大黄酚纳米颗粒及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及医药领域，具体涉及大黄酚纳米颗粒。

背景技术

大黄酚化学名称为1,8-二羟基-3-甲基-蒽醌。大黄酚具有较明显的止咳作用。对甲型链球菌、肺炎球菌、流感杆菌及卡他球菌有不同程度的抑制作用。但是由于大黄酚水溶性差、光稳定性差、生物利用度低等问题，从而阻碍其成为临床药物使用。

为解决上述难题，最近人们提出利用纳米载体包载大黄酚形成纳米制剂，其不仅可以大大提高大黄酚在水溶液中的分散性，更可改变药物的代谢行为，从而提高生物利用度。目前为止，常见的大黄酚纳米制剂类型有脂质体、高分子胶束和纳米乳液等，而通过化学键合方法制备大黄酚交联纳米颗粒的研究尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大黄酚纳米颗粒，以解决上述问题。

本发明的目的还在于提供一种大黄酚纳米颗粒的制备方法，以制备大黄酚纳米颗粒。

本发明的目的还在于提供一种含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系，以对大黄酚纳米颗粒进行应用。

本发明的目的还在于提供一种含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系的制备方法，以制备含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系。

大黄酚纳米颗粒，其特征在于，由聚乙二醇单甲醚衍生物、大黄酚衍生物和二硫醇单体经交联反应得到，

其中，所述聚乙二醇单甲醚衍生物具有式(I)结构：

式(I)中，R1为氢或甲基，20≤m≤500；

所述大黄酚衍生物具有式(II)结构：

式(II)中，R2为氢或甲基；

所述二硫醇单体具有式(III)结构：

式(III)中，n为2～10的整数。

本发明以具有式(I)结构的聚乙二醇单甲醚衍生物、具有式(II)结构的大黄酚衍生物和具有式(III)结构的二硫醇单体为原料，聚乙二醇单甲醚衍生物中的双键和大黄酚衍生物中的双键与二硫醇单体中的硫醇基团发生反应，形成交联网状结构的纳米粒子；其中，大黄酚衍生物为疏水性结构，聚乙二醇单甲醚衍生物为亲水性结构，得到的纳米粒子分散于水后能够形成大黄酚为内核、聚乙二醇单甲醚为外壳的类似于核壳结构的纳米粒子，具有良好的水溶性。同时，该纳米粒子中，大黄酚是通过酯键与其他结构相连，不仅能够提高大黄酚分子的稳定性，而且还能够在人体环境内缓慢降解，从而释放出大黄酚分子，发挥药效。实验结果表明，本发明制备得到的大黄酚纳米粒子具有良好的水溶性，且对细胞的杀伤效果优于大黄酚原药。

优选，所述大黄酚纳米颗粒的粒径为30nm～200nm。

优选，所述大黄酚衍生物按照以下方法制备：大黄酚和丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯在有机溶剂和缚酸剂作用下进行反应，得到大黄酚衍生物。

制备大黄酚衍生物时，优选，所述有机溶剂为四氢呋喃，所述缚酸剂为无水碳酸钾。反应温度为0～25℃，反应时间为48h。

大黄酚纳米颗粒的制备方法，其特征在于，在有机碱作用下，聚乙二醇单甲醚衍生物、大黄酚衍生物和二硫醇单体在有机溶剂中发生交联反应，得到大黄酚纳米颗粒：

其中，所述聚乙二醇单甲醚衍生物具有式(I)结构：

式(I)中，R1为氢或甲基：20≤m≤500；

所述大黄酚衍生物具有式(II)结构：

式(II)中，R2为氢或甲基；

所述二硫醇单体具有式(III)结构：

式(III)中，n为2～10的整数。

优选，所述有机碱为1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、三乙胺和正丙胺中的一种或多种。

优选，所述有机溶剂为二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或四氢呋喃。

优选，所述聚乙二醇单甲醚衍生物和大黄酚衍生物的摩尔比为1:5～100；所述二硫醇单体的摩尔数为所述大黄酚衍生物中双键基团和所述聚乙二醇单甲醚衍生物中双键基团的总摩尔数的0.5～0.6倍。

优选，所述交联反应的温度为15～50℃，所述交联反应的时间为12h～98h。

一种含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系，其特征在于，含有油相、多元醇相、乳化剂、稳定剂、大黄酚纳米颗粒。

本发明通过将大黄酚纳米颗粒溶解于多元醇相，然后通过乳化将多元醇相包裹于油相之中，大大降低了大黄酚被氧化的可能性。

含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系，还可以含有阿魏酸。本发明在体系中添加了阿魏酸，阿魏酸可进一步显著提高大黄酚的稳定性，为该类产品在抗菌领域的广泛应用提供了可能。

含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系，还可以含有水。其中水的含量应小于1wt％，优选小于0.1wt％，或者不含有水。

大黄酚纳米颗粒优选分散溶解在多元醇相中。

一种含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系的制备方法，包括：

(1)将油相、乳化剂、稳定剂混合搅拌，得到均一相A；

(2)将大黄酚和多元醇相混合搅拌，使大黄酚完全溶解得到均一相B；

(3)搅拌下将第(2)步得到的均一相B慢速加入第(1)步得到的均一相A中。

若油相中使用的是混合油脂则优选将第(1)步中的油相先行匀质而后再进行步骤(1)。第(1)步操作是先加入乳化剂还是稳定剂并没有特别的限制。油相的混合，乳化剂和稳定剂的加入优选在15-40℃下进行，进一步优选20-30℃。

若步骤(2)中有固体不溶解，则需要先行将之加热至完全溶解，而后冷却至室温无结晶析出。步骤(3)中的慢速加入，是指缓慢加入第(2)步得到的均一相B，在加入过程中需保持搅拌直至得到均一混合相。优选搅拌速度为400-16000rpm，进一步优选1000-8000rpm，以使混合物充分混合。这一步优选在20-40℃下操作，进一步优选在25℃下操作。优选的，在步骤(3)加入完成后，可进行匀质获得含有大黄酚的油包多元醇体系。均质时，速度可维持在400rpm-16000rpm之间，优1000rpm-8000rpm，更优选1500rpm-3000rpm。但加入完成前不能进行高速匀质。

本领域技术人知晓，在本领域具体区分均质还是搅拌，在操作上主要以分散头的类型来进行明确，一般的搅拌使用十字搅拌桨或U型搅拌桨，而均质则会使用能将乳化颗粒切碎的均质头。

在另一个优选技术方案中，步骤(2)将大黄酚、阿魏酸和多元醇相混合搅拌，使大黄酚完全溶解得到均一相。待步骤(2)制备的均一相冷却至50℃以下后，加入含有碳链长度为1-5个碳原子的一元醇，进一步优选乙醇；优选的，所述一元醇的含量为0-20wt％，更优选0-10wt％。

在步骤(2)中，添加大黄酚和阿魏酸的顺序也没有特别的限制。优选将大黄酚和阿魏酸加入到多元醇相中搅拌溶解，此步骤优选操作温度在50-95℃之间，进一步优选80-95℃，形成透明均一液体。也可以先加入大黄酚，加热完全溶解后，再加入阿魏酸；在得到均一透明液体后，将之冷却到室温。这个体系可以含有沸点比这一步的加热温度低的醇，例如乙醇。但是其加入时间点应在醇相冷却到50°以下之后。

在步骤(3)中，将溶解好大黄酚和阿魏酸的多元醇相在搅拌下加入到油相中去。由此得到含有大黄酚的稳定的油包多元醇体系。

本发明独特之处在于：通过将大黄酚溶解于多元醇相而不是水相，降低了其与氧气的接触几率，然后通过乳化将多元醇相包裹于外相——油相之中，又进一步大大降低了大黄酚被氧化的可能性。由于氧气等氧化性物质在水中的溶解度要远高于其在多元醇与油中的溶解度，该类体系可以最大限度降低氧化性物质与大黄酚的接触几率，从而使含有大黄酚的配方在产品保质期内保持稳定，不发生明显的变色变味。而更令人惊异的是，笔者发现，在体系中添加阿魏酸可进一步显著提高大黄酚的稳定性，为该类产品在抗菌领域的广泛应用提供了可能。而此体系中不需要添加防腐剂，也正好迎合了当前天然与健康的潮流。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。

关于大黄酚纳米颗粒

大黄酚纳米颗粒，由聚乙二醇单甲醚衍生物、大黄酚衍生物和二硫醇单体经交联反应得到，

其中，聚乙二醇单甲醚衍生物具有式(I)结构：

式(I)中，R1为氢或甲基，20≤m≤500；

大黄酚衍生物具有式(II)结构：

式(II)中，R2为氢或甲基；

二硫醇单体具有式(III)结构：

式(III)中，n为2～10的整数。

本发明以具有式(I)结构的聚乙二醇单甲醚衍生物、具有式(II)结构的大黄酚衍生物和具有式(III)结构的二硫醇单体为原料，聚乙二醇单甲醚衍生物中的双键和大黄酚衍生物中的双键与二硫醇单体中的硫醇基团发生反应，形成交联网状结构的纳米粒子；其中，大黄酚衍生物为疏水性结构，聚乙二醇单甲醚衍生物为亲水性结构，得到的纳米粒子分散于水后能够形成大黄酚为内核、聚乙二醇单甲醚为外壳的类似于核壳结构的纳米粒子，具有良好的水溶性。同时，该纳米粒子中，大黄酚是通过酯键与其他结构相连，不仅能够提高大黄酚分子的稳定性，而且还能够在人体环境内缓慢降解，从而释放出大黄酚分子，发挥药效。实验结果表明，本发明制备得到的大黄酚纳米粒子具有良好的水溶性，且对细胞的杀伤效果优于大黄酚原药。

优选，大黄酚纳米颗粒的粒径为30nm～200nm。大黄酚衍生物按照以下方法制备：大黄酚和丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯在有机溶剂和缚酸剂作用下进行反应，得到大黄酚衍生物。制备大黄酚衍生物时，有机溶剂为四氢呋喃，缚酸剂为无水碳酸钾。反应温度为0～25℃，反应时间为48h。

关于大黄酚纳米颗粒的制备方法

大黄酚纳米颗粒的制备方法，在有机碱作用下，聚乙二醇单甲醚衍生物、大黄酚衍生物和二硫醇单体在有机溶剂中发生交联反应，得到大黄酚纳米颗粒：

其中，聚乙二醇单甲醚衍生物具有式(I)结构：

式(I)中，R1为氢或甲基：20≤m≤500；

大黄酚衍生物具有式(II)结构：

式(II)中，R2为氢或甲基；

二硫醇单体具有式(III)结构：

式(III)中，n为2～10的整数。

优选，有机碱为1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、三乙胺和正丙胺中的一种或多种。有机溶剂为二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或四氢呋喃。聚乙二醇单甲醚衍生物和大黄酚衍生物的摩尔比为1:5～100；二硫醇单体的摩尔数为大黄酚衍生物中双键基团和聚乙二醇单甲醚衍生物中双键基团的总摩尔数的0.5～0.6倍。交联反应的温度为15～50℃，交联反应的时间为12h～98h。

关于含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系

一种含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系，含有油相、多元醇相、乳化剂、稳定剂、大黄酚纳米颗粒。本发明通过将大黄酚纳米颗粒溶解于多元醇相，然后通过乳化将多元醇相包裹于油相之中，大大降低了大黄酚被氧化的可能性。

含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系中，优选，大黄酚纳米颗粒的含量是0.01-5.0wt％，进一步优选1-3wt％；优选，乳化剂为0.5-5wt％，进一步优选1.0-4.5wt％，再进一步优选2.5-3.5wt％；优选，稳定剂为0.1-5.0wt％，进一步优选1-4wt％；优选，油相含量为10-45wt％，进一步优选20-40wt％；优选，多元醇相含量为40-80wt％，进一步优选50-70wt％，再进一步优选55-65wt％。

含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系，还可以含有阿魏酸。本发明在体系中添加了阿魏酸，阿魏酸可进一步显著提高大黄酚的稳定性，为该类产品在抗菌领域的广泛应用提供了可能。其中，阿魏酸的含量优选是0.01-2wt％，进一步优选0.01-0.5wt％，再进一步优选0.05-0.2wt％，最优选0.05-0.1wt％。或视情况的，体系中的阿魏酸与大黄酚纳米颗粒的比例优选为0.25:1～5:1。

含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系，还可以含有水。其中水的含量应小于1wt％，优选小于0.1wt％，或者不含有水。大黄酚纳米颗粒优选分散溶解在多元醇相中。

油相是护肤品常规包含的油相，对于油相中各组分的选择没有其他特别的限定，可使用化妆品允许使用的全部油相组分。它可以是选自传统上使用的植物油、矿物油、硅油和合成油中的至少一种油脂，还可以是传统上使用的各种蜡。它也可以是多种不同油脂的混合。适用于本发明的硅油类油脂，例如聚二甲基硅氧烷和环甲硅氧烷，以及还有芳基-或烷基-或烷氧基-取代的聚甲氧基硅氧烷和环甲硅氧烷。适用于本发明的油脂还包括具有2-44个碳原子的直链和/或支链一元和/或二元羧酸与具有1-22个碳原子的饱和或不饱和的直链和/或支链醇的一元和二元酯类。同样的，作为用于本发明的油脂，也可以使用具有2-36个碳原子的双官能脂肪族醇类与具有1-22个碳原子的单官能脂肪族羧酸的酯。作为用于本发明的油脂，还可以具体优选使用具有12-22个碳原子的脂肪酸的酯类，如甲酯以及异丙酯，例如月桂酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、芥酸甲酯、棕榈酸异丙酯、肉豆蔻酸异丙酯、硬脂酸异丙酯和/或油酸异丙酯。此外，作为用于本发明的油脂还具体优选硬脂酸正丁酯、月桂酸正己酯、油酸正癸酯、硬脂酸异辛酯、棕榈酸异壬酯、异壬酸异壬酯、棕榈酸2-乙基己酯、月桂酸2-乙基己酯、硬脂酸2-己基癸基酯、2-棕榈酸辛基十二烷基酯、油酸油烯酯和/或油酸芥酯。作为用于本发明的油脂，还尤其适合的是二羧酸酯类，例如己二酸二正丁酯、癸二酸二正丁酯、己二酸二(2-乙基己基)酯、琥珀酸二(2-己基癸基)酯和/或壬二酸二异十三烷基酯。作为用于本发明的油脂，还尤其适合的是二醇酯类，例如二油酸乙二醇酯、二异十三烷酸乙二醇酯、二(2-乙基己酸)丙二醇酯、二异硬脂酸丁二醇酯和/或二辛酸新戊二醇酯。作为用于本发明的油脂，还可以使用碳酸二酯类，如碳酸二-乙基己基酯。同样适用的是相对长链的甘油三酯类，即甘油与三个酸分子的三重酯类，这些酸分子中至少一个是一个相对长链的酸分子。这里通过举例的方式可以提及的是脂肪酸甘油三酯类，这包括合成的辛酸/癸酸的混合物的甘油三酯类、工业油酸的甘油三酯类、异硬脂酸的甘油三酯和棕榈/油酸混合物的甘油三酯类。此外还可以使用的是直链或支链脂肪醇类，例如油醇或辛基十二醇，以及还有脂肪醇醚类，例如二辛基醚、PPG-3肉豆蔻基醚等。作为用于本发明的油脂，同样适用的是天然植物油，例如橄榄油、葵花籽油、大豆油、花生油、油菜子油、杏仁油、棕榈油或霍霍巴油，而且还有椰子油或棕榈壳油的液态部分，以及还有动物油，例如鲸蜡油、牛蹄油或牛油的液态部分。作为用于本发明的油脂，还可以使用烃类油脂，特别是液体石蜡以及异链烷烃。可以使用的烃类油脂的实例是石蜡油、白矿油、异十六烷、聚癸烯、石油膏、轻液体石蜡或角鲨烷。此外，芳基羧酸的酯类也是合适的，如苯甲酸的酯类，例如具有1-22个碳原子的饱和或不饱和的直链或支链醇类与苯甲酸酯化形成的苯甲酸酯类，例如苯甲酸异硬脂酸酯和苯甲酸辛基十二烷基酯，优选苯甲酸C12-C15烷基酯。在本发明中，多元醇相亦可称之为醇相，醇组分，其可包含护肤品常规包含的多元醇，对于多元醇相中各组分的选择没有其他特别的限定，可使用化妆品允许使用的全部多元醇。多元醇的组成优选包括一个或多个含有2-10个碳原子的二醇和三醇，进一步优选2-5个碳原子。本发明的多元醇相优选其中一种或几个成分由甘油、丙二醇和1,3-丁二醇组成。本发明的多元醇相可选择性地含有碳链长度为1-5个碳原子的一元醇，进一步优选乙醇。一元醇的含量优选为0-20wt％，更优选0-10wt％。在本发明的油包多元醇体系中，乳化剂优选自HLB值小于12的表面活性剂，进一步优选HLB值2-8的(HLB值根据戴维斯方法计算)，含有亲水性基团表面活性剂。该亲水基团可以是聚醚聚醇基团，优选聚氧乙烯基团，聚氧丙烯基团，聚甘油基团或聚氧乙烯山梨坦基团。在本发明的多元醇相中，稳定剂可由纳米或微米级的疏水性膨润土、疏水性蒙脱石、疏水性二氧化硅等组成。这种疏水性膨润土优选海名斯特殊化学品公司的38V。本发明中所使用的疏水性二氧化硅可以是疏水的气相二氧化硅，也可以是疏水的沉淀二氧化硅，其中优选疏水性气相二氧化硅。

关于含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系的制备方法

一种含有大黄酚纳米颗粒的油包多元醇体系的制备方法，包括：

(1)将油相、乳化剂、稳定剂混合搅拌，得到均一相A；

(2)将大黄酚纳米颗粒和多元醇相混合搅拌，使大黄酚纳米颗粒完全溶解得到均一相B；

(3)搅拌下将第(2)步得到的均一相B慢速加入第(1)步得到的均一相A中。

若油相中使用的是混合油脂则优选将第(1)步中的油相先行匀质而后再进行步骤(1)。第(1)步操作是先加入乳化剂还是稳定剂并没有特别的限制。油相的混合，乳化剂和稳定剂的加入优选在15-40℃下进行，进一步优选20-30℃。

若步骤(2)中有固体不溶解，则需要先行将之加热至完全溶解，而后冷却至室温无结晶析出。步骤(3)中的慢速加入，是指缓慢加入第(2)步得到的均一相B，在加入过程中需保持搅拌直至得到均一混合相。优选搅拌速度为400-16000rpm，进一步优选1000-8000rpm，以使混合物充分混合。这一步优选在20-40℃下操作，进一步优选在25℃下操作。优选的，在步骤(3)加入完成后，可进行匀质获得含有大黄酚的油包多元醇体系。均质时，速度可维持在400rpm-16000rpm之间，优1000rpm-8000rpm，更优选1500rpm-3000rpm。但加入完成前不能进行高速匀质。本领域技术人知晓，在本领域具体区分均质还是搅拌，在操作上主要以分散头的类型来进行明确，一般的搅拌使用十字搅拌桨或U型搅拌桨，而均质则会使用能将乳化颗粒切碎的均质头。

在另一个优选技术方案中，步骤(2)将大黄酚、阿魏酸和多元醇相混合搅拌，使大黄酚完全溶解得到均一相。待步骤(2)制备的均一相冷却至50℃以下后，加入含有碳链长度为1-5个碳原子的一元醇，进一步优选乙醇；优选的，一元醇的含量为0-20wt％，更优选0-10wt％。在步骤(2)中，添加大黄酚和阿魏酸的顺序也没有特别的限制。优选将大黄酚和阿魏酸加入到多元醇相中搅拌溶解，此步骤优选操作温度在50-95℃之间，进一步优选80-95℃，形成透明均一液体。也可以先加入大黄酚，加热完全溶解后，再加入阿魏酸；在得到均一透明液体后，将之冷却到室温。这个体系可以含有沸点比这一步的加热温度低的醇，例如乙醇。但是其加入时间点应在醇相冷却到50°以下之后。在步骤(3)中，将溶解好大黄酚和阿魏酸的多元醇相在搅拌下加入到油相中去。由此得到含有大黄酚的稳定的油包多元醇体系。

本发明独特之处在于：通过将大黄酚溶解于多元醇相而不是水相，降低了其与氧气的接触几率，然后通过乳化将多元醇相包裹于外相——油相之中，又进一步大大降低了大黄酚被氧化的可能性。由于氧气等氧化性物质在水中的溶解度要远高于其在多元醇与油中的溶解度，该类体系可以最大限度降低氧化性物质与大黄酚的接触几率，从而使含有大黄酚的配方在产品保质期内保持稳定，不发生明显的变色变味。而更令人惊异的是，笔者发现，在体系中添加阿魏酸可进一步显著提高大黄酚的稳定性，为该类产品在抗菌领域的广泛应用提供了可能。而此体系中不需要添加防腐剂，也正好迎合了当前天然与健康的潮流。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。