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瑞士步琦
基于萘普生的絲素蛋白給藥平臺
噴干應用
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簡介
本文介紹了以萘普生（雙氯芬酸鈉）為模型藥物，基于絲素蛋白（SF）的可控藥物遞送平臺的開發與評估。通過流延和噴霧干燥法制備了 SF 矩陣，并對其藥物釋放曲線進行了分析。利用溶劑和甘油誘導 SF 從無規卷曲向β折疊的構象轉變，從而形成調節藥物釋放的結晶網絡。采用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和掃描電子顯微鏡（SEM）成像來確認結構變化和顆粒形態。體外溶出實驗表明，與僅含明膠的對照組相比，基于 SF 的系統顯著延長了藥物釋放時間。這些發現支持了 SF 作為生物相容性和可調性材料在口服藥物遞送應用中的潛力。
絲素蛋白（SF）是一種主要從家蠶繭中提取的天然聚合物，廣泛應用于紡織品、縫線和生物醫學支架等領域。其結構由疏水和親水肽序列組成，形成β折疊結晶區域，賦予其水不溶性和機械強度。該蛋白質的生物相容性、生物降解性和極小的炎癥反應使其能夠在傷口愈合、組織工程和細胞培養中得到應用。絲素蛋白還被加工成薄膜、水凝膠和微球用于藥物輸送，其二級結構已被證明會影響釋放動力學。多項研究已表明絲素蛋白在封裝小分子和大分子藥物方面的多功能性，突顯了其作為控釋載體的潛力。已證實通過噴霧干燥或溶劑處理將絲素蛋白與明膠混合時，絲素蛋白從無規卷曲到β-折疊的構象轉變可用于生成多孔基質。絲素蛋白在這些混合物中的結晶使得能夠開發出具有持續釋放能力的藥物輸送系統。將進一步對基于絲素蛋白的基質和微粒進行研究，以評估其對輸送各種藥物類別，特別是用于定點輸送的大分子藥物的適用性。已證實，通過噴霧干燥或溶劑誘導與明膠混合的絲素蛋白（SF）從無規卷曲到β-折疊的構象轉變可用于生成多孔基質。含絲素蛋白的混合物中絲素蛋白結晶的發展可產生藥物傳遞系統，實現藥物的控制釋放。將進一步對含絲素蛋白的基質和微粒進行研究，以探索其用于傳遞不同類別藥物的可行性，特別是用于定點傳遞大分子藥物。
研究表明，絲素蛋白（SF）與明膠共混物中SF從無規卷曲向β-折疊的構象轉變——通過噴霧干燥或溶劑誘導實現——可用于構建多孔基質。通過誘導SF結晶開發的含SF共混物，可形成能控制藥物釋放速度的給藥系統。后續將深入開展含SF基質與微粒的研究，以探索其遞送不同類別藥物（特別是用于靶向遞送的大分子藥物）的可行性。
以萘普生為模型藥物構建了絲素蛋白載藥平臺，通過結構調控實現了藥物可控釋放。
SF優異的生物相容性、可降解性和機械強度使其成為生物醫學和制藥應用的理想材料。
結晶化SF基質能夠實現藥物持續釋放，未來研究將聚焦大分子藥物及靶向遞送系統的開發。
制備絲素蛋白（SF）顆粒，萘普生鈉與絲素蛋白（SF）比例分別按照1:1, 1.5:1, 2:1, 3:1配比。
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設備
儀器：BUCHI小型噴霧干燥儀 B-290
進口溫度：135-200°C
泵流速：6-7mL/min
霧化空氣流速：600L/H（0.75bar）
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實驗流程
表1：低電導率（<10 μS/cm）絲素蛋白處理條件。在 280 納米處測量并記錄每個組分的紫外吸光度（空白：用去離子水填充的石英比色皿）。所有組分均置于 60℃的烘箱中 24 小時，或直至所有液體蒸發，然后測定每個組分干燥后的殘留凈質量。使用傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）和 Nicolet 380 Avatar OMNI 采樣器裝置。使用 Carver 壓片機以 18000 磅的壓力制備含約 0.7%（質量比）噴霧干燥粉末的 KBr 壓片。通過將絲素蛋白溶液澆鑄在聚苯乙烯稱重船表面獲得用于比較的薄膜，并通過傅里葉變換紅外光譜（FTIR）進行分析。
絲的種類 | 脫膠溶液 | 溶解溶液 |
家蠶繭 - 家蠶 | 0.25% Na2CO3 | 9.0 M LiBr |
0.25% Na2SO4 | Ca(NO3)2 4H2O: MeOH (75 : 25)w/w | |
5A 級生絲 - 家蠶 | 0.25% Na2CO3 | Ca(NO3)2 4H2O: MeOH (75 : 25)w/w |
0.25% C12H25O4 SNa | CaCl2:EtOH:H2O(1:2:8) mole ratio | |
絲素粉 | 無需 | CaCl2:EtOH:H2O(1:2:8) mole ratio |
表2：部分水解山梨醇酐在與明膠混合物中的 FT-IR 分析。
AmideⅠ(cm-1) | AmideⅡ(cm-1) | |
Pure SF Films | ||
2 kDa SF | 1620 | - |
14 kDa SF | 1624 | 1520 |
100 kDa SF | 1625 | 1519 |
SF/gelatin blends | ||
2 kDa SF (1.8%) | 1636 | 1542 |
12 kDa SF (0.9%) | 1632 | 1540 |
100 kDa SF(1.4%) | 1625 | 1538 |
▲ 圖2：含硫酸鈣基質中萘普生的溶解曲線（@）與不含硫酸鈣基質的薄膜（A）以及不含硫酸鈣的薄膜（?）的對比情況（更多詳細信息見參考文獻原文）
▲ 圖3：噴霧干燥微粒的掃描電子顯微鏡圖像。含噴霧干燥微粒的 SF 溶液（a），SF 與 NS 混合比例為 2:1 的噴霧干燥微粒溶液（b），額外添加 5%乙醇的噴霧干燥微粒溶液（c），以及 SF 與 NS 混合比例為 2：1 并額外添加 5%乙醇的噴霧干燥微粒溶液（d）。
▲ 圖4：SF/明膠/甘油基質的傅里葉變換紅外光譜圖
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參考文獻
Design and characterization of a Silk-Fibroin-Based Drug Delivery Platform Using Naproxen as a Model Drug
Tatyana Dyakonov, Chue Hue Yang, Derek Bush, Saujanya Gosangari, ShingaiMajuru, and Aqeel Fatmi
(PDF) Design and Characterization of a Silk-Fibroin-Based Drug Delivery Platform Using Naproxen as a Model Drug
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