CN113975453A - 水凝胶栓塞微球及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了水凝胶栓塞微球的制备方法，其由丙烯酸酯类单体、乙烯醇羧酸衍生物类单体通过交联剂发生交联聚合形成微球。包括以下步骤：将分散剂加入去离子水中形成水相溶液；将丙烯酸酯类单体、乙烯醇羧酸衍生物类单体、交联剂和引发剂混合，形成第一混合物；将所述第一混合物与水相溶液混合，通过聚合反应生成微球中间体；将所述微球中间体与氢氧化钠溶液混合，反应生成水凝胶微球。以及本发明提供了一种具有良好弹性和血管贴合性的水凝胶微球，具有较大的弹性形变和恢复性能；本发明提供的水凝胶微球用于负载亲水性药物时，可在短时间内高效大量吸附药物。

Description

水凝胶栓塞微球及其制备方法
技术领域
本发明涉及医用材料技术领域，特别涉及水凝胶栓塞微球及其制备方法。
背景技术
据统计，2020年中国有超过41万人新患肝癌，有超过39万人死于肝癌。由于肝癌患者在确诊时大多已处于中晚期或合并肝硬化，只有约20％-30％的患者具有手术切除的机会。对于不能接受手术治疗的肝癌患者，经导管动脉栓塞术(TACE)是一类非常重要的治疗方法，主要是经动脉将栓塞剂注入到病变靶器官的血管内，使血管发生闭塞，中断血液供应，最终达到治疗目的。TACE具有创伤小、疗效快、副作用小等优势，该方法已经在临床癌症治疗尤其是晚期肝癌的治疗中发挥着越来越重要的作用。
栓塞剂是TACE治疗的核心材料，现有栓塞剂包括聚乙烯醇颗粒、明胶海绵颗粒、聚乙烯醇微球、海藻酸钠微球、三丙烯基明胶微球等，其中聚乙烯醇颗粒和明胶海绵颗粒为不规则产品，在临床使用时容易堵塞导管，影响手术进程；聚乙烯醇微球和海藻酸钠微球形状规则，解决堵塞导管的问题；但海藻酸钠微球栓塞时会出现体积膨胀，限制了其临床应用推广；聚乙烯醇微球栓塞血管时，微球与血管的贴合性不佳，微球之间仍然存在较大的空隙，另外，聚乙烯醇微球的生产工艺复杂，生产周期长，产生的“三废”较多。
发明内容
本发明的目的是提供水凝胶栓塞微球及其制备方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
第一方面，本发明提供的水凝胶栓塞微球的制备方法，其由丙烯酸酯类单体和乙烯醇羧酸衍生物类单体通过交联剂交联聚合，形成微球。
在某些实施方案中，包括以下步骤：
将分散剂加入去离子水中形成水相溶液；
将丙烯酸酯类单体、乙烯醇羧酸衍生物类单体、交联剂和引发剂混合，形成第一混合物；
将所述第一混合物与水相溶液混合，通过聚合反应生成微球中间体。
在某些实施方案中，还包括将所述微球中间体与氢氧化钠溶液混合，反应生成水凝胶微球。
其中：通过将微球中间体与氢氧化钠溶液反应，能够将微球中的丙烯酸酯类结构单元和乙烯醇羧酸衍生物类结构单元水解，生成丙烯酸钠和乙烯醇结构单元，这样制备出具有良好弹性和血管贴合性的水凝胶微球，同时使得该水凝胶微球在负载亲水性药物时，能够在短时间内高效大量吸附药物。
在某些实施方案中，第一混合物与水相溶液反应温度为35-75℃，反应时间为1-10h。
在某些实施方案中，微球中间体与氢氧化钠溶液反应温度为25-80℃，反应时间为1-24h。
其中：上述两种反应，通过将反应温度设置在合理的范围内，避免了低温反应时间长；高温反应时间短，反应过于剧烈的情况发生。
在某些实施方案中，所述分散剂包括但不限于聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；所述丙烯酸酯类单体包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、乙二醇甲醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸叔丁酯中的一种或多种；所述乙烯醇羧酸衍生物类单体包括但不限于甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、甲酸烯丙酯、丁酸乙烯酯的一种或多种；所述交联剂包括但不限于N,N'-甲叉双丙烯酰胺、N,N'-乙撑二丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯；所述引发剂包括但不限于偶氮二异丁氰、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰叔丁酯中的一种或多种。
在某些实施方案中，所述氢氧化钠溶液包括氢氧化钠水溶液、氢氧化钠甲醇溶液或氢氧化钠乙醇溶液。
在某些实施方案中，分散剂的质量百分含量为0.1wt.％-10wt.％。
在某些实施方案中，丙烯酸酯类单体、乙烯醇羧酸衍生物类单体、交联剂、引发剂的质量百分含量分别为10wt.％-90wt.％、10wt.％-90wt.％、0.1wt.％-5wt.％、0.1wt.％-5wt.％。
在某些实施方案中，氢氧化钠的质量百分含量为0.1wt.％-5wt.％，所述微球中间体的质量百分含量为1wt.％-30wt.％。
第二方面，本发明提供的水凝胶栓塞微球，水凝胶栓塞微球的制备方法，包括以下步骤：
将分散剂加入去离子水中形成水相溶液；
将丙烯酸酯类单体、乙烯醇羧酸衍生物类单体、交联剂和引发剂混合，形成第一混合物；
将所述第一混合物与水相溶液混合，通过聚合反应生成微球中间体；
将所述微球中间体与氢氧化钠溶液混合，反应生成水凝胶微球；以及
清洗、分筛、灌装步骤。
其中：丙烯酸酯类单体、乙烯醇羧酸衍生物和交联剂反应后，连接到一起，形成大分子链，又有许多的大分子链相互缠绕、交联形成微球。
在某些实施方案中，水凝胶栓塞微球能够压缩形变达到50％以上。
在某些实施方案中，水凝胶微球的粒径在30-1200μm之间。
其中：该水凝胶微球具有形状规整和尺寸均一的特点，同时微球的粒径分布更窄，粒径范围在30-1200μm之间且粒径可调。在大多数应用中，其将需要具有粒径分布较窄的微球以便提供可预测的栓塞。可控制用于制备微球的方法以实现特定所需的大小范围的微球。如筛分的方法可用于控制微球的大小范围。
第三方面，本发明提供的水凝胶栓塞微球在亲水溶性药物中的应用，所述亲水性药物包括盐酸阿霉素或盐酸伊利替康。
与现有技术相比，本发明产生的有益效果是：
1、本发明提供了一种具有良好弹性和血管贴合性的水凝胶微球，具有较大的弹性形变和恢复性能；
2、本发明提供了一种粒径分布更窄的水凝胶微球；
3、本发明提供的水凝胶微球用于负载亲水性药物时，可在短时间内高效大量吸附药物，该微球具有更高的载药量以及更好的缓控释放能力，解决了现有技术中同类产品载药量低的问题，在肝癌介入治疗领域具有很好的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1中灌装后微球的光学显微镜照片；
图2是本发明实施例2中微球压缩形变前和压缩形变后的示意图(图a是压缩形变测试前的示意图，图b是压缩形变(50％)测试后的示意图)；
图3是本发明实施例2中微球压缩形变前和压缩形变后的光学显微镜照片(图A是微球压缩形变测试前的光学显微镜照片，图B是微球压缩形变(50％)测试后的光学显微镜照片)。
具体实施方式
下面通过实施方式对本发明进行进一步详细的说明。
实施例1
(1)首先将聚乙二醇加入去离子水中形成水相溶液，将丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯、N,N'-乙撑二丙烯酰胺、过氧化苯甲酰混合形成混合溶液，其中聚乙二醇的质量百分含量为10wt.％，丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯、N,N'-乙撑二丙烯酰胺、过氧化苯甲酰的质量百分含量分别为89.8wt.％、10wt.％、0.1wt.％、0.1wt.％。再在搅拌条件下将混合溶液滴入水相溶液中，35℃下反应10h，生成微球中间体；
(2)将微球中间体加入到氢氧化钠甲醇溶液中，其中氢氧化钠的质量百分含量为0.1wt.％，微球中间体的质量百分含量为1wt.％，25℃下反应24h，生成水凝胶微球；
(3)对水凝胶微球进行清洗、分筛、灌装得到粒径30-60um栓塞微球产品。
其中：如图1所示，可以看出水凝胶微球粒径大小均一，分散性好。
实施例2
(1)首先将聚乙烯醇加入去离子水中形成水相溶液，将丙烯酸甲酯、甲酸乙烯酯、N,N'-甲叉双丙烯酰胺、偶氮二异丁氰混合形成混合溶液，其中聚乙烯醇的质量百分含量为1wt.％，丙烯酸甲酯、甲酸乙烯酯、N,N'-甲叉双丙烯酰胺、偶氮二异丁氰的质量百分含量分别为30wt.％、68wt.％、1wt.％、1wt.％。再在搅拌条件下将混合溶液滴入水相溶液中，45℃下反6h，生成微球中间体；
(2)将微球中间体加入到氢氧化钠甲醇溶液中，其中氢氧化钠的质量百分含量为1wt.％，微球中间体的质量百分含量为10wt.％，50℃下反应6h，生成水凝胶微球；
(3)对水凝胶微球进行清洗、分筛、灌装得到粒径70-100um栓塞微球产品。
实施例3
(1)首先将聚乙烯吡咯烷酮加入去离子水中形成水相溶液，将丙烯酸丁酯、苯甲酸乙烯酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁酸二甲酯混合形成混合溶液，其中聚乙烯吡咯烷酮的质量百分含量5wt.％，丙烯酸丁酯、苯甲酸乙烯酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁酸二甲酯的质量百分含量分别为50wt.％、42wt.％、3wt.％、5wt.％。再在搅拌条件下将混合溶液滴入水相溶液中，65℃下反应3h，生成微球中间体；
(2)将微球中间体加入到氢氧化钠甲醇溶液中，其中氢氧化钠的质量百分含量为5wt.％，微球中间体的质量百分含量为20wt.％，80℃下反应1h，生成水凝胶微球；
(3)对水凝胶微球进行清洗、分筛、灌装得到粒径100-150um栓塞微球产品。
实施例4
(1)首先将聚乙烯醇加入去离子水中形成水相溶液，将甲基丙烯酸甲酯、甲酸烯丙酯、四乙二醇二丙烯酸酯、过氧化苯甲酰叔丁酯混合形成混合溶液，其中聚乙烯醇的质量百分含量为0.1wt.％，甲基丙烯酸甲酯、甲酸烯丙酯、四乙二醇二丙烯酸酯、过氧化苯甲酰叔丁酯的质量百分含量分别为80wt.％、10wt.％、5wt.％、5wt.％。再在搅拌条件下将混合溶液滴入水相溶液中，75℃下反应1h，生成微球中间体；
(2)将微球中间体加入到氢氧化钠甲醇溶液中，其中氢氧化钠的质量百分含量为5wt.％，微球中间体的质量百分含量为20wt.％，70℃下反应3h，生成水凝胶微球；
(3)对水凝胶微球进行清洗、分筛、灌装得到粒径200-250um栓塞微球产品。
实施例5
(1)首先将聚乙二醇加入去离子水中形成水相溶液，将甲基丙烯酸乙酯、丁酸乙烯酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁氰混合形成混合溶液，其中聚乙二醇的质量百分含量为0.1wt.％，甲基丙烯酸乙酯、丁酸乙烯酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁氰的质量百分含量分别为90wt.％、5wt.％、2wt.％、3wt.％。再在搅拌条件下将混合溶液滴入水相溶液中，60℃下反应3h，生成微球中间体；
(2)将微球中间体加入到氢氧化钠甲醇溶液中，其中氢氧化钠的质量百分含量为5wt.％，微球中间体的质量百分含量为20wt.％，65℃下反应3h，生成水凝胶微球；
(3)对水凝胶微球进行清洗、分筛、灌装得到粒径200-250um栓塞微球产品。
实施例6
(1)首先将聚乙烯吡咯烷酮加入去离子水中形成水相溶液，将乙二醇甲醚丙烯酸酯、苯甲酸乙烯酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、偶氮二异丁酸二甲酯混合形成混合溶液，其中聚乙烯吡咯烷酮的质量百分含量为10wt.％，乙二醇甲醚丙烯酸酯、苯甲酸乙烯酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、偶氮二异丁酸二甲酯的质量百分含量分别为10wt.％、89.8wt.％、0.1wt.％、0.1wt.％。再在搅拌条件下将混合溶液滴入水相溶液中，35℃下反应10h，生成微球中间体；
(2)将微球中间体加入到氢氧化钠甲醇溶液中，其中氢氧化钠的质量百分含量为0.1wt.％，微球中间体的质量百分含量为1wt.％，25℃下反应20h，生成水凝胶微球；
(3)对水凝胶微球进行清洗、分筛、灌装得到粒径30-60um栓塞微球产品。
实施例7
(1)首先将聚乙烯醇加入去离子水中形成水相溶液，将甲基丙烯酸丙酯、乙酸乙烯酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁酸二甲酯混合形成混合溶液，其中聚乙烯醇的质量百分含量为1wt.％，甲基丙烯酸丙酯、乙酸乙烯酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁酸二甲酯的质量百分含量分别为30wt.％、68wt.％、1wt.％、1wt.％。再在搅拌条件下将混合溶液滴入水相溶液中，45℃下反应6h，生成微球中间体；
(2)将微球中间体加入到氢氧化钠甲醇溶液中，其中氢氧化钠的质量百分含量为1wt.％，微球中间体的质量百分含量为10wt.％，50℃下反应6h，生成水凝胶微球；
(3)对水凝胶微球进行清洗、分筛、灌装得到粒径70-100um栓塞微球产品。
实施例8
(1)首先将聚乙烯吡咯烷酮加入去离子水中形成水相溶液，将甲基丙烯酸叔丁酯、甲酸烯丙酯、四乙二醇二丙烯酸酯、过氧化苯甲酰叔丁酯混合形成混合溶液，其中聚乙烯吡咯烷酮的质量百分含量为5wt.％，甲基丙烯酸叔丁酯、甲酸烯丙酯、四乙二醇二丙烯酸酯、过氧化苯甲酰叔丁酯的质量百分含量分别为50wt.％、42wt.％、3wt.％、5wt.％。再在搅拌条件下将混合溶液滴入水相溶液中，65℃下反应3h，生成微球中间体；
(2)将微球中间体加入到氢氧化钠甲醇溶液中，其中氢氧化钠的质量百分含量为5wt.％，微球中间体的质量百分含量为20wt.％，60℃下反应4h，生成水凝胶微球；
(3)对水凝胶微球进行清洗、分筛、灌装得到粒径100-150um栓塞微球产品。
性能测试
1、弹性形变的测试
通过形变仪测试微球的弹性形变，具体方法如下：
将灌装后的水凝胶微球平铺于测试平台上，形变仪探头下移接触的微球时，再向下移动微球直径的50％的距离，保持一定时间后，再撤回探头，取出微球观察是否有破碎。若微球恢复球形、无破碎，则说明微球能够承受50％压缩形变测试。
按照上述方法，取实施例2中的水凝胶微球，进行50％压缩形变测试，测试的示意图见图2。
测试的结果如图3所示，可以看出，测试后观察微球均恢复球形，且无破碎，说明上述水凝胶微球具有良好的弹性。
2、载药量的测试
将实施例1制得的30-50μm栓塞微球加入到25mg/mL的盐酸阿霉素溶液中，分别在0min、5min、15min、30min、60min的负载时间取样，使用HPLC(紫外检测波长为254nm，色谱柱为Waters C18)测定上述不同负载时间的样品中阿霉素的含量。
通过差量法计算可降解栓塞微球的载药效率。
其中：微球载药效率＝(1-样品中阿霉素的含量/阿霉素投料量)×100％
当负载时间为5min时，载药效率已达90％左右。说明本发明制备的栓塞微球对阿霉素具有快速载药性。
综上所述：本发明提供了一种具有良好弹性和血管贴合性的水凝胶微球，具有较大的弹性形变和恢复性能；本发明提供了一种粒径分布更窄的水凝胶微球；本发明提供的水凝胶微球用于负载亲水性药物时，可在短时间内高效大量吸附药物，该微球具有更高的载药量以及更好的缓控释放能力，解决了现有技术中同类产品载药量低的问题，在肝癌介入治疗领域具有很好的应用前景。
以上表述仅为本发明的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.水凝胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，其由丙烯酸酯类单体和乙烯醇羧酸衍生物类单体通过交联剂发生交联聚合，形成微球。
2.根据权利要求1所述的水凝胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将分散剂加入去离子水中形成水相溶液；
将丙烯酸酯类单体、乙烯醇羧酸衍生物类单体、交联剂和引发剂混合，形成第一混合物；
将所述第一混合物与水相溶液混合，通过聚合反应生成微球中间体。
3.根据权利要求2所述的水凝胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，还包括将所述微球中间体与氢氧化钠溶液混合，反应生成水凝胶微球。
4.根据权利要求2所述的水凝胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括但不限于聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；所述丙烯酸酯类单体包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、乙二醇甲醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸叔丁酯中的一种或多种；所述乙烯醇羧酸衍生物类单体包括但不限于甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、甲酸烯丙酯、丁酸乙烯酯的一种或多种；所述交联剂包括但不限于N,N'-甲叉双丙烯酰胺、N,N'-乙撑二丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯；所述引发剂包括但不限于偶氮二异丁氰、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰叔丁酯中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的水凝胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液包括氢氧化钠水溶液、氢氧化钠甲醇溶液或氢氧化钠乙醇溶液。
6.根据权利要求5所述的水凝胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，分散剂的质量百分含量为0.1wt.％-10wt.％。
7.根据权利要求5所述的水凝胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，丙烯酸酯类单体、乙烯醇羧酸衍生物类单体、交联剂、引发剂的质量百分含量分别为10wt.％-90wt.％、10wt.％-90wt.％、0.1wt.％-5wt.％、0.1wt.％-5wt.％。
8.根据权利要求5所述的水凝胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，氢氧化钠的质量百分含量为0.1wt.％-5wt.％，所述微球中间体的质量百分含量为1wt.％-30wt.％。
9.由权利要求1至8中任一权利要求所述的制备方法制得的水凝胶栓塞微球，其特征在于，所述水凝胶栓塞微球的制备方法还包括清洗、分筛、灌装步骤。
10.权利要求9所述的水凝胶栓塞微球在亲水溶性药物中的应用，其特征在于，所述亲水性药物包括盐酸阿霉素或盐酸伊利替康。
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