CN109908106A - 一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊及其制备方法 - Google Patents

一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊及其制备方法 Download PDF

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李炜
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Abstract

本发明公开了一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊及其制备方法，该方法通过反溶剂法来实现甲氨蝶呤和表面活性剂聚D,L‑丙交酯‑b‑PEG‑b‑聚D,L‑丙交酯三嵌段共聚物(PDLLA‑PEG‑PDLLA)在水相中自组装形成纳米胶囊。在搅拌下将甲氨蝶呤溶液加入到反溶剂中得到甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液，然后透析纯化，冷冻干燥得到甲氨蝶呤纳米胶囊粉体。本发明通过改变表面活性剂的用量能够得到平均粒径可控且粒度分布窄的纳米级甲氨蝶呤胶囊，平均粒径约为10～70nm，包封率及载药量分别为71.8％和5.1％。本方法为甲氨蝶呤纳米胶囊的制备提供了一种新的思路和选择，具有工艺设备简单、操作安全、节能等优点，甲氨蝶呤纳米胶囊延长了药物在体内的循环时间，从而有利于提高药物的生物利用度。

Description

一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊及其制备方法
技术领域
本发明属于药物制备领域，特别涉及一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊的制备方法。
背景技术
甲氨蝶呤是一种叶酸还原酶抑制剂，可抑制DNA、RNA合成而抑制肿瘤细胞的生长与增殖。甲氨蝶呤具有广谱抗肿瘤活性，可单独应用或与其它化疗药物联合使用，主要适用于绒毛膜上皮癌、恶性葡萄胎、各类急性白血病等。甲氨蝶呤在血浆中的半衰期非常短且流出率高，所以治疗过程中经常使用高剂量的甲氨蝶呤。高剂量的甲氨蝶呤在增强细胞毒作用的同时，也会引起明显的骨髓抑制、中枢神经系统损害、粘膜溃疡等副作用。
甲氨蝶呤的分子式为C20H22N8O5，其结构如下：
近年来，两亲性聚合物作为药物载体因为在交叉学科的广阔应用前景已经得到了广泛关注。它由亲水链段和疏水链段组成，在水溶液中可以自组装成由亲水外壳和疏水内核组成的纳米胶束，亲水外壳主要决定了它们在水中的溶解性，起到稳定纳米颗粒的作用，而疏水内核则能够包载疏水药物、基因、蛋白或荧光探针等。其中以聚乙二醇(PEG)为亲水链，以聚L-丙交酯(PLLA)、聚D，L-丙交酯(PDLLA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)为疏水链的两亲性共聚物，因为它们出色的自组装能力、在水相中的稳定性、生物相容性、生物可降解性，而在水难溶性药物纳米胶囊的制备中被广泛研究和应用。以上聚合物均通过美国食品和药物管理局(FDA)认证,被正式作为药用辅料收录进美国药典，另外，纳曲酮长效注射剂vivitrol、善思达(Invega Sustenna)、注射用艾塞那肽微球(Bydureon)等以此类聚合物为辅料的药品也通过FDA认证并上市。
发明内容
在以上现有技术的基础上，本发明提供了一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊的制备方法，该方法具有工艺简单、操作安全、节能等优点。
具体地说，本发明提供一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊的制备方法，包括
S1提供包含甲氨蝶呤的溶液及合适的反溶剂；
S2提供甲氨蝶呤的表面活性剂PDLLA-PEG-PDLLA；
S3将一定量S2所述的PDLLA-PEG-PDLLA溶于磷酸盐缓冲溶液，作为反溶剂；
S4将S1所述包含甲氨蝶呤的溶液加入到(3)所述的反溶剂中，通过反溶剂法甲氨蝶呤和表面活性剂PDLLA-PEG-PDLLA在水相中自组装形成甲氨蝶呤纳米胶囊；
S5收集步骤S4中的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液，透析、冷冻干燥得到甲氨蝶呤纳米胶囊粉体。
所述的甲氨蝶呤的溶液为甲氨蝶呤在二甲基亚砜中的溶液，其浓度为100mg/mL。
所述的磷酸缓冲盐溶液为150mM，pH＝7.4。
所述的反溶剂中PDLLA-PEG-PDLLA的浓度为0mg/mL、10mg/mL、20mg/mL、50mg/mL，优选10mg/mL。
所述的表面活性剂PDLLA-PEG-PDLLA的分子结构如下：
PEG的分子量范围是4-20kDa。
所述的甲氨蝶呤溶液和反溶剂的体积比为1：20。
PDLLA-PEG-PDLLA是通过如下步骤合成的：
S1.1将聚乙二醇和D，L-丙交酯按质量比3:1加入到圆底烧瓶中，油浴加热至110℃，搅拌下抽真空6小时；
S1.2向烧瓶中充分通入氩气，在惰性气氛下加入一定量的辛酸亚锡，搅拌10分钟，待其分散均匀后，将油浴温度升至135℃，反应24h；
S1.3收集产物溶解三氯甲烷中，然后将该溶液缓慢加入到沉淀剂正戊烷中，搅拌使产物沉降下来，以除去产物中剩余反应单体和催化剂，再重复上述沉降过程2～3次，将产物真空干燥至恒重，即得到直接使用的PDLLA-PEG-PDLLA两亲性聚合物。
本发明还提供根据上述方法得到的甲氨蝶呤纳米胶囊粉体。
发明效果
1.本发明首次通过反溶剂法实现两亲性PDLLA-PEG-PDLLA三嵌段共聚自组装包裹甲氨蝶呤，形成甲氨蝶呤纳米胶囊，PDLLA-PEG-PDLLA的生物相容性好；
2.本发明所制得的甲氨蝶呤纳米胶囊具有粒径小(10～70nm)、分布窄、稳定性强的特点；
3.本发明所制得的甲氨蝶呤纳米胶囊的药物包封率高(71.8％)、载药量高(5.1％)、水相稳定分散、缓释效果优良，适合于静脉注射的给药途径，可有效延长甲氨蝶呤的体内循环时间，从而有利于提高药物的生物利用度，并降低药物的毒副作用。
4.本发明所制得的甲氨蝶呤纳米胶囊的细胞毒性较甲氨蝶呤原料药高。
附图说明
图1是实施例1中制得的PDLLA-PEG-PDLLA的核磁氢谱图。
图2是实施例1中制得的PDLLA-PEG-PDLLA的凝胶渗透色谱分子量积分分布图。
图3是实施例2中制得的甲氨蝶呤纳米胶囊的的扫描电镜照片(a)和粒径分布图(b)。
图4是实施例3中制得的甲氨蝶呤纳米胶囊的的扫描电镜照片(a)和粒径分布图(b)。
图5是实施例4中制得的甲氨蝶呤纳米胶囊的的扫描电镜照片(a)和粒径分布图(b)。
图6是实施例5中制得的甲氨蝶呤纳米胶囊的的扫描电镜照片(a)和粒径分布图(b)。
图7是制得的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液稳定性测试的数码照片，1号、2号、3号、4号小瓶分别是实施例2、实施例3、实施例4、实施例5所制得的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液；a图、b图、c图、d图分别为第1天、第3天、第7天、第15天所拍摄的照片。
图8是实施例3中制得的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液通过DLS测试测得的颗粒粒径稳定性图。
图9是实施例2、实施例3、实施例4、实施例5中制得的甲氨蝶呤纳米胶囊(分别表示为甲氨蝶呤纳米胶囊-1、甲氨蝶呤纳米胶囊-2、甲氨蝶呤纳米胶囊-3、甲氨蝶呤纳米胶囊-4)以及甲氨蝶呤原料药(MTX)在pH＝7.4的磷酸缓冲盐溶液中的溶出曲线。
图10为实施例6中PDLLA-PEG-PDLLA对人成骨肉瘤MG-63细胞的细胞毒性评价结果图。
图11为实施例7中甲氨蝶呤原料药、甲氨蝶呤纳米胶囊对人成骨肉瘤MG-63细胞的细胞毒性评价结果图。
具体实施方式
实施例1
将30g聚乙二醇(分子量9-10kDa)与10gD,L-丙交酯(分子量144Da)加入到圆底烧瓶中，油浴加热至110℃，搅拌下抽真空6小时，以除去反应物中的水分；向烧瓶中充分通入氩气，在惰性气氛下加入一定量的辛酸亚锡，搅拌10分钟，待其分散均匀后，将油浴温度升至135℃，反应24h；收集产物溶解三氯甲烷中，然后将该溶液缓慢加入到沉淀剂正戊烷中，搅拌使产物沉降下来，以除去产物中剩余反应单体和催化剂，再重复上述沉降过程2次，将产物真空干燥至恒重，即得到直接使用的PDLLA-PEG-PDLLA两亲性聚合物。
如图1所示，该图是PDLLA-PEG-PDLLA的核磁氢谱图，图中出现5.2ppm和1.8ppm的峰，分别属于PDLLA中的次甲基和甲基的特征峰，通过积分计算得到嵌段聚合物的疏水段PDLLA中丙交酯单元的数目范围约为30～40。
如图2所示，该图是PDLLA-PEG-PDLLA的凝胶渗透色谱分子量积分分布图，通过计算得到嵌段聚合物的疏水段PDLLA中丙交酯单元的数目范围为30～40。
实施例2
称取100mg甲氨蝶呤，在室温下充分溶解于1mL二甲基亚砜中，得到甲氨蝶呤溶液。量取20mL磷酸缓冲盐溶液(150mM，pH＝7.4)，作为反溶剂(0mg/mLPDLLA-PEG-DLLA)。用移液枪将甲氨蝶呤溶液打入磷酸盐缓冲溶液中，搅拌1h，形成甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液。将得到的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液装入透析袋(截留分子量为3500～7000)中，用去离子水透析，4℃下避光储存，每隔2h更换新鲜的去离子水，重复3次。收集透析后的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液，冷冻干燥即得到甲氨蝶呤纳米胶囊粉体。
从图3所示的透射电镜照片和粒径分布图中可以看出，甲氨蝶呤纳米胶囊为形貌比较规则的球形颗粒，分散性较好，颗粒粒径较大，平均粒径达到257.3nm，粒度分布均匀。
从图7所示的甲氨蝶呤胶囊悬浮液稳定性测试的数码照片可以看出，制得的甲氨蝶呤胶囊悬浮液稳定性差，到第3天时就出现明显的黄色沉淀。
实施例3
称取100mg甲氨蝶呤，在室温下充分溶解于1mL二甲基亚砜中，得到甲氨蝶呤溶液。称取0.2g PDLLA-PEG-PDLL，在室温下充分溶解于20mL磷酸缓冲盐溶液(150mM，pH＝7.4)，作为反溶剂(10mg/mL PDLLA-PEG-DLLA)。用移液枪将甲氨蝶呤溶液打入磷酸盐缓冲溶液中，搅拌1h，形成甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液。将得到的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液装入透析袋(截留分子量为3500～7000)中，用去离子水透析，4℃下避光储存，每隔2h更换新鲜的去离子水，重复3次。收集透析后的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液，冷冻干燥即得到甲氨蝶呤纳米胶囊粉体。
从图4所示的透射电镜照片和粒径分布图中可以看出，甲氨蝶呤纳米胶囊为形貌比较规则的球形颗粒，分散性较好，颗粒粒径较小，平均粒径为30.0nm，粒度分布均匀。
从图7所示的甲氨蝶呤胶囊悬浮液稳定性测试的数码照片可以看出，制得的甲氨蝶呤胶囊悬浮液稳定性好，到第15天的时候仍然未出现沉淀。
从图8所示的甲氨蝶呤纳米胶囊粒径稳定性图可以看出甲氨蝶呤纳米胶囊的粒径在7天内只有很小幅度的增大，其稳定性好。
实施例4
称取100mg甲氨蝶呤，在室温下充分溶解于1mL二甲基亚砜中，得到甲氨蝶呤溶液。称取0.4g PDLLA-PEG-PDLL，在室温下充分溶解于20mL磷酸缓冲盐溶液(150mM，pH＝7.4)，作为反溶剂(20mg/mL PDLLA-PEG-DLLA)。用移液枪将甲氨蝶呤溶液打入磷酸盐缓冲溶液中，搅拌1h，形成甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液。将得到的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液装入透析袋(截留分子量为3500～7000)中，用去离子水透析，4℃下避光储存，每隔2h更换新鲜的去离子水，重复3次。收集透析后的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液，冷冻干燥即得到甲氨蝶呤纳米胶囊粉体。
从图5所示的透射电镜照片和粒径分布图中可以看出，甲氨蝶呤纳米胶囊为形貌比较规则的球形颗粒，分散性较好，颗粒粒径较小，平均粒径为32.9nm，粒度分布均匀。
从图7所示的甲氨蝶呤胶囊悬浮液稳定性测试的数码照片可以看出，制得的甲氨蝶呤胶囊悬浮液稳定性较差，到第7天时出现明显黄色沉淀。
实施例5
称取100mg甲氨蝶呤，在室温下充分溶解于1mL二甲基亚砜中，得到甲氨蝶呤溶液。称取1g PDLLA-PEG-PDLL，在室温下充分溶解于20mL磷酸缓冲盐溶液(150mM，pH＝7.4)，作为反溶剂(50mg/mL PDLLA-PEG-DLLA)。用移液枪将甲氨蝶呤溶液打入磷酸盐缓冲溶液中，搅拌1h，形成甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液。将得到的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液装入透析袋(截留分子量为3500～7000)中，用去离子水透析，4℃下避光储存，每隔2h更换新鲜的去离子水，重复3次。收集透析后的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液，冷冻干燥即得到甲氨蝶呤纳米胶囊粉体。
从图6所示的透射电镜照片和粒径分布图中可以看出，甲氨蝶呤纳米胶囊为形貌比较规则的球形颗粒，分散性不好，颗粒粒径较小，平均粒径为385.9nm，粒度分布不均匀。
从图7所示的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液稳定性测试的数码照片可以看出，制得的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液稳定性较好，到第15天时出现明显黄色沉淀。
从图9所示的溶出曲线可以看出，经过24小时后，甲氨蝶呤原料药能达到100％，而按照本发明所述的制备方法制得的甲氨蝶呤纳米胶囊的溶出速率和溶出度都比原料药的低，未使用PDLLA-PEG-PDLLA所制得的甲氨蝶呤纳米胶囊的溶出度为约90％，使用不同量PDLLA-PEG-PDLLA所制得的甲氨蝶呤纳米胶囊的溶出度都在40％左右。
实施例6
将生长良好的人成骨肉瘤MG-63细胞接种于96孔板中，约5×103个细胞/孔，37℃、5％的恒温培养箱中培养过夜。将实施例1所制得的PDLLA-PEG-PDLLA溶于PBS配置成不同浓度的溶液(1mg/mL、2mg/mL、3mg/mL、4mg/mL、5mg/mL)。向96孔板中加入PBS和不同浓度的PDLLA-PEG-PDLLA溶液，继续培养24小时后每孔加入20μL MTT溶液(5mg/mL)，恒温箱中放置4h，弃掉含有MTT的培养基，用无菌PBS轻轻洗涤3遍以上，再加入100μL DMSO，然后置于恒温箱中5～10min，用酶标仪测定96孔板中各孔的吸光度(OD值)，细胞存活率按照以下公式算得：
细胞存活率(％)＝(OD样品/OD对照)×100％
OD样品：各实验组孔中DMSO溶液的吸光度
OD对照：生理盐水组孔中DMSO溶液的吸光度
从图10所示的细胞存活率直方图可以看出表面活性剂PDLLA-PEG-PDLLA对MG63细胞几乎没有毒性。
实施例7
将生长良好的人成骨肉瘤MG-63细胞接种于96孔板中，约5×103个细胞/孔，37℃、5％的恒温培养箱中培养过夜。将甲氨蝶呤原料药和实施例2所制得的甲氨蝶呤纳米胶囊溶于PBS，甲氨蝶呤浓度均为2mg/mL,然后加入96孔板中，继续培养24小时后每孔加入20μLMTT溶液(5mg/mL)，恒温箱中放置4h，弃掉含有MTT的培养基，用无菌PBS轻轻洗涤3遍以上，再加入100μLDMSO，然后置于恒温箱中5～10min，用酶标仪测定96孔板中各孔的吸光度(OD值)，细胞存活率按照以下公式算得：
细胞存活率(％)＝(OD样品/OD对照)×100％
OD样品：各实验组孔中DMSO溶液的吸光度
OD对照：生理盐水组孔中DMSO溶液的吸光度
从图11所示的细胞存活率直方图可以看出甲氨蝶呤原料药组的细胞存活率约为33％，而甲氨蝶呤纳米胶囊组的细胞存活率约为55％。

Claims (8)

1.一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：
(1)提供包含甲氨蝶呤的溶液及合适的反溶剂；
(2)提供甲氨蝶呤的表面活性剂聚D,L-丙交酯-b-PEG-b-聚D,L-丙交酯三嵌段共聚物PDLLA-PEG-PDLLA；
(3)将一定量的(2)中的PDLLA-PEG-PDLLA溶于磷酸盐缓冲溶液，作为反溶剂；
(4)将(1)所述包含甲氨蝶呤的溶液加入到(3)所述的反溶剂中，通过反溶剂法甲氨蝶呤和表面活性剂PDLLA-PEG-PDLLA在水相中自组装形成甲氨蝶呤纳米胶囊；
(5)收集步骤(4)中的甲氨蝶呤纳米胶囊悬浮液，透析、冷冻干燥得到甲氨蝶呤纳米胶囊粉体。
2.根据权利要求1所述的一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊制备方法，其特征在于：甲氨蝶呤的溶液为甲氨蝶呤在二甲基亚砜中的溶液，其浓度为100mg/mL。
3.根据权利要求1所述的一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊及其制备方法，其特征在于：磷酸缓冲盐溶液为150mM，pH＝7.4。
4.根据权利要求1所述的一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊制备方法，其特征在于：反溶剂中PDLLA-PEG-PDLLA的浓度为0mg/mL、10mg/mL、20mg/mL或50mg/mL。
5.根据权利要求1所述的一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂PDLLA-PEG-PDLLA的分子结构如下：
PEG的分子量范围是4-20kDa。
6.根据权利要求1所述的一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊制备方法，其特征在于：甲氨蝶呤溶液和反溶剂的体积比为1：20。
7.根据权利要求1所述的一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊制备方法，其特征在于：所述的甲氨蝶呤的表面活性剂PDLLA-PEG-PDLLA是通过如下步骤合成的：
(1)将聚乙二醇和D，L-丙交酯按质量比3:1加入到圆底烧瓶中，油浴加热至110℃，搅拌下抽真空6小时；
(2)向烧瓶中充分通入氩气，在惰性气氛下加入一定量的辛酸亚锡，搅拌10分钟，待其分散均匀后，将油浴温度升至135℃，反应24h；
(3)收集产物溶解在适量三氯甲烷中，然后将其缓慢加入到沉淀剂正戊烷中，搅拌使产物沉降下来，以除去产物中剩余反应单体和催化剂，再重复沉降过程2～3次，将产物真空干燥至恒重，即得到直接使用的PDLLA-PEG-PDLLA两亲性聚合物。
8.根据权利要求1所述的一种可供静脉注射的甲氨蝶呤纳米胶囊制备方法，其特征在于：由所述制备方法制得的甲氨蝶呤纳米胶囊，表面活性剂PDLLA-PEG-PDLLA三嵌段共聚物的疏水段PDLLA中的D，L-丙交酯单元的数目在30～40范围内；甲氨蝶呤纳米胶囊的平均粒径在10～70nm范围；所述的甲氨蝶呤纳米胶囊的溶出度为40％。
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