CN103074733B - 一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法 - Google Patents

一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法，包括：（1）将己二酸二乙烯酯与半乳糖溶于无水吡啶中，利用酶促合成技术合成半乳糖二酸二乙烯酯，分离提纯；（2）将半乳糖二酸二乙烯酯与N-乙烯基己内酰胺加入到溶剂中，待溶解之后加入引发剂，抽真空充氮气保护下进行自由基聚合反应；（3）往上述混合物进行溶解，聚沉，弃上清液得到温敏性的半乳糖酯聚合物；（3）将酮洛芬与温敏性半乳糖聚合物混合，配成纺丝液后进行静电纺，干燥后得到温敏性的纳米载药纤维膜。本发明的方法融合了绿色高效的合成和简单易操作的纺丝；膜材料具有温度可控的释放特性，同时又具备特异的生物相容性。

Description

一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法
技术领域
本发明属于纤维膜的制备领域，特别涉及一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法。
背景技术
电纺是指聚合物溶液在高压电场的作用下，高压下的牵引力克服了纺丝液的射流表面张力和内部的粘滞力，制备纳米纤维。电纺纤维具有摸细胞外基质中胶原纤维的纳米尺度结构和高比表面积的特点，利于细胞的粘附和生长，将生物活性分子携载在电纺纤维上，在组织再生和修复中释放生物学信号，能调控组织再生。
D-半乳糖能够与肝实质细胞表面特有的去唾液酸糖蛋白受体（ASGPR）特异性结合，因而具有公认的肝靶向性，许多糖化聚合物具有糖簇效应，ASGPR对半乳糖基的识别作用依赖于配体分子表面的半乳糖基单位的密度。
N-乙烯基己内酰胺（NVCL）属于乙烯基化的内酰胺化合物，其LCST值处于生理温度范围内（30~40°C）。具有良好的生物适应性，并且其聚合物水解后没有毒性，没有氨基衍生物的生成，使得其系列高聚物在生物和医药材料中具有极其广泛的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法，该方法融合可绿色高效的合成和简单易操作的纺丝；所制备的膜材料具有温度可控的释放特性，同时又具备特异的生物相容性。
本发明的一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法，包括：
（1）将己二酸二乙烯酯与半乳糖溶于无水吡啶中，利用酶促合成技术合成半乳糖二酸二乙烯酯，分离提纯，其中己二酸二乙烯酯与半乳糖的摩尔比为1:1~1:4；
（2）将半乳糖二酸二乙烯酯与N-乙烯基己内酰胺按摩尔比1:1~1:20加入到DMF中，待溶解之后加入引发剂，抽真空充氮气保护下加热至60~70℃，恒温，进行自由基聚合反应，其中引发剂的加入量占单体混合物总质量的0.5%~2.5%；
（3）自由基聚合结束后，混合物进行溶解，聚沉，弃去上清液得到温敏性的半乳糖酯聚合物；
（4）将酮洛芬与温敏性半乳糖聚合物混合于无水乙醇中，配成纺丝液后进行静电纺得到载药的纳米纤维，干燥后得到温敏性的纳米载药纤维膜，其中药物和温敏性半乳糖聚合物的质量比为1:10，纺丝液的质量体积浓度为25%~40%。
所述步骤（1）中酶促合成技术为：所用的酶为枯草芽孢杆菌碱性蛋白酶，质量百分浓度为5%~25%，反应是在40~50°C的恒温振荡器中进行的，振荡器的转速为220r/min,反应时间为3~4天。
所述步骤（1）中分离提纯的方法为：粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为体积比为17:3:1的乙酸乙酯、甲醇和水，用I2显色。
所述步骤（2）中的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF，引发剂为偶氮二异丁腈AIBN。
所述步骤（2）中引发剂的加入量占聚合物单体总质量的1%~2%。
所述步骤（2）中自由基聚合反应时间为12~24h。
所述步骤（3）中溶解添加试剂为甲醇，聚沉添加试剂为无水乙醚。
所述步骤（4）中所得纺丝液的质量体积浓度为25%，30%，35%，40%。
所述步骤（4）中静电纺丝的工艺参数为：注射器规格为1ml，针头内径为0.4~0.6mm，喷出流速0.8~1.5ml/h，静电压10~15kv，接收屏采用铝箔接地接收，接收距离为10~15cm，采用正交方法调节纺丝参数进行纺丝。
所述步骤（4）中所得的纤维直径为200~500nm。
将步骤（4）得到的温敏性半乳糖酯聚合物在真空干燥后，加入无水乙醇经搅拌均匀超声后得到纺丝液，然后进行静电纺得到温敏性半乳糖酯的纳米纤维，真空干燥后得到纳米纤维膜。
纺丝液都是用质量体积浓度：g/100ml，如2%就是20mg/ml
有益效果
（1）本发明的方法融合了绿色高效的合成和简单易操作的纺丝；
（2）本发明的制备方法操作简单、产物易处理并且经济环保；
（3）本发明的膜材料具有温度可控的释放特性，同时又具备特异的生物相容性。
附图说明
图1：N-乙烯基己内酰胺(NVCL)、Poly(VAG-co-NVCL)、6-O-乙烯己二酰-D-葡萄糖(VAG)的红外光谱；
图2：N-乙烯基己内酰胺、Poly(VAG-co-NVCL)、6-O-乙烯己二酰-D-葡萄糖的核磁共振氢谱；
图3：非载药纳米纤维膜(a)和载药纳米纤维(b)的场发射扫描电子显微镜图；
图4：Poly(VAG-co-NVCL)(VAG:NVCL=1：8，mol/mol)的电子显微镜照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将己二酸二乙烯酯与半乳糖按摩尔比为1:4加入到无水吡啶中，利用酶促合成技术合成得到半乳糖乙烯酯。反应结束后，粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂选择体积比为17:3:1的乙酸乙酯、甲醇和水，用I2显色。收集到的洗脱液经真空旋转蒸发除去洗脱剂，得到白色雪花状半乳糖乙烯酯化合物。
将上述半乳糖乙烯酯以及NVCL按摩尔比为1:8放于微量聚合管中，加入DMF（1mg/μl）溶解上述的两种聚合物单体，用偶氮二异丁腈（AIBN）（占聚合物单体总的质量分数的2%），密封，抽真空充氮气反复多次，在氮气的保护下置于65℃的油浴锅中，搅拌反应12h，反应结束，得到的温敏性半乳糖乙烯酯用少量的甲醇稀释，之后加入无水乙醚将聚合物沉降出来，反复多次利用甲醇溶解，无水乙醚沉降，最后得到的白色固体置于真空干燥箱中37℃出去残余的有机溶剂，得到干燥的温敏性半乳糖乙烯酯聚合物Poly（VAG-co-NVCL），经红外检测和核磁氢谱测试确定。
室温下，分别将0.0、0.1g酮洛芬溶于盛有5mL无水乙醇溶剂的锥型瓶中；然后分别在2个锥型瓶中加入1gPoly(NVCL-co-VAG)细粉；机械搅拌，转速250rpm，超声脱气10min，得到气泡较少，浓度均一的纺丝液。
用注射器抽取酮洛芬：Poly（VAG-co-NVCL）（VAG:NVCL=1：8，摩尔比）聚合物的混合液，固定于静电纺丝装置上，控制喷出流速1.5ml/h，静电压12kv，接收屏采用铝箔接地接收，针头与接收屏的距离为12cm，采用正交法调节不同纺丝参数进行电纺，得到直径为200~300nm的纳米纤维膜；放入真空干燥箱中37℃恒温干燥，发射扫描电子显微镜照片如图3所示。纤维试样表面都比较光滑，载药纤维（b）能够看出，载药后的纳米纤维表面没有酮洛芬颗粒挂在表面，并且加了药物之后，纤维形貌并没有很大的变化（多数会变的不光滑）说明包埋的很好。
实施例2
将一定量的温敏性半乳糖酯聚合物Poly（VAG-co-NVCL）（VAG:NVCL=1：8，mol/mol）溶解到乙醇中，得到质量体积浓度为25%，30%的聚合物纺丝液。搅拌数小时后超声15分钟，得到气泡较少，浓度均一的纺丝液。
用注射器抽取Poly（VAG-co-NVCL）聚合物，固定于静电纺丝装置上，控制喷出流速1.5ml/h，静电压12kv，接收屏采用铝箔接地接收，针头与接收屏的距离为12cm，进行电纺，得到直径为200~300nm的纳米纤维膜；放入真空干燥箱中37℃恒温干燥，显微镜照片如图4所示。

Claims (7)

1.一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法，包括：
(1)将己二酸二乙烯酯与半乳糖溶于无水吡啶中，利用酶促合成技术合成半乳糖二酸二乙烯酯，分离提纯，其中己二酸二乙烯酯与半乳糖的摩尔比为1:1～1:4；其中步骤(1)中酶促合成技术为：所用的酶为枯草芽孢杆菌碱性蛋白酶，质量百分浓度为5％～25％，反应是在40～50℃的恒温振荡器中进行的，振荡器的转速为220r/min,反应时间为3～4天；
(2)将半乳糖二酸二乙烯酯与N-乙烯基己内酰胺按摩尔比1:1～1:20加入到溶剂中，待溶解之后加入引发剂，抽真空充氮气保护下加热至60～70℃，恒温，进行自由基聚合反应，其中引发剂的加入量占单体混合物总质量的0.5％～2.5％；
(3)自由基聚合结束后，混合物进行溶解，聚沉，弃去上清液得到温敏性的半乳糖酯聚合物；
(4)将酮洛芬与温敏性半乳糖聚合物混合于无水乙醇中，配成纺丝液后进行静电纺得到载药的纳米纤维，干燥后得到温敏性的纳米载药纤维膜，其中药物和温敏性半乳糖聚合物的质量比为1:10，纺丝液的质量体积浓度为25％～40％；其中静电纺丝的工艺参数为：注射器规格为1ml，针头内径为0.4～0.6mm，喷出流速0.8～1.5ml/h，静电压10～15kv，接收屏采用铝箔接地接收，接收距离为10～15cm，采用正交方法调节纺丝参数进行纺丝；所得的纤维直径为200～300nm。
2.根据权利要求1所述的一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法，其特征在于：所述步骤(1)中分离提纯的方法为：粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为体积比为17:3:1的乙酸乙酯、甲醇和水，用I2显色。
3.根据权利要求1所述的一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF，引发剂为偶氮二异丁腈AIBN。
4.根据权利要求1所述的一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法，其特征在于：所述步骤(2)中引发剂的加入量占单体混合物总质量的1％～2％。
5.根据权利要求1所述的一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法，其特征在于：所述步骤(2)中自由基聚合反应时间为12～24h。
6.根据权利要求1所述的一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法，其特征在于：所述步骤(3)中溶解添加试剂为甲醇，聚沉添加试剂为无水乙醚。
7.根据权利要求1所述的一种静电纺制备温敏性半乳糖乙烯酯纳米载药纤维膜的方法，其特征在于：所述步骤(4)中所得纺丝液的质量体积浓度为25％，30％，35％，40％。
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