CN105963260A - 一种pH敏感型药物微球的制备方法及由该方法制备的pH敏感型药物微球 - Google Patents

一种pH敏感型药物微球的制备方法及由该方法制备的pH敏感型药物微球 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制备海藻酸钠(SA)/羟丙基甲基纤维素(HPMC)/膨润土pH敏感型药物缓释微球的方法。根据本发明的方法通过先将海藻酸钠和羟丙基甲基纤维素聚合改性，然后再与双氯芬酸结合了制备pH敏感型药物缓释微球。本发明制备的pH敏感型药物缓释微球成球性较好，对药物释放媒介有明显的选择性，特别是在酸性环境中药物累积释放量不足1％，能保护治疗肠道疾病的药物不被胃吸收或被胃酶所破坏，延长疗效，提高药物的稳定性，在医药工程领域及生物基材料方面具有广泛的应用前景与优势。

Description

一种pH敏感型药物微球的制备方法及由该方法制备的pH敏感型药物微球
技术领域
本发明涉及医药材料制备领域，具体而言，涉及一种制备海藻酸钠(SA)/羟丙基甲基纤维素(HPMC)/膨润土pH敏感型药物缓释微球的方法及由该方法制备的pH敏感型药物微球。
背景技术
随着医药工业水平的发展，天然化合物以其良好的生物相容性和生物可降解性越来越受到人们的重视，应用于医药卫生制品及食品添加剂的各个领域。而在医药行业的发展过程中，研究开发新型药用辅料，将天然聚合物应用于处方设计中是一个很重要领域。药用辅料的发展在整个制剂技术发展过程中起到关键的作用。同时由于临床需求的不断提高，对缓控释制剂的需求量也在与日俱增。但缓控释材料的局限使得目前能够广泛应用于临床的缓控释制剂的数量还不够理想。
海藻酸钠是天然多糖类化合物，生物相容性好、毒性低，在长期的食品工业生产中已得到广泛的应用，如今在药学领域也展现出很高的应用前景，成为药物研究的又一热点。国内外将海藻酸钠应用于缓释制剂的研究报道有许多：如亲水凝胶骨架片、微球、微囊、脂质体、纳米粒等。海藻酸钠是由1,4-α-D-甘露糖醛酸(M)和1,4-β-L-古罗糖醛酸(G)结构单元组成的线性聚合物，是包括GG以及MM形成的均聚物以及GM形成的交替共聚物。海藻酸钠的分子结构通式式为(C6H7O6Na)m，其化学结构式：
相对分子量在32000-200000范围内。目前，海藻酸钠作为生物医药材料可以和不同的交联剂进行交联而制备出具有一定结构和功能性的水凝胶，尤其是以钙离子交联形成的水凝胶最为常见。这类水凝胶虽然快速方便，但由离子键交联形成的水凝胶在酸性环境和缓冲溶液中不稳定，作为药物载体时容易发生突释现象，并且海藻酸钠的亲水性本身就极强，也是药物突释的一个重要原因。现有技术中药物微球还往往含有重金属离子，如Pb2+、Cd2+、Cu2+等，其对人体健康不利。
因此需要开发一种能够克服现有技术存在的问题，对pH敏感且不含重金属离子的新型的pH敏感型药物缓释微球的新的制备方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，本发明的一个目的是提供一种新型且简单的pH敏感型药物缓释微球制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将海藻酸钠加入到蒸馏水中，搅拌、溶解形成质量百分比浓度为0.1至1wt％海藻酸钠溶液。
(2)将羟丙基甲基纤维素加入到步骤(1)的海藻酸钠溶液中，继续搅拌、溶解，使羟丙基甲基纤维素的质量百分比浓度为0.1至1wt％。
(3)室温至60℃的温度下向(2)中配制的海藻酸钠/羟丙基甲基纤维素加入酸催化剂，将溶液的pH值调到3左右，搅拌进行反应4至8小时。
(4)将双氯芬酸钠加入步骤(3)得到的反应混合溶液中搅拌4至8小时直到双氯芬酸充分溶解，其中所述双氯芬酸钠与所述海藻酸钠溶液和羟丙基甲基纤维素两者的总质量比例为2:1至1:2。
(5)然后向步骤(4)得到的反应混合溶液中加入分散好的质量分数为5％的钙基膨润土悬浊液，继续搅拌至形成均一的溶液。
(6)将步骤(5)中得到的反应混合溶液逐滴滴入到质量百分比浓度为5％的氯化钙溶液中，形成微球。
(7)将步骤(6)中得到的微球用蒸馏水洗涤3-5次，去除残留在微球表面的离子。
(8)将步骤(7)中洗涤后的微球先用液氮冷冻处理，待微球完全冷冻后放入冷冻干燥机，进行冷冻干燥，制得pH敏感型药物缓释微球。
优选地，步骤(1)中所述海藻酸钠溶液的质量百分比浓度为0.4至0.8wt％。
优选地，步骤(2)中溶液中所述羟丙基甲基纤维素的质量百分比浓度为0.4至0.8wt％。
优选地，步骤(2)中所述混合溶液中所述海藻酸钠和所述羟丙基甲基纤维素干重比例为2:1至1:2，例如为2:1、1:1、1:2，优选为1:1。
优选地，步骤(3)中反应为6小时；搅拌速度为400-600rpm/min，优选为500rpm/min。
优选地，步骤(3)中所述酸催化剂为选自盐酸、硫酸和硝酸，优选为硫酸，
优选地，步骤(3)中反应温度为40℃。
优选地，根据本发明的制备方法中仅用水作为溶剂，全程不采用任何有机溶剂。
根据本发明的另一个方面，本发明的一个目的是提供一种新型且简单的pH敏感型药物缓释微球制备方法，所述方法包括以下步骤：
1、海藻酸钠/羟丙基甲基纤维素溶液配制
将2g粉末状的海藻酸钠溶解在250ml的蒸馏水中，于室温、常压下采用磁力搅拌器，进行搅拌处理，待完全溶解后将1g羟丙基甲基纤维素加入上述溶液中，继续搅拌直至完全溶解，制得透明粘稠的混合溶液，其中，搅拌时间为6h，搅拌速度为500rpm/min。
2、化学改性
用质量百分比为95％-98％、浓度为18.4mol/L的硫酸调节上述混合溶液的pH值为3，然后将烧杯置于恒温水浴锅内，在常压下，采用磁力搅拌器搅拌，进行海藻酸钠的化学改性处理，其中改性处理温度为40℃，搅拌速度为500rpm/min，改性处理时间为6小时，静置冷却至室温以备用。
3、微球形成
将上述酯化反应的溶液取20ml置于烧杯中，精确称取0.2g的双氯芬酸钠倒入烧杯，搅拌6h直到双氯芬酸充分溶解，然后再加入已配好的2ml质量分数为5％的钙基膨润土溶液，继续搅拌至形成均一的溶液。之后用一次性注射器将混合溶液逐滴滴入质量分数为5％的500ml氯化钙溶液中，形成的微球在氯化钙溶液中保留30min后，过滤并用蒸馏水洗涤3次，去除残留在微球表面的离子。
4、干燥处理
将得到的微球转移至培养皿中，先用液氮对其冷冻处理，待微球完全冷冻后放入冷冻干燥机，进行冷冻干燥，制得pH敏感型药物缓释微球。
根据本发明的另一个方面，本发明的一个目的是提供一种新型pH敏感型药物缓释微球，所述pH敏感型药物缓释微球由根据本发明的制备方法制备。
有益效果
1、本发明制备的pH敏感型药物缓释微球成球性较好，对药物释放媒介有明显的选择性，特别是在酸性环境中药物累积释放量不足1％，能保护治疗肠道疾病的药物不被胃吸收或被胃酶所破坏，延长疗效，提高药物的稳定性，在医药工程领域及生物基材料方面具有广泛的应用前景与优势。
2、本发明中采用蒸馏水作为溶解体系，仅需1-2h即可达到完全溶解，并且提供海藻酸钠化学改性均匀的反应介质，无需复杂昂贵的设备，成本、能耗低。
3、本发明中海藻酸钠的化学改性处理在均相体系中进行，反应效率高；本发明使用5％的氯化钙溶液对改性后的混合物进行处理，使得改性后的海藻酸钠以微球的形式再生，杂质含量少，产物纯化及处理步骤减少。
4、本发明制备pH敏感型药物缓释微球的方法工艺简单、反应条件温和、工艺条件容易控制、方便易行、反应效率高、反应过程清洁，后处理简便，整个过程绿色无污染等优点，而且制备过程中不需要复杂昂贵的设备，生产成本低。
附图说明
图1为根据本发明的pH敏感型药物缓释微球制备方法的流程示意图。
图2为根据本发明实施例制备pH敏感型药物缓释微球的扫描电子显微镜图像；其中，照片a和照片d分别为实施例1的微球的表面及截面图像；照片b和照片e分别为实施例2的微球的表面及截面图像；照片c和照片f分别为实施例3微球的表面及截面图像。
图3为根据本发明的实施例制备pH敏感型药物缓释微球的红外光谱图；其中，曲线a为海藻酸钠的红外光谱图；曲线b为羟丙基甲基纤维素的红外光谱图；曲线c为实施例1(SH-1)微球的红外光谱图；曲线d为实施例2(SH-2)的微球的红外光谱图；曲线e为实施例3(SH-3)的微球的红外光谱图。
图4为根据本发明的实施例制备pH敏感型药物缓释微球的热重量分析图；其中，图4a中曲线SH-1、SH-2和SH-3分别为实施例1、实施例2和实施例3的样品微球的热重量分析图；图4b中曲线SH-1、SH-2和SH-3分别为实施例1、实施例2和实施例3的样品微球的微分热重分析图。
图5为根据本发明实施例和对照例制备pH敏感型药物缓释微球在不同介质中双氯芬酸钠的累积释放量与时间的函数关系图；其中，图5a中曲线SH-1’、SH-2’和SH-3’分别为对照例1、对照例2和对照例3的未改性微球在不同介质中双氯芬酸钠的累积释放量与时间的函数关系图；图5b中曲线SH-1、SH-2和SH-3分别为实施例1、实施例2和实施例3的改性微球在不同介质中双氯芬酸钠的累积释放量与时间的函数关系图。
图6为根据本发明实施例1、2和3制备pH敏感型药物缓释微球的释放动力学拟合曲线图。其中：
图6a为零阶方程拟合曲线，其中曲线SH-1、SH-2和SH-3分别为实施例1、实施例2和实施例3制备的pH敏感型药物缓释微球的释放动力学拟合曲线；
图6b为一阶方程拟合曲线，其中曲线SH-1、SH-2和SH-3分别为实施例1、实施例2和实施例3制备的pH敏感型药物缓释微球的释放动力学拟合曲线；
图6c为Higuchi方程拟合曲线，其中曲线SH-1、SH-2和SH-3分别为实施例1、实施例2和实施例3制备的pH敏感型药物缓释微球的释放动力学拟合曲线；
图6d为Peppas方程拟合曲线，其中曲线SH-1、SH-2和SH-3分别为实施例1、实施例2和实施例3制备的pH敏感型药物缓释微球的释放动力学拟合曲线。
图7为根据本发明的实施例和对照例制备的pH敏感型药物缓释微球的铜离子吸附率与时间的函数关系图，其中，图7a中曲线SH-1、SH-2和SH-3分别为实施例1、实施例2和实施例3制备的添加了膨润土的pH敏感型药物缓释微球的铜离子吸附率与时间的函数曲线；图7b中曲线SH-1”、SH-2”和SH-3”分别为对照例4、对照例5和对照例6制备的不添加了膨润土的pH敏感型药物缓释微球的铜离子吸附率与时间的函数曲线。
具体实施方式
此外，随着环境污染的加剧，一些有毒重金属离子(如Pb2+Cd2+,Cu2+等)存在于水生环境中，严重威胁着人类的健康。这些有毒重金属半衰期较长，容易在人体内长时间的累积。而膨润土因其具有高的比表面积、粒径小、高孔隙度和比较强的阳离子交换能力而被广泛用作吸附材料。不仅如此，膨润土也有着良好的药用价值，可以用来帮助缓解腹胀和便秘症状，肠易激综合征患者口服钙基膨润土可以缓解不适和疼痛相关的症状。因此，在药物载体材料中加入适量的膨润土可以吸附聚集在人体内的重金属离子达到排毒的效果。
通过引入一种水溶性纤维素—羟丙基甲基纤维素与海藻酸钠在酸性条件下进行酯化反应，使两者之间形成较离子键更为稳定的共价键。而在共价键交联过程中能够形成具有多孔三维网络空间结构，不仅大大提高了微球负载药物的能力和微球载体材料的稳定性，而且能够实现pH敏感药物释放。
在本发明的优选实施方式中，所述海藻酸钠与羟丙基甲基纤维素的干重比例为2:1至1:2，例如为2:1、1:1、1:2，优选为1:1，所述干重比例在2:1至1:2的范围内时，能够保证海藻酸钠与羟丙基甲基纤维素充分发生酯化反应，同时又能保证在后期的微球形成步骤中，将反应液滴加入氯化钙溶液中时很好地形成微球结构。如果羟丙基甲基纤维素过量或者过少时，则反应溶液粘度变大或者变小，这一方面不利于充分的酯化反应，即酯化反应不充分，另一方面在后续过程中不利于微球的形成，形成的微球往往形貌不规整或容易破碎。
在本发明的优选实施方式中，双氯芬酸钠是一种常用的治疗关节炎症的强效非甾体抗炎药，除了可以治疗急慢性关节炎、骨关节炎等炎症，还可以用于缓解各种术后和创伤后疼痛，此外亦有解热作用。双氯芬酸钠的消炎镇痛及解热作用是乙酰水杨酸的26-50倍，吲哚美辛的210-215倍，因此目前的应用范围比较广泛。对于双氯芬酸钠作为药物活性成分来说，其口服吸收迅速完全，长期应用无蓄积作用。
但鉴于其自身又有许多缺点不适宜制备成传统剂型，如双氯芬酸钠的半衰期很短，大约为2小时，并且有较明显的胃肠道刺激反应，严重者可导致胃穿孔。为了减少给药次数、减轻不良反应现象的发生和提高患者顺应性，双氯芬酸钠缓控释制剂的研究有相当的发展前景，不仅可以为患者提供更简单方便、安全有效的治疗体验，还能为临床提供更加丰富的药物剂型以达到完善该药品的剂型库的目的。
本发明的发明人惊奇的发现，通过海藻酸钠与羟丙基甲基纤维素酯化反应后，再与双氯芬酸钠复合形成的pH敏感型微球，药物缓释效果明显，且缓释效果可根据体内pH的变化而改变，提高药物的稳定性，缓释效果可控。
在本发明的优选实施方式中，钙基膨润土作为主要辅料成分，由于其独特的化学组成和矿物晶体结构，能起到其他化学合成药剂辅料所不能替代的作用。其可以降低药物的毒副作用，减少用药剂量，增强药物的药理活性，调节药物在体内的释放速度，减少刺激性药物对胃肠道的副作用等。不仅如此，由于钙基膨润土的主要成分是蒙脱石，而蒙脱石具有层纹状结构及非均匀性电性分布，能对消化道内的一些病毒、病菌及毒素产生较强的选择性吸附作用，还可用于清除体内的重金属及放射性同位素。
本发明选用蒸馏水作为溶解体系，是由于海藻酸钠和羟丙基甲基纤维素在蒸馏水中都能够很好得分散、溶解，形成均相体系，有利于酯化反应的进行，而且蒸馏水不参与任何的化学反应，可有效防止反应体系中发生副反应，对改性反应造成不良影响。
以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。
实施例1
1、海藻酸钠/羟丙基甲基纤维素溶液配制
将2g粉末状的海藻酸钠溶解在250ml的蒸馏水中，于室温、常压下采用磁力搅拌器，进行搅拌处理，待完全溶解后将1g羟丙基甲基纤维素加入上述溶液中，继续搅拌直至完全溶解，制得透明粘稠的混合溶液，其中，搅拌时间为6h，搅拌速度为500rpm/min。
2、化学改性
用质量百分比为95％-98％、浓度为18.4mol/L的硫酸调节上述混合溶液的pH值为3，然后将烧杯置于恒温水浴锅内，在常压下，采用磁力搅拌器搅拌，进行海藻酸钠的化学改性处理，其中改性处理温度为40℃，搅拌速度为500rpm/min，改性处理时间为6小时，静置冷却至室温以备用。
3、微球形成
将上述酯化反应的溶液取20ml置于烧杯中，精确称取0.2g的双氯芬酸钠倒入烧杯，搅拌6h直到双氯芬酸充分溶解，然后再加入已配好的2ml质量分数为5％的钙基膨润土溶液，继续搅拌至形成均一的溶液。之后用一次性注射器将混合溶液逐滴滴入质量分数为5％的500ml氯化钙溶液中，形成的微球在氯化钙溶液中保留30min后，过滤并用蒸馏水洗涤3次，去除残留在微球表面的离子。
4、干燥处理
将得到的微球转移至培养皿中，先用液氮对其冷冻处理，待微球完全冷冻后放入冷冻干燥机，进行冷冻干燥，制得pH敏感型药物缓释微球。
实施例2
除了海藻酸钠的用量为1.5g和羟丙基甲基纤维素的用量为1.5g以外，其他条件和操作均和实施例1相同。
实施例3
除了海藻酸钠的用量为1g和羟丙基甲基纤维素的用量为2g以外，其他条件和操作均和实施例1相同。
对照例1
在制备微球过程中，除了没有进行化学改性步骤以外，其他条件和操作均和实施例1相同。
对照例2
在制备微球过程中，除了没有进行化学改性步骤以外，其他条件和操作均和实施例2相同。
对照例3
在制备微球过程中，除了没有进行化学改性步骤以外，其他条件和操作均和实施例3相同。
对照例4
微球形成步骤中，除了不加入质量分数为5％的膨润土溶液，其他条件和操作均和实施例1相同。
对照例5
微球形成步骤中，除了不加入质量分数为5％的膨润土溶液，其他条件和操作均和实施例2相同。
对照例6
微球形成步骤中，除了不加入质量分数为5％的膨润土溶液，其他条件和操作均和实施例3相同。
试验例1：电子显微镜扫描
取本发明实施例1、2、3制备的pH敏感型药物缓释微球进行电子显微镜扫描，如图2所示。从样品表面SEM图像中照片a至c可以看到，样品都能够很好维持球形的形态，而在样品微球的部分表面区域存在一些微小颗粒。这些微小颗粒应该是所加入的钙基膨润土混合不均匀造成的。微球的平均尺寸一般在2mm左右。随着羟丙基甲基纤维素量的增加，微球的尺寸也随之增加，这是由于溶液粘度的增大导致液滴平均尺寸的变大。此外，微球表面也随纤维素的增加而变得更加平滑，尤其是海藻酸钠与纤维素比例为2:1。但截面SEM图像照片d至f)却有显著的差异，实施例1和实施例2的样品呈现出均一的多孔网络结构，这主要是因为在酯化反应中海藻酸钠分子链与纤维素分子链通过酯键交联成三维的网络空间结构。
试验例2：红外光谱检测
取本发明实施例1、2、3制备的pH敏感型药物缓释微球进行红外光谱检测。采用德国TENSOR27傅立叶变换红外光谱仪进行红外光谱检测，扫描范围是400-4000cm-1，并且分辨率速率为2cm-1。
本发明实施例1、2、3制备的pH敏感型药物缓释微球的红外光谱图见图3，由图3的检测结果表明：在波数3456cm-1(-OH伸缩振动)处实施例1、实施例2和实施例3的吸收峰有所减弱，而在波数1732cm-1(酯键中C＝O伸缩振动)处都出现了明显的吸收峰。这充分说明了在40℃、酸催化的条件下，海藻酸钠与羟丙基甲基纤维素发生了酯化反应。而在波数1025至1033cm-1区域出现了新的吸收峰，这是由于海藻酸钠与钙离子通过离子键交联引起-COO-1向更高的波数偏移，同时样品微球谱图中在995(-COO-1伸缩振动)处峰值强度有所下降。
试验例3：热重分析检测
取本发明实施例1、2、3制备的pH敏感型药物缓释微球进行红外光谱检测。精确称取样品微球3-5mg放入天平槽内，设置好升温程序：在氮气条件下从室温逐渐升温至600℃，升温速率为10℃/min。
本发明实施例1、2、3制备的pH敏感型药物缓释微球的热重分析图见图4a和图4b，由质量百分率和温度的函数关系图可知，样品微球热降解过程主要分为三个阶段：27至100℃，200至350℃和350至600℃。第一阶段的质量损失主要是由于水分的存在，而第二阶段才是最主要的热降解过程。在这个阶段,质量损失主要是归因于酯类聚合物的降解，也有可能是未参与酯化反应的海藻酸钠和纤维素的降解。而第三阶段质量损失趋于平衡，也就是说此时微球中的主要成分是钙基膨润土。此外,随着纤维素量的增加，最终的质量损失百分率也随之增大，但质量损失率最大时的温度却越来越高(实施例1<实施例2<实施例3)，这能够在图得到清晰的反映。这足以证明样品的热稳定性随着纤维素量的增加而提高。综上所述，该聚合材料的热稳定性相对较好，能够作为药物载体而广泛使用。
试验例4：双氯芬酸钠释放试验
取本发明实施例1、2、3和对照例1、2、3制备的pH敏感型药物缓释微球进行目标药物双氯芬酸钠的释放实验。称取一定量的样品微球置于锥形瓶瓶中，先加入适量由HCl/NaCl配制而成的pH＝2酸性介质(模拟胃液环境)，之后将锥形瓶瓶放入摇床中，设置摇床温度为37±1℃，转速为100rpm/min。2h后将酸性介质换成由Na2HPO4/NaH2PO4/NaCl配制而成的pH＝6.8缓冲溶液(模拟肠液环境)，继续放入摇床。在此期间，每隔半小时取出3ml上清液并加入相同体积的新鲜介质，上清液经0.22μm过滤头过滤，并用紫外分光光度仪测定滤液在最大吸收波长275nm处的吸光度。根据标准曲线法最终将药物的吸光度转算成其累积释放百分率。
图5为不同pH条件下双氯芬酸钠累积释放量与时间的函数关系图。从图5b中可以看出，在酸性环境的2h内，双氯芬酸钠的累积释放量还不足1％，这表明根据本发明实施例1、2、3制备的样品微球在酸性介质中几乎不膨胀，有效地保护了酸敏感药物免受胃液的侵蚀。在磷酸缓冲液中，双氯芬酸钠逐渐从样品微球中释放出来，直到累积释放量接近100％。这是由于海藻酸钠分子中的羧基与钙离子在较高的pH值缓冲液中变得不稳定，并且磷酸盐离子的络合作用要高于海藻酸钙。而不同比例海藻酸钠和纤维素制备出的微球释放速率不一样，尤其当二者比例为1:1时释放速率是最慢的。从图5a中可以看出，由对照例1、2、3制备的未改性的微球在酸性环境中的累积释放率分别达到了3.41％(对照例1)、13.16％(对照例2)、10.29％(对照例3)，pH敏感性明显不如根据本发明的制备方法得到的经过改性处理的微球，并且在磷酸缓冲液中，未改性的微球在很短的时间内药物释放率就达到了80％，并没有起到很好的缓释效果。从以上结果分析中可知，酯化反应形成的海藻酸钠和羟丙甲纤维素微球具有pH敏感特性，对药物释放媒介有一定的选择性。
下表1中列出了药物释放试验的实验数据。
表1：药物释放试验数据
试验例5：药物释放动力学
药物的溶出是一个比较复杂的过程，尽管很难用一种固定的数学模型对所有的溶出数据都能进行很好的拟合，但就目前而言，研发人员还是倾向于用一些经典的数学模型去预测其释放规律，可用以下4种常用数学模型拟合即：
a)零级拟合方程:Mt/M∞＝kt
b)一级拟合方程:Ln(1-Mt/M∞)＝-kt
c)Higuchi拟合方程:Mt/M∞＝kt1/2
d)Peppas拟合方程:Mt/M∞＝ktn
以上动力学方程中Mt为t时间的累积释放量，M∞为∞时间的累积释放量，k、n为系数，释放指数n是表征释放机制的参数。对于Peppas方程释药曲线中释药特征指数n值讨论：(1)当n≤0.45，药物的释放机制为Fick扩散；(2)当0.45＜n＜0.89，药物释放机制为non-Fick扩散(AnomalousTransport)，即药物扩散和骨架溶蚀的共同作用；(3)当n≥0.89，药物释放机制为骨架溶蚀。
由于双氯芬酸钠在酸性介质中累积释放率很低(不足1％)，故在酸性介质中的释放不做深入研究。在磷酸缓冲溶液中，根据药物释放动力学方程拟合出双氯芬酸钠的释放曲线，图6为根据本发明实施例1、2和3制备的pH敏感型药物缓释微球的释放动力学拟合曲线图。如图6所示，根据拟合曲线得出双氯芬酸钠在磷酸缓冲液中释放的相关参数，如表1所示。相关系数(R2)是用来评价拟合曲线的准确性。通过比较表中R2系数的值，零阶拟合曲线中实施例1、2和3的R2值分别为0.7301、0.7572、0.5341，要远低于一阶拟合曲线中实施例1、2和3的R2值，其分别为0.9067、0.911、0.9454，故双氯芬酸钠从微球中释放更符合一阶拟合方程模型。为了获得更清晰的释放机制可以用Peppas拟合方程来评价。由表1中n值可知：实施例1的样品微球和实施例3的样品微球的药物释放机制遵循Fick扩散，其扩散速率主要取决于载体材料中药物的浓度，而样品实施例2的样品微球的药物释放机制则是第二类传质的叠加(异常释放)，也就是说，药物释放是由药物的扩散和载体材料的溶蚀共同决定的。
表2
试验例6：铜离子吸附试验
吸附试验是为了表征该样品微球对人体环境中重金属离子的吸附能力，以Cu2+为例。称取等量的微球置于不同锥形瓶中，向瓶中加入一定量浓度为20mg/L的硫酸铜溶液，之后将锥形瓶用硅胶塞密封以减少水分的蒸发并把锥形瓶放入摇床内，设置摇床温度为37±1℃，转速为100rpm/min。分别在不同的时刻测定铜离子的浓度，由方程Q＝100*(C0-Ct)/C0计算出铜离子的去除率，绘制出去除率与时间的函数关系。方程中Q为铜离子的去除率，C0为铜离子的初始浓度，Ct为t时刻时铜离子的浓度。
以铜离子的去除率为纵坐标，时间为横坐标，绘制出两者之间的函数关系图，如图7所示。由图7a中吸附曲线可知，分别由实施例1、2和3制备的不同质量比例所形成的样品微球在200min内吸附铜离子的趋势基本保持一致，尤其是在初始阶段铜离子的去除率急剧上升，并在120min左右接近吸附平衡。一般来说，吸附剂的吸附能力主要取决于吸附剂的比表面积。通过微孔全分析得到了分别由实施例1、2和3制备三种样品的比表面积分别为：48.97m2/g，36.12m2/g和33.85m2/g。相比之下，实施例1样品微球的吸附能力略高于实施例2的微球，是因为实施例1样品的比表面积较大。但实施例3微球的吸附能力却是最大，这可能是由于实施例3样品负载的钙基膨润土的量较多。而由图图7b中对照例4、5和6制备的对照组吸附曲线可知，不加膨润土的微球在一定时间内铜离子去除率也能达到60-70％，但随着时间的延长，铜离子的去除率又会有所下降，主要是由于吸附在微球上的铜离子再次释放回到溶液中所致。因此，根据本发明的制备方法制备得到的样品微球的吸附能力不仅与比表面积有关，而且与复合材料所负载的膨润土的量有着密切联系。下表3中列出了铜离子吸附试验数据。
表3：铜离子吸附试验数据

Claims (9)

1.一种pH敏感型药物缓释微球制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将海藻酸钠加入到蒸馏水中，搅拌、溶解形成质量百分比浓度为0.1至1wt％海藻酸钠溶液；
(2)将羟丙基甲基纤维素加入到步骤(1)的海藻酸钠溶液中，继续搅拌、溶解，使羟丙基甲基纤维素的质量百分比浓度为0.1至1wt％；
(3)室温至60℃的温度下向(2)中配制的海藻酸钠/羟丙基甲基纤维素加入酸催化剂，将溶液的pH值调到3左右，搅拌进行反应4至8小时；
(4)将双氯芬酸钠加入步骤(3)得到的反应混合溶液中搅拌4至8小时直到双氯芬酸充分溶解，其中所述双氯芬酸钠与所述海藻酸钠溶液和羟丙基甲基纤维素两者的总质量比例为2:1至1:2；
(5)然后向步骤(4)得到的反应混合溶液中加入分散好的质量分数为5％的钙基膨润土悬浊液，继续搅拌至形成均一的溶液；
(6)将步骤(5)中得到的反应混合溶液逐滴滴入到质量百分比浓度为5％的氯化钙溶液中，形成微球；
(7)将步骤(6)中得到的微球用蒸馏水洗涤3-5次，去除残留在微球表面的离子；
(8)将步骤(7)中洗涤后的微球先用液氮冷冻处理，待微球完全冷冻后放入冷冻干燥机，进行冷冻干燥，制得pH敏感型药物缓释微球。
2.根据权利要求1所述的pH敏感型药物缓释微球制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述海藻酸钠溶液的质量百分比浓度为0.4至0.8wt％。
3.根据权利要求1所述的pH敏感型药物缓释微球制备方法，其特征在于，步骤(2)的溶液中所述羟丙基甲基纤维素的质量百分比浓度为0.4至0.8wt％。
4.根据权利要求1所述的pH敏感型药物缓释微球制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合溶液中所述海藻酸钠和所述羟丙基甲基纤维素干重比例为2:1至1:2，例如为2:1、1:1、1:2，优选为1:1。
5.根据权利要求1所述的pH敏感型药物缓释微球制备方法，其特征在于，步骤(3)中反应时间为6小时；搅拌速度为400-600rpm/min，优选为500rpm/min，反应温度为40℃。
6.根据权利要求1所述的pH敏感型药物缓释微球制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述酸催化剂为选自盐酸、硫酸和硝酸，优选为硫酸。
7.根据权利要求1所述的pH敏感型药物缓释微球制备方法，其特征在于，所述制备方法中仅用水作为溶剂，全程不采用任何有机溶剂。
8.一种pH敏感型药物缓释微球制备方法，所述方法包括以下步骤：
1、海藻酸钠/羟丙基甲基纤维素溶液配制
将2g粉末状的海藻酸钠溶解在250ml的蒸馏水中，于室温、常压下采用磁力搅拌器，进行搅拌处理，待完全溶解后将1g羟丙基甲基纤维素加入上述溶液中，继续搅拌直至完全溶解，制得透明粘稠的混合溶液，其中，搅拌时间为6h，搅拌速度为500rpm/min；
2、化学改性
用质量百分比为95％-98％、浓度为18.4mol/L的硫酸调节上述混合溶液的pH值为3，然后将烧杯置于恒温水浴锅内，在常压下，采用磁力搅拌器搅拌，进行海藻酸钠的化学改性处理，其中改性处理温度为40℃，搅拌速度为500rpm/min，改性处理时间为6小时，静置冷却至室温以备用；
3、微球形成
将上述酯化反应的溶液取20ml置于烧杯中，精确称取0.2g的双氯芬酸钠倒入烧杯，搅拌6h直到双氯芬酸充分溶解，然后再加入已配好的2ml质量分数为5％的钙基膨润土溶液，继续搅拌至形成均一的溶液，之后用一次性注射器将混合溶液逐滴滴入质量分数为5％的500ml氯化钙溶液中，形成的微球在氯化钙溶液中保留30min后，过滤并用蒸馏水洗涤3次，去除残留在微球表面的离子；
4、干燥处理
将得到的微球转移至培养皿中，先用液氮对其冷冻处理，待微球完全冷冻后放入冷冻干燥机，进行冷冻干燥，制得pH敏感型药物缓释微球。
9.一种pH敏感型药物缓释微球，所述pH敏感型药物缓释微球由根据权利要求1至8中任意一项所述的制备方法制备。
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