CN106727444A - 一种新型药用膜 - Google Patents

Abstract

本新型药用膜属于医疗器械领域。针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种可以人为控制药物释放速率的药用膜，根据不同疾病的用药量，设计药用膜内层的载药量和支架孔隙率，人为的约束释放速度。本药用膜采用分层设计，内层为载药层，外层则载有磁性颗粒，可在交变磁场的作用下对膜进行加热，通过温度的上升达到调控药物释放的效果。此药用膜突破了体内外用药的限制，既可以用于体内植入又可以用于体表外敷。并且膜内层支架选用的有机高分子基材可以进行多重修饰，满足多重疾病的治疗需要，属于一种通用的药用膜。

Description

一种新型药用膜

技术领域

该专利针对临床用药需求，通过制作包裹不同药物并具有不同内部结构和孔隙率的分层药用膜，在人为控制下，针对病灶部位进行持久和有效的药物释放，并能进行加热等辅助治疗，达到治愈不同疾病的效果。

技术背景

随着经济的发展，生活节奏的加快，对个人身体的关注度日益疏忽，导致了许多隐性疾病的发生，并慢慢积累成各种慢性疾病。许多患者为了追求快速的治愈，往往采用了许多不科学的治疗方法：如加大药物剂量、抗生素滥用、频繁输液等，往往导致身体机能越来越差。因此，新型给药方式的需求不断增多，而定点给药就是其中一种有效的方式。相比于传统的口服和静脉注射用药，定点给药的优势在于可以将药物精确地输送到病灶部位，既能达到利用较低药物浓度治愈疾病，又能避免药物被其他器官或组织吸收而造成的副作用伤害。

现阶段临床所采用的定点给药的手段主要是体内手术植入和药物注射靶向治疗。相对于手术植入，靶向治疗虽然可以精准的到达病灶部位，但是药物作用时间短，需多次注射，同时也加大了身体器官的代谢压力。体内植入采用微创手术将治疗介质植入或导入病灶部位，通过载药介质的降解达到药物缓释，这样既能有效的治疗疾病，又能降低药物对其他器官的毒副作用。

此外，利用“交变磁场下磁铁介质感应产热”的物理学原理来治疗疾病也得到了广泛的应用，尤其是在肿瘤治疗中得到了有效的证实。

本专利采用电脑空间建模和三维打印的方法，制作内含不同药物和磁性颗粒，并具有不同内部空间结构和孔隙率的药用膜。通过人为改变该药用膜的内部结构，并利用磁性颗粒在交变磁场下进行辅助产热等辅助手段，来改变该药用膜的周边环境，控制其内部支架的降解速率，达到精准和持久的药物缓释，为临床用药提供一种新的手段！

专利内容

本专利针对化疗和手术治疗现阶段的一些不足，改良和优化了治疗手段。 通过生物三维打印方法，制备出包裹不同药物(比如癌症治疗用药)和磁性颗粒的药用膜。通过电脑编程设计，其内部具有不同孔洞结构和孔隙率，并改变膜体材料的内表面积，从而控制药物以不同的速率释放，达到多重缓释的效果。

为实现上述发明的目的，本专利使用的新型技术方案是：

制作一种内部结构和孔隙率可控的分层膜状支架，作为一种新型的载药膜。

1)膜支架外层采用聚己内酯(PCL)为基材，通过电脑编程，利用三维打印手段，将溶有四氧化三铁等磁性颗粒的聚己内酯溶液打印成丝，丝直径范围在10-100μm之间，并控制支架的内部孔径在1-10μm之间。聚己内酯在人体内不易降解，四氧化三铁等磁性颗粒在聚己内酯基材中能长期稳定地起作用。

2)膜内层支架采用聚乳酸-醇酸共聚物(PLGA，分子量为10万)为基材，较小的分子量可以保证材料在适当的条件下可以迅速降解。将聚乳酸-醇酸共聚物溶解到有机溶剂二甲基甲酰胺中，同时加入治疗疾病所需要的相关药物，制备成混合溶液并进行三维打印。丝直径范围在100nm-10μm之间，通过电脑编程，控制支架的孔径在10-100μm之间，相比于外层支架，较大的孔径可以保证该层支架有一定的降解速率，从而具有可控的药物释放的能力。此外，较细的直径也会加快其降解速率，进而也能加快药物的释放。

3)将制备好的膜状支架植入人体的病灶部位，因为聚己内酯(PCL)和聚乳酸-醇酸共聚物(PLGA)优良的生物相容性，手术部位会很好地愈合并且和载药支架长为一体。因支架选用的是有机高分子聚合物为基材，所以支架不会在体内马上降解，而是随着聚合物的共价键的断裂而逐步释放，并且释放速率受周围的环境(如温度、酸碱性)影响很大。

4)通过控制药用膜周围的温度来进行药物的辅助控制释放。由于外层支架中含有的四氧化三铁等磁性颗粒在交变磁场下会产生热效应，我们在药用膜使用部位处施加一个可控的体外交变磁场。若检测到疾病部位需要加大药物进给量，则加大磁场强度，外层的支架会产生大量的热量，这样会刺激内层支架快速降解，加快支架中包裹的药物的释放；当检测到疾病有所减轻，则减小或是关闭磁场，让支架自行缓释药物。这样就可以通过人为控制，达到药物在体内按临床个体的需求进行定点给药。

该药用膜不局限于体内植入，体外外敷也可以。当疾病靠近表皮部位，不 需要进行手术时，可以将该药用膜敷于靠近疾病的皮肤上。通过调试外加磁场，控制支架的温度，随着温度的升高，皮肤特有的汗腺会打开并且会有汗液流出，汗液能加快内层载药支架的降解并进行药物释放，并且打开毛孔的皮肤会更好地吸收释放出来的药物。当疾病有所减轻即可减小或关闭磁场，这样就可以阻止药物的释放。

5)针对不同疾病的一些特殊发病环境，还可以选择对支架进行再修饰。以治疗肿瘤为例，针对肿瘤周边有较高浓度的基质金属蛋白酶(又叫明胶酶)，可以在内层支架外边包裹一层明胶，或是加上明胶/海藻酸钠复合体系做成pH敏感支架。如果体内有肿瘤产生，就会有基质金属蛋白酶的存在，随着明胶的降解，药用膜内层支架的孔隙率增加，加快释放药物；而如果肿瘤消失，则明胶不再降解，药物不再释放。

与现有技术相比，本专利的优势在于

1、该药用膜结构和孔隙率可控，可根据不同疾病治疗需求，采用不同的药物和给药量。通过设计内部结构和孔隙率，达到控制药物释放的速率的效果。

2、该药用膜采用分层结构，除药物层外，外层支架包裹的磁性颗粒可以提供加热功能，可以达到辅助药物释放和进行热疗的效果。

3、该药用膜应用广泛，不仅仅局限于体内植入，也可以体外进行外敷和透皮给药。

4、该药用膜采用具有优异的生物相容性和丰富的化学基团的高分子材料为基材，可以根据不同的疾病环境，修饰载药支架的表面，并可进行酸碱性等的选择调整，达到精准药物释放的效果。

附图说明

图1为新型药用膜的示意图。1代表支架的外层，2代表支架的内层；

不同层的材料和内部结构不同；

图左为药用膜结构示意图，图右为药用膜侧面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本专利做进一步的说明。

1)膜外层制作方法：将聚己内酯以7％的浓度溶于体积比为4:1的二甲基甲酰胺和四氢呋喃混合溶液中。为了克服四氧化三铁颗粒之间的相互静电作用，用淀粉对四氧化三铁颗粒表面进行修饰。取0.1g/mL淀粉溶液1mL，沸水浴中加热 至溶液澄清,冷却至室温。甲苯和氯仿体积比3:1混合，加入占总体积2％的表面活性剂Span80,搅拌混匀。淀粉液与磁流体混合，加入到体积比为20:1的甲苯与氯仿的混合溶剂中，搅拌至形成微小的乳液。加入占淀粉质量0.01％的交联剂，继续搅拌反应1h，用丙酮和无水乙醇轮流洗涤乳液3次，冷冻干燥,得磁性淀粉颗粒。将其加入聚己内酯溶液中，充分搅拌1h，得到棕色粘稠状溶液。将混合好的溶液放到生物3D打印机中，通过电脑编程，控制支架的结构和孔隙率达到需要的数值。

2)膜内层制作方法：将聚乳酸-醇酸共聚物以10％的浓度溶于二甲基甲酰胺单一溶液中，充分搅拌6h。将药物(如以阿霉素为代表的抗癌药物)加入内层支架中，具体步骤是取占聚乳酸-醇酸共聚物质量0.1％的阿霉素加入溶液中充分搅拌，得到浅砖红色的粘稠溶液。通过电脑编程，设计好支架的空间结构，在外层支架的基础上继续进行三维打印成型，得到所需要的药物控释混合支架。

3)若根据不同疾病的需求，也可在内层支架上进行修饰。实验表明，二甲基甲酰胺可溶解绝大多数有机物，且聚乳酸-醇酸共聚物可以和多数物质互溶，且不影响打印效果。

4)该膜既可以在体内使用，也可以用于皮肤表面。体内用药时，将药用膜植入疾病部位，通过对人体内环境酸碱性的变化进行应答，进行药物释放。不论是体内植入还是透皮给药，都可以在体外施加交流磁场，对该药用膜进行加热。实验表明，0.1克的本药用膜，在80赫兹、10千安/米磁场强度下，植入体周围的温度在15分钟内可以从37摄氏度上升到45摄氏度左右，并且可以有效地保持该温度，证明了该药用膜支架的热作用可靠、有效。

上述以较佳实例公开了本专利，然其并非用以限制本专利，凡采用等同替换或者等效替换方式所获得的技术方案，均落在本专利的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种内部结构和孔隙率可控的分层膜状支架，作为一种新型的载药膜。

2.根据孔隙率的不同达到药物释放速率的不同。内层的丝的直径在100nm到100μm之间，且孔径的大小范围在10μm以上。

3.外层具有加热功能以促进膜具有快速释放药物的能力。其具有以下几部分特点：外层通过控制其孔隙率达到降解速率慢甚至不降解，丝的直径在1μm-1mm之间，且孔径的大小在10μm以下，较粗的丝的直径和较小的孔径有利于延长降解速度。且膜的外层可包裹多种磁性颗粒以达到不同的升温效果。

4.药用膜既可用于体内植入又可用于体表外敷。