制备壳聚糖负载乳铁蛋白微粒的研究进展

孙尧，王雷，李瑶，曹涤非，黄国庆，薛佳莹，王东凯，吴琼，赵金海（黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨150020）



制备壳聚糖负载乳铁蛋白微粒的研究进展

孙尧，王雷，李瑶，曹涤非，黄国庆，薛佳莹，王东凯，吴琼，赵金海
（黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨150020）

摘要：乳铁蛋白是具有广泛生物学功能的蛋白类治疗药物，直接通过口服乳铁蛋白给药虽然便捷，但蛋白类药物从消化系统进入血液循环需要克服大量障碍，而壳聚糖作为负载蛋白类药物载体在保持自身缓释特性的同时，还可以保护对环境敏感的蛋白类药物免受降解，因而是载药微粒的理想组合，针对壳聚糖负载乳铁蛋白类微粒制备的研究情况进行综述。

关键词：乳铁蛋白；壳聚糖；载药微粒；口服给药；制备

乳铁蛋白（lactoferrin,Lf）属于转铁蛋白家族，广泛分布于哺乳动物组织及其分泌液中［1］，该蛋白表现出多方面生物学功能的同时不存在毒副作用，具有极佳的药用前景。口服给药摄入乳铁蛋白的方法最为直接与便捷，但此过程对于蛋白类药物仍存在技术障碍，药物稳定性、消化道循环时间等因素都会对口服蛋白类药物吸收效果产生影响，因此在设计乳铁蛋白口服给药系统时需要考虑以下因素：第一，给药系统的安全性及生物相容性。第二，药物包封率。第三，保留或提升乳铁蛋白的治疗效果［2］。

壳聚糖作为新型药物载体材料，具有良好的生物相容性、生物降解性、生物黏附性和促进药物吸收的作用［3］，与蛋白类药物形成载药体系时，由于蛋白分子量大、荷电、物理吸附及静电吸引的作用都较强，制备出的体系更稳定（药品泄露减少），包封率更可观，在保持自身缓释特性的同时，还可以保护对环境敏感的蛋白类药物免受降解。此外，通过壳聚糖作为载体负载乳铁蛋白，可以使其免受消化道内蛋白酶的影响，从而使其到达肠道与肠道内大量乳铁蛋白受体特异性结合。

1　壳聚糖负载乳铁蛋白微粒制备

壳聚糖作为载体，可以提升附着力及黏液凝胶层穿透力，Onishi等［4］最早利用乳化-溶剂挥发法合成壳聚糖负载牛乳铁蛋白微粒，其流程如下：壳聚糖与牛乳铁蛋白溶于水相后，与有机相混合形成w/o型乳状液，利用旋转蒸发器使乳状液中的水挥发，得到微粒的平均直径为4.9μm。由于壳聚糖在胃酸环境下会溶胀并分解，进而影响乳铁蛋白的生物利用度，Ken-Ichi等［5］将载体改进为壳聚糖包覆海藻酸盐/钙复合微粒，该方法将海藻酸钠同牛乳铁蛋白溶于水，加入液体石蜡及氯化钙形成w/o型乳状液，水挥发后形成包含乳铁蛋白的海藻酸盐/钙微粒，将微粒重悬于壳聚糖溶液并搅拌，离心后得到微粒大致呈现球形，直径约为1～2μm，在体外模拟胃部及小肠环境条件观察微粒控释效果，结果表明0.25％及0.5％浓度（w/v）的壳聚糖溶液条件下可以延长乳铁蛋白的控释时间。将乳铁蛋白进行荧光标记后的电镜图片显示，与对照组载体相比，在胃部pH环境下，载药粒没有发生溶胀，其核心部分仍然坚实，在小肠pH环境下微粒并未完全降解，而对照组由于降解的原因使得溶液整体呈现荧光。

此前有研究［6］表明，口服的牛乳铁蛋白在小肠内抗降解性与其铁饱和度直接相关，在此基础上，Kanwar等［7］制备了可吸附Fe-bLf的壳聚糖包覆磷酸钙纳米载体，将磷酸钙悬液与Fe-bLf混合并持续搅拌，Fe-bLf通过静电作用与晶核结合后，将悬液离心干燥，随后加入壳聚糖溶液，持续搅拌同时缓慢滴加交联剂三聚磷酸钠（TPP），干燥后得到的微粒利用海藻酸凝胶进行包裹，以提升微粒体系在胃肠道中抗降解能力。形成的载药粒呈现球形形态，粒径大小为207±39.1 nm，海藻酸凝胶包裹后，粒径增至344±50.4 nm。模拟胃部及小肠pH环境，将载体在HCl及PBS缓冲液孵育后通过SDS-PAGE电泳进行观察，结果表明：碱性环境孵育4h后开始出现较为明显的条带，说明外层海藻酸盐开始降解，而酸性环境下孵育6h后出现特异性条带，即该体系在碱性环境下药物总释放量高于酸性环境。

国内目前相关研究报道较为有限，其中徐文洲等［8］通过乳化交联法制备载乳铁蛋白壳聚糖微球，将壳聚糖与乳铁蛋白混合后缓慢加入含乳化剂Span80的液体石蜡溶液，持续搅拌并滴加TPP溶液，离心后得到大小为30～50μm的微粒。杨帆等［9］将乳铁蛋白壳聚糖混合后滴加于TPP和纤维素磷酸钠（NaCS）的混合溶液，持续磁力搅拌，洗涤干燥后得到载体微球。

2　存在的问题

目前主要的制备方法有乳化交联法与离子交联法，乳化交联法根据药物与载体材料的特性制成稳定的乳液体系，持续搅拌并加入交联剂，利用交联剂当中的活性基团与壳聚糖的氨基和羧基发生交联反应得到载药粒［10］，该方法所加入的交联剂通常存在一定毒性，不适用于口服药物；而离子交联法采用TPP作为交联剂对壳聚糖进行离子诱导凝胶化，在一定pH环境下壳聚糖的质子化氨基可以与TPP的磷酸根作用，该反应操作简便，不需加入有机溶剂，但得到载药粒粒径通常受壳聚糖的分子量、脱乙酰度、黏度、投药浓度、投药比例等诸多因素的影响，通过该方法获得适用于口服药物的载药粒，仍需要对反应条件进一步优化。

载药体系通常在胃部pH环境仍有一定程度的释放，一方面可能是因为目前制球方法尚未让物质间充分反应，另一方面是聚合物对酸的抗腐蚀力较弱；载药微粒的分离和干燥条件也需要严格控制，避免颗粒间发生交联，以及在分离干燥过程中产生的药物泄露；与此同时，TPP作为广泛应用的阴离子交联剂，对交联反应体系影响的定量分析的研究仍然有限［11］。

3　结语与展望

壳聚糖同乳铁蛋白结合形成载药微粒，在保护蛋白类药物同时展现出较好的控释效果，在分离提纯技术改进以及载药微粒制备方法完善的基础上，该载药微粒在口服给药方面有潜在的应用价值。壳聚糖及其衍生物都可以作为乳铁蛋白等蛋白类药物载体，该体系的完善对口服药物新剂型的研发有着积极的作用。

参考文献：

［1］金亮.乳铁蛋白的功能及其应用［J］.食品安全导刊，2014，（08）：46-47.

［2］Xudong Yao, Craig Bunt, Jillian Cornish, Siew-Young Quek, Jingyuan Wen.Oral Delivery of Lactoferrin:A Review［J］.International Journal of Peptide Research and Therapeutics，2013，19（2）：125-134.

［3］欧歌，廖德华，张凯，等.采用离子交联法制备壳聚糖胰岛素纳米粒的研究进展［J］.中南药学，2013，11（02）：116-119.

［4］Onishi H，Machida Y，Koyama K.Preparation And In Vitro Characteristics Of Lactoferrin-Loaded Chitosan Microparticles［J］.Drug Development & Industrial Pharmacy，2007，33（6）：641-647.

［5］Ken-Ichi K，Hiraku O，Osamu S，et al.Preparation and in vitro evaluation of chitosan-coatedalginate/calciumcomplexmicroparticlesloadedwith fluorescein-labeled lactoferrin.［J］.Yakugaku Zasshi Journal of the Pharmaceutical Societyof Japan，2009，129（12）：1507-1514.

［6］Troost F J，Steijns J，Saris WH，et al.Gastric digestion ofbovine lactoferrin in vivo in adults［J］.Journal of Nutrition，2001，131（8）：2101-2104.

［7］Jagat R，Kanwar，Ganesh，Mahidhara，Rupinder K，Kanwar.Novelalginate-enclosed chitosan-calcium phosphate-loaded iron-saturated bovine lactoferrin nanocarriers for oral delivery in colon cancer therapy［J］.Nanomedicine，2012，7（10）：1521-1550.

［8］徐文洲，马宁，阿兰，等.载乳铁蛋白壳聚糖微球/nHA/Co复合材料的制备［J］.口腔医学研究，2012，28（3）：195-197，201.

［9］杨帆，姚善泾.一种新型的负载蛋白质药物微球的制备和释药性能［J］.高校化学工程学报，2014，（05）：1023-1030.

［10］邓阳全，邵丽，杨银，等.乳化交联法在载药微球制备中的应用及研究进展［J］.世界科技研究与发展，2009，31（1）：36-39.

［11］杨帆.以壳聚糖/NaCS/TPP为载体材料的负载蛋白药物微球的制备与释药性质研究［D］.杭州：浙江大学，2013.

Research Progress in Preparation of Lactoferrin-loaded Chitosan Particles

SUNYao, WANGLei, LI Yao, CAODi-fei, HUANGGuo-Qing, XUE Jia-ying, WANGDong-kai, WUQiong, ZHAOJin-hai
(Institute of Advanced Technology, Heilongjiang Academyof Sciences, Harbin 150020, China)

Abstract:As kind of therapeutic protein drug, lactoferrin (Lf) has a wide range of biological functions, direct oral delivery of Lf is the most convenient way, however, to enter the blood circulation through digestion system, it should tackle multiple barriers.Chitosan has been widely applied as drug carrier, especially for proteins and peptides, in this case, Chitosan could retain its characteristics of slowrelease and prevent fragile compound fromdegradation.This article reviews the research on preparation oflactoferrin-loaded chitosan particles.

Key words:Lactoferrin; Chitosan; Drug-carrier; Oral-delivery; Preparation

作者简介：孙尧（1989-），男，黑龙江哈尔滨人，硕士，研究实习员，从事生物技术研究。

基金项目：黑龙江省科学院青年创新基金

收稿日期：2016-01-10

中图分类号：TS252.1

文献标志码：A

文章编号：1674-8646（2016）02-0014-02