CN101721389B - 一种原位载治疗性物质微胶囊的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载治疗性物质的微胶囊的制备方法。该方法运用高压静电喷雾原理，将载治疗性物质的荷电高分子溶液在高压静电作用下瞬时形成超细凝胶微粒，该微粒雾状物经荷相反电荷的高分子溶液接收，凝胶微粒表层被包裹相反电荷的高分子凝胶壳层，形成囊芯和囊壁结构，再经微孔膜过滤，得到载治疗性物质的微胶囊。囊芯和囊壁的微结构和尺度可通过电压、溶液浓度、喷射口到接收液距离进行精确控制，治疗性物质被囊芯和囊壁约束，形成控制释放，以提高治疗功效。本发明工艺简单可行，重复性好，制备工艺全流程清洁无污染，所提供的原位载治疗性物质微胶囊无需繁杂后处理，并且粒径可控、治疗性物质释放速率控制方便，具有良好的应用前景。

Description

一种原位载治疗性物质微胶囊的制备方法

技术领域

本发明涉及一种微胶囊的制备方法，尤其是原位载治疗性物质微胶囊的制备方法，属于生物医药、生物材料技术领域。

背景技术

微胶囊是指利用天然或合成高分子材料，将分散的固体、液体，甚至是气体物质包裹起来形成具有半透性或密封囊膜的微小粒子。迄今为止，将活性物质如药物、蛋白质、生长因子、维生素、香料、抗菌性离子、纳米粒子等，甚至活细胞的有效微胶囊化在许多领域如疾病治疗与预防、功能食品、化妆品、工业分离等越来越受到广泛应用，成为21世纪重点研究开发的高新材料之一。

目前微胶囊制备方法主要包括化学法(如界面聚合法、乳化法、辐射化学法等)、物理化学法(如相分离法、溶剂蒸发法、界面沉积法、喷雾干燥法等)以及物理法(如静电沉积法、气相沉积法、流化床喷雾包衣法等)等几类。随着纳米技术的不断发展，微胶囊制备技术有了更为宽广的发展前景，目前报道的微胶囊粒径达到小于1微米的纳米级微胶囊。微胶囊制备技术纷繁复杂，但是这些制备技术涉及原位聚合、油-水分离、后载药、多级试剂洗涤等工艺处理步骤，给胶囊成分和载药量控制，以及对生命体有刺激性、致敏性、毒性的组分的控制和清洗要求严格，因而不同的制备技术都有各自的局限性，难以实现原位载药、一步快速制粒、后处理简便(甚至不用多级清洗)、调节载药量和药物控制释放的技术简便等多种要求的协同。

高压静电纺丝技术是近年来逐渐兴起的一种快速制备纳米纤维和多孔薄膜或泡沫材料的新型技术。应用于高压静电纺丝的原材料对其可纺性有要求，如纯壳聚糖溶液是难以纺丝的高分子，经高压静电场力作用常形成凝胶态微粒，这些微粒在纳米纤维及薄膜材料制备中往往被视为无价值的副产物。同时，高压静电纺丝对形成纳米纤维的工艺参数也要求严格，例如电压、电场强度、场距等都需要不断摸索得到有限的优化条件，才可能制备出纳米纤维；反之，获得微细颗粒的电纺条件则较为宽泛。因此，利用高压静电纺丝的相关装置和基本原理制备出微胶囊具有便利的工艺条件和优越的综合性能。迄今利用高压静电喷雾制粒技术制备微胶囊仅有有限报道。中国专利CN 100488618C公开了一种利用静电喷雾制备非原位载药型液芯微胶囊的方法，该专利公开的用金属钙离子为海藻酸盐微胶囊的囊壁成型剂，尽管通过利用麦芽糊精、黄原胶等增稠剂和钙离子对囊壁海藻酸盐能发挥固锁作用，并在微囊形成后采用氯化钙溶液浸泡后处理工艺加固壁膜，形成半透性微胶囊壁膜层，但是在生理液环境中，二价钙离子容易与一价阳离子如钾、钠离子发生离子交换，导致微胶囊壁膜层快速坍塌，药物可控释放性和持久释放性难以维持。因此，这样的材料仍难以满足微胶囊稳定、持久释放的应用。因此，根据现有技术和研究报道来看，需要探索能原位载药、一步快速制粒、后处理简便(不用多步清洗除杂或壳层改性)、调节药物控制释放性能工艺简便的微胶囊制备技术方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简便、能调节药物释放性能的原位载治疗性物质的微胶囊的制备方法。

本发明的原位载治疗性物质的微胶囊的制备方法有以下两种技术方案。方案1：

原位载治疗性物质的微胶囊的制备方法，微胶囊包括囊芯和囊壁，制备方法步骤如下：

1)将正电荷高分子材料溶解于水或者有机溶剂中，配制成浓度为2～80g/L的正电荷高分子溶液，然后加入治疗性物质，搅拌均匀后装入静电纺丝装置的注射器内；

2)将负电荷高分子材料溶解于水或者有机溶剂中，配制成浓度为0.1～50g/L的负电荷高分子溶液，然后置于容器中放在注射器中空金属针针尖正下方，调节针尖与负电荷高分子溶液液面的间距为4～15cm，溶液用导线接地，并按30～600转/分钟连续搅拌，中空金属针接2～20kV直流电压，将注射器内的正电荷高分子溶液以0.10～1.0毫升/小时的速度推出，进行静电喷射，载治疗性物质的凝胶微粒落入负电荷高分子溶液中，形成以负电荷高分子为囊壁、载治疗性物质的正电荷高分子凝胶微粒为囊芯的凝胶粒；

3)将容器中的凝胶粒用微孔膜过滤，去离子水洗涤，晾干，得到载治疗性物质的微胶囊。

方案2：

原位载治疗性物质的微胶囊的制备方法，微胶囊包括囊芯和囊壁，制备方法步骤如下：

1)将负电荷高分子材料溶解于水或者有机溶剂中，配制成浓度为2～80g/L的负电荷高分子溶液，然后加入治疗性物质，搅拌均匀后装入静电纺丝装置的注射器内；

2)将正电荷高分子材料溶解于水或者有机溶剂中，配制成浓度为0.1～50g/L的正电荷高分子溶液，然后置于容器中放在注射器中空金属针针尖正下方，调节针尖与正电荷高分子溶液液面的间距为4～15cm，溶液用导线接地，并按30～600转/分钟连续搅拌，中空金属针接2～20kV直流电压，将注射器内的负电荷高分子溶液以0.10～1.0毫升/小时的速度推出，进行静电喷射，载治疗性物质的凝胶微粒落入正电荷高分子溶液中，形成以正电荷高分子为囊壁、载治疗性物质的负电荷高分子凝胶微粒为囊芯的凝胶粒；

3)将容器中的凝胶粒用微孔膜过滤，去离子水洗涤，晾干，得到载治疗性物质的微胶囊。

本发明对正、负电荷高分子的聚合度均不存在严格限制。以上两种方案中，所说的正电荷高分子选自壳聚糖、聚烯丙基铵盐酸盐、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、聚二烯丙基二甲季铵盐、胶原、酸法明胶和多聚赖氨酸中的一种或任意之间的组合；负电荷高分子选自海藻酸钠、透明质酸、硫酸软骨素、聚甲基丙烯酸、硫酸葡聚糖、羧甲基纤维素钠、聚阴离子纤维素、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、碱法明胶和聚乙烯磷酸中的一种或任意之间的组合。

以上两种方案中，所说的治疗性物质是抗菌药、抗肿瘤药、消炎镇痛药、免疫抑制剂、类固醇激素、促进组织损伤修复的因子以及在无配伍禁忌情况下两种或两种以上物质的混合物。其中促进组织损伤修复的因子可以是骨形态发生蛋白、胰岛素样生长因子、成纤维细胞生长因子或血管内皮生长因子；所说的抗菌药可以是银离子或二氧化钛纳米粒；所说的消炎镇痛药可以是阿伦膦酸钠、环孢霉素或氧氟沙星。

本发明以上两种方案中，所说的有机溶剂可以是甲醇、乙醇、异丙醇、氯仿或丙酮。

本发明的微胶囊囊芯与囊壁为异性电荷的生物相容性高分子物质，囊芯内含有治疗性物质。

本发明制备过程中，通过改变正、负高分子溶液的浓度、针尖与接收液液面之间的距离、注射器内溶液的推进速度可以控制微胶囊的粒径和囊壁厚度。微胶囊的粒径一般为50～5000nm。

本发明制备方法的有益效果在于：

本发明的微胶囊是将治疗性物质在制备过程中被原位装载于高分子凝胶微粒作为囊芯，并与异性电荷高分子囊壁形成化学键合的微胶囊，囊芯和囊壁都是凝胶态高分子物质，含有高密度微细孔道，对治疗性物质具有控制释放功能；其次，运用静电喷射快速雾化原理，在囊芯经高压静电场作用下瞬间分散雾化，大量溶剂挥发，治疗性物质在细小的囊芯微粒内被浓缩，囊芯内治疗物质浓度显著提升，有利于持久释放；再次，凡是对特定的疾病治疗、创伤修复、营养维持等涉及的非配伍禁忌的物质，都可以同时加入到囊芯中，得到多种治疗性物质协同增效的治疗预期效果。此外，微胶囊制备过程不涉及高温、高热处理，不涉及多级清洗步骤，治疗性物质不被流失浪费，也不涉及环境污染，工艺流程简单，微胶囊粒度尺度可调等显著特点。

本发明的载治疗性物质的微胶囊具有优良的生物安全性和药物控制释放性，可用于生物医药、生物材料、化妆品、保健食品的添加剂的应用。

附图说明

图1是本发明制备载环孢霉素A微胶囊扫描电镜照片(标尺表示2μm)。

图2是本发明制备载血管内皮生长因子微胶囊扫描电镜照片(标尺表示2μm)。

图3是本发明制备载纳米二氧化钛微胶囊扫描电镜照片(标尺表示1μm)。

图4是本发明制备载载环孢霉素A和AgNO₃微胶囊扫描电镜照片(标尺表示2μm)。

图5是本发明制备载骨形态发生蛋白BMP2微胶囊扫描电镜照片(标尺表示1μm)。

具体实施方式

实施例1

称量平均分子量为50000，脱乙酰度83％壳聚糖溶于4g/L乙酸稀溶液中配制成30g/L的壳聚糖溶液，然后加入0.01g环孢霉素A，均匀混合后装入静电纺丝装置的注射器内；

将海藻酸钠溶解于水中，配制成浓度为12g/L的海藻酸钠水溶液，然后置于容器中放在注射器中空金属针针尖正下方，调节针尖与海藻酸钠溶液液面的间距为8cm，溶液用导线接地，并按60转/分钟连续搅拌，中空金属针接10kV直流电压，将注射器内的壳聚糖溶液以0.10毫升/小时的速度推出，进行静电喷射，含载环孢霉素A的壳聚糖溶液在高压静电电场作用下瞬时形成凝胶微粒雾状物，落入海藻酸钠溶液中，形成以海藻酸钠为囊壁、载环孢霉素A的壳聚糖凝胶微粒为囊芯的凝胶粒；静电喷射10分钟后停止喷射，将容器中的凝胶粒用0.22μm膜过滤，去离子水洗涤，晾干，得到载环孢霉素A的微胶囊，扫描电镜观察该种微胶囊的形貌如附图1所示，表明该法制备的载药微胶囊为近球微粒。

实施例2

同实施例1制备方法，区别在于：向壳聚糖溶液中加入血管内皮生长因子，将金属针所施加的直流电压改为15kV，针尖与接地的12g/L海藻酸钠接收液之间的距离改为12cm，经高压静电喷射制得载血管内皮生长因子的微胶囊，扫描电镜观察该种微胶囊的形貌如附图2所示，表明该法制备的微胶囊为近球形纳米粒。

实施例3

将海藻酸钠溶解于水中，配制成浓度为30g/L的海藻酸钠水溶液，然后加入粒度为30nm的0.001g纳米二氧化钛，均匀混合后装入静电纺丝装置的注射器内；

称量平均分子量为250 000，脱乙酰度86％壳聚糖溶于4g/L乙酸稀溶液中配制成1.2g/L的壳聚糖溶液，然后置于容器中放在注射器中空金属针针尖正下方，调节针尖与壳聚糖溶液液面的间距为10cm，溶液用导线接地，并按120转/分钟连续搅拌，中空金属针接15kV直流电压，将注射器内的海藻酸钠溶液以0.20毫升/小时的速度推出，进行静电喷射，含纳米二氧化钛的海藻酸钠溶液在高压静电电场作用下瞬时形成凝胶微粒雾状物，落入壳聚糖溶液中，形成以壳聚糖为囊壁、载纳米二氧化钛的海藻酸钠凝胶微粒为囊芯的凝胶粒；静电喷射60分钟后停止进样，将容器中的凝胶粒用0.22μm膜过滤，去离子水洗涤，晾干，得到载纳米二氧化钛的微胶囊，扫描电镜观察该种微胶囊的形貌如附图3所示，表明该法制备的微胶囊为近球微粒。

实施例4

同实施例3制备方法，区别在于：向海藻酸钠溶液中添加AgNO₃和载环孢霉素A，经高压静电喷射制得载环孢霉素A和AgNO₃的微胶囊，扫描电镜观察该种微胶囊的形貌如附图4所示，表明该法制备的载药微胶囊为近球形微粒。

实施例5

同实施例3制备方法，区别在于：向海藻酸钠溶液中添加骨形态发生蛋白BMP2，经高压静电喷射制得载骨形态发生蛋白BMP2的微胶囊，扫描电镜观察该种微胶囊的形貌为近球形微粒(如附图5所示)。

Claims (8)

1.一种原位载治疗性物质的微胶囊的制备方法，微胶囊包括囊芯和囊壁，制备方法步骤如下：

1)将正电荷高分子材料溶解于水或者有机溶剂中，配制成浓度为2～80g/L的正电荷高分子溶液，然后加入治疗性物质，搅拌均匀后装入静电纺丝装置的注射器内；所说的正电荷高分子材料选自壳聚糖、聚烯丙基铵盐酸盐、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、聚二烯丙基二甲季铵盐、胶原、酸法明胶和多聚赖氨酸中的一种或任意之间的组合；

2)将负电荷高分子材料溶解于水或者有机溶剂中，配制成浓度为0.1～50g/L的负电荷高分子溶液，然后置于容器中放在注射器中空金属针针尖正下方，调节针尖与负电荷高分子溶液液面的间距为4～15cm，溶液用导线接地，并按30～600转/分钟连续搅拌，中空金属针接2～20kV直流电压，将注射器内的正电荷高分子溶液以0.10～1.0毫升/小时的速度推出，进行静电喷射，载治疗性物质的凝胶微粒落入负电荷高分子溶液中，形成以负电荷高分子为囊壁、载治疗性物质的正电荷高分子凝胶微粒为囊芯的凝胶粒；所说的负电荷高分子材料选自海藻酸钠、透明质酸、硫酸软骨素、聚甲基丙烯酸、硫酸葡聚糖、羧甲基纤维素钠、聚阴离子纤维素、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、碱法明胶和聚乙烯磷酸中的一种或任意之间的组合；

3)将容器中的凝胶粒用微孔膜过滤，去离子水洗涤，晾干，得到载治疗性物质的微胶囊。

2.根据权利要求1所述的原位载治疗性物质的微胶囊的制备方法，其特征在于有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、氯仿或丙酮。

3.根据权利要求1所述的原位载治疗性物质的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的治疗性物质是抗菌药、抗肿瘤药、消炎镇痛药、免疫抑制剂、类固醇激素、促进组织损伤修复的因子以及在无配伍禁忌情况下两种或两种以上物质的混合物。

4.根据权利要求3所述的原位载治疗性物质的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的促进组织损伤修复的因子为骨形态发生蛋白、胰岛素样生长因子、成纤维细胞生长因子或血管内皮生长因子；所说的抗菌药为银离子或二氧化钛纳米粒；所说的消炎镇痛药为阿伦膦酸钠、环孢霉素或氧氟沙星。

5.一种原位载治疗性物质的微胶囊的制备方法，微胶囊包括囊芯和囊壁，制备方法步骤如下：

1)将负电荷高分子材料溶解于水或者有机溶剂中，配制成浓度为2～80g/L的负电荷高分子溶液，然后加入治疗性物质，搅拌均匀后装入静电纺丝装置的注射器内；所说的负电荷高分子材料选自海藻酸钠、透明质酸、硫酸软骨素、聚甲基丙烯酸、硫酸葡聚糖、羧甲基纤维素钠、聚阴离子纤维素、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、碱法明胶和聚乙烯磷酸中的一种或任意之间的组合；

2)将正电荷高分子材料溶解于水或者有机溶剂中，配制成浓度为0.1～50g/L的正电荷高分子溶液，然后置于容器中放在注射器中空金属针针尖正下方，调节针尖与正电荷高分子溶液液面的间距为4～15cm，溶液用导线接地，并按30～600转/分钟连续搅拌，中空金属针接2～20kV直流电压，将注射器内的负电荷高分子溶液以0.10～1.0毫升/小时的速度推出，进行静电喷射，载治疗性物质的凝胶微粒落入正电荷高分子溶液中，形成以正电荷高分子为囊壁、载治疗性物质的负电荷高分子凝胶微粒为囊芯的凝胶粒；所说的正电荷高分子材料选自壳聚糖、聚烯丙基铵盐酸盐、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、聚二烯丙基二甲季铵盐、胶原、酸法明胶和多聚赖氨酸中的一种或任意之间的组合；

3)将容器中的凝胶粒用微孔膜过滤，去离子水洗涤，晾干，得到载治疗性物质的微胶囊。

6.根据权利要求5所述的原位载治疗性物质的微胶囊的制备方法，其特征在于有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、氯仿或丙酮。

7.根据权利要求5所述的原位载治疗性物质的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的治疗性物质是抗菌药、抗肿瘤药、消炎镇痛药、免疫抑制剂、类固醇激素、促进组织损伤修复的因子以及在无配伍禁忌情况下两种或两种以上物质的混合物。

8.根据权利要求7所述的原位载治疗性物质的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的促进组织损伤修复的因子为骨形态发生蛋白、胰岛素样生长因子、成纤维细胞生长因子或血管内皮生长因子；所说的抗菌药为银离子或二氧化钛纳米粒；所说的消炎镇痛药为阿伦膦酸钠、环孢霉素或氧氟沙星。

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