CN107595810A - 一种基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒及其制备方法。所述微纳米包埋颗粒为谷类醇溶蛋白浓度0.5～5mg/ml、待包埋药物浓度0.2～1mg/ml的醇溶蛋白药物混合液，醇溶蛋白药物混合液置于打印或喷射装置之储液腔经压电喷头喷射得到微纳米包埋颗粒。所述制备方法包括取谷类醇溶蛋白加入乙醇水溶液中搅拌至均匀透明的醇溶蛋白溶解步骤；取待包埋药物加入醇溶蛋白溶液中搅拌至均匀透明的待包埋药物溶解步骤；醇溶蛋白药物混合液装入打印或喷射装置之储液腔，打印或喷射装置根据预设参数由喷头喷射得到微纳米包埋颗粒的喷射成形喷射步骤。本发明具有方法简单、速度快、成本低、无毒副作用、颗粒粒径均匀、生物相容性好的特点。
Description
技术领域
本发明属于药物技术领域，具体涉及一种具有方法简单、速度快、成本低、无毒副作用、颗粒粒径均匀、生物相容性好的基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒及其制备方法。
背景技术
药物控制释放是利用天然或高分子化合物作为药物载体，控制药物在人体内的释放度，使药物在一定时间范围和速度内缓慢释放，达到治疗某种疾病的目的。微胶囊化或微球化是药物控制释放的一种重要途径，广泛应用于很多疾病的治疗，微胶囊药或微球药可维持血液中的药物浓度，运载药物到达特殊的细胞或组织。在微胶囊化或微球化技术中，不同状态的芯材被天然或合成高分子材料包埋，并且可以在一定条件下被释放出来。研究表明，目前已经有许多不同的材料用于食品、健康、生物医学材料方面的包埋研究。这些包埋材料可以是单一的也可以是由几种材料结合形成的，包括乳清蛋白、脱脂奶粉、酪蛋白、改质纤维素、明胶-阿拉伯树胶凝聚层以及壳聚糖。
由于高通量筛选和组合化学的应用以及生物工程技术的快速发展，越来越多的活性物质可以用于疾病的治疗与防护中，但其中约有40％以上存在溶解度问题。现有技术中，通过将难溶性药物通过壳聚糖等高分子载体进行包裹可制得载药的纳米微球，这种微球已被证实可提高药物分子的溶解性和生物活性。高分子载体载药微球的制备方法通常有喷雾干燥法、溶剂蒸发法、乳化-化学交联法和离子交联法等。而诸如常见的乳化交联法中，溶剂蒸发法和喷雾干燥法都会用到乳化剂，如果清洗不彻底，会影响药物活性甚至对生物体产生副作用，且这些方法的制备工艺比较复杂、反应条件较苛刻，会大量使用有毒的有机溶剂，并且所得到的载药微球粒径一般大于10μm，仍然存在粒径均偏大、分布较广的问题。另外，也有采用微量注射泵配合针头在高压下喷射来制备纳米晶体的办法，虽然设备及方法较为简单，对喷射墨水要求也不高，但由于枕头直径较大且微量注射泵难以实现高频非连续喷射，因此制备的晶体呈线状且直径较大。而当药物粒子从数十微米级被加工至微米级乃至纳米级时，原有相对较完整的结构遭到破坏，更多的高能疏水性表面暴露于水中，不仅增大了相间张力，从而引起溶解度的相应增加，而且由于粒子粒径的减小，有效表面积急剧增加。溶解度的增加和扩散距离的缩短，造成了浓度梯度的增加，与表面效应一起，必然增加了药物的溶出速度。
喷墨打印技术是将墨滴喷射到接受体形成图像或文字的非接触性打印技术，它不仅应用于办公喷墨打印机，而且被成功的运用于医学与生物医学工程中。喷墨打印技术的喷墨方式可分为连续式及非连续式两大类，而非连续式的打印方式又可依墨水喷出动力机构的不同，分为热发泡式（Thermal bubble）及压电式（Piezoelectric）。压电式喷墨打印技术是利用压电式喷头进行喷射墨滴的打印技术，由于压电式喷头具有工作性能稳定、受用寿命长的特点，被广泛应用于各类图像输出设备。而且，通常情况下，一个压电式喷头由上百个喷嘴组成，因此打印速度也较快。在现有技术中，由于压电式喷墨打印相比热发泡式打印具有墨滴较小、喷射频率非常高（速度快）的特点，并广泛应用于图像喷绘行业，但由于其对墨水要求较高，还难以应用于生物打印领域。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种方法简单、速度快、成本低、无毒副作用、颗粒粒径均匀、生物相容性好的基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒；第二目的在于提供一种实现第一目的基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒制备方法。
本发明的第一目的是这样实现的：包括谷类醇溶蛋白、待包埋药物、乙醇水溶液混合而成的醇溶蛋白药物混合液，所述醇溶蛋白药物混合液中谷类醇溶蛋白的浓度为0.5～5mg/ml、待包埋药物的浓度为0.2～1mg/ml，所述醇溶蛋白药物混合液置于具有压电式喷头的打印装置或喷射装置之储液腔并经压电式喷头喷射得到所述微纳米包埋颗粒。
本发明的第二目的是这样实现的：包括醇溶蛋白溶解、待包埋药物溶解、喷射成形步骤，具体步骤如下：
A、醇溶蛋白溶解：取谷类醇溶蛋白加入乙醇水溶液中并搅拌至溶液均匀透明，得到醇溶蛋白溶液；
B、待包埋药物溶解：取待包埋药物加入上述醇溶蛋白溶液中并搅拌至溶液均匀透明，得到醇溶蛋白药物混合液；
C、喷射成形：将上述醇溶蛋白药物混合液装入具有压电式喷头的打印装置或喷射装置之储液腔，所述打印装置或喷射装置根据预设的参数由喷头喷射得到微纳米包埋颗粒。
本发明利用单一的生物相容性高、生物可降解、无毒可食用、价格低、来源广的天然植物来源的高分子谷类醇溶蛋白，在乙醇水溶液中挥发诱导的自组装包埋待包埋药物形成醇溶蛋白药物混合液，利用具有压电式喷头的打印装置或喷射装置，通过压电效应控制喷射液滴的大小、速率和形貌，以醇溶蛋白药物混合液作为喷射墨水，进而控制生成的微纳米包埋颗粒的大小和形貌，从而对带包埋药物既进行了有效的保护又可以实现在体内的控制释放。本发明即有效利用了谷类醇溶蛋白作为潜在生物医学天然材料，而且对诸如易氧化、难容的抗肿瘤药物进行有效保护和促溶作用，而且避免了现有技术中需要添加多种且大量的有机溶剂、表面活性剂等助剂进行包埋，导致反应生成物较为复杂难控、试剂残留影响药物活性甚至产生副作用的难题。本发明通过对谷类醇溶蛋白、预包埋药物、乙醇水溶液及压电碰头参数的控制，使得醇溶蛋白药物混合液不仅能够满足压电喷头的正常喷射需要，而且所制备得到的微纳米包埋颗粒粒径小于3μm且粒径分布均匀、药物的载药量和包封率较高、释放速度可控。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明使用具有压电式喷头的打印装置或喷射装置制备微纳米包埋颗粒，可以通过调节压电式喷头的参数控制颗粒的大小和形貌，制备方法和设备要求简单，制备速度快、粒径小于3μm且分布均匀、成本低；
2、本发明使用的谷类醇溶蛋白是天然的农产品副产物，可食用、具有很高的生物相容性、生物可降解、对人体无毒无害，同时成本低廉，来源广泛，发展绿色药物有利于环境的可持续发展；
3、本发明使用天然材料制备缓释微纳米包埋颗粒，相比于目前采用的合成材料可以有效避免体内由于所使用的材料带来的副作用；同时通过调整醇溶蛋白药物混合液的配方可以控制药物的缓释时间，从而增强药效；
4、本发明利用谷类醇溶蛋白在乙醇水溶液中挥发诱导自组装包裹待包裹药物，不仅制备方法操作简单，反应条件温和，而且重复性好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
本发明之基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒，包括谷类醇溶蛋白、待包埋药物、乙醇水溶液混合而成的醇溶蛋白药物混合液，所述醇溶蛋白药物混合液中谷类醇溶蛋白的浓度为0.5～5mg/ml、待包埋药物的浓度为0.2～1mg/ml，所述醇溶蛋白药物混合液置于具有压电式喷头的打印装置或喷射装置之储液腔并经压电式喷头喷射得到所述微纳米包埋颗粒。
所述谷类醇溶蛋白为玉米醇溶蛋白、高粱醇溶蛋白、小麦醇溶蛋白中的一种或任意组合。
所述待包埋药物为顺铂、多柔比星、紫杉醇、5-氟尿嘧啶、依托泊甙、长春新碱中的一种或任意组合的抗肿瘤药物。
所述待包埋药物为布洛芬、酮咯酸、酮洛芬、非诺洛芬、萘丁美酮、舒林酸、依托度酸、吲哚美辛、双水杨酸酯、二氟尼柳、托美丁、奥沙普秦，地赛啶、非那根、息斯敏、开瑞坦、苯海拉明、阿昔洛韦、喷昔洛韦、紫草素、胰岛素、降钙素、紫草、草珊瑚或两面针中的一种或任意组合的难溶药物。
所述乙醇水溶液中乙醇体积分数为60～90％。
所述打印装置或喷射装置之喷头的墨滴大小为1～20pL（皮升），其中1皮升（pL）=1000 μm3=10-6 mm3=10-9 mL
所述打印装置或喷射装置之喷头的喷嘴数量为64～512个。
本发明之基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒制备方法，包括醇溶蛋白溶解、待包埋药物溶解、喷射成形步骤，具体步骤如下：
A、醇溶蛋白溶解：取谷类醇溶蛋白加入乙醇水溶液中并搅拌至溶液均匀透明，得到醇溶蛋白溶液；
B、待包埋药物溶解：取待包埋药物加入上述醇溶蛋白溶液中并搅拌至溶液均匀透明，得到醇溶蛋白药物混合液；
C、喷射成形：将上述醇溶蛋白药物混合液装入具有压电式喷头的打印装置或喷射装置之储液腔，所述打印装置或喷射装置根据预设的参数由喷头喷射得到微纳米包埋颗粒。
所述A步骤在常温常压下搅拌溶解，所述B步骤中的搅拌至溶液均匀透明是在常温常压下通过超声搅拌8～12min使溶液均匀透明。
所述常温常压是指20～30℃和1个标准大气压。
所述超声搅拌的超声频率为40kHz、超声功率100W、加热功率150W。
所述B步骤得到的醇溶蛋白药物混合液中谷类醇溶蛋白与待包埋药物的重量比为5：1～5。
所述A步骤得到的醇溶蛋白溶液和/或B步骤得到的醇溶蛋白药物混合液经孔径为0.45μm的微孔滤膜过滤。
所述C步骤中打印装置或喷射装置通过控制喷头的打印频率、电压幅值把醇溶蛋白药物混合液喷射形成液体微滴，所述打印装置或喷射装置在喷头的液体微滴移动方向上设置有紫外线照射灯或30～50℃温度的烘干热风把喷射的液体微滴固化。
实施例1
1、常温常压下，称取30mg的玉米醇溶蛋白，溶于30ml的80%的乙醇-水溶液中，通过超声搅拌8～10min至溶液均匀透明，配制成约1mg/ml的玉米醇溶蛋白溶液；
2、常温常压下，称取9mg的多柔比星溶解于上述玉米醇溶蛋白溶液中，通过超声搅拌8～10min至溶液均匀透明，配制成约0.3mg/ml的多柔比星玉米醇溶蛋白混合液；
3、将上述多柔比星玉米醇溶蛋白混合液装入压电喷头墨滴大小为1pL的打印装置或喷射装置之储液腔，打印装置或喷射装置根据预设的参数控制压电喷头液滴的大小、速率和形貌，得到直径为250nm的多柔比星微纳米包埋颗粒。
实施例2
1、常温常压下，称取150mg的小麦醇溶蛋白，溶于30ml的72%的乙醇-水溶液中，通过超声搅拌10～12min至溶液均匀透明，配制成约5mg/ml的小麦醇溶蛋白溶液；
2、常温常压下，称取30mg的布洛芬溶解于上述小麦醇溶蛋白溶液中，通过超声搅拌10～12min至溶液均匀透明，配制成约1mg/ml的布洛芬小麦醇溶蛋白混合液；
3、将上述布洛芬小麦醇溶蛋白混合液装入压电喷头墨滴大小为10pL的打印装置或喷射装置之储液腔，打印装置或喷射装置根据预设的参数控制压电喷头液滴的大小、速率和形貌，得到直径约为3.2μm的布洛芬微纳米包埋颗粒。
实施例3
1、常温常压下，称取30mg玉米醇溶蛋白和30mg高粱醇溶蛋白，溶于30ml的90%的乙醇-水溶液中，通过超声搅拌10～12min至溶液均匀透明，配制成约2mg/ml的醇溶蛋白溶液；
2、常温常压下，称取24mg的紫杉醇溶解于上述醇溶蛋白溶液中，通过超声搅拌10～12min至溶液均匀透明，配制成约0.8mg/ml的紫杉醇醇溶蛋白混合液；
3、将上述紫杉醇醇溶蛋白混合液装入压电喷头墨滴大小为5pL的打印装置或喷射装置之储液腔，打印装置或喷射装置根据预设的参数控制压电喷头液滴的大小、速率和形貌，得到直径约为1.7μm的紫杉醇微纳米包埋颗粒。
实施例4
1、常温常压下，称取15mg高粱醇溶蛋白，溶于30ml的60%的乙醇-水溶液中，通过超声搅拌8～10min至溶液均匀透明，配制成约0.5mg/ml的高粱醇溶蛋白溶液；
2、常温常压下，称取15mg的顺铂溶解于上述高粱醇溶蛋白溶液中，通过超声搅拌8～10min至溶液均匀透明，配制成约0.5mg/ml的顺铂高粱醇溶蛋白混合液，将得到的顺铂高粱醇溶蛋白混合液经孔径0.45μm的微孔滤膜过滤；
3、将上述顺铂高粱醇溶蛋白混合液装入压电喷头墨滴大小为3pL的打印装置或喷射装置之储液腔，打印装置或喷射装置根据预设的参数控制压电喷头液滴的大小、速率和形貌，得到直径约为380nm的顺铂微纳米包埋颗粒；其中，所述打印装置或喷射装置在喷头的液体微滴移动方向上设置有紫外线照射灯把喷射的液体微滴固化。
实施例5
1、常温常压下，称取40mg高粱醇溶蛋白和55mg小麦醇溶蛋白，溶于30ml的84%的乙醇-水溶液中，通过超声搅拌10～12min至溶液均匀透明，配制成约2.5mg/ml的醇溶蛋白溶液；
2、常温常压下，称取27mg的5-氟尿嘧啶溶解于上述醇溶蛋白溶液中，通过超声搅拌10～12min至溶液均匀透明，配制成约0.9mg/ml的5-氟尿嘧啶醇溶蛋白混合液，将得到的5-氟尿嘧啶醇溶蛋白混合液经孔径0.45μm的微孔滤膜过滤；
3、将上述5-氟尿嘧啶醇溶蛋白混合液装入压电喷头墨滴大小为20pL的打印装置或喷射装置之储液腔，打印装置或喷射装置根据预设的参数控制压电喷头液滴的大小、速率和形貌，得到直径约为4.6μm的5-氟尿嘧啶微纳米包埋颗粒；其中，所述打印装置或喷射装置在喷头的液体微滴移动方向上设置30～50℃的烘干热风把喷射的液体微滴固化。
实施例6
1、常温常压下，称取24mg小麦醇溶蛋白，溶于30ml的66%的乙醇-水溶液中，通过超声搅拌8～10min至溶液均匀透明，配制成约0.8mg/ml的小麦醇溶蛋白溶液；
2、常温常压下，称取6mg的胰岛素溶解于上述小麦醇溶蛋白溶液中，通过超声搅拌8～10min至溶液均匀透明，配制成约0.2mg/ml的胰岛素小麦醇溶蛋白混合液，将得到的胰岛素小麦醇溶蛋白混合液经孔径0.45μm的微孔滤膜过滤；
3、将上述胰岛素小麦醇溶蛋白混合液装入压电喷头墨滴大小为14pL的打印装置或喷射装置之储液腔，打印装置或喷射装置根据预设的参数控制压电喷头液滴的大小、速率和形貌，得到直径约为2.5μm的胰岛素微纳米包埋颗粒；其中，所述打印装置或喷射装置在喷头的液体微滴移动方向上设置30～50℃的烘干热风把喷射的液体微滴固化。
Claims (10)
1.一种基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒，其特征在于包括谷类醇溶蛋白、待包埋药物、乙醇水溶液混合而成的醇溶蛋白药物混合液，所述醇溶蛋白药物混合液中谷类醇溶蛋白的浓度为0.5～5mg/ml、待包埋药物的浓度为0.2～1mg/ml，所述醇溶蛋白药物混合液置于具有压电式喷头的打印装置或喷射装置之储液腔并经压电式喷头喷射得到所述微纳米包埋颗粒。
2.根据权利要求1所述基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒，其特征在于所述谷类醇溶蛋白为玉米醇溶蛋白、高粱醇溶蛋白、小麦醇溶蛋白中的一种或任意组合。
3.根据权利要求1所述基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒，其特征在于所述待包埋药物为顺铂、多柔比星、紫杉醇、5-氟尿嘧啶、依托泊甙、长春新碱中的一种或任意组合的抗肿瘤药物。
4.根据权利要求1所述基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒，其特征在于所述乙醇水溶液中乙醇体积分数为60～90％。
5.根据权利要求1所述基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒，其特征在于所述打印装置或喷射装置之喷头的墨滴大小为1～20pL。
6.一种权利要求1所述基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒制备方法，其特征在于包括醇溶蛋白溶解、待包埋药物溶解、喷射成形步骤，具体步骤如下：
A、醇溶蛋白溶解：取谷类醇溶蛋白加入乙醇水溶液中并搅拌至溶液均匀透明，得到醇溶蛋白溶液；
B、待包埋药物溶解：取待包埋药物加入上述醇溶蛋白溶液中并搅拌至溶液均匀透明，得到醇溶蛋白药物混合液；
C、喷射成形：将上述醇溶蛋白药物混合液装入具有压电式喷头的打印装置或喷射装置之储液腔，所述打印装置或喷射装置根据预设的参数由喷头喷射得到微纳米包埋颗粒。
7.根据权利要求6所述基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒制备方法，其特征在于所述A步骤在常温常压下搅拌溶解，所述B步骤中的搅拌至溶液均匀透明是在常温常压下通过超声搅拌8～12min使溶液均匀透明。
8.根据权利要求6所述基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒制备方法，其特征在于所述B步骤得到的醇溶蛋白药物混合液中谷类醇溶蛋白与待包埋药物的重量比为5：1～5。
9.根据权利要求6、7或8所述基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒制备方法，其特征在于所述A步骤得到的醇溶蛋白溶液和/或B步骤得到的醇溶蛋白药物混合液经孔径为0.45μm的微孔滤膜过滤。
10.根据权利要求6、7或8所述基于压电微滴喷射的微纳米包埋颗粒制备方法，其特征在于所述C步骤中打印装置或喷射装置通过控制喷头的打印频率、电压幅值把醇溶蛋白药物混合液喷射形成液体微滴，所述打印装置或喷射装置在喷头的液体微滴移动方向上设置有紫外线照射灯或30～50℃温度的烘干热风把喷射的液体微滴固化。
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