1、山东化工收稿日期:20220729基金项目:泰州学院科研启动资金(TZXY2020QDJJ009);泰州学院大学生创新训练计划项目(cx2022)作者简介:姚艳胜，女，硕士，主要从事新型降糖材料研究。通信作者:季鹏，博士，讲师，主要从事药物新剂型研究。金属有机框架改善格列美脲降糖的临床疗效研究姚艳胜1，黎静2，张雨萌2，陈浩2，王鹏2，季鹏2*(1泰兴市人民医院 内分泌科，江苏 泰兴225400;2泰州学院 医药与化学化工学院，江苏 泰州225300)摘要:目的:采用金属有机框架(Metalorganic framework，MOF)载体负载格列美脲(Glimepiride，GM)，构建口服纳
2、米给药系统(MOFGM)，并进行降糖效果评价。方法:采用溶剂热合成法制备 MOF 载体，用纳米沉淀法负载 GM 构建 MOFGM，并对其形态、载药量、体外释放、生物相容性及降血糖效果进行评价。结果:成功制备 MOFGM，呈不规则球形，粒径约为70 nm，载药量约为01 g/g，体外累计释放量较 GM 明显提高。溶血实验表明 MOFGM 生物相容性较好。药效学结果显示 MOFGM 的降糖效果明显。结论:MOFGM 理化性质良好，是一种优良的口服降糖制剂，具有开发价值。关键词:糖尿病;金属有机框架;格列美脲;生物相容性中图分类号:O641;94文献标识码:A文章编号:1008021X(2023)0
3、3005803Study on the Clinical Efficacy of Metal Organic Framework in Improving theHypoglycemic Effect of GlimepirideYao Yansheng1，Li Jing2，Zhang Yumeng2，Chen Hao2，Wang Peng2，Ji Peng2*(1Department of Endocrinology，Taixing Peoples Hospital，Taixing225400，China;2College of Pharmacy and Chemistry Chemical
4、 Engineering，Taizhou University，Taizhou225300，China)Abstract:Purpose:A metalorganic framework(MOF)carrier was used to load glimepiride(GM)to construct an oral nanodrug delivery system(MOF GM)，and its anti diabetic activity was evaluated Methods:MOF carrier was prepared bysolvothermal synthesis metho
5、d，and MOFGM was constructed by loading GM by nanoprecipitation methodThe morphology，drugloading，in vitro release，biocompatibility，and hypoglycemic activity were evaluatedesults:MOFGM was successfully prepared，with an irregular spherical shape，a particle size of about 70 nm，a drug loading of about 01
6、 g/g，and the cumulative release invitro is significantly higher than that of GM Hemolysis experiments showed that MOF GM had better biocompatibility Thepharmacodynamics results showed that the hypoglycemic effect of MOFGM was obviousConclusion:MOFGM has good physicaland chemical properties，and is an
7、 excellent oral hypoglycemic preparation，which has the value of developmentKey words:diabetes;metal organic framework;glimepiride;biocompatibility糖尿病是一种慢性代谢疾病，其特征是血液中的高葡萄糖水平(高血糖)，可导致肾脏和心血管损伤等后果。伴随着现代人口老龄化、超重、肥胖、不健康的饮食和久坐的生活方式，2 型糖尿病(Diabetes mellitus type 2，T2DM)的发病率和流行率正在快速 增 长1。根 据 国 际 糖 尿 病 联 盟(I
8、nternational DiabetesFederation，IDF)统计数据显示，近年来全球糖尿病患病率急剧上升，中国是世界上患糖尿病人口最多的国家，我国糖尿病的类型以 T2DM 为主，2015 年至 2017 年全国调查结果显示我国18 岁及以上人群 T2DM 总体患病率为 112%2。T2DM 是一种代谢疾病，其涉及胰岛 细胞功能缺陷和胰岛素抵抗，约占所有糖尿病病例的 90%。据统计，2017 年，它影响了全球约 462亿人，约占全球人口的 628%。T2DM 的患病率在 45 岁以上的人群和老年人中较高3。由于其高患病率和高致残率，糖尿病已成为一个严重的全球健康问题。众所周知，T2D
9、M 需要长期的自我管理，以将血糖水平控制在目标水平，从而预防发生急性或慢性并发症，提高患者的生活质量。由于口服降糖药物，是 T2DM 患者的一线治疗药物，因此患者对其选择、设计和开发都给予了高度关注。格列美脲(Glimepiride，GM)是于 1995 年获得 FDA 批准的第三代磺酰脲类药物，是一种胰岛素促分泌剂，与其他磺脲类药物一样，仅对有残存胰岛 细胞功能的患者有效。磺脲类药物作用于胰腺 细胞膜上的 ATP 依赖性钾通道，通过阻止钾离开细胞而引起医源性去极化。去极化激活了细胞膜上的电压依赖性钙通道，导致细胞内钙升高和随后的胰岛素通过胞吐作用进入血流。胰岛素随后作用于细胞膜受体，触发葡萄
10、糖转运蛋白 4(GLUT4)表达和葡萄糖进入细胞的运动，从而降低血糖水平4。GM 具有安全性好，对心血管的影响小，可减少血小板聚集和减少动脉粥样硬化斑块形成，以及不影响心肌细胞的缺血预处理等优点。目前，GM 是治疗糖尿病的最常用药物之一，但其(口服)给药仍然存在副作用多、疗效低和患者依从性差的缺点。与 GM 相关的主要问题是其较差的水溶性5。因此，提高 GM 的水溶性对其高效利用非常重要。为了克服上述问题，提高 GM 的吸收速度和程度，可将其制备成纳米乳、环糊精包合物、微乳、微囊等剂型来改善其在胃液中的溶出曲线67。金属有机框架(Metalorganic framework，MOF)载体是目前
11、最热门的材料之一，因其孔隙率高、比表面积大、孔径可调、结构稳定、无毒、生物相容性好等独特特性，被广泛地运用在医学、物理材料、太阳能和催化等重大领域中。MOF 是一类相对较新的杂化多孔材料，由金属离子或有机配体连接的团簇组成，可以实现极高的药物负载能力，因此，MOF 作为药物运输载体具有巨大的潜力。此外，配体和金属离子之间的可逆配位使 MOF 具有可控释放、生物降解性、低毒性和良好85SHANDONG CHEMICAL INDUSTY2023 年第 52 卷DOI:10.19319/ki.issn.1008-021x.2023.03.012第 3 期生物相容性的特性8。本研究以 MOF 为载体，
12、采用纳米沉淀法制备 MOFGM，并初步评价其理化性质和对 2 型糖尿病大鼠的降糖效果，为 GM 的临床口服应用提供新的制剂参考。1材料和方法11材料与仪器格列美脲(上海麦克林生化科技有限公司，纯度980%)，磷酸二氢钾(中国医药集团有限公司)，无水乙醇(上海沪试化工有限公司)，N，N二甲基甲酰胺、2氨基对苯二甲酸和乙酸亚铁(上海麦克林生化科技有限公司)，水为去离子水。UV1200 型紫外可见分光光度计(美国尤尼柯公司)，FA2004 型万分之一电子天平(梅特勒托利多仪器有限公司)，pHS3C 型 pH 计(上海仪电科学仪器股份有限公司)，KQ500DB 型数控超声仪(昆山市超声仪器有限公司)，
13、1510 02820C 型酶标仪(美国 Thermo Fisher Scientific 公司)，JEMF200 型透射电子显微镜(日本电子株式会社)。12检测波长的选择精确称取适量 GM 和 MOF，用适量无水乙醇稀释，并用045 m微孔滤膜过滤后，在 200400 nm 的波长范围内进行紫外扫描。结果显示，GM 在 231 nm 处的紫外吸收明显，且 MOF在此波长下无干扰，因此确定 231 nm 为本实验的检测波长。13线性关系参考文献方法9，准确称取适量 GM，用无水乙醇稀释至不同质量浓度(5，10，15，20，25 和 30 g/mL)。以无水乙醇为空白对照，采用紫外可见分光光度计对
14、不同样品的吸光度进行测定。以 y 轴为吸光度，x 轴为溶液浓度，绘制校准曲线。得到的标准曲线为 A=0017 4C 0014 6，2=0999 1。该方法用于样品溶液分析，由于其线性关系良好，因此可以满足实验分析要求。14MOFGM 的制备参考文献方法10，采用以 N，N二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂的溶剂热合成法，使用 2氨基对苯二甲酸(NH2BDC)在醋酸存在的条件下不会出现副产物，从而合成 MOFs。称取适量的 GM、MOF 分别加入 20 mL 无水乙醇中，然后将两个溶液混合，将其用超声充分混合。随后，室温下继续恒定搅拌一定时间，使 GM 与 MOF 混合更加充分，然后将混合溶液旋蒸至无
15、溶液。最后，用无水乙醇洗涤产物 3 次，离心(3 500 r/min，15 min)，冷冻干燥得到产物 MOFGM，载药量=(MOF 内载药质量/MOF 总质量)100%。15MOFGM 的形态表征使用透射电子显微镜(TEM)观察 MOFGM 的外观形态。将适量 MOFGM 溶液滴至铜网上，然后滴加 1%磷钨酸溶液负染，用滤纸吸去多余液体，自然干燥后对样品进行观察并拍照。16MOFGM 的体外释放考察为了考察制剂的累积溶出率，精密称取 GM 原料药及 MOFGM 制剂(10 mg)包装在玻璃纸膜中，按 2020 年版 中国药典(四部)通则 0931 溶出度与释放度测定法进行体外溶出试验，以含有
16、 01%十二烷基硫酸钠(SDS)的 900 mL 蒸馏水为溶出介质，桨叶转速为 50 r/min，介质温度为 37，分别于 15，30，45，60，120 min 时取 5 mL 样品，并立即补充相同体积的新鲜介质。通过 045 m 过滤器过滤，并使用 231 nm 处的紫外分光光度计测定 GM 含量。最后，计算药物释放量，并绘制为时间的函数。17MOFGM 的血液相容性评价由于大多数药物制剂给药后，最终进入血液并直接与血液成分和细胞接触，因此本文评价了 MOFGM 的血液相容性8。具体步骤如下:将新鲜鼠血，通过生理盐水洗涤，并以 2%(体积分数)的细胞密度重悬制得 2%红细胞悬液，然后将不同质量浓度(0125，025，05，075，1 mg/mL)的 MOFGM 与红细胞悬浮液混合，在 37 培养 1 h。然后，将混合物离心(3 500 r/min，15 min)，然后在 540 nm 处测定上清液的吸光度。此外，生理盐水和蒸馏水分别与红细胞悬液一起孵育，用作阴性对照和阳性对照。溶血率计算如下:溶血率(%)=(AsAn)/(ApAn)100%;在上式中，As 是样品的吸光度，Ap 是