CN111214438A - 一种制备不同尺寸的载多柔比星聚合物胶束的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备不同尺寸的载多柔比星聚合物胶束的方法。本发明的制备方法基于多通道微量注射泵和微流控芯片的结合模式构建了一个完整而简单的微反应系统，包括载药聚合物胶束反应液的制备和不同尺寸的载药聚合物胶束制备两个步骤。本发明能克服传统方法混合不均匀等缺陷，制备得到粒径均一稳定且更小的纳米颗粒，并实现了不同尺寸的载药聚合物胶束的制备。

Description

一种制备不同尺寸的载多柔比星聚合物胶束的方法
技术领域
本发明涉及一种不同尺寸纳米粒径的载多柔比星聚合物胶束的制备方法，属于纳米粒制备技术领域。
背景技术
近年来，纳米技术在制药医学领域迅速发展，其利用纳米载体结构包裹或吸附特定的药物(如活性小分子、蛋白大分子、疫苗等)形成的纳米载药系统，可以调控释药速度，防止药物过早释放，增加细胞摄取，改变其在体内的分布，改善生物利用度，以提高药物的安全性、有效性和临床价值。目前，纳米药物载体颗粒的制备方法主要有材料自组装法、纳米沉淀法、溶剂蒸发法等。但这些技术普遍缺乏在宏观水平上的精确控制，导致纳米颗粒结构不一致，粒径分布较宽，步骤复杂，批次间重现性和纳米封装过程的可扩展性较差，以及质量控制较难等。同时，制备所得的纳米药物面临无法进行体外预筛选实验以及不能扩大至工业生产的挑战。因此，发现高效精准的纳米颗粒制备方法和质量控制标准具有非常重要的意义。
多柔比星(Dox)抗瘤谱广，抗癌作用强，是目前临床上较常使用的一种化疗药物。但其半衰期较短，水溶性差，且具有心脏毒性、肝肾毒性及骨髓抑制等较为严重的不良反应，限制了多柔比星的应用。聚合物胶束载药范围广，结构稳定，具有良好的生物相容性和组织渗透性，疏水性内核使其具有较高的载药量，对一些难溶性的疏水性药物起到增溶的作用。因此，聚合物胶束给药系统被认为是一种非常具有临床应用前景的药物载体，将Dox与两亲性嵌段共聚物制备成聚合物胶束，能增强药物的水溶性和渗透性。
微流控技术是一种在微纳米尺度空间中对流体进行精确控制和操纵的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能包括样品制备、反应、分离和检测等微缩到一个几平方厘米芯片上的能力，目前也成为纳米医药领域的研究热点之一。与传统制备纳米材料的方法相比较，微流控技术在纳米药物载体开发中具有许多优势，如能够精确控制结构、批次间重复性高、快速有效等。微流控技术的出现为纳米药物载体的制备提供了一个很好的思路和途径。一方面，微流控技术操控下的流体具有独特的性质，如层流和液滴等，借助这些独特的流体现象，可以实现一系列常规方法难以完成的微粒加工，包括流体混合增强和精准控制的纳米结构组装；另一方面，与常规方法相比，该技术利用微流体精准的流体控制，合成的粒子形貌结构均一、粒径分布均匀，且批次质量重复可控。通过高通量方式可实现高度可控、重现性高、可扩展的纳米结构化合物制备手段，因此为纳米药物载体的临床转化提供了良好的前景。
发明内容
本发明目的克服纳米粒传统制备法的人为误差和环境影响等因素导致的纳米颗粒制备低效低产且质量不可控等缺点，提供一种制备不同尺寸的载多柔比星聚合物胶束的方法。本方法简单高效，所制备的载药纳米颗粒粒径均一稳定，且可得到不同尺寸的纳米粒，具有极好的科研潜力和应用价值，为研究脑胶质瘤的治疗提供理想的平台。
实现本发明的思路是，采用注射泵控制输入液体的流速，微流控芯片混合反应，以得到稳定均一的载药聚合物纳米粒，并实现颗粒尺寸可控不一。
本发明采取以下技术方案：
一种制备不同尺寸的载多柔比星聚合物胶束的方法，包括如下步骤：
(1)载药聚合物胶束反应液的制备：
将盐酸多柔比星和两亲性嵌段聚合物溶解在适量有机溶剂，常温下避光搅拌至完全溶解后，向溶液中加入三乙胺，继续避光搅拌过夜，最终得到反应的有机相A；去离子水为水相B；
(2)不同尺寸的载药聚合物胶束制备：
用2个注射器分别吸取同等体积的有机相A和水相B，将其固定在注射泵上；
将微流控芯片与注射器连接，保持A、B相流速比不变，将反应液A、B通入微流控芯片混合反应，弃去前后段溶液，收集中间段溶液，通过控制A相和B相的不同流速，从而得到不同尺寸的载多柔比星聚合物胶束溶液。
优选的，所述盐酸多柔比星、两亲性嵌段聚合物与三乙胺的摩尔比为1:0.6:5。
优选的，所述步骤(2)后进一步包括将得到的载多柔比星聚合物胶束溶液进行透析、0.22μm滤膜过滤处理。通过上述透析和过滤步骤，可以进一步提高载多柔比星聚合物胶束的粒径均一性。
优选的，所述两亲性嵌段聚合物为聚乙二醇-聚乳酸，嵌段比为1:1。
优选的，所述有机溶剂N’N-二甲基甲酰胺(DMF)或二甲亚砜(DMSO)。
优选的，所述有机相A和水相B的流速比为1:1。
优选的，所述有机相A和水相B的流速为0.1-1.5ml/min。
本发明与传统方法相比具有以下优点：
(1)本发明利用微流控精准控制层流液体或液滴混合效应可实现传统常规液体混合方法难以完成的纳米粒制备，简化了制备步骤，大大缩短了制备时间，且制备得到的聚合物胶束粒径更小更均一稳定；
(2)本发明利用注射泵精确调控有机相和水相流速，通过改变总流速，可制备得到特定的粒径大小的纳米颗粒，颗粒尺寸在30-50nm之间，重复性较好，大大缩短了批次间差异，利于大规模生产；
(3)本发明就药物聚合物比、总流速和溶剂种类这三个主要工艺条件进行微流控对纳米粒粒径控制的探索，为后续的药物粒径尺寸效应在药物递送体系治疗脑胶质瘤的研究提供了理想的平台。
附图说明
图1为微流控系统示意图；
1-多通道微量注射泵，2-注射器，3-NanoAssemblrTM微流控芯片。
图2为传统制备方法和微流控制备方法示意图，A为传统制备方法示意图；B为微流控芯片制备方法示意图。
图3为传统方法和微流控方法制备的纳米粒径对比以及A/B总流速(TFR)和溶剂对该胶束粒径影响图。
图4为溶剂是DMSO，A:B流速为1.5ml/min:1.5ml/min对应的多柔比星聚合物胶束的TEM图，其中插图为其粒径分布图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
除非另作定义，本公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内有一般技能的人士所理解的通常意义。
本发明提供的一种不同尺寸的载药聚合物胶束的微流控制备方法，从步骤上来说，主要包括载药聚合物胶束反应液的获取，反应液转移至微流控系统制备，最后对应不同流速获得不同尺寸的稳定均一的载多柔比星聚合物胶束。
本发明微流控系统如图1所示，该微流控系统采用S型微流控通道，通道中又设有人字形微反应器，包括多通道微量注射泵1和NanoAssemblrTM微流控芯片3两个部分。其中，多通道微量注射泵1中具有两个注射器2，分别用于吸取有机相A和水相B。NanoAssemblrTM微流控芯片3与注射器2相连，用于控制注射器2的流速。相比较于传统方法的简单混合和搅拌，本发明微流控系统的结构大大提高了混合效率，使溶液反应更充分更均匀。
本发明的载多柔比星聚合物胶束的制备方法如图2B所示，下面通过实施例1进行详细说明。
实施例1：
不同尺寸的载多柔比星聚合物胶束的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，制备载药聚合物胶束反应液：
将单位毫摩尔量的盐酸多柔比星和0.6倍当量聚乙二醇-聚乳酸(MePEG5000-PLA5000，嵌段比为1:1)溶解在DMF溶剂，常温下避光搅拌至完全溶解后，向溶液中加入5倍当量的三乙胺，继续避光搅拌过夜，最终得到反应有机相A；去离子水为水相B。
步骤2，不同尺寸的载药聚合物胶束制备：
用2个注射器分别吸取同等体积的有机相A和水相B，将其固定在注射泵上。将微流控芯片与注射器连接，保持A、B相流速比为1:1，设置4种不同A:B流速(0.1ml/min：0.1ml/min、0.3ml/min：0.3ml/min、0.5ml/min：0.5ml/min、1.5ml/min：1.5ml/min)，反应液A、B通入微流控芯片混合反应，每次弃去前后段溶液，分别收集到对应流速的中间段溶液，即为4种不同尺寸的多柔比星聚合物纳米胶束溶液。
将所得溶液放入透析袋中透析24小时后，经0.22μm滤膜过滤后，得4种不同尺寸的多柔比星聚合物胶束水溶液，图4为A和B总流速为3ml/min对应的多柔比星聚合物胶束的TEM图，从图4可以看出本发明的载多柔比星聚合物胶束表面形态为圆整的球形，粒子大小均一无粘连，分散性较好。
4种不同尺寸的多柔比星聚合物胶束的粒径结果如下表1：
表1：不同尺寸的多柔比星聚合物胶束的粒径与分散系数
Figure BDA0002384617710000071
实施例2：不同溶剂对多柔比星聚合物胶束粒径及分布的影响
方法步骤同实施例1，将实施例1中的有机溶剂换为DMSO，测得不同溶剂对在多柔比星聚合物胶束粒径及分布的影响，结果见表2：
表2：不同溶剂对多柔比星聚合物胶束粒径及分布的影响
Figure BDA0002384617710000072
Figure BDA0002384617710000081
对比例1：
传统的载多柔比星聚合物胶束的制备方法如图2A所示，PEG-PLA和多柔比星组成的有机相滴入水相中，形成胶束体系，具体步骤如下：
将单位毫摩尔量的盐酸多柔比星和0.6倍当量聚乙二醇-聚乳酸(MePEG5000-PLA5000，嵌段比为1:1)溶解在DMF溶剂或DMSO溶剂中，常温下避光搅拌至完全溶解后，向溶液中加入5倍当量的三乙胺，继续避光搅拌过夜，最终得到反应有机相；
然后将有机相缓慢滴入去离子水中，充分搅拌2h，得到载多柔比星聚合物胶束。最后，将上述胶束溶液透析24h，过滤后得到多柔比星聚合物胶束水溶液。粒径结果如表3：
表3：传统方法制备的载多柔比星聚合物胶束的粒径及分布
Figure BDA0002384617710000082
图3为传统方法和微流控方法制备的纳米粒径对比以及A/B总流速(TFR)和溶剂对该胶束粒径影响图，最左边的点为传统方法利用不同溶剂所制备得到的胶束粒径，两条折线图为本发明的微流控方法制备所得粒径变化，传统方法得到的多柔比星聚合物胶束粒径范围在60-80nm之间，而本发明制备的胶束粒径更小更均一，粒径范围为30-50nm，且PDI均小于0.25。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。

Claims (7)

1.一种制备不同尺寸的载多柔比星聚合物胶束的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)载药聚合物胶束反应液的制备：
将盐酸多柔比星和两亲性嵌段聚合物溶解在适量有机溶剂，常温下避光搅拌至完全溶解后，向溶液中加入三乙胺，继续避光搅拌过夜，最终得到反应的有机相A；去离子水为水相B；
(2)不同尺寸的载药聚合物胶束制备：
用2个注射器分别吸取同等体积的有机相A和水相B，将其固定在注射泵上；将微流控芯片与注射器连接，保持A、B相流速比不变，将反应液A、B通入微流控芯片混合反应，弃去前后段溶液，收集中间段溶液，通过控制A相和B相的不同流速，从而得到不同尺寸的载多柔比星聚合物胶束溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述盐酸多柔比星、两亲性嵌段聚合物与三乙胺的摩尔比为1:0.6:5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)后进一步包括将得到的载多柔比星聚合物胶束溶液进行透析、0.22μm滤膜过滤处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两亲性嵌段聚合物为聚乙二醇-聚乳酸，嵌段比为1:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂N’N-二甲基甲酰胺(DMF)或二甲亚砜(DMSO)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机相A和水相B的流速比为1:1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机相A和水相B的流速为0.1-1.5ml/min。
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