本发明涉及生物医药领域，具体涉及一种双相结构pickering乳液流体凝胶及其制备方法和应用。
背景技术：
1、吞咽障碍(dysphagia)是以老年人为主要发病人群、以慢性神经系统疾病为主要发病诱因的功能障碍性并发疾病。吞咽困难不仅影响患者食物摄入，也严重影响其口服药物和医疗保健产品摄入。因此，吞咽困难患者面临须长期口服多药却“吞”药困难、甚至无法“吞”药的现实挑战。当前应对这一挑战的主要措施是改变制剂形态(掰/碾碎片剂或打开胶囊)并借助普通液体(水、果汁、牛奶等)或增稠液体(增稠剂或酸奶等)吞服或鼻饲给药。报道显示近60％ psd患者通过改变制剂形态克服“吞”药障碍。然而，当前临床处置存在未被充分识别和重视的安全隐患，极大增加psd患者不良事件发生甚至死亡的风险：(1)用药错误：碎化后制剂(尤其是缓控释制剂)释放性能改变或果汁等送服后药食相互作用导致药物疗效降低或不良用药事件发生；(2)误吸：药物送服液体粘稠度不当导致液体、药物等误吸进入气管引发吸入性肺炎甚至窒息危及生命；(3)间断服药或停药：吞咽痛苦及碎药不便导致患者服药依从性降低，间断服药及自行停药等不良用药行为诱发卒中复发。显然，适用于吞咽患者的新型口服药物递送平台亟待研发以对抗“吞”药困难。尽管当前缓释口服混悬液、口崩片、口溶膜等被探索用于吞咽障碍患者口服药物递送，并显示出克服“吞”药困难的潜力，现存缺陷限制其临床转化应用：口服混悬液无法规避液体送服药物带来的误吸风险；口崩片、口溶膜载药量有限，只能装载活性高、剂量小的药物且其不良适口性无法克服吞咽障碍患者服药顺应性差的现实问题；口崩片存在“突释效应”显著增加不良反应。
2、基于吞咽动力机制的增稠食品流变学研究近年来逐渐受到关注。正常吞咽动力过程涉及三个阶段：口腔阶段舌头与口面部肌肉运动形成剪切力将咀嚼后的食团推向咽喉；随后在咽部阶段食团在食管上括约肌收缩驱动下流向食管，同时会厌软骨在食团到达之前封闭气管以防止其意外进入气管(误吸)；食管阶段食团借助食道肌肉的蠕动进入胃部。文献报道增稠食品剪切和拉伸流变响应分别发生于吞咽口腔和咽部阶段，调控其吞咽顺滑性和安全性：口腔阶段增稠食品在水平剪切力作用下发生剪切稀化流动从而易于吞咽；咽部阶段其在食管上括约肌收缩产生的垂直拉伸力作用下发生拉伸形变以避免离散，防止会厌延迟封闭气管时食团离散颗粒进入气管导致误吸。因此，受增稠食品流变研究启发，设计可分别于psd患者口腔和咽部吞咽阶段发生剪切和拉伸流变响应的递送系统，是psd患者口服递药新的研究方向，目前还未见相关报道。流体凝胶(fluid gel)是近年来在凝胶材料研究和应用爆发式发展背景下提出的新概念。其具有类似弱凝胶的双相流变响应性，静止时表现为类固性，在受到剪切力作用时又具有液体的流动性。经特定设计的流体凝胶在剪切力作用下流动性增强易于吞咽，在压缩力下又表现出类固体行为从而避免离散导致误吸。乳液凝胶是近期食品科学领域提出的一类新型软胶体材料，由限制在生物聚合物三维网络中的乳化油滴组成，其可同时于水相和油相中包载亲水性药物和亲脂性药物，具有通用载药功能。
3、基于此，本发明针对吞咽困难患者须长期口服多药却“吞”药困难的现实临床问题，提供了一种具有水包油凝胶双相结构的pickering乳液流体凝胶，有望作为适用于吞咽困难人群的易于安全吞咽的多功能口服给药系统。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决上述问题而提供一种受吞咽动力学启发的水凝胶包油凝胶双相结构pickering乳液流体凝胶及其制备方法和应用。
2、本发明的目的通过以下技术方案实现：
3、一种双相结构pickering乳液流体凝胶，该凝胶是由微凝胶颗粒分散在连续相中形成的微凝胶颗粒悬浮液，所述微凝胶颗粒为水凝胶包载油凝胶的双相结构，所述微凝胶颗粒表面含有在微凝胶颗粒之间形成弱相互作用的非凝胶聚合物链。
4、本发明双相结构pickering乳液凝胶不是连续凝胶，而是通过在凝胶形成过程中施加剪切力以微凝胶颗粒悬浮液的形式生成，致密堆积的微凝胶颗粒分散在连续相中(产生无定形样间隙相)，非凝胶聚合物链悬垂在表面上，在凝胶颗粒之间形成弱相互作用。因此，当流体凝胶在吞咽的口腔阶段受到剪切力时，这些微弱的相互作用会断开，使密集堆积的微凝胶颗粒能够轻松地相互“挤压”以流动，因此，在剪切过程中表现出良好的剪切流动性，随后在咽部吞咽阶段，它们将恢复以促进经剪切的流体凝胶重新获得颗粒间凝聚力，在咽部狭长解剖结构所施加的拉伸环境中表现出适当的拉伸能力，避免颗粒离散造成误吸，这与吞咽动力学非常匹配，便于吞咽困难患者轻松安全地吞咽。此外，水凝胶包载油凝胶的双相结构使其可同时包载亲水性和亲脂性物质，具有通用载药潜力。
5、作为本发明优选的技术方案，所述凝胶中的双相由油相和水相组成，所述油相包括食用油和油凝胶相凝胶材料，所述水相包括水、水凝胶相凝胶材料以及水凝胶交联剂，所述油相和水相首先均质乳化后形成pickering乳液pe，pe在凝胶促进剂、冷却以及剪切力的作用下形成水凝胶包载油凝胶的微凝胶颗粒悬浮液。
6、作为本发明优选的技术方案，所述油相和水相的体积为1：4～2：3；
7、和/或，所述食用油包括玉米油；
8、和/或，所述油凝胶相凝胶材料包括白蜂蜡(bw)；
9、和/或，所述水凝胶相凝胶材料包括高酰基结冷胶(hag)；
10、和/或，所述凝胶促进剂包括碳酸钙和d-(+)-葡萄糖酸δ-内酯(gdl)；
11、和/或，所述水相和油相连接结构为pichering乳液；
12、和/或，所述pichering乳液还包括颗粒稳定剂，所述颗粒稳定剂选自蛋白质，优选为分离乳清蛋白(wpi)；
13、作为本发明优选的技术方案，所述凝胶中所述hag的浓度为0.05wt％～1wt％；优选为0.075wt％～0.5wt％，进一步优选为0.075wt％，0.15wt％和0.5wt％；
14、和/或，所述凝胶中所述分离乳清蛋白的浓度为1wt％～5wt％；优选为2wt％～4wt％，进一步优选为3wt％；
15、和/或，所述凝胶中所述碳酸钙的浓度为1～5mm，优选为2～3mm；
16、和/或，所述凝胶中所述d-(+)-葡萄糖酸δ-内酯的浓度为2～10mm，优选为4～6mm。
17、上述所述的一种双相结构pickering乳液流体凝胶的制备方法，包括以下步骤：
18、(1)储备溶液准备：将wpi溶解在水中获得wpi水溶液；在食用玉米油中加入bw，85℃加热15分钟溶解后获得bw油溶液；将hag加入到水中85℃加热15分钟溶解后得到hag水溶液；
19、(2)将wpi水溶液和bw油溶液于均质机15000rpm下乳化3分钟制备pickering乳液pe；；
20、(3)将caco3分散在hag水溶液中，再与pe混合，加入预溶解的d-(+)-葡萄糖酸δ-内酯溶液、冷却、同时施加剪切，即制得产品。
21、作为本发明优选的技术方案，步骤(1)具体方法包括：将wpi粉末溶解在水中并在室温下磁力搅拌过夜，获得wpi水溶液；在食用玉米油中加入bw得到bw油溶液；将粉末hag加入到水中，得到hag水溶液，在室温下放置过夜以充分溶胀，将得到的储备溶液分别在80-90℃的水浴中加热10-20分钟，直至完全溶解，并在使用前保持在75-85℃水浴中。
22、作为本发明优选的技术方案，步骤(2)具体方法包括：将wpi水溶液和bw油溶液均质乳化制备pickering乳液pe，具体使用均质机以12000-20000rpm均质乳化1-10分钟，并使用超声波细胞破碎仪稳定1-10min。
23、作为本发明优选的技术方案，步骤(3)具体方法包括：将caco3粉末分散在hag水溶液中，超声处理1-10分钟，然后在75-85℃下与pickering乳液pe进行均质乳化；之后加入gdl溶液，利用磁搅拌器100～1500rpm的转速施加的剪切流场作用下缓慢冷却至30℃以下即制得双相结构pickering乳液流体凝胶。
24、作为本发明优选的技术方案，上述制备方法制备得到的流体凝胶的剪切屈服应力为10～200pa，所述流体凝胶在口腔特征剪切速率50s-1下的剪切粘度为0.1～2pa.s。
25、一种双相结构pickering乳液流体凝胶在制备吞咽困难患者口服给药系统中的应用，用于不同程度吞咽困难的患者口服药物递送，其具备易于吞咽的流变学性能和通用载药功能，可在制备吞咽困难患者吞咽友好型口服给药系统进行进一步研究开发。
26、本发明同时具备流体凝胶和水包油凝胶pickering乳液凝胶的双重结构，可作为吞咽困难患者的多功能口服给药系统。一方面，流体凝胶特殊的高浓度微凝胶颗粒悬浮液的结构具备和吞咽动力过程相适应的流变学性能，有利于患者安全吞咽；另一方面，通过将油凝胶(油结构体系)微粒包裹在在水凝胶的三维网络中，可同时封装亲水性和亲脂性生物活性物质或药物。油凝胶由于其消化需要肠胆盐和表面活性剂，其中包载的药物或生物活性物质都可以在口腔和胃部环境中得到保护，延长在肠道中的停留时间。
27、另外，凝胶的弱相互作用和总强度由凝胶动力(凝胶材料浓度)和剪切干扰流场强度(磁力搅拌器转速)之间的竞争平衡决定。因此，可以通过调整凝胶材料浓度和磁力搅拌器转速来定制流体凝胶的流变特性，这对于将其定制为针对不同严重程度吞咽困难患者的口服给药系统具有重要意义。参照美国国家吞咽障碍食物标准(national dysphagiadiets,ndd)有关吞咽困难患者增稠液体的粘度分级标准，通过调整这两个参数可分别定制适用于轻、中度和重度吞咽困难患者的pickering乳液流体凝胶口服递药系统。
28、最后，本发明使用旋转流变仪对所制备的双相乳液流体凝胶进行了吞咽动力过程相关的剪切流变学性质测试，并进一步基于旋转流变仪施加50s-1的剪切速率以模拟口腔剪切过程后对经剪切的凝胶进行了流体拉伸性能测试。实验结果充分表明，所制备的双相乳液流体凝胶表现出更低的剪切屈服应力、更好的剪切流动性和显著优于普通连续行乳液凝胶和增稠液体的拉伸能力(延长的拉伸断裂时间)。此外，利用小动物活体成像技术，通过分别将亲脂和亲水性荧光染料包封在油凝胶相和水凝胶相中，阐明了所制备的双相乳液流体凝胶中油凝胶和水凝胶包载药物后能够显著延长药物胃肠道滞留时间，证明其负载亲水性和亲脂性生物活性物质的能力，本发明有望应用于不同程度吞咽困难的患者各种口服药物和生物活性物质的递送，具有广泛的应用前景。
1.一种双相结构pickering乳液流体凝胶，其特征在于，该凝胶是由微凝胶颗粒分散在连续相中形成的微凝胶颗粒悬浮液，所述微凝胶颗粒为水凝胶包载油凝胶的双相结构，所述微凝胶颗粒表面含有在微凝胶颗粒之间形成弱相互作用的非凝胶聚合物链。
2.根据权利要求1所述的一种双相结构pickering乳液流体凝胶，其特征在于，所述凝胶中的双相由油相和水相组成，所述油相包括食用油和油凝胶相凝胶材料，所述水相包括水、水凝胶相凝胶材料以及水凝胶交联剂，所述油相和水相首先均质乳化后形成pickering乳液pe，pe在凝胶促进剂、冷却以及剪切力的作用下形成水凝胶包载油凝胶的微凝胶颗粒悬浮液。
3.根据权利要求2所述的一种双相结构pickering乳液流体凝胶，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种双相结构pickering乳液流体凝胶，其特征在于，所述凝胶中所述高酰基结冷胶的浓度为0.05wt％～1wt％；优选为0.075wt％～0.5wt％，进一步优选为0.075wt％，0.15wt％和0.5wt％；
5.如权利要求1-4任一项所述的一种双相结构pickering乳液流体凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种双相结构pickering乳液流体凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体方法包括：将分离乳清蛋白粉末溶解在水中并在室温下磁力搅拌过夜，获得分离乳清蛋白水溶液；在食用油中加入白蜂蜡得到白蜂蜡油溶液；将粉末高酰基结冷胶加入到水中，得到高酰基结冷胶水溶液，在室温下放置过夜以充分溶胀，将得到的储备溶液分别在80-90℃的水浴中加热10-20分钟，直至完全溶解，并在使用前保持在75-85℃水浴中。
7.根据权利要求5所述的一种双相结构pickering乳液流体凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)具体方法包括：将分离乳清蛋白水溶液和白蜂蜡油溶液混合制备pe，使用均质器以12000-20000rpm均质乳化1-10分钟，并使用超声波细胞破碎仪稳定1-10min。
8.根据权利要求5所述的一种双相结构pickering乳液流体凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)具体方法包括：将caco3粉末分散在高酰基结冷胶水溶液中，超声处理1-10分钟，然后在75-85℃下与pickering乳液pe进行均质乳化；之后加入d-(+)-葡萄糖酸δ-内酯溶液，利用磁搅拌器100～1500rpm的转速施加的剪切流场作用下缓慢冷却至30℃以下即制得双相结构pickering乳液流体凝胶。
9.根据权利要求5所述的一种双相结构pickering乳液流体凝胶的制备方法，其特征在于，所述流体凝胶的剪切屈服应力为10～200pa，所述流体凝胶在口腔特征剪切速率50s-1下的剪切粘度为0.1～2pa.s。
10.如权利要求1-4任一项所述的一种双相结构pickering乳液流体凝胶在吞咽困难患者吞咽友好型口服给药系统中的应用。
