CN104645424B - 一种复合基质凝胶血管栓塞剂及其制备与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属医疗栓塞器材领域，涉及一种复合基质凝胶血管栓塞剂及其制备方法。本发明采用海藻酸盐、壳聚糖为凝胶制备材料，所述的复合基质水凝胶，解决了单纯海藻酸钙微球栓塞剂在血浆环境不稳定，易于破碎，导致栓塞效果维持时间短等问题。通过海藻酸钠、壳聚糖制备的复合基质水凝胶，可以稳定凝胶在血管中的强度，作为血管栓塞剂，发挥持续的血管栓塞功能，能高效、低毒，应用于临床且安全有效。本发明制备条件温和，操作简便，适合规模生产，可用于血管栓塞，肿瘤局部靶向治疗肝癌、肾癌、小细胞肺癌、卵巢癌、睾丸癌等肿瘤，也可用于功能亢进性疾病、内出血疾病等。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合基质凝胶的应用，具体说是复合基质凝胶在血管栓塞中的应用。
背景技术
介入疗法是20世纪70年代发展起来的新型治疗方法。经导管动脉栓塞术(TCAE)是介入治疗中的重要技术,它是将人工栓塞材料经介入动脉插管导向性，可控地注入到病变或器官的供养血管内或病变血管内，使之发生闭塞而中断血供，达到控制出血、治疗血管性病变、切断肿瘤血供营养以及消除病变器官功能的目的。TCAE中,除了把导管置入相应的位置外,栓塞材料的选择对治疗的成功与否起着很重要的作用。理想的栓塞材料应无毒、无抗原性、具有较好的生物兼容性,能迅速闭塞血管,能按需要栓塞不同口径、不同流量的血管,易经导管运送,使用便捷，安全可靠，能控制闭塞血管的时间长短,必要时可经动脉插管回收或使血管再通。
目前动脉栓塞剂常用有以下几种：明胶海绵颗粒(一种治疗子宫腺肌症的栓塞剂制作方法,中国发明专利200710013312.6)、金属颗粒(新型末梢血管栓塞剂，中国发明专利02134411.6)、碘油乳剂、聚乙烯醇微球(一种聚乙烯醇颗粒栓塞剂的制备工艺，中国发明专利200610050408.5；一种含碘可长期自身显影液体栓塞剂的制备方法，中国发明专利200910020042.0)、海藻酸钠微球(海藻酸钠固态微球血管栓塞剂的生产工艺,中国发明专利00123459.5)等。在上述各种工艺中，海藻酸钠带负电荷能溶于水，遇Ca2+、Ba2+等二价阳离子时，将由均相液态转变为凝胶态。由于其是天然材料，无毒、免疫原性低、生物兼容性好。动物实验显示海藻酸钠水凝胶微球作为TCAE的栓塞制剂，短期疗效确实且价廉,具有很好开发前景。但海藻酸盐微球存在不稳定的缺点，即在磷酸根离子、磷酸氢根离子、碳酸根离子、柠檬酸根离子存在下发生完全解离成溶液状态，在钠离子及pH>7.4的溶液中发生明显溶胀甚至解离，而无法持续发挥栓塞功能，导致栓塞效果并不完全可靠。
发明内容
针对上述问题，本发明通过海藻酸钠、壳聚糖制备的复合基质凝胶血管栓塞剂，可以稳定凝胶在血管中的强度，作为血管栓塞剂，发挥持续的血管栓塞功能。
复合基质凝胶中包括海藻酸盐和壳聚糖两种材料，且这两种材料相互交联在凝胶血管栓塞剂中均匀分布，较现有单一材料的海藻酸盐凝胶血管栓塞剂提高了栓塞剂在血液环境的稳定性。
复合基质凝胶血管栓塞剂制备过程中，将一价海藻酸盐溶液与壳聚糖溶液充分混合均匀后，通过pH范围＝5.0-7.0的二价金属阳离子溶液引发上述混合液交联凝胶化，形成海藻酸盐和壳聚糖均匀分布的复合基质凝胶血管栓塞剂。该复合基质凝胶中包括海藻酸盐、壳聚糖，海藻酸盐与壳聚糖的质量比为100:1-1:10。具体制备步骤如下：
海藻酸盐与壳聚糖均匀分布的复合基质凝胶血管栓塞剂通过下述步骤制备：
(1)配制海藻酸盐溶液：海藻酸盐溶于水、生理盐水、HEPES缓冲液或PBS缓冲液，海藻酸盐浓度为5-40g/L；
(2)配制壳聚糖溶液：壳聚糖溶于水、生理盐水、HEPES缓冲液、PBS缓冲液，或pH为5.5-7.0的醋酸-醋酸钠缓冲液，壳聚糖浓度为0.1-50g/L；
(3)将步骤(1)与步骤(2)配制的溶液在搅拌状态下，按一定比例混合，海藻酸盐溶液与壳聚糖溶液的体积比为100:1-1:10；
(4)将步骤(3)制备的混合溶液通过接触二价金属阳离子溶液固化，即制备成均匀分布的复合基质凝胶，其中二价阳离子溶液中阳离子浓度在0.01-5mol/L；
(5)均匀分布的复合基质凝胶的形状可以将步骤(3)制备的海藻酸盐与壳聚糖的混合溶液通过模具、液体的颗粒化分散设备、纺丝设备等预先成型后再完成步骤(4)的固化；也可以将步骤(4)制备好的复合基质凝胶通过切割、塑形等方式加工成不同形状，清洗后即得到海藻酸盐-壳聚糖均匀分布的复合基质凝胶血管栓塞剂。
其中，组成复合基质凝胶血管栓塞剂的海藻酸盐包括必须含有的海藻酸钙、海藻酸钡或海藻酸锌中的一种或二种以上，非必须而可含有或不含有的海藻酸钠、海藻酸钾中的一种或二种以上的海藻酸盐，海藻酸盐平均分子量在1kDa-10000kDa，海藻酸盐中古洛糖醛酸单体含量在20-98％；非必须含有的海藻酸盐占复合基质凝胶血管栓塞剂中海藻酸盐质量的0-90％。
组成复合基质凝胶血管栓塞剂的壳聚糖平均分子量在1kDa-500kDa，脱乙酰度50-99％。
制备复合基质凝胶血管栓塞剂的凝胶固化剂为二价金属阳离子溶液，阳离子包括二价金属钙、钡或锌中的一种或二种以上，采用的阴离子为氯离子、醋酸根离子中的一种或二种以上。
复合基质凝胶血管栓塞剂形状包括球形、方形、菱形、条索状、不规则形状等，其三视图投影尺寸在50-2000微米。
制备成的复合基质凝胶血管栓塞剂作为制备治疗肝癌、肺癌、肾癌、卵巢癌、睾丸癌、前列腺癌、或头颈部肿瘤等实体瘤药物中的应用，或作为治疗肝癌、肺癌、肾癌、卵巢癌、睾丸癌、前列腺癌、或头颈部肿瘤等实体瘤的医疗器械中的应用；
或，所述的复合基质凝胶血管栓塞剂作为制备治疗甲亢、或脾亢等功能亢进的药物中的应用；或作为治疗甲亢、或脾亢等功能亢进的医疗器械中的应用；
或所述的复合基质凝胶血管栓塞剂作为制备治疗胃溃疡大出血、颅内出血、或血管畸形导致的动脉出血疾病的药物的应用；或作为治疗胃溃疡大出血、颅内出血、或血管畸形导致的动脉出血疾病的医疗器械中的应用。
本发明的有益效果
与海藻酸盐微球栓塞剂相比，本发明制备的海藻酸盐-壳聚糖复合基质凝胶血管栓塞剂，由于与壳聚糖形成了聚电解质复合基质，克服了海藻酸盐微球在血管中不稳定的缺点，作为血管栓塞剂，可以更持久的发挥血管栓塞功能，治疗效果更确切。
具体实施方式
实施例1及比较例:
(1)将壳聚糖配制成浓度为10g/L的水溶液，海藻酸钠配制成25g/L的水溶液。
(2)将步骤(1)配制的两种溶液，等比例混合，搅拌均匀后，无菌过滤，备用。
(3)将步骤(2)配制的混合液通过静电液滴法将单分散的液滴在浓度11g/L的CaCl2溶液中发生凝胶化反应，凝胶化2小时后，用5g/L的CaCl2溶液反复清洗，获得粒径在300微米均匀分布的复合基质凝胶微球。
(4)将海藻酸钠配制成浓度为15g/L的水溶液，无菌过滤后，通过静电液滴法将单分散的海藻酸钠液滴在浓度11g/L的CaCl2溶液中发生凝胶化反应，凝胶化2小时后，用5g/L的CaCl2溶液反复清洗，获得粒径在300微米海藻酸钙微球，该海藻酸钙微球作为比较例用栓塞微球。
(5)参考文献(兔VX2肝癌模型的建立及综合影像学的表现，齐齐哈尔医学院学报，2008年29卷4期,)的方法制备兔肝癌模型20只，随机分成两组，每组10只。
(6)将步骤(4)海藻酸钙凝胶微球(A组，对照比较组)和步骤(3)制备的均匀分布的复合基质凝胶微球(B组)分别用生理盐水反复冲洗三遍后弃掉冲洗液，与造影剂混合均匀。
(7)一组经兔肝癌模型的右侧股动脉插管至肝动脉，向肿瘤供血动脉注入A组样品，注入量5mg/kg体重。
(8)另一组也经兔肝癌模型的右侧股动脉插管至肝动脉，向肿瘤供血动脉注入B组样品，注入量5mg/kg体重。
(9)介入栓塞结束后即行血管照影，发现两个实验组中20只动物的肝肿瘤供血动脉均没有血流通过现象，说明栓塞部位确切。
(10)栓塞30天后，再对两个实验组的20只动物行血管照片，发现海藻酸钙微球组(A组)有6只动物出现血管再通，而复合基质凝胶微球组(B组)的10只动物均未出现血管再通。
实施例2及比较例:
(1)将壳聚糖配制成浓度为10g/L的水溶液，海藻酸钠配制成25g/L的水溶液。
(2)将步骤(1)配制的两种溶液，等比例混合，搅拌均匀后，无菌过滤，备用。
(3)将步骤(2)配制的混合液通过静电液滴法将单分散的液滴在浓度11g/L的CaCl2溶液中发生凝胶化反应，凝胶化2小时后，用5g/L的CaCl2溶液反复清洗，获得粒径在500微米均匀分布的复合基质凝胶微球。
(4)将海藻酸钠配制成浓度为15g/L的水溶液，无菌过滤后，备用。
(5)配制11g/L的CaCl2溶液，并用盐酸调pH到5.5，备用。
(6)将壳聚糖溶解到步骤(5)配制的CaCl2溶液中，浓度为5g/L，无菌过滤后备用。
(7)通过静电液滴法将单分散的海藻酸钠液滴入步骤(6)制备的含壳聚糖的CaCl2溶液中发生凝胶化反应，凝胶化2小时后，用5g/L的CaCl2溶液反复清洗，获得粒径在500微米非均匀分布的海藻酸盐-壳聚糖复合基质凝胶微球，该微球作为比较例用栓塞微球。
(8)将步骤(3)制备的均匀分布的复合基质凝胶微球(A组)与步骤(7)制备的非均匀分布的复合基质凝胶微球(B组)分别放入抗凝处理后的血浆中，37℃震荡孵育1小时，结果显示，A组均匀分布的复合基质凝胶微球，形态保持完整，球形度好，破碎率＝0；但B组非均匀分布的复合基质凝胶微球，不再保持球形，变形率>90％，破碎率(微球有明显裂口或破损)＝30％。
实施例3肿瘤患者临床应用:
志愿患者：马XX，男，80岁，临床诊断：左肾肾盂恶性肿瘤，尿血(++++)，血色素3.0，肾功左侧残留5％。右侧为25％，全身情况差，不能手术和化疗，无法输血急救，报病危。
复合基质凝胶微球的制备：
(1)将壳聚糖配制成浓度为20g/L的水溶液，海藻酸钠配制成25g/L的水溶液，分别无菌过滤，备用。
(2)将步骤(1)配制的两种溶液，等比例混合，无菌搅拌均匀后，备用。
(3)将步骤(2)配制的混合液通过静电液滴法，将单分散的液滴在浓度11g/L的CaCl2溶液中发生凝胶化反应，凝胶化2小时后，制备出粒径分别在300微米，500微米，800微米，1000微米的单分散复合基质凝胶微球，用5g/L的CaCl2溶液反复清洗，备用。
临床操作：
患者右侧股动脉插管，将导管插入肾动脉，透视下经导管视患者肾动脉具体情况选择800微米组复合基质凝胶微球缓慢注入，指导造影剂流速明显减慢时，即完成栓塞，整个介入栓塞手术用量3ml体积复合基质凝胶微球。栓塞前血管照影X光照片显示出支配肿瘤的动脉。
临床疗效：
栓塞术后，患者尿血立即停止，未见任何副反应，基本情况好转，10天后患者步行出院，30日后复查，未见血管再通，CT显示肿瘤缩小30％以上，血、尿、肾功检查基本恢复正常。
Claims (10)
1.一种复合基质凝胶血管栓塞剂，其特征在于：复合基质凝胶中包括海藻酸盐和壳聚糖两种材料，且这两种材料相互交联在凝胶血管栓塞剂中均匀分布,其中的壳聚糖溶于水、生理盐水、HEPES缓冲液、PBS缓冲液、或pH为5.5-7.0的醋酸-醋酸钠缓冲液中的一种或二种以上混合液中，壳聚糖溶液浓度为0.1-50g/L；
复合基质凝胶血管栓塞剂制备过程中，将一价海藻酸盐溶液与壳聚糖溶液充分混合均匀后，通过pH范围＝5.0-7.0的二价金属阳离子溶液引发上述混合液交联凝胶化，形成海藻酸盐和壳聚糖均匀分布的复合基质凝胶血管栓塞剂。
2.按照权利要求1所述的复合基质凝胶血管栓塞剂，其特征在于：组成复合基质凝胶血管栓塞剂的高分子材料包括海藻酸盐和壳聚糖，海藻酸盐与壳聚糖的质量比为100:1-1:10。
3.按照权利要求1或2所述的复合基质凝胶血管栓塞剂，其特征在于：组成复合基质凝胶血管栓塞剂的海藻酸盐包括必须含有的海藻酸钙、海藻酸钡或海藻酸锌中的一种或二种以上，非必须而含有或不含有的海藻酸钠、海藻酸钾中的一种或二种以上的海藻酸盐，海藻酸盐平均分子量在1kDa-10000kDa，海藻酸盐中古洛糖醛酸单体含量在20-98％；非必须含有的海藻酸盐占复合基质凝胶血管栓塞剂中海藻酸盐质量的0-90％；
组成复合基质凝胶血管栓塞剂的壳聚糖平均分子量在1kDa-500kDa，脱乙酰度50-99％。
4.一种权利要求1-3任一所述复合基质凝胶血管栓塞剂的制备方法，其特征在于：复合基质凝胶血管栓塞剂制备过程中，将一价海藻酸盐溶液与壳聚糖溶液充分混合均匀后，通过pH范围＝5.0-7.0的二价金属阳离子溶液引发上述混合液交联凝胶化，形成海藻酸盐和壳聚糖均匀分布的复合基质凝胶血管栓塞剂。
5.按照权利要求4所述复合基质凝胶血管栓塞剂的制备方法，其特征在于：复合基质凝胶血管栓塞剂通过下述步骤制备：
(1)配制一价海藻酸盐溶液：海藻酸钠、海藻酸钾中的一种或二种以上的海藻酸盐溶于水、生理盐水、HEPES缓冲液或PBS缓冲液中的一种或二种以上混合液中，海藻酸盐溶液浓度为5-40g/L；
(2)配制壳聚糖溶液：壳聚糖溶于水、生理盐水、HEPES缓冲液、PBS缓冲液、或pH为5.5-7.0的醋酸-醋酸钠缓冲液中的一种或二种以上混合液中，壳聚糖溶液浓度为0.1-50g/L；
(3)将步骤(1)与步骤(2)配制的溶液在搅拌状态下，按所需比例混合；
(4)将步骤(3)制备的混合溶液通过接触二价金属阳离子溶液固化，即制备成均匀分布的复合基质凝胶，其中二价阳离子溶液中阳离子浓度在0.01-5mol/L；复合基质凝胶清洗后即得到海藻酸盐-壳聚糖均匀分布的复合基质凝胶血管栓塞剂。
6.按照权利要求5所述复合基质凝胶血管栓塞剂的制备方法，其特征在于：
均匀分布的复合基质凝胶的形状将步骤(3)制备的海藻酸盐与壳聚糖的混合溶液通过模具、液体的颗粒化分散设备或纺丝设备预先成型后再与二价金属阳离子溶液接触完成步骤(4)的固化得复合基质凝胶；或将步骤(4)制备好的复合基质凝胶通过切割、或塑形方式加工成所需形状；
然后，复合基质凝胶清洗后即得到海藻酸盐-壳聚糖均匀分布的复合基质凝胶血管栓塞剂。
7.按照权利要求5所述复合基质凝胶血管栓塞剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)混合过程，海藻酸盐溶液与壳聚糖溶液的体积比为100:1-1:10。
8.按照权利要求5所述复合基质凝胶血管栓塞剂的制备方法，其特征在于：
制备复合基质凝胶血管栓塞剂的凝胶固化剂为二价金属阳离子溶液，阳离子包括二价金属钙、钡或锌中的一种或二种以上，采用的阴离子为氯离子、醋酸根离子中的一种或二种以上。
9.按照权利要求6所述复合基质凝胶血管栓塞剂的制备方法，其特征在于：复合基质凝胶血管栓塞剂形状包括球形、方形、菱形、条索状、或不规则形状，尺寸在50-2000微米。
10.一种权利要求1-3任一所述复合基质凝胶血管栓塞剂的应用，其特征在于：
所述的复合基质凝胶血管栓塞剂作为制备治疗肝癌、肺癌、肾癌、卵巢癌、睾丸癌、前列腺癌、或头颈部肿瘤药物中的应用，或作为治疗肝癌、肺癌、肾癌、卵巢癌、睾丸癌、前列腺癌、或头颈部肿瘤医疗器械中的应用；
或，所述的复合基质凝胶血管栓塞剂作为制备治疗甲亢、或脾亢的药物中的应用；
或作为治疗甲亢、或脾亢的医疗器械中的应用；
或所述的复合基质凝胶血管栓塞剂作为制备治疗胃溃疡大出血、颅内出血、或血管畸形导致的动脉出血疾病的药物的应用；或作为治疗胃溃疡大出血、颅内出血、或血管畸形导致的动脉出血疾病的医疗器械中的应用。
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