CN107029286A - 具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法 - Google Patents

具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法，主要涉及以下步骤：1）利用硅烷偶联剂对环糊精进行氨基化；2）将聚乳酸溶解后，利用N,N'‑羰基二咪唑对聚乳酸分子上的所及进行活化后将1）中氨基化后的环糊精接枝到聚乳酸分子链上；3）将聚乳酸接枝环糊精分子溶解后加入药物，搅拌均匀后倒入模具中，冷冻干燥后即可得到具有缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架。本方法工艺简单，操作方便，且具有多级缓释效果，能够提高药物的利用率，且能够减弱人体因多次用药而产生的耐药性，具有良好的应用前景。

Description

具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法
技术领域
本发明属于药物载体的合成技术领域，具体涉及一种具有多级缓释效果的新型聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法。
背景技术
骨髓炎是化脓性细菌感染骨髓、骨皮质和骨膜而引起的炎症性疾病，多数由外伤或手术感染引起,多由疖痈或其他病灶的化脓菌毒进入血液而达骨组织。骨髓炎容易导致感染性骨缺损，其特点为久治不愈、治疗难度大、复发率高、患者面临被截肢的危险。
研究表明，引发骨髓炎最常见的菌为耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）。MRSA易于存在于皮肤表面及呼吸系统，属革兰氏阳性、溶血性、兼性厌氧菌。抗生素大多属于多肽类，能有效对抗革兰氏阳性菌，常被用来预防和治疗葡萄球菌导致的感染。目前，常用的治疗方法主要包括两种，一种是对患者进行多次的肌肉注射抗生素，这种方法虽然可以起到较好的治疗效果，但是存在着注射次数多，增加患者疼痛及长期使用容易造成肾毒性、耳毒性的缺点，此外这种方法虽然能够治疗感染，但是无法对骨缺损进行填充；另外，一种是在感染性骨缺损的部位植入多孔的载药支架，这种支架能够填充骨缺损，且在前期能够起到较好的治疗效果，但是多孔支架由于孔隙率较高，药物在支架中释放较快，容易在前期形成突释，药物的利用率也较低。
β-环糊精是是由淀粉经微生物酶作用后提取制成的由7个葡萄糖残基以β-1,4-糖苷键结合构成的环状物，环糊精分子结构呈“锥筒”状，两端呈开放状态，环糊精内腔疏水，外壁亲水，正由于这种特殊的结构使环糊精可以通过疏水作用、氢键和范德华力等作用，与疏水性药物等形成稳定的包合物，能够对药物起到良好的缓释效果使其在医药领域得到广泛应用。但是，单纯的环糊精形成的包合物，由于β-CD的分子量较小，且水溶性较好，不能填充骨缺损，感染性骨缺损领域应用较为困难。
因而，为了解决目前感染性骨缺损领域所存在的问题，需要制备找到一种能够对药物进行长期有效释放、药物利用率较高的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对目前感染性骨缺损治疗过程中所存在的问题提供一种具有多级缓释效果的新型聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法。这种方法解决了普通支架药物释放过快和药物利用率较低的问题，此外还能够对骨缺损区域进行填充，以达到对感染性骨缺损治疗的效果。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法，步骤如下：
（1）将硅烷偶联剂加入乙醇水溶液中充分水解，然后加入β-环糊精，在70℃的条件下加热回流反应8-12h，得到氨基化的β-环糊精（β-CD-NH2），然后将氨基化的β-环糊精（β-CD-NH2）充分干燥脱水得到氨基化的β-环糊精（β-CD-NH2）粉末；
（2）将含有端羧基的聚乳酸（PLA）溶解在二氯甲烷中，室温下加入N,N'-羰基二咪唑（CDI）对聚乳酸分子链上的端羧基活化2-6h，然后加入步骤（1）中制得的氨基化的β-环糊精（β-CD-NH2）粉末反应10-12h，得到聚乳酸接枝β-环糊精（PLA-β-CD）；
（3）将步骤（2）制得的聚乳酸接枝β-环糊精（PLA-β-CD）溶解到二氯甲烷中，然后向其中加入一定量的药物，待药物完全分散均匀后得到聚乳酸接枝β-环糊精（PLA-β-CD）/药物混合液，利用冷冻干燥的方法将聚乳酸接枝β-环糊精（PLA-β-CD）/药物混合液进行干燥后得到聚乳酸接枝环糊精（PLA-β-CD）载药支架。
所述步骤（1）中的β-环糊精与硅烷偶联剂的摩尔比为1:1-1:3。
所述步骤（1）中的硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂，包括但不限于γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
所述步骤（1）中硅烷偶联剂在乙醇水溶液中的体积浓度为0.5%-1%（v/v），所述步骤（1）中乙醇水溶液的体积分数为90%。
所述步骤（2）中含有端羧基的聚乳酸（PLA）与N,N'-羰基二咪唑（CDI）的摩尔比为1:2-1:5。
所述步骤（2）中含有端羧基的聚乳酸（PLA）与氨基化的β-环糊精（β-CD-NH2）粉末的摩尔比为1:1-1:1.5。
所述步骤（3）中聚乳酸接枝β-环糊精（PLA-β-CD）与药物的质量比为1:0.5-1:1。
所述步骤（3）中聚乳酸接枝β-环糊精（PLA-β-CD）在二氯甲烷中的质量体积浓度为0.1g/mL-0.2g/mL。
所述步骤（3）中的药物为抗菌消炎类药物，所述抗菌消炎类药物包括但不限于万古霉素，氨苄青霉素，甲氧西林。
所述的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法制得的载药支架主要应用于感染性骨缺损的修复。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本发明解决了目前肌肉注射抗生素所导致的药物的利用率低，且容易对人体造成肾毒性和耳毒性的缺点，同时还解决了普通的支架药物释放过快，药物利用率低的缺点。本发明所制备的PLA-β-CD载药支架能够起到多级缓释的效果，在支架内抗生素可以通过早期释放，而在β-CD环内的抗生素则可以随着支架的降解缓慢释放，起到了多级缓释的效果，提高了药物的利用率。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
本实施例的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法步骤如下：
（1）将0.41mL（0.00176mol）γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂添加到41mL 90%的乙醇水溶液中充分水解，然后加入1g（0.00088mol）β-环糊精，70℃加热回流反应12h，得到氨基化的β-环糊精（β-CD-NH2），然后将β-CD-NH2在50℃真空干燥12h，得到氨基化的β-环糊精（β-CD-NH2）粉末；
（2）配制浓度为0.05g/mL含端羧基的聚乳酸（0.00555mol）的二氯甲烷溶液10mL，常温下加入1.8g（0.0111mol）N,N'-羰基二咪唑（CDI）对聚乳酸分子链上的羧基活化2h，然后将6.3g（0.00555mol）β-CD-NH2粉末加入到聚乳酸溶液中反应10h，得到聚乳酸接枝β-环糊精（PLA-β-CD）；
（3）将1g PLA-β-CD溶解到10mL二氯甲烷中，然后向其中加入0.5g万古霉素，待万古霉素完全分散均匀后，利用冷冻干燥的方法将PLA-β-CD/药物混合液进行干燥后即可得到PLA-β-CD载药支架。
实施例2
本实施例的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法如下：
（1）将0.615mL（0.00264mol）γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂添加到123mL 90%的乙醇水溶液中充分水解，然后将1g（0.00088mol）β-环糊精加入到乙醇水溶液中，70℃加热回流反应8h，得到氨基化的β-环糊精（β-CD-NH2），然后将β-CD-NH2在50℃真空干燥12h，得到氨基化的β-环糊精（β-CD-NH2）粉末；
（2）配制浓度为0.05g/mL含端羧基的聚乳酸（0.00555mol）的二氯甲烷溶液10mL，常温下加入4.5g（0.02775mol）N,N'-羰基二咪唑（CDI）对聚乳酸分子链上的羧基活化6h，然后加入8.62g（0.008325mol）β-CD-NH2粉末反应11h，得到聚乳酸接枝β-环糊精（PLA-β-CD）；
（3）将2g PLA-β-CD溶解到10mL二氯甲烷中，然后向其中加入0.5g氨苄青霉素，待万古霉素完全分散均匀后，利用冷冻干燥的方法将PLA-β-CD/药物混合液进行干燥后即可得到PLA-β-CD载药支架。
实施例3
本实施例的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法如下：
（1）将0.205mL（0.00888mol）γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂（添加到41mL 90%的乙醇水溶液中充分水解，然后将1g（0.00088mol）β-环糊精加入到乙醇水溶液中，70℃加热回流反应10h，得到氨基化的β-环糊精（β-CD-NH2），然后将β-CD-NH2在50℃真空干燥12h，得到氨基化的β-环糊精（β-CD-NH2）粉末；
（2）配制浓度为0.05g/mL含端羧基的聚乳酸（0.00555mol）的二氯甲烷溶液10mL，常温下加入2.7g（0.01665mol） N,N'-羰基二咪唑（CDI）对聚乳酸分子链上的羧基进行活化4h，然后将6.3g（0.00555mol）β-CD-NH2粉末加入到聚乳酸溶液中反应12h，得到聚乳酸接枝β-环糊精（PLA-β-CD）；
（3）将1.5g PLA-β-CD溶解到10mL二氯甲烷中，然后向其中加入0.5g甲氧西林，待万古霉素完全分散均匀后，利用冷冻干燥的方法将PLA-β-CD/药物混合液进行干燥后即可得到PLA-β-CD载药支架。
实施例4
本实施例的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法如下：
（1）将0.154mL（0.00088mol）γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂添加到41mL 90%的乙醇水溶液中充分水解，然后将1g（0.00088mol）β-环糊精加入到乙醇水溶液中，70℃加热回流反应12h，得到氨基化的β-环糊精（β-CD-NH2），然后将β-CD-NH2在50℃真空干燥12h，得到氨基化的β-环糊精（β-CD-NH2）粉末；
（2）配制浓度为0.05g/mL含端羧基的聚乳酸（0.00555mol）的二氯甲烷溶液10mL，常温下加入1.8g（0.0111mol）N,N'-羰基二咪唑（CDI）对聚乳酸分子链上的羧基活化5h，然后将6.3g（0.00555mol）β-CD-NH2粉末加入到聚乳酸溶液中反应10h，得到聚乳酸接枝β-环糊精（PLA-β-CD）；
（3）将1g PLA-β-CD溶解到10mL二氯甲烷中，然后向其中加入0.5g万古霉素，待万古霉素完全分散均匀后，利用冷冻干燥的方法将PLA-β-CD/药物混合液进行干燥后即可得到PLA-β-CD载药支架。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将硅烷偶联剂加入乙醇水溶液中充分水解，然后加入β-环糊精，在70℃的条件下加热回流反应8-12h，得到氨基化的β-环糊精，然后将氨基化的β-环糊精充分干燥脱水得到氨基化的β-环糊精粉末；
（2）将含有端羧基的聚乳酸溶解在二氯甲烷中，室温下加入N,N'-羰基二咪唑对聚乳酸分子链上的端羧基活化2-6h，然后加入步骤（1）中制得的氨基化的β-环糊精粉末反应10-12h，得到聚乳酸接枝β-环糊精；
（3）将步骤（2）制得的聚乳酸接枝β-环糊精溶解到二氯甲烷中，然后向其中加入药物，待药物完全分散均匀后得到聚乳酸接枝β-环糊精/药物混合液，利用冷冻干燥的方法将聚乳酸接枝β-环糊精/药物混合液进行干燥后得到聚乳酸接枝环糊精载药支架。
2.根据权利要求1所述的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的β-环糊精与硅烷偶联剂的摩尔比为1:1-1:3。
3.根据权利要求1所述的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂，包括但不限于γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中硅烷偶联剂在乙醇水溶液中的体积浓度为0.5%-1%，所述步骤（1）中乙醇水溶液的体积分数为90%。
5.根据权利要求1所述的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中含有端羧基的聚乳酸与N,N'-羰基二咪唑的摩尔比为1:2-1:5。
6.根据权利要求1所述的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中含有端羧基的聚乳酸与氨基化的β-环糊精粉末的摩尔比为1:1-1:1.5。
7.根据权利要求1所述的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中聚乳酸接枝β-环糊精与药物的质量比为1:0.5-1:1。
8.根据权利要求1所述的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中聚乳酸接枝β-环糊精在二氯甲烷中的质量体积浓度为0.1g/mL-0.2g/mL。
9.根据权利要求1所述的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的药物为抗菌消炎类药物，所述抗菌消炎类药物包括但不限于万古霉素，氨苄青霉素，甲氧西林。
10.根据权利要求1所述的具有多级缓释效果的聚乳酸接枝环糊精载药支架的制备方法制得的载药支架主要应用于感染性骨缺损的修复。
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CN113476666A (zh) * 2021-06-28 2021-10-08 苏州大学附属第一医院 一种可注射型长效缓释褪黑素的关节软骨修复材料、制备方法及其应用

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