一种纳米氧氟沙星制剂及制备方法和应用与流程

1.本发明涉及生物医药技术领域，具体说是一种纳米氧氟沙星制剂及制备方法和应用。


背景技术：

2.在过去的几十年里，细菌感染的不断增加对全世界的公共卫生造成了严重的后果。临床上，最广泛使用和最有效的细菌感染治疗方法是抗生素治疗。然而，抗生素的过度使用导致了耐多药(mdr)细菌的出现，这使得大多数抗生素的效率降低。此外，大剂量抗生素治疗有很大的潜力诱发严重的不良反应和全身毒性，如血管性水肿、血栓性静脉炎、过敏性休克等。因此，迫切需要开发新的有效抗菌策略，以合理使用常规抗生素和最小化抗生素剂量。
3.最近，基于纳米颗粒(np)的局部“按需”抗菌药物递送系统受到了越来越多的关注，因为它们可以延长药物在感染区域的滞留时间，减少不需要的药物扩散，提高治疗效果并降低毒性。普鲁士蓝(pb)由于具有近红外辐射吸收能力强、光热效率高、化学稳定性好、光热性能好等突出优点，在光热治疗中广受欢迎。生物相容性和低成本特性使其成为理想的光热剂和药物载体，可以有效地结合化疗和光热治疗


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供一种抗菌效果好、不易使细菌产生耐药性的纳米氧氟沙星制剂，还提供一种简单温和，耗时短，能耗低，易规模化生产的纳米氧氟沙星制剂的制备方法，并相应地提供了一种上述纳米氧氟沙星制剂在制备光热治疗抗菌药物或外伤性感染治疗药物中的应用。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种纳米氧氟沙星制剂，所述纳米氧氟沙星制剂包括中空介孔普鲁士蓝、氧氟沙星和透明质酸，所述氧氟沙星装载于中空介孔普鲁士蓝孔隙中，所述透明质酸包裹于普鲁士蓝表面，封装孔隙。
6.作为优选，所述纳米氧氟沙星制剂为普鲁士蓝负载氧氟沙星的纳米复合材料，所述纳米复合材料的粒径为80nm～110nm
7.本发明提供了上述一种纳米氧氟沙星制剂的制备方法，包括以下步骤：
8.(1)、将铁氰化钾和聚乙烯吡咯烷酮溶解于hcl溶液中，经加热反应后，离心、水洗，得到普鲁士蓝分散液；
9.(2)、将普鲁士蓝分散液和聚乙烯吡咯烷酮加入hcl溶液中，经加热反应后，离心、水洗，得到中空介孔普鲁士蓝分散液；
10.(3)、将中空介孔普鲁士蓝分散液加入氧氟沙星，搅拌反应，再离心、分散，得到中空介孔普鲁士蓝负载氧氟沙星分散液；
11.(4)、将中空介孔普鲁士蓝负载氧氟沙星分散液、聚丙烯酸、活化剂和透明质酸混合并搅拌进行反应，然后经离心、水洗，得到纳米氧氟沙星制剂。
12.作为优选，所述步骤(1)中铁氰化钾与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1∶11～23，所述hcl溶液的浓度为0.003mol/l～0.03mol/l，所述hcl溶液的ph为1.5～2.5，所述加热反应的温度为75℃～85℃，所述加热反应的时间为18h～22h，所述离心的转速为10000rpm～13000rpm。
13.作为优选，所述步骤(2)中聚乙烯吡咯烷酮与所述普鲁士蓝分散液中普鲁士蓝的质量比为3～6∶1，所述hcl溶液的浓度为1mol/l～3mol/l，所述hcl溶液的ph为1.0～2.5，所述加热反应的温度为135℃～145℃，所述加热反应的时间为3.5h～5.5h，所述离心的转速为10000rpm～13000rpm。
14.作为优选，所述步骤(3)中中空介孔普鲁士蓝分散液中的中空介孔普鲁士蓝与所述氧氟沙星质量比为1∶0.5～1，所述搅拌反应的转速为500rpm～800rpm，所述搅拌反应的时间为2h～4h，所述离心的转速为10000rpm～13000rpm。
15.作为优选，所述步骤(4)中中空介孔普鲁士蓝负载氧氟沙星分散液中中空介孔普鲁士蓝：聚丙烯酸：活化剂：透明质酸的质量比为1∶1～4：2～6：0.5～2，搅拌反应的时间为30min～180min，搅拌反应的转速为500rpm～800rpm，所述离心的转速为10000rpm～13000rpm。
16.作为优选，所述步骤(1)中加热反应方式为油浴或水浴，所述步骤(2)中加热反应采用反应釜加热方式。
17.作为优选，所述活化剂为edc和nhs。
18.本发明提供了一种纳米氧氟沙星制剂在制备光热治疗抗菌药物或外伤性感染治疗药物中的应用,所述的纳米氧氟沙星制剂溶液均匀涂于伤口或者细菌感染处表面，单独使用，或结合红外光照射3
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10分钟。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20.1、本发明提供的纳米氧氟沙星制剂，通过氧氟沙星装载至中空介孔普鲁士蓝、再由透明质酸包封得到，原材料的选择及其特定的结合顺序使该纳米复合材料具备良好的光热效应和优异的抗菌效果，在相对较低的近红外光功率、相对较短的光照时间下能有效清除多耐药性细菌，同时细菌不易产生耐药性,安全性高，并且可应用于有效治疗细菌诱发的伤口感染；
21.2、本发明提供的纳米氧氟沙星制剂的制备方法简单温和，耗时短，能耗低，易规模化应用；
22.3、本发明中通过将中空介孔普鲁士蓝、氧氟沙星和透明质酸按照氧氟沙星装载在中空介孔普鲁士蓝中、透明质酸封装空隙的结构设计方式来制备的纳米复合材料，侵袭性较小，对使用者全身的影响较小，由于其独特的抗耐药菌产生的机制，产生耐药性的可能性较小。通过光热效应，本发明的纳米复合材料还可进一步触发并加速氧氟沙星的释放，实现更加强烈的杀菌作用，且在近红外光的作用下，纳米级颗粒能破坏细菌膜从而影响增殖能力，致使细菌死亡，进一步加强抗菌作用，降低耐药的产生的可能性；
23.4、本发明的纳米氧氟沙星制剂，粒径为80nm～110nm，具有较强的近红外吸收，拥有良好的光热转化效率，经808nm近红外光数分钟照射即可到达细菌被杀灭的温度条件，使其在光热抗菌治疗的应用中方便快捷，见效快。
附图说明
24.图1为本发明实施例1普鲁士蓝、中空介孔普鲁士蓝、纳米氧氟沙星制剂的透射电镜图；
25.图2为本发明实施例1中空介孔普鲁士蓝、氧氟沙星、纳米氧氟沙星制剂的紫外吸收光谱曲线图；
26.图3为本发明实施例1中空介孔普鲁士蓝、氧氟沙星、纳米氧氟沙星制剂的升温曲线(808nm激发光，1w/cm2)；
27.图4为本发明实施例1中空介孔普鲁士蓝、氧氟沙星、新型氟沙星制剂的热红外成像图(808nm激发光，1w/cm2)；
28.图5为本发明实施例2中空介孔普鲁士蓝、氧氟沙星、纳米氧氟沙星制剂分别在没有近红外光照射(nir
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)和有近红外光照射(nir )下处理耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的结果图；
29.图6为本发明实施例2经纳米氧氟沙星制剂联合近红外光处理后的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌扫描电镜照片；
30.图7为本发明实施例3氧氟沙星、纳米氧氟沙星制剂处理肺炎克雷伯氏菌后细菌耐药性的变化图。
31.图8为本发明实施例3中空介孔普鲁士蓝、氧氟沙星、纳米氧氟沙星制剂分别在没有近红外光照射和有近红外光照射(nir )下处理肺炎克雷伯氏菌引起的外伤感染的小鼠模型，分别在治疗后0、4、8、12天的照片。
32.图中，普鲁士蓝记为pb，中空介孔普鲁士蓝记为hmpb，氧氟沙星记为ofloxacin，纳米氧氟沙星制剂记为ohh。
具体实施方式
33.下面将结合图1
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8详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定，以下实施例中，若无特别说明，所采用的原料和仪器均为市售，浓度单位m为mol/l。
34.实施例1：
35.一种本发明的纳米氧氟沙星制剂，该纳米氧氟沙星制剂包括中空介孔普鲁士蓝、氧氟沙星和透明质酸，氧氟沙星装载于中空介孔普鲁士蓝孔隙中，透明质酸包裹于普鲁士蓝表面，封装孔隙，纳米氧氟沙星制剂为普鲁士蓝负载氧氟沙星的纳米复合材料，该纳米复合材料的粒径为80nm～110nm。
36.一种上述本实施例的纳米氧氟沙星制剂的制备方法，包括以下步骤：
37.(1)将264mg铁氰化钾和3g聚乙烯吡咯烷酮溶解在40ml浓度为0.01m的hcl溶液中，hcl溶液的ph值为2，然后将所得黄色混合液于80℃的油浴中加热反应20小时，再将反应所得产物溶液在12000rpm的转速下离心15min，沉淀物重悬分散在去离子水中，继续水洗3次，用去离子水分散，制得浓度为1mg/ml的普鲁士蓝分散液(记作：pb)；
38.(2)将步骤(1)制得的普鲁士蓝分散液所得的沉淀物20mg普鲁士蓝和100mg聚乙烯吡咯烷酮溶解在20ml浓度为1m的hcl溶液中，hcl溶液的ph值为1，然后将所得蓝色混合液于140℃加热反应4小时，再将反应所得产物溶液在12000rpm的转速下离心30min，沉淀物重悬
分散在去离子水中，继续水洗3次，用去离子水分散，制得浓度为1mg/ml的中空介孔普鲁士蓝分散液(记作：hmpb)；
39.(3)取1ml浓度为1mg/ml的中空介孔普鲁士蓝分散液添加到1ml浓度为1mg/ml的氧氟沙星分散液，在600rpm下搅拌反应3h，反应所得产物溶液在12000rpm的转速下离心10min，沉淀物重悬分散在1ml去离子水中，得到中空普鲁士蓝负载氧氟沙星分散液；
40.(4)将步骤(3)制得的中空普鲁士蓝负载氧氟沙星分散液加入2mg的聚丙烯酸，600rpm下搅拌反应0.5h，之后加入edc和nhs,在600rpm下搅拌反应0.5h，然后添加1.5mg透明质酸,在600rpm下搅拌反应0.5h.将反应所得产物溶液在10000rpm的转速下离心水洗2～3次，得到纳米氧氟沙星制剂(记作：ohh)。
41.如图1所示，对本实施例中制得的普鲁士蓝(pb)、中空介孔普鲁士蓝(hmpb)、纳米氧氟沙星制剂(ohh)进行透射电镜成像分析，其结果表明均匀分散的普鲁士蓝和中空介孔普鲁士蓝被成功制备，薄层透明质酸成功包裹在普鲁士蓝表面。
42.用紫外可见(uv
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vis)分光光度计分析本实施例制得的中空介孔普鲁士蓝(hmpb)、氧氟沙星(ofloxacin)、纳米氧氟沙星制剂(ohh)，得到如图2所示的紫外吸收光谱曲线图，从图中可以看出，中空介孔普鲁士蓝的特征吸收峰位于720nm附近，氧氟沙星的特征吸收峰位于290nm附近，中空介孔普鲁士蓝负载氧氟沙星后得到的纳米氧氟沙星制剂，紫外吸收峰290nm处抬高。
43.如图3和图4所示，对本实施例中制得的中空介孔普鲁士蓝(hmpb)、氧氟沙星(ofloxacin)和纳米氧氟沙星制剂(ohh)进行光热评估，结果表明，在808nm近红外光照射5min后，中空介孔普鲁士蓝(hmpb)、氧氟沙星(ofloxacin)及纳米氧氟沙星制剂(ohh)的温度升高分别为25.0℃，4.9℃和24.9℃，而水的温度仅升高4.5℃，表明纳米氧氟沙星制剂(ohh)具有优异的光热性能，在近红外光照射下，该纳米复合材料能将光能转化为热能，表现出优异的光热效应，还可进一步触发并加速氧氟沙星的释放，实现更加强烈的杀菌作用。
44.实施例2：
45.一种本发明的纳米氧氟沙星制剂在制备光热抗菌药物中的应用，采用实施例1制得的纳米氧氟沙星制剂。
46.如图5所示，分别采用100μl浓度为100μg/ml的中空介孔普鲁士蓝分散液、10μg/ml氧氟沙星和100μg/ml纳米氧氟沙星制剂分散液(均用去离子水分散)处理耐甲氧西林金黄色葡萄球菌30min，有近红外光照射的组用1w/cm2、808nm近红外光(nir)照射5min，结果表明，单独的纳米氧氟沙星制剂仅能杀死27.76％的细菌，而纳米氧氟沙星制剂联合近红外光处理几乎完全根除了细菌，抗菌效率达到99.99％。图6的细菌扫描电镜结果表明细菌经纳米氧氟沙星制剂联合近红外光处理后形态几乎被完全破坏。这些结果表明纳米氧氟沙星制剂联合近红外光处理具有最强烈的抗菌效果。
47.实施例3：
48.一种本发明的纳米氧氟沙星制剂在抑制细菌耐药性产生的应用，采用实施例1制得的纳米氧氟沙星制剂。
49.分别采用分别采用100μl浓度为100μg/ml的pbs、10μg/ml氧氟沙星和100μg/ml纳米氧氟沙星制剂分散液联合激光处理，结果如图7所示，在培养五个循环后，氧氟沙星已经产生了耐药性，而纳米氧氟沙星制剂分散液联合激光处理并没有产生耐药性。
50.实施例4：
51.一种本发明的纳米氧氟沙星制剂在抑制抑菌耐药性的产生和制备慢性的外伤性感染治疗药物中的应用，采用实施例1制得的纳米氧氟沙星制剂。
52.如图8所示，用100μl浓度为100μg/ml的中空介孔普鲁士蓝分散液、10μg/ml氧氟沙星和100μg/ml纳米氧氟沙星制剂分散液处理肺炎克雷伯氏菌感染的普通伤口，有近红外光照射的组用1w/cm2、808nm近红外光照射5min，结果表明，与对照组相比，纳米氧氟沙星制剂联合近红外光处理具有最高的促进伤口愈合的效率。
53.在实施过程中，纳米氧氟沙星制剂可应用在制备光热治疗抗菌药物或外伤性感染治疗药物中,纳米氧氟沙星制剂溶液均匀涂于伤口或者细菌感染处表面，可单独使用，或结合红外光照射3
‑
10分钟。
54.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。