CN104958767A - 一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法 - Google Patents

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王昕�
陈频
陈尚能
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Abstract

本发明提供了一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法，本发明制备的粒子单个状态分散，且乳化剂较容易清洗。经红外表面ATR的红外检测，pH敏感环糊精纳米粒子表面吸附了一层乳化剂，而本发明所用的乳化剂为天然双亲性大分子，具有良好的生物相容性。本发明提供的一种制备生物相容性pH敏感环糊精纳米粒子的方法简单有效，具有较大的社会效益和经济效益。

Description

一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种载药可注射性复合水凝胶的制备。
背景技术
pH敏感环糊精是一种新近出现的一种具有pH响应的特性的环糊精衍生物，由于其pH响应性、良好的生物相容性、成为药物控释系统特别是药物控释微/纳米粒子领域的新宠。而pH敏感环糊精纳米粒子的制备是沿用原先具有油溶性的聚乳酸纳米纳米粒子的方法，且制备过程中使用的溶剂、环境的温度、稳定剂的种类以及搅拌速率最终均会影响制备得到的粒子的各方面性能。乳化-溶剂挥发法制备聚合物粒子是众多制备方法中最常用的一种方法。其制备的一般过程是：利用乳化的方法将溶液有聚合物的有机相分散到含有分散剂或者乳化剂的连续相中形成乳液，待乳液液滴中的有机溶剂挥发后，得到固化的聚合物粒子的一种方法。根据所用连续相类型的不同这种方法分成水相和油相两种，当水相为连续相时，又可分为单乳液与双乳液乳化-溶剂挥发法两类。
单乳液(O/W)法：在这种方法中，首先溶解有聚合物的油相在含有分散剂的水相中被乳化形成乳液，之后，由于乳液液滴中有机溶剂的挥发，使溶有聚合物的乳液液滴慢慢固化、变小，最终成为包埋有药物的聚合物微米或者纳米粒子，这种方法一般适用于油溶性药物的包埋。
双乳液(W/O/W)法：这种制备聚合物粒子的方法是由单乳液法进一步发展得到的，利用这种方法可以实现水溶性药物或者蛋白质等生物大分子在聚合物微/纳米粒子中的包埋。其基本过程是，首先药物或生物大分子溶解于水中形成内水相，聚合物溶解在有机溶剂中形成油相，两者混合、乳化形成初乳(W/O)后，将初乳迅速倒入到含有分散剂的水中(外水相)，经过再次乳化、分散，最后利用持续搅拌，保证乳液的稳定以及促进溶剂挥发，从而固化形成聚合物微/纳米粒子。
虽然基于乳化-溶剂挥发的方法制备粒子的过程简便，但是在制备过程中仍需优化一些条件以制备得到符合要求的聚合物粒子。在利用乳化-溶剂挥发的方法制备聚合物粒子时，主要有以下几个因素影响粒子性质：(1)溶剂用于溶解聚合物的溶剂必须与连续相也不互溶。而且溶剂的沸点必须小于连续相的沸点，以保证溶解聚合物的有机溶剂在制备过程中完全挥发。常用的符合上述要求的溶剂为无毒的乙酸乙酯和毒性相对较小的二氯甲烷；(2)分散剂分散剂在乳化过程中得到的有机小液滴表面形成一层保护层，从而影响形成的粒子的性能。最常用于制备粒子的分散剂可以是亲水的聚合物粒子、阴离子或阳离子分散剂等。其中聚乙烯醇(PVA)是最为常用。
最近的研究显示，对于加入PVA分散剂制备得到的聚合物粒子，粒子表面的分散剂无法通过洗涤和纯化除尽，且在分散剂容易与环糊精衍生物发生粘粘，使得在洗涤过程中损失了大量的纳米粒子。此外，当分散剂无法完全除去时，粒子的表面特性以及对药物的控释能力都会受残余在粒子表面的分散剂影响。
发明内容
本发明提出了解决现有技术不足的方案，提出了一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法，克服纳米粒子制备过程中的不足。本发明提供了一种简便实用的方法制备聚合物纳米粒子，方便收集与提存，并在制备的同时为粒子的进一步功能化创造条件，使粒子表面引入一些活性的基团以利于表面靶向基团的修饰等。
本发明通过通过缩醛化反应得到具有pH敏感特性的环糊精，具有pH敏感特性的环糊精是公开技术(见专利申请号：2010101817859)，通过以具有双亲基团的生物大分子为乳化剂利用乳液挥发法制备含具有pH敏感特性的环糊精纳米粒子。
为解决现有技术的不足，本发明提出了一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法，：包括以下步骤：
步骤1：制备具有pH敏感特性的环糊精；
步骤2：制备质量体积比为1％-20％的环糊精/二氯甲烷溶液；
步骤3：将步骤2中的溶液密封冰浴超声粉碎2-5分钟；
步骤4：向步骤3的溶液中加入浓度为质量体积比0.1％-10％的乳化剂/PBS溶液，环糊精/二氯甲烷溶液与乳化剂/PBS溶液的体积比2：1-20：1，所述乳化剂为天然的蛋白质和多糖衍及其生物；
步骤5：密封超声波细胞粉碎3-5分钟形成初乳液；
步骤6：向步骤5的初乳液中加入质量体积比为0.03％-5％的乳化剂/PBS溶液得到混合乳液，初乳液与乳化剂/PBS溶液的体积比为2：1-1：10；
步骤7：在磁力搅拌器1300-1500r/min下搅拌8-10小时，让有机溶剂充分蒸发形成含抗肿瘤药物的pH敏感特性的环糊精纳米粒子的乳液；
步骤8：将液体在10000r/min速度下离心10分钟，得到沉淀物，之后再用碱性水水洗多次，离心，除去乳化剂。
所述步骤2中，环糊精/二氯甲烷溶液的浓度为质量体积比优选5％-15％。
所述的环糊精/二氯甲烷溶液浓度质量体积比最优为9％-11％。
所述步骤4中，所述乳化剂为天然的蛋白质和多糖衍及其生物。
所述乳化剂优选牛血清白蛋白、明胶、氨基改性的透明质酸衍生物、改性的壳聚糖衍生物。
所述步骤4中，所述的乳化剂/PBS溶液浓度为质量体积比0.5％-3％。
所述的乳化剂/PBS溶液浓度为质量体积比优选0.8％-1.2％。
所述步骤4中，所述的环糊精/二氯甲烷溶液与乳化剂/PBS溶液的体积比5：1-15：1。所述的环糊精/二氯甲烷溶液与乳化剂/PBS溶液的体积比优选9：1-10：1。
所述步骤6中，所加入的乳化剂/PBS溶液浓度为0.1％-1％(w/v)。所述的乳化剂/PBS(pH＝7.5)溶液浓度为质量体积比优选0.3％-0.5％(w/v)。
所述步骤6中，所述的初乳液与乳化剂/PBS溶液的体积比为1：1-1：5。所述的初乳液与乳化剂/PBS溶液的体积比优选1：2-1：3。
乳化剂/PBS溶液PH＝7.5
本发明的有益效果：
1.实施例中所得粒子在后期的清洗过程中产率较高，所得粒子成单个状态分散，较少出现粘粘的状况如图1所示，而对比例中出现较为严重的粘粘的情况且产率较低。此外，实验过程中发现明胶类的生物大分子比较容易清洗，一般清洗5次，在离心的上清液中就检测不到明教的存在，而传统的PVA乳化剂较难清洗，清洗10次后依然在离心的上清液中发现PVA的存在。
2.经红外表面ATR的红外检测，pH敏感环糊精纳米粒子表面吸附了一层乳化剂，而本发明所用的乳化剂为天然双亲性大分子(如BSA，明胶)，具有良好的生物相容性。这点发明人在过去的实验中已经证实如图2所示(其中聚酰胺(PEI)与聚乙烯醇(PVA)一样为人工合成高分子乳化剂；而BSA与明胶均为蛋白质类的生物大分子，具有相似的结构)。图2中为与此发明方法制备的聚乳酸纳米(PLGA)粒子，可以看出以BSA为乳化剂的纳米粒子可以使各种细胞均具有更好的活性。而材料的生物相容性都是来着材料表面，因此我们得出结论此方法制备的pH敏感环糊精纳米粒子具有生物相容性。
3.本发明提供的一种制备生物相容性pH敏感环糊精纳米粒子的简单有效的方法，具有较大的社会效益和经济效益。
附图说明：
图1是实施例1pH敏感环糊精纳米粒子的扫描电镜图；
图2是实施例2的pH敏感环糊精纳米粒子的扫描电镜图；
图3是实施例3的pH敏感环糊精纳米粒子的扫描电镜图；
图4是实施例4的pH敏感环糊精纳米粒子的扫描电镜图；
图5是实施例5的pH敏感环糊精纳米粒子的扫描电镜图；
图6是实施例6的pH敏感环糊精纳米粒子的扫描电镜图；
图7是对比例的pH敏感环糊精纳米粒子的扫描电镜图；
图8是不同分散剂制备得到的粒子与不同血液细胞共培养24小时对细胞的毒性
具体实施方式
产率的测定＝投料的总质量/清洗后得到的纳米粒子的总质量
实施例1
将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解二氯甲烷中形成环糊精/二氯甲烷溶液，浓度为10％(w/v)，密封冰浴超声粉碎2min；再加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH＝7.5)溶液，浓度为1％(w/v)；水油比为6：1；密封超声波细胞粉碎3min形成初乳液，接着加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH＝7.5)溶液得到混合乳液，浓度为0.3％(w/v)；初乳液与混合乳液比为1：2，在磁力搅拌器1300r/min下搅拌10h，让有机溶剂充分蒸发形成pH敏感特性的环糊精纳米粒子的乳液。然后将液体离心(10000r/min)10min，得到沉淀物，之后再用碱性水水洗、离心，除去乳化剂，此过程反复5次。
实施例1产率89％。
实施例2
将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解二氯甲烷中形成环糊精/二氯甲烷溶液，浓度为10％(w/v)，密封冰浴超声粉碎2min；再加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH＝7.5)溶液，浓度为5％(w/v)；水油比为6：1；密封超声波细胞粉碎3min形成初乳液，接着加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH＝7.5)溶液得到混合乳液，浓度为1.5％(w/v)；初乳液与混合乳液比为1：2，在磁力搅拌器1300r/min下搅拌10h，让有机溶剂充分蒸发形成pH敏感特性的环糊精纳米粒子的乳液。然后将液体离心(10000r/min)10min，得到沉淀物，之后再用碱性水水洗、离心，除去乳化剂，此过程反复5次。
实施例2产率52％。
实施例3
将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解二氯甲烷中形成环糊精/二氯甲烷溶液，浓度为10％(w/v)，密封冰浴超声粉碎2min；再加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH＝7.5)溶液，浓度为3％(w/v)；水油比为6：1；密封超声波细胞粉碎3min形成初乳液，接着加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH＝7.5)溶液得到混合乳液，浓度为1％(w/v)；初乳液与混合乳液比为1：2，在磁力搅拌器1300r/min下搅拌10h，让有机溶剂充分蒸发形成pH敏感特性的环糊精纳米粒子的乳液。然后将液体离心(10000r/min)10min，得到沉淀物，之后再用碱性水水洗、离心，除去乳化剂，此过程反复5次。
实施例3产率78％。
实施例4
将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解二氯甲烷中形成环糊精/二氯甲烷溶液，浓度为5％(w/v)，密封冰浴超声粉碎2min；再加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH＝7.5)溶液，浓度为3％(w/v)；水油比为6：1；密封超声波细胞粉碎3min形成初乳液，接着加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH＝7.5)溶液得到混合乳液，浓度为1％(w/v)；初乳液与混合乳液比为1：2，在磁力搅拌器1300r/min下搅拌10h，让有机溶剂充分蒸发形成pH敏感特性的环糊精纳米粒子的乳液。然后将液体离心(10000r/min)10min，得到沉淀物，之后再用碱性水水洗、离心，除去乳化剂，此过程反复5次。
实施例4产率75％。
实施例5
将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解二氯甲烷中形成环糊精/二氯甲烷溶液，浓度为15％(w/v)，密封冰浴超声粉碎2min；再加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH＝7.5)溶液，浓度为3％(w/v)；水油比为6：1；密封超声波细胞粉碎3min形成初乳液，接着加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH＝7.5)溶液得到混合乳液，浓度为1％(w/v)；初乳液与混合乳液比为1：2，在磁力搅拌器1300r/min下搅拌10h，让有机溶剂充分蒸发形成pH敏感特性的环糊精纳米粒子的乳液。然后将液体离心(10000r/min)10min，得到沉淀物，之后再用碱性水水洗、离心，除去乳化剂，此过程反复5次。
实施例5产率81％。
实施例6
将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解二氯甲烷中形成环糊精/二氯甲烷溶液，浓度为10％(w/v)，密封冰浴超声粉碎2min；再加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH＝7.5)溶液，浓度为3％(w/v)；水油比为10：1；密封超声波细胞粉碎3min形成初乳液，接着加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH＝7.5)溶液得到混合乳液，浓度为1％(w/v)；初乳液与混合乳液比为1：2，在磁力搅拌器1300r/min下搅拌10h，让有机溶剂充分蒸发形成pH敏感特性的环糊精纳米粒子的乳液。然后将液体离心(10000r/min)10min，得到沉淀物，之后再用碱性水水洗、离心，除去乳化剂，此过程反复5次。
实施例6产率63％。
对比例
0.1gpH敏感环糊精衍生物加入到1mL二氯甲烷中，密封冰浴超声粉碎2min，再加入10mL1wt％聚乙烯醇/PBS(pH＝7.5)溶液，密封超声波细胞粉碎3min，接着加入20mL 0.3wt％聚乙烯醇/PBS(pH＝7.5)溶液得到初级混合乳液，在磁力搅拌器1300r/min下搅拌10h，让有机溶剂蒸发，然后将液体离心(10000r/min)10min，得到沉淀物，之后再用碱性水水洗，离心，除去聚乙烯醇，此过程反复10次。
对比例产率21％。
在不违反本发明思想的前提下，本领域的一般技术人员可以进行同等替换，也可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备具有pH敏感特性的环糊精；
步骤2：制备质量体积比为1%-20%的环糊精/二氯甲烷溶液；
步骤3：将步骤2中的溶液密封冰浴超声粉碎2-5分钟；
步骤4：向步骤3的溶液中加入浓度为质量体积比0.1%-10%的乳化剂/PBS溶液，环糊精/二氯甲烷溶液与乳化剂/PBS溶液的体积比2：1-20：1，所述乳化剂为天然的蛋白质和多糖衍及其生物；
步骤5：密封超声波细胞粉碎3-5分钟形成初乳液；
步骤6：向步骤5的初乳液中加入质量体积比为0.03%-5%的乳化剂/PBS溶液得到混合乳液，初乳液与乳化剂/PBS溶液的体积比为2：1-1：10；
步骤7：在磁力搅拌器1300-1500r/min下搅拌8-10小时，让有机溶剂充分蒸发形成含抗肿瘤药物的pH敏感特性的环糊精纳米粒子的乳液；
步骤8：将液体在10000r/min速度下离心10分钟，得到沉淀物，之后再用碱性水水洗多次，离心，除去乳化剂。
2.根据权利要求1所述的一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，环糊精/二氯甲烷溶液的浓度为质量体积比5%-15%。
3.根据权利要求1所述的一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，所述乳化剂为牛血清白蛋白、明胶、氨基改性的透明质酸衍生物、改性的壳聚糖衍生物。
4.根据权利要求1所述的一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，所述的乳化剂/PBS溶液浓度为质量体积比0.5%-3%。
5.根据权利要求4所述的一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，所述的乳化剂/PBS溶液浓度为质量体积比0.8%-1.2%。
6.根据权利要求1所述的一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，所述的环糊精/二氯甲烷溶液与乳化剂/PBS溶液的体积比5：1-15：1。
7.根据权利要求6所述的一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法，其特征在于：所述的环糊精/二氯甲烷溶液与乳化剂/PBS溶液的体积比9：1-10：1。
8.根据权利要求1所述的一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤6中，所加入的乳化剂/PBS溶液浓度为质量体积比0.1%-1%。
9.根据权利要求8所述的一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述的乳化剂/PBS溶液浓度为质量体积比0.3%-0.5%。
10.根据权利要求1所述的一种具有生物相容性的pH敏感环糊精纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤6中，所述的初乳液与乳化剂/PBS溶液的体积比为1：1-1：5。
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