工程項目管理-PRP項目計劃書

項目編號：T050PRP25038項目計劃書項目名稱:介孔二氧化硅材料藥物載體制備及藥物載入研究策劃人：章志鋮學號:5110519095班級：F1105104策劃時間:2014—03—01至2014-07—31

項目簡介1.1項目名稱介孔二氧化硅材料藥物載體制備及藥物載入研究1。2項目簡介介孔二氧化硅因為其具有高比表面積、高孔容積、孔道的納米尺度在2~50nm范圍內(nèi)均勻可調(diào)、良好的熱穩(wěn)定性和孔道內(nèi)含有豐富的硅羥基、對于人體無毒無害等特點,在生物醫(yī)藥領域得到了長足的發(fā)展.同時，聚乙二醇是常用于生物大分子表面共價修飾的一種聚合物，在生物醫(yī)藥領域得到了廣泛研究。在介孔二氧化硅材料孔徑中加入聚乙二醇修飾的固定蛋白、卟啉、吡啶等其他的生物性藥物,實現(xiàn)藥物緩釋、靶向投放等功能,提高藥物療效的持久性和有效性。項目參與者信息2.1項目負責人宋雪峰10881材料科學與工程學院2.2項目指導教師張鵬10740材料科學與工程學院2.3參與學生5110519095章志鋮男材料科學與工程學院1582182958151105***＊＊林＊*男材料科學與工程學院*＊＊51105**＊＊＊胡＊*男材料科學與工程學院＊*＊項目預算辦公費200辦公費用、打印費用郵電費100科研活動中涉及到的郵寄費用交通費100科研活動中涉及到的市內(nèi)交通專用材料費1600實驗所需的試劑耗材等實驗測試費1500樣品測試費用總計3500項目內(nèi)容

4。1立項依據(jù)藥物劑型的發(fā)展一般分為四代:第一代為丸、丹、散、膏劑等，第二代為機械化生產(chǎn)的普通制劑，第三代為緩釋制劑、控釋制劑,第四代為靶向給藥系統(tǒng)。進入20世紀90年代以來，藥物制劑研究已進入藥物傳遞系統(tǒng)(DrugDeliverySystem，DDS）時代(主要包括第三、四代制劑）。新型制劑主要指緩控釋制劑與靶向制劑。

新型藥物傳遞系統(tǒng)已成為藥學領域的重要發(fā)展方向，主要包括：①緩控釋制劑；②靶向給藥系統(tǒng)；③透皮給藥系統(tǒng)；④粘膜給藥系統(tǒng);⑤智能型給藥系統(tǒng)等.介孔二氧化硅因為其具有高比表面積、高孔容積、孔道的納米尺度在2~50nm范圍內(nèi)均勻可調(diào)、良好的熱穩(wěn)定性和孔道內(nèi)含有豐富的硅羥基、對于人體無毒無害等特點，在生物醫(yī)藥領域得到了長足的發(fā)展。同時，聚乙二醇是常用于生物大分子表面共價修飾的一種聚合物，在生物醫(yī)藥領域得到了廣泛研究。在介孔二氧化硅材料孔徑中加入聚乙二醇修飾的固定蛋白、卟啉、吡啶等其他的生物性藥物，實現(xiàn)藥物控釋、靶向投放等功能，提高藥物療效的持久性和有效性.我們希望通過研究介孔二氧化硅材料與聚乙二醇試劑,利用其特性實現(xiàn)藥物緩釋與靶向投放兩種功能。4。2項目內(nèi)容

利用介孔二氧化硅材料制備藥物載體，并進行藥物載入，實現(xiàn)藥物緩釋與靶向投放。4.3項目目標1）通過在介孔二氧化硅材料孔徑內(nèi)覆蓋磷酸鈣涂層實現(xiàn)藥物緩釋.2）利用介孔材料的多孔特性進行藥物載入.3)通過在介孔二氧化硅材料表面進行修飾實現(xiàn)藥物的靶向投放.4.4項目意義實現(xiàn)藥物緩釋與靶向投放將使得藥物的療效釋放的更加徹底。一方面,藥物將在人體循環(huán)中存在更長時間；另一方面，藥物靶向投放將使得藥物對指定病毒發(fā)揮作用，避免傷害正常細胞。這將對癌癥等絕癥提供更安全高效的治療方式，有著廣闊的市場前景.項目可行性5。1介孔二氧化硅材料具有許多一定大小的孔隙以及比表面積高的結構材料被稱為多孔材料，其中孔徑介于2—50nm的一類多孔材料被稱為介孔材料。介孔材料具有極高的比表面積、規(guī)則有序的孔道結構、狹窄的孔徑分布、孔徑大小連續(xù)可調(diào)等特點.這些特點使得它可以在很多微孔沸石分子篩難以完成的大分子的吸附、分離,尤其是催化反應中發(fā)揮作用。而且，這種材料的有序孔道可作為“微型反應器”，在其中組裝具有納米尺度的均勻穩(wěn)定的“客體”材料后而成為“主客體材料"，由于其主、客體間的主客體效應以及客體材料可能具有的小尺寸效應、量子尺寸效應等將使之有望在電極材料、光電器件、微電子技術、化學傳感器、非線性光學材料等領域得到廣泛的應用。因此介孔材料從它誕生一開始就吸引了國際上物理、化學、生物、材料及信息等多學科研究領域的廣泛興趣，目前已成為國際上跨多學科的熱點前沿領域之一。隨后，介孔二氧化硅因為其具有高比表面積、高孔容積、孔道的納米尺度在2~50nm范圍內(nèi)均勻可調(diào)、良好的熱穩(wěn)定性和孔道內(nèi)含有豐富的硅羥基等特點，成為催化、催化劑負載、吸附分離和其它新材料等方面關注的焦點，得到了長足的發(fā)展.生物大分子,如酶、蛋白質(zhì)、核酸等，它們的相對分子質(zhì)量在1~1＊106之間時，分子的尺寸小于10nm，病毒的相對分子質(zhì)量約為1＊107，尺寸的大小在30nm附近,孔徑在2~50nm之間的介孔二氧化硅材料因為其沒有毒性，使得該材料在酶、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的分解、固定上發(fā)揮了相當重要的作用，從而在生物醫(yī)藥領域發(fā)揮著獨特的作用。其中一種實際應用包括了直接包埋以及藥物控釋過程：在介孔二氧化硅材料孔徑中加入固定蛋白、卟啉、吡啶等其他的生物性藥物，實現(xiàn)藥物控釋、精確定位等功能，提高藥物療效的持久性和有效性。5.2聚乙二醇聚乙二醇(PEG)系一種常用藥用輔料,世界各國的均收載有PEG條目。聚乙醇的制備十分簡單。將環(huán)氧乙烷與單乙二醇（或雙乙二醇)在堿性催化劑催化之下經(jīng)聚合而形成聚乙二醇.只要適當改變聚合條件即可使PEG的分子量發(fā)生變化。目前生產(chǎn)的PEG的分子量通常在200~35000之間.

PEG的性質(zhì)隨分子量而變化.分子量在400以下的PEG在室溫中為非揮發(fā)性液體。而PEG600的熔點為17～22℃，當溫度低于這一界限時PEG600呈油膏狀。分子量在800~2000的PEG通常為膏狀體；分子量超過3000的PEG則為固體（片狀或粉末狀物質(zhì))。分子量大于35000的PEG目前在工業(yè)上暫時還無法合成。隨著分子量的增加，PEG的硬度也隨之增加，但無論PEG分子量有多大，其熔點最多只有60℃左右。所有PEG(不論呈液體、膏狀體或固體)均有良好水溶性，即使大分子量PEG其水溶性亦能達50％左右,故PEG在各行各業(yè)（尤其醫(yī)藥工業(yè))中有著廣泛的用途。例如一些常用藥劑如滴眼藥水和栓劑均使用PEG作為藥物賦形劑，使主藥能更順暢地進入眼內(nèi)(或體內(nèi)).

PEG對人體無毒無害,亦無致癌、致畸（胎)和基因突變等不良副作用，故PEG近幾年來在醫(yī)藥工業(yè)中用途不斷擴大。在過去10年里PEG主要用作液體制劑（如眼藥水)中的稠化劑以便增加其與眼粘膜的接觸時間。其次，PEG還可用作軟膏劑的基質(zhì)。大分子量固體PEG與小分子量液體PEG按比例混合后可作為難溶藥物的助溶劑以此提高后者的溶解度從而可增加藥物的體內(nèi)生物利用度。

藥片等固體藥物制劑配方中如加入適量大分子PEG可增加打片時藥物的流動性,并提高主藥的胃內(nèi)溶解性最終有助于增加生物利用度.

90年代中,歐美醫(yī)藥研究人員發(fā)現(xiàn)：PEG分子末端的2個羥基可與醇類物質(zhì)或蛋白質(zhì)／多肽物質(zhì)耦合成為一種新型混合物.此外,研究人員還發(fā)現(xiàn)：PEG在藥物制劑中的功能之一是延長藥物在體內(nèi)的釋放時間。這是因為主藥與PEG組成的耦合體進入體內(nèi)會因酶的作用而慢慢降解，主藥從PEG的羥基上脫落進入血液循環(huán)從而可“延時釋放”主藥發(fā)揮緩釋作用,故PEG也可視為一種緩釋助劑.上述新發(fā)現(xiàn)大大拓展了PEG在醫(yī)藥工業(yè)中的新用途.迄今為止西方藥物研究機構已研制出數(shù)以百計的“PEG—藥物"的新型耦合體類制劑。現(xiàn)將其中主要產(chǎn)品介紹如下：

1）“水蛭素”。這是一種優(yōu)異的溶栓劑，可用于防止動脈血栓形成或用于冠心病人動脈“搭橋"手術后預防新血管中生成血栓。遺憾的是，水蛭素在使用過程中血清半衰期太短，難以發(fā)揮抗栓效果.美國一研究機構將水蛭素與PEG一起加工成為耦合體制劑后可大大延長水蛭素的血清半衰期從而提高其在體內(nèi)的抗血栓生成效果。

2）“反義藥物”寡核苷這是一種新開發(fā)的抗病毒藥物。但它同樣存在血清半衰期太短的缺點。如按常規(guī)加工方法加工成制劑病人需每天服5～6次藥，不僅麻煩還會增加醫(yī)療成本。國外已將“反義寡核苷”(antisense

oligonu-cleotide)與PEG一起加工成為耦合體藥物。該新型藥物具有較長的血清半衰期,可用于治療皰疹等常見病毒性疾病。

3）高效低毒的PEG—腫瘤藥物耦合體制劑

眾所周知,不少抗腫瘤藥物(如阿霉素、絲裂霉素,博來霉素、喜樹堿、長春新堿等等)對人體有強烈毒性。但這些藥物在臨床上又大多為常用藥。西方研究人員發(fā)現(xiàn)：如將PEG與阿霉素之類毒性很大的抗腫瘤藥一起加工成耦合體制劑不僅可減少抗腫瘤藥的臨床用量，還能提高其生物利用度，降低體內(nèi)毒性。這一新發(fā)現(xiàn)具有重要意義，因為PEG的“減毒作用”可使大量有毒抗腫瘤藥成為常用化療用藥?？梢钥隙?，今后將會有更多有毒的其它藥物被加工成PEG耦合體新制劑以減輕其對人體的傷害。

4）PEG與生物工程藥品的耦合體新制劑

包括α干擾素、白間素、人胰島素、第八因子(凝血因子）和單克隆抗體等在內(nèi)的生物工程藥品大多為價格昂貴的蛋白質(zhì)／多肽類藥物。如將它們與PEG—起加工成為耦合體類制劑不僅能提高藥物的水溶性，增加其生物利用度，還可相應降低藥物劑量，最終可減少病人的醫(yī)藥費用。美國一些公司已開發(fā)上市了α干擾素—PEG耦合體新制劑。今后幾年內(nèi)還將有若干只單克隆抗體PEG耦合體新型制劑上市。據(jù)藥理研究，蛋白質(zhì)類生物工程藥品的PEG耦合體新制劑可大大延長其體內(nèi)作用時間并同樣有助于減少藥物的副作用。PEG在醫(yī)藥行業(yè)的其它新用途包括：

1）PEG作為新型高效乳化劑輔料

許多難溶性藥物如加工成常規(guī)口服制劑(片劑或膠囊）由于其體內(nèi)溶解度小而影響藥物的生物利用度.如若將難溶藥物與PEG一起加工成乳化劑可大大增加藥物的生物利用度，最終可提高藥效并相應減少用藥劑量。

2)PEG水凝膠劑

水凝膠劑(hydrogel)是90年代初新開發(fā)的一種藥物新制劑。以PEG為基質(zhì)加入主藥及其它一些藥物賦形劑可加工成為“水凝膠劑"。尤其一些常用消炎止痛藥物(如吲哚美辛、萘普生與布洛芬等等）均可加工成為水凝膠劑。將其擦在皮膚痛處或關節(jié)腫脹處可促使藥物加速透過皮膚(關節(jié))從而發(fā)揮止痛效果。國外研制中的另一新型PEG水凝膠為“氯硝西泮”(抗驚厥藥物)水凝膠.當病人因癲癇大發(fā)作不省人事(通常牙關緊咬)無法服藥之時，醫(yī)護人員將“氯硝西泮水凝膠”擦在其身體上可使藥物快速透過皮內(nèi)進入血液循環(huán)從而發(fā)揮抗驚厥作用.據(jù)藥理研究,由PEG為基質(zhì)加工成的水凝膠劑實際上是一種良好的“藥物滲透泵”，可將難溶或低溶藥物順利送進體內(nèi)從而發(fā)揮其藥效。

綜上所述,聚乙二醇是一種用途極其廣泛的藥用輔料.其令人感興趣的新用途是：如將一些沿用已久的老藥與PEG加工成耦合體制劑不僅能提高其藥效,還可減輕藥物的毒性、增加生物利用度，降低藥物劑量?？梢韵嘈?，今后將會有更多的PEG耦合體新型制劑問世，其市場前景無限廣闊。5。3實驗方案利用浸漬法在介孔材料微孔內(nèi)表面覆蓋磷酸鈣層使用前驅(qū)體為五氧化二磷（P2O5）和硝酸鈣（Ca（NO3)2)，溶劑為無水乙醇。前驅(qū)體制備主要采用了浸漬法。浸漬法是制造固體催化劑的方法之一，即將一種或幾種活性組分通過浸漬載體負載在載體上的方法。通常是用載體與金屬鹽類的水溶液接觸，使金屬鹽類溶液吸附或貯存在載體毛細管中，除去過剩的溶液，再經(jīng)干燥、煅燒和活化制得催化劑。浸漬方式有過量溶液浸泡與等體積吸附等。有時加入競爭吸附劑使活性組分均勻吸附在整個載體上。常用的溶劑有:（按照溶劑極性從小到大排列）石油醚〈苯<氯仿〈乙醚<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮〈乙醇〈甲醇〈水〈含鹽水(本次主要采用乙醇溶液）浸漬法的原理：一般原理是通過毛細管壓力使液體（活性組分）滲透到載體空隙內(nèi)部;但如果有使用真空的話，那么內(nèi)外壓力差也是活性組分進入的一個因素。真空的好處可以清除孔里面的雜質(zhì)和水分，因而相對能使更多的活性相進入，增加負載量.圖浸漬法制備前驅(qū)體示意圖在乙醇溶液中,介孔材料發(fā)生內(nèi)部水解。P2O5可以很容易地溶解在乙醇中，并發(fā)生酯化反應，通過P—O-P鍵的斷裂形成磷酸酯，即PO(OR）3，PO（OR）2OH和PO(OR）（OH)2,而在有水存在時，P2O5進行水解形成H3PO4（含有P—OH鍵）.前驅(qū)體在毛細作用下，在缺水的情況下，緩慢進入介孔材料孔徑中。在40℃，通過溶膠凝膠過程在介孔材料內(nèi)孔徑表面形成Ca-O-P鍵。最后，通過在500℃下于空氣中煅燒樣品獲得試樣.此事發(fā)生成核現(xiàn)象,磷酸鈣趨向于在Si-OH官能團上錨定形成涂層。前驅(qū)體mPEG—SS—pyridine制備為實現(xiàn)藥物的靶向投放，提高藥物使用效果，查閱文獻后，確定需要在吡啶類藥物上通過二硫鍵與聚乙二醇（mPEG）連接.聚乙二醇（mPEG）是常用于生物大分子表面共價修飾的一種聚合物，在生物醫(yī)藥領域得到了廣泛研究。在生物大分子表面修飾方面，肽和蛋白質(zhì)是極為重要的因素。原因在于聚乙二醇可以連接的肽和蛋白質(zhì)種類很多，它們的選擇直接影響到能否有效屏蔽抗原和可能產(chǎn)生免疫反應的基因,受體介導能否被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(RES）攝取,能否防止被蛋白水解酶識別而發(fā)生降解.利用聚乙二醇修飾也增加了多肽的表觀大小，從而降低腎濾并改變生物分布。預計制備方法：①將mPEG（5g,1mmol）溶于26mL吡啶中，加入對甲苯磺酰氯PTSC（9g，50mmol），在65℃下水浴攪拌3小時，靜置一夜后真空蒸發(fā)至干,凝膠過濾獲得PEG—Tosyl。②將上者溶于6mL吡啶中，與硫代乙酸鉀(1.2g,10.5mmol），三乙胺（500μL）混合，敞口反應一夜后真空蒸發(fā)至干，凝膠過濾獲得PEG-Thioacetate。③將上者溶于16mL甲醇中,與羥胺、甲醇鈉/甲醇混合，在60℃下水浴攪拌1小時，靜置一夜。④加入醋酸中和，加入DTT(155mg），在65℃下反應40分鐘，凝膠過濾獲得mPEG—SH。⑤將上者溶于水中，與二吡啶基二硫化物（245mg，1.1mmol）的甲醇溶液混合,加入三羥甲基氨基甲烷/氯化鈉緩釋劑，在65℃下間歇攪拌30分鐘，冷卻,凝膠過濾獲得前驅(qū)體.藥物載體MSNs-SS—mPEG制備基于如下反應，將藥物載體完成：①將介孔二氧化硅材料MSNs（90mg)加入甲醇(20mL）、巰丙基三氧乙基硅烷MPTES（1.8mL），在50℃下攪拌24小時。將所得溶液離心分離（10krpa,20min)，用甲醇洗滌3次,獲得MSNs—SH。（制備多組，作為參照組）②將上者與無水二甲基甲酰胺DMF(20mL),前驅(qū)體mPEG-SS-pyridine(40mg）混合，在50℃下攪拌24小時。將所得溶液離心分離（10krpa,20min)，用甲醇洗滌3次,獲得載體。藥理分析將無藥物載入的藥物載體與載入藥物的藥物載體對照分析.5。4結論可以通過在介孔二氧化硅材料上覆蓋磷酸鈣涂層，使得藥物能夠適應人體的酸堿度環(huán)境，起到藥物緩釋作用。同時，介孔二氧化硅材料作為一種多孔材料，其有序的介孔孔道有利于小分子的進入，從而使得材料能快速高效的吸附藥物。而通過在介孔二氧化硅材料的表面進行聚乙二醇修飾也可以實現(xiàn)藥物的靶向投放。因此，該實驗具有較高的可行性。項目進度計劃6.1計劃進度表1選題確定具體研究方向2014-03—012014-03—152方案制定確定具體研究方案2014—03-152014—03—313載體制備載體制備2014-04-012014-06—154藥物載入藥物載入與藥理分析2014-05—012014—06—155數(shù)據(jù)處理并撰寫總結報告處理實驗數(shù)據(jù)并撰寫總結報告，為發(fā)表論文做準備2014-06-152014-06-