【摘要】：胰島素注射是當(dāng)前臨床上對胰島素依賴型糖尿病患者最普遍的治療方式。長期注射胰島素,易造成患者注射部位出現(xiàn)炎癥、硬結(jié)和過敏等副作用,給病人帶來極大的痛苦和心理負(fù)擔(dān)。同時(shí),糖尿病患者自身血糖代謝失調(diào),易引發(fā)一系列并發(fā)癥甚至導(dǎo)致胰島素休克致命。為了解決以上問題并實(shí)現(xiàn)血糖濃度的自我調(diào)控,本論文制備了一種葡萄糖響應(yīng)性口服胰島素納米給藥系統(tǒng),基于血糖濃度高低,設(shè)計(jì)出能夠智能調(diào)節(jié)胰島素釋放的“納米開關(guān)”,該開關(guān)可實(shí)現(xiàn)在高血糖濃度下被“打開”迅速釋放胰島素而在正常血糖濃度下處于“關(guān)閉”狀態(tài)緩慢釋放藥物的功能。本論文的主要研究工作概括如下:首先,構(gòu)建了葡萄糖響應(yīng)性自組裝納米粒。通過化學(xué)改性的方法用2-硝基咪唑(2-nitroimidazole,NI),L-半胱氨酸(L-cysteine,CYS)修飾海藻酸鈉(sodium alginate,ALG)制備具有雙親性的2-硝基咪唑-L-半胱氨酸-海藻酸鈉(NI-CYS-ALG)聚合物,再通過超聲自組裝的方式用NI-CYS-ALG制備共載胰島素(insulin,INS)和葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOx)的納米粒(glucose-responsive nanoparticles,GR-NPs)。GR-NPs中2-硝基咪唑可響應(yīng)葡萄糖氧化酶催化葡萄糖造成的局部低氧環(huán)境,由疏水結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成親水性的2-氨基咪唑,實(shí)現(xiàn)葡萄糖響應(yīng)釋放胰島素功能;此外,GR-NPs中半胱氨酸具有一定消化酶抑制作用和生物黏附性,可用于胰島素口服給藥。通過核磁(~1H NMR)、紅外(FTIR)鑒定改性聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu);通過透射電鏡(TEM)、動(dòng)態(tài)光散射(DLS)對納米粒進(jìn)行表征,納米粒粒度均一,分散穩(wěn)定;單因素考察不同CYS/ALG質(zhì)量比對聚合物接枝度、黏附性的影響,以及對納米粒的載藥性能及黏附性能的影響,結(jié)果顯示在CYS/ALG質(zhì)量比為2:1時(shí),納米粒具有良好的黏附性及載藥性能,篩選其為最優(yōu)配方。其次,對葡萄糖響應(yīng)性自組裝納米粒進(jìn)行體外性能評價(jià)。選擇CYS/ALG質(zhì)量比為2:1配方的聚合物制備納米粒,考察其pH穩(wěn)定性、抗酶降解作用及葡萄糖響應(yīng)性。該納米粒在不同pH的PBS中緩慢釋放,且在人工胃/腸液中有較高的胰島素殘留量,具有良好的pH穩(wěn)定性和抗酶降解作用。此外,納米粒在高糖溶液中,隨時(shí)間增加其粒徑增大、2-硝基含量減少、溶液pH降低、胰島素累積釋放較快,表現(xiàn)出一定的葡萄糖濃度響應(yīng)性。采用圓二色性光譜(CD)對比分析釋放前后胰島素的構(gòu)象,結(jié)果顯示兩種胰島素的二級結(jié)構(gòu)相似沒有明顯改變。糖尿病小鼠體內(nèi)研究結(jié)果顯示,GR-NPs中胰島素具有良好的生物活性,可使糖尿病小鼠維持正常血糖達(dá)24 h,具有長效口服降血糖效果。最后,對葡萄糖響應(yīng)性納米粒的降血糖作用和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理進(jìn)行考察。GR-NPs經(jīng)糖尿病大鼠口服給藥后具有明顯的降血糖效果,可使其維持血糖正常值長達(dá)14 h,而正常大鼠口服給藥后無明顯的降血糖作用�；铙w成像、小腸熒光標(biāo)記觀察結(jié)果顯示GR-NPs經(jīng)口服后不會被立即排出體外,可延長其在小腸部位的滯留,促進(jìn)藥物吸收。小腸組織切片經(jīng)HE染色觀察,結(jié)果顯示GR-NPs具有良好的生物安全性,可用于口服給藥。此外,通過考察GR-NPs的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn),初步探索了納米粒的跨膜吸收機(jī)制。以Caco-2細(xì)胞為模型,通過激光共聚焦顯微鏡(CLSM)觀察GR-NPs對Caco-2肌動(dòng)蛋白微絲(F-actin)和緊密連接蛋白(ZO-1、Occludin)的分布的影響,研究結(jié)果表明GR-NPs可通過改變F-actin完整性、引起ZO-1蛋白重新分布來打開細(xì)胞緊密連接結(jié)構(gòu),以促進(jìn)納米粒的跨膜吸收。綜上所述,本論文構(gòu)建的葡萄糖響應(yīng)性納米遞送系統(tǒng)具有抗消化酶降解作用,表現(xiàn)出良好的生物黏附性和葡萄糖響應(yīng)性,在糖尿病鼠口服給藥后有明顯的降血糖作用,為I型糖尿病無創(chuàng)口服給藥治療的發(fā)展提供了可能,也為蛋白、多肽類藥物的口服吸收提供了一種新思路。
【圖文】：

小腸黏膜的物理屏障：黏液層和上皮組織

-硝基咪唑-L-半胱氨酸-海藻酸鈉（NI-CYS-ALG）聚合物合成示意圖
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R943;TB383.1

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本文編號：2662505