透析制备硫醇化壳聚糖干凝胶，用于口腔粘膜给药
简介
黏膜黏附作为新型的给药途径，近年来逐渐受到制药界的关注。壳聚糖是一种聚氨基多糖，具有黏膜黏附特性，可增强药物在黏膜内的滞留时间，从而提高其生物利用度。壳聚糖为亲水性，含有功能性氨基基团和阳离子电荷，这些特性使其成为大分子药物的理想递送工具，但其在中性或碱性介质中溶解性较差，限制了其使用。
通过对壳聚糖分子基团进行化学修饰，可优化其功能，如有研究表明，含硫醇基团的聚合物具有更高的黏附特性。含硫醇基的化合物可通过酰胺键共价结合到氨基基团，其中，配体（如巯基乙酸TGA）的羟酸基团经水溶性碳化二亚胺介导，通过氨基基团与壳聚糖偶联。TG-壳聚糖具有更出色的黏膜黏附特性，即聚合物的硫醇基团与粘液层中富含半胱氨酸的糖蛋白亚结构域可形成更强的共价结合键。
聚合物的黏膜黏附特性受诸多因素影响，包括聚合物的分子量、浓度及干燥方法，如冻干获得的TG-壳聚糖具有比有机溶剂沉淀干燥获得产物更出色的黏膜黏附特性。向聚合物剂型中添加增塑剂也可增强韧性和流动性，降低脆性。
本文通过透析-冻干法制备TG-壳聚糖干凝胶，并评估其作为口腔黏膜给药的特性。
实验
TG-壳聚糖制备时，将500mg壳聚糖溶于50ml 0.1M HCl，加入等量的500mg 巯基乙酸，用1M NaOH将pH值调节为5，加入50mM EDAC，以激活TGA的羟基基团。连续搅拌并室温孵育4h后，将获得的硫醇化聚合物加入8-10kD Spectra/Por Float-A-Lyzer G2即用型透析装置内，并在不同水性介质中透析，以去除未结合的TGA，多步透析的介质顺序为：5L 5mmol/L HCl中透析8h、含有1% NaCl的5mmol/L HCl中透析两个8h以防止阳离子壳聚糖和阴离子巯基配体间的离子反应、最后以5L 5mmol/L HCl于暗处透析两个8h。透析获得的产物直接用于凝胶制剂或冻干，于4℃储存以进一步分析。使用Ellman反应和标准半胱氨酸HCl曲线确定偶联的硫醇基团数量。使用凝胶渗透层析法监测壳聚糖和TG-壳聚糖分子量。
向回收的透析后凝胶内分别加入10%的甘油增塑剂和甘露醇冷冻保护剂，并载入50%的BSA作为模式蛋白药物。最终含有1%（w/v）TG-壳聚糖的凝胶于室温下连续搅拌30min，获得均匀混合液，室温下保存去除气泡。
将TG-壳聚糖-BSA转移至模具内，使用含退火步骤的自动冻干循环工艺冻干。冻干的干凝胶置于硅胶上，放入干燥器，以降低水含量，维持蛋白质稳定性。
使用ATR-FTIR光谱、CD光谱、X射线衍射及扫描电镜对对TG-壳聚糖凝胶进行分析鉴定。同时检测了凝胶的药物载入效率、膨润度、含湿量、体外黏膜黏附能力以及药物溶出度。
讨论
冻干后获得的样品结构完整、性能良好，且个指标均在可接受范围内，说明本实验成功制备了可通过口腔黏附进行药物递送的稳定TG-壳聚糖干凝胶。含增塑剂和冷冻保护剂的载药干凝胶的规格受退火和硫醇化工艺的影响，但不会影响蛋白质构象稳定性。而检测结果也显示，冻干后干凝胶的湿含量、膨润度、黏膜黏附特性和显微结构受硫醇化过程的影响。冻干循环中的退火步骤有助于干凝胶获得所需的多孔结构，从而优化干凝胶的水合、黏膜黏附以及药物释放指数。最后获得产物为高机械强度的产物，可长期稳定储存。这些结果都表明新型冻干硫醇化壳聚糖可通过黏膜黏附用于蛋白药物递送。
