CN105030699A - 有序释放生长因子与抗生素的复合微球及制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有序释放生长因子与抗生素的复合微球及其制备方法和应用，采用乙二醇壳聚糖修饰共载生长因子与抗生素的PLGA微球，其中抗生素包载于乙二醇壳聚糖外壳，生长因子包载在PLGA内核；复合微球具有有序释放功能，外壳的抗生素释放较快，可实现快速消炎作用，内核的生长因子缓慢释放，诱导组织再生。本发明制备的复合微球药物包封率高，制备工艺简单，易于实现产业化；可应用于病缺损牙周组织、骨或软骨组织修复载体材料的制备。

Description

有序释放生长因子与抗生素的复合微球及制备方法和应用

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种有序释放生长因子与抗生素的复合微球及其制备方法和应用。

背景技术

软、硬组织病缺损通常伴随感染，要实现组织病缺损的再生修复，首先要消除炎症。因此，在临床上迫切需要发明一种可实现生长因子与抗生素有序释放的药物载体，快速抑制炎症的同时持续诱导病缺损组织的修复。目前，高分子载药微球受到人们的广泛关注，因为其具有缓释药物和定向给药的作用，可提高药物的生物利用度；此外，微球可通过皮下埋植、注射和关节给药使用。

聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）是由乳酸和羟基乙酸人工合成的高分子聚合物，它具有良好的生物相容性和可控的生物降解性，它们的降解产物能够参与人体的新陈代谢。目前，PLGA已被美国食品管理局(FDA)批准用于人体。因此，PLGA微球作为缓释给药输送系统，具有十分广泛的应用前景，但也存在一些缺点，如药物缓释初期会出现大量突释、微球降解产物产生酸性环境等，限制了PLGA微球的实际应用。如何克服PLGA微球的大量突释、并实现生长因子与抗生素的有序释放，达到快速消炎与持续诱导病缺损组织修复的目的，是本技术领域的一个重要研究方向。

目前，通常采用改进制备条件改善突释问题，如在微球表面包裹隔离层，加快溶剂挥发等方法。乙二醇壳聚糖（GC）是壳聚糖的衍生物，不仅具有壳聚糖良好的生物相容性、生物可降解性、无毒性等优点，而且它克服了壳聚糖只能在酸性条件下溶解的不足，在任何pH值条件下均能溶解，制备条件更温和。利用GC修饰PLGA微球可增加微球的细胞粘附性、减少突释。

因此，本发明结合PLGA与GC的优点，制备GC修饰共载生长因子与抗生素的PLGA微球，有望实现快速消炎与持续诱导病缺损组织修复的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有序释放生长因子与抗生素的复合微球，该微球可改善生长因子突释现象，并实现抗生素与生长因子的有序释放，快速抑制炎症的同时持续诱导病缺损组织修复，且其制备过程简单、价廉易得。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种有序释放生长因子与抗生素的复合微球是由GC修饰共载生长因子与抗生素的PLGA微球，其中抗生素包载于GC外壳，生长因子包载在PLGA内核；微球具有有序释放功能，外壳的抗生素释放较快，可实现快速消炎作用，内核的生长因子缓慢释放，诱导组织再生。

制备方法包括如下步骤：

1）将1~50μg/mL的生长因子水溶液缓慢滴加至20~120mg/mL的PLGA溶液，采用高速匀质机在6000~20000r/min乳化1~5min得到初乳W1/O；

2）将GC与抗生素溶解于聚乙烯醇(PVA)水溶液，得到GC/抗生素/PVA溶液；

3）将步骤1）得到的初乳W1/O缓慢滴加到步骤2）得到的GC/抗生素/PVA溶液中，采用匀质机在800~12000r/min搅拌2~15min得到复乳W1/O/W2；

4）将复乳搅拌4~48h，去离子水离心洗涤，冷冻干燥，得到共载生长因子与抗生素的复合微球。

所述PLGA的粘度为0.4-2.0dL/g；PLGA中乳酸与乙醇酸的摩尔百分比为50:50~85:15；GC的相对分子质量为5~100KDa。

所述的PVA与去离子水的质量体积比为0.5~2%；GC与PVA水溶液的质量体积比为0.2~2%；所述的抗生素与PVA水溶液的质量体积比为0.1~10%。

所述PLGA溶液中的溶剂可为二氯甲烷、氯仿、丙酮和乙腈中的任意一种。

所述的生长因子可为碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、转化生长因子（TGF-β）、表皮生长因子(EGF)、骨形态发生蛋白(BMP)、胰岛素样生长因子（IGF-1、IGF-2）、血小板衍生生长因子（PDGF）、血管内皮生长因子（VEGF）中的一种。

所述的抗生素为β-内酰胺类、大环内酯类、氨基糖苷类、四环素类、氯霉素类、作用于G+/G-细菌的其他抗生素中的任一种水溶性抗生素。

本发明的优点在于：采用在任何pH值水溶液均能溶解的乙二醇壳聚糖修饰共载生长因子与抗生素的PLGA微球，将生长因子与抗生素包载于复合微球不同部位，其中抗生素包载于乙二醇壳聚糖外壳，生长因子包载在PLGA内核。制备的复合微球具有有序释放功能，外壳的抗生素释放较快，可实现快速消炎作用，内核的生长因子缓慢释放，诱导组织再生；复合微球具有良好的生物相容性与生物可降解性，无毒性，可减少生长因子的突释现象，保持抗生素的药效与生长因子的生物活性，且具有较高的药物包封率，制备工艺简单，易于实现产业化；复合微球还具有良好的抑菌消炎与促进细胞增殖作用，用于病缺损牙周组织、骨或软骨组织修复载体材料的制备。

附图说明

图1是复合微球的SEM表面形貌图。

图2是复合微球在PBS缓冲液中生长因子与醋酸氯己定的释放曲线。

具体实施方式

实施例1：一种有序释放生长因子与抗生素复合微球的制备方法

1）将80mgPLGA聚合物溶于2mL二氯甲烷中得到油相；将2μgbFGF溶于200μL去离子水后缓慢滴加至油相中，采用高速匀质机在20000rpm/min乳化1min得到初乳W1/O；

2）将250mgPVA溶于25mL去离子水中，得到1%的PVA水溶液；将50mgGC和125mg醋酸氯己定（CHA）溶于上述PVA水溶液，得到GC/CHA/PVA溶液；

3）将步骤1）得到的初乳W1/O缓慢滴加到步骤2）得到的GC/CHA/PVA溶液中，采用高速匀质机在12000rpm/min搅拌3min即得复乳W1/O/W2；

4）将复乳在800r/min磁力搅拌4h，去离子水离心洗涤5次，冷冻干燥，得到共载生长因子与抗生素的复合微球。

实施例2：一种有序释放生长因子与抗生素复合微球的制备方法

1）将100mgPLGA聚合物溶于2mL二氯甲烷中得到油相；将2μgbFGF溶于200μL去离子水后缓慢滴加至油相中，采用高速匀质机在15000rpm/min乳化1min得到初乳W1/O；

2）将500mgPVA加入到25mL去离子水中，得到2%的PVA水溶液；将125mgGC和25mgCHA溶于上述PVA水溶液，得到GC/CHA/PVA溶液；

3）将步骤1）得到的初乳W1/O缓慢滴加到步骤2）得到的GC/CHA/PVA溶液中，采用高速匀质机在8000rpm/min搅拌3min得到复乳W1/O/W2；

4）将复乳在800r/min磁力搅拌4h，去离子水离心洗涤5次，冷冻干燥，得到共载生长因子与抗生素的复合微球。

实施例3：有序释放生长因子与抗生素复合微球的体外释放实验

1）称取10mg的复合微球放于1mL的PBS溶液中（pH7.4），在37℃、110rpm的条件下振荡，采用BCA试剂盒测定生长因子的释放量并计算其累积释放量；采用紫外-可见分光光度计于253nm处测定醋酸氯己定的释放量并计算其累积释放率。平行三个样，结果表示为平均值±标准差。

2）实验结果：由图2可知，醋酸氯己定的释放速度较快，1周内累计释放超过90%，bFGF释放较慢，说明该复合微球可有序释放生长因子与抗生素，达到快速抑制炎症、持续诱导病缺损组织修复的目的。

实施例4：有序释放生长因子与抗生素复合微球的抑菌实验

1）称取10mg复合微球放于1mL的PBS溶液中（pH7.4），在37℃、110rpm的条件下振荡，3d后收集释放液。将金黄色葡萄球菌培养于0.7%氯化钠肉汤培养基中，在37℃、110rpm的条件下振荡4h后，稀释至10000个/ml，取100μL加入96孔板，再加入10μL释放液，37℃培养箱培养24h后用酶标仪于450nm处测定细菌浓度。

2）实验结果：实验组中金黄色葡萄球菌溶液的吸光度值与浓度在150μg/mL的醋酸氯己定阳性对照组相近，均低于0.2，说明该复合微球中包载的醋酸氯己定可有效抑菌，抑菌效果与阳性对照组相似。

实施例5：有序释放生长因子与抗生素复合微球中生长因子的活性检测

1）实验方案：取10mg复合微球于1mLPBS溶液中（pH7.4）释放，3d后收集释放液。取对数期生长期的MRC-5细胞消化，用含10%FBS的RMPI-1640培养基分散成密度为50000cells/mL，取100μL于96孔板中培养，24h后除去培养基，将释放液和无血清培养基按1:100比例加入96孔板中作为实验组，培养72h，加入MTT溶液（1mg/mL），继续培养4h，终止培养，吸去上清液，加入1mLDMSO，在37℃震荡半小时，使结晶充分溶解，采用酶标仪检测578nm的OD值。

2）实验结果：复合微球的释放液在培养3d后相对细胞增殖率达到115%，说明在微球制备过程中生长因子保持了原有的生物活性，仍具有促进细胞增殖的能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种有序释放生长因子与抗生素的复合微球，其特征在于：所述微球由乙二醇壳聚糖（GC）修饰共载生长因子与抗生素的乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）微球，其中抗生素包载于乙二醇壳聚糖外壳，生长因子包载在乳酸-羟基乙酸共聚物内核。

2.一种有序释放生长因子与抗生素的复合微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将1-50μg/mL的生长因子水溶液缓慢滴加至20~120mg/mL的乳酸-羟基乙酸共聚物溶液，采用高速匀质机在6000~20000r/min乳化1~5min得到初乳W1/O；

2）将乙二醇壳聚糖与抗生素溶解于聚乙烯醇水溶液，得到乙二醇壳聚糖/抗生素/聚乙烯醇溶液；

3）将步骤1）得到的初乳W1/O缓慢滴加到步骤2）得到的乙二醇壳聚糖/抗生素/聚乙烯醇溶液中，采用匀质机在800~12000r/min搅拌2~15min得到复乳W1/O/W2；

4）将复乳搅拌4~48h，去离子水离心洗涤，冷冻干燥，得到共载生长因子与抗生素的复合微球。

3.根据权利要求2所述的有序释放生长因子与抗生素的复合微球的制备方法，其特征在于，所述乳酸-羟基乙酸共聚物的粘度为0.4-2.0dL/g；乳酸-羟基乙酸共聚物中乳酸与乙醇酸的摩尔百分比为50:50~85:15；乙二醇壳聚糖的相对分子质量为5~100KDa。

4.根据权利要求2所述的有序释放生长因子与抗生素的复合微球的制备方法，其特征在于：所述的聚乙烯醇与去离子水的质量体积比为0.5~2%；乙二醇壳聚糖与聚乙烯醇水溶液的质量体积比为0.2~2%；所述的抗生素与聚乙烯醇水溶液的质量体积比为0.1~10%。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述乳酸-羟基乙酸共聚物溶液中的溶剂可为二氯甲烷、氯仿、丙酮和乙腈中的任意一种。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的生长因子可为碱性成纤维细胞生长因子、转化生长因子、表皮生长因子、骨形态发生蛋白、胰岛素样生长因子、血小板衍生生长因子、血管内皮生长因子中的一种。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的抗生素为β-内酰胺类、大环内酯类、氨基糖苷类、四环素类、氯霉素类、作用于G+/G-细菌的其他抗生素中的任一种水溶性抗生素。

8.如权利要求1所述的有序释放生长因子与抗生素的复合微球用于病缺损牙周组织、骨或软骨组织修复载体材料的制备。