包含纤维素纳米纤维(CNF)以及包括闭孔的多孔固体材料药物载体
阅读：103发布：2021-01-16
专利汇可以提供包含纤维素纳米纤维(CNF)以及包括闭孔的多孔固体材料药物载体专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及用于控制释放至少一种活性物质的结构，其中所述结构包括活性物质和包含 纤维 素 纳米纤维 (CNF)的多孔固体材料。所述结构具有小于1000kg/m3的 密度 ，且所述多孔固体材料包含闭孔。本发明还涉及一种制备所述结构的方法；以及所述结构的用途。，下面是包含纤维素纳米纤维(CNF)以及包括闭孔的多孔固体材料药物载体专利的具体信息内容。
1.一种用于控制释放至少一种活性物质的结构，其中该结构至少包含所述活性物质和包含纤维素纳米纤维(CNF)的多孔固体材料，其中该结构具有小于1000kg/m3的密度，且该多孔固体材料的孔总体积的超过10％是闭孔。
2.根据权利要求1所述的结构，其中所述多孔固体材料的孔总体积的超过50％是闭孔。
3.根据权利要求1或2所述的结构，其中所述控制释放是延迟释放、延缓释放、快速释放或爆发释放。
4.根据权利要求3所述的结构，其中所述控制释放是延缓释放。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的结构，其中所述多孔固体材料被用作所述活性物质的赋形剂。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的结构，其中所述多孔固体材料被用作包被。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的结构，其中所述活性物质选自药学上可接受的试剂、催化剂、化学试剂、营养素、食品成分、酶、杀菌剂、杀虫剂、杀真菌剂、消毒剂、香料、调味剂、肥料和微量营养素。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的结构，其中所述活性物质为药学上可接受的试剂。
9.根据权利要求8所述的结构，其中所述药学上可接受的试剂为治疗性、预防性和诊断性的活性物质。
10.根据权利要求9所述的结构，其用于以选自以下任何一种的方式给药：口服、局部、透皮、皮下、腔内和鼻内给药所述药学上可接受的试剂。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的结构，其为选自以下任何一种的形式：片剂；丸剂；锭剂；胶囊；颗粒；袋囊；口香糖；层状结构；可注射药物载体；凝胶；透皮贴剂；生物粘合剂；支架；仪器；和植入物。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的结构，其为漂浮型药物递送结构。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的结构，其为口腔粘膜药物递送结构。
14.用于制备根据权利要求1-13中任一项所述的结构的方法，包括：
a)提供在水性溶剂中包含CNF的分散体，
b)向(a)中的分散体加入至少一种活性物质，得到混合物；
c)由(b)中所得的混合物制备湿泡沫，其中所述湿泡沫的密度小于发泡前混合物密度的98％；和
d)干燥(c)中所得的湿泡沫，以获得包含多孔固体材料和至少一种活性物质的结构。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述活性物质为药学上可接受的试剂。
16.包含闭孔的纤维素纳米纤维(CNF)的多孔固体材料和至少一种活性物质在控制释放所述活性物质的组合物中的用途。
17.根据权利要求16所述的用途，其中所述多孔固体材料包含闭孔。
18.根据权利要求1-13中任一项所述的结构，其用于药学组合物；医疗器械；化妆品；个人护理；家庭应用；食品科学应用；兽药组合物；工业应用或农业中。
19.根据权利要求1-13中任一项所述的结构，其用于治疗。
包含纤维素纳米纤维(CNF)以及包括闭孔的多孔固体材料药
物载体
技术领域
[0001] 本发明涉及用于控制释放活性物质的结构，其中所述结构包含活性物质和多孔固体材料，所述多孔固体材料包含纤维素纳米纤维(CNF)或改性CNF的；一种制备该结构的方法；以及该结构用于控制释放所述活性物质的用途。
背景技术
[0002] 活性物质的控制释放调节所述物质的释放，以在时间上或空间上或两者适应所需效果。该概念适用于不同领域，诸如医药、农业、工业过程、个人护理、家用产品、营养素和食品、膳食补充剂、兽医产品和其他需要控制释放活性物质的应用。在药物的情况下，控制释放用于改变药物的药代动力学。通过控制药物活性物质的释放，可以改善患者的顺应性和安全性，因为可以获得可预测的药物释放或较低的给药频率。控制释放对于具有短生物半衰期的药物尤其重要，因为它可以改善药物的生物利用度。控制的药物递送延长了作用并且还试图将药物水平维持在治疗窗口内并且使得血液中的最佳药物浓度随时间而变化，并且因此预期副作用较少，诸如药物毒性和较少的药物浪费。
[0003] 纤维素及其衍生物被广泛用作药物赋形剂。在不同的纤维素中，微晶纤维素(MCC)、羧甲基纤维素等通常在固体剂型(诸如片剂)中被用作填充剂和粘合剂，交联羧甲基纤维素钠(carboxymethyl cellulose/croscarmellose sodium)通常被用作药物制造中的崩解剂。乙基纤维素在制药工业中用作包衣剂、调味固定剂、片剂粘合剂和填充剂、成膜剂，以及用于改良释放剂型中。羟丙基甲基纤维素(HPMC)，也称为羟丙甲纤维素，也被用作缓释剂型的速率控制聚合物。
[0004] 纤维素是地球上最丰富的可再生天然聚合物，并且以工业规模大量使用。具有β-(1-4)-D-吡喃葡萄糖重复单元的纤维素链被包装到植物中的长纳米纤维中，其横截面尺寸为5-30nm，取决于植物来源。纤维素链的平行组织通过氢键结合在一起并以片层形式组装，得到具有约130GPa的杨氏模量的晶体结构。这些晶畴是天然纤维素，即晶型I具有如此高的模量和强度的原因。来自纤维素的纳米纤维(CNF)作为纳米材料工程的构建单元开辟了新的领域。这些实体可以通过机械解离从纸浆纤维细胞壁释放出来(A.F.Turbak等,J Appl Polym Sci,1983,37,815)，其通过纸浆纤维的酶预处理或化学预处理来促进(M.Henriksson等,Eur Polym J,2007,43,3434；T.Saito等,Biomacromolecules,2007,8,
2485；以及M.Ghandapour,Biomacromolecules,2015,16,3399-3410)。
2485；以及M.Ghandapour,Biomacromolecules,2015,16,3399-3410)。
[0005] 基于纤维素纳米纤维(CNF)的药物递送结构是已经被研究的新概念(Kolakovic等,International Journal of Pharmaceutics 2012,430,47-55；Kolakovic等,Eur.J.Pharm.Biopharm.2012,82,308-315；Gao等,ChemPlusChem 2014,79,725-731)。Kolakovic等人呈现了载药CNF微粒和CNF膜，参见WO2013/072563。Valo等人在
Eur.J.Pharm.Sci.2013,50,69-77中制备了含有药物纳米颗粒的冻干CNF气凝胶以用于药物释放。
Eur.J.Pharm.Sci.2013,50,69-77中制备了含有药物纳米颗粒的冻干CNF气凝胶以用于药物释放。
[0006] Cervin等人(Biomacromolecules,2013,14,503-511)展示了用于泡沫的皮克林稳定化的CNF与表面活性剂的组合。WO2014/011112A1公开了通过吸附阳离子疏水性胺而疏水化的阴离子CNF制备疏水化湿泡沫。WO2016/068771和WO2016/068787呈现了包含纤维素纳米纤维(CNF)和阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂的多孔固体材料及其制备。
发明内容
[0007] 本发明的目的是提供一种用于控制释放至少一种活性物质的结构。
[0008] 本发明的一个方面是用于控制释放至少一种活性物质的结构，其中该结构包含所述活性物质和多孔固体材料，所述多孔固体材料包含纤维素纳米纤维(CNF)的，其中该结构具有小于1000kg/m3的密度，且超过多孔固体材料的孔总体积的10％是闭孔。
[0009] 本发明的另一方面是制备用于控制释放至少一种活性物质的结构的方法，其中该结构包括所述活性物质和包含纤维素纳米纤维(CNF)的多孔固体材料，所述方法包括：
[0010] a)提供在水性溶剂中包含CNF的分散体，
[0011] b)向(a)中的分散体加入至少一种活性物质，得到混合物；
[0012] c)由(b)中所得的混合物制备湿泡沫，其中湿泡沫的密度小于发泡前混合物密度的98％；和
[0013] d)干燥(c)中所得的湿泡沫，以获得包含多孔固体材料和至少一种活性物质的结构。
[0014] 本发明的另一方面是包含纤维素纳米纤维(CNF)和至少一种活性物质的多孔固体材料在用于控制释放所述活性物质的结构中的用途。
[0016] 图1示意性地说明了形成多孔固体材料(7)的方法。
[0017] 图2说明了由多孔固体材料层(1)的组合制备的层状组合物(4)；根据本发明的结构，即包含活性物质(2)的多孔固体材料；以及湿泡沫(3)，其在干燥时将多孔固体材料层(1)粘在一起。
[0018] 图3分别显示了负载21wt％(图3a)、50wt％(图3b)呋塞米的所得多孔固体材料的横截面，以及含有未溶出的呋塞米颗粒的不同多孔固体材料的孔壁的特写(图3c和图3d)。
[0019] 图4显示了纯CNF膜、活性物质呋塞米和具有21wt％和50wt％呋塞米的多孔固体材料的FTIR光谱。
[0020] 图5显示了呋塞米样品(负载有呋塞米(21wt％和50wt％)的片剂和多孔固体材料)的累积药物释放，其为时间的函数。
[0021] 图6显示了不同厚度和形状的多孔固体材料，以及用多孔固体材料装载胶囊的实例(7)。
[0022] 图7分别显示了以下的横截面：纯CNF/月桂酸多孔固体材料(a)；负载14wt％核黄素的膜(b)；负载14wt％(c)和50wt％(d)核黄素的多孔固体材料；以及具有核黄素晶体(e)的孔壁的特写；和纯CNF/月桂酸多孔固体材料(f)的孔壁特写。
[0023] 图8分别显示了纯CNF膜、活性物质核黄素和具有14wt％和50wt％核黄素的多孔固体材料的FTIR光谱。
[0024] 图9分别显示了其纯晶体(γ-形式和α-形式)的活性物质吲哚美辛和无定形吲哚美辛(INDam)、纯纳米纤维素膜(CNF)和负载21wt％吲哚美辛(21％IND)和51wt％吲哚美辛(51％IND)的纳米纤维素膜的红外光谱。具有21wt％吲哚美辛的多孔固体材料的IR光谱与具有21wt％吲哚美辛的膜的IR光谱重叠，因此仅包括了这些IR光谱中的一种。
[0025] 图10显示了以下结构的累积药物释放随时间的变化，所述结构：在(a)中，含有核黄素作为活性物质的片剂(片剂)、膜(膜)、分别包含14wt％(14％核黄素)和50wt％核黄素(50％核黄素)的薄多孔固体材料，和包含14wt％核黄素的厚多孔固体材料(厚多孔固体，14％)；以及在(b)中，均包含14wt％核黄素的膜(膜)和两种不同厚度的多孔固体材料(薄多孔固体，14％核黄素和厚多孔固体，14％)。
[0026] 图11显示了来自不同结构的吲哚美辛的释放：在图(a)中，包含21％IND(21％IND)的膜、包含21％IND多孔固体材料(多孔固体)和包含51％IND的膜(51％IND)的吲哚美辛累积药物释放随时间的变化；在图(b)中，包含21％IND的膜(21％IND)、包含21％IND的多孔固体材料(多孔固体)、包含51％IND的膜(51％IND)、无定形IND(IND无定形)和晶体形式(α-形式)的吲哚美辛的固有溶出(mg cm-2)随时间的变化。
[0027] 图12显示了通过膜的核黄素的总量(mg)随时间(min)的变化，实线为实验数据的最佳拟合。
[0028] 图13显示了已经通过多孔固体材料的核黄素的总量(mg)随时间(min)的变化，实线为实验数据的最佳拟合。
具体实施方式
[0029] 除非另有说明，否则本申请中使用的所有词语和缩写词应被解释为具有相关领域中通常给出的含义。为清楚起见，下面具体定义了一些术语。应当注意，在本发明的一个方面和/或实施方案的上下文中描述的实施方案、特征或优点也可以加以必要的变更以适用于本发明的所有其他方面和/或实施方案。
[0030] 术语“CNF”在本发明中被用于从木浆或其他来源分离的纤维素纳米纤维，例如选自植物、被囊类动物和细菌的来源，其通过机械解离，通常在之前进行化学预处理，诸如用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)氧化得到TEMPO氧化的CNF，或通过羧甲基化得到羧甲基化的CNF；或通过酶处理，诸如通过内切葡聚糖酶产生酶处理的CNF。CNF通常具有2-100nm范围内的最小尺寸，而长度可以是几微米，诸如高达10μm，因此CNF的纵横比(长度与直径之比)非常大。使用来自木浆的CNF的优点在于丰富的木基纤维素和用于处理和加工纸浆和纤维的现有的有效基础设施。
[0031] 在整个本说明书中，术语“多孔固体材料”用于包装在一起的孔的组件，并且孔壁是固体材料的。孔壁可以包括孔的边缘和面。如果固体材料被包含在孔的边缘和面上，使孔与邻近孔封锁(seal off)，则多孔固体材料的孔是闭孔。如果孔壁，即固体材料，则是仅包含在边缘中，以便孔通过开放面连接到其邻近的孔，则材料的孔是开孔。
[0032] 术语“赋形剂”在本发明中用于与活性物质一起配制的天然或合成物质，诸如用于稳定化的目的；为了增大(bulk up)含有活性物质的制剂，例如，填充剂、填料、稀释剂；或者对最终剂型中的活性成分赋予治疗增强作用，诸如促进药物吸收、降低粘度、控制释放或增强溶出度。赋形剂也可用于制造过程，诸如通过促进粉末流动性或不粘性而帮助处理有关的活性物质，以及有助于体外稳定性，诸如在预期的保存期内预防变性或聚集。适当赋形剂的选择还取决于给药途径和剂型，以及活性物质和其他因素。
[0033] 本发明所用的术语“控制释放”旨在包括响应于刺激或时间的活性物质的递送。这种刺激的实例是酶的使用、pH、光、温度、渗透、湿度、超声波、力、压力和侵蚀。控制释放活性物质通常被理解为表示延长了释放、以使其比活性物质从常规剂型中立即释放更慢的释放曲线，但它也可包括增强释放以使活性物质达到靶标位点甚至比常规剂型更快。该术语包括增强或快速释放、脉冲释放、延缓释放、持续释放和延长释放；以及延迟释放。控制释放活性物质不仅可以延长物质的作用，还可以保持活性物质在有效窗口内的水平，以避免可能有害的物质浓度峰值，并最大化物质的功效。
[0034] 在整个说明书中，术语“延缓释放”用于以下剂型，其显示活性物质的释放比通过相同途径给药的常规释放剂型的释放更慢。药物的延缓释放制剂可以在延长的时间内将药物浓度维持在治疗窗口内，与常规剂型相比，这允许降低给药频率。“延迟释放”在本发明中用于以下制剂，其延迟释放活性物质，直到制剂达到其靶标位点或在特定时间。术语“快速释放”或“爆发释放”在本发明中用于使得在给药后能够快速释放活性物质的制剂，例如口服给药后通过口腭或牙龈摄取。还考虑了上述的组合，诸如延迟爆发释放。术语“增强释放”在本发明中用于与常规剂型相比能够更完全或更快地释放活性物质(诸如剂型中包含的全部或大部分活性物质)的制剂。
[0035] 根据本发明的结构可用于若干领域，例如用于药学，诸如用于释放药学上可接受的试剂，以及用于医疗仪器；工业应用，诸如发酵、催化剂的释放、冷却剂的释放；或化学反应，诸如化学试剂的释放；食品科学应用，诸如运输和释放功能性食品的成分；家庭应用，诸如消毒剂、洗碗皂、洗碗片剂、洗涤剂和空气清新剂；个人护理，诸如化妆品和香水；兽医；和农业，诸如用于肥料、杀虫剂和微量营养素的释放。因此，在根据本发明的结构中使用的活性物质是应当在特定靶标处或以控制速率或两者从所述结构运输和递送以实现或促进所需效果的物质
[0036] 活性物质可选自小分子，诸如分子量小于900道尔顿的分子；大分子，诸如分子量为900道尔顿或更高的分子；生物制药药物；或载体，诸如疫苗和非特异性免疫应答增强剂。在结构暴露于释放剂(诸如但不限于溶剂、体液和组织)之后，活性物质应该能够通过多孔固体材料扩散。用于本发明的活性物质的实例选自药学上可接受的试剂、催化剂、化学试剂、营养素、食品成分、酶、杀菌剂、杀虫剂、杀真菌剂、消毒剂、香料、调味剂、肥料和微量营养素。优选地，活性物质是药学上可接受的试剂。药学上可接受的试剂可以是治疗、预防和诊断性的活性物质。
[0037] 活性物质的相对量取决于用于控制释放的结构的预期用途。基于结构的总重量计算，根据本发明的结构可包含至多且包括90wt％、至多且包括80wt％、或至多且包括50wt％的活性物质。基于结构的总重量计算，根据本发明的结构可包含至少0.2wt％、或至少0.5wt％的活性物质。
[0038] 用于本发明的多孔固体材料可用作赋形剂或用作活性物质的包被。然而，根据本发明的结构除多孔固体材料外还可含有其他赋形剂。
[0039] 用于根据本发明的多孔固体材料及其制造方法中的CNF可以是选自以下的纤维素纳米纤维：酶处理的CNF、TEMPO-CNF、磷酸酯官能化的CNF、缩水甘油基三甲基氯化铵官能化的CNF和羧甲基化CNF，或这些CNF中两种或多种的组合。在制备根据本发明的结构之前的预处理中或作为后处理，这些CNF可以被进一步化学改性。用于根据本发明的多孔固体材料的CNF可以是阴离子的、阳离子的或非离子的。
[0040] 基于结构的总重量计算，根据本发明的结构可包含至少10wt％、至少20wt％、至少30wt％、至少40wt％、至少50wt％、或至少60wt％的CNF。基于结构的总重量计算，该结构可包含至多且包括99.8wt％的CNF、至多且包括99.5wt％的CNF、至多且包括99wt％、至多且包括95wt％、至多且包括90wt％、至多并包括80wt％、或至多且包括70wt％的CNF。
[0041] 因此，本发明涉及用于控制释放活性物质的结构，其中所述结构包含至少一种活性物质和由纤维素纳米纤维(CNF)或改性CNF组成的多孔固体材料，其中所述结构具有小于1000kg/m3的密度。在优选的实施方案中，根据本发明的结构可具有小于500kg/m3、或小于
3 3 3 3
100kg/m 、或小于50kg/m的密度。多孔固体材料可具有至少1kg/m 、或至少5kg/m的密度。
低密度结构可漂浮在水性介质中，诸如在胃液中。
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100kg/m 、或小于50kg/m的密度。多孔固体材料可具有至少1kg/m 、或至少5kg/m的密度。
低密度结构可漂浮在水性介质中，诸如在胃液中。
[0042] 根据本发明的结构可以是漂浮型药物递送结构(FDDS)。所述结构也可以是漂浮型药物递送结构的一部分。漂浮型药物递送结构的优点在于它可以控制活性物质在靶标位点处的释放，例如在胃肠道中的特定部位，以及控制活性物质在靶标位点的释放速率。通常，物质的胃滞留时间平均为1.5小时并且变化很大且不可预测。延迟释放的结构，即胃滞留结构，可以改善药物的生物利用度。
[0043] 多孔固体材料的孔隙率代表多孔固体材料中存在的孔的总体积，即闭孔和开孔两者。多孔固体材料的孔隙率，Φ，通过使用等式[1]计算，其中ρ是根据本发明的多孔固体材料的密度且ρ孔壁是固体干孔壁的密度。对于由干燥固体纤维素组成的孔壁，密度为1.5g/cm3。
[0044]
[0045] 在根据本发明的结构中使用的多孔固体材料的孔隙率可以为至少67％，或至少93％，或至少97％。
[0046] 通过等式[2]计算孔壁的理论密度(ρ孔壁)：
[0047] ρ孔壁＝vCNFρCNF+v活性物质ρ活性物质 [2]
[0048] 其中υCNF是CNF的体积分数和υ活性物质(＝1-υCNF)是活性物质的体积分数。ρCNF是干燥固体CNF的密度，ρ活性物质是活性物质的密度。
[0049] 闭孔相对于多孔固体材料的孔总体积的比例可以表示为体积百分比(％VC)并且通过使用等式[3]计算，其中：
[0050]
[0051] mX是需要添加到已知体积(VCSM)的一片多孔固体材料的额外重量的质量，使得该片多孔固体材料(由于存在闭孔而最初为漂浮型)浸入水中并保持在水面下，
[0052] m孔壁是已知体积VCSM的该干燥多孔固体材料片的孔壁质量，
[0053] ρW是水的密度，
[0054] ρ孔壁是固体干燥孔壁的密度，
[0055] Φ是用等式[1]计算的多孔固体材料的孔隙率。
[0056] 测量应优选在尺寸为5×5×2cm(L*B*H)的一片多孔固体材料上进行，从而提供50cm3的已知体积VCSM。
[0057] 与其中孔是开孔的结构或膜形式的结构相比，包含闭孔的多孔固体材料提供活性物质从结构的延缓释放。优选地，根据本发明的结构中的多孔固体材料的孔总体积的超过10％是闭孔。更优选地，孔总体积的超过30％、超过50％或超过90％是闭孔。孔的直径或最大横截面可以是至少10μm，至少200μm，或至少300μm。孔的直径或最大横截面可以高达
10000μm，或5000μm，或1000μm，或800μm。
10000μm，或5000μm，或1000μm，或800μm。
[0058] 赋形剂或包被的结构影响被包封的活性物质的释放曲线。在本发明中，多孔固体材料包含捕获在闭孔中的气泡形式的不可渗透物体。从这种多孔固体材料中释放活性化合物通常是扩散控制的，因为气泡为通过气泡周围的孔材料扩散的活性物质提供了更长和更曲折的路径。因此，与相当厚度的不包含多孔固体材料的类似组成的CNF膜相比，通过这种材料的扩散将更慢。未改性的基于CNF的膜在干燥状态下具有优异的阻隔性能，但是由于纳米纤维之间的强氢键(这是干燥状态下的高阻隔性的主要原因)的破坏，这些性质在潮湿状态下很快丧失，从而导致包封物质的快速释放。用于本发明的多孔固体材料的一个优点是在溶出过程中可以保留孔结构和气泡。与通过膜的扩散相比，CNF被润湿并且仍具有孔结构和保留的气泡的能力提供了活性物质通过CNF材料的改性扩散。因此可以控制活性物质在潮湿状态下的CNF的多孔固体材料中的吸附、扩散和释放动力学。此外，保留的孔和高孔隙率可以为材料提供浮力。
[0059] 从药学角度来看，调整药物的溶出特性可能是非常重要的，因为它可以改善药物的生物利用度和/或药代动力学。在胃肠传输期间，药物需要充分溶出以被身体吸收并产生令人满意的治疗效果。对于难溶性物质，这通常只能通过溶出度或溶出能够实现药物递送的策略来实现，诸如制备无定形形式的物质。然而，许多无定形物质在储存时重结晶。包含如本发明中的CNF的多孔固体材料的结构的优点在于，无定形形式的活性物质可以在储存时保持不重结晶。包含CNF的多孔固体材料内的药物的固态可以是结晶(不同的多晶型物、溶剂化物、水合物、共晶体和盐)、液晶至无定形形式，或不同固体形式的组合。
[0060] 在吸收部位的延长释放可以使得难溶性物质具有更高的生物利用度。缓释曲线对于具有窄治疗窗口的难溶性药物也是重要的，否则其中快速释放制剂可导致不利影响。治疗窗口是介于治疗有效剂量和导致不可忍受的副作用或毒性作用的剂量之间的浓度范围。为了避免不良作用，这些药物通常每天数次低剂量给药。使用缓释制剂将允许在数小时内直至制剂的胃肠传输时间的治疗效果。另一方面，快速释放制剂在许多其他情况下可以是合乎需要的，以确保在给药后立即产生药物作用，例如用于治疗正在进行的心肌梗塞或癫痫发作。
[0061] 在根据本发明的用于控制释放活性物质的结构中使用包含纤维素纳米纤维(CNF)的多孔固体材料的优点是该结构可以使用常规的工业纸传送器结构制成。通过切割出含有所需量活性物质的适当大小的多孔固体材料片，可以容易地使固体剂型被个体化。个性化剂量在制药工业中具有重要意义，也用于向患者提供更好的药物递送。
[0062] 根据本发明的包含纤维素纳米纤维(CNF)的多孔固体材料和至少一种活性物质的结构可以为层状组件，诸如封套，用于释放活性物质、颗粒、多个颗粒或液体。例如，这种组件可包含一层或多层的多孔固体材料，其包覆包含纤维素纳米纤维(CNF)的多孔固体材料和至少一种活性物质的结构，方饺(ravioli)构型是合适的类比。本发明的一个实施方案如图2所示，其中纤维素纳米纤维(CNF)的多孔固体材料被用作层状组件(4)，诸如封套，其中外层固体多孔材料(1)覆盖了包括含有至少一种活性物质的一片固体多孔材料的中间层(2)和湿泡沫(3)，后者在干燥后将固体多孔材料(1)粘合在一起。在层状组件中使用多孔固体材料和活性物质的层的不同组合以进一步调整活性物质的控制释放。
[0063] 与包含CNF和相应活性物质的膜相比，在根据本发明的结构中使用包含CNF的多孔固体材料可以提供更慢和更好的活性物质的控制释放。与平膜相比，增加的厚度可以延长释放而不增加材料的重量。在多孔固体材料中，活性物质通过材料中的基于CNF的孔壁扩散，这有效地减慢了释放速率。闭孔(诸如完整的气泡)的存在可产生曲折且延伸的扩散路径，因为药物不能通过完整的气泡扩散，只能通过孔壁扩散，这减少了活性物质的表观扩散。在多孔固体材料的外表面上或附近包含活性物质的结构可以提供所述活性物质的初始立即释放，然后可以缓慢释放活性物质，其可以是位于多孔固体材料内部的相同的物质或不同的物质。此外，CNF的存在可以增加活性物质(例如吲哚美辛)的溶出度。
[0064] 控制释放可以例如用于药物仪器和组合物中；化妆品；个人护理；家庭应用；食品科学应用；兽医；和农业中。药物仪器和组合物的目的集中于药物活性物质的释放上。化妆品、个人护理和食品科学应用通常关注于气味或香味释放。在根据本发明的结构中，控制释放可以是延迟释放、延缓释放、快速释放或爆发释放。可以通过刺穿多孔固体材料中的孔来提供快速释放。这种刺穿可以例如通过咀嚼根据本发明的结构来实现，以获得包封的活性物质在口腔中的快速释放。优选地，从根据本发明的结构的控制释放是延迟释放或延缓释放，更优选延缓释放。根据本发明的结构可用于胃滞留药物递送，在吸收部位即胃和肠上部延长药物递送。
[0065] 用于控制释放的结构可用于口服应用，诸如改良和延长释放剂型，胃滞留药物递送，从咀嚼多孔固体材料的药物递送(其中多孔固体材料在咀嚼期间保持稳定)，从咀嚼多孔固体材料的药物递送(其中多孔固体材料在咀嚼期间塌陷)，生物粘附递送，例如粘合剂膜/多孔固体材料将药物连续释放到肠道，咀嚼口香糖替代品和夹心多孔固体材料；局部应用，诸如快速释放药物的舌下应用；透皮应用，例如长效驱蚊产品或活性膏药；和口腔应用，诸如用于延长释放的生物粘附(口腔)递送，例如维持治疗(例如基线尼古丁(baseline nicotine)、抗炎药、止痛药、具有广泛首过代谢的药物、具有窄吸收窗口的药物)，和唾液刺激，润滑剂释放的多孔固体材料；手术中连续释放抗生素；通过使其可被微生物降解的结肠递送；阴道应用；直肠应用；和鼻部应用。
[0066] 用于快速释放制剂的本发明的具体应用的实例是用于快速释放药物的舌下应用，诸如用于治疗偏头痛；心脏病，例如释放硝酸甘油；蛋白质；疫苗；抗惊厥、抗癌治疗；抢救药，诸如用于治疗癫痫、疼痛或帕金森病；或快速释放尼古丁以获得作用(kick)。
[0067] 根据本发明的用于控制释放的结构也可用于儿科，因为多孔固体材料易于吞咽。多孔固体材料在与唾液接触时润滑，并使药物递送对吞咽片剂有问题的患者更容易。该结构也可以被切成较小的单元，以便更易吞咽。该结构也可以作为可食用袋囊提供。
[0068] 根据本发明的控制释放结构也可用于敷料，即伤口绷带，诸如用于伤口、慢性伤口或烧伤的载体材料中；膏药材料；伤口内凝血促进剂；以及用于抗生素释放。根据本发明的结构的另一个应用是用于个性化医疗。该结构可以在传送带上生产，然后切割成包含所需量的活性物质的定制尺寸的片。根据本发明的结构的进一步应用是掩味，其可用于例如儿科和兽医：在这样的应用中，在多孔固体材料内包封良好味道的物质可掩盖其他物质的味道。
[0070] 根据本发明的结构可用于药学上活性物质的给药，其中药学上活性物质的给药选自以下的任何一种：口服；局部，包括口腔粘膜；透皮；皮下；腔内(intracavity)，例如在子宫、腹膜、胸膜或膀胱中给药，优选在子宫或膀胱中给药；直肠；阴道；和鼻内给药，或两种或多种这些的组合。优选地，所述给药选自以下的任何一种：口服；局部；透皮；皮下；腔内和鼻内给药，或两种或多种这些的组合。根据本发明的结构可以是口腔粘膜药物递送结构。
[0071] 剂型的形状可以影响控制释放，例如漂浮仪器的胃滞留时间。图6示出了根据本发明的结构的多功能性。可以制备不同厚度(图6a和6e)；形状，例如环或平板(图6a、6d和6e)；和药物负载的多孔固体材料(7)。薄多孔固体材料(7)(图6a)的柔韧性允许将根据本发明的结构折叠或卷起(图6b)成较小的物体，其可以以适于吞咽的胶囊(13)递送(图6c)。根据本发明的用于控制释放至少一种活性物质的结构可以以不同的构型提供，诸如片剂；丸剂；锭剂；胶囊；颗粒；袋囊；口香糖；层状结构，诸如夹层板；可注射载体；凝胶；乳液；透皮贴剂；生物粘合剂；支架，诸如用于长效香水样品或室内清新剂的载体；植入物，以及其他装置，诸如过滤器。用于控制释放药学上可接受试剂的优选构型选自：片剂；丸剂；锭剂；胶囊；颗粒；袋囊；口香糖；层状结构；可注射药物载体；凝胶；透皮贴剂；生物粘合剂；支架；装置，诸如阴道环；和植入物，诸如用于在身体内或身体上临时释放或非临时释放的植入物，例如避孕植入物。最终产品也可以表现为从片状多孔固体材料切割的片或挤出型材或直接模塑成形式。
此外，根据本发明的结构可以配有包被。包被可掩盖结构的味道，其含有负载剂量，即在给药后被无延迟释放的离散量的活性物质，进一步改变释放曲线、保护结构、限制活性物质可以离开结构的暴露表面、改善感官特性，诸如结构在口腔中的质地或感觉。
此外，根据本发明的结构可以配有包被。包被可掩盖结构的味道，其含有负载剂量，即在给药后被无延迟释放的离散量的活性物质，进一步改变释放曲线、保护结构、限制活性物质可以离开结构的暴露表面、改善感官特性，诸如结构在口腔中的质地或感觉。
[0072] 本发明进一步涉及制备用于控制释放至少一种活性物质的结构的方法，所述结构包括含有纤维素纳米纤维(CNF)的多孔固体材料和至少一种活性物质，所述方法包括：
[0073] a)提供在水性溶剂中包含CNF的分散体，
[0074] b)向(a)中的分散体加入至少一种活性物质，得到混合物；
[0075] c)由(b)中所得的混合物制备湿泡沫，其中湿泡沫的密度小于发泡前所述混合物密度的98％；和
[0076] d)干燥(c)中所得的湿泡沫，以获得包括多孔固体材料和至少一种活性物质的结构。
[0077] 基于所述分散体的总重量计算，步骤(a)中的分散体中的CNF浓度可以为至少0.0001wt％，至少0.2wt％，至少0.3wt％，至少0.4wt％，或至少0.5wt％。基于分散体的总重量计算的至少1wt％CNF的分散体也可以用于根据本发明的方法中。CNF较高的浓度优点在于干燥湿泡沫的时间减少。当CNF浓度增加时，CNF分散体的粘度显著增加，CNF浓度的上限将取决于可用的发泡设置，例如，搅拌机的容量。通常，基于所述分散体的总重量计算，步骤(a)中的分散体中CNF的浓度可以高达并且包括30wt％，或高达并且包括10wt％的CNF，或高达并且包括2wt％的CNF或高达并且包括1wt％。
[0078] 在步骤(a)中用于制备CNF分散体的水性溶剂可以是水，或水和有机溶剂(诸如乙醇)的混合物。基于水性溶剂的总重量计算，这种水和有机溶剂的混合物可具有至少0.1％、至少3％、至少10％、至少50％、至少70％、至少90％或至少95％的水含量。
[0079] 除了活性物质之外，可以在步骤(a)或(b)中加入一种或多种表面活性剂，诸如阴离子、阳离子或非离子的表面活性剂。然而，根据本发明的用于控制释放的结构的优点在于，它可以在不添加任何表面活性剂的情况下制备，同时仍然提供多孔固体材料。步骤(c)中在发泡期间形成的气泡被稳定和保留，这归因于活性物质的存在和CNF的固有物理化学性质。在一些实施方案中，可以有利的是使成分的数量最小化并且仅使用少数成分或仅使用充分表征的成分，例如在制备将经受监管登记的的结构的方法中，诸如药物组合物。因此，本发明方法可以得益于以下：首先，相同的活性物质可被用于稳定固体多孔材料中的气泡，所述气泡是根据本发明的结构的一部分，以及然后，相同的活性物质可以控制形式从所得结构释放。尽管根据本发明的方法不需要添加其他组分，诸如增塑剂、交联剂、无机或有机纳米颗粒、粘土、纤维素、纳米晶体或聚合物；这些组分仍然可以加入到制备结构的方法中，以使其具有预期用途所需的一些性能，例如在工业应用中。
[0080] 步骤(b)中加入的活性物质可难溶于水性介质，诸如吲哚美辛、呋塞米和月桂酸钠盐，或者可以是水溶性的。步骤(b)中加入的活性物质可选自药学上可接受的试剂、催化剂、化学试剂、营养素、食品成分、酶、杀菌剂、杀虫剂、杀真菌剂、消毒剂、香料、香精、肥料和微量营养素。优选地，步骤(b)中加入的活性物质是药学上可接受的试剂。在步骤(b)中可以加入超过一种的活性物质。
[0081] 在步骤(b)中还可以加入一种或多种赋形剂，诸如药学上可接受的赋形剂，同时加入活性物质。(b)中得到的混合物的密度通过用混合物中组分的重量除以混合物的体积来确定。
[0082] 在该方法的步骤(c)中制备湿泡沫可以通过将气体引入步骤(b)中获得的混合物中来进行。可以通过混合；诸如敲打、搅动、摇晃和振动；鼓泡或任何其他适于形成泡沫的方式来引入气体。因此，可以通过在气体存在下混合包含CNF和至少一种活性物质的混合物来进行发泡。或者，可以通过吹入气体或向混合物中添加发泡剂来进行发泡。步骤(c)中制备的湿泡沫的密度可以通过将发泡前混合物中组分的重量除以湿泡沫的体积来确定。可以向步骤(c)中制备的湿泡沫中添加额外的活性物质，诸如核黄素和/或一种或多种赋形剂。在本方法的(c)中获得的湿泡沫稳定一段足够长的时间以使其干燥而不会塌陷并且在很大程度上保持湿泡沫的多孔结构。
[0083] 步骤(c)中获得的湿泡沫可以在根据该方法的步骤(d)干燥之前形成所需形式。例如，湿泡沫可以在干燥之前被浇铸成层或片，或者模制成更具体的形式。
[0084] 在本发明方法的步骤(d)中湿泡沫的干燥可以在5-95℃、5-80℃、10-70℃、10-60℃、10-50℃、20-50℃或35-45℃的温度下进行；或使湿泡沫经受5-95℃、5-80℃、10-70℃、10-60℃、10-50℃、20-50℃或35-45℃的温度；直至其液体含量小于湿泡沫的总重量的
98wt％，或小于90wt％，小于80wt％，小于70wt％，小于60wt％，或甚至小于50wt％。干燥优选在室温下进行，但也可以在烘箱中进行，诸如对流烘箱或微波炉或者通过IR辐射或这些的任何组合。干燥后的多孔固体材料的液体含量可以是0wt％，至少1wt％，至少5wt％，至少
10wt％，至少20wt％，至少30wt％，或至少40wt％。步骤(d)中的泡沫的干燥可以在5-
1000kPa、10-500kPa、20-400kPa、30-300kPa、40-200kPa或优选50-150kPa的压力下进行。因此，可以避免用于干燥包含活性物质的湿泡沫的资源密集型方法(resource intensive methods)，诸如冷冻干燥或超临界干燥，并且可以获得具有闭孔的多孔结构。因此，根据本发明的方法提供了包含闭孔的多孔材料的制备。在根据本发明的温度和压力下进行的干燥具有以下优点：多孔固体材料不易于破裂，特别是当形成大的组分和片时。因此，当泡沫干燥时，也可以保持多孔结构。
98wt％，或小于90wt％，小于80wt％，小于70wt％，小于60wt％，或甚至小于50wt％。干燥优选在室温下进行，但也可以在烘箱中进行，诸如对流烘箱或微波炉或者通过IR辐射或这些的任何组合。干燥后的多孔固体材料的液体含量可以是0wt％，至少1wt％，至少5wt％，至少
10wt％，至少20wt％，至少30wt％，或至少40wt％。步骤(d)中的泡沫的干燥可以在5-
1000kPa、10-500kPa、20-400kPa、30-300kPa、40-200kPa或优选50-150kPa的压力下进行。因此，可以避免用于干燥包含活性物质的湿泡沫的资源密集型方法(resource intensive methods)，诸如冷冻干燥或超临界干燥，并且可以获得具有闭孔的多孔结构。因此，根据本发明的方法提供了包含闭孔的多孔材料的制备。在根据本发明的温度和压力下进行的干燥具有以下优点：多孔固体材料不易于破裂，特别是当形成大的组分和片时。因此，当泡沫干燥时，也可以保持多孔结构。
[0085] 用于制备根据本发明的结构的方法的一个实施方案示意性地示于图1中，其中通过向包含纤维素纳米纤维(5)的分散体中加入至少一种活性物质(6)(任选地溶于溶剂)，然后发泡(8)并浇铸(9)至所需形式，随后干燥，来制备包含至少一种活性物质的多孔固体材料(7)。
[0086] 根据本发明的多孔固体材料可以以至少0.05mm、至少0.1mm、至少0.5mm或至少1mm的厚度提供。多孔固体材料可以以高达并且包括500cm、100cm或高达并且包括50cm的厚度提供。
[0087] 通过在制造期间改变加工条件和分散介质并利用CNF的固有化学-物理性质以及CNF与活性物质之间的分子亲和性，可以改变多级结构。这使得能够制备具有活性物质的定制释放特性的制剂，从快速释放到延缓释放。
[0088] 根据本发明的用于控制释放的结构可以通过根据本发明的方法生产。或者，可以通过以下来制备用于控制释放的结构：提供包含纤维素纳米纤维(CNF)和表面活性剂的湿泡沫，向湿泡沫中加入药学上活性物质，并干燥湿泡沫以获得密度小于1000kg/m3或小于500kg/m3的多孔固体材料。
[0089] 根据本发明的结构可用于药物组合物中；医疗器械，化妆品；个人护理；家庭应用；食品科学应用；兽药组合物；工业应用或农业。纤维素纳米纤维(CNF)的包含闭孔的多孔固体材料和至少一种活性物质在用于控制释放活性物质的组合物中的用途也是本发明的一个方面。优选地，多孔固体材料的孔总体积的超过10％、超过50％或超过90％是闭孔。多孔固体材料可用作活性物质的赋形剂，或至少一种活性物质的包被，或这些的组合，以用于控制释放所述活性物质。
[0090] 本发明的另一方面是根据本发明的结构在选自以下的应用中的用途：药物组合物；医疗器械，化妆品；个人护理；家庭应用；食品科学应用；兽医；工业应用和农业。
[0091] 本发明的另一方面是根据本发明的结构在治疗中的用途。本发明还涉及包含闭孔的纤维素纳米纤维(CNF)和药剂的多孔固体材料在用于控制释放的药物递送组合物中的用途。
[0092] 现在将通过以下实施例描述本发明，这些实施例在任何方面都不限制本发明。所有引用的文献和参考均以引用方式并入。
[0093] 实施例
[0094] 物料
[0095] 呋塞米(晶型I)和来自猪胃粘膜的胃蛋白酶购自Sigma Aldrich。商业片剂呋塞米- (20mg呋塞米，Ratiopharm GmbH，Ulm，Germany)购自当地药房。核黄素购自Unikem(Copenhagen Denmark)。月桂酸钠盐得自Acros Organics。商业片剂维生素B2 10mg (10mg核黄素，mibe GmbH，Brehna，Germany)购自当地药房。吲哚美辛
(γ-形式)和缩水甘油基三甲基氯化铵分别购自Hawkins Pharmaceutics group和Sigma Aldrich。FaSSIF、FeSSIF和FaSSGF粉末购自Biorelevant并用于制备FaSSGF介质(pH 1.6，牛磺胆酸钠：0.08mM，卵磷脂：0.02mM，氯化钠：34.2mM和盐酸：25.1mM，如由生产者Biorelevant指定)，向该介质中加入450U mL-1的胃蛋白酶。在所有实施例中，来自云杉的漂白亚硫酸盐纸浆(未干燥过的纸浆)被用于制备阳离子纳米纤维素(Nordic Paper Seffle AB，Sweden)。阳离子纳米纤维素的生产在文献中被详细描述(例如，C.Aulin等,Biomacromolecules 2010,11,872-882)。然后将纸浆分散体(在MilliQ水中，干含量
16wt％)用异丙醇稀释，每克纤维(干燥)17mL异丙醇，并向其加入每克纤维(干燥)0.08克NaOH。在加入之前将NaOH溶解在等重量的MilliQ-水中。通过使纸浆纤维和缩水甘油基三甲基氯化铵以1:1的重量比反应来制备阳离子NFC。反应在50℃下进行2小时。用过量的MilliQ水洗涤改性纸浆，并使用高压均化器(M-110P，Microfludics，US)在1650巴(室400/100μm)下均化悬浮液(约2wt％固体含量)。共进行了两次通行。阳离子基团的量为每克纤维
0.44mmol，通过如前所述的氯离子的电导滴定获得(Hasani,M；等,Cationic surface functionalization of cellulose nanocrystals.Soft Matter2008,4(11),2238-2244)。
每克纤维具有0.44mmol阳离子基团的CNF被用于实施例3中。每克纤维具有0.13mmol阳离子基团的阳离子NFC如上所述制备，但改变的是反应温度在一小时内从40℃逐渐增加至50℃，然后在50℃保持1小时。此外，将化学改性的纸浆纤维(在Milli-Q水中的固体含量为
1.3wt％)高压均化三次。在实施例1、2和4中使用每克纤维具有0.13mmol阳离子基团的CNF。
通过AFM高度测量评估，纳米纤维宽度为5±1nm并且纤维长度达到几μm。一部分非原纤化纤维也可以掺杂(spotted)在最终产品中，特别是在具有低阳离子含量的CNF中。
(γ-形式)和缩水甘油基三甲基氯化铵分别购自Hawkins Pharmaceutics group和Sigma Aldrich。FaSSIF、FeSSIF和FaSSGF粉末购自Biorelevant并用于制备FaSSGF介质(pH 1.6，牛磺胆酸钠：0.08mM，卵磷脂：0.02mM，氯化钠：34.2mM和盐酸：25.1mM，如由生产者Biorelevant指定)，向该介质中加入450U mL-1的胃蛋白酶。在所有实施例中，来自云杉的漂白亚硫酸盐纸浆(未干燥过的纸浆)被用于制备阳离子纳米纤维素(Nordic Paper Seffle AB，Sweden)。阳离子纳米纤维素的生产在文献中被详细描述(例如，C.Aulin等,Biomacromolecules 2010,11,872-882)。然后将纸浆分散体(在MilliQ水中，干含量
16wt％)用异丙醇稀释，每克纤维(干燥)17mL异丙醇，并向其加入每克纤维(干燥)0.08克NaOH。在加入之前将NaOH溶解在等重量的MilliQ-水中。通过使纸浆纤维和缩水甘油基三甲基氯化铵以1:1的重量比反应来制备阳离子NFC。反应在50℃下进行2小时。用过量的MilliQ水洗涤改性纸浆，并使用高压均化器(M-110P，Microfludics，US)在1650巴(室400/100μm)下均化悬浮液(约2wt％固体含量)。共进行了两次通行。阳离子基团的量为每克纤维
0.44mmol，通过如前所述的氯离子的电导滴定获得(Hasani,M；等,Cationic surface functionalization of cellulose nanocrystals.Soft Matter2008,4(11),2238-2244)。
每克纤维具有0.44mmol阳离子基团的CNF被用于实施例3中。每克纤维具有0.13mmol阳离子基团的阳离子NFC如上所述制备，但改变的是反应温度在一小时内从40℃逐渐增加至50℃，然后在50℃保持1小时。此外，将化学改性的纸浆纤维(在Milli-Q水中的固体含量为
1.3wt％)高压均化三次。在实施例1、2和4中使用每克纤维具有0.13mmol阳离子基团的CNF。
通过AFM高度测量评估，纳米纤维宽度为5±1nm并且纤维长度达到几μm。一部分非原纤化纤维也可以掺杂(spotted)在最终产品中，特别是在具有低阳离子含量的CNF中。
[0096] 实施例1
[0097] 呋塞米
[0098] 方法
[0099] 基于CNF和呋塞米的多孔固体材料的制备。
[0100] 通过在剧烈磁力搅拌下，添加溶于96vol％EtOH的呋塞米(6)(浓度；15.9mg/mL和58.6mg/mL以制备分别具有21wt％和50wt％呋塞米的多孔固体材料)到0.28wt％阳离子CNF悬浮液(5)(pH＝9.6)中来制备包含呋塞米的多孔固体材料(7)，参见图1中的示意图。通过用Milli-Q水稀释原液悬浮液(1.321wt％固体含量)、用1M NaOH调节pH至9.6、然后声波处理(3分钟，90％振幅，1/2”尖端)来制备0.28wt％CNF悬浮液。经由超声处理(80％振幅，1/2”尖端，20秒超声，10暂停，Sonics Soinifier，750W)2分钟使CNF/呋塞米悬浮液发泡(8)。将发泡的悬浮液(20g)浇铸(9)(Petri-dished 8.8cm直径)并在环境条件下在黑暗中干燥。用光学显微镜分析多孔固体材料(n>12)的厚度。使用如下计算的孔壁的理论密度(ρ孔壁)，从式(1)计算孔隙率：
[0101] ρ孔壁＝vCNFρCNF|v活性物质ρ活性物质 [2]
[0102] 其中υCNF是CNF的体积分数，且υ活性物质(＝1-υCNF)是活性物质(呋塞米)的体积分数。分别地，对于CNF和呋塞米，ρCNF＝1.5g cm-3，ρ活性物质＝1.6g cm-3，其用于计算ρ孔壁。
[0103] 表征
[0104] 扫描电子显微镜(SEM)，该图像通过使用FEI Quanta 3D FEG(FEI，Oregon，USA)获得。通过用锋利的剃刀刀片切割多孔固体材料获得横截面。用4nm的金溅射涂覆样品。
[0105] 红外光谱(IR)，该光谱通过使用ABB MB3000(ABB，Switzerland)以全反射模式(衰减全反射附件)使用64次扫描，2cm-1的分辨率获得。对在50℃真空烘箱中干燥过夜的样品进行测量。
[0106] 溶出实验，其用呋塞米- 片剂(20mg呋塞米)和含有约7.3mg呋塞米的多孔固体样品进行。对于分别负载21wt％和50wt％呋塞米(基于干重)的多孔固体材料，样品约为培养皿一半大小(约28cm2)或1/8培养皿大小(约6.6cm2)。该实验在包含烧杯的USP Apparatus 2溶出测试仪(Erweka，Heusenstamm，Germany)中进行，其中每个烧杯配有搅拌桨并置于加热的水浴中。将FaSSGF介质(pH 1.6)加入烧杯中，介质中含有胃蛋白酶(450U -1
mL ，猪胃粘膜，Sigma Aldrich)和模拟胃液。介质的组成在“材料”下给出。FaSSGF介质的体积为对于呋塞米- 片剂为900mL，以及对于呋塞米多孔固体物质为320mL。实验
在37℃下进行，对于多孔固体样品的桨式搅拌速率为100rpm(对于片剂为50rpm)。在整个实验过程中，多孔固体材料漂浮在FaSSGF介质上，而片剂在加入介质后几分钟内就会崩解。每个烧杯测试一个片剂或片状多孔固体材料。分别在2、5、10、20、30、60、120、240、480和1440分钟取出样品(对于多孔固体材料和片剂分别为2mL和5mL)，并用紫外-可见分光光度仪(Agilent Cary 60UV-vis)在274nm的波长下进行分析。取出的样品立即用等量的含有450U mL-1胃蛋白酶的新FaSSGF介质替换。以％表示的累积药物释放作为时间的函数作图，并且所有报告的数据点是三次测量的平均值。
mL ，猪胃粘膜，Sigma Aldrich)和模拟胃液。介质的组成在“材料”下给出。FaSSGF介质的体积为对于呋塞米- 片剂为900mL，以及对于呋塞米多孔固体物质为320mL。实验
在37℃下进行，对于多孔固体样品的桨式搅拌速率为100rpm(对于片剂为50rpm)。在整个实验过程中，多孔固体材料漂浮在FaSSGF介质上，而片剂在加入介质后几分钟内就会崩解。每个烧杯测试一个片剂或片状多孔固体材料。分别在2、5、10、20、30、60、120、240、480和1440分钟取出样品(对于多孔固体材料和片剂分别为2mL和5mL)，并用紫外-可见分光光度仪(Agilent Cary 60UV-vis)在274nm的波长下进行分析。取出的样品立即用等量的含有450U mL-1胃蛋白酶的新FaSSGF介质替换。以％表示的累积药物释放作为时间的函数作图，并且所有报告的数据点是三次测量的平均值。
[0107] 结果
[0108] 显示负载有21wt％和50wt％呋塞米的所得多孔固体材料的多孔结构的横截面分别示于图3a和3b中。不同多孔固体材料的孔壁的特写在图3c(21wt％)和图3d(50wt％)中给出。孔壁中存在未溶出的呋塞米颗粒(图3c和3d中的箭头)，并且在负载更多药物(50wt％)的多孔固体材料中可以观察到更多的颗粒。由于呋塞米粉末的不完全溶出，这些是大块的呋塞米结晶颗粒(形式I)。对于负载有21wt％和50wt％呋塞米的呋塞米/CNF多孔固体材料，所得多孔固体材料的密度分别为0.04g cm-3(孔隙率Ф＝97.5％)和0.03g cm-3(Ф＝98.2％)。IR数据显示呋塞米在含有21wt％呋塞米的多孔固体样品中主要以无定形呋塞米钠盐的形式存在。在图4的具有21wt％呋塞米的呋塞米多孔固体材料的IR光谱中，这可以观察为1608cm-1处的新谱带(不对称COO-和C＝O)以及1670cm-1处的谱带高度(羧酸二聚体，COOH基团)的减小。在具有50wt％呋塞米的样品中，无定形呋塞米盐的存在也是明显的(作为1608cm-1处的肩部)(L.H.Nielsen等,European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics,85(2013)942-951)。然而，在这种情况下，与大块呋塞米的光谱相比，结晶呋塞米(形式I)的存在也是明显的。得到的多孔固体材料表现出正浮力。多孔固体材料的浮力特性是对所得多孔固体材料中大多数闭孔的存在的额外证据。可以将多孔固体材料片折叠成各种形状，并将两片含有50wt％呋塞米的多孔固体材料卷起并装入羟丙基甲基纤维素胶囊中。总呋塞米含量为19.4mg呋塞米，即类似于商业呋塞米片剂(20mg)。在润湿时，胶囊膨胀并且胶囊壁溶出，释放所述片。从胶囊释放后，多孔固体材料保持漂浮在溶出容器上。21wt％呋塞米的多孔固体材料的释放曲线略低于商业片剂的释放曲线，参见图5。在
50wt％呋塞米负载中观察到甚至更慢的释放。所有多孔固体材料在整个实验期间漂浮24小时(实验测量时间)，而商业片剂在几分钟内解离。
50wt％呋塞米负载中观察到甚至更慢的释放。所有多孔固体材料在整个实验期间漂浮24小时(实验测量时间)，而商业片剂在几分钟内解离。
[0109] 实施例2
[0110] 核黄素
[0111] 方法
[0112] 基于月桂酸钠盐和核黄素的多孔固体材料的制备。
[0113] 通过用Milli-Q水稀释原液悬浮液(1.321wt％固体含量)，然后超声处理(3分钟，90％振幅，1/2”尖端)并随后调节pH( 用1M NaOH调节)来制备0.28wt％CNF悬浮液。通过在磁力搅拌下，将0.395mL在(96vol％)EtOH中的溶出的月桂酸钠盐(浓度10mg月桂酸/mL EtOH，和60μl的1M NaOH/mL EtOH)加入到128g阳离子CNF悬浮液(固体含量0.28wt％，pH＝
9.7)中来制备多孔固体材料。使用超声处理步骤(80％振幅，1/2”尖端，20s超声处理，10暂停，Sonics Sonifier，750W)2分钟来形成气泡。在磁力搅拌下，将分散在水中的核黄素(固体含量为1wt％或6wt％以制备分别含有14wt％或50wt％核黄素(基于干重)的多孔固体材料)加入到湿泡沫中。将湿泡沫(22g)在培养皿(直径：8.8cm)中浇铸并在环境条件下在黑暗中干燥。一步制备薄多孔固体材料，但是通过在薄多孔固体材料片之间层压几个薄的多孔固体材料片和湿泡沫(约15g)并在环境条件下在黑暗中在培养皿(直径：8.8cm)中干燥来制备厚的多孔固体材料。总共使用206g悬浮液以产生一种含有14wt％核黄素的厚的多孔固体材料样品。用光学显微镜(n>20)分析薄多孔固体材料的厚度，并且使用数字卡尺分析较厚的多孔固体材料的厚度。如前所述使用等式(1)和(2)计算孔隙率。以下密度用于理论孔壁-3 -3
密度的计算：1.65g cm (核黄素)，1.5g cm (CNF)。没有考虑月桂酸钠盐，因为它的含量很低。
9.7)中来制备多孔固体材料。使用超声处理步骤(80％振幅，1/2”尖端，20s超声处理，10暂停，Sonics Sonifier，750W)2分钟来形成气泡。在磁力搅拌下，将分散在水中的核黄素(固体含量为1wt％或6wt％以制备分别含有14wt％或50wt％核黄素(基于干重)的多孔固体材料)加入到湿泡沫中。将湿泡沫(22g)在培养皿(直径：8.8cm)中浇铸并在环境条件下在黑暗中干燥。一步制备薄多孔固体材料，但是通过在薄多孔固体材料片之间层压几个薄的多孔固体材料片和湿泡沫(约15g)并在环境条件下在黑暗中在培养皿(直径：8.8cm)中干燥来制备厚的多孔固体材料。总共使用206g悬浮液以产生一种含有14wt％核黄素的厚的多孔固体材料样品。用光学显微镜(n>20)分析薄多孔固体材料的厚度，并且使用数字卡尺分析较厚的多孔固体材料的厚度。如前所述使用等式(1)和(2)计算孔隙率。以下密度用于理论孔壁-3 -3
密度的计算：1.65g cm (核黄素)，1.5g cm (CNF)。没有考虑月桂酸钠盐，因为它的含量很低。
[0114] CNF膜的制备(用于比较)
[0115] 类似于多孔固体材料制备含有14wt％核黄素的CNF膜，然而在CNF/月桂酸/EtOH悬浮液的声波处理步骤之后，将悬浮液脱气以除去气泡，并在缓慢磁力搅拌下加入核黄素分散体。将悬浮液(22g)在培养皿(直径：8.8cm)中浇铸并在环境条件下在黑暗中干燥并在具有干燥盐的干燥器中储存。通过浇铸纯CNF悬浮液并在环境条件下干燥来制备纯CNF膜(参考膜)。在扩散率实验中使用的月桂酸/CNF膜通过层压两个干燥的月桂酸/CNF膜(各自由51g悬浮液制备)以及脱气的CNF/月桂酸/EtOH悬浮液来制备，在制备一个膜时使用总共
182g脱气的悬浮液。从扫描电子显微镜图像(n>60)测量核黄素负载膜的厚度。用Digimatic Indicator(Mitutoyo，USA)分析月桂酸CNF膜的湿厚度和干厚度(n>5)。
182g脱气的悬浮液。从扫描电子显微镜图像(n>60)测量核黄素负载膜的厚度。用Digimatic Indicator(Mitutoyo，USA)分析月桂酸CNF膜的湿厚度和干厚度(n>5)。
[0116] 表征
[0117] 扫描电子显微镜(SEM)，该图像通过使用FEI Quanta 3D FEG(FEI，Oregon，USA)获得。通过用锋利的剃刀刀片切割多孔固体材料获得横截面，且膜被撕裂。在成像之前，用2nm的Au溅射涂覆样品。
[0118] X射线衍射(XRD)，其使用PANalytical X'Pert PRO X射线衍射仪(PW3040/60，PANalytical，Almelo，The Netherlands)进行，采用CuKα辐射( 电压45kV，电流40mA)在反射模式下操作。使用0.0262606°(2θ)的步长从5至35°(2θ)进行测量。
[0119] 扩散系数测量
[0120] 使用由供给室(～4.2mL，具有注射口的封闭室)和置于磁力搅拌器中的加热的接受室(6.9mL，磁力搅拌，一个采样口)组成的Franz扩散池(扩散面积A＝2.01cm2)对月桂酸/CNF膜(直径：2.8cm)进行实验。将样品夹在供体室和接受室之间。实验在37℃下进行。将具有450U mL-1胃蛋白酶的在FaSSGF中的核黄素添加至供体侧(4mL，8.3mg核黄素L-1)，并且受体侧填充有不含核黄素的介质。在预定时间从受体侧取出样品(350μL)并立即用等量的新介质替换。使用荧光光谱法FLOUStar OPTIMA MicroPlate Reader(BMG Labtech GmbH，Germany)，使用λexc＝450nm的激发波长和λem＝520nm的检测波长(前表面测量)分析核黄素的量。计算通过膜的核黄素的总量和膜两侧的浓度差ΔC随时间的函数。扩散系数D由累积药物对时间曲线的稳态部分(在短时间25-45分钟，漏槽条件，ΔC～常数)的斜率s计算。斜率除以扩散面积是通量，F＝s/A。膜的湿厚度(l＝570±30μm)用于对D的计算(Crank,J.,The mathematics of diffusion.2d ed.；Clarendon Press:Oxford,Eng,1975)：
[0121]
[0122] 报道的月桂酸/CNF膜的扩散系数是两次测量的平均值。膜的干燥厚度为89±14μm。
[0123] 溶出实验
[0124] 进行实验以测量商业核黄素片剂和CNF多孔固体材料片/膜的累积药物释放(％)随时间的变化。对含有大约2.3mg核黄素的多孔固体材料或膜样品进行实验。均含有14wt％核黄素的膜(厚度9μm)和薄多孔固体材料(0.6mm)的尺寸为：相同的面积(约1/4的介质，约14cm2)，不同的厚度。厚的多孔固体材料片是约8×8×16mm(H×W×L)，以及负载50wt％核黄素的薄多孔固体材料样品(0.7mm厚度)的顶部面积为约2.25cm2(～1/25的培养皿)。该实验在USP Apparatus 2溶出测试仪(Erweka，Heusenstamm，Germany)和具有特殊插入物和
250-mL容器的缩小版的USP Apparatus 2(Erweka DT 70，Heusenstamm，Germany)中进行。
将含有胃蛋白酶(450U mL-1，猪胃粘膜，Sigma Aldrich)的FaSSGF介质(pH 1.6)加入烧杯和模拟胃液中。对于片剂 FaSSGF介质的体积为900mL(正常的USP
Apparatus 2)，对于核黄素多孔固体材料或膜，其为225mL(缩小版的USP Apparatus 2)。实验在37±0.1℃和pH 1.6下进行，桨式搅拌速率为100rpm(对于片剂为50rpm)。溶出实验以两种方式进行，要么是多孔固体材料漂浮(片剂和膜不漂浮)，要么样品存在于位于溶出烧杯底部的金属筐中。实验因此模拟了两种可能的情况：一种是当胃具有上部充气部分，或另一种是当胃完全充满液体并且样品完全浸没在介质中时。样品(对于多孔固体材料/膜和片剂分别为2mL和5mL)在2、5、10、20、30、60、120、240、480和1440分钟时被移除，并用等量的含有450U mL-1胃蛋白酶的新FaSSGF介质替换。用UV-vis分光光度法(Agilent Cary 60UV-vis)在266nm的波长下分析溶出的核黄素的量。所有报告的值是三次测量的平均值。
250-mL容器的缩小版的USP Apparatus 2(Erweka DT 70，Heusenstamm，Germany)中进行。
将含有胃蛋白酶(450U mL-1，猪胃粘膜，Sigma Aldrich)的FaSSGF介质(pH 1.6)加入烧杯和模拟胃液中。对于片剂 FaSSGF介质的体积为900mL(正常的USP
Apparatus 2)，对于核黄素多孔固体材料或膜，其为225mL(缩小版的USP Apparatus 2)。实验在37±0.1℃和pH 1.6下进行，桨式搅拌速率为100rpm(对于片剂为50rpm)。溶出实验以两种方式进行，要么是多孔固体材料漂浮(片剂和膜不漂浮)，要么样品存在于位于溶出烧杯底部的金属筐中。实验因此模拟了两种可能的情况：一种是当胃具有上部充气部分，或另一种是当胃完全充满液体并且样品完全浸没在介质中时。样品(对于多孔固体材料/膜和片剂分别为2mL和5mL)在2、5、10、20、30、60、120、240、480和1440分钟时被移除，并用等量的含有450U mL-1胃蛋白酶的新FaSSGF介质替换。用UV-vis分光光度法(Agilent Cary 60UV-vis)在266nm的波长下分析溶出的核黄素的量。所有报告的值是三次测量的平均值。
[0125] 结果
[0126] 制备所得基于CNF的多孔固体材料的几个不同实例以证明该制备途径的多功能性。制备具有不同厚度、形状和药物负载量(至多50wt％)的多孔固体材料，其在图6a-e中示出。薄多孔固体材料(7)的柔韧性(图6a)允许材料折叠或卷曲(6b)成较小的物体并且在适于吞咽的胶囊(13)中递送(图6c)。还制成CNF的环形结构(图6d)，以及不同厚度的多孔固体材料片(图6a和6e)。多孔固体材料具有闭孔结构。SEM显微照片显示于图7中，示出了纯CNF/月桂酸多孔固体材料(a)、负载核黄素的膜(14wt％，b)和负载14wt％(c)和50wt％(d)核黄素的CNF/月桂酸多孔固体材料的结构。图7c中所示的结构是具有14wt％核黄素的较厚CNF多孔固体材料的结构。在图7e中给出了负载50wt％核黄素的多孔固体材料的孔壁的特写，显示了嵌入基于CNF的孔壁中的核黄素晶体(箭头)。在膜(b)中也可以观察到核黄素晶体(箭头)。作为比较，图7f中给出了纯CNF/月桂酸多孔固体材料的孔壁。测量所得多孔固体材料的密度：0.01g cm-3(月桂酸/CNF，Ф＝99.0)，0.02g cm-3(14wt％核黄素，Ф＝98.7)，0.03g cm-3(50wt％核黄素，Ф＝98.0)。当多孔固体材料负载更多核黄素时，观察到密度增加(和孔隙率降低)。本研究中使用的核黄素显示出无水I形式的典型XRD峰(例如，与WO2005/014594中的图A相比)。对于具有14wt％或50wt％核黄素负载的多孔固体材料和膜，与纯核黄素粉末样品相比，未观察到核黄素晶体形式的变化，参见图8中的XRD衍射图。
[0127] 在含有450U mL-1胃蛋白酶的模拟FaSSGF介质(pH 1.6)中评估药物释放的动力学。所有负载核黄素的CNF样品含有相同量(约2.3mg)的核黄素。在整个药物释放研究中，多孔固体材料保持浮力，这表明在实验时间范围内(仅测试24小时)，具有气泡的闭孔多孔固体材料结构保持完整。闭孔结构与先前的SEM图像一致。夹带的气泡和高孔隙率为多孔固体材料提供浮力。具有不同厚度和核黄素负载的多孔固体材料的释放特征示于图10中。作为比较，还包括具有14wt％核黄素的商业片剂和纯CNF膜。实验以两种方式进行；样品在溶出介质中自由移动(图10a)或样品在溶出烧杯底部的金属筐中(结果如图10b所示)。基于CNF的样品的药物释放数据在两种情况下都相似，比较图10a和10b。对于所有基于CNF的样品，初始药物释放速率非常快，并且这是由于核黄素位于面向溶出介质的样品的外表面(样品在测试前未洗涤)，参见图10a和10b。商业片剂(维生素B2 10mg )的释放曲
线比膜稍快，因为片剂快速解离(在几分钟内)以及核黄素的另一种晶体形式(未被识别)，见图10a。正如预期，含有14wt％核黄素的基于CNF的膜(厚度9μm)迅速释放所有药物，而多孔固体材料的释放曲线也高度依赖于厚度。核黄素通过纯CNF/月桂酸膜的扩散系数在潮湿状态下相当高，即2.2x10-6(±0.13 10-6)cm2s-1，与小分子在水中扩散相比约低一个数量级-5 2 -1
(在20℃时约为10 cms )(Freitas,R.A.,Nanomedicine,Landes Bioscience:Austin,TX,
1999)。换句话说，核黄素扩散率应该对图10中所示的膜的总体药物释放动力学几乎没有影响。观察到的基于CNF的膜的快速药物释放符合该假设。CNF膜的确切扩散率将取决于诸如纳米纤维填料等因素，这归因于例如纳米纤维的纳米原纤化和表面改性程度。本发明的月桂酸/CNF膜含有较大的非原纤化片段，如用肉眼所观察。
线比膜稍快，因为片剂快速解离(在几分钟内)以及核黄素的另一种晶体形式(未被识别)，见图10a。正如预期，含有14wt％核黄素的基于CNF的膜(厚度9μm)迅速释放所有药物，而多孔固体材料的释放曲线也高度依赖于厚度。核黄素通过纯CNF/月桂酸膜的扩散系数在潮湿状态下相当高，即2.2x10-6(±0.13 10-6)cm2s-1，与小分子在水中扩散相比约低一个数量级-5 2 -1
(在20℃时约为10 cms )(Freitas,R.A.,Nanomedicine,Landes Bioscience:Austin,TX,
1999)。换句话说，核黄素扩散率应该对图10中所示的膜的总体药物释放动力学几乎没有影响。观察到的基于CNF的膜的快速药物释放符合该假设。CNF膜的确切扩散率将取决于诸如纳米纤维填料等因素，这归因于例如纳米纤维的纳米原纤化和表面改性程度。本发明的月桂酸/CNF膜含有较大的非原纤化片段，如用肉眼所观察。
[0128] 负载有14wt％(厚度0.6mm)和50wt％(0.7mm)核黄素的多孔固体材料具有相当的厚度并且药物释放曲线重叠，参见图10a。与膜相比，多孔固体材料呈现较慢的释放。膜样品可视为塌陷的薄多孔固体材料样品，且它们由相同类型的悬浮液制备，详情请参见实验部分。为了进一步说明结构对药物释放性质的影响，在图10b中明确比较了三种不同的基于CNF的样品类型。样品含有相同量的核黄素和总固体含量(核黄素+CNF+月桂酸)，但具有不同的多级结构(膜或多孔固体材料)和样品尺寸。膜(厚度9μm)和薄的多孔固体材料(0.6mm厚)的顶部(底部也是)表面积是相当的，但是由于气泡的存在，厚度是不同的。较厚的多孔固体材料片具有8×8×16mm(H×W×L)的尺寸，因此总表面积小得多。正如预期，较厚的多孔固体材料片具有最慢的药物释放曲线，而膜释放最快。这些结果清楚地说明了如何利用CNF的固有特性来容易地改变基于CNF的药物递送系统的结构，以便精确地改变药物释放曲线。
[0129] 实施例3
[0130] 吲哚美辛
[0131] 方法
[0132] 多孔固体材料、无定形吲哚美辛和α-形式的吲哚美辛的制备
[0133] 使用简单的溶剂浇铸步骤制备负载吲哚美辛的多孔固体材料(7)，如图1中示意性所示。将阳离子CNF(5)用MilliQ-水稀释至0.28wt％并通过超声以70％振幅分散120s(Sonics Sonifier，750W，1/2”尖端，20s脉冲，10s暂停)。CNF悬浮液的pH为7.8。将吲哚美辛溶于96vol％乙醇(浓度15mg吲哚美辛/mL的EtOH)(6)中，并在剧烈磁力搅拌下滴加到阳离子CNF水性悬浮液中。将所得悬浮液超声处理(80％振幅120秒，20s脉冲，10s暂停，水冷却)。悬浮液的发泡性质高度依赖于悬浮液的pH，并且在21wt％(干重量含量)的吲哚美辛负载量的情况下获得稳定的湿泡沫。用于制备21wt％多孔固体材料的所得悬浮液的pH为4.9。为了制备具有21wt％吲哚美辛的多孔固体材料，将湿泡沫(22.8g)在培养皿(8.8cm)中浇铸(9)并在环境条件下干燥两天。多孔固体材料被牢固地粘附在培养皿的底部。溶出测试中使用的典型样品的厚度对于多孔固体材料是1180±260μm(用卡尺和光学显微镜测量)。多孔固-3
体材料的密度为0.01g cm (孔隙率，Ф＝99.2％，如前所述使用等式1和2计算，吲哚美辛的密度为ρindo＝1.379g cm-3)。
体材料的密度为0.01g cm (孔隙率，Ф＝99.2％，如前所述使用等式1和2计算，吲哚美辛的密度为ρindo＝1.379g cm-3)。
[0134] 膜的制备(作为对比)
[0135] 使用与泡沫的情况相同的方案制备膜，但在声波处理步骤之后引入脱气步骤以除去气泡。用于制备51wt％膜的所得悬浮液的pH为pH＝5.5。为了形成粘附膜，将悬浮液在减压下脱气以除去空气，在培养皿(8.8cm)中进行溶剂浇铸(对于具有21wt％和51wt％吲哚美辛的膜，分别为28.8g和18.6g悬浮液)并在加热箱在52℃下干燥两天。通过浇铸纯阳离子CNF悬浮液，然后在52℃下干燥，制备纯CNF膜。
[0136] 膜牢固地粘附在培养皿的底部。对于21wt％和51wt％的吲哚美辛负载量，所得膜分别为19±1.6μm和15±2.7μm(Digimatic Indicator，Mitutoyo，USA)。通过向在乙醇中溶解的吲哚美辛中加入蒸馏水来制备α-形式的吲哚美辛(约80℃)。过滤沉淀物并在室温下真空干燥24小时。通过在170℃的热板上熔化吲哚美辛(γ-形式)，然后在冷(室温)金属板上骤冷，制备无定形吲哚美辛。
[0137] 表征
[0138] 光学显微镜图像，使用Zeiss光学显微镜(stereo Discovery V.8，Zeiss，Germany)和AxioVixion Rel 4.8软件获得多孔固体材料的光学显微镜图像。从n＝75个孔分析多孔固体材料中孔的直径。
[0139] IR光谱，其使用ABB MB3000(ABB，Switzerland)以全反射模式(衰减全反射附件)获得。对干燥样品进行测量，并从400-4000cm-1收集光谱(64次扫描，分辨率为2cm-1)。
[0140] 溶出实验，进行溶出实验以确定固有溶出曲线(mg cm-2)随时间(min)的函数和累积药物释放曲线(％)随时间(min)的函数。如前所述，使用吲哚美辛占据的理论表面积来在计算中推导释放(mg cm-2)(K 等,Eur.J.Pharm.Biopharm.2013,85,873-881)。使用固定盘法对培养皿(表面积58.6297cm-2)中的膜和多孔固体材料进行研究(M G Issa等,Dissolut.Technol.2011,18,6-13)。如上所述，膜和多孔固体材料牢固地粘附在培养皿的表面上，仅允许药物从培养皿的开口侧释放。将磁铁(用胶带)固定在培养皿下面以避免漂浮。使用旋转盘系统(Wood's装置)进行结晶吲哚美辛和无定形吲哚美辛的固有溶出(Issa,2011)。使用液压机(Hydraulische Presse Model IXB-102-9，PerkinElmer，Germany)直接压入不锈钢圆筒(表面积0.7854cm-2)，压力为124.9MPa，持续10秒，得到粉末压块(150mg)。
使用50rpm的转速将样品置于900mL的0.01M磷酸盐缓冲液(pH7.2,37℃)中(USP Apparatus
2溶出测试仪；Erweka，Heusenstamm，Germany)。在预定时间(5、10、20、40、120、240、1440分钟)取出样品(5mL)并立即用磷酸盐缓冲液代替。使用UV-vis分光光度法(Evolution 300，Thermo Fisher Scientific，USA)在λ＝263nm处分析吲哚美辛的量。所有值均为三次测量的平均值，除了多孔固体材料的24小时数据点是单次测量。
使用50rpm的转速将样品置于900mL的0.01M磷酸盐缓冲液(pH7.2,37℃)中(USP Apparatus
2溶出测试仪；Erweka，Heusenstamm，Germany)。在预定时间(5、10、20、40、120、240、1440分钟)取出样品(5mL)并立即用磷酸盐缓冲液代替。使用UV-vis分光光度法(Evolution 300，Thermo Fisher Scientific，USA)在λ＝263nm处分析吲哚美辛的量。所有值均为三次测量的平均值，除了多孔固体材料的24小时数据点是单次测量。
[0141] 结果
[0142] 通过组合吲哚美辛和CNF产生的多孔固体材料具有闭孔结构，其中孔大小为540±-3180μm，如用光学显微镜观察。得到的多孔固体材料密度为0.01g cm ，相当于多孔固体材料孔隙率为99.2％。对于负载21wt％或51wt％吲哚美辛的膜以及具有21wt％吲哚美辛的多孔固体材料，谱带出现在；1733cm-1、1690cm-1、1679cm-1、1650cm-1，见图9。四个谱带是α-形式的结晶吲哚美辛的特征(S A Surwase等,Molecular Pharmaceutics 2013,10,4472-4480)，因此IR结果表明膜和多孔固体材料含有结晶物质。多孔固体材料的IR光谱不包括在图9中，因为它与21wt％膜的光谱的重叠。在1615至1590cm-1区域存在差异。这些条带是由于吲哚和氯苄基环变形，以及醚C-O拉伸(C J Strachan,T.Rades,K.C.Gordon,Journal of Pharmacy and Pharmacology 2007,59,261-269)。在该区域中，21wt％吲哚美辛的IR光谱与的无定形吲哚美辛的IR光谱更相似，表明存在药物的无定形部分。特别是，1610cm-1处的振动不如1592cm-1处的振动明显。然而，在51wt％负载下，不能进行这样的解释，因为更明显的α-吲哚美辛谱带使得检测变得困难。从图11a中的药物释放曲线可以看出，对于膜，药物非常快速地释放，对于21wt％和51wt％的载药膜，全部药物分别在10和20分钟后释放。与膜相比，多孔固体材料显示出更慢的释放曲线。累积药物释放最初是快速的(参见图11a中多孔固体材料的总药物释放曲线)，然后释放得慢得多。24小时后，99.2％的吲哚美辛已从多孔固体材料中释放出来(最后一点未包括在图中)。孔隙率为Ф＝99.2％，与膜相比，多孔固体材料厚约60倍。载药的膜和多孔固体材料的固有溶出曲线如图11b所示，并与纯结晶α-吲哚美辛和无定形吲哚美辛的固有溶出进行了比较。与纯无定形吲哚美辛相比，21wt％的膜显示出更快的释放；在5分钟后，与无定形吲哚美辛相比，单位面积的从膜释放的药物量为2倍(与α-多晶型物相比，单位面积的药物超过4倍)。10分钟后，释放该膜中存在的所有吲哚美辛(图11b中的左箭头)。另一方面，51wt％膜的溶出动力学与无定形吲哚美辛的溶出动力学相当，其与α-多晶型物相比仍然快得多。理论上，预期α-吲哚美辛和无定形药物的混合物的溶出度介于纯无定形和α-形式的吲哚美辛的释放曲线之间。21wt％多孔固体材料的溶出显示出初始快速释放，然后由于如上所述的扩散控制机制导致溶出慢得多。
[0143] 实施例4
[0144] 核黄素
[0145] 方法
[0146] 核黄素多孔固体材料的多孔固体材料包被(“方饺”)的制备
[0147] 通过用Milli-Q水稀释原液悬浮液(1.321wt％固体含量)、然后声波处理(3分钟，90％振幅，1/2”尖端)并随后调节 来制备0.28wt％CNF悬浮液。通过在磁力搅拌下，将溶解在96vol％EtOH中的0.395mL的月桂酸钠盐(浓度10mg/mL的EtOH，和60μl的1M NaOH/mL的EtOH)加入到128g阳离子CNF悬浮液(固体含量0.28wt％，pH＝9.7)制备多孔固体材料。使用超声处理步骤(80％振幅，1/2”尖端，20s声波处理，10s暂停，Sonics Sonifier，
750W)2分钟形成气泡。在磁力搅拌下，将分散在水中的核黄素(固体含量为1wt％)加入到湿泡沫中以制备含有14wt％核黄素的多孔固体材料。将湿泡沫(22g)在培养皿(直径：8.8cm)中浇铸并在环境条件下在黑暗中干燥。一步制备薄多孔固体材料，但是通过在薄多孔固体材料片之间层压几个薄的多孔固体材料片和湿泡沫(约15g)并在环境条件下在黑暗中在培养皿(直径：8.8cm)中干燥来制备厚的多孔固体材料。使用每个样品总共97g的悬浮液制备厚的月桂酸/CNF多孔固体材料。将最终的多孔固体材料储存在具有干燥盐的干燥器中。类似于多孔固体材料制备月桂酸/CNF膜，然而，在CNF/月桂酸/EtOH悬浮液的声波处理步骤之后，将悬浮液脱气以除去气泡。将两个干燥的月桂酸/CNF膜(各自由51g悬浮液制备)与CNF/月桂酸/EtOH悬浮液层压；在制备一个膜时使用总共182g脱气悬浮液。为了制备方饺构型(4)，(如图2所示)，将14wt％核黄素多孔固体材料切成圆形片(直径35mm)(2)。如图2所示，使用3.7g湿泡沫(3)组装两个月桂酸/CNF多孔固体片(1)(直径54.5mm)，湿泡沫(3)在干燥时将两个多孔固体材料(1)粘在一起。在室温下干燥构型。
750W)2分钟形成气泡。在磁力搅拌下，将分散在水中的核黄素(固体含量为1wt％)加入到湿泡沫中以制备含有14wt％核黄素的多孔固体材料。将湿泡沫(22g)在培养皿(直径：8.8cm)中浇铸并在环境条件下在黑暗中干燥。一步制备薄多孔固体材料，但是通过在薄多孔固体材料片之间层压几个薄的多孔固体材料片和湿泡沫(约15g)并在环境条件下在黑暗中在培养皿(直径：8.8cm)中干燥来制备厚的多孔固体材料。使用每个样品总共97g的悬浮液制备厚的月桂酸/CNF多孔固体材料。将最终的多孔固体材料储存在具有干燥盐的干燥器中。类似于多孔固体材料制备月桂酸/CNF膜，然而，在CNF/月桂酸/EtOH悬浮液的声波处理步骤之后，将悬浮液脱气以除去气泡。将两个干燥的月桂酸/CNF膜(各自由51g悬浮液制备)与CNF/月桂酸/EtOH悬浮液层压；在制备一个膜时使用总共182g脱气悬浮液。为了制备方饺构型(4)，(如图2所示)，将14wt％核黄素多孔固体材料切成圆形片(直径35mm)(2)。如图2所示，使用3.7g湿泡沫(3)组装两个月桂酸/CNF多孔固体片(1)(直径54.5mm)，湿泡沫(3)在干燥时将两个多孔固体材料(1)粘在一起。在室温下干燥构型。
[0148] 表征
[0149] 使用由供给室(～4.2mL，具有注射口的封闭室)和置于磁力搅拌器中的加热的接受室(6.9mL，磁力搅拌，一个采样口)组成的Franz扩散池(扩散面积A＝2.01cm2)对月桂酸/CNF多孔固体材料和月桂酸/CNF膜(直径：2.8cm)进行扩散系数测量。实验在37℃下进行。使用在改性PBS缓冲液(8g L-1NaCl，2.38g L-1Na2HPO4，0.19g L-1KH2PO4，pH调节至7.5)中的核-1黄素，并将3.8mL含有90mg L 核黄素的缓冲液加入到供给室(t＝0)。受体侧充满没有核黄素的介质。在预定时间从受体侧取出样品(350μL)并立即用等量的新介质替换。使用荧光光谱法FLOUStar OPTIMA MicroPlate Reader(BMG Labtech GmbH，Germany)，使用λexc＝
450nm的激发波长和λem＝520nm的检测波长(前表面测量)分析核黄素的量。计算通过膜的核黄素的总量和膜两侧的浓度差ΔC作为时间的函数。扩散系数D由累积药物对时间曲线的稳态部分(在短时间30-50分钟，漏槽条件，ΔC～常数)的斜率s计算，参见图12中的曲线。斜率除以扩散面积是通量，F＝s/A。膜的湿厚度(l＝460±12μm)被用于根据等式[3]计算扩散系数D(Crank,J.,The mathematics of diffusion.2d ed.；Clarendon Press:Oxford,Eng,1975；p viii,414p)。报道的月桂酸/CNF膜的扩散系数是两次测量的平均值。使用相同的Franz扩散池设置估算月桂酸/CNF多孔固体材料(密度0.01g cm-3，湿厚度～5mm)的扩散系数。通过用凡士林(Vaseline pure,Democal AG,Bern)覆盖多孔固体材料的侧面、然后用封口，从而有效地最小化从多孔固体材料侧面(当它被夹在Franz扩散池中时)的蒸发/泄漏。用新缓冲液替换从受体侧观察到的任何蒸发。将3.5或3.7mL的在改性PBS缓冲液中的核黄素(90mg L-1)(上述组合物)加入供给室(t＝0)并在预定的时间从接受室取出样品(350μL)并更换为新鲜的介质。如前所述，使用FLOUStar Omega MicroPlate Reader分析样品。扩散系数由时间滞后法计算(Crank,J.,The mathematics of diffusion.2d ed.；
Clarendon Press:Oxford,Eng,1975；p viii,414p)。之后，时间滞后θ，即稳态流速建立之前的时间，以及样品的厚度l，可用于计算扩散系数，Dcomp：
450nm的激发波长和λem＝520nm的检测波长(前表面测量)分析核黄素的量。计算通过膜的核黄素的总量和膜两侧的浓度差ΔC作为时间的函数。扩散系数D由累积药物对时间曲线的稳态部分(在短时间30-50分钟，漏槽条件，ΔC～常数)的斜率s计算，参见图12中的曲线。斜率除以扩散面积是通量，F＝s/A。膜的湿厚度(l＝460±12μm)被用于根据等式[3]计算扩散系数D(Crank,J.,The mathematics of diffusion.2d ed.；Clarendon Press:Oxford,Eng,1975；p viii,414p)。报道的月桂酸/CNF膜的扩散系数是两次测量的平均值。使用相同的Franz扩散池设置估算月桂酸/CNF多孔固体材料(密度0.01g cm-3，湿厚度～5mm)的扩散系数。通过用凡士林(Vaseline pure,Democal AG,Bern)覆盖多孔固体材料的侧面、然后用封口，从而有效地最小化从多孔固体材料侧面(当它被夹在Franz扩散池中时)的蒸发/泄漏。用新缓冲液替换从受体侧观察到的任何蒸发。将3.5或3.7mL的在改性PBS缓冲液中的核黄素(90mg L-1)(上述组合物)加入供给室(t＝0)并在预定的时间从接受室取出样品(350μL)并更换为新鲜的介质。如前所述，使用FLOUStar Omega MicroPlate Reader分析样品。扩散系数由时间滞后法计算(Crank,J.,The mathematics of diffusion.2d ed.；
Clarendon Press:Oxford,Eng,1975；p viii,414p)。之后，时间滞后θ，即稳态流速建立之前的时间，以及样品的厚度l，可用于计算扩散系数，Dcomp：
[0150]
[0151] 假设扩散系数与核黄素浓度无关，即D是常数。这也意味着时间滞后θ与核黄素浓度无关(来自等式5)。
[0152] 结果
[0153] 可以使用多孔固体材料和湿泡沫的组合制备方饺构型(如图2所示)。为了解多孔固体材料包被对扩散系数的影响，比较了月桂酸/CNF多孔固体材料与月桂酸/CNF膜的扩散性。月桂酸/CNF膜中的核黄素扩散系数得自通过膜的核黄素总量作为时间函数的稳态部分，参见图12的典型图。扩散系数为Do＝4.7×10-6(±0.7×10-6)cm2s-1。图13显示了典型的图，其显示了通过多孔固体材料的核黄素总量作为时间的函数。对于所有测试的多孔固体材料，在核黄素开始在受体侧可检测到之前需要大约2000分钟(超过一天)，证明了由于多孔固体材料中存在气泡而导致的扩散率显著降低。为了得到时间滞后θ，将线性曲线拟合到曲线的已建立的“稳态”部分，且时间轴的截距给出θ。使用等式(5)可以获得扩散系数；Dcomp＝3×10-7(±0.4×10-7)cm2s-1。计算值是两次测量的平均值。从上述结果可以计算出膜的扩散性与多孔固体材料的扩散性之比，即Do/Dcomp＝15.7，其中Do是膜的扩散性，Dcomp是多孔固体材料的扩散率。换言之，与膜相比，多孔固体材料的扩散率降低了超过一个数量级。
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