CN107998102A - 一种具有pH和磁双重响应的纳米粒子药物载体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了以双乳液法制备一种具有pH和磁双重响应的纳米粒子药物载体的制备方法。首先按照现有技术准备材料,制备具有pH敏感特性的环糊精及磁性Fe3O4。以双乳液法制备具有pH和磁双重响应的纳米粒子包括:将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解二氯甲烷中形成环糊精/二氯甲烷溶液;将一定量的磁性Fe3O4分散于3%明胶/PBS(pH=7.5)溶液中。将药物分散在上述溶液中;按不同的水油比,形成油包水乳液。加入一定浓度和体积的明胶/PBS溶液;密封超声波细胞粉碎形成第二相水包油乳液,加入明胶/PBS溶液得到终乳液;经搅拌、离心得沉淀物。本发明制备纳米药物载体,性能符合生物医用载体材料要求,具有较大的社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于新材料技术领域,具体涉及一种多重响应纳米粒子的制备。
背景技术
在生物医用领域,利用载体材料控制药物在人体中的释放速率、时间以及地点是提高药物的疗效、降低和减少药物的毒副作用及减少给药次数的一种有效方式。理想的药物载体应具有很好的生物相容性、生物可降解性、理化及生物稳定性和极低的毒性,且有较高的载药性。而利用载体材料实现细胞的传递和转染也是此领域研究热点之一,对人类健康起着至关重要的作用。目前纳米粒子作载体的材料应用十分广泛,具有微创性的特点,在生物医用领域有着广泛的应用前景。
刺激响应型的纳米载体材料由于环境响应的特点一直是此领域引人瞩目的一类材料。由于患病部位如肿瘤等所验证的pH值呈现微酸性,因此具有弱酸响应特性的纳米粒子一直是理想的载体材料。pH敏感环糊精是一种新近出现的一种具有pH响应的特性的环糊精衍生物,由于其pH响应性、良好的生物相容性、成为药物控释系统特别是药物控释微/纳米粒子领域的新宠。
尽管具有pH响应的特性的载体材料在实现药物的有效传递起到一定的作用,然而单一pH响应特性并不能解决药物传递过程中的所有问题,如:靶向问题等。本发明针对这个问题设计了具有pH和磁双重响应的纳米粒子。
乳化-溶剂挥发法制备聚合物粒子是众多制备方法中最常用的一种方法。其制备的一般过程是:利用乳化的方法将溶液有聚合物的有机相分散到含有分散剂或者乳化剂的连续相中形成乳液,待乳液液滴中的有机溶剂挥发后,得到固化的聚合物粒子的一种方法。根据所用连续相类型的不同这种方法分成水相和油相两种,当水相为连续相时就是乳化-溶剂挥发法。虽然基于乳化-溶剂挥发的方法制备粒子的过程简便,但是在制备过程中仍需优化一些条件以制备得到符合要求的聚合物粒子。在利用乳化-溶剂挥发的方法制备聚合物粒子时,主要有以下几个因素影响粒子性质:(1)溶剂用于溶解聚合物的溶剂必须与连续相也不互溶。而且溶剂的沸点必须小于连续相的沸点,以保证溶解聚合物的有机溶剂在制备过程中完全挥发。常用的符合上述要求的溶剂为无毒的乙酸乙酯和毒性相对较小的二氯甲烷;(2)分散剂在乳化过程中得到的有机小液滴表面形成一层保护层,从而影响形成的粒子的性能。最常用于制备粒子的分散剂可以是亲水的聚合物粒子、阴离子或阳离子分散剂等。
本发明以磁性纳米粒子为核制备了具有pH和磁双重响应的纳米粒子,提供了一种简单可行的制备具有pH和磁双重响应的纳米粒子的方法。
发明内容
具有pH和磁双重响应的纳米粒子的制备方法包括双乳液法和共沉淀法。本发明以四氧化三铁为核,通过共沉淀法,利用缩醛化环糊精制备具有pH和磁双重响应的纳米粒子。
第一步:利用现有技术制备实验材料:(1)具有pH敏感特性的环糊精的制备,详见专利申请号2010101817859,2015103967228的专利文献;(2)磁性Fe3O4的制备,通过水热法制备(孙海平,磁性纳米粒子的表面修饰及功能化,扬州大学硕士学位论文,2008)
第二步:具有pH和磁双重响应的纳米粒子的制备
将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解二氯甲烷中形成环糊精/二氯甲烷溶液,其优选的浓度为1%-20%(w/v),进一步浓度为5%-15%(w/v),最优的浓度为9%-11%(w/v)。将一定量的磁性Fe3O4分散于3%明胶/PBS(pH=7.5)溶液中,其优选的浓度为0.1-10(mg/mL),进一步浓度为0.1-2(mg/mL),最优的浓度为0.5-1(mg/mL)。将药物分散在上述溶液中,优选的药物种类为疏水性药物,优选的浓度1-10mg/mL,最优的为5mg/mL。将上述溶液按不同的水(磁性Fe3O4溶液):油(环糊精/二氯甲烷)比混合,优选的水油比为1:2-1:15,进一步为1:5-1:10,最优的为1:10,混合后用密封冰浴超声粉碎2min,形成油包水乳液。将上述溶液再加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH=7.5)溶液,其优选的浓度为0.1%-10%(w/v),进一步浓度为0.5%-5%(w/v),最优的浓度为3%-5%(w/v);优选的水油比为2:1-20:1,进一步为5:1-15:1,最优的为6:1;密封超声波细胞粉碎3min形成第二相水包油乳液,接着加入一定体积1%(w/v)明胶/PBS(pH=7.5)溶液得到终乳液乳液;优选的第二相乳液与明胶溶液比为2:1-1:10,进一步为1:1-1:5,最优的为1:2-1:3;在一定温度下磁力搅拌器1300r/min下搅拌10h,让有机溶剂充分蒸发形成纳米粒子。然后将液体离心(10000r/min)10min,得到沉淀物,之后再用碱性水水洗多次,离心,除去乳化剂。
本发明同时以共沉淀法制备具有pH和磁双重响应的纳米粒子做对比实验。
将磁性Fe3O4分散在二甲基亚砜中,优选的浓度为0.1-10(mg/mL),进一步浓度为0.1-2(mg/mL),最优的浓度为0.5-1(mg/mL);将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解于上述磁性Fe3O4/DMSO分散液中,形成环糊精/Fe3O4/DMSO溶液,其优选的浓度为0.01%-10%(w/v),进一步浓度为0.1%-1%(w/v),最优的浓度为0.1%-0.5%(w/v);进一步浓度为0.1-2(mg/mL),最优的浓度为0.5-1(mg/mL)。将药物分散在上述溶液中,优选的药物种类为疏水性药物,优选的浓度1-10mg/mL,最优的为5mg/mL。将上述溶液在超声的条件下加入碱性水中,优选的水/DMSO体积比为2:1-20:1,进一步为5:1-15:1,最优的为10:1。冻干后得到复合纳米粒子。
本发明的双乳液法,详细步骤如下:
一种具有pH和磁双重响应的纳米粒子药物载体的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、利用现有技术准备实验材料,具体包括:
i制备具有pH敏感特性的环糊精;
ii通过水热法制备磁性Fe3O4;
步骤二、具有pH和磁双重响应的纳米粒子的制备,具体包括:
i将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解在二氯甲烷中形成环糊精/二氯甲烷溶液,环糊精溶液的浓度为1%-20%w/v;
ii将一定量的磁性Fe3O4分散于pH=7.5、浓度为3%w/v明胶/PBS溶液中,磁性Fe3O4在溶液中的浓度为0.1-10mg/mL;将药物分散在磁性Fe3O4溶液中,药物的浓度1-10mg/mL;
iii将上述溶液按不同的水油比,即磁性Fe3O4溶液与环糊精/二氯甲烷溶液的体积比,混合,水油比为1:2-1:15,混合后,用密封冰浴超声粉碎2min,形成油包水乳液;
iv将上述油包水乳液再加入一定浓度和体积、pH=7.5的明胶/PBS溶液,明胶/PBS溶液的浓度为0.1%-10%;水油比,即明胶/PBS溶液与前述油包水乳液的体积比,为2:1-20:1;密封超声波细胞粉碎3min,形成第二相水包油乳液;接着加入pH=7.5的一定体积1%w/v明胶/PBS溶液得到终乳液,其中,第二相水包油乳液与明胶溶液体积比为2:1-1:10;
v在一定温度下磁力搅拌器1300r/min下搅拌10h,让有机溶剂充分蒸发形成纳米粒子;然后将液体在10000r/min的转速下离心10min,得到沉淀物,之后再用碱性水水洗多次,离心,除去乳化剂。
其中,所述步骤二之i,所述的环糊精溶液的浓度优选5%-15%w/v,最优9%-11%w/v;
所述步骤二之ii,所述的磁性Fe3O4在溶液中的浓度优选0.1-2mg/mL,最优0.5-1mg/mL,所述药物浓度最优5mg/mL;所述药物为疏水性药物;
所述步骤二之iii,所述的水油比优选为1:5-1:10,最优1:10;
所述步骤二之iv,所述明胶/PBS浓度优选为0.5%-5%w/v,最优3%-5%w/v;所述水油比优选为5:1-15:1,最优为6:1;所述的第二相水包油乳液与明胶溶液体积比优选为1:1-1:5,最优为1:2-1:3;
依照上述制备方法,本发明制备了一种具有pH和磁双重响应的纳米粒子药物载体。
本发明的有益效果:
本发明提供的一种具有pH和磁双重响应的纳米药物载体及其制备方法,所得产品性能符合生物医用载体材料的基本要求。具有较大的社会效益和经济效益。
附图说明
图1.纳米载体的红外谱图;
图2.纳米载体的XRD图;
图3.纳米载体的TG图;
图4.纳米载体的TEM图(a)实施例2;(b)实施例3;
图5.纳米载体的pH响应与磁响应;
图6纳米载体在不同pH条件下的释放曲线。
具体实施方式
本发明中,对所制备产物分别以下列方式表征。载体材料的表面成分表征:通过红外-表面衰竭全反射的方法表征纳米载体的表面的化学性质;载体材料的结构表征:通过XRD和热重表征纳米载体的结构信息;载体材料的形貌表征:通过透射电镜表征载体材料的形貌特征;磁与pH响应性:通过磁铁、磁滞回线表征载体材料的磁响应特性,透过透光性的照片表征载体材料的pH响应特性。
以下结合实施例对本发明做进一步说明,但下述实施例对本发明的保护范围并无明确限制。
实施例1
将磁性Fe3O4分散在二甲基亚砜中,浓度为1mg/mL;将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解于上述磁性Fe3O4/DMSO分散液中,形成环糊精/Fe3O4/DMSO溶液,其浓度为1%w/v;将喜树碱分散在上述溶液中,浓度为5mg/mL。将上述溶液在超声的条件下加入碱性水中,水/DMSO体积比为10:1。冻干后得到复合纳米粒子。所得粒子经过检测具有pH和磁双重响应的特点。
实施例2
将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解二氯甲烷中形成环糊精/二氯甲烷溶液,其浓度为10%w/v。将一定量的磁性Fe3O4分散于3%明胶/PBS(pH=7.5)溶液中,其浓度为1mg/mL。将喜树碱分散在上述溶液中,浓度为5mg/mL。将上述溶液按不同的水(磁性Fe3O4溶液):油(环糊精/二氯甲烷)比混合,水油比为1:10,混合后用密封冰浴超声粉碎2min,形成油包水乳液。
将上述溶液再加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH=7.5)溶液,其浓度为3%w/v;水油比6:1;密封超声波细胞粉碎3min形成第二相水包油乳液,接着加入一定体积1%(w/v)明胶/PBS(pH=7.5)溶液得到终乳液乳液;第二相乳液与明胶溶液比为1:3;在一定温度下磁力搅拌器1300r/min下搅拌10h,让有机溶剂充分蒸发形成纳米粒子。然后将液体离心(10000r/min)10min,得到沉淀物,之后再用碱性水水洗多次,离心,除去乳化剂。
所得粒子的红外图谱为图1.COM-NANO1,载体材料的外层表现出与环糊精纳米粒子一样的基团结构,说明载体材料的最外层为环糊精。XRD图显示了粒子具有Fe3O4的晶型结构(图2COM-NANO1)。TG图的2段失重,第一段来自环糊精,第二段来自Fe3O4,这也从侧面证实的复合结构的存在(图3COM-NANO1)。TEM照片从形貌上证实了复合结构的存在(图4)。经过检测具有pH和磁双重响应的特点如图5所示。药物在不同的pH条件下呈现不同的释放行为(图6)。
实施例3
将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解二氯甲烷中形成环糊精/二氯甲烷溶液,其浓度为10%w/v。将一定量的磁性Fe3O4分散于3%明胶/PBS(pH=7.5)溶液中,其浓度为0.1mg/mL。将喜树碱分散在上述溶液中,浓度为5mg/mL。将上述溶液按不同的水(磁性Fe3O4溶液):油(环糊精/二氯甲烷)比混合,水油比为1:10,混合后用密封冰浴超声粉碎2min,形成油包水乳液。
将上述溶液再加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH=7.5)溶液,其浓度为3%w/v;水油比6:1;密封超声波细胞粉碎3min形成第二相水包油乳液,接着加入一定体积1%(w/v)明胶/PBS(pH=7.5)溶液得到终乳液乳液;第二相乳液与明胶溶液比为1:3;在一定温度下磁力搅拌器1300r/min下搅拌10h,让有机溶剂充分蒸发形成纳米粒子。然后将液体离心(10000r/min)10min,得到沉淀物,之后再用碱性水水洗多次,离心,除去乳化剂。
所得粒子的红外图谱为图1.COM-NANO2,载体材料的外层表现出与环糊精纳米粒子一样的基团结构,说明载体材料的最外层为环糊精。XRD图显示了粒子具有Fe3O4的晶型结构(图2COM-NANO2)。TG图的2段失重,第一段来自环糊精,第二段来自Fe3O4,这也从侧面证实的复合结构的存在(图3COM-NANO2)。TEM照片从形貌上证实了复合结构的存在(图4)。经过检测具有pH和磁双重响应。
实施例4
将磁性Fe3O4分散在二甲基亚砜中,浓度为0.1mg/mL;将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解于上述磁性Fe3O4/DMSO分散液中,形成环糊精/Fe3O4/DMSO溶液,其浓度为1%w/v;将喜树碱分散在上述溶液中,浓度为5mg/mL。将上述溶液在超声的条件下加入碱性水中,水/DMSO体积比为10:1。冻干后得到复合纳米粒子。所得粒子经过检测具有pH和磁双重响应的特点。
实施例5
将磁性Fe3O4分散在二甲基亚砜中,浓度为0.1mg/mL;将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解于上述磁性Fe3O4/DMSO分散液中,形成环糊精/Fe3O4/DMSO溶液,其浓度为0.1%w/v;将喜树碱分散在上述溶液中,浓度为5mg/mL。将上述溶液在超声的条件下加入碱性水中,水/DMSO体积比为10:1。冻干后得到复合纳米粒子。所得粒子经过检测具有pH和磁双重响应的特点。
对比例1
将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解二氯甲烷中形成环糊精/二氯甲烷溶液,浓度为10%(w/v),将喜树碱分散在上述溶液中,浓度为5mg/Ml,密封冰浴超声粉碎2min;再加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH=7.5)溶液,浓度为1%(w/v);水油比为6:1;密封超声波细胞粉碎3min形成初乳液,接着加入一定浓度和体积的明胶/PBS(pH=7.5)溶液得到混合乳液,浓度为0.3%(w/v);初乳液与混合乳液比为1:2,在磁力搅拌器1300r/min下搅拌10h,让有机溶剂充分蒸发形成pH敏感特性的环糊精纳米粒子的乳液。然后将液体离心(10000r/min)10min,得到沉淀物,之后再用碱性水水洗、离心,除去乳化剂。此载体只有pH响应特性而无磁响应。
实施例仅是对本发明的说明,利用本发明的思路实现的应用均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种具有pH和磁双重响应的纳米粒子药物载体的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、利用现有技术准备实验材料,具体包括:
i制备具有pH敏感特性的环糊精;
ii通过水热法制备磁性Fe3O4;
步骤二、具有pH和磁双重响应的纳米粒子的制备,具体包括:
i将一定质量pH敏感环糊精衍生物溶解在二氯甲烷中形成环糊精/二氯甲烷溶液,环糊精溶液的浓度为1%-20%w/v;
ii将一定量的磁性Fe3O4分散于pH=7.5、浓度为3%w/v明胶/PBS溶液中,磁性Fe3O4在溶液中的浓度为0.1-10mg/mL;将药物分散在磁性Fe3O4溶液中,药物的浓度1-10mg/mL;
iii将上述溶液按不同的水油比,即磁性Fe3O4溶液与环糊精/二氯甲烷溶液的体积比,混合,水油比为1:2-1:15,混合后,用密封冰浴超声粉碎2min,形成油包水乳液;
iv将上述油包水乳液再加入一定浓度和体积、pH=7.5的明胶/PBS溶液,明胶/PBS溶液的浓度为0.1%-10%;水油比,即明胶/PBS溶液与前述油包水乳液的体积比,为2:1-20:1;密封超声波细胞粉碎3min,形成第二相水包油乳液;接着加入pH=7.5的一定体积1%w/v明胶/PBS溶液得到终乳液,其中,第二相水包油乳液与明胶溶液体积比为2:1-1:10;
v在一定温度下磁力搅拌器1300r/min下搅拌10h,让有机溶剂充分蒸发形成纳米粒子;然后将液体在10000r/min的转速下离心10min,得到沉淀物,之后再用碱性水水洗多次,离心,除去乳化剂。
2.根据权利要求1所述的一种具有pH和磁双重响应的纳米粒子药物载体的制备方法,其特征在于:
所述步骤二之i,所述的环糊精溶液的浓度为5%-15%w/v;
所述步骤二之ii,所述的磁性Fe3O4在溶液中的浓度为0.1-2mg/mL;
所述步骤二之iii,所述的水油比为1:5-1:10;
所述步骤二之iv,所述明胶/PBS浓度为0.5%-5%w/v;所述水油比为5:1-15:1;所述的第二相水包油乳液与明胶溶液体积比为1:1-1:5。
3.根据权利要求2所述的一种具有pH和磁双重响应的纳米粒子药物载体的制备方法,其特征在于:
所述步骤二之i,所述的环糊精溶液的浓度为9%-11%w/v;
所述步骤二之ii,所述的磁性Fe3O4在溶液中的浓度为0.5-1mg/mL;所述药物的浓度5mg/mL;
所述步骤二之iii,所述的水油比为1:10;
所说步骤二之iv,所述明胶/PBS浓度为3%-5%w/v;所述的水油比为6:1;所述的第二相水包油乳液与明胶溶液体积比为1:2-1:3。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种具有pH和磁双重响应的纳米粒子药物载体的制备方法,其特征在于:所述步骤二之ii,所述药物为疏水性药物。
5.根据权利要求1-4任一方法所制备的一种具有pH和磁双重响应的纳米粒子药物载体。
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