碳水化合物聚合物：将药物递送至结肠的应用和最新进展
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碳水化合物聚合物：将药物递送至结肠的应用和最新进展,碳水化合物,聚合物,药物,递送,结肠,应用,利用,运用,以及,最新进展
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ARTICLE IN PRESSG ModelCARP-6236; No. of Pages 18Carbohydrate Polymers xxx (2012) xxx xxxContents lists available at SciVerse ScienceDirectCarbohydrate Polymersjo u rn al hom epa ge: /locate/carbpolReviewCarbohydrate polymers: Applications and recent advances in deliveringdrugs to the colonRaj Kumar Shukla, Akanksha TiwariSchool of Pharmaceutical Sciences, Rajiv Gandhi Technological University, The State Technical University of Madhya Pradesh, Bhopal 462036, IndiaaArticleReceivedReceivedAcceptedAvailable online xxxKeywords:CarbohydrateColonChemicalControlledContents2. Colon specific delivery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 003. Carbohydrate polymers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 003.1. Polysaccharide modification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 003.1.1. Guar gum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 003.1.2. Pectin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00CAP,andethylphthalate;chromatography0144-8617/$doi:Please cite this article in press as: Shukla, R. K., & Tiwari, A. Carbohydrate polymers: Applications and recent advances in delivering drugs to thecolon. Carbohydrate Polymers (2012), doi:10.1016/j.carbpol.2011.12.0213.1.3. Chitosan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 003.1.4. Dextran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 003.1.5. Alginate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004. Carbohydrate mixtures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.1. Cellulose derivatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.1.1. Cellulose acetate phthalate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.1.2. HPMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.1.3. HPMCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.2. PectinHPMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.3. HPMCNaCMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.4. ChitosanHPMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.5. Alginatechitosan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.6. Ethyl cellulosestarch combination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00Abbreviations: AcGGM, O-acetyl-galactoglucomannan; AELC-PAD, anion exchange liquid chromatography with pulsed amperometric detection; AG, arabinogalactan;cellulose acetate phthalate; CSA, chitosan acetate; Dex-MA-SA, methacrylated and succinic derivative of dextran; DMF, drug master file; EC, ethyl cellulose; FDA, FoodDrug Administration; GLARS, geometrically long absorption regulated system; GMP, good manufacturing process; GRAS, generally recognized as safe; HEC, hydroxycellulose; HEMA, 2-hydroxyethylmethacrylate; HPC, hydroxy propyl cellulose; HPMC, hydroxy propyl methyl cellulose; HPMCP, hydroxy propyl methyl celluloseMCC, micro crystalline cellulose; NaCS, sodium cellulose sulfate; NDA, new drug application; PC, pectin; PEC, polyelectrolyte complex; SEC-MALLS, size exclusionwith multi-angle laser light scattering; WGA, wheat germ agglutinin.Corresponding author. Tel.: +91 9725515969; fax: +91 265 2354897.E-mail address: shukla-raj (R.K. Shukla). see front matter 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.10.1016/j.carbpol.2011.12.021r t i c l e i n f ohistory:7 September 2011in revised form 4 December 201113 December 2011polymersspecific deliverymodificationsdeliverya b s t r a c tColon specific delivery gained increasing importance for the treatment colonic diseases, such as colorec-tal cancer, amebiasis, ulcerative colitis and Crohns disease. Different strategies are used for targetingdrugs to the colon include enzymatically degradable polymers, prodrug based approach, coating withtime or pH-dependent polymers, osmotically controlled and pressure-controlled drug delivery systems.Polysaccharides that are precisely activated by the physiological environment of the colon hold greatpromise, as they provide improved site specificity and meet the desired therapeutic needs. The colonspecific delivery systems based on a single polysaccharide do not efficiently permit targeted release. ThepH and transit time can vary depending on the individual and the particular disease state. The conven-tional approaches give rise to premature drug release. The combination/chemically modified forms ofpolysaccharides eliminated the drawbacks associated with the use of single polysaccharide. This reviewfocus on approaches to emerging discipline, revisits the existing technologies and future development. 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00ARTICLE IN PRESSG ModelCARP-6236; No. of Pages 182 R.K. Shukla, A. Tiwari / Carbohydrate Polymers xxx (2012) xxx xxx4.7. Ethyl cellulosecarbopol combination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.8. Pectinchitosan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.9. Amidated pectinchitosanenteric polymers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.10. Guar gumchitosan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.11. Guar gumalginate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.12. Chitosanalginate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 004.13. Dextranchitosan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.simpleindicatingIndevelopmentasreviewschemistry.developmentsnovel(dancetargetingtargetedthethemlotincolon-targetedcharidetransitdiseaseinpolysaccharidesuseonturally/chemicallyonof(2.degradation5. CarbohydrateEudragit mixtures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5.1. Guar gumEudragit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2. PectinEudragit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3. CAPEudragit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5.4. ChitosanEudragit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6. Prodrugs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Industrial patents and marketed preparations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7.1. COLAL-PREDtechnology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7.2. ENCODE-PhloralTM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7.3. Clipper. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4. GLARS (geometrically long absorption regulated system). . . 7.5. Chrono Cap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7.6. Chronotopic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7.7. TIME Rxand Syncro DoseTM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7.8. TARGITTMtechnology. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Acknowledgement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .IntroductionCarbohydrates also called as hydrates of carbon. They consist ofsugars having the empirical formula CnH2nOn, where n is Z3,that carbon atoms are in some way combined with water.contemporary medicine and chemistry carbohydrate-based drughas emerged as a highly promising and exciting areaa result there has been a significant increase in the number ofthat address the general field of carbohydrate medicinalThis indicates the increasing importance of these newin carbohydrate-drug design, with a major focus onsynthetic pathways and application in colon specific deliveryHuang & Fu, 2010; Witczak, 2006).Carbohydrate polymers of monosaccharide are found in abun-and are inexpensive thus attracting a lot of attention fordrugs to the colon. The use of natural polymers for colon-delivery is based on the fact that anaerobic bacteria incolon are able to recognize the various substrates and degradewith the enzymes. The natural polymers has also attractedof attention because of their unique quality as they are stablePlease cite this article in press as: Shukla, R. K., & Tiwari, A. Carbohydrate polymers:colon. Carbohydrate Polymers (2012), doi:10.1016/j.carbpol.2011.12.021the gastric environment of the upper GIT and thus preferred fordelivery.The colon specific delivery systems based on a single polysac-do not efficiently permit targeted release. The pH andtime can vary depending on the individual and the particularstate. Drug release can be premature or even non-existentthese cases. The combination/chemically modified forms ofeliminated the drawbacks associated with theof single polysaccharide. The industrial researches are goingwith the use of mixtures of polysaccharide and their struc-modified forms. In this review emphasis is giventhe application and properties of combination/modified formscarbohydrate polymers employed for colon specific deliveryKopeek, 2010; Nichifor & Mocanu, 2006).Colon specific deliveryThe aim of drug delivery to colon is to protect the drug fromin stomach and small intestine, to release maximum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00drug load to the colonic region. The benefit of colon specific deliveryincludes, lower dose, minimizing the side effects. Colonic dis-eases such as ulcerative colitis, Crohns disease, colorectal cancer,constipation, spastic colon and irritable bowel syndrome couldbe effectively treated by delivery drug locally to the colon. Thecolonic drug delivery include systems using pH sensitive polymersas enteric coatings, those based on increasing of luminal pressurewithin the GIT either on transit time or and enzymatically con-trolled (Ba
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