CN101773803B

CN101773803B - 雾化超声极性差异技术制备二氯二茂钛及顺铂纳米微粒的方法

Info

Publication number: CN101773803B
Application number: CN2010100227996A
Authority: CN
Inventors: 张琨; 吴庆生
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2030-01-14
Also published as: CN101773803A

Abstract

本发明属于纳米生物医药和材料领域，具体涉及制备有机金属抗癌药物二氯二茂钛及顺铂的纳米微粒的雾化超声极性差异技术。配制合适浓度的溶液A。将溶液A放入挤压式喷雾器内，喷入溶剂B中，整个反应体系处于超声环境中。控制环境温度为15-25℃；环境湿度45％-50％；超声强度100W；喷射的质量流速约为0.4-0.5ml/min。本发明设备简单，制备过程便利，生产成本较低。只需要通过控制溶液A中药物浓度、反应时间等条件便可控制产物的药物大小、形貌等，因此进一步的研究有望实现药物的可控生产，为药物的多药型给药提供更多选择。本发明具有操作简便、生产周期短、生产可控、无添加剂、易于工业化等优点，对工业应用来说很有价值，并期望能推广到大规模应用。产物分布均匀，不易团聚，纯度高，易于工业化。

Description

雾化超声极性差异技术制备二氯二茂钛及顺铂纳米微粒的方法

技术领域

本发明属于纳米生物医药和材料技术领域，具体涉及一种雾化超声极性差异技术制备二氯二茂钛及顺铂纳米微粒的方法。

背景技术

癌症是严重危害人类健康的主要疾病之一，癌症已成为仅次于心血管病的第二大杀手。攻克癌症一直是世界瞩目的研究课题。世界卫生组织的调查研究表明，癌症患者正逐年增加。目前人们对癌症已经进行了广泛的研究，特别是对抗癌药物的研究。

超细化处理后的西药，可改变给药方式，强化给药效果。在给药研究中，剂型是很重要的。机体对药物的吸收、代谢、排泄是一个极其复杂的过程，药效不仅取决于药物特有的化学组成，还与其物理状态等密切相关。气溶胶喷雾类药剂，如治疗哮喘病的药物，其颗粒大小是决定功效的关键因素。药物颗粒超细化后还可以将药物输送到身体任何极微细的组织管道(如血管、支气管)及疾病变异的组织细胞(如癌肿瘤细胞)中，以前大的颗粒是不能被输送到这些部位的。因而药物颗粒超细化后可大幅度地改善药物的定位性、时效性和功效，使疾病能更有效地得到控制和治疗，在肺部疾病的治疗中，如果能将药物制成可用于吸入式给药的微细颗粒，能通过吸入式给药使药物到达肺部深处，直接进入病灶，既可提高药效，又可降低药物用量。据报道，用于吸入式给药的药物粒径要求在1～5μm之间，且粒度分布有一定子小于1μm，会悬浮在吸入和呼出的通道内，形成布朗运动而不能直接送入肺部；若粒子大于5μm，易与上通气道壁碰撞后，形成纤毛流，逆向将药物带到口腔内，使其成为口服药物。为了达到更好的治疗效果，最理想的粒径范围应控制在1～3μm之间。并且要求微粒的形态为球形，有利于减少微粒之间的接触面积以及改善微粒的分散性和流动性能。以下是各种给药方式对颗粒粒径的要求：

皮下注射＜10微米

皮下埋入＜10微米

气雾剂＜5微米

静脉注射＜1微米

一级靶向药＜12微米

二级靶向药 2～12微米

三级靶向药 0.1～2微米

穿过肝脏内部或通过淋巴传递到脾和＜0.005微米

骨髓

为了得到窄分布的超细沉淀颗粒，就要求：强化传质过程，反应物系尽量实现微观或介观均匀混合，晶体的生长和颗粒的团聚得到有效的控制以及沉淀反应几乎同时完成。

超声波是由一系列疏密相间的纵波构成的，并通过液体介质向四周传播。当超声波能量足够高时，就会产生“超声空化”现象。空化气泡的寿命约0.1μs，它在爆炸时可释放出巨大的能量，并产生速度约110ms^-1、具有强烈冲击力的微射流，使碰撞密度高达1.5kg.cm^-2空化气泡在爆炸的瞬间产生约4000K和100Mpa的局部高温高压环境，冷却速度可达10⁹Kcm^-2。这些条件足以使有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧或热分解，并能促进非均相界面间的扰动和相界面更新，从而加速界面间的传质和传热过程。化学反应和物理过程的超声强化作用主要是由于液体的超声空化产生的能量效应和机械效应引起的。

液体分散成细小的液滴，就叫做液体的雾化。喷嘴是一种使液体雾化的装置。若将1m³液体，由液滴直径1cm雾化为1μm时，其表面积增加10,000倍，从而大大增加了传热和传质能力。因此喷嘴及雾化技术的应用范围几乎包含了所有工业和农业生产领域。如各种燃料的燃烧设备和装置、喷雾干燥、表面清理、涂装、粉末冶金、纳米材料制备、农业生产等。

喷嘴是雾化器的核心部分。喷嘴提供克服液体的表面张力和粘性力的能量，使液体射流分散为细小的液滴，增大了比表面积，提高了传热传质速率。常用的液态工质喷嘴可以分为气流式、压力式和旋转式。

对于金属配合物类抗癌药物来说，药物粒子经过微细化后可以很好提高其靶向性和释放速度，透过人体内的组织间除，也可以通过人体最小的毛细血管和血脑屏障，增加在人体内的分布范围。这恰恰克服了其抗肿瘤系窄，有不同程度的毒副作用和持续时间短等缺点。取长补短，可提高其抗药效。

综上所述，开展制备超细金属抗癌药物粒子的研究具有理论和实际应用工作的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种雾化超声极性差异技术制备二氯二茂钛及顺铂纳米微粒的方法，以达到提高抗癌药物的溶出度，提高其生物利用率和降低其毒副作用的效果。

本发明提出的雾化超声极性差异技术制备二氯二钛及顺铂纳米微粒的方法，具体步骤如下：

(1)溶液配制：配制浓度为300mg/L-600mg/L的溶液A，量取溶质，与溶剂A一起置于玻璃皿内在磁力搅拌器作用下搅拌，至完全溶解，得溶液A；

(2)溶剂替换过程：将溶液A放入挤压式喷雾器内，喷入溶剂B中，整个反应体系处于超声环境中，步骤(1)所述的溶质从溶液A中析出，并在溶剂B中沉淀，离心分离，即得所需产品；控制环境温度为15-25℃；环境湿度为45％-50％；超声强度100W；喷射的质量流速为0.4-0.5mL/min。

(3)所得产品用XRD、SEM等手段对其结构和形貌进行表征；对产物进行药物体外释放情况测试；并用MTT法测定其抗癌性能；

其中，所述溶液A和溶剂B分别如下：

溶液A为二氯二茂钛的三氯甲烷溶液或二氯二茂钛的二氯甲烷溶液，溶剂B为石油醚(60-90℃)溶液；或者：

溶液A为顺铂的N，N-二甲基甲酰胺溶液，溶剂B为丙酮。

本发明中，步骤(1)中所述溶液A中，二氯二茂钛溶液和顺铂溶液的浓度为400mg/L时效果较好，浓度增大时得到的产物的粒径变大，形貌也不再规则。

本发明中，步骤(2)中所述的溶剂替换条件为：环境温度15-25℃；环境湿度45％-50％；超声强度100W；喷射的质量流速约为0.4-0.5mL/min。其中环境湿度对反应影响较大，湿度过大时不宜进行反应。

本发明中，所得产品可以选用XRD、SEM等手段对其结构和形貌进行表征。所得产品的药物体外释放情况可通过如下方法测定：二氯二茂钛用紫外-可见吸收光谱法，顺铂用ICP方法。本发明中，所得产品的抗癌性能通过MTT法测定。

本发明的机理为：溶液A经由挤压式喷雾器雾化成小液滴，小液滴落入超声中的替换溶液中时，因为溶剂环境的改变，溶质从溶液A中析出，并在溶剂B中沉淀。由于有超声环境的影响，析出的小颗粒不易长大，彼此间也不易吸附，因此得到了均匀的纳米小颗粒。其中由喷雾而成的小液滴作为投料媒介，即可降低析出晶粒的初始大小，又可提高反应的接触面积的传质传热过程，对反应产物的形貌形成有至关重要的作用。

本发明具有以下优点：

1.本发明设备简单，制备过程便利，生产成本较低。

2.本发明只需要通过控制溶液A中药物浓度、反应时间等条件便可控制产物的药物大小、形貌等，因此进一步的研究有望实现药物的可控生产，为药物的多药型给药提供更多选择。

3.本发明具有操作简便、生产周期短、生产可控、无添加剂、易于工业化等优点，对工业应用来说很有价值，并期望能推广到大规模应用。

4.本发明所得产物分布均匀，不易团聚，纯度高，易于工业化。

附图说明

图1为实施例1-4中得到的纳米微粒的SEM及TEM照片。其中：(a)为实施例1，(b)为实施例2，(c)为实施例3，(d)为实施例4。

图2为原料二氯二茂钛(A)，实施例2中二氯二茂钛纳米棒(B)及实施例4中二氯二茂钛微粒(C)的实施例1中得到的纳米微粒的紫外吸收光谱。

图3为原料二氯二茂钛(A)，实施例2中二氯二茂钛纳米棒(B)及实施例4中二氯二茂钛微粒(C)的XRD图。

图4为实施例2中二氯二茂钛原药块体及纳米棒材料的体外药物释放曲线(37℃，pH7.4PBS)。

图5为实施例2中二氯二茂钛原药块体及纳米棒材料的MTT法的实验结果。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明。

实施例1：

1)用分析天平精确量取二氯二茂钛溶质0.01g，与三氯甲烷溶剂5mL混合后，置于干净的玻璃皿内在磁力搅拌器作用下搅拌至完全溶解，在容量瓶中定容至25mL，得溶液A。量取石油醚(60-90℃)溶液20mL作为析出液，得溶剂B。

2)取2mL溶液A于挤压式喷雾器中，将溶剂B置于超声环境中。将溶液A喷入溶剂B中使其析出。控制环境温度为15-25℃；环境湿度为45％-50％；超声强度100W；喷射的质量流速为0.4-0.5mL/min。5min后，离心并洗涤收集到的纳米粒子。

3)所得产品用XRD、SEM、TEM等手段对其结构和形貌进行表征；对产物进行药物体外释放情况测试；并用MTT法测定其抗癌性能。如图1(a)所示，所得产物为均匀的纳米小颗粒，粒径为40-50nm。

实施例2：

2)取2mL溶液A于挤压式喷雾器中，将溶剂B置于超声环境中。将溶液A喷入溶剂B中使其析出。控制环境温度为15-25℃；环境湿度为45％-50％；超声强度100W；喷射的质量流速为0.4-0.5mL/min。20min后，离心并洗涤收集到的纳米粒子。

3)所得产品用XRD、SEM、TEM等手段对其结构和形貌进行表征；对产物进行药物体外释放情况测试；并用MTT法测定其抗癌性能。如图1(b)所示，所得产物为分散的纳米棒，直径50-100nm，长约1μm。从图4可以看出这种纳米棒相比于原药粒子显示出了优越的扩散性能，其溶出速度也有了显著的提高。从图5可以看出，纳米化后的二氯二茂钛纳米棒仍具有良好的细胞增殖抑制效果。

实施例3：

1)用分析天平精确量取二氯二茂钛溶质0.1g，与三氯甲烷溶剂5mL混合后，置于干净的玻璃皿内在磁力搅拌器作用下搅拌至完全溶解，在容量瓶中定容至25mL，得溶液A。量取石油醚(60-90℃)溶液20mL作为析出液，得溶剂B。

3)所得产品用XRD、SEM、TEM等手段对其结构和形貌进行表征；对产物进行药物体外释放情况测试；并用MTT法测定其抗癌性能。如图1(c)所示，所得产物为小颗粒，粒径为500nm。

实施例4：

2)取2mL溶液A于挤压式喷雾器中，将溶剂B置于超声环境中。将溶液A喷入溶剂B中使其析出。控制环境温度为15-25℃；环境湿度为45％-50％；超声强度100W；喷射的质量流速约为0.4-0.5mL/min。20min后，离心并洗涤收集到的纳米粒子。

3)所得产品用XRD、SEM等手段对其结构和形貌进行表征；对产物进行药物体外释放情况测试；并用MTT法测定其抗癌性能。如图1(d)所示，所得产物大部分为棒状晶体，但不是很均匀，主要即为浓度过高所致。

实施例5：

2)取1.5mL溶液A于挤压式喷雾器中，加入0.5mL三氯甲烷溶剂稀释，混合均匀。将溶剂B置于超声环境中。将溶液A喷入溶剂B中使其析出。控制环境温度为15-25℃；环境湿度为45％-50％；超声强度100W；喷射的质量流速为0.4-0.5mL/min。20min后，离心并洗涤收集到的纳米粒子。

3)所得产品用XRD、SEM、TEM等手段对其结构和形貌进行表征；对产物进行药物体外释放情况测试；并用MTT法测定其抗癌性能。

实施例6：

1)用分析天平精确量取二氯二茂钛溶质0.02g，与三氯甲烷溶剂5mL混合后，置于干净的玻璃皿内在磁力搅拌器作用下搅拌至完全溶解，在容量瓶中定容至25mL，得溶液A。量取石油醚(60-90℃)溶液20mL作为析出液，得溶剂B。

实施例7：

1)用分析天平精确量取顺铂溶质0.01g，与N，N-二甲基甲酰胺溶剂5mL混合后，置于干净的玻璃皿内在磁力搅拌器作用下搅拌至完全溶解，在容量瓶中定容至25mL，得溶液A。量取丙酮溶液20mL作为析出液，得溶剂B。

2)取2mL溶液A于挤压式喷雾器中，将溶剂B置于超声环境中。将溶液A喷入溶剂B中使其析出。控制环境温度为15-25℃；环境湿度为45％-50％；超声强度100W；喷射的质量流速约为0.4-0.5mL/min。5min后，离心并洗涤收集到的纳米粒子。

实施例8：

Claims

1.一种雾化超声极性差异技术制备二氯二茂钛及顺铂纳米微粒的方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)溶液配制：配制浓度为400mg/L-700mg/L的溶液A，量取溶质，与溶剂A一起置于玻璃皿内在磁力搅拌器作用下搅拌，至完全溶解，得溶液A；

(2)溶剂替换过程：将溶液A放入挤压式喷雾器内，喷入溶剂B中，整个反应体系处于超声环境中，控制环境温度为15-25℃；环境湿度45％-50％；超声强度100W；喷射的质量流速约为0.4-0.5mL/min；，步骤(1)所述的溶质从溶液A中析出，并在溶剂B中沉淀，离心分离，即得所需产品；

(3)所得产品用XRD、SEM其结构和形貌进行表征；对产物进行药物体外释放情况测试；并用MTT法测定其抗癌性能；

其中，所述溶液A和溶剂B分别如下：

溶液A为二氯二茂钛的三氯甲烷溶液或二氯二茂钛的二氯甲烷溶液，溶剂B为石油醚溶液；或者：

溶液A为顺铂的N，N-二甲基甲酰胺溶液，溶剂B为丙酮。