瑞士步琦
基于萘普生的丝素蛋白给药平台
喷干应用
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简介
本文介绍了以萘普生（双氯芬酸钠）为模型药物，基于丝素蛋白（SF）的可控药物递送平台的开发与评估。通过流延和喷雾干燥法制备了 SF 矩阵，并对其药物释放曲线进行了分析。利用溶剂和甘油诱导 SF 从无规卷曲向β折叠的构象转变，从而形成调节药物释放的结晶网络。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）成像来确认结构变化和颗粒形态。体外溶出实验表明，与仅含明胶的对照组相比，基于 SF 的系统显著延长了药物释放时间。这些发现支持了 SF 作为生物相容性和可调性材料在口服药物递送应用中的潜力。
丝素蛋白（SF）是一种主要从家蚕茧中提取的天然聚合物，广泛应用于纺织品、缝线和生物医学支架等领域。其结构由疏水和亲水肽序列组成，形成β折叠结晶区域，赋予其水不溶性和机械强度。该蛋白质的生物相容性、生物降解性和极小的炎症反应使其能够在伤口愈合、组织工程和细胞培养中得到应用。丝素蛋白还被加工成薄膜、水凝胶和微球用于药物输送，其二级结构已被证明会影响释放动力学。多项研究已表明丝素蛋白在封装小分子和大分子药物方面的多功能性，突显了其作为控释载体的潜力。已证实通过喷雾干燥或溶剂处理将丝素蛋白与明胶混合时，丝素蛋白从无规卷曲到β-折叠的构象转变可用于生成多孔基质。丝素蛋白在这些混合物中的结晶使得能够开发出具有持续释放能力的药物输送系统。将进一步对基于丝素蛋白的基质和微粒进行研究，以评估其对输送各种药物类别，特别是用于定点输送的大分子药物的适用性。已证实，通过喷雾干燥或溶剂诱导与明胶混合的丝素蛋白（SF）从无规卷曲到β-折叠的构象转变可用于生成多孔基质。含丝素蛋白的混合物中丝素蛋白结晶的发展可产生药物传递系统，实现药物的控制释放。将进一步对含丝素蛋白的基质和微粒进行研究，以探索其用于传递不同类别药物的可行性，特别是用于定点传递大分子药物。
研究表明，丝素蛋白（SF）与明胶共混物中SF从无规卷曲向β-折叠的构象转变——通过喷雾干燥或溶剂诱导实现——可用于构建多孔基质。通过诱导SF结晶开发的含SF共混物，可形成能控制药物释放速度的给药系统。后续将深入开展含SF基质与微粒的研究，以探索其递送不同类别药物（特别是用于靶向递送的大分子药物）的可行性。
以萘普生为模型药物构建了丝素蛋白载药平台，通过结构调控实现了药物可控释放。
SF优异的生物相容性、可降解性和机械强度使其成为生物医学和制药应用的理想材料。
结晶化SF基质能够实现药物持续释放，未来研究将聚焦大分子药物及靶向递送系统的开发。
制备丝素蛋白（SF）颗粒，萘普生钠与丝素蛋白（SF）比例分别按照1:1, 1.5:1, 2:1, 3:1配比。
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设备
仪器：BUCHI小型喷雾干燥仪 B-290
进口温度：135-200°C
泵流速：6-7mL/min
雾化空气流速：600L/H（0.75bar）
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实验流程
表1：低电导率（<10 μS/cm）丝素蛋白处理条件。在 280 纳米处测量并记录每个组分的紫外吸光度（空白：用去离子水填充的石英比色皿）。所有组分均置于 60℃的烘箱中 24 小时，或直至所有液体蒸发，然后测定每个组分干燥后的残留净质量。使用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和 Nicolet 380 Avatar OMNI 采样器装置。使用 Carver 压片机以 18000 磅的压力制备含约 0.7%（质量比）喷雾干燥粉末的 KBr 压片。通过将丝素蛋白溶液浇铸在聚苯乙烯称重船表面获得用于比较的薄膜，并通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）进行分析。
丝的种类 | 脱胶溶液 | 溶解溶液 |
家蚕茧 - 家蚕 | 0.25% Na2CO3 | 9.0 M LiBr |
0.25% Na2SO4 | Ca(NO3)2 4H2O: MeOH (75 : 25)w/w | |
5A 级生丝 - 家蚕 | 0.25% Na2CO3 | Ca(NO3)2 4H2O: MeOH (75 : 25)w/w |
0.25% C12H25O4 SNa | CaCl2:EtOH:H2O(1:2:8) mole ratio | |
丝素粉 | 无需 | CaCl2:EtOH:H2O(1:2:8) mole ratio |
表2：部分水解山梨醇酐在与明胶混合物中的 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 |
▲ 图2：含硫酸钙基质中萘普生的溶解曲线（@）与不含硫酸钙基质的薄膜（A）以及不含硫酸钙的薄膜（®）的对比情况（更多详细信息见参考文献原文）
▲ 图3：喷雾干燥微粒的扫描电子显微镜图像。含喷雾干燥微粒的 SF 溶液（a），SF 与 NS 混合比例为 2:1 的喷雾干燥微粒溶液（b），额外添加 5%乙醇的喷雾干燥微粒溶液（c），以及 SF 与 NS 混合比例为 2：1 并额外添加 5%乙醇的喷雾干燥微粒溶液（d）。
▲ 图4：SF/明胶/甘油基质的傅里叶变换红外光谱图
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参考文献
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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