瑞士步琦
基于萘普生的絲素蛋白給藥平臺(tái)
噴干應(yīng)用
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簡(jiǎn)介
本文介紹了以萘普生（雙氯芬酸鈉）為模型藥物，基于絲素蛋白（SF）的可控藥物遞送平臺(tái)的開發(fā)與評(píng)估。通過(guò)流延和噴霧干燥法制備了 SF 矩陣，并對(duì)其藥物釋放曲線進(jìn)行了分析。利用溶劑和甘油誘導(dǎo) SF 從無(wú)規(guī)卷曲向β折疊的構(gòu)象轉(zhuǎn)變，從而形成調(diào)節(jié)藥物釋放的結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)。采用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和掃描電子顯微鏡（SEM）成像來(lái)確認(rèn)結(jié)構(gòu)變化和顆粒形態(tài)。體外溶出實(shí)驗(yàn)表明，與僅含明膠的對(duì)照組相比，基于 SF 的系統(tǒng)顯著延長(zhǎng)了藥物釋放時(shí)間。這些發(fā)現(xiàn)支持了 SF 作為生物相容性和可調(diào)性材料在口服藥物遞送應(yīng)用中的潛力。
絲素蛋白（SF）是一種主要從家蠶繭中提取的天然聚合物，廣泛應(yīng)用于紡織品、縫線和生物醫(yī)學(xué)支架等領(lǐng)域。其結(jié)構(gòu)由疏水和親水肽序列組成，形成β折疊結(jié)晶區(qū)域，賦予其水不溶性和機(jī)械強(qiáng)度。該蛋白質(zhì)的生物相容性、生物降解性和極小的炎癥反應(yīng)使其能夠在傷口愈合、組織工程和細(xì)胞培養(yǎng)中得到應(yīng)用。絲素蛋白還被加工成薄膜、水凝膠和微球用于藥物輸送，其二級(jí)結(jié)構(gòu)已被證明會(huì)影響釋放動(dòng)力學(xué)。多項(xiàng)研究已表明絲素蛋白在封裝小分子和大分子藥物方面的多功能性，突顯了其作為控釋載體的潛力。已證實(shí)通過(guò)噴霧干燥或溶劑處理將絲素蛋白與明膠混合時(shí)，絲素蛋白從無(wú)規(guī)卷曲到β-折疊的構(gòu)象轉(zhuǎn)變可用于生成多孔基質(zhì)。絲素蛋白在這些混合物中的結(jié)晶使得能夠開發(fā)出具有持續(xù)釋放能力的藥物輸送系統(tǒng)。將進(jìn)一步對(duì)基于絲素蛋白的基質(zhì)和微粒進(jìn)行研究，以評(píng)估其對(duì)輸送各種藥物類別，特別是用于定點(diǎn)輸送的大分子藥物的適用性。已證實(shí)，通過(guò)噴霧干燥或溶劑誘導(dǎo)與明膠混合的絲素蛋白（SF）從無(wú)規(guī)卷曲到β-折疊的構(gòu)象轉(zhuǎn)變可用于生成多孔基質(zhì)。含絲素蛋白的混合物中絲素蛋白結(jié)晶的發(fā)展可產(chǎn)生藥物傳遞系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)藥物的控制釋放。將進(jìn)一步對(duì)含絲素蛋白的基質(zhì)和微粒進(jìn)行研究，以探索其用于傳遞不同類別藥物的可行性，特別是用于定點(diǎn)傳遞大分子藥物。
研究表明，絲素蛋白（SF）與明膠共混物中SF從無(wú)規(guī)卷曲向β-折疊的構(gòu)象轉(zhuǎn)變——通過(guò)噴霧干燥或溶劑誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)——可用于構(gòu)建多孔基質(zhì)。通過(guò)誘導(dǎo)SF結(jié)晶開發(fā)的含SF共混物，可形成能控制藥物釋放速度的給藥系統(tǒng)。后續(xù)將深入開展含SF基質(zhì)與微粒的研究，以探索其遞送不同類別藥物（特別是用于靶向遞送的大分子藥物）的可行性。
以萘普生為模型藥物構(gòu)建了絲素蛋白載藥平臺(tái)，通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)控實(shí)現(xiàn)了藥物可控釋放。
SF優(yōu)異的生物相容性、可降解性和機(jī)械強(qiáng)度使其成為生物醫(yī)學(xué)和制藥應(yīng)用的理想材料。
結(jié)晶化SF基質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)藥物持續(xù)釋放，未來(lái)研究將聚焦大分子藥物及靶向遞送系統(tǒng)的開發(fā)。
制備絲素蛋白（SF）顆粒，萘普生鈉與絲素蛋白（SF）比例分別按照1:1, 1.5:1, 2:1, 3:1配比。
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設(shè)備
儀器：BUCHI小型噴霧干燥儀 B-290
進(jìn)口溫度：135-200°C
泵流速：6-7mL/min
霧化空氣流速：600L/H（0.75bar）
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實(shí)驗(yàn)流程
表1：低電導(dǎo)率（<10 μS/cm）絲素蛋白處理?xiàng)l件。在 280 納米處測(cè)量并記錄每個(gè)組分的紫外吸光度（空白：用去離子水填充的石英比色皿）。所有組分均置于 60℃的烘箱中 24 小時(shí)，或直至所有液體蒸發(fā)，然后測(cè)定每個(gè)組分干燥后的殘留凈質(zhì)量。使用傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）和 Nicolet 380 Avatar OMNI 采樣器裝置。使用 Carver 壓片機(jī)以 18000 磅的壓力制備含約 0.7%（質(zhì)量比）噴霧干燥粉末的 KBr 壓片。通過(guò)將絲素蛋白溶液澆鑄在聚苯乙烯稱重船表面獲得用于比較的薄膜，并通過(guò)傅里葉變換紅外光譜（FTIR）進(jìn)行分析。
絲的種類 | 脫膠溶液 | 溶解溶液 |
家蠶繭 - 家蠶 | 0.25% Na2CO3 | 9.0 M LiBr |
0.25% Na2SO4 | Ca(NO3)2 4H2O: MeOH (75 : 25)w/w | |
5A 級(jí)生絲 - 家蠶 | 0.25% Na2CO3 | Ca(NO3)2 4H2O: MeOH (75 : 25)w/w |
0.25% C12H25O4 SNa | CaCl2:EtOH:H2O(1:2:8) mole ratio | |
絲素粉 | 無(wú)需 | CaCl2:EtOH:H2O(1:2:8) mole ratio |
表2：部分水解山梨醇酐在與明膠混合物中的 FT-IR 分析。
AmideⅠ(cm-1) | AmideⅡ(cm-1) | |
Pure SF Films | ||
2 kDa SF | 1620 | - |
14 kDa SF | 1624 | 1520 |
100 kDa SF | 1625 | 1519 |
SF/gelatin blends | ||
2 kDa SF (1.8%) | 1636 | 1542 |
12 kDa SF (0.9%) | 1632 | 1540 |
100 kDa SF(1.4%) | 1625 | 1538 |
▲ 圖2：含硫酸鈣基質(zhì)中萘普生的溶解曲線（@）與不含硫酸鈣基質(zhì)的薄膜（A）以及不含硫酸鈣的薄膜（®）的對(duì)比情況（更多詳細(xì)信息見參考文獻(xiàn)原文）
▲ 圖3：噴霧干燥微粒的掃描電子顯微鏡圖像。含噴霧干燥微粒的 SF 溶液（a），SF 與 NS 混合比例為 2:1 的噴霧干燥微粒溶液（b），額外添加 5%乙醇的噴霧干燥微粒溶液（c），以及 SF 與 NS 混合比例為 2：1 并額外添加 5%乙醇的噴霧干燥微粒溶液（d）。
▲ 圖4：SF/明膠/甘油基質(zhì)的傅里葉變換紅外光譜圖
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參考文獻(xiàn)
Design and characterization of a Silk-Fibroin-Based Drug Delivery Platform Using Naproxen as a Model Drug
Tatyana Dyakonov, Chue Hue Yang, Derek Bush, Saujanya Gosangari, ShingaiMajuru, and Aqeel Fatmi
(PDF) Design and Characterization of a Silk-Fibroin-Based Drug Delivery Platform Using Naproxen as a Model Drug
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