CN109674740A - 一种气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法及制得的载体 - Google Patents
一种气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法及制得的载体 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种气凝胶‑水凝胶复合药物载体的制备方法，涉及药物载体领域，基于气凝胶机械性能低、水凝胶负载能力有限的问题而提出的，本发明包括以下步骤：活性药物负载在气凝胶材料的孔道内，亲水性高分子与水组成水凝胶骨架，而负载活性物质的气凝胶材料均匀分散在水凝胶内，本发明的有益效果在于：可以保证药物负载量的最大化、又可以保证载体在传输过程中的强度最佳，同时还可以实现智能、可控的药物释放。
Description
技术领域
本发明涉及药物载体领域，具体涉及一种气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法及制得的载体。
背景技术
气凝胶是一种具有高孔隙率，高表面积，低密度和纳米孔结构性质的材料。通过对气凝胶孔道表面进行化学改性，气凝胶可以具有非常丰富的表面功能。气凝胶材料可应用于建筑，工业，化妆品，生物化学等诸多领域。气凝胶具有非常高的孔隙率和纳米尺寸的孔隙，其可以在孔道内负载大量的活性药物，同时可以通过表面的化学基团实现其均匀、缓慢的释放。专利号为US20020094318A1的美国专利报道了利用气凝胶作为Methadone和Methadone Hydrochloride两种药物的载体，气凝胶载体可以有效的控制药物不被过量吸收，专利号为CN102961750A的中国专利首次报道了气凝胶微粉作为药物载体的应用先例。于其机械性能非常低，气凝胶通常作为复合材料或粉末应用。
水凝胶是从一类可吸收并保留大量水的有合成或天然聚合物获得的三维网状结构物质。水凝胶具有低的界面张力、柔软、具有与生物组织结构相似的物理性质、透气性好，同时具有可控的药物释放表现。专利号是US5226902A和US6201065B1的美国专利都报道了水凝胶作为某些药物载体的应用，水凝胶是一种比较古老的药物载体，可以保护药物不受外界环境的损害，也可以通过环境的刺激的响应来实现药物的可控释放。但是水凝胶负载能力有限，负载药物类型相对单调。
发明内容
本发明所要解决的问题在于提供一种由气凝胶和水凝胶材料组成的复合药物载体，以解决气凝胶机械性能低、水凝胶负载能力有限的问题。
本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题的：
本发明提供一种气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将亲水性高分子化合物和水混合以形成高分子溶液；
(2)将气凝胶与活性药物混合后，与步骤(1)中的高分子溶液混合；
(3)将步骤(2)中的产物进行交联获得气凝胶-水凝胶复合药物载体。
优选的，所述亲水性高分子化合物包括海藻酸钠、明胶、纤维素、壳聚糖、透明质酸、胶原蛋白、葡聚糖、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、有机硅、聚甲基丙烯酸羟乙酯中一种或多种混合。
优选的，所述步骤(1)中亲水性高分子化合物的浓度为0.1％-20％。
优选的，所述气凝胶包括SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、ZrO2气凝胶、Al2O3气凝胶、NiO气凝胶、ZnO气凝胶、碳气凝胶、碳纳米管气凝胶、石墨烯气凝胶中的一种或者多种。
优选的，所述气凝胶的粒径范围为0.1-1000μm，气凝胶密度范围为0.03-0.5g/cm3，BET比表面积为300-2000m2/g，气凝胶的孔隙率为70％-99％，气凝胶的孔径为5-50nm。
优选的，所述活性药物包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、甘油、肉豆蔻酸异丙酯、聚乙二醇、苜蓿提取物、藻类提取物、苯甲酸烷基酯、杏仁油、琉璃苣油、丁二醇、癸酸甘油三酯、氢化聚异丁烯、异癸烷、异十六烷、棕榈酸异丙酯、矿物油、液体石蜡、聚甲基丙烯酸甲酯、咪康挫、布洛芬、氟比洛芬、蒽三酚、伊立替康盐酸盐三水合物、顺铂、泰索帝、紫杉醇、多柔比星、氟尿嘧啶、甲氨蝶呤中的一种或者多种。
优选的，所述气凝胶与活性药物的重量比为1:1-100。
优选的，所述步骤(3)中的交联方法为通过物理方法或化学方法。
优选的，所述物理方法包括冻融、辐照或超声。
优选的，所述化学方法为通过氯化钙、硫酸钙、硝酸钙、硝酸锌、氯化锌、硼酸钠、硫酸锌、过硫酸铵或戊二醛中的一种或多种与步骤(2)中的产物形成化学键交联。
优选的，所述获得的气凝胶-水凝胶复合药物载体的外形为球或薄膜。
本发明还提供由上述制备方法制得的气凝胶-水凝胶复合药物载体。
本发明的有益效果在于：
(1)使用高比表面、高孔隙率的气凝胶材料可以保证药物的最大量负载；亲水性高分子可以有效降低药物的扩散速度，提高药物扩散均匀度，同时提供最终产品有效的机械强度；
(2)气凝胶的纳米孔径能够让负载药物缓慢、均匀的释放，从而实现产品长时间稳定有效；
(3)利用气凝胶来负载油性药物，水凝胶来负载水性药物，气凝胶-水凝胶复合载体可以实现多种复杂成分药物的共同负载，提高药物的负载能力；
(4)使用高强度水凝胶可以保证复合载体有足够机械强度，使载体更容易实现智能化和可控释放，增加载体的应用范围。
附图说明
图1为本发明气凝胶-水凝胶复合药物载体的工艺流程图；
图2为本发明气凝胶-水凝胶复合药物载体的原理图；
其中10-亲水性高分子；20-交联点；30-气凝胶骨架-40-活性药物；
图3为本发明实施例1中气凝胶-水凝胶复合药物载体的产品实物图；
图4为本发明实施例1中气凝胶-水凝胶复合药物载体的精油释放速率图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明做进一步详细说明。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
图1为本发明气凝胶-水凝胶复合药物载体的工艺流程图。
对比例1
水凝胶复合药物载体的制备方法：
(1)将5g海藻酸钠和95g水在80℃的温度下磁力搅拌混合3h以形成透明溶液；
(2)3g琉璃苣油与步骤(1)中获得的透明溶液混合获得水凝胶载体前驱物；
(3)通过磁力搅拌将5g CaCl2和200g水混合，形成透明溶液；
(4)通过滴管将步骤(2)中球磨混合后的混合物滴加到CaCl2溶液中，通过固化交联形成气水凝胶复合药物载体。
实施例1
一种气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将5g海藻酸钠和95g水在80℃的温度下磁力搅拌混合3h以形成透明溶液；
(2)1g气凝胶粉末与3g琉璃苣油混合，与步骤(1)中获得的透明溶液混合获得气凝胶-琉璃苣油混合物；本实施例中使用的气凝胶粉末为SiO2气凝胶；
(3)气凝胶-琉璃苣油混合物通过球磨混合3h；
(4)通过磁力搅拌将5g CaCl2和200g水混合，形成透明溶液；
(5)通过滴管将步骤(3)中球磨混合后的混合物滴加到CaCl2溶液中，通过固化交联形成气凝胶-水凝胶复合药物载体。
实验结果：图2为本发明气凝胶-水凝胶复合药物载体的原理图；图3为本发明实施例1中气凝胶-水凝胶复合药物载体的产品实物图；
图4对比了本实施例制备的复合载体、对比例1中制备的水凝胶复合药物载体、无载体药物的扩散速率，通过扩散数据对比可以看出，相对比于水凝胶载体、无载体药物，本实施例制备的复合载体其药物扩散速率更低、扩散均匀度更高，从事实现药物长时间、均匀、低速率扩散。
实施例2
一种气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10g聚乙烯醇和95g水在95℃的温度下磁力搅拌混合3h以形成透明溶液；
(2)1g气凝胶粉末与3g苜蓿提取油混合，与步骤(1)中获得的透明溶液混合获得气凝胶-琉璃苣油混合物；本实施例中使用的气凝胶粉末为TiO2气凝胶；
(3)气凝胶-苜蓿提取油通过球磨混合3h；
(4)通过磁力搅拌将0.1g硼酸钠和10g水混合，形成透明溶液；
(5)将步骤(3)和步骤(4)获得的溶液混合3min，静置2h后形成气凝胶-水凝胶复合药物载体。
实施例3
一种气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10g聚乙烯醇和90g水在95℃的温度下磁力搅拌混合3h以形成透明溶液；
(2)1g气凝胶粉末与3g棕榈酸异丙酯混合，与步骤(1)中获得的透明溶液混合获得气凝胶-琉璃苣油混合物；本实施例中使用的气凝胶粉末为Al2O3气凝胶；
(3)气凝胶-棕榈酸异丙酯通过球磨混合3h；
(4)将步骤(3)获得的溶液在零下60℃下冷冻12h；
(5)将步骤(4)获得的材料在25℃下融化12h；
(6)将步骤(5)获得的溶液在零下60℃下冷冻12h；
(7)将步骤(6)获得的材料在25℃下融化12h，得到气凝胶水凝胶复合药物载体。
实施例4
一种气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将15g聚乙烯醇和90g水在95℃的温度下磁力搅拌混合3h以形成透明溶液；
(2)1g气凝胶粉末与3g布洛芬混合，与步骤(1)中获得的透明溶液混合获得气凝胶-布洛芬混合物；本实施例中使用的气凝胶粉末为ZnO气凝胶；
(3)气凝胶-布洛芬通过球磨混合3h；
(4)将步骤(3)获得的溶液进行超声20min，得到气凝胶水凝胶复合药物载体。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，与本发明构思无实质性差异的各种工艺方案均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将亲水性高分子化合物和水混合以形成高分子溶液；
(2)将气凝胶与活性药物混合后，与步骤(1)中的高分子溶液混合；
(3)将步骤(2)中的产物进行交联获得气凝胶-水凝胶复合药物载体。
2.根据权利要求1所述的气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，其特征在于：所述亲水性高分子化合物包括海藻酸钠、明胶、纤维素、壳聚糖、透明质酸、胶原蛋白、葡聚糖、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、有机硅、聚甲基丙烯酸羟乙酯中一种或多种混合。
3.根据权利要求1所述的气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中亲水性高分子化合物的浓度为0.1％-20％。
4.根据权利要求1所述的气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，其特征在于：所述气凝胶包括SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、ZrO2气凝胶、Al2O3气凝胶、NiO气凝胶、ZnO气凝胶、碳气凝胶、碳纳米管气凝胶、石墨烯气凝胶中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，其特征在于：所述气凝胶的粒径范围为0.1-1000μm，气凝胶密度范围为0.03-0.5g/cm3，BET比表面积为300-2000m2/g，气凝胶的孔隙率为70％-99％，气凝胶的孔径为5-50nm。
6.根据权利要求1所述的气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，其特征在于：所述气凝胶与活性药物的重量比为1:1-100。
7.根据权利要求1所述的气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的交联方法为通过物理方法或化学方法。
8.根据权利要求7所述的气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，其特征在于：所述物理方法包括冻融、辐照或超声。
9.根据权利要求7所述的气凝胶-水凝胶复合药物载体的制备方法，其特征在于：所述化学方法为通过氯化钙、硫酸钙、硝酸钙、硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、过硫酸铵或戊二醛中的一种或多种与步骤(2)中的产物形成化学键交联。
10.采用权利要求1-9中任一项所述的制备方法制得的气凝胶-水凝胶复合药物载体。
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