氨基修饰树枝状介孔二氧化硅共载纳米复合粒子、制备方法及应用与流程

本发明属于纳米药物载体与脱发治疗，具体涉及一种氨基修饰树枝状介孔二氧化硅共载纳米复合粒子、制备方法及应用。

背景技术：

1、近年来，脱发问题全球高发，涵盖雄脱、斑秃、产后休止期脱发等，发病年龄持续年轻化。临床常用米诺地尔、非那雄胺、度他雄胺及中药生发成分等防脱药物对雄激素性脱发进行治疗，此类药物的使用容易导致头皮干燥、血压波动、心悸等问题的发生，且仅限药物使用，不利于脱发的日常治疗和维护。

2、吡咯烷基二氨基嘧啶氧化物（可比落）为米诺地尔结构改性衍生物，生发防脱活性与米诺地尔相当且性质更温和，刺激性更低，中日及欧美均批准其作为功效原料添加于防脱洗护精华、洗发产品中，仅作日常头皮护理使用。但可比落水溶性差、皮肤渗透能力弱、透皮

3、吸收率低、生物利用度差、药物释放速度快、作用时间短等缺点，大幅限制了生发功效的发挥。

4、槲皮素为天然黄酮类物质，兼具抗氧化、抗炎、促血管生成作用，可促进毛发生长，其纳米制剂在脱发治疗领域应用潜力突出。树枝状中空介孔sio2纳米球孔道结构特殊、比表面积与孔容大，是优质药物载体；经氨基化改性后表面带正电，既能通过静电作用吸附负电药物，又可提升材料分散性与生物相容性。

5、现有技术中，福州大学的cn104027814b号专利公开了一种通过氨基修饰后双重载药的介孔二氧化硅纳米微球，其技术方案为：以传统stber法制备msn，经aptes氨丙基化修饰后，通过酰胺键化学偶联方式在msn表面负载第一层熊果酸（ursolicacid），再通过物理吸附在孔道内负载第二层熊果酸。然而，该方案存在以下局限性：（1）采用的是传统msn而非树枝状介孔结构，载药空间和孔道可及性有限；（2）双重载药的活性成分均为同一药物（熊果酸），未涉及不同类型活性药物的协同共载和分区定位；（3）第一层药物通过酰胺共价键固定在表面，药物释放需要通过化学键断裂，不利于实现可控缓释；（4）以肿瘤治疗为导向，未见涉及脱发治疗或头皮护理的技术启示。

6、南方医科大学的cn120643454a号专利申请公开了一种吡咯烷基二氨基嘧啶氧化物（可比落）超分子纳米囊泡，采用甘草酸、乙酰基四肽-2与可比落通过超分子自组装形成纳米囊泡。该方案虽然提升了可比落的溶解度和毛囊靶向性，但其载体为脂质囊泡结构，热力学稳定性和载药稳定性不及无机介孔材料，且未涉及与槲皮素的协同共载。

7、华中科技大学的cn109528725b号专利公开了一种含二氨基嘧啶氧化物和吡咯烷基二氨基嘧啶氧化物的纳米组合物，包含多种活性成分通过磷脂等材料形成的脂质纳米载体。该方案涉及多元活性成分的共输送，但活性成分混合负载于脂质载体中，未实现不同活性成分在载体中的分区定位和程序化释放。

8、综上，现有技术中尚不存在采用氨基修饰树枝状介孔二氧化硅作为载体，将防脱活性药物（特别是吡咯烷基二氨基嘧啶氧化物/可比落）负载于辐射状介孔孔道内部、同时将槲皮素吸附于外表面以实现分区协同共载和长效缓释的技术方案。如何在同一纳米载体上实现两种不同药理机制的活性物质——防脱活性药物（促血管生成和毛囊激活）与槲皮素（抗氧化抗炎）——的空间分区定位和协同长效释放，从而构建多靶点、高稳定性、高生物利用度的防脱发纳米给药体系，是本领域亟待解决的关键技术问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于氨基修饰树枝状介孔二氧化硅的共载纳米复合粒子，其能够将防脱活性药物（特别是可比落）高效负载于dmsn的辐射状介孔孔道内部，同时将槲皮素吸附于纳米粒子外表面及近表面孔道区域，从而实现两种不同药理机制的活性物质在同一纳米载体上的空间分区定位；通过氨基修饰层提供的正电荷环境以及氢键和静电相互作用实现药物的稳定固载，在头皮微环境（ph5.5）中实现防脱活性药物和槲皮素的同步协同长效缓释（72小时持续释放，无突释效应）；同时利用介孔二氧化硅骨架的遮光屏障效应和隔离溶解氧功能，显著提升防脱活性药物的光稳定性和储存稳定性。由此，构建一种多靶点、长效、高生物利用度的防脱发纳米给药体系，克服游离可比落水溶性差、透皮吸收率低、光稳定性差和作用时间短等缺陷。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种基于氨基修饰树枝状介孔二氧化硅的共载纳米复合粒子，包括，

4、树枝状介孔二氧化硅纳米粒子，具有由中心向外周辐射状延伸的介孔孔道结构，所述介孔孔道的孔径为7.17±0.3nm；

5、氨基修饰层，通过含氨基的硅烷偶联剂共价接枝于所述树枝状介孔二氧化硅纳米粒子的孔道内壁及外表面，赋予粒子表面正电荷；

6、防脱活性药物，负载于所述氨基修饰的树枝状介孔二氧化硅纳米粒子的介孔孔道内部；

7、槲皮素，吸附于已负载所述防脱活性药物的纳米粒子的外表面及近表面孔道区域，与所述氨基修饰层通过氢键和/或静电相互作用结合。

8、在一些实施例中，所述防脱活性药物为可比落。所述防脱活性药物与所述槲皮素的质量比为1:0.33～1:0.5。所述树枝状介孔二氧化硅纳米粒子的平均粒径为70±20nm，比表面积为685 m2/g，孔容为2.15 cm3/g。所述含氨基的硅烷偶联剂优选为3-氨丙基三乙氧基硅烷（aptes）。

9、在本发明的一个实施方案中，所述防脱活性药物与所述槲皮素各自以无定形态（非结晶态）均匀分散于所述纳米复合粒子中，这一无定形分散态显著提升了两种难溶性活性物质的水溶性和溶出速率。所述纳米复合粒子中所述防脱活性药物与所述槲皮素的总载药率为15%～35%（质量百分比）。

10、在本发明的优选实施方案中，在ph5.0～6.0的缓冲介质（模拟健康人体头皮微环境，ph≈5.5）中，于32～37℃（人体体表温度）条件下，所述纳米复合粒子中所述防脱活性药物在72小时内的累计释放率为10%～30%，且释放曲线无突释效应（即首小时内释放量不超过累计释放量的20%）。在4500lx±500lx紫外光照射48小时后，所述纳米复合粒子中所述防脱活性药物的活性保留率≥65%，优选≥75%，相对于游离状态（活性保留率通常＜40%）有大幅提升。通过纳米载体负载后，所述吡咯烷基二氨基嘧啶氧化物在超纯水中的饱和溶解度相对于游离状态提高至少3倍，优选提高4～6倍。

11、本发明还提供一种氨基修饰树枝状介孔二氧化硅共载纳米复合粒子的制备方法，包括以下步骤：

12、s1（dmsn模板合成）：以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵（ctac）为模板剂、正硅酸四乙酯（teos）为硅源、环己烷为油相扩孔剂，在三乙醇胺（20%）存在下通过乳液辅助溶胶-凝胶法制备树枝状介孔二氧化硅纳米粒子。具体地，将ctac和三乙醇胺溶液（20%）溶于去离子水中形成混合溶液，60～80°c油浴中温和搅拌成无色澄清透明溶液，在搅拌下依次加入teos和环己烷混合均匀。沿壁缓慢滴加至上述水溶液上层，保持下层水相搅拌，油相静止。保持60～80°c继续搅拌反应18～24小时。反应完成后，冷却、离心分离，用去离子水洗涤并干燥，得到含有ctac模板的dmsn原粉。将所述含有ctac模板的dmsn原粉放入马弗炉中，设置升温程序：升温速率：1.0～1.5°c/min，目标温度：550～600°c，保持时间：6～12小时，煅烧结束后，关闭马弗炉，待炉温降至室温后取出，即为dmsn。

13、s2（氨基化修饰）：将步骤s1制得的树枝状介孔二氧化硅纳米粒子在惰性气氛（如氮气气氛）保护下，于无水有机溶剂（优选无水甲苯）中与含氨基的硅烷偶联剂进行回流反应。所述含氨基的硅烷偶联剂优选为3-氨丙基三乙氧基硅烷（aptes），aptes与dmsn的体积质量比为0.2～0.5 ml:1.0～1.5 g。回流温度为100～120℃，回流时间为12～24小时。反应结束后，自然冷却至室温，除去溶剂（旋蒸或倾倒），用无水乙醇洗涤，于80℃真空干燥24小时，得到氨基修饰的树枝状介孔二氧化硅纳米粒子（dmsn-nh2）。

14、s3（孔道内载药）：将步骤s2制得的氨基修饰的树枝状介孔二氧化硅纳米粒子分散于含防脱活性药物的有机溶液中，避光搅拌浸渍，使所述防脱活性药物通过浓度梯度驱动和氨基-药物分子间相互作用进入并负载于所述介孔孔道内部。所述防脱活性药物优选为可比落。所述有机溶剂为无水乙醇，所述可比落的浓度为1.0～5.0 mg/ml，浸渍时间为12～24小时，温度为20～30℃。浸渍结束后，以8000～12000 rpm离心8～15分钟分离，用无水乙醇洗涤以去除表面游离药物，干燥得到孔道内负载防脱活性药物的中间产物（dmsn-nh2@kop）。

15、s4（外表面吸附槲皮素）：将步骤s3所得中间产物分散于含槲皮素的有机溶液（优选槲皮素的无水乙醇溶液，浓度为0.5～3.0 mg/ml）中，避光搅拌吸附6～12小时，温度为20～30℃。吸附完成后，采用低速离心方式（2000～5000 rpm，10～15分钟）进行温和固液分离，仅用少量无水乙醇短时漂洗1～3次以去除外层物理吸附不牢固的槲皮素，同时保留已通过氢键等强相互作用稳定吸附的槲皮素层。最后于35～45℃低温真空干燥，得到最终产品dmsn-nh2@kop-que纳米复合粒子。

16、上述制备方法中，步骤s3与s4的先后顺序对于实现分区共载至关重要。首先将防脱活性药物负载于孔道内部，再吸附槲皮素于外表面，则可形成"内层防脱活性药物-外层槲皮素"的壳-核分区结构，实现两种活性物质在同一载体上的空间分离和程序化释放。

17、上述的氨基修饰树枝状介孔二氧化硅共载纳米复合粒子，或上述述制备方法制得的氨基修饰树枝状介孔二氧化硅共载纳米复合粒子在制备防脱发产品中的应用。

18、进一步的，所述防脱发产品为头皮护理精华液、防脱洗发水、防脱护发素、生发搽剂或防脱发纳米透皮制剂。

19、有益效果

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、（1）本发明以氨基修饰树枝状介孔二氧化硅（dmsn-nh2）为载体，利用其中心辐射状树枝孔道结构和高比表面积/孔容特性，同时共负载防脱活性药物（可比落）与槲皮素，构建了多靶点协同防脱发纳米给药体系。dmsn的树枝状辐射孔道相比传统平行直孔道msn，具有更开放的孔道入口和更高的孔道内表面可及性，使得防脱活性药物的负载效率显著提升——氨基修饰后载药率从普通的约5.16%大幅提升至19.69%以上，在与槲皮素共负载条件下总有效负载率可达约27.93%。

22、（2）本发明设计了"先内后外"的顺序分区负载策略（孔道内防脱活性药物+外表面槲皮素），实现了两种不同药理机制活性物质在同一纳米载体上的空间分区定位。这种分区结构具有多重优势：外层槲皮素作为"天然屏障层"，既可利用其抗氧化活性在纳米粒子到达靶点前清除环境中ros，保护内层防脱活性药物不被提前氧化降解，又可调节药物的释放动力学行为，避免孔道内药物的突释；内层防脱活性药物则可通过扩散和孔道溶蚀实现长效缓释。

23、（3）在模拟人体头皮微环境（ph5.5pbs缓冲液，32℃）的体外释放实验中，本发明的纳米复合粒子在9天内实现防脱活性药物的持续缓慢释放，累计释放率为5.07%～40.61%，全程无突释效应，首小时释放量极低。这一长效缓释特性使得单次头皮施用后可长时间维持毛囊局部的有效药物浓度，有效改善传统防脱产品药效短暂、需频繁施用的问题。

24、（4）纳米载体骨架对负载药物的遮光屏障效应和隔离溶解氧功能显著提升了防脱活性药物的光稳定性。在4500lx紫外光照射48小时后，游离可比落的活性保留率仅为37.36%，而dmsn@kop组为47.09%，dmsn-nh2@kop-que组高达81.89%，氨基修饰dmsn共载体系使可比落的光稳定性比游离状态提升了约2.2倍。

25、（5）负载于dmsn-nh2载体后，可比落由结晶态转变为无定形态，其水溶性显著改善：在超纯水介质中，可比落纳米复合物的饱和溶解度可达12.91mg/ml，相对于游离可比落（2.81mg/ml）提高了约4.59倍。氨基修饰通过增加载体表面亲水性，改善了纳米粒子在水性介质中的分散性和与药物分子的相容性，从而进一步提高增溶效果。