CN110882234B - 一种氧化还原响应性纤维素自组装载药微球的制备及产品 - Google Patents

一种氧化还原响应性纤维素自组装载药微球的制备及产品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有氧化还原响应性纤维素自组装载药微球的制备及产品。其步骤包括首先将羧甲基纤维素与胱胺发生缩合反应接枝上二硫化合物，然后与端羧基聚乳酸通过缩合反应制备两亲性共聚物，最后该二硫键连接的纤维素‑聚乳酸共聚物在水中自组装，得到内部载5‑氟尿嘧啶的微球。本发明原料来源广泛，制备方法工艺简单，可操作性强；本发明制备的载药微球粒径可控，具有良好的生物相容性和生物可降解性，具有氧化还原响应性，具有在肿瘤部位高谷胱甘肽条件下加速药物释放的能力，可提高对癌细胞的抑制作用。

Description

一种氧化还原响应性纤维素自组装载药微球的制备及产品
技术领域
本发明属于高分子材料及纳米医药技术领域，涉及一种响应性自组装载药微球的制备，具体涉及一种氧化还原响应性纤维素-聚乳酸两亲性载药微球的制备及其产品。
背景技术
近年来，纳米靶向给药系统成为研究热点，研究方向主要分为生物导向和物理化学导向。生物导向主要是利用细胞膜表面的受体(叶酸受体、转铁蛋白等)，与载体上的配体结合，将药物准确的输送到肿瘤细胞；物理化学导向是利用药物载体的磁性、热响应性、pH响应性等特点，此时外部环境类似于一种“开关”，载体在外部环境刺激下对病灶部位进行导向给药。纳米载药微球具有小尺寸、比表面积大的优点，能够穿透组织间隙而被细胞吸收并且可以通过人体内最小的毛细管，因而作为药物释放体系被广泛研究，特别是在定位和靶向给药领域具有独特的优越性。
在肿瘤组织和细胞中，还原性谷胱甘肽(GSH)的浓度较正常组织和细胞中高1000倍以上，当二硫键交联的载体到达肿瘤部位或组织时，由于高浓度还原剂谷胱甘肽的存在，二硫键断裂，结构破坏，从而使得药物在肿瘤部位快速释放出来。5-氟尿嘧啶是一种嘧啶类的氟化物，属于抗代谢抗肿瘤药，能够抑制RNA的合成，可以单用或联合用药治疗各种类型的恶性肿瘤。
羧甲基纤维素是天然纤维素的一种衍生物，亲水性强，聚乳酸是一种合成的生物基高分子材料，疏水性强，两者都具有良好的生物相容性和生物可降解性，备受人们的关注。本文设计了这两种聚合物以二硫化合物连接形成两亲性共聚物，该共聚物具有特殊的分子结构，即分子链中同时含有亲水性链段和疏水性链段，以抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶为模型，在水溶液中可以自组装形成具有核壳结构的载药纳米微球，该微球在作为抗肿瘤药物的载体方面具有潜在的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有氧化还原响应性的自组装载药微球的制备及其产品，具体地是一种二硫键化合物连接的生物可降解纤维素-聚乳酸载抗肿瘤药物的制备及制备得到的微球制剂。微球在谷胱甘肽作用下具有加速释放药物的能力，达到控制药物释放量的目的。
本发明的技术方案如下：
一种具有氧化还原响应性纤维素自组装载药微球的制备，主要包括以下步骤：
(1)两亲性纤维素-聚乳酸共聚物的制备
步骤1：
步骤2：
(2)自组装载药微球的制备
将1mg CMC-ss-PLA溶于二甲基甲酰胺溶液中，逐滴滴入溶有0.2g的5-氟尿嘧啶的5-25mL水溶液中，超声20-40min，过滤，冷冻干燥得到载药微球。
本发明具有以下优点：
1)本发明制备的微球具有氧化还原响应性，使其在肿瘤部位高谷胱甘肽条件下加速药物的释放，可以提高对肿瘤细胞的抑制作用；
2)本发明制备的微球具有药物缓释功能，可以较少高浓度抗癌药物的毒副作用；
3)本发明的载药微球制备工艺简单，易于操作。
附图说明
图1是本发明的纤维素-聚乳酸接枝物的红外光谱图。
图2是本发明实施例1的纤维素-聚乳酸载药微球的透射电镜图。
图3是本发明实施例3的纤维素-聚乳酸载药微球在pH＝7.4，37℃条件下的体外释放曲线。
具体实施方式
实施例1：
(1)两亲性纤维素-聚乳酸共聚物的制备：将0.5g聚乳酸溶于二氯甲烷中，分别加入0.5g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和0.07g N-羟基琥珀酰亚胺。反应24h后，将溶剂浓缩，用乙醚和甲醇混合溶剂洗涤残渣，真空干燥，得到聚乳酸缩合物PLA-NHS。在50mL水中溶解0.72g羧甲基纤维素，在5mL二甲基甲酰胺中加入0.4g的1-羟基苯并三唑，溶解后加入其中，再加入0.5g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐。随后加入0.68g胱胺二盐酸盐，并在N2中搅拌反应24h，离子透析后，得到纤维素二硫接枝物CMC-Cys。
将上述CMC-Cys和PLA-NHS溶于20mL二甲基甲酰胺溶液中，在N2气氛下50℃搅拌进行反应48h，离子透析后，冷冻干燥得到二硫键接枝的两亲性纤维素-聚乳酸共聚物CMC-ss-PLA。
(2)自组装载药微球的制备
将1mg CMC-ss-PLA溶于二甲基甲酰胺溶液中，逐滴滴入溶有0.2g的5-氟尿嘧啶的5mL水溶液中，超声30min，过滤，冷冻干燥得到载药微球。
实施例2：
(1)两亲性纤维素-聚乳酸共聚物的制备：将1.25g聚乳酸溶于二氯甲烷中，分别加入0.8g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和0.1g N-羟基琥珀酰亚胺。反应24h后，将溶剂浓缩，用乙醚和甲醇混合溶剂洗涤残渣，真空干燥，得到聚乳酸缩合物PLA-NHS。在50mL水中溶解1.8g羧甲基纤维素，在5mL二甲基甲酰胺中加入1.0g的1-羟基苯并三唑，溶解后加入其中，再加入2.5g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐。随后加入3.75g胱胺二盐酸盐，并在N2中搅拌反应24h，离子透析后，得到纤维素二硫接枝物CMC-Cys。
将上述CMC-Cys和PLA-NHS溶于20mL二甲基甲酰胺溶液中，在N2气氛下70℃搅拌进行反应24h，离子透析后，冷冻干燥得到二硫键接枝的两亲性纤维素-聚乳酸共聚物CMC-ss-PLA。
(2)自组装载药微球的制备
将1mg CMC-ss-PLA溶于二甲基甲酰胺溶液中，逐滴滴入溶有0.2g的5-氟尿嘧啶的15mL水溶液中，超声40min，过滤，冷冻干燥得到载药微球。
实施例3：
(1)两亲性纤维素-聚乳酸共聚物的制备：将1.08g聚乳酸溶于二氯甲烷中，分别加入0.9g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和1.4g N-羟基琥珀酰亚胺。反应24h后，将溶剂浓缩，用乙醚和甲醇混合溶剂洗涤残渣，真空干燥，得到聚乳酸缩合物PLA-NHS。在50mL水中溶解3.6g羧甲基纤维素，在5mL二甲基甲酰胺中加入2.0g的1-羟基苯并三唑，溶解后加入其中，再加入4.5g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐。随后加入6.75g胱胺二盐酸盐，并在N2中搅拌反应24h，离子透析后，得到纤维素二硫接枝物CMC-Cys。
将上述CMC-Cys和PLA-NHS溶于20mL二甲基甲酰胺溶液中，在N2气氛下35℃搅拌进行反应72h，离子透析后，冷冻干燥得到二硫键接枝的两亲性纤维素-聚乳酸共聚物CMC-ss-PLA。
(2)自组装载药微球的制备
将1mg CMC-ss-PLA溶于二甲基甲酰胺溶液中，逐滴滴入溶有0.2g的5-氟尿嘧啶的25mL水溶液中，超声20min，过滤，冷冻干燥得到载药微球。
实施例4：
(1)两亲性纤维素-聚乳酸共聚物的制备：将0.8g聚乳酸溶于二氯甲烷中，分别加入0.9g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和1g N-羟基琥珀酰亚胺。反应24h后，将溶剂浓缩，用乙醚和甲醇混合溶剂洗涤残渣，真空干燥，得到聚乳酸缩合物PLA-NHS。在50mL水中溶解2.8g羧甲基纤维素，在5mL二甲基甲酰胺中加入2.0g的1-羟基苯并三唑，溶解后加入其中，再加入3g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐。随后加入5.25g胱胺二盐酸盐，并在N2中搅拌反应24h，离子透析后，得到纤维素二硫接枝物CMC-Cys。
将上述CMC-Cys和PLA-NHS溶于20mL二甲基甲酰胺溶液中，在N2气氛下35℃搅拌进行反应36h，离子透析后，冷冻干燥得到二硫键接枝的两亲性纤维素-聚乳酸共聚物CMC-ss-PLA。
(2)自组装载药微球的制备
将1mg CMC-ss-PLA溶于二甲基甲酰胺溶液中，逐滴滴入溶有0.2g的5-氟尿嘧啶的15mL水溶液中，超声35min，过滤，冷冻干燥得到载药微球。
实施例5：
(1)两亲性纤维素-聚乳酸共聚物的制备：将0.45g聚乳酸溶于二氯甲烷中，分别加入0.1g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和0.7g N-羟基琥珀酰亚胺。反应24h后，将溶剂浓缩，用乙醚和甲醇混合溶剂洗涤残渣，真空干燥，得到聚乳酸缩合物PLA-NHS。在50mL水中溶解3.6g羧甲基纤维素，在5mL二甲基甲酰胺中加入1g的1-羟基苯并三唑，溶解后加入其中，再加入1.5g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐。随后加入4g胱胺二盐酸盐，并在N2中搅拌反应24h，离子透析后，得到纤维素二硫接枝物CMC-Cys。
将上述CMC-Cys和PLA-NHS溶于20mL二甲基甲酰胺溶液中，在N2气氛下35℃搅拌进行反应50h，离子透析后，冷冻干燥得到二硫键接枝的两亲性纤维素-聚乳酸共聚物CMC-ss-PLA。
(2)自组装载药微球的制备
将1mg CMC-ss-PLA溶于二甲基甲酰胺溶液中，逐滴滴入溶有0.2g的5-氟尿嘧啶的25mL水溶液中，超声30min，过滤，冷冻干燥得到载药微球。
有益效果：
从图1红外图谱可以看出纤维素-聚乳酸共聚物具有纤维素和聚乳酸的特征吸收峰，1625cm-1处的CO-NH的特征峰以及593cm-1处的二硫键S-S的特征吸收峰的出现表明二硫化合物胱胺成功接枝纤维素和聚乳酸。从图2可以看出该共聚物在水中组装得到的是纳米球形结构。而从实施例3制备的载药微球的药物释放曲线可以看出，在pH＝7.4的缓冲溶液中，前10h内药物累积释放率约为21％，72h时37％左右。然而，加入10mM谷胱甘肽GSH后，药物释放率明显增加，72h后约为55％。加入20mM谷胱甘肽GSH后，72h后的药物释放率增加到82％左右。说明该载药微球在生理条件下具有药物缓释的性能，在谷胱甘肽作用下加速药物释放速率，而且提高谷胱甘肽浓度会增大释药率。这样有利于增强药物在肿瘤病灶部位的疗效。

Claims (1)

1.一种氧化还原响应性纤维素自组装载药微球的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)两亲性纤维素-聚乳酸共聚物的制备
步骤1：将0.22-1.08g聚乳酸溶于20ml二氯甲烷中，分别加入0.1g-0.9g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC和0.07g-1.4g N-羟基琥珀酰亚胺NHS，反应24h后，将溶剂浓缩，用乙醚和甲醇混合溶剂洗涤残渣，真空干燥，得到聚乳酸缩合物PLA-NHS；
步骤2：在50mL水中溶解0.72g-3.6g羧甲基纤维素CMC，在5mL二甲基甲酰胺中加入0.4g-2.0g的1-羟基苯并三唑HOBt，溶解后加入其中，再加入0.5g-4.5g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐；随后加入0.68g-6.75g胱胺二盐酸盐Cys，并在N2中搅拌反应24h，离子透析后，得到纤维素二硫接枝物CMC-Cys；
步骤3：将上述CMC-Cys和PLA-NHS溶于20mL二甲基甲酰胺溶液中，反应在N2气氛下35℃-75℃搅拌进行反应24h-72h，离子透析后，冷冻干燥得到二硫键接枝的两亲性纤维素-聚乳酸共聚物CMC-ss-PLA；
2)自组装载药微球的制备
将1mg CMC-ss-PLA溶于二甲基甲酰胺溶液中，逐滴滴入溶有0.2g的5-氟尿嘧啶的5-25mL水溶液中，超声20-40min，过滤，冷冻干燥得到载药微球。
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