及其他环境因素破坏，保护其活性结构靶向作用肠道，提高生理活性效果；通过多层包埋结构，控制槟榔碱的释放速率和释放位置，使其在体内特定部位发挥作用，实现对槟榔碱作用靶点的精确控制；多层包埋结构，可以控制槟榔碱的释放速率和剂量，实现对槟榔碱剂量的精确控制，减少其对人体的不良影响，具有实际的应用价值。该多层包埋技术有利于对槟榔资源的合理利用，具有健康、环境和经济效益。
具体实施方式
下面对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
1、材料
本实验所用所有试剂如无特殊说明均为常规试剂，均使用去离子水配制，所使用到的仪器均为实验室常规仪器，本实验所使用的方法若无具体说明均为本领域常规方法。
2、方法
2.1多层包埋槟榔碱缓释系统的制备过程
2.1.1制备槟榔碱缓释核层
所述缓释核层包埋层为选择使用复合多孔材料层，金属有机框架(MOF)是一种由金属离子/簇合物和有机配体组成的多孔材料，锆基MOF适合于生物应用。以金属锆Zr离子团簇为中心分别和不同的有机配体合成UiO-66-PDC、UiO-66-NH2等金属有机框架，可对槟榔碱进行核层包埋。
UiO-66-PDC的制备可以称取2，6-二甲酸和八水氧氯化锆，加入甲酸，溶解后加入去离子水，搅拌均匀，回流加热反应3h。得到乳白色混合物后，以10000r/min离心5min，收集沉淀，超声辅助无水乙醇洗涤沉淀，6000r/min离心10min收集沉淀，重复三次。然后，30-40℃真空干燥箱中烘干即可获得UiO-66-PDC。
UiO-66-NH2的制备可称取一定量的2-氨基-14-苯二甲酸和氯化锆，加入溶剂N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和冰醋酸，震荡溶解后加入去离子水，搅拌均匀后进行油浴反应。反应结束后，将反应液以10000r/min离心8min，收集沉淀，并用无水乙醇洗涤，30-40℃真空干燥，即可获得UiO-66-NH2。
利用MOF对槟榔碱进行包埋时，首先将一定量的槟榔碱溶解在适量的溶剂中，溶剂可以选择水、乙醇或醋酸乙酯等溶剂。其次，将槟榔碱溶液与适量的MOF复合材料混合，该复合材料的浓度在1wt％-5wt％的范围内，300-600r/min充分搅拌1-3h，以确保槟榔碱和MOF复合材料充分混合并形成均匀的核层。将混合物过滤或在6000-12000r/min离心5-15min，收集沉淀，即槟榔碱核层。将该槟榔碱核层于30-50℃真空干燥至粉末状。需要注意的是，以上制备条件的数值范围并非绝对，可以根据实际需要进行适当调整。
2.1.2制备抗氧化层
所述抗氧化层为多酚-蛋白复合层，其中多酚可以选择儿茶素、没食子酸、绿原酸、阿魏酸等，实现抗氧化，蛋白可以选择大豆分离蛋白、豌豆蛋白、小麦醇溶蛋白、玉米醇溶蛋白、乳清蛋白等，实现乳化成膜性。
例如，选取质量浓度为5％-15％的儿茶素、没食子酸、阿魏酸、或绿原酸的水/醇溶液的一种或几种，以1:2-1:5的体积比分散溶解于质量浓度为10％-30％大豆分离蛋白、豌豆蛋白、小麦醇溶蛋白、玉米醇溶蛋白、乳清蛋白等蛋白溶液中的一种，在室温下以300-600r/min反应60-120min，再经过高压均质或高压微射流处理，形成多酚-蛋白复合物。
将核层粉末添加到多酚-蛋白复合物中(核层与多酚-蛋白复合物的质量体积比为10:1-20:1)，并继续在室温下以300-600r/min搅拌60-180min，以在槟榔碱缓释核层外包裹形成完整的抗氧化层。通过冷冻干燥获得核层-抗氧化层粉末。需要注意的是，以上复合层的搭配可以根据实际成膜性需要进行调整。具体步骤参数会因材料的选择而改变。
2.1.3制备保护层
保护层为多糖层，可以选择柑橘高甲氧基果胶、阿拉伯胶、海藻酸钠、黄原胶等。例如，准备柑橘高甲氧基果胶、阿拉伯胶、海藻酸钠、黄原胶中的一种或几种，溶于一定体积的去离子水中，30-50℃水浴，300-600r/min应充分搅拌10-60min，配置成质量浓度为10％-30％的水溶液。
将核层-抗氧化层粉末与多糖水溶液混合按质量1:5-1:15混合，在40-55℃下以300-600r/min搅拌30-100min，直至在槟榔碱缓释核层-抗氧化层复合物外形成保护层。通过冷冻干燥获得最终包埋物。
2.2效果验证
2.2.1不同多层包埋槟榔碱缓释系统的获取
2.2.1.1实施例1
制备UiO-66-PDC复合材料：称取10g2，6-二甲酸与2g八水氧氯化锆，加入50mL甲酸，溶解后加入100mL去离子水，回流加热反应3h。得到乳白色混合物后，以10000r/min离心5min，收集沉淀，并用无水乙醇洗涤，35℃真空干燥，获得UiO-66-PDC。
制备槟榔碱核层：称取10g槟榔碱，将其溶解在100mL乙醇中，与3gUiO-66-PDC复合材料混合，500r/min反应2.5h后，以12000r/min离心10min或滤膜过滤收集沉淀，35℃真空干燥至粉末状。
制备抗氧化层：称取0.5g没食子酸溶解于去离子水配置成浓度为10％的溶液，称取10g大豆分离蛋白溶解于去离子水配置为浓度为20％的溶液，将二者以体积比1:2混合均匀，经过高压均质和微射流处理，形成多酚-蛋白复合物。将核层粉末添加到多酚-蛋白复合物中(核层与多酚-蛋白复合物的质量比为20:1)，室温下以450r/min反应100min，以在槟榔碱缓释核层外包裹形成完整的抗氧化层。通过冷冻干燥获得核层-抗氧化层粉末。
制备保护层：称取10g柑橘高甲氧基果胶溶解于50mL去离子水中，45℃加热搅拌至完全溶解，配置成浓度为20％的溶液。取前面制备的10g抗氧化层粉末溶解于100mL柑橘高甲氧基果胶溶液中，在40℃下以350r/min搅拌80min，直至在槟榔碱缓释核层-抗氧化层复合物外形成保护层。冷冻干燥54h获得最终包埋物。
2.2.1.2实施例2
制备UiO-66-NH2复合材料：称取一定量的2-氨基-14-苯二甲酸和氯化锆，加入溶剂DMF和冰醋酸，震荡溶解后加入去离子水，搅拌均匀后进行油浴反应1h。反应结束后，将反应液以6000r/min离心分离，收集沉淀并依此用超声辅助无水乙醇洗涤、6000r/min离心收集沉淀，重复三次。于真空干燥箱中40℃烘干获得UiO-66-NH2。
制备槟榔碱核层：称取10g槟榔碱，将其溶解在100mL去离子水中，与2gUiO-66-NH2复合材料混合，500r/min反应2h后，以8000r/min离心12min或滤膜过滤收集沉淀，35℃真空干燥至粉末状。
制备抗氧化层：称取3g绿原酸、5g阿魏酸溶解于乙醇配置成浓度为15％的溶液，称取4g小麦醇溶蛋白与6g玉米醇溶蛋白溶解于乙醇配置为浓度为12％的溶液，将二者以体积比1:2混合均匀。将混合物在150Mpa高压均质处理，以形成多酚-蛋白复合物。将制备的槟榔碱缓释核层粉末添加到多酚-蛋白复合物中(核层与多酚-蛋白复合物的质量比为20:1)，室温下以350r/min反应120min，在槟榔碱缓释核层外形成完整包裹的抗氧化层。
制备保护层：称取10g阿拉伯胶溶解于40mL去离子水中，50℃水浴，以500r/min搅拌至完全溶解，配置成浓度为25％的溶液。取前面制备的10g抗氧化层粉末与100mL阿拉伯胶溶液混合，在40℃下以350r/min搅拌50min，直至在槟榔碱缓释核层-抗氧化层复合物外形成保护层。冷冻干燥48h获得最终包埋物。
2.2.1.3实施例3
制备UiO-66-PDC复合材料：称取10g2，6-二甲酸与2g八水氧氯化锆，溶解于50mL甲酸，加入100mL去离子水，搅拌均匀后回流加热反应3h。得到乳白色混合物后，以10000r/min离心5min，收集沉淀，并用无水乙醇洗涤，35℃真空干燥，获得UiO-66-PDC。
制备槟榔碱核层：称取10g槟榔碱，将其溶解在100mL乙醇中，与1g UiO-66-PDC复合材料混合，500r/min反应1h后，以8000r/min离心15min或滤膜过滤收集沉淀，35℃真空干燥至粉末状。
制备抗氧化层：称取12g儿茶素溶解于去离子水水配置成浓度为12％的溶液，称取10g乳清蛋白溶解于去离子水配置为浓度为10％的溶液，将二者以体积比1:2均匀混合。将混合物在135Mpa高压微射流处理，形成多酚-蛋白复合物。将制备的槟榔碱缓释核层粉末添加到多酚-蛋白复合物中(核层与多酚-蛋白复合物的质量比为12:1)，室温下以350r/min反应90min，以在UiO-66-PDC核层外包裹形成完整的抗氧化层。
制备保护层：称取12g海藻酸钠溶解于50mL去离子水中，50℃水浴，以450r/min搅拌至完全溶解，配置成浓度为24％的溶液。取前面制备的抗氧化层粉末10g与80mL多糖水溶液混合，在40℃的温度下以350r/min搅拌80min，直至在核层-抗氧化层复合物外形成保护层。通过冷冻干燥48h获得最终包埋物。
2.2.1.4实施例4
制备UiO-66-NH2复合材料：称取一定量的2-氨基-14-苯二甲酸和氯化锆，加入溶剂DMF和冰醋酸，震荡溶解后加入去离子水，搅拌均匀后进行油浴反应1h。反应结束后，将反应液以6000r/min离心分离，收集沉淀并依此用超声辅助无水乙醇洗涤、6000r/min离心收集沉淀，重复三次。于真空干燥箱中40℃烘干获得UiO-66-NH2。
制备槟榔碱核层：称取8g槟榔碱，将其溶解在100mL乙醇中，与2gUiO-66-NH2复合材料混合，500r/min反应2h后，以10000r/min离心15min或滤膜过滤混合物收集沉淀，40℃热风干燥至粉末状。
制备抗氧化层：称取10g儿茶素溶解于去离子水配置成浓度为15％的溶液，称取10g豌豆蛋白溶解于去离子水配置成浓度为20％的溶液，将二者以体积比1:2混合均匀。将混合物在150Mpa高压均质处理，以形成多酚-蛋白复合物。将制备的槟榔碱缓释核层粉末添加到多酚-蛋白复合物中(核层与多酚-蛋白复合物的质量比为10:1)，室温下以400r/min反应100min，在槟榔碱缓释核层外形成完整包裹的抗氧化层。
制备保护层：称取10g黄原胶溶解于50mL去离子水中，50℃水浴，以450r/min搅拌至完全溶解，配置成浓度为20％的溶液。取前面制备的10g抗氧化层粉末与100mL阿拉伯胶溶液混合，在40℃下以350r/min搅拌60min，直至在槟榔碱缓释核层-抗氧化层复合物外形成保护层。冷冻干燥48h获得最终包埋物。
2.2.2体外胃肠道模拟消化实验
通过体外胃、小肠、结肠模型，比较实施例1-4槟榔碱包埋物生物可及性。
具体如下：参考文献方法(Yajuan Bai,Yue Zhou,Ruifen Zhang,Yanxia Chen,Fengzhong Wang,Zhang,Mingwei Zhang.Gut microbial fermentation promotes theintestinal anti-inflammatory activity of Chinese yam polysaccharides.FoodChemistry,2023,402,134003)，配置体外模拟胃消化液、小肠消化液与人粪便发酵液，将槟榔碱包埋物实施例1-4依此置于上述实验液中反应2h、4h和12h，反应结束后，检测反应液中槟榔碱含量，计算包埋物在胃、小肠、结肠中槟榔碱释放效果。结果如表1所示：
表1体外胃、小肠、结肠中槟榔碱包埋物中槟榔碱释放率
由表1可知，经体外胃模拟消化2h，实施例1、实施例2、实施例3与实施例4槟榔碱释放率均小于10％，说明该包埋技术可以有效保护槟榔碱在低pH环境下释放。经体外小肠模拟消化4h，实施例1、实施例2、实施例3与实施例4槟榔碱释放率均小于15％，说明该包埋技术可以有效保护槟榔碱在富含蛋白酶环境下释放。经体外结肠模拟发酵12h，实施例1、实施例2、实施例3与实施例4槟榔碱释放率均大于85％，说明该包埋技术可以有效保护大部分槟榔碱通过胃、小肠消化道，到达目标部位结肠后有效释放。即可以有效保护槟榔碱活性结构不受胃酸及其他环境因素破坏，保护其活性结构靶向作用肠道，提高生理活性效果，对制备槟榔碱靶向作用肠道的药物有重要的意义。
2.2.3多层包埋效果比较实验
通过体外胃、小肠、结肠模型，比较包埋效果最好的实施例4中各层包埋物对槟榔碱包埋效果的影响。
具体如下：实施例4的对比例依此为：对比例1：槟榔碱；对比例2：槟榔碱缓释核层；对比例3：槟榔碱缓释核层+抗氧化层；对比例4：槟榔碱缓释核层+多糖层。配置同样的体外模拟胃消化液、小肠消化液与人粪便发酵液，将槟榔碱包埋物实施例4与对比例1-4依此置于上述实验液中反应2h、4h和12h，反应结束后，检测反应液中槟榔碱含量，计算包埋物在胃、小肠、结肠中槟榔碱释放效果。结果如表2所示：
表2体外胃、小肠、结肠中槟榔碱包埋物中槟榔碱释放率
注：对比例1中槟榔碱在模拟胃消化液中释放率即为100％，后续无法检测到，采用“-”表示。
由表2可知，经体外胃模拟消化2h，对比例1、2和3槟榔碱释放率均大于35％，对槟榔碱有一定的保护作用，但槟榔碱释放率远高于实施例4，对比例4槟榔碱释放率与实施例4相近，说明多糖层对于槟榔碱在低pH环境具有重要保护作用。经体外胃、小肠模拟消化，对比例4与实施例4的槟榔碱释放率无显著差异，说明多糖层是保护槟榔碱以活性形态经过胃与小肠到达结肠的重要材料。经体结肠模拟发酵12h，对比例4的槟榔碱释放率显著低于实施例4，说明酚-蛋白复合物形成的抗氧化层对于槟榔碱活性形态的保持具有重要作用。经上述验证，槟榔碱缓释核层+抗氧化层+多糖层的多层包埋技术可以有效保护大部分槟榔碱通过胃、小肠消化道，到达目标部位结肠后有效释放，对制备槟榔碱靶向作用肠道的药物有重要的意义。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多层包埋槟榔碱缓释系统，其特征在于，所述槟榔碱缓释系统从内到外依次包括槟榔碱缓释核层、抗氧化层和保护层；
其中，所述槟榔碱缓释核层由槟榔碱和金属有机框架MOF复合而成；所述抗氧化层为多酚-蛋白复合层；所述保护层为多糖层。
2.根据权利要求1所述的一种多层包埋槟榔碱缓释系统，其特征在于：所述金属有机框架MOF为锆基MOF。
3.根据权利要求2所述的一种多层包埋槟榔碱缓释系统，其特征在于：所述锆基MOF为UiO-66-PDC、UiO-66-NH2中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种多层包埋槟榔碱缓释系统，其特征在于：所述多酚为儿茶素、没食子酸、绿原酸、阿魏酸中的至少一种，所述蛋白为大豆分离蛋白、豌豆蛋白、小麦醇溶蛋白、玉米醇溶蛋白、乳清蛋白中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种多层包埋槟榔碱缓释系统，其特征在于：所述多糖层为柑橘高甲氧基果胶、阿拉伯胶、海藻酸钠、黄原胶中的至少一种。
6.一种权利要求1-5任一所述的多层包埋槟榔碱缓释系统的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将槟榔碱溶解在溶剂中，获得槟榔碱溶液，将槟榔碱溶液与金属有机框架MOF混合，充分搅拌后过滤或离心，收集沉淀，将沉淀物真空干燥至粉末状，为槟榔碱缓释核层粉末；
(2)将所述槟榔碱缓释核层粉末添加到多酚-蛋白复合物中，并继续在室温下搅拌，以在槟榔碱缓释核层外包裹形成完整的抗氧化层，通过冷冻干燥获得核层-抗氧化层粉末；
(3)将所述核层-抗氧化层粉末与多糖水溶液混合，在40-55℃下搅拌，在槟榔碱缓释核层-抗氧化层复合物外形成保护层，通过冷冻干燥获得最终包埋物，即多层包埋槟榔碱缓释系统。
7.根据权利要求6所述的一种多层包埋槟榔碱缓释系统的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述溶剂包括水、乙醇或醋酸乙酯中任意一种，所述金属有机框架MOF的混合质量浓度为1wt％-5wt％。
8.根据权利要求6所述的一种多层包埋槟榔碱缓释系统的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述槟榔碱缓释核层粉末与多酚-蛋白复合物的质量比为10:1-20:1；
所述多酚-蛋白复合物的制备过程为：将质量浓度为5％-15％的多酚水/醇溶液，以1:2-1:5的体积比分散溶解于质量浓度为10％-30％蛋白溶液中，在室温下反应，再经过高压均质或高压微射流处理，形成多酚-蛋白复合物。
9.根据权利要求6所述的一种多层包埋槟榔碱缓释系统的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述核层-抗氧化层粉末与多糖水溶液混合质量比为1:5-1:15；
所述多糖水溶液的制备过程为：将多糖溶于去离子水中，水浴搅拌，配置成质量浓度为10％-30％的水溶液。
10.一种权利要求1-5所述的多层包埋槟榔碱缓释系统在制备靶向作用于肠道的活性槟榔碱药物中的应用。
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2023
- 2023-10-17 CN CN202311338858.4A patent/CN117224508A/zh active Pending
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