CN103446624A

CN103446624A - 载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶的制备方法

Info

Publication number: CN103446624A
Application number: CN2013102813191A
Authority: CN
Inventors: 魏坤; 许为康
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-07-05
Also published as: CN103446624B

Abstract

本发明公开了载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶的制备方法，包括以下步骤：将壳聚糖溶于稀醋酸水溶液中，为溶液1；将海藻酸钠溶于热的去离子水中，得到溶液2；将Tris溶于去离子水，得到溶液3；将无水氯化钙溶于去离子水中，得到溶液4；将溶液1，2，3混合均匀，得到混合液，冷冻保存；将事先已制备好的载药微球分散于该混合液，注射于缺损部位初步成型；再注射溶液4，得到固化的水凝胶。本发明制备的水凝胶成型快，生物相容性好，药物包封率高，体外释药突释小；制备工艺简单，原料易得，成本低廉，易于实现产业化。

Description

载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶的制备方法

技术领域

本发明属于生物医学材料的制备技术领域，涉及载药可注射材料的制备技术，具体涉及载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶的制备方法。

背景技术

由创伤、肿瘤切除或先天性疾病等造成的骨缺损，一直以来都是骨科领域中的一大难题。骨移植术是临床上常用的手术，传统多采用开放性手术，但其有广泛剥离骨缺损部位及周围软组织, 在植骨的同时破坏了局部血液循环的缺点；近年来随着微创技术的发展，微创植骨术由于手术创伤小，并发症少，保护局部血液循环而在临床上也逐渐开展。使用微创植骨术可以使用可注射性材料，骨科医生可以根据患者情况和自身经验灵活地选择骨移植材料，为临床骨缺损的治疗提供了广阔的研究和应用空间。此外，创伤造成骨缺损的同时，往往伴有感染，甚至危及生命，因此，控制感染非常重要。采用持续释放抗菌药物的药物载体是解决感染问题的方法之一。我们采用目前研究最为广泛之一的载药微球作为药物释放的一级载体。再用水凝胶将载药微球“包裹”起来，进一步增强药物的缓释作用。

水凝胶根据来源不同可以分为合成类水凝胶和天然类水凝胶。天然类水凝胶具有较好的生物相容性和生物降解性，同时价廉易得，相对于合成类水凝胶，在药物控制释放领域更具有优势。本专利使用海藻酸钠与壳聚糖作为水凝胶的原料。海藻酸钠是无毒食品，于1938年收入美国药典。据文献报道，海藻酸钠经口服后并未产生免疫性反应，而且无毒，可生物降解。海藻酸钠可以在极其温和的条件下形成凝胶，可以避免敏感性药物等活性物质的失活。壳聚糖已被证明具有许多优良特性，如：生物粘附性、无毒性、良好的组织相容性、生物降解性、来源广泛性等。FDA已批准壳聚糖用于药物、食品、作为一种非病毒载体系统，已在数种疫苗使用中验证了它的有效性、安全性、经济性。壳聚糖具有抗菌效果，对药物缓释治疗感染有一定的协助作用。而且壳聚糖在加入含羟基聚合物、碱性盐的条件下，可以得到具有温度敏感性的水凝胶。温度敏感水凝胶能感受外界环境温度的变化而发生溶胶-凝胶转变或者可逆体积转变, 目前已广泛应用于组织工程、药物释放系统等的研究。壳聚糖温敏水凝胶在低温条件下保持可流动性液态，达到相变温度（接近人体体温）会自发交联形成不可流动的半固体状。但目前水凝胶性能仍存在机械强度不够等缺点。本专利先将两种天然水凝胶复合，使两种载体的优势互补，得到一种凝胶固化迅速，无毒，抗菌和生物相容性好的共混凝胶。再将载药微球复合到该共混凝胶中，使该体系具有药物缓释功能的同时，还适当地提高了它的力学强度。

中国专利 200510061868.3公开了可注射聚乳酸微载体/壳聚糖水凝胶复合支架的制备方法；中国专利200610036842.8 公开了含双相钙磷颗粒的海藻酸钠交联明胶的可注射水凝胶及其制备方法和应用；中国专利200510051350.1公开了一种环丙沙星聚乳酸微球的制备方法；中国专利01807440.5公开了一种可注射型pH敏感壳聚糖季铵盐水凝胶及其制备方法；林友文等[林友文,方圆圆,孟晓丹.壳聚糖凝胶的温敏性及其药物缓释性能研究,福建医科大学学报,2009.1.37-41]对制备的壳聚糖-海藻酸钠载药微球进行研究；侯红萍等[侯红萍，王家东.壳聚糖-海藻酸钠共混凝胶制备及其包埋固定糖化酶的研究,中国食品学报,2009.6.50-57]制备了壳聚糖-海藻酸钠共混凝胶。但上述现有技术制得的水凝胶普遍存在力学强度低，药物释放性能差的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺点，提供一种载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶的制备方法。本发明首先制备共混水凝胶的前驱体，然后再加入预先制备好的载药，注射后初步固化后滴加少量氯化钙溶液，制得载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶。本发明采用两种天然高分子制备共混水凝胶包裹载药微球，（1）能有效地调节药物释放，减弱了突释效应；（2）由于水凝胶中加入了微球，有效提高了水凝胶的力学强度；（3）前驱体注射体内后能初步固化，注射少量氯化钙溶液后，能完全固化得到所述水凝胶。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将壳聚糖溶于稀醋酸水溶液中，得到溶液1；将海藻酸钠溶于热的去离子水中，得到溶液2；将Tris溶于去离子水，得到溶液3；将无水氯化钙溶于去离子水中，得到溶液4；所述壳聚糖与稀醋酸水溶液的质量体积比为（1.0~3.5）:100 g/mL；所述稀醋酸水溶液体积浓度为1~3%；所述海藻酸钠与去离子水的质量体积比为（1~6）:100 g/mL；所述Tris与去离子水的质量体积比为（0.5~3.0）:100g/mL；所述无水氯化钙于去离子水的质量体积比为（25~75）：100g/ml；所述溶液3与溶液1的体积比为（0.1~1）:1;所述溶液2与溶液1的体积比为（0.2~1.5）：1；

（2）将步骤（1）得到的溶液1, 溶液2, 溶液3室温下混合搅拌均匀，得到混合液；将预先制备好的载药微球加入混合液，用均质机分散均匀，得到混悬液，冷冻保存；所述载药微球与混合液的质量体积比为（0.5~4.0）:100g/ml；所述冷冻保存的温度为0~8℃，时间为2~10h；

（3）将步骤（2）得到的混悬液注射于缺损部位，注射溶液4；得到载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶；所述混悬液与溶液4的体积比为5~15：1。

进一步的，步骤（1）中，所述热的去离子水温度为60~80℃。

进一步的，步骤（2）中，所述均质机分散速度为2000~7000rpm；载药微球粒径为100~450um。

进一步的，步骤（3）中，注射溶液4后3~10min得到载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶。

进一步的，步骤（2）所述的搅拌的转速为300~600rpm。本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明的制备方法使用了两种不同天然高分子，本身具有一定的抗菌性，生物活性；

（2）本发明的制备方法使用了壳聚糖/海藻酸钠水凝胶包裹载药微球，能有效地调节药物释放，减弱了突释效应；而且微球能适当增强水凝胶的力学强度；

（3）制得的水凝胶对温度敏感，注射体内后，再注射氯化钙溶液，能完全固化；

（4）本发明的的制备方法工艺简单，对设备没有过高要求，原料易得，成本低廉，易于实现产业化。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶的体外释药曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不仅限于此。

实施例1

（1）将0.35 g壳聚糖溶于2 %的10 ml稀醋酸水溶液中，得到溶液1；将0.3 g海藻酸钠溶于10 ml 80 ℃的去离子水中，得到溶液2；将0.03 g Tris溶于1 ml去离子水，得到溶液3；将0.75 g无水氯化钙溶于3 ml去离子水中，得到溶液4；

（2）将步骤（1）得到的溶液1,2,3室温下于470 rpm搅拌均匀，得到混合液；将预先制备好的300~450 um的 0.105 g载药微球加入混合液，用均质机7000 rpm高速分散均匀，得到混悬液，4 ℃冷冻保存2 h；

（3）将该混悬液注射于缺损部位，7 min后，初步凝固后，注射2.1 ml溶液4；得到载药水凝胶。

复合水凝胶体外释药曲线实验：将2mg载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶加入PBS缓冲液至总体积为10 mL，密封后，保持温度在37±1℃，60 rpm下置于Forma 481型摇床（Forma公司，美国）中振摇，每隔一段时间，利用紫外分光光度法测定上清液中的药物浓度，根据投入的药物量及上清液的体积可计算出此时药物释放的百分比；每次取液后往沉淀中加入新鲜PBS缓冲液至总体积为10 mL，继续振摇；释放总时间为21天，根据时间和累积释放百分比得到药物释放曲线。结果如图1所示，可以看出，药物的突释效应小，缓释时间长；到第21天时，累积释放量为30.28%。总体缓释效果好。

实施例2

（1）将0.1 g壳聚糖溶于1 %的10 ml稀醋酸水溶液中，得到溶液1；将0.12 g海藻酸钠溶于2 ml 70 ℃的去离子水中，得到溶液2；将0.05 g Tris溶于10 ml去离子水，得到溶液3；将1.5 g无水氯化钙溶于2 ml去离子水中，得到溶液4；

（2）将步骤（1）得到的溶液1,2,3室温下于300 rpm搅拌均匀，得到混合液；将预先制备好的200~300 um的 0.88 g载药微球加入混合液，用均质机2000 rpm高速分散均匀，得到混悬液，0 ℃冷冻保存4.5 h；

（3）将该混悬液注射于缺损部位，3 min后，初步凝固后，注射1.47 ml溶液4；得到载药水凝胶。

对该实施例制得的载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶进行药物释放检测，其药物的突释效应小，缓释时间长；到第21天时，累积释放量为35.33%。总体缓释效果好。

实施例3

（1）将0.18 g壳聚糖溶于3 %的10 ml稀醋酸水溶液中，得到溶液1；将0.15 g海藻酸钠溶于15 ml 60 ℃的去离子水中，得到溶液2；将0.75 g Tris溶于5 ml去离子水，得到溶液3；将3 g无水氯化钙溶于6 ml去离子水中，得到溶液4；

（2）将步骤（1）得到的溶液1,2,3室温下于600 rpm搅拌均匀，得到混合液；将预先制备好的100~200 um的 0.6 g载药微球加入混合液，用均质机4700 rpm高速分散均匀，得到混悬液，8 ℃冷冻保存8 h；

（3）将该混悬液注射于缺损部位，10 min后，初步凝固后，注射6 ml溶液4；得到载药水凝胶。

对该实施例制得的载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶进行药物释放检测，其药物的突释效应小，缓释时间长；到第21天时，累积释放量为32.87%。总体缓释效果好。

Claims

1.载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述热的去离子水温度为60~80℃。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述均质机分散速度为2000~7000rpm；载药微球粒径为100~450um。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，注射溶液4后3~10min得到载药微球/壳聚糖/海藻酸钠可注射水凝胶。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的搅拌的转速为300~600rpm。