胰岛素口服给药系统的设计与表征文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

1. 课题拟研究的问题

胰岛素是脊椎动物胰岛B细胞分泌的多肽类激素，它能有效控制血糖，保护胰岛B细胞功能，预防、延缓糖尿病并发症的发生，是胰岛素依赖型糖尿病治疗的首选药物，在糖尿病治疗中一直占据重要地位。目前胰岛素主要通过皮下或肌肉注射的形式给药，虽然注射给药生物利用度较高，维持时间长，疗效好，但是也存在一定的缺陷，比如给药不方便，患者顺应性差，长期注射还会导致肌肉萎缩，出现炎症，硬结，过敏等副作用和耐药性，此外注射剂的制备工艺复杂，对原料药纯度要求高，成本高，所以为了改善人们用药的窘境，国内外的研究学者们一直致力于胰岛素其他剂型的研究，其中的给药途径主要包括肺部吸入，口腔黏膜，透皮，直肠，鼻腔和口服，因为口服方便又比较容易被大众所接受，所以胰岛素的口服给药系统一直是科学人士们研究的主要方向和热点。但是胰岛素作为蛋白多肽类物质口服具有首过效应，疗效低，稳定性差等缺点，所以本课题旨在通过了解胰岛素口服给药生物利用度低的主要原因，并根据其原理设计合理的实验方案提高胰岛素的口服生物利用度，改善糖尿病人服用胰岛素的依从性，减轻注射带来的痛苦，不便和耐受性。

1. 文献综述：

胰岛素直接口服给药生物利用度低，稳定性差，疗效微弱，通过查阅文献了解到造成这种现象主要有以下两个原因，一是人体胃肠道内对蛋白多肽类药物的吸收屏障，包括物理化学屏障和酶屏障，物理化学屏障[1]是由单层柱状型肠上皮细胞和皮下组织在肠腔内形成的线性肠上皮层，这些细胞之间通过紧密连接形成一道细胞间隙只有1nm宽的物理屏障，而这些紧密连接的接头和封闭带又是蛋白多肽类亲水性大分子药物的转运通道，此外肠上皮细胞表层还有一层由水,电解质,酶蛋白-多糖复合物等组成的带负电荷的黏液层，使得在小肠内的碱性环境下带负电荷的蛋白质难以附着在上面;酶屏障[2]是指人体胃肠道内由各种酶所构成的分解消化蛋白类物质的酶系统，这些蛋白酶和水解酶是导致胰岛素进入体内失活的主要原因，它们能将胰岛素分解为没有活性的多肽大分子化合物，导致其失去原有的降血糖的活性结构；二是在蛋白类药物自身的性质问题，胰岛素为大分子药物并且容易受外界环境的影响而失活，自身稳定性差，所以在加工过程中酸碱，温度和有机溶剂的变化都会导致其结构受到破坏而使其丧失活性[3]，并且蛋白多肽类物质生物半衰期短，口服后在体内维持疗效时间短。

一般情况下微粒通过胃肠道细胞膜有以下5种途径[4]：细胞旁路途径，跨膜转运，受体介导转运，载体介导转运和M细胞转运。但由于胃肠道细胞间隙只有1nm左右，所以大于该直径的粒子无法直接通过细胞旁路途径吸收，故细胞旁路通道不是主要的吸收途径；受体介导的转运具有高效，特异性高，不受分子量大小的限制等优点，但是需要修饰蛋白使其能够与特异部位的受体结合发挥作用；载体介导的途径是通过小分子载体将药物递送到相应的位置，该途径也能精确高效的完成药物的递送，但前提是有合适的，无毒的小分子载体，并且必要的时候还需要对药物进行修饰才能达到转运的目的；M细胞是黏膜免疫系统中一种特化的抗原转运细胞，主要存在于上皮组织的派尔集合淋巴结中，能将抗原由肠腔转运到淋巴组织从而诱导免疫应答，Buda A[5] 等人的研究表明M细胞可通过产生网格蛋白有被小泡和被膜小窝等方式达到吸附吞噬微粒的目的，表明微米级别的粒子可以被派尔集合淋巴结摄取，并通过跨膜转运的方式吸收进入体循环，此外Jani P[6]等人的研究表明M细胞对非离子化纳微球的亲和性比对离子化的纳微球和带正电荷的纳微球更高，其能选择性的吸收粒径在1-400nm的微粒，所以可以考虑将蛋白多肽制成不带电的粒径在100-400nm之间的微粒使其通过M细胞的跨膜转运功能达到使胃肠道吸收胰岛素的目的。吴琼珠[7]等用大鼠体内小肠段回流实验，研究以硬脂酸纳米粒为载体的胰岛素在小肠各部位的吸收情况，实验表明回肠是胰岛素微粒吸收的最佳部位，推测这也是因为回肠部位具有丰富的peyer节，微粒可选择性的趋向于peyer节的表面，通过M细胞转运并吸收。综上所述，用微球包封的胰岛素具有以下优点：1.粒径小于400nm的微球可在胃肠道的peyer淋巴结集中积累并以完整的结构通过淋巴结集的M细胞将药物释放进入体循环；2.胰岛素因为包裹在微球内从而减少了胃肠道的蛋白酶和水解酶的破坏，避免了胃肠道的首过效应，增加了其吸收的概率。

1. 研究方法和技术路线

用羟丙甲基纤维素酞酸酯做为胰岛素的肠溶包衣材料，使其避免胃肠道的破坏，用壳聚糖[8]作为生物黏附剂，增加其在肠黏膜上的粘附性，此外利用PH缓冲系统[9]使其到达回肠部位时为非离子性粒子，并且使其粒径小于400nm，最后利用回肠定位技术使其达到回肠部位再释放。微粒制成后，用大鼠建立给药模型，取同等数量并且身体状况相似的大鼠分为三组，一组灌胃未包衣的纯胰岛素，二组灌胃制备的包衣的纳米回肠定位微粒，三组尾静脉注射胰岛素，最后尾静脉取血并用血糖测量仪分别测量给药前和给药后的0，0.5，1，2，4，6，8，10的血糖浓度，分别比较第一组和第二组，第二组和第三组的胰岛素的生物利用度，并以尾静脉注射的生物利用度为1，计算口服制备微粒的生物利用度。

参考文献：

1. Zhang Y, Chan H F, Leong K W. Advanced materials and processing for drug delivery: The past and the future J . Advanced Drug Delivery Reviews, 2013 , 65 ( 1 )：104-120
2. Shen L. Tight junctions on the move: Molecular mechashy;nisms for epithelial barrier regulation [ J ]. Annals of the New York Academy of Sciences, 2012, 1 258 ( 1 )：9-18
3. Du Z, Tang C , Guan Y , et al. Bioactive insulin microparticles produced by supercritical fluid assisted atomization with an enhanced mixer [ J ]. International Journal of Pharmaceutics, 2013 , 454( 1) ： 174- 182
4. Yun Y, Cho YW, Park K. Nanoparticles for oral delivery: targeted nanoparticles with peptidic ligands for oral protein delivery [J]. Adv Drug Deliv Rev, 2013, 65(6): 822—832.
5. Buda A, Sands C, Jepson MA. Use of fl uorescence imaging to investigate the structure and function of intestinal M cells [J]. Adv Drug Deliv Rev, 2005, 57(1): 123—134.
6. Jani P, Halbert G W, Langridge J, et al. The Uptake and Translocation of Latex Nanospheres and Microspheres after Oral Administration to Rats [J]. J. Pharm. Pharmacol., 1989, 41(12): 809minus;812.
7. 吴琼珠，平其能，胰岛素硬脂酸纳米粒的制备及其降血糖作用【J】,中国医药工业杂志，2003，34（1）：19-21
8. 吴正红，平其能，雷晓敏等TMC包覆胰岛素脂质体的研究【J】中国药学杂志，2003，38（9）：678-682
9. 李益，以酸性缓冲体系做稳定剂的口服胰岛素微球的构建及对糖尿病大鼠的药效学【D】,天津：天津大学，2015