CN105106174A - 一种核-壳双层微球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种核-壳双层微球的制备方法。步骤：(1)油相A：含药物、聚缩酮或其衍生物的有机溶液；油相B：含聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物的有机溶液；合并、混合油相A和油相B，高速搅拌得到A/B相；(2)合并、混合得到的A/B相和溶液C，形成乳剂；溶液C是氯化钠和表面活性剂的水溶液；(3)将上述得到的乳剂低速搅拌1-5h，得到固化微球；(4)将得到的固化微球进行离心、洗涤、冷冻干燥，得到核-壳双层微球。本发明采用聚缩酮或其衍生物作为内核，药物分散在其中，外层聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物包裹，双层微球实现零级释药和脉冲式给药，解决了药物突释较为严重的情况，使得药物可以在体内保持较为恒定速率释放。
Description
技术领域
本发明涉及一种核-壳双层微球及其制备方法，具体涉及一种缩酮或其衍生物-聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物核-壳双层微球及其制备方法。
背景技术
随着生物技术的发展，蛋白、多肽类药物在临床应用也越加广泛，蛋白、多肽类药物具有高活性、特异性强、低毒性、生物功能明确、有利于临床应用等特点；但是其也具有半衰期短、稳定性差、通透性不好等缺点，并且蛋白、多肽类药物使用剂量一般很小，需要长期给药，口服会经过肝脏代谢，发生首过效应使大部分药物失活，影响疗效，因此将其制备成缓释制剂而注射使用是一种有效的途径。
微球制剂是近年来发展起来的药物新剂型，药物分散在基质材料中，经过固化而形成固体实心小球。注射给药后，药物随着骨架降解、溶蚀会缓慢释放出来，以达到缓释的目的。但由于微球表面的粗糙、多孔及表面含有部分药物，因此在释放时会有部分药物快速扩散出来，使体内的血药水平陡然升高，从而产生不良反应，即为突释现象。
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(以下简称PLGA)是目前应用最广泛的生物可降解高分子材料，其是由丙交酯与乙交酯随机聚合而成，具有良好的生物相容性、无毒及可降解性。在蛋白、多肽类药物制剂研究中，大部分选用PLGA作为载体材料。但PLGA也具有一定缺陷性，即PLGA降解产物为乳酸与羟基乙酸，酸性物质的积累会对组织产生一定刺激性，甚至会产生炎症；另一方面，蛋白、多肽类药物包埋于PLGA之中，其降解所产生的酸性环境会对蛋白或多肽的活性产生影响；再者多数PLGA微球表面具有孔隙，存在突释及包封率低的缺点。
为解决蛋白药物在载体材料中不稳定的问题，CN103977410采用聚缩酮(以下简称PCADK)与其他聚合物材料混合作为混合基质，采用复乳-溶剂挥发法来制备长效制剂。由于聚缩酮降解产物为中性，与其它材料混合可降低其它材料尤其是PLGA降解所产生酸性对蛋白药物的影响，但复乳法里的油水界面很容易使蛋白多肽类药物聚集，从而发生构象变化，以致变性。同时该方法制备的微球表现较粗糙，首日突释现象明显，接近15％。
因此，有必要研发一种可解决突释现象且包封率高的药物新剂型。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种可解决突释现象且包封率高的核-壳双层微球的制备方法。
具体来说，本发明提供了如下技术方案：
一种核-壳双层微球的制备方法，步骤如下：
(1)制备两种单独的油相，分别是油相A：含有药物、聚缩酮或其衍生物的有机溶液；油相B：含有聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物的有机溶液；
合并、混合油相A和油相B，高速搅拌得到A/B相，即o/o相；
所述聚缩酮或其衍生物与聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物重量比9:1-1:9，优选为6:4-2:8，更优选为3:7-2:8；
(2)合并、混合步骤(1)得到的A/B相和溶液C，形成乳剂，即o/o/w相；
所述溶液C是重量百分比浓度为0.5-10％的氯化钠和重量百分比浓度为0.5-5％的表面活性剂的水溶液；
(3)将步骤(2)得到的乳剂低速搅拌1-5h，得到固化微球；
(4)将步骤(3)得到的固化微球进行离心、洗涤、冷冻干燥，得到核-壳双层微球。
进一步，所述步骤(1)中的药物为生物大分子药物，包括蛋白多肽类大分子药物、核酸、抗体、疫苗和多糖中的一种。
进一步，所述步骤(1)中的油相A与油相B中聚合物质量浓度分别为5-20％，优选为10-15％。
进一步，所述步骤(1)中的聚缩酮通过1,4-环己烷二甲醇与2,2-二甲氧基丙烷聚合而成，具有缩酮单元结构，缩酮单元中含有两个氧原子，其重均分子量为2000～10000。
进一步，所述步骤(1)中的聚缩酮衍生物为醇类衍生物，优选为二醇类衍生物，其重均分子量为2000～100000。
进一步，所述步骤(1)中的聚乳酸-羟基乙酸共聚物为未封端的丙交酯-乙交酯共聚物，其特性粘度为0.1～0.35dl/g；其重均分子量为4000～45000；所述丙交酯与乙交酯的摩尔比为50:50～75:25。
进一步，所述步骤(1)中的聚乳酸-羟基乙酸共聚物为未封端的丙交酯-乙交酯共聚物，其特性粘度为0.4～0.9dl/g；其重均分子量为50000～145000；所述丙交酯与乙交酯的摩尔比为65:35～90:10
进一步，所述步骤(1)的有机溶液，所述有机溶液中的有机溶剂是二氯甲烷、乙酸乙酯、庚烷、丙酮、乙腈及氯仿中的至少一种。
进一步，所述步骤(2)的表面活性剂为聚乙烯醇、二-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、聚乙二醇、聚山梨酯、司盘和泊洛沙姆中的一种。
本发明还提供一种上述制备方法制备的核-壳双层微球，所述核-壳双层微球包括核和包围在所述核周围的壳，所述核是以聚缩酮或其衍生物为载体材料包裹药物构成，所述壳是聚乳酸-羟基乙酸共聚物构成。
本发明另提供一种上述制备方法制备的核-壳双层微球，所述核-壳双层微球包括核和包围在所述核周围的壳，所述核是以聚缩酮或其衍生物为载体材料包裹药物构成，所述壳是聚乳酸构成。
本发明采用聚缩酮或其衍生物作为内核，药物分散在其中，外层PLGA或PLA包裹，双层微球实现零级释药和脉冲式给药，解决了普通微球突释较为严重的情况，使得药物可以在体内保持较为恒定速率释放。
附图说明
图1为本发明实施例一中的载有胰岛素的PCADK-PLGA核-壳双层微球的扫描电镜照片；
图2为本发明实施例一中的载有胰岛素的PCADK-PLGA核-壳双层微球的光学显微镜照片；
图3为本发明实施例一中的载有胰岛素的PCADK-PLGA核-壳双层微球的体外释放曲线；
图4为本发明实施例二中的载有牛血清白蛋白的PCADK-PLGA核-壳双层微球的扫描电镜照片；
图5为本发明实施例二中的载有牛血清白蛋白的PCADK-PLGA核-壳双层微球的光学显微镜照片；
图6为本发明实施例二中的载有牛血清白蛋白的PCADK-PLGA核-壳双层微球的体外释放曲线；
图7为本发明对比例一中的载有胰岛素的PCADK单层微球的扫描电镜照片；
图8为本发明对比例一中的载有胰岛素的PCADK单层微球的体外释放曲线。
具体实施方式
本发明提供了用于制备可以延迟特性释放物质如小分子药物、蛋白质和多肽或活性成分的微球的方法。
步骤如下：
(1)制备两种单独的油相，分别是油相A：含有药物、聚缩酮或其衍生物的有机溶液；油相B：含有聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物的有机溶液；
合并、混合油相A和油相B，高速搅拌得到A/B相，即o/o相；
所述聚缩酮或其衍生物与聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物重量比9:1-1:9，优选为6:4-2:8，更优选为3:7-2:8；
(2)合并、混合步骤(1)得到的A/B相和溶液C，形成乳剂，即o/o/w相；
所述溶液C是重量百分比浓度为0.5-10％的氯化钠和重量百分比浓度为0.5-5％的表面活性剂的水溶液；
(3)将步骤(2)得到的乳剂低速搅拌1-5h，得到固化微球；
(4)将步骤(3)得到的固化微球进行离心、洗涤、冷冻干燥，得到核-壳双层微球。
在本发明中，步骤(1)被认为是重要的，本发明先分别制备油相A和油相B，再将油相A加到油相B中，得到A/B相，即油包油乳剂，具体混合为：在13500rpm高速剪切的条件下，逐滴地将油相A滴加到油相B中，由于油相A与油相B中的聚合物质量浓度分别为15％和10％，且B相体积远大于A相，当油相A滴加到油相B中时，可在一定时间内形成o/o液滴。本发明总聚合物最佳质量浓度为10-15％，当超过20％甚至更高时，聚合物溶液较粘稠，有机溶剂较难挥发，两种聚合物材料易混合在一起，不易发生相分离，且A相与B相聚合物质量浓度具有一定浓度差更有利于相分离的发生，从而形成双层微球。
下面通过实施例进一步详细说明本发明核-壳双层微球。
实施例一
载有胰岛素的PCADK-PLGA核-壳双层微球
(1)制备两种单独的油相，分别是油相A：含有15mg的胰岛素和90mg的PCADK的二氯甲烷0.6ml，具体为将胰岛素通过超声、涡旋等方法溶解或分散于溶有PCADK的二氯甲烷中；油相B：含有210mg的PLGA的二氯甲烷2.1ml；
合并、混合油相A和油相B，13500rpm高速剪切30s得到A/B相(o/o)；
所述PCADK与PLGA重量比为3:7；
其中油相A中聚合物质量浓度为15％(w/v)；
其中油相B中聚合物质量浓度为10％(w/v)；
(2)合并、混合步骤(1)得到的A/B相和溶液C，形成乳剂；
所述溶液C即是水相，具体的溶液C是重量百分比浓度为0.5-10％的氯化钠和重量百分比浓度为0.5-5％的表面活性剂的水溶液，所述水溶液的体积为100-500mL；
本发明中A/B相和水相溶液C的混合，具体混合时，在1500rpm搅拌下，将A/B相滴加到水相C中，形成o/o/w相；
(3)将步骤(2)得到的乳剂200rpm低速搅拌1-5h，得到固化微球；
(4)将步骤(3)得到的固化微球进行离心、洗涤、冷冻干燥，得到核-壳双层微球。
其中PCADK或其衍生物通过1,4-环己烷二甲醇与2,2-二甲氧基丙烷聚合而成，具有缩酮单元结构，缩酮单元中含有两个氧原子，其重均分子量为2000～10000，优选为6000～9000；进一步的，聚缩酮衍生物主要指醇类衍生物，尤其为二醇类衍生物。
本发明所用的PLGA可分两种，一种是低特性粘度未封端的PLGA，另一种史高特性粘度未封端的PLGA。低特性粘度为0.1～0.35dl/g，优选为0.2～0.3dl/g；其重均分子量为4000～45000，优选为15000～35000；高特性粘度为0.4～0.9dl/g，优选为0.45～0.55dl/g；其重均分子量为50000～145000，优选为55000～85000。低特性粘度未封端的PLGA中丙交酯与乙交酯的摩尔比为50:50～75:25，优选为50:50；高特性粘度未封端的PLGA中丙交酯与乙交酯的摩尔比为65:35～90:10，优选为75:25。
作为本发明的实施例，其中二氯甲烷可替代为乙酸乙酯、庚烷、丙酮、乙腈或氯仿。
作为本发明的实施例，所述表面活性剂可以为聚乙烯醇、二-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、聚乙二醇、聚山梨酯、司盘和泊洛沙姆中的一种。
载有胰岛素的PCADK-PLGA核-壳双层微球的扫描电镜照片见图1，光学显微镜照片见图2，体外释放曲线见图3；结果表明，从扫描电镜照片可以看出微球形态圆整、光滑，粒径大小均一不黏连；光学显微镜照片中呈现明显的双层结构。
实施例二
载有牛血清白蛋白的PCADK-PLGA核-壳双层微球
与实施例一中的制备载有胰岛素的PCADK-PLGA核-壳双层微球的方法相同，区别在于：
制备两种单独的油相时，分别是油相A：含有10mg的牛血清白蛋白和45mg的PCADK的二氯甲烷0.3ml，具体为将药物通过超声、涡旋等方法溶解或分散于溶有PCADK的二氯甲烷中；油相B：含有180mg的PLGA的二氯甲烷1.8ml；
所述PCADK与PLGA重量比为2:8。
载有牛血清白蛋白的PCADK-PLGA核-壳双层微球的扫描电镜照片见图4，光学显微镜照片见图5，体外释放曲线见图6；结果显示，微球形态圆整、光滑，粒径大小均一不黏连，显微镜照片可见双层结构。
本发明核-壳双层微球包括核和包围在所述核周围的壳，所述核是以聚缩酮或其衍生物为载体材料包裹药物构成，所述壳是聚乳酸-羟基乙酸共聚物或聚乳酸构成。
作为本发明的实施例，采用PCADK作为内核，药物分散在其中，外层PLGA包裹。本发明制备的双层微球，外层PLGA随着时间延长产生降解，PLGA可生物降解、不产生有毒产物，降解产物为酸性，由于聚缩酮中缩酮键具有pH敏感性，会在酸性条件下加快降解，降解产物为中性，对蛋白、多肽类药物活性无影响，并且其所发生的溶胀状态对于生物大分子药物而言也起到保护作用，保证其较高的活性。
本发明双层微球不但可以实现零级释药和脉冲式给药，其还重点解决了药物突释较为严重的情况，使得药物可以在体内保持较为恒定速率释放。
对比例一
载有胰岛素的PCADK单层微球制备
(1)将15mg的胰岛素与300mg的PCADK在13500rpm均质条件下，分散于2ml二氯甲烷溶液中，持续1-5分钟，即得油包固液滴(s/o)；
(2)将步骤(1)得到的液滴在搅拌条件下滴加到百分比浓度为0.5-10％的氯化钠和0.5-10％的表面活性剂的水溶液100-500mL中形成乳滴；200rpm低速搅拌1-5h，挥发有机溶剂，固化微球；
(3)将步骤(2)所得离心，收集微球，去离子水洗涤微球3-5次，转移至培养皿中，冷冻干燥得到微球。
其电镜照片见图7，体外释放曲线见图8；结果显示，形态圆整，粒径大小均一不黏连；但不同于本发明实施例一中的产物表面光滑，对比例一中的产物表面具有孔隙，在释放时会有部分药物快速扩散出来，使体内的血药水平陡然升高，从而产生不良反应。
对比例二
载有牛血清白蛋白的PCADK单层微球制备
(1)将15mg的牛血清白蛋白与300mg的PCADK在13500rpm均质条件下，溶解于2ml二氯甲烷溶液中,持续1-5分钟，即得油包油液滴(o/o)；
(2)把步骤(1)得到的液滴在搅拌条件下滴加到百分比浓度为0.5-10％的氯化钠和0.5-10％的表面活性剂的水溶液100-500ml中形成乳滴；200rpm低速搅拌1-5h，挥发有机溶剂，固化微球；
(3)将步骤(2)所得离心，收集微球，去离子水洗涤微球3-5次，转移至培养皿中，冷冻干燥得到微球。
通过实施例与对比例的体外释放曲线图中可看出，实施例中药物累积释放度随时间增加稳定，释放曲线近乎成直线，药物接近零级释放；而且在24小时内，药物释放低于10％，与对比例中普通单层聚缩酮微球相比，其明显解决了聚缩酮微球24小时释放量超过40％的突释问题。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，作为本发明的实施例，所述药物可为小分子药物和生物大分子药物。小分子药物为盐酸阿霉素、盐酸表阿霉素、两性霉素B、罗替戈汀、石杉碱甲、利培酮、纳曲酮和紫杉醇中的一种；生物大分子药物为蛋白多肽类大分子药物、核酸、抗体、疫苗和多糖中的一种。其中蛋白多肽类大分子药物可为：促红细胞生成素、干扰素、生长激素、表皮生长因子、白细胞介素、集落刺激因子、凝血因子、重组胰岛素、骨形成蛋白、组织多肽抗原、甲状旁腺激素及其衍生物等。
对于生物大分子药物而言，其自身结构较为复杂，很容易在制备、保存或释放过程中由于体内外环境而经受化学降解或物理变化，从而丧失活性。例如蛋白质是由一条或一条以上的多肽链按照其特定方式结合而成的高分子化合物，肽链折叠或螺旋构成一定的空间结构，从而发挥某一特定功能，但在外界物理、化学条件刺激下，蛋白质侧链或其肽链易断裂或发生聚集形变，从而破坏蛋白质的天然构象，进而生物活性丧失。因此，在制备蛋白、多肽类药物制剂时，条件要求苛刻，以防蛋白、多肽类药物结构发生改变，降低活性。本发明的制备方法得到了解决突释现象且包封率高的核-壳双层微球。
权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在本发明的权利要求书的范围内。
Claims (11)
1.一种核-壳双层微球的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)制备两种单独的油相，分别是油相A：含有药物、聚缩酮或其衍生物的有机溶液；油相B：含有聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物的有机溶液；
合并、混合油相A和油相B，高速搅拌得到A/B相，即o/o相；
所述聚缩酮或其衍生物与聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物重量比为9:1-1:9；
(2)合并、混合步骤(1)得到的A/B相和溶液C，形成乳剂，即o/o/w相；
所述溶液C是重量百分比浓度为0.5-10％的氯化钠和重量百分比浓度为0.5-5％的表面活性剂的水溶液；
(3)将步骤(2)得到的乳剂低速搅拌1-5h，得到固化微球；
(4)将步骤(3)得到的固化微球进行离心、洗涤、冷冻干燥，得到核-壳双层微球。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的药物为生物大分子药物，包括蛋白多肽类大分子药物、核酸、抗体、疫苗和多糖中的一种。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的油相A与油相B中聚合物质量浓度分别为10-15％。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的聚缩酮通过1,4-环己烷二甲醇与2,2-二甲氧基丙烷聚合而成，具有缩酮单元结构，缩酮单元中含有两个氧原子，其重均分子量为2000～10000。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的聚缩酮衍生物为醇类衍生物，其重均分子量为2000～100000。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的聚乳酸-羟基乙酸共聚物为未封端的丙交酯-乙交酯共聚物，其特性粘度为0.1～0.35dl/g；其重均分子量为4000～45000；所述丙交酯与乙交酯的摩尔比为50:50～75:25。
7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的聚乳酸-羟基乙酸共聚物为未封端的丙交酯-乙交酯共聚物，其特性粘度为0.4～0.9dl/g；其重均分子量为50000～145000；所述丙交酯与乙交酯的摩尔比为65:35～90:10。
8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的有机溶液，所述有机溶液中的有机溶剂是二氯甲烷、乙酸乙酯、庚烷、丙酮、乙腈及氯仿中的至少一种。
9.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的表面活性剂为聚乙烯醇、二-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、聚乙二醇、聚山梨酯、司盘和泊洛沙姆中的一种。
10.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的核-壳双层微球，其特征在于，所述核-壳双层微球包括核和包围在所述核周围的壳，所述核是以聚缩酮或其衍生物为载体材料包裹药物构成，所述壳是聚乳酸-羟基乙酸共聚物构成。
11.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的核-壳双层微球，其特征在于，所述核-壳双层微球包括核和包围在所述核周围的壳，所述核是以聚缩酮或其衍生物为载体材料包裹药物构成，所述壳是聚乳酸构成。
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