CN101360486B - 用于蛋白质药物递送的毫微粒 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种毫微粒，其由壳聚糖、聚γ谷氨酸以及至少一种生物活性剂组成，所述毫微粒以正表面电荷及其对于旁细胞药物递送增强渗透性进行表征。

Description

用于蛋白质药物递送的毫微粒
相关申请的交叉参照
本申请要求2005年1月4日提交的、题为“用于旁细胞药物递送的毫微粒”的美国专利申请序列号11/029,082的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。
发明领域
本发明涉及由壳聚糖/聚γ谷氨酸与蛋白质药物组成的毫微粒作为药物递送系统的医疗用途，所述药物递送系统具有增强的旁细胞药物递送能力。
发明背景
大量生产药用活性的肽与蛋白质是可行的(Biomacromolecules 2004；5：1917-1925)。认为口服是对于患者最便利的药物施用方式。尽管如此，肠上皮却是亲水性药物如肽和蛋白质的主要屏障(J.Control.Release 1996；39：131-138)。这是因为亲水性药物不能通过脂质双层细胞膜轻易地扩散过细胞。已致力于改善亲水性药物的旁细胞输送(paracellular transport)(J.Control.Release 1998；51：35-46)。亲水性分子经由旁细胞途径(paracellularpathway)的输送受到紧密连接存在的极大限制，所述紧密连接位于临近的上皮细胞的向腔方位(Annu.Rev.Nutr.1995；15：35-55)。这些紧密连接形成了限制亲水性分子旁细胞扩散的屏障。紧密连接的结构和功能以及其他的事物在Ann.Rev.Physiol.1998；60：121-160和在Ballard TS等人的、Annu.Rev.Nutr.1995；15：35-55中描述。虽然紧密连接并没有形成严密的屏障，但在通过肠上皮从内腔至血流的扩散中却起到了关键作用，并且反之亦然。
通过紧密连接在细胞间转运溶质称为旁细胞输送(paracellulartransport)，所述紧密连接将细胞一起结合成像胃肠道上皮细胞一样的层。旁细胞输送是被动的。旁细胞输送依赖于由跨细胞输送产生的电化学梯度以及依赖于通过紧密连接的溶剂牵拉作用。紧密连接形成细胞间屏障，其隔离细胞层的顶端和基底外侧液体隔室。溶质通过紧密连接从顶端至基底外侧隔室的转运取决于紧密连接对该溶质的“严密性”。
对作为药物递送载体的聚合毫微粒进行了广泛地研究(Biomaterials2002；23：3193-3201)。由于合成的、生物可降解的聚合物具有良好的生物相容性，因此更致力于研究由它们制成的毫微粒(J.Drug Delivery2000；7：215-232；Eur.J.Pharm.Biopharm.1995；41：19-25)。然而，因为这些毫微粒的疏水性能，使得它们不能成为亲水性药物的理想载体。已知有机溶剂可引起肽或蛋白质药物的降解，所述肽或蛋白质药物是不稳定的并且对它们的环境敏感(J.Control.Release 2001；73：279-291)。
继口服药物递送后，蛋白质药物即将被胃中的低pH胃介质降解。蛋白质药物继口服施用后的吸收具有下述不利之处：高分子量、亲水性以及对酶失活的易感性。在肠上皮的蛋白质药物不能分配入疏水膜，因此只能经由旁细胞途径穿过上皮屏障。但是，紧密连接形成了限制亲水性分子旁细胞扩散的屏障。
通常，通过碱性的脱乙酰作用由壳多糖获得壳聚糖(CS)、阳离子的多糖(J.Control.Release 2004；96：285-300)。据文献报道，CS是无毒的并且是软组织相容的（Biomacromolecules 2004；5：1917-1925；Biomacromolecules2004；5：828-833)。此外，已知CS具有粘附至粘膜表面并暂时打开上皮细胞间紧密连接的特定特征(Pharm.Res.1994；11：1358-1361)。大部分可商购获得的CS具有相当大的分子量(MW)并且需要溶解于pH值约4.0或更低的乙酸溶液中，有时候这是不切实际的。
γ-PGA是一种阴离子肽，是天然的化合物，其作为囊状物质或粘质通过芽胞杆菌属的成员产生(Crit.Rev.Biotechnol.2001；21：219-232)。因为γ-PGA由天然形成的L谷氨酸通过酰胺键连接在一起组成，所以γ-PGA是独一无二的。据文献报道，这种天然形成的γ-PGA是水溶性的、生物可降解的和无毒的聚合物。通常通过使用溴化氢除去苯甲基保护基团由聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)来合成α-PGA。
Thanou等人报道了将壳聚糖及其衍生物作为肠内吸收促进剂(AdvDrug Deliv Rev 2001；50：S91-S101)。当壳聚糖在酸性pH质子化时，其能够增强肽药物经过粘膜上皮的旁细胞渗透性。发现壳聚糖或三甲基氯化壳聚糖与肽药物的联合施用与无壳聚糖组分的施用相比，潜在地提高了肽在动物中的生物利用度。
发明概述
本发明的某些方面涉及新型的毫微粒系统，其由亲水性的壳聚糖和聚γ谷氨酸水凝胶组成，所述亲水性的壳聚糖和聚γ谷氨酸水凝胶经由简单的离子胶凝化法制备。这种毫微粒技术在没有使用有害溶剂的温和条件下使用。而且，如果能够给出低MW的CS的话，就可在接近生理范围的pH值使用CS的聚阳离子特性以及优良的溶解度。在生理pH范围加载肽或蛋白质药物将能保持它们的生物活性。在此基础上，此处公开了一种用于制备本发明的毫微粒的低分子量CS，其通过使用纤维素酶对商购获得的CS解聚获得。
本发明的一个目的在于提供一种新型的用于旁细胞输送药物递送的毫微粒系统及其制备方法，所述方法使用简单和温和的离子胶凝化法，将聚γ谷氨酸(γ-PGA)溶液加入低分子量的壳聚糖(低MW CS)溶液中。在一个实施方案中，在保持蛋白质和肽药物生物活性的pH具有适宜溶解度的、本发明的低MW CS的分子量约为80kDa或更低，优选约40kDa。据规定，具有约30-50kDa分子量的壳聚糖粒子是肾惰性的。通过所制备的毫微粒的构成组分来控制它们的粒度和ζ(zeta)电位值。由TEM(透射电子显微镜)和AFM(原子力显微镜)检验获得的结果表明所制备的毫微粒的形态一般为球形。在Caco-2细胞单层中对所制备的毫微粒促进肠内旁细胞输送的评价进行了体外研究。在本发明的某些方面，提供了CS占据其表面的毫微粒，从而有效地降低Caco-2细胞单层的跨上皮细胞电阻(TEER)。激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)的观察结果证实CS占据其表面的毫微粒能够打开Caco-2细胞之间的紧密连接并允许经由旁细胞途径输送所述毫微粒，上述内容在Sung及其同伴的论文中得到证实(Biomacromolecules 2005；6：1104-1112)。
本发明的某些方面涉及促进肠内或脑血旁细胞输送的方法，所述方法经设置用于在患者中递送至少一种生物活性剂，包括施用由γ-PGA和壳聚糖组成的毫微粒，其中施用毫微粒的步骤可经由口服施用或血管注射实现。在一个实施方案中，壳聚糖占据毫微粒的表面。在另一个实施方案中，毫微粒的表面使用正表面电荷进行表征。
在另外的实施方案中，毫微粒的壳聚糖为低分子量的壳聚糖，其中低分子量的壳聚糖具有约为80kDa的分子量，优选具有低于约50kDa的分子量，且最优选约40kDa或更低。
在另外的实施方案中，毫微粒的平均粒度在约50和400纳米之间，优选在约100和300纳米之间，且最优选在约100和200纳米之间。
在某些实施方案中，将毫微粒加载至少一种治疗有效量的生物活性剂，其中所述生物活性剂选自蛋白质、肽、核苷、核苷酸、抗病毒剂、抗肿瘤剂、抗生素和抗炎药。此外，生物活性剂还可选自降钙素、环孢菌素、胰岛素、催产素、酪氨酸、脑啡肽、促甲状腺激素释放素(thyrotropin releasinghormone)、卵泡刺激素、促黄体激素、加压素及其类似物、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、白细胞介素II、干扰素、集落刺激因子、肿瘤坏死因子和促黑色素细胞激素。在一个优选的实施方案中，生物活性剂为阿尔茨海默拮抗剂。
本发明的某些方面涉及毫微粒的口服制剂，其可有效地促进肠内或脑血旁细胞输送，所述口服制剂包括γ-PGA和低分子量的壳聚糖，其中所述壳聚糖占据所述毫微粒的表面。本发明的某些方面涉及毫微粒的口服制剂，其可有效地促进肠内或脑血旁细胞输送，所述口服制剂包括在核芯中的阴性组分如γ-PGA或肝素以及低分子量的壳聚糖，其中所述壳聚糖占据所述毫微粒具有正电荷的表面。在另外的实施方案中，毫微粒包括至少一种生物活性剂，如胰岛素、胰岛素类似物、阿尔茨海默疾病拮抗剂、帕金森疾病拮抗剂或其他的蛋白质/肽。用于治疗阿尔茨海默疾病的生物活性剂可包括美金刚盐酸盐(麦氏大药厂的
Figure G200580044939701D00051
)、多奈哌齐盐酸盐(日本卫材制药有限公司的)、利伐斯的明酒石酸盐(诺华公司的
Figure G200580044939701D00053
)、加兰他敏盐酸盐(强生公司的
Figure G200580044939701D00054
)及他克林盐酸盐(美国派德药厂的
Figure G200580044939701D00055
)。胰岛素或胰岛素类似物产品的实例包括，但不限于
Figure G200580044939701D00056
(美国礼来公司)、
Figure G200580044939701D00057
(美国礼来公司)及
Figure G200580044939701D00058
(安万特制药公司)。
本发明的某些方面涉及毫微粒的口服制剂，其可有效地促进肠内或脑血旁细胞输送，所述口服制剂包括γ-PGA和低分子量的壳聚糖，其中使用交联剂或使用光线，如紫外线辐射对所述毫微粒进行交联。
本发明的某些方面提供了一种毫微粒制剂，其特征为促进肠内或脑血旁细胞输送，每个毫微粒包括至少一种生物活性剂的第一组分、带负电荷的第二组分及为低分子量壳聚糖的第三组分，其中所述第三组分占据所述毫微粒的表面。在一个实施方案中，第二组分为γ-PGA、肝素或藻酸盐。在另一个实施方案中，毫微粒制备溶液里的第一组分包含0.075-0.091mg/ml浓度范围的胰岛素，第二组分包含0.150-0.184mg/ml浓度范围的γ-PGA，以及第三组分在0.67-0.83mg/ml的浓度范围。
本发明的某些方面提供了一种毫微粒制剂，其特征为促进肠内或脑血旁细胞输送，每个毫微粒包括至少一种生物活性剂的第一组分、带负电荷的第二组分及为低分子量壳聚糖的第三组分，其中所述第三组分占据所述毫微粒的表面，其中至少一种生物活性剂为阿尔茨海默疾病拮抗剂或用于治疗阿尔茨海默疾病，所述生物活性剂选自美金刚盐酸盐、多奈哌齐盐酸盐、利伐斯的明酒石酸盐、加兰他敏盐酸盐及他克林盐酸盐。在另外的实施方案中，至少一种生物活性剂为胰岛素或胰岛素类似物。仍在另一个实施方案中，至少一种生物活性剂选自蛋白质、肽、核苷、核苷酸、抗病毒剂、抗肿瘤剂、抗生素和抗炎药。
本发明的某些方面提供了一种毫微粒制剂，其特征为促进肠内的旁细胞输送或脑血旁细胞输送，其中所述毫微粒还可包囊于胶囊锭(gelcapcapsule)、软胶囊等等。
本发明的某些方面提供了一种毫微粒制剂，其特征为促进肠内或脑血旁细胞输送，每个毫微粒包括至少一种生物活性剂的第一组分、带负电荷的第二组分及为低分子量壳聚糖的第三组分，其中所述第三组分占据所述毫微粒的表面，其中所述第三组分被交联。在一个实施方案中，交联度低于50％。在另一个实施方案中，交联度范围在1％和20％之间。
本发明的某些方面提供了一种毫微粒制剂，其特征为促进肠内或脑血旁细胞输送，每个毫微粒包括至少一种生物活性剂的第一组分、带负电荷的第二组分及为低分子量壳聚糖的第三组分，其中所述第三组分占据所述毫微粒的表面，其中使用交联剂对所述第三组分进行交联，所述交联剂选自京尼平(genipin)及其衍生物、类似物、立体异构体和混合物。在一个实施方案中，交联剂选自环氧化合物、二醛淀粉、戊二醛、甲醛、二甲亚胺、碳二亚胺、琥珀酰亚胺、二异氰酸酯、酰叠氮、无蛋白菌素、紫外线辐射、热交联(dehydrothermal treatment)、三(羟甲基)磷化氢、抗坏血酸铜、葡萄糖赖氨酸(glucose-lysine)和光氧化剂。
本发明的某些方面提供了一种毫微粒制剂，其特征为促进肠内或脑血旁细胞输送，其中低分子量的壳聚糖具有80kDa或更低的分子量。在一个实施方案中，低分子量的壳聚糖可与具有如下化学式的聚合物进一步接枝(grafted)：
其中R≥12
本发明的某些方面提供了一种促进肠内或脑血旁细胞输送的方法，包括施用毫微粒制剂，其中每个毫微粒包括至少一种生物活性剂的第一组分、带负电荷的第二组分及为低分子量壳聚糖的第三组分，其中所述第三组分占据所述毫微粒的表面。在一个实施方案中，施用毫微粒制剂的步骤经由口服施用用于促进肠内旁细胞输送。在另一个实施方案中，施用毫微粒制剂的步骤经由血管施用或静脉脉管注射用于促进脑血旁细胞输送。
附图简述
当参考附图阅读以下的示例性实施方案的详细描述时，本发明的另外的目的和特征将变得更加显而易见并且还能更好地理解发明内容。
图1显示(a)所制备的CS-γ-PGA毫微粒的TEM显微照片(0.10％γ-PGA：0.20％CS)以及(b)所制备的CS-γ-PGA毫微粒的AFM显微照片(0.01％γ-PGA：0.01％CS)。
图2显示所制备的CS-γ-PGA毫微粒对Caco-2细胞单层的TEER值的影响。
图3显示胰岛素在壳聚糖与γ-PGA的毫微粒中的载荷能力及关联效应。
图4显示胰岛素在作为参考的壳聚糖毫微粒中的载荷能力及关联效应。
图5显示载有胰岛素的毫微粒的稳定性。
图6显示胰岛素在体外于调节过pH的溶液中的代表性释放曲线。
图7显示口服施用载有胰岛素的毫微粒后，胰岛素在糖尿病大鼠中的生物利用度。
示例性实施方案的详细描述
以下描述的、本发明的优选实施方案尤其涉及由壳聚糖/聚γ谷氨酸/胰岛素组成的毫微粒的制备，以及所述毫微粒通过打开上皮细胞之间的紧密连接以促进肠内或脑血旁细胞透过的渗透性。虽然所述描述阐述了各种实施方案的具体细节，但应理解的是，所述描述仅用于说明并且不应以任何方式解释为限制本发明。此外，以下描述的常规概念还可包括本领域技术人员所作出的不同于本发明的申请及其改良。
γ-PGA是天然形成的阴离子同质性聚酰胺，其由L-谷氨酸单元构成，所述L-谷氨酸单元经由α氨基与γ羧酸基团之间的酰胺键连接(Crit.Rev.Biotechnol.2001；21：219-232)。γ-PGA是某种芽孢杆菌的胞外聚合物，其在细胞内经由TCA循环生成并可自由地分泌入发酵液中。虽然γ-PGA可能与生产菌暴露于环境应激时存活率的提高有关，但是其确切的生物学作用并没有得到充分地认识。由于γ-PGA的水溶性、生物可降解性、可食用性以及对人类和环境的无毒性，所以在过去的几年里对γ-PGA在食品、化妆品、药物以及水处理中的一些应用进行了研究。
实施例1
毫微粒制备的材料和方法
具有约85％脱乙酰度的CS(MW～2.8×105)由Challenge BioproductsCo.(台中，台湾)获得。乙酸、纤维素酶(1.92单位/mg)、异硫氰酸荧光素(FITC)、磷酸盐缓冲液(PBS)、高碘酸、乙酸钠、甲醛、次硝酸铋和Hanks平衡盐溶液(HBSS)从Sigma Chemical Co.(St.Louis，MO)购买。无水乙醇和酒石酸钾钠由Merck(达姆施塔特，德国)获得。非必需氨基酸(NEAA)溶液、胎牛血清(FBS)、庆大霉素和胰蛋白酶-EDTA由Gibco(Grand Island，NY)获得。Eagle′s最低必需培养基(MEM)从Bio West(Nuaille，法国)购买。使用的其他化学物品和试剂全部为分析级。
实施例2
通过酶水解的CS解聚作用
根据Qin等人描述的方法使用酶(纤维素酶)对规则的CS进行处理得到具有某些改良的低MW的CS(Food Chem.2004；84：107-115)。通过在2％的乙酸中溶解CS来制备CS溶液(20g/l)。注意确保CS完全溶解。然后，将CS溶液置入容器中并使用2N NaOH水溶液调节至期望的pH 5.0。随后将纤维素酶(0.1g)加入CS溶液(100ml)中并在37℃下持续搅拌12小时。之后，在pH 7.0-7.2使用NaOH水溶液使解聚的CS沉淀并使用去离子水将沉淀的CS洗涤三次。所得的低分子量CS在冷冻干燥机(Eyela Co.Ltd，东京，日本)中冻干。
通过凝胶渗透色谱(GPC)系统来测定解聚的CS的平均分子量，所述凝胶渗透色谱(GPC)系统配置有一套PL水凝胶-OH柱(一根保护柱(Guard)8μm，50×7.5mm以及两根混合柱8μm，300×7.5mm，PL Laboratories，UK)和屈光率(RI)检测器(RI2000-F，SFD，托兰斯，CA)。使用多糖标准品(分子量范围180-788,000，Polymer实验室，英国)建立标准曲线。流动相含有0.01M NaH2PO4和0.5M NaNO3并将pH调节至2.0。流动相的流速为1.0ml/min，并将柱子和RI检测器的传感器保持在30℃。
限制大部分商购获得的CS应用的因素是它们的高分子量以及由此在生理pH范围的高粘度和弱溶解度。低MW的CS克服了这些局限性并因此促成了CS在不同领域中的更广泛地应用。由于低MW的CS的弱抗原效应，提议将其作为胃肠外的药物载体使用(Eur.J.Pharm.Biopharm.2004；57：101-105)。低MW的CS被用作为非病毒的基因递送系统并显示出良好的前景(Int.J.Pharm.1999；178：231-243)。可使用一些水解酶来解聚CS，所述水解酶的例子有溶菌酶、果胶酶、纤维素酶、菠萝蛋白酶、半纤维素酶、脂肪酶、木瓜蛋白酶等等(Biochim.Biophys.Acta 1996；1291：5-15；Biochem.Eng.J.2001；7：85-88；Carbohydr.Res.1992；237：325-332)。在Sung及其同伴的论文中展示了标准MW(也称为规则MW)和低MW CS的GPC色谱(Biomacromolecules 2005；6：1 104-1112)。已知纤维素酶催化CS中糖苷键的裂解(Food Chem.2004；84：107-115)。通过在pH 7.0-7.2使用NaOH水溶液使解聚的CS溶液沉淀来获得本研究中使用的低MW CS。获得的低MW CS具有约为50kDa的MW。在一个优选的实施方案中，低分子量的壳聚糖具有约为40kDa或更低的分子量。
虽然CS在解聚前需溶解于pH约为4.0的乙酸溶液中，但是观察到所获得的低MW CS可轻易地溶解于pH 6.0的水溶液中。此外，发现低MWCS制备的毫微粒与它们使用高MW(也称为标准MW)CS(解聚前)制备的对照(counterparts)相比，具有较窄分布的、明显更小的粒度，这可归因于低MW CS的低粘度。作为一个实施例，0.10％的γ-PGA水溶液一经加入0.20％的高MW CS溶液(粘度5.73±0.08cp，由粘度计测量)，所制备的毫微粒的平均粒度为878.3±28.4nm，多分散指数1.0，而将0.10％的γ-PGA水溶液加入低MW CS溶液(粘度1.29±0.02cp)形成的毫微粒的平均粒度为218.1±4.1nm，多分散指数0.3(n＝5)。
实施例3
γ-PGA的生产和纯化
按照Yoon等人报道的方法(Biotechnol.Lett.2000；22：585-588)使用稍微改性的藓样芽孢杆菌(ATCC 9945，Bioresources Collection and ResearchCenter，Hsinchu，台湾)生产γ-PGA。高粘液型菌落(ATCC 9945a)选自37℃下在琼脂平板的E培养基(E medium)(包含下述成分：L-谷氨酸，20.0g/l；柠檬酸，12.0g/l；甘油，80.0g/l；NH4Cl，7.0g/l；K2HPO4，0.5g/l；MgSO4·7H2O，0.5g/l；FeCl3·6H2O，0.04g/l；CaCl2·2H2O，0.15g/l；MnSO4·H2O，0.104g/l，pH 6.5)中培养几次的藓样芽孢杆菌(ATCC 9945)。随后，将年轻的粘液型菌落转移至10ml的E培养基(E medium)并在37℃下于250rpm的摇动培养箱中生长24小时。之后，将500μl的培养肉汤与50ml的E培养基混合并转入装有950ml E培养基的2.5升发酵罐(KMJ-2B，Mituwa Co.，大阪，日本)。在37℃培养细胞。通过自动补入25％(v/v)NH4OH和/或2M HCl将pH控制在6.5。最初通过补充空气和通过控制搅拌速度到1000rpm来将溶解的氧浓度控制在40％的空气饱和度。
40小时后，通过在4℃以12,000xg离心20分钟从培养肉汤中分离细胞。将含有γ-PGA的上清液倾入4倍体积的甲醇中并在轻微搅拌下放置过夜。通过在4℃以12,000xg离心40分钟收集含有γ-PGA粗品的、生成的沉淀，然后将所述沉淀溶解于去离子水中，通过在4℃以24,000xg离心20分钟除去不溶解的杂质。通过对蒸馏水透析(MWCO：100,000，SpectrumLaboratories，Inc.，Laguna Hills，CA)12小时除去γ-PGA水溶液的盐分，其中用水交换几次，且最终冻干获得γ-PGA纯品。
实施例4
CS-γ-PGA毫微粒的制备
在室温磁力搅拌下，使用吸量管(0.5-5ml，
Figure G200580044939701D00101
BrandTechScientific Inc.，德国)将γ-PGA水溶液(pH 7.4，2ml)加入不同浓度(0.01％、0.05％、0.10％、0.15％或0.20％，以w/v计)的低MW CS水溶液(pH 6.0，10ml)中，即可获得毫微粒。通过38,000rpm超速离心1小时收集毫微粒。丢弃上清液并将毫微粒重新混悬于去离子水中用于进一步研究。使用FT-IR分析CS-γ-PGA毫微粒中低MW CS的氨基以及γ-PGA羧酸盐峰值的变化。
按照所说明的，在室温磁力搅拌下，γ-PGA水溶液(pH 7.4)一经加入低MW CS水溶液(pH 6.0)中，即可瞬时获得毫微粒。低MW CS和CS-γ-PGA毫微粒的FT-IR光谱在Sung及其同伴的论文中展示(Biomacromolecules2005；6：1104-1112)。两种聚电解质(γ-PGA和CS)之间的静电作用即刻促使长疏水片段(或具有高密度中性离子对的片段)形成，且因此生成高度中性化的络合物，所述络合物分隔成胶状的毫微粒。
实施例5
CS-γ-PGA毫微粒的特性
通过TEM(透射电子显微镜)和AFM(原子力显微镜)对CS-γ-PGA毫微粒进行形态学考察。TEM样品通过在涂布有碳的、400目的铜载网上放置一滴毫微粒溶液来制备。沉积后约2分钟，用滤纸轻拍网格以除去表面的水并经由使用碱性的铋溶液进行阳性染色(Microbiol.Immunol.1986；30：1207-1211)。AFM样品通过在载玻片上掷一滴毫微粒溶液来制备，且随后于真空中干燥。使用粒度仪(3000HS，Malvern Instruments Ltd.，Worcestershire，UK)测量所制备的毫微粒的粒度分布和ζ电位。
测定以不同浓度γ-PGA和CS制备的CS-γ-PGA毫微粒的粒度和ζ电位值并将结果示于表1a和1b。发现所制备的毫微粒的粒度和ζ电位值主要是由加入透析液中CS周围浓度的溶液中γ-PGA的局部浓度的相对量决定。CS浓度固定时，提高γ-PGA的浓度可使γ-PGA分子与更多的CS分子反应，并由此形成大尺寸的毫微粒(表1a，p＜0.05)。
当CS分子的量超过局部γ-PGA分子的量时，一些过量的CS分子就会缠绕至CS-γ-PGA毫微粒的表面。因此，所得的毫微粒可显示出中性聚电解质复合核心结构，所述核心为确保胶体稳定性的、正电荷CS壳(表1b)所环绕(Langmuir.2004；20：7766-7778)。相反，当局部γ-PGA分子的量足以超过周围CS分子的量时，在所形成的毫微粒表面暴露有γ-PGA，且由此产生负电荷的ζ电位。因此，可通过所制备的CS-γ-PGA毫微粒的构成组分来控制它们的粒度和ζ电位值。由TEM和AFM考察获得的结果显示所制备的毫微粒的形态为具有光滑表面的球形(图1a和1b)。本发明的某些方面涉及毫微粒，其平均粒度在约50和400纳米之间，优选在约100和300纳米之间，且最优选在约100和200纳米之间。毫微粒的形态在2.5和6.6之间的任何pH显示出具有光滑表面的球形。在一个实施方案中，本发明的毫微粒在约2.5或更低的pH的稳定性使得该毫微粒在暴露于胃中的酸性介质时能够保持完整。
实施例6
Caco-2细胞培养物和TEER测量
以每个插入片段3×105个细胞(cells/insert)的接种密度将Caco-2细胞接种于每板6孔的Costar Transwell(Corning Costar Corp.，纽约)中的、组织培养物处理过的聚碳酸酯滤膜片(直径24.5mm，生长面积4.7cm2)。将添加有20％FBS、1％NEAA和40μg/ml抗生素庆大霉素的MEM(pH 7.4)用作为培养介质，并加至供体和受体室。前6天每隔48小时更换介质且之后每隔24小时更换介质。培养物保持在37℃下的95％空气和5％CO2的气氛中，并在接种后第18-21天用于旁细胞输送实验(TEER值范围在600-800Ωcm2).
使用连接于一对筷子型电极的
Figure G200580044939701D00121
电阻系统(Millipore Corp.，Bedford，MA)来监控Caco-2细胞单层的TEER值。为了启动输送实验，吸出供体室和受体室的培养介质并用预热的输送介质(添加25mM葡萄糖的HBSS，pH 6.0)将细胞漂洗两次。在37℃下以输送介质平衡30分钟后，使用含有0.5ml受试毫微粒溶液(0.2mg/ml)的2ml输送介质于37℃孵育2小时。随后，小心除去毫微粒溶液并用HBSS将细胞洗涤三次，并且将毫微粒溶液替换为新鲜的培养物介质。测量另外20小时的TEER以研究受试毫微粒对Caco-2细胞单层作用的可逆性。
细胞间的紧密连接是大分子旁细胞输送的主要屏障的一种(J.Control.Release 1996；39：131-138；J.Control.Release 1998；51：35-46)。经上皮的离子输送被预期为细胞之间严密性的优良标志，且在研究中经由测量Caco-2细胞单层的TEER来评价。据报道，TEER的测量值可用于预知亲水性分子的旁细胞输送(Eur.J.Pharm.Biopharm.2004；58：225-235)。当紧密连接打开时，由于水和离子通道经过细胞旁路，所以TEER值降低。Caco-2细胞单层已广泛地作为体外模型用于评价大分子的肠内旁细胞渗透性。
所制备的CS-γ-PGA毫微粒对Caco-2细胞单层TEER值的影响在图2中展示。如图所示，所制备的具有正表面电荷的毫微粒(CS占据表面，0.01％γ-PGA：0.05％CS、0.10％γ-PGA：0.2％CS以及0.20％γ-PGA：0.20％CS)能够显著降低Caco-2细胞单层的TEER值(p＜0.05)。在使用这些毫微粒孵育2小时后，Caco-2细胞单层的TEER值与对照组(在输送介质中没有加入毫微粒)相比，可减少至它们初始值的约50％。这表明CS占据表面的毫微粒可有效地打开Caco-2细胞之间的紧密连接，引起TEER值的降低。据报道，CS氨基基团的正电荷与细胞表面和紧密连接上的负电荷的相互作用导致F-肌动蛋白和紧密连接的蛋白质ZO-1的重新分布，其伴有增强的旁细胞渗透性(Drug Deliv.Rev.2001；50：S91-S101)。表明壳聚糖与紧密连接蛋白质ZO-1之间的相互作用导致壳聚糖至细胞骨架的迁移。
表1a
γ-PGA和CS的浓度对所制备的CS-γ-PGA毫微粒粒度的影响
Figure G200580044939701D00131
a)CS的浓度(以w/v计)
b)γ-PGA的浓度(以w/v计)
▲观察到聚集物的沉淀
表1b
γ-PGA和CS的浓度对所制备的CS-γ-PGA毫微粒ζ电位值的影响
Figure G200580044939701D00141
a)CS的浓度(以w/v计)
b)γ-PGA的浓度(以w/v计)
▲观察到聚集物的沉淀
除去孵育的毫微粒后，观察到TEER值渐增。这种现象表明Caco-2细胞单层的细胞间的紧密连接开始逐渐地恢复原状，但是，TEER值并没有恢复至它们的初始值(图2)。相反，使用具有负表面电荷的毫微粒(γ-PGA占据表面，0.10％γ-PGA：0.01％CS和0.20％γ-PGA：0.01％CS，图2)孵育的Caco-2细胞单层的TEER值与对照组相比，没有显示出显著性差异(p＞0.05)。这表明γ-PGA对细胞间紧密连接的打开没有任何影响。
实施例7
fCS-γ-PGA毫微粒的制备以及CLSM目测法
制备用于共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)研究的荧光(FITC)标记的CS-γ-PGA(fCS-γ-PGA)毫微粒。本发明的毫微粒显示出中性的聚电解质复合核心结构，所述核心为正电荷的壳聚糖外壳所环绕。如文献所报道，以FITC的异硫氰酸酯基团与CS的伯氨基之间的反应为基础，合成FITC标记的低MW CS(fCS)(Pharm.Res.2003；20：1812-1819)。简要地，将100mgFITC的150ml脱水甲醇加至100ml的1％低MW CS的0.1M乙酸中。在避光的环境状态下反应3小时后，通过使用0.5M NaOH增加pH值至约8-9使fCS沉淀。为了除去未结合的FITC，所述沉淀经受反复的洗涤和离心(40,000×g离心10min)循环直到在上清液中检测不到荧光。然后将溶解于80ml 0.1M乙酸中的fCS对5升蒸馏水避光透析3天，同时每天换水。将生成物fCS在冰冻干燥器中冻干。按照实施例4中描述的步骤制备fCS-γ-PGA毫微粒。
随后，将含有fCS-γ-PGA毫微粒(0.2mg/ml)的输送介质引入Caco-2细胞的供体室，所述含有fCS-γ-PGA毫微粒(0.2mg/ml)的输送介质在transwell上预培养18-21天。经由温度控制系统(DH-35 Culture Dish Heater，WarnerInstruments Inc.，Hamden，CT)将实验温度保持在37℃。在孵育特定的时间间隔后，吸出受试样品。然后在细胞于3.7％的多聚甲醛中固定前，用预热的PBS溶液洗涤两次(Pharm.Res.2003；20：1812-1819)。在倒置的(inversed)CLSM(TCS SL，Leica，德国)下考察细胞。使用氩激光器观察荧光图像(在488nm激发，采集510-540nm的发射)。
使用CLSM来显影荧光标记的CS-γ-PGA(fCS-γ-PGA)毫微粒经过Caco-2细胞单层的输送。这种非侵入的方法使得输送途径的光学部分和镜像经过Caco-2细胞单层，而不破坏它们的结构(J.Control.Release 1996；39：131-138)。
用毫微粒孵育60分钟后，在细胞间隙观察到的荧光强度比在孵育20分钟后观察到的荧光强度更强并且在更深的层次显示。这些观察结果与发明人的TEER结果证实具有正表面电荷的毫微粒(CS占据表面)能够打开Caco-2细胞之间的紧密连接，并且允许所述毫微粒通过被动扩散经由旁细胞途径输送。更具体的数据可在Sung及其同伴的论文中找到(Biomacromolecules 2005；6：1104-1112)。
实施例8
使用荧光标记的毫微粒的体内研究
制备用于共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)研究的荧光(FITC)标记的CS-γ-PGA(fCS-γ-PGA)毫微粒。给大鼠喂食fCS-γ-PGA毫微粒后，在预先确定的时间将大鼠处死并分离出肠用于CLSM分析。通过CLSM清楚地观察到毫微粒的荧光图像，其在适当的时间以及在不同的深度由大鼠的肠内表面渗透经过外表面，所述肠包括十二指肠、空肠和回肠，上述内容在实施例12中讨论。
实施例9
毫微粒中的胰岛素载荷能力
将荧光(FITC)-标记的γ-PGA加入壳聚糖溶液以制备荧光(FITC)-标记的、载有胰岛素的CS-γ-PGA毫微粒，所述毫微粒用于采取共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)评价的动物体内研究以及生物活性分析。通过使用离子胶凝化法制备载有胰岛素的CS-γ-PGA毫微粒，所述方法将胰岛素/γ-PGA溶液加入CS溶液，随后在容器中进行磁力搅拌。
以壳聚糖：γ-PGA为0.75mg/ml：0.167mg/ml的比例制备两种胰岛素浓度的毫微粒。所述毫微粒的粒度和ζ电位示于下表2。
表2
Figure G200580044939701D00161
(*)对照参考无胰岛素
此外，根据下式分析、计算胰岛素的关联效应和胰岛素的载荷能力，并示于图3与图4：
Figure G200580044939701D00162
图3显示壳聚糖与γ-PGA毫微粒中的胰岛素的载荷能力和关联效应，而图4显示仅有壳聚糖的、作为参考的毫微粒中胰岛素的载荷能力和关联效应(无γ-PGA)。数据清楚地证实了对于核心中具有γ-PGA的毫微粒，胰岛素的载荷能力和关联效应明显地更高。通过使用离子胶凝化法获得CS-γ-PGA毫微粒的胰岛素AE(40-55％)和LC(5.0-14.0％)，所述方法将与γ-PGA溶液混合的胰岛素加入CS溶液，随后进行磁力搅拌用于分离毫微粒。本发明的某些方面涉及毫微粒的口服制剂，其有效地促进肠内或脑血旁细胞运输，所述毫微粒包括核心中的阴性组分(如γ-PGA、肝素或藻酸盐)以及低分子量的壳聚糖，其中所述壳聚糖占据所述毫微粒的正电荷表面。藻酸盐是非生物可降解的，但是，据规定具有约30-50kDa分子量的藻酸盐粒子是肾惰性的。
Calceti等人报道了口服的胰岛素-PEG递送系统的体内评价(Eur JPharma Sci 2004；22：315-323)。胰岛素-PEG被配制成由硫醇聚合物聚(丙烯酸)半胱氨酸构成的粘膜粘附片。治疗剂在5小时内从这些片剂中缓释释放。在体内，通过口服施用至糖尿病小鼠，发现血糖浓度随时间显著降低。此外，Krauland等人报道了另一项在非糖尿病大鼠上进行的硫醇壳聚糖胰岛素片的口服胰岛素递送研究(J.Control.Release 2004，95：547-555)。递送的片剂利用共价连接于壳聚糖的2-巯醇亚胺形成壳聚糖-TBA(壳聚糖-4-硫代丁基脒)结合物。将壳聚糖TBA胰岛素片剂口服施用于非糖尿病清醒状态的大鼠后，24小时血糖浓度显著降低；证实了目前此处公开的毫微粒的胰岛素经过肠内吸收缓释释放的观察结果。在Morcol等人另外的报道中(Int.J.Pharm.2004；277：91-97)，一种包括磷酸钙PEG胰岛素酪蛋白粒子的口服递送系统在口服施用于糖尿病大鼠后显示出延长的降血糖效应。
Pan等人公开了改善胰岛素体内肠吸收的壳聚糖毫微粒(Int J Pharma2002，249：139-147)与粒度为250-400nm、多分散性指数小于0.1、正电荷及稳定的胰岛素壳聚糖毫微粒。在施用胰岛素壳聚糖毫微粒后，发现低血糖延续并伴有提高的药理学生物利用度。Pan等人的数据证实了发明人的观察结果，如图3和图4所示。但是，对于本发明核心中具有γ-PGA的壳聚糖胰岛素毫微粒，胰岛素的载荷能力和胰岛素的关联效应实际更高。
实施例10
胰岛素毫微粒的稳定性
图5显示本发明载有胰岛素的毫微粒的稳定性，所述载有胰岛素的毫微粒具有示例性的组合：CS 0.75mg/ml、γ-PGA 0.167mg/ml和胰岛素0.083mg/ml。混悬于去离子水中的所制备的载有胰岛素的毫微粒在达40天的贮存期间是稳定的。首先(如图5所示)，在毫微粒贮存溶液中的胰岛素浓度保持在约9.5％的恒定水平。在经过的约40天的期间，通过基本恒定在约200nm的粒度以及基本恒定在约+28mV的ζ电位进一步证实毫微粒的稳定性。预期将本发明含有胰岛素的毫微粒配制成软胶囊或胶囊锭构形时，应保持它们的生物稳定性，其中所述软胶囊或胶囊锭构形进一步隔绝环境对毫微粒的影响，如光照、热、空气状况等等。在一个实施方案中，胶囊锭的表面可进一步使用甘油处理或进行亲水性处理以使其更容易的吞咽。本发明的某些方面提供包括有效量胰岛素的胰岛素毫微粒制剂的丸锭或胶囊以治疗或处理糖尿病患者，其中含有胰岛素的毫微粒的稳定性至少为40天，优选超过6个月，且最优选超过两三年。通过“有效量的胰岛素”是指足量的胰岛素将以制剂存在以当组合物以单一制剂形式施用于宿主时提供期望的治疗、预防或其他的生物效应。
因此，为了方便和有效的口服施用，可将药物有效量的本发明的毫微粒与一种或多种赋形剂制成片剂，装入如凝胶胶囊的胶囊中以及混悬于液体溶液等等。可将毫微粒混悬于去离子水或类似物用于肠胃外施用。可通过常规的技术将毫微粒制成用于摄取的填充块(packed mass)。例如，可使用已知的成囊工艺和材料将毫微粒包囊为“硬填充胶囊”或“软弹性胶囊”。包囊材料应高度溶解于胃液中以便胶囊咽下后粒子可快速地分散于胃中。每单位制剂，无论是胶囊或是片剂，应优选含有适宜粒度和数量的毫微粒，其提供了药学有效量的毫微粒。一个例子是型号为0的明胶胶囊。
实施例11
胰岛素的体外释放研究
图6显示用于pH敏感性研究的毫微粒在调节过pH的溶液中的代表性蛋白质药物(如胰岛素)释放曲线，所述毫微粒中具有示例性的组合：CS 0.75mg/ml、γ-PGA 0.167mg/ml和胰岛素0.083mg/ml。在一个实施方案中，该示例性组合可包括浓度范围±10％的如下组分：CS 0.75mg/ml(浓度范围0.67-0.83mg/ml)、γ-PGA 0.167mg/ml(浓度范围0.150-0.184mg/ml)和胰岛素0.083mg/ml(浓度范围0.075-0.091mg/ml)。首先，在37℃及100rpm条件下于DISTEK-2230A容器中调节载有胰岛素的毫微粒溶液的pH至2.5以模拟胃部环境。在预先确定的特定时间间隔取样(n＝5)并通过22,000rpm离心30分钟获得无粒子的溶液，以便经由HPLC分析溶液中的游离或释放的胰岛素。直到样品溶液中的游离胰岛素浓度接近恒定的26％左右时(示于图6)，调节pH至6.6以模拟肠的入口部分。在此特定时间间隔期间的胰岛素净释放约为(从26％到33％)7％。换言之，在pH 2.5和pH 6.6区间，该毫微粒相当的稳定(由溶液中可测量的最小胰岛素量证明)。
为了进一步模拟肠的出口部分，调节含有胰岛素的毫微粒溶液至pH7.4。剩余的胰岛素(约67％)从毫微粒释放。如上讨论，由于本发明的毫微粒外表面具有壳聚糖(优先粘膜粘附于肠壁)和正电荷(促进旁细胞紧密连接输送)，因此在旁细胞输送模型中，含有胰岛素的毫微粒比游离胰岛素更能有效地穿过肠壁。
本发明的某些方面提供一种用于患者的毫微粒制剂，其特征在于促进肠内旁细胞输送或脑血旁细胞输送，每个毫微粒包括至少一种生物活性剂的第一组分、带负电荷的第二组分及为低分子量壳聚糖的第三组分，其中所述第一和第二组分处于中心核并且所述第三组分占据所述毫微粒的表面。在一个实施方案中，所述第二组分为γ-PGA，其中壳聚糖与γ-PGA的重量比为0.75比0.167或更高。具有对γ-PGA过量的壳聚糖的制备溶液可获得在毫微粒表面有稳定正电荷的毫微粒。本发明的毫微粒的表面电荷(ζ电位)在约15和40mV之间，优选在约25-40mV之间。
通过举例说明，用于治疗糖尿病的毫微粒制剂包括第一组分胰岛素、第二组分γ-PGA及第三组分低分子量的壳聚糖，其中三种组分的重量比(胰岛素∶γ-PGA∶CS)约为0.083∶0.167∶0.75。如图4所示，CS∶胰岛素在制备溶液中的比例为0.75∶0.083时或者CS∶胰岛素的比例为0.75∶0.043时，常规的壳聚糖胰岛素复合物的胰岛素浓度(即胰岛素载荷能力)或胰岛素载荷能力约为7.1±0.6w/w％或0.7±0.1w/w％。在本发明的某些实施方案中，胰岛素的载荷能力至少为毫微粒的8w/w％，优选至少为毫微粒的14w/w％。
实施例12
加载胰岛素的、荧光标记的毫微粒的体内研究
在体内研究中，给大鼠注射链唑霉素(STZ 75mg/kg腹腔)的0.01M柠檬酸盐缓冲液(pH 4.3)以诱发糖尿病大鼠。使用商购获得的血糖仪分析来自大鼠尾部的血液中的血糖。在不禁食的情况下，正常雄性Wistar大鼠(n＝5)的血糖浓度经测量为107.2±8.1mg/dL，而糖尿病大鼠的血糖浓度为469.7±34.2mg/dL。在动物研究中，糖尿病大鼠禁食12小时并经受下述四种不同的情况：(a)口服施用去离子水(DI)；(b)以30U/kg口服施用胰岛素；(c)以30U/kg口服施用载有胰岛素的毫微粒；以及(d)以5U/kg皮下(SC)注射胰岛素作为阳性对照。在本研究中测量了来自大鼠尾部的经时血糖浓度。
图7显示动物体内研究中与时间相对的血糖变化(低血糖指标)(n＝5)。对于口服施用去离子水和口服施用胰岛素的8个小时时间间隔的、作为基线值百分数的血糖变化看起来相对恒定在实验测量误差范围内。说明来自口服施用途径的所有胰岛素在大鼠胃中已基本分解。如所预期的，在此示例性研究中对于皮下途径注射胰岛素的大鼠，血液中的葡萄糖在很短的时间间隔内降低并在3小时后开始逐渐地趋于平缓。本研究最重要的观察结果来自口服途径施用载有胰岛素的毫微粒。在施用后约2小时血糖开始由基线值降低并于研究超过8小时处保持在较低的水平。表明目前载有胰岛素的毫微粒以缓释或延长的效应模式调节动物中的血糖水平。
本发明的某些方面涉及一种由低MW CS和γ-PGA组成的新型毫微粒系统，所述毫微粒设定有占据其表面的CS以有效地打开紧密连接。所述毫微粒的表面特征为具有正表面电荷。在一个实施方案中，本发明的毫微粒使生物活性剂能够在肠内有效的递送，所述生物活性剂包括肽、多肽、蛋白质药物、其他的亲水性大分子等等。这样的多肽药物可以是能够口服施用于人类患者的任何天然或合成的多肽。示例性的药物包括，但不限于胰岛素；生长因子，比如表皮生长因子(EGF)、胰岛素样生长因子(IGF)、转化生长因子(TGF)、神经生长因子(NGF)、血小板源性生长因子(PDGF)、成骨蛋白(BMP)、成纤维细胞生长因子等等；生长激素抑制素；生长激素(somatotropin)；生长激素(somatropin)；人蛋氨生长素；降钙素；甲状旁腺素；集落刺激因子(CSF)；凝血因子；肿瘤坏死因子：干扰素；白细胞介素；胃肠道的肽，比如血管活性肠肽(VIP)、胆汁细胞分裂素(CCK)、胃泌素、分泌素等等；红细胞生成素；生长激素和GRF；抗利尿激素；奥曲肽；胰酶；歧化酶如过氧化物歧化酶；促甲状腺激素释放激素(TRH)；促甲状腺素；黄体激素；LHRH；GHRH；组织纤溶酶原激活物；巨噬细胞活化剂；绒毛膜促性腺素；肝素；心钠素；血色素；逆转录病毒载体；松弛素；环孢菌素；催产素；疫苗；单克隆抗体等等；以及这些化合物的类似物和衍生物。本发明的生物活性剂可选自催产素、抗利尿激素、促肾上腺皮质激素、催乳素、促黄体素释放素或黄体激素释放素、生长激素、生长激素释放因子、生长激素抑制素、胰高血糖素、干扰素、胃泌素、四肽胃泌素、五肽胃泌素、尿抑胃素(urogastroine)、分泌素、降钙素、脑啡肽、内啡肽、血管紧张素、肾素、缓激肽、杆菌肽、多粘菌素、粘菌素、短杆菌酪肽、短杆菌肽及其合成的类似物，改性物和药理学活性的片段、单克隆抗体和可溶解的疫苗。在一个实施方案中，生物活性剂包括干细胞。
在另一个实施方案中，本发明的毫微粒促进了生物活性剂经过脑血屏障和/或胃肠屏障的吸收。仍在另一个实施方案中，当生物活性剂和毫微粒以两组分系统口服施用或基本同时施用时，外层具有壳聚糖和表面正电荷的毫微粒在促进所施用的生物活性剂旁细胞药物(生物活性剂)输送中作为促进剂起作用。
本发明的某些方面涉及一种促进生物活性剂肠内或脑血旁细胞输送的方法，设定并采用所述方法以在患者中递送至少一种生物活性剂，包括施用由γ-PGA和壳聚糖组成的毫微粒，其中所述毫微粒载有至少一种治疗有效量的或剂量的生物活性剂。本发明的毫微粒对于肽和蛋白质药物及其他的亲水性大分子是有效的肠内递送系统。在另外的实施方案中，生物活性剂选自蛋白质、肽、核苷、核苷酸、抗病毒剂、抗肿瘤剂、抗菌素和抗炎药物。在又一实施方案中，生物活性剂选自降钙素、环孢菌素、胰岛素、催产素、酪氨酸、脑啡肽、促甲状腺激素释放激素(TRH)、促卵泡激素(FSH)、黄体激素(LH)、抗利尿激素和抗利尿激素类似物、过氧化氢酶、过氧化物歧化酶、白细胞介素-II(IL2)、干扰素、集落刺激因子(CSF)、肿瘤坏死因子(TNF)和促黑色素细胞激素。在又一实施方案中，生物活性剂为阿尔茨海默拮抗剂。
在2004年8月11日提交的美国专利申请序列号10/916,170的同时待决申请中，公开了可与交联剂京尼平交联的生物材料，所述生物材料在生物组织内具有赖氨酸、羟基赖氨酸或精氨酸残基的自由氨基(Biomaterials1999；20：1759-72)。其还公开了可与交联剂交联的或使用光，如紫外线照射进行交联的可交联的生物材料，其中所述可交联的生物材料选自胶原、明胶、弹性蛋白、壳聚糖、NOCC(N、O、羧甲基壳聚糖)、血纤维蛋白胶、生物密封剂等等。此外，公开了选自下述物质的交联剂：京尼平及其衍生物、类似物(例如，甙元京尼平酸)、立体异构体和混合物。在一个实施方案中，交联剂还可选自环氧化合物、双醛淀粉、戊二醛、甲醛、二甲亚胺、碳二亚胺、琥珀酰亚胺、二异氰酸酯、酰基叠氮、无蛋白菌质、紫外线辐射、热交联、三(羟甲基)磷化氢、抗坏血酸铜、葡萄糖赖氨酸和光氧化剂等等。在一个实施方案中，由可交联的生物材料组成的毫微粒被交联，例如可高达所述生物材料的可交联组分的约50％或更高的交联度，优选约1-20％的交联度，以延缓所述生物材料的生物降解和/或使药物缓释释放。
通过改性壳聚糖的结构来改变其荷电性能，比如将壳聚糖与下述基团或物质结合：甲基、烷基(例如乙基、丙基、丁基、异丁基等等)、聚乙二醇(PEG)或肝素。CS-γ-PGA毫微粒的表面电荷密度(ζ电位)可使其变得更加耐受pH或更加亲水。在一个实施方案中，壳聚糖与聚丙烯酸或具有下述化学式的聚合物接枝：
其中R≥12
作为说明，在配制CS-γ-PGA毫微粒中可使用三甲基氯化壳聚糖以保持所述毫微粒在低于pH 2.5的pH，优选在如1.0一样低的pH的球体生物稳定性。本发明的某些方面提供与京尼平或其他交联剂交联的、加载药物且含有壳聚糖的生物材料，其作为生物相容性药物的载体用于提高在低于pH 2.5的pH，优选在如1.0一样低的pH的生物稳定性。
虽然已经参考本发明的某些实施方案的具体细节对本发明进行了描述，但是除了如所附权利要求所包括的范围或者达到所附权利要求所包括的范围之外，不预期将这样的细节看作为限制本发明的范围。根据上述发明内容可作出许多修改和变化。

Claims (38)

1.一种用于患者的毫微粒制剂，其特征在于促进肠内旁细胞输送，每个毫微粒包括为至少一种生物活性剂的第一组分、为聚γ-谷氨酸的带负电荷的第二组分及为具有80kDa或更低分子量的低分子量壳聚糖的第三组分，其中所述第三组分占据所述毫微粒的表面。
2.根据权利要求1所述的制剂，其中所述毫微粒中的所述壳聚糖与所述聚γ-谷氨酸的重量比为0.75∶0.167或更高。
3.根据权利要求1所述的制剂，其中所述第一组分为胰岛素。
4.根据权利要求1所述的制剂，其中所述第一组分为胰岛素和所述第二组分为聚γ-谷氨酸，其中三种组分的重量比为0.083∶0.167∶0.75。
5.根据权利要求1所述的制剂，其中所述第一组分为胰岛素，其中胰岛素载荷能力至少为所述毫微粒的8w/w％。
6.根据权利要求1所述的制剂，其中所述第一组分为胰岛素，其中胰岛素载荷能力至少为所述毫微粒的14w/w％。
7.根据权利要求1所述的制剂，其中所述毫微粒的ζ电位在15和40mV之间。
8.根据权利要求1所述的制剂，其中所述毫微粒的ζ电位在25-40mV之间。
9.根据权利要求1所述的制剂，其中所述至少一种生物活性剂为蛋白质或肽。
10.根据权利要求1所述的制剂，其中所述毫微粒进一步包囊于胶囊中。
11.根据权利要求10所述的制剂，其中所述胶囊的表面包括甘油。
12.根据权利要求10所述的制剂，其中所述胶囊的表面是亲水的。
13.根据权利要求1所述的制剂，其中所述第三组分被交联。
14.根据权利要求1所述的制剂，其中所述第三组分以低于50％的交联度进行交联。
15.根据权利要求1所述的制剂，其中所述第三组分与交联剂进行交联，所述交联剂选自京尼平及其衍生物、立体异构体和其混合物。
16.根据权利要求1所述的制剂，其中所述壳聚糖进一步与聚丙烯酸进行接枝。
17.根据权利要求1所述的制剂，其中所述壳聚糖具有低于40kDa的分子量。
18.根据权利要求1所述的制剂，其中所述毫微粒具有100和300纳米之间的平均粒度。
19.根据权利要求1所述的制剂，其中所述毫微粒经由简单和温和的离子胶凝化法形成。
20.根据权利要求1所述的制剂，其中所述毫微粒经由口服施用被递送至患者。
21.根据权利要求1所述的制剂，其中所述毫微粒经由血管施用被递送至患者。
22.根据权利要求21所述的制剂，其中所述至少一种生物活性剂是阿尔茨海默拮抗剂。
23.根据权利要求1所述的制剂，其中所述壳聚糖与甲基、烷基、聚乙二醇(PEG)或肝素进行接枝。
24.根据权利要求1所述的制剂，其中所述至少一种生物活性剂是选自由蛋白质、肽、核苷、核苷酸、抗病毒剂、抗肿瘤剂、抗生素和抗炎药组成的组。
25.根据权利要求1所述的制剂，其中所述至少一种生物活性剂是选自由降钙素、环孢菌素、胰岛素、催产素、酪氨酸、脑啡肽、促甲状腺激素释放激素、卵泡刺激素、促黄体激素、加压素及加压素类似物、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、白细胞介素II、干扰素、集落刺激因子、肿瘤坏死因子和促黑色素细胞激素组成的组。
26.根据权利要求1所述的制剂，其中所述至少一种生物活性剂是选自由促肾上腺皮质激素、催乳素、促黄体素释放素、生长激素、生长激素释放因子、生长激素抑制素、胰高血糖素、胃泌素、四肽胃泌素、五肽胃泌素、尿抑胃素、分泌素、降钙素、脑啡肽、内啡肽、血管紧张素、肾素、缓激肽、杆菌肽、多粘菌素、粘菌素、短杆菌酪肽、短杆菌肽及合成的类似物、单克隆抗体、以及可溶解的疫苗组成的组。
27.根据权利要求1所述的制剂，其中所述至少一种生物活性剂是亲水性大分子。
28.促进肠内旁细胞输送的毫微粒，其包括带正电荷的壳聚糖和带负电荷的聚γ-谷氨酸，其中两种聚电解质之间的静电相互作用即刻导致长疏水片段的形成，由此生成高度中性化的络合物，所述络合物分隔成所述毫微粒，并且其中所述壳聚糖为具有80kDa或更低分子量的低分子量壳聚糖，所述毫微粒是通过将pH7.4的γ-谷氨酸水溶液添加至pH6.0的壳聚糖水溶液中而获得的胶状的毫微粒。
29.根据权利要求28所述的毫微粒，其中所述壳聚糖与所述聚γ-谷氨酸的重量比为0.75∶0.167或更高。
30.根据权利要求28所述的毫微粒，其中所述毫微粒还包括至少一种生物活性剂。
31.根据权利要求28所述的毫微粒，其中所述毫微粒的所述表面的特征为具有正表面电荷。
32.根据权利要求28所述的毫微粒，其中所述毫微粒的ζ电位在15和40mV之间。
33.根据权利要求28所述的毫微粒，其中所述毫微粒的ζ电位在25-40mV之间。
34.根据权利要求28所述的毫微粒，其中所述毫微粒进一步包囊于胶囊中。
35.根据权利要求34所述的毫微粒，其中所述胶囊的表面包括甘油。
36.根据权利要求28所述的毫微粒，其中所述毫微粒与一种或多种赋形剂一起制成片剂。
37.毫微粒在制备用于在动物受治疗者中促进肠内旁细胞输送至少一种生物活性剂的药物中的用途，其中每个毫微粒包括为所述至少一种生物活性剂的第一组分、为聚γ-谷氨酸的带负电荷的第二组分及为具有80kDa或更低分子量的低分子量壳聚糖的第三组分，其中所述第三组分占据所述毫微粒的表面。
38.根据权利要求37所述的用途，其中所述药物经由口服施用被施用至动物受治疗者中用于促进所述肠内旁细胞输送。
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