CN104856889B - 缓释氯己定无定形磷酸钙纳米颗粒的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缓释氯己定无定形磷酸钙纳米颗粒及其制备方法。本发明的方法，包括下述步骤：1)制备含氯已定的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液；2)在搅拌下，在步骤1)制备的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液体系中加入可溶性钙盐溶液和磷酸盐溶液，反应得到无定形磷酸钙纳米颗粒的悬浮液；3)在所述步骤2)得到的磷酸钙纳米颗粒悬浮液中加入稳定剂，搅拌均匀，然后离心得到沉淀，将沉淀洗涤、干燥得到无定形磷酸钙纳米颗粒。本发明制得的缓释氯己定无定形磷酸钙纳米颗粒直径20‑100nm左右，形态呈较规则球形，可在水溶液中稳定存在200h左右，适于参与牙本质胶原纤维仿生矿化的同时保护胶原纤维，提高仿生矿化效率，制备工艺简单，制备效率高。

Description

缓释氯己定无定形磷酸钙纳米颗粒的制备方法

技术领域

本发明涉及一种负载氯己定的无定形磷酸钙纳米颗粒及其制备方法，特别涉及一种可用于保护牙本质I型胶原，促进其再矿化的负载氯己定无定形磷酸钙纳米颗粒的制备方法。

背景技术

粘接酸蚀牙本质或累及牙本质的龋坏均存在暴露的胶原纤维被基质金属蛋白酶(MMPs)破坏的问题，这将导致粘接界面和牙本质的破坏。研究者们不断试图通过仿生矿化手段促进暴露的胶原纤维再矿化，使足够小的羟基磷灰石晶体替换胶原纤维网纤维内外的水分，避免胶原纤维的暴露和酶解。无定形磷酸钙是羟基磷灰石形成过程中的一种无定形中间相，存在于牙本质形成的初始阶段。通过这一中间相的转变，生物体可以克服经典晶体成核需要的能垒，从而更为高效地合成羟基磷灰石。研究表明，无定形磷酸钙及其复合材料无细胞毒性，生物活性良好、细胞黏附性高，能够促进细胞增殖、提高碱性磷酸酶活性并促进骨桥蛋白的合成，目前广泛应用于生物医学领域，包括用于骨科材料、组织工程支架、释药载体等。然而胶原纤维再矿化过程缓慢，矿化过程中胶原纤维容易被持续作用的MMPs破坏，使再矿化过程缺乏模板而失败。氯己定是最常被研究的MMPs抑制剂，可以有效防止胶原纤维降解，只是目前研究大多使用氯己定溶液，无法长期有效发挥作用。

为此，本发明拟将上述两种问题结合，通过制备负载氯己定的无定形磷酸钙纳米颗粒，期望实现氯己定的缓释，从而实现牙本质再矿化过程中长期有效保护胶原纤维，提高再矿化的时效性。所用设备简单，方法易行。

发明内容

本发明提供一种负载氯己定无定形磷酸钙纳米颗粒的制备方法，产物尺寸小，外形为较规则的球形，长效释放氯己定和钙磷离子，并能随pH降低加快释放钙磷离子的速度，可能应用于口腔直接粘接修复材料领域。

牙本质胶原纤维仿生矿化过程中，胶原纤维易受到MMPs酶的降解，导致胶原纤维仿生矿化失败。氯己定可以抑制MMPs酶的活性，从而保护胶原纤维。本发明通过研制负载氯己定的无定形磷酸钙纳米颗粒，提高牙本质仿生矿化的时效性。

本发明的方法特点是可以在仿生矿化过程中，利用氯己定保护胶原纤维，使胶原纤维仿生矿化得以顺利进行。

本发明的缓释氯己定无定形磷酸钙纳米颗粒(也称无定形磷酸钙纳米球)。本发明以可溶性钙盐和可溶性磷酸盐作为钙磷源，包覆醋酸氯己定或葡萄糖酸氯己定，以聚丙烯酸作为稳定剂，以非离子表面活性剂囊泡为模板制得所述无定形磷酸钙纳米颗粒。具体的，本发明的方法包括下述步骤：

1)制备含氯己定的非离子表面活性剂囊泡悬浮液；

2)在搅拌下，在步骤1)制备的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液体系中加入可溶性钙盐溶液和磷酸盐溶液，反应得到无定形磷酸钙纳米颗粒的悬浮液；

3)在所述步骤2)得到的磷酸钙纳米颗粒的悬浮液中加入不同浓度稳定剂，搅拌均匀，然后离心得到沉淀，将沉淀洗涤、真空干燥得到无定形磷酸钙纳米颗粒。

本发明原理首先通过调整制备过程中氯己定溶液的浓度，得到不同载药量的负载氯己定无定形磷酸钙纳米颗粒，以期实现氯己定在胶原纤维再矿化过程中的持续保护作用。其次，超声形成的纳米尺寸非离子表面活性剂囊泡能够作为模板，辅助磷酸钙包覆氯己定，之后去除模板，得到纳米颗粒。

所述步骤1)中，所述含氯己定的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液中，所述氯己定的质量百分浓度为2-20％；可根据所需载药量进行调整。

所述步骤1)中，制备非离子表面活性剂囊泡的悬浮液的方法包括制备含有非离子表面活性剂(如Span80或Tween80)、氯己定(不同浓度的醋酸氯己定或葡萄糖酸氯己定)和聚乙二醇的溶液，超声得到纳米尺寸非离子表面活性剂囊泡的悬浮液；所述非离子表面活性剂为Span80或Tween80；所述氯己定为醋酸氯己定或葡萄糖酸氯己定。所述氯己定与Span80或Tween80的重量比不限。

所述步骤1)中，所述超声步骤的条件为20-25℃，30-50KHz超声10-30分钟；所述超声步骤的条件优选20-25℃，40KHz超声30分钟。所述含有非离子表面活性剂，氯己定和聚乙二醇的溶液中，非离子表面活性剂的浓度为0.10-0.20g/mL，优选0.20g/mL，聚乙二醇的浓度大于0.01g/mL，优选0.01g/mL。所述含有非离子表面活性剂、氯己定和聚乙二醇的溶液以缓冲溶液为溶剂配制，所述缓冲溶液为Tris-HCl缓冲溶液；所述缓冲溶液优选为pH为8.0、0.5mol/L的Tris-HCI缓冲液。

所述步骤2)中，所述钙盐溶液和磷酸盐溶液的添加，钙、磷元素摩尔比为1～2，优选1.3：1。

在本发明的一个技术方案中，所述钙盐为可溶性钙盐，如氯化钙、碳酸氢钙；所述磷酸盐为可溶性磷酸盐优选为磷酸氢二钠。所述钙盐溶液的浓度为0.05mol/L以上，优选为0.13mol/L；所述磷酸盐溶液的浓度为0.05mol/L以上，优选为0.1mol/L。

所述步骤3)中，反应的温度为20-25℃，所述洗涤剂为乙醇、三氯甲烷，优选乙醇。

所述步骤3)中，所述稳定剂为聚丙烯酸、Mg²⁺，优选聚丙烯酸。

所述步骤3)中，所述稳定剂的添加量为浓度大于500μg/mL，优选500μg/mL。

所述步骤3)中，离心速率为500-3000转/分，优选3000转/分，离心时间为1-5分钟，优选5分钟。

本发明具有以下积极意义：

1.本发明首次利用纳米技术利用无定形磷酸钙包载氯己定，可以使胶原纤维再矿化过程中得到保护，提高牙本质胶原纤维再矿化的效率。利用模板法制备出尺寸可控、外形规则的纳米球。调整稳定剂的类型和浓度，提高固体状态下无定形磷酸钙的稳定性，便于应用于口腔直接粘接修复材料中。

2.本发明通过调整氯己定浓度，得到一系列不同载药量的纳米球。

3.本发明制备方法简单易行，适合大规模制备生产，制备工艺简单。

4.本发明制备方法制备的纳米球外观形态完整均匀，呈典型球形，粒径约为20-100nm，尺寸可控具有较好流动性，便于进入胶原纤维网内外。

本发明属于国家自然科学基金资助项目(51103001)和北京市科委基金(Z141100000514016)中的一部分，所获得的结果将应用于口腔创新品种临床前研究特别是新型口腔修复材料的生产及临床应用。

附图说明

图1表示实施例1中制备的负载氯己定无定形磷酸钙纳米球扫描电镜下形貌

图2表示实施例1中负载氯己定无定形磷酸钙制备200h后傅里叶红外光谱分析

图3表示实施例2负载氯己定无定形磷酸钙制备200h后X线衍射分析

图4表示实施例3负载氯己定无定形磷酸钙制备200h后X线衍射分析

图5表示实施例3负载氯己定无定形磷酸钙制备200h后透射电镜下形貌

具体实施方式

根据本发明，提供一种缓释氯己定的无定形磷酸钙纳米球的制备方法，具体的，本发明的方法包括下述步骤：

1)制备含氯己定的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液；

2)在搅拌下，在步骤1)制备的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液体系中加入钙盐溶液和磷酸盐溶液，反应得到无定形磷酸钙纳米颗粒的悬浮液；

3)在所述步骤2)得到的磷酸钙纳米颗粒的悬浮液中加入稳定剂，搅拌均匀，然后离心得到沉淀，将沉淀洗涤、干燥得到无定形磷酸钙纳米颗粒。

本发明所采用的技术方案是：将非离子表面活性剂和聚乙二醇在氯己定水溶液中以一定比例混合，超声得到稳定的纳米尺寸囊泡。按一定范围的钙磷比加入可溶性钙盐和可溶性磷酸盐，此时磷酸钙以囊泡为模板形成纳米颗粒。使用聚丙烯酸(PAA)作为稳定剂，可使无定形磷酸钙较长时间内不向羟基磷灰石晶体转化。最后离心洗涤沉淀去除模板。

下面以实施例1-3对影响实验参数条件举例：

1)氯己定浓度对载药量和包封率的影响(实施例1-2)：通过实验表明，随着反应体系中氯己定浓度的增加，载药量增加。2％浓度的氯己定溶液可以制备出载药量高于0.1％的负载氯己定纳米球，研究表明，0.1％-2％的氯己定能够有效抑制MMPs。这说明，即使是最低反应浓度2％氯己定制备出的纳米球仍能够有效抑制MMPs。

2)稳定剂类型对无定形磷酸钙的效果(实施例2-3)：通过实验，优选聚丙烯酸为稳定剂。相比Mg²⁺，其可以将产物在200h内维持无定形态而不向晶体转化，利于释药等方面的应用。其中，稳定剂的添加量可以根据反应体系的液量酌情添加，优选的，所述稳定剂的浓度为500μg/mL。

实施例1：负载氯己定的无定形磷酸钙纳米球的制备

1)含氯己定的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液的制备：

反应温度控制在20-25℃，反应体系中氯己定(醋酸氯己定)浓度2％，使用Span80(在反应体系中的浓度为0.20g/mL)和PEG6000(在反应体系中的浓度为0.01g/mL)作为反应模板，反应体系以pH为8.0、0.5mol/L的Tris-HCl缓冲液为溶剂；搅拌均匀后，超声30min(40KHz)，控制超声仪温度在20-25℃得到含氯己定的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液。

2)反应温度继续控制在20-25℃，在搅拌下滴入CaCl₂(使其在反应体系中的浓度为0.13mol/L)溶液，继续搅拌0.5h后，再加入Na₂HPO₄(使其在反应体系中的浓度为0.1mol/L)溶液即可得到磷酸钙颗粒的悬浮液，加入聚丙烯酸水溶液(使其在反应体系中的浓度为500μg/mL)来稳定刚形成的磷酸钙颗粒，继续搅拌2h后，3000转/分离心5分钟，得到沉淀，用乙醇洗涤沉淀三次。真空干燥得到负载氯己定无定形磷酸钙纳米球。

如图1所示，为上述制备的无定形磷酸钙纳米颗粒扫描电镜下形貌，表明该纳米颗粒为规则球形结构，直径小于100nm，可以看到，纳米球尺寸均一，形态规则。说明本发明反应体系分散均匀，且制备出的纳米球由于尺寸较小，具有较好的流动性，便于更好实现胶原纤维再矿化。图2表示缓释氯己定无定形磷酸钙制备后200h的傅里叶红外光谱分析，波数559和1072为P-O键特征性吸收峰，说明产物为磷酸钙，峰未分裂说明产物为无定形结构，波数1533附近为氯己定C＝N键特征性吸收峰；另外，证明了氯己定被包覆于无定形磷酸钙中。成功实现了本发明目的。

实施例2：负载氯己定的无定形磷酸钙纳米球的制备

1)含氯己定的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液的制备：

反应温度控制在20-25℃，反应体系中氯己定(葡萄糖酸氯己定)浓度20％，使用Span80(在反应体系中的浓度为0.20g/mL)和PEG6000(在反应体系中的浓度为0.01g/mL)作为反应模板，反应体系以pH为8.0、0.5mol/L的Tris-HCl缓冲液为溶剂；搅拌均匀后，超声30min(40KHz)，控制超声仪温度在20-25℃得到含氯己定的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液。

2)反应温度继续控制在20-25℃，在搅拌下滴入CaCl₂(使其在反应体系中的浓度为0.13mol/L)溶液，继续搅拌0.5h后，再加入Na₂HPO₄(使其在反应体系中的浓度为0.1mol/L)溶液即可得到磷酸钙颗粒的悬浮液，加入聚丙烯酸水溶液(使其在反应体系中的浓度为500μg/mL)来稳定刚形成的磷酸钙颗粒，继续搅拌2h后，3000转/分离心5分钟，得到沉淀，用乙醇洗涤沉淀三次。真空干燥得到负载氯己定无定形磷酸钙纳米球。与实施例1相比，增加氯己定溶液浓度可以提高载药量，结果见下表1：

表1反应体系中不同氯己定溶液浓度下负载氯己定无定形磷酸钙载药量的影响

实施例3：负载氯己定的无定形磷酸钙纳米球的制备

1)含氯己定的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液的制备：

反应温度控制在20-25℃，反应体系中氯己定(葡萄糖酸氯己定)浓度20％，使用Span80(在反应体系中的浓度为0.20g/mL)和PEG6000(在反应体系中的浓度为0.01g/mL)作为反应模板，反应体系以pH为8.0、0.5mol/L的Tris-HCl缓冲液为溶剂；搅拌均匀后，超声30min(40KHz)，控制超声仪温度在20-25℃得到含氯己定的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液。

2)反应温度继续控制在20-25℃，在搅拌下滴入CaCl₂(使其在反应体系中的浓度为0.13mol/L)溶液，继续搅拌0.5h后，再加入Na₂HPO₄(使其在反应体系中的浓度为0.1mol/L)溶液即可得到磷酸钙颗粒的悬浮液，加入Mg²⁺(使其在反应体系中的浓度为5mmol/L)来稳定刚形成的磷酸钙颗粒，继续搅拌2h后，3000转/分离心5分钟，得到沉淀，用乙醇洗涤沉淀三次。真空干燥得到负载氯己定无定形磷酸钙纳米球。

图3表示实施例2制备的负载氯己定无定形磷酸钙在制备200h后X线衍射分析，2θ在20°-30°出现较缓和的峰表明磷酸钙为无定形结构，此结构未受氯己定影响，说明本发明制备产物稳定性好，不易结晶。图4表示实施例3制备的负载氯己定无定形磷酸钙在制备200h后X线衍射分析，出现明显结晶峰，说明Mg²⁺稳定效果弱于PAA。图5表示，实施例3无定形磷酸钙纳米球200h后透射电镜下形貌，表明无定形磷酸钙已结晶，失去纳米球形结构。

上述实验证明，本发明取得的技术效果如下：

(1)产物组成成分均为氯己定和无定形磷酸钙，无结晶成分(见图2和图3)，有利于在牙本质胶原纤维仿生矿化方面的应用。

(2)产物可在200h内维持无定形态而不向晶体转化，利于释药等方面的应用(见图3)。

(3)产物尺寸小，在20-100nm左右，有较高的比表面积和渗透性，该尺寸可以在牙本质胶原纤维内有较好的流动性，利于释放钙磷离子(见图1)。

(4)制备时间短，不需大型仪器设备，反应条件温和，便于实施。

Claims (12)

1.一种负载氯己定的无定形磷酸钙纳米颗粒的制备方法，包括下述步骤：

1)制备含氯己定的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液；制备非离子表面活性剂囊泡的悬浮液的方法包括制备含有非离子表面活性剂、氯己定和聚乙二醇的溶液，超声得到纳米尺寸非离子表面活性剂囊泡的悬浮液；所述非离子表面活性剂为Span80或Tween80；所述氯己定为醋酸氯己定或葡萄糖酸氯己定；所述含有非离子表面活性剂、氯己定和聚乙二醇的溶液中，非离子表面活性剂的浓度为0.10-0.20g/mL，聚乙二醇的浓度为0.01g/mL以上；所述含有非离子表面活性剂、氯己定和聚乙二醇的溶液以缓冲溶液为溶剂配制，所述缓冲溶液为Tris-HCl缓冲溶液；

2)在搅拌下，在步骤1)制备的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液体系中加入钙盐和磷酸盐，反应得到无定形磷酸钙纳米颗粒的悬浮液；所述钙盐为可溶性钙盐；所述磷酸盐为可溶性磷酸盐；

3)在所述步骤2)得到的磷酸钙纳米颗粒的悬浮液中加入不同浓度稳定剂，搅拌均匀，然后离心得到沉淀，将沉淀洗涤、真空干燥得到无定形磷酸钙纳米颗粒，所述稳定剂为聚丙烯酸，所述稳定剂的添加量为浓度为500μg/mL以上。

2.根据权利要求1中任意一项所述制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述含氯己定的非离子表面活性剂囊泡的悬浮液中，所述氯己定的质量百分浓度为2-20％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述超声步骤的条件为20-25℃，30-50KHz超声10-30分钟。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述超声步骤的条件为20-25℃，40KHz超声30分钟。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述含有非离子表面活性剂、氯己定和聚乙二醇的溶液中，非离子表面活性剂的浓度为0.20g/mL，聚乙二醇的浓度为0.01g/mL。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述钙盐和磷酸盐的添加，钙、磷元素摩尔比为1～2。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，钙、磷元素摩尔比为1.3：1。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述钙盐为氯化钙、碳酸氢钙；所述磷酸盐为磷酸氢二钠；所述钙盐的添加终浓度为0.05mol/L以上；所述磷酸盐的添加终浓度为0.05mol/L以上。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述钙盐的添加终浓度为0.13mol/L；所述磷酸盐的添加终浓度为0.1mol/L。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述稳定剂的添加量为浓度为500μg/mL。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3)中，离心速率为500-3000转/分，离心时间为1-5分钟。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述步骤3)中，离心速率为3000转/分，离心时间为5分钟。