CN114259599B - 可x射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球及其制备方法，属于栓塞微球技术领域，包括以下步骤：将碘单质与碘化物溶解在水中，形成碘溶液；向所述碘溶液中加入聚乙烯醇栓塞微球，搅拌反应，反应结束后，清洗，得到可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球。本发明制得的微球兼具X射线显影性和良好的力学性能，弹性和硬度适宜，导管通过性良好，且制备方法非常简便，步骤少且反应温度为室温，适合大规模生产。

Description

可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球及其制备方法

技术领域

本发明涉及栓塞微球技术领域，具体涉及一种可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球及其制备方法。

背景技术

介入栓塞治疗在近些年在如肝癌等富含血管的肿瘤治疗方面得到了广泛的应用，成为了治疗无法进行手术切除肿瘤的首选方案。而载药栓塞微球是肿瘤介入栓塞治疗中一种常见的栓塞载体，它的优势包括了对特定组织器官的靶向性高、栓塞性好、可与化疗药结合以及可缓释药物等。此外载药栓塞微球具有良好的伸缩性和弹性，亲水性、悬浮性较好，易于随血流导向，可阻塞血管的全截面且可在病灶部位缓慢释放药物，长期维持局部有效药物浓度，对肿瘤细胞产生显著的细胞毒效应。然而在目前常用的肿瘤栓塞治疗中，绝大多数栓塞微球是非X射线显影的，需要在造影剂的存在下才能观察到栓塞效果。而这些显影剂很快随血液经肾脏代谢出体外；术后复查时，不能用X光、CT等进行随访观察，故需再次进行血管造影，既增加了对病人身体的损害，也增加了病人的手术费用。

目前国内已上市的栓塞微球，均不具备X光显影性；国际上只有一款的可X光显影的栓塞微球。该微球合成方法较为复杂，合成效率较低。此外，目前已公开的可X射线显影的栓塞微球由于聚合物主链上连接了体积较大、亲水性较差的显影分子，导致这些栓塞微球的吸水性大幅下降，从而弹性下降，硬度上升，不易形变，且形变后不易恢复球形，造成微球导管通过性变差。

CN 112043859A公开了一种用于栓塞的可视化复合微球及其制备方法，包括基体、药物和显影材料。该微球药物和显影材料被包裹在基体中，显影材料可以实现可视化复合微球在医学影像下随时可以观测到。但是，该技术使用的显影材料为液态金属纳米颗粒或者聚氯乙烯微球，前者成本高昂且泄露后会对人体造成伤害，后者显影效果较差，二者均会造成微球力学性能变差。

CN 101972493B公开了一种可显影碘化油-5-氟尿嘧啶聚乳酸微球制剂及其制备方法，可根据碘化油的显影位置跟踪疗效。然而，该技术使用多重乳液的方法制备可显影微球，制备方法复杂，且使用大量有毒的有机溶剂，可能影响患者健康。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球及其制备方法，兼具X射线显影性和良好的力学性能，弹性和硬度适宜，导管通过性良好，且制备方法简便，成分安全。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球的制备方法，包括以下步骤：

将碘单质与碘化物溶解在水中，形成碘溶液；向所述碘溶液中加入聚乙烯醇栓塞微球，搅拌反应，反应结束后，清洗，得到可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球。

作为本发明的进一步改进，所述反应温度为20-80℃，反应时间为1-48h。

作为本发明的进一步改进，所述聚乙烯醇栓塞微球以聚乙烯醇为主链，并通过连接含有不饱和键和醛或缩醛结构的水溶性分子和交联剂交联成球，所述交联剂为含有阴离子官能团和不饱和键的水溶性分子。通过主链与含有不饱和键和醛或缩醛结构的水溶性分子相接，进而通过该水溶性分子的不饱和键与含有阴离子官能团和不饱和键的水溶性交联剂共聚成球。

作为本发明的进一步改进，所述交联剂为带羧酸根和不饱和键的羧酸化合物及其衍生物、带有磺酸根和不饱和键的磺酸化合物或磺酸盐化合物中的至少一种，其中，所述带羧酸根和不饱和键的羧酸化合物及其衍生物选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠中的至少一种；所述带有磺酸根和不饱和键的磺酸化合物或磺酸盐化合物选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、3-磺丙基丙烯酸钾、3-磺丙基甲基丙烯酸钾中的至少一种。

作为本发明的进一步改进，所述含有不饱和键和醛或缩醛结构的水溶性分子选自N-(2,2-二甲氧基乙基)-2-丙烯酰胺、N-丙烯酰胺基二乙基乙缩醛、4-丙烯酰胺基丁醛二甲缩醛、N-丙烯酰胺基乙醛、4-丙烯酰胺基苯乙醛中的至少一种。

本发明对栓塞微球的制备方法进行了改进，所述聚乙烯醇栓塞微球的制备方法如下：

S1.聚乙烯醇栓塞微球中间体的制备：将聚乙烯醇加入水中溶解，再加入含有不饱和键和醛或缩醛结构的水溶性分子和无机酸作为第一催化剂，反应结束后，将反应体系pH调至7-9，浓缩溶液，得到聚乙烯醇栓塞微球中间体；本步骤中，反应时间的长短会影响产率，通常可以在10-35℃下反应3-8h；通常可以将溶液浓缩至粘度大于等于1500cps，优选1800cps；

S2.聚乙烯醇栓塞微球的制备：将步骤S1制得的聚乙烯醇栓塞微球中间体、交联剂、引发剂加入水中溶解，再加入溶剂和表面活性剂，然后在惰性气体气氛下加入有机碱作为第二催化剂，反应结束后，洗涤，得到聚乙烯醇栓塞微球。在该步骤中，反应温度可以为55-65℃，反应时间可以为2-6h，可见溶液中有透明微粒形成。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述聚乙烯醇、含有不饱和键和醛或缩醛结构的水溶性分子和第一催化剂的质量比为100：(1-50)：(5-500)。步骤S1中所述聚乙烯醇的重均分子量为30000-80000。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述聚乙烯醇栓塞微球中间体、交联剂、引发剂、水、溶剂、表面活性剂和第二催化剂的质量比为10：(0.01-2)：(0.001-0.5)：(1-30)：(40-500)：(0.01-1)：(0.001-0.5)。

作为本发明的进一步改进，步骤S2所述引发剂选自过硫酸盐；其中，所述过硫酸盐选自过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种。

所述第一催化剂为浓盐酸或浓硫酸；所述S2中的溶剂为乙酸丁酯、乙酸乙酯、液体石蜡、蓖麻油、大豆油、正庚烷或环己烷中的至少一种；所述表面活性剂为醋酸丁酸纤维素、醋酸纤维素、司盘20、司盘80、吐温20、吐温80中的至少一种；所述第二催化剂为四甲基乙二胺、乙二胺、三乙胺、N,N-二甲基苯胺中的至少一种。所述步骤S2中加入的溶剂和表面活性剂可使反应体系形成反相悬浮聚合体系，从而形成表面光滑、球形良好的微球颗粒。

作为本发明的进一步改进，所述聚乙烯醇栓塞微球的添加量为碘溶液的0.01-30wt％。

作为本发明的进一步改进，所述碘溶液中碘单质的浓度为0.001-1mol/L，碘化物的浓度为0.001-1mol/L。

作为本发明的进一步改进，所述碘化物选自碘化锂、碘化钠或碘化钾中的至少一种。

本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球。

作为本发明的进一步改进，所述微球的碘含量大于等于10wt％。

作为本发明的进一步改进，所述微球的粒径范围为1-1500μm。

本制备方法的原理为溶液中的碘离子进入微球内部，与微球的聚乙烯醇主链形成络合物，使碘离子固定在微球内部。由于碘离子比碘苯类显影分子的体积小，并且以离子络合物的形式存在，所以不会影响微球的吸水性，使得碘络合聚乙烯醇栓塞微球仍然可以保持良好的弹性和恢复形变的能力，从而展现出良好的导管通过性。

通过在聚乙烯醇主链上引入含有不饱和键和醛或缩醛结构的水溶性分子，进一步与含有阴离子官能团和不饱和键的交联剂共聚成球，使得制备得到的栓塞微球的含水量和弹性更优；同时，由于交联剂上带有阴离子官能团，导致微球在水溶液中带有负电，可以快速吸附在水溶液中呈正电的药物，如阿霉素等，从而可以使得栓塞微球在具有良好显影性能和弹性的同时，还可以具备优异的载药性能。且制备方法非常简便，适合大规模生产，让医生可在X射线透视下直接观察栓塞材料到达的部位，便于术中操作，容易掌握栓塞程度，有效避免血管内治疗过程中各种并发症的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1制得的可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球的显微镜图片；

图2为实施例1制得的可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球在X光下的显影性图。

图3为实施例2制得的可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球在X光下的显影性图。

图4为对比例1制得的聚乙烯醇栓塞微球在X光下的显影性图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

制备例1

S1.将100g重均分子量为65000的聚乙烯醇加入500mL纯化水中，在80℃下溶解，加入1g 4-丙烯酰胺基苯乙醛和150mL 98％的浓硫酸，在25℃下反应4h，反应结束后，使用氢氧化钠溶液调节体系pH至7.2，浓缩至粘度为1500cps，得到聚乙烯醇栓塞微球中间体；

S2.将10g步骤S1制得的微球中间体，1g丙烯酸钠和0.2g过硫酸钾引发剂在15mL去离子水中完全溶解。再加入50mL正庚烷和0.5g吐温80，最后在氦气气氛下加入0.42mL三乙胺，在55℃反应6h，反应结束后，用乙酸乙酯、丙酮和去离子水洗涤，得到聚乙烯醇栓塞微球。

制备例2

S1.将100g重均分子量为70000的聚乙烯醇加入500mL水中，在95℃下溶解，加入50g N-丙烯酰胺基二乙基乙缩醛和424mL 37wt％的浓盐酸，在35℃下反应8h，反应结束后，用氢氧化钠溶液调节体系pH至7.7，浓缩至粘度为2000cps，得到聚乙烯醇栓塞微球中间体；

S2.将10g步骤S1制得的微球中间体，2g 3-磺丙基丙烯酸钾和0.5g过硫酸钠引发剂在15mL水中溶解，加入110mL乙酸丁酯和1g醋酸纤维素，在氩气气氛下加入0.5mL N,N-二甲基苯胺，在60℃反应3h，反应结束后，用乙酸乙酯、丙酮和去离子水洗涤，得到聚乙烯醇栓塞微球。

制备例3

S1.将100g重均分子量为67000的聚乙烯醇加入500mL纯化水中，在90℃下溶解，加入25g N-(2,2-二甲氧基乙基)-2-丙烯酰胺和20mL 37％的浓盐酸，在30℃下反应6h。反应结束后，用氢氧化钠溶液将反应体系pH调至9，将溶液浓缩至粘度等于1800cps，得到聚乙烯醇栓塞微球中间体。

S2.将10g步骤S1制得的微球中间体，0.01g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠盐和0.01g过硫酸铵引发剂在15mL水中溶解，加入30mL乙酸乙酯和0.01g醋酸丁酸纤维素，在氮气气氛下加入0.01mL四甲基乙二胺，在50℃反应4h，反应结束后，用乙酸乙酯、丙酮和去离子水洗涤，得到聚乙烯醇栓塞微球。

实施例1

将碘单质和碘化钾溶解于100mL去离子水中，其中碘单质浓度为0.2mol/L，碘化钾浓度为0.8mol/L，加入10g制备例3制得的聚乙烯醇栓塞微球，在40℃下搅拌反应24h。反应结束后，可见有紫褐色微粒生成。用去离子水清洗微球，得到可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球。通过元素分析，所得微球的碘含量为23wt％。

图1为本实施例制得可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球的显微镜图片，该图为放大40倍图。由图片可知，所得微球球形饱满，分散度良好，显微镜下微球由反应前的无色透明变为内部呈棕黄色，证明碘离子进入微球内部，与微球的聚乙烯醇主链形成了络合物。

实施例2

将碘单质和碘化钠溶解于50mL去离子水中，其中碘单质浓度为0.005mol/L，碘化钾浓度为0.02mol/L，加入0.5g制备例2制得的聚乙烯醇栓塞微球，在80℃下搅拌反应1h。反应结束后，用去离子水清洗微球，得到可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球。通过元素分析，所得微球的碘含量为11wt％。

实施例3

将碘单质和碘化锂溶解于1000mL去离子水中，其中碘单质浓度为0.02mol/L，碘化钾浓度为0.08mol/L，加入1g制备例1聚乙烯醇栓塞微球，在20℃下搅拌反应48h。反应结束后，用去离子水清洗微球，得到可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球。通过元素分析，所得微球的碘含量为17wt％。

对比例1

与实施例1相比，反应时间为10min，其他条件均不改变。通过元素分析，所得微球的含碘量为0wt％。

对比例2

与实施例1相比，碘单质浓度为2mol/L，碘化钾浓度为4mol/L,其他条件均不改变。通过元素分析，所得微球的含碘量为40wt％。

测试例1可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球的显影性测试

将实施例1、实施例2、对比例1制得的可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球分散在水中，置于样品瓶中，在X光下观察。图2、3分别为实施例1、2制得的可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球在X光下的照片，微球均沉积在样品瓶底部，显现出X射线显影性。

将对比例1制得的微球置于X光下观察，微球无显影性，如图4所示。这是由于反应时间过短，导致与聚乙烯醇主链络合的碘离子的量过少，无法展现出显影性。

测试例2可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球的密度、含水量及弹性模量测试

测试对象：

实施例1-3和对比例1-2制得的微球，市售产品为目前唯一一款在欧美上市的可显影栓塞微球DC Bead LUMI。

密度测试：

使用密度瓶测试可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球的密度。

含水量测试：

将可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球放入干燥并已恒重的蒸发皿中，用一次性塑料吸管垂直接触蒸发皿底部将保存溶液小心吸出，避免吸去微球，至微球表面无明水，用滤纸吸去皿上残留明水。蒸发皿和微球置105℃干燥至恒重，按照《中华人民共和国药典》通则干燥失重测定法进行检测微球含水量。

弹性模量测试：

将可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球置于纳米压痕仪中，在压缩模式下以每秒应变量1％的速率压缩微球，根据数据计算出微球的弹性模量，重复5个球取平均值。

结果见表1。

表1样品含水量及弹性模量数据

表1为实施例1-3制得的可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球和市售产品的密度、含水量及弹性模量数据。由数据可知本发明制备的可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球密度较小，在手术时可在分散液中悬浮更长时间，故本技术公开的微球更不易堵塞导管，并且更易到达血管的更深处。同时，本发明制得的微球含水量高，弹性模量小，所以微球更易于发生形变，并且形变后可很快恢复球形，导管输送性能和栓塞性能比对比品更佳。

对比例1由于与聚乙烯醇主链络合的碘离子较少，所以密度较低，含水量较高，弹性模量较低，同未与碘络合的聚乙烯醇微球的性质相似。对比例2制得的聚乙烯醇微球含有大量的碘离子，导致微球的含水量下降，密度上升，弹性模量上升，不易发生形变。

测试例3导管通过性测试

测试对象：

实施例1-3和对比例1-2制得的微球，市售产品为目前唯一一款在欧美上市的可显影栓塞微球DC Bead LUMI 100-300微米粒径范围的微球。

测试方法：取可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球中的100-300微米粒径范围的微球，分散在生理盐水中。再将微球分散液吸入10mL注射器中，排除空气和上层清液，仅保留微球。再吸取10mL医用造影剂，将10mL注射器中的微球与造影剂混合均匀，再利用三通接头将10mL注射器中的微球和造影剂混合液转移至3mL注射器中，随后将3mL注射器与经生理盐水冲洗过的相应内径的微导管连接。摇动注射针管，使微球通过导管缓慢均匀注射回原瓶中，注射速度在1mL/min。注射过快会使液体先过导管，剩余微球。最后观察微球是否阻塞导管和通过导管的难易程度。

结果见表2。

表2

由上表可知，本发明制得的可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球的导管通过性优于市售产品。

对比例2中的通过性能较差，这是因为对比例2制备的微球含有大量的碘离子，导致微球的含水量下降，密度上升，弹性模量上升，不易发生形变，所以难以通过导管。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将碘单质与碘化物溶解在水中，形成碘溶液；所述碘溶液中碘单质的浓度为0.005-0.2mol/L，碘化物的浓度为0.02-0.08 mol/L；

聚乙烯醇栓塞微球的制备：

S1.聚乙烯醇栓塞微球中间体的制备：将重均分子量为65000-70000的聚乙烯醇加入水中溶解，再加入含有不饱和键和醛或缩醛结构的水溶性分子和无机酸作为第一催化剂，反应结束后，将反应体系pH调至7-9，浓缩溶液，得到聚乙烯醇栓塞微球中间体；所述含有不饱和键和醛或缩醛结构的水溶性分子为：N-(2,2-二甲氧基乙基)-2-丙烯酰胺、N-丙烯酰胺基二乙基乙缩醛或4-丙烯酰胺基苯乙醛中的至少一种；

S2.聚乙烯醇栓塞微球的制备：将步骤S1制得的聚乙烯醇栓塞微球中间体、交联剂、引发剂加入水中溶解，再加入溶剂和表面活性剂，然后在惰性气体气氛下加入有机碱作为第二催化剂，反应结束后，洗涤，得到聚乙烯醇栓塞微球；

S3.向所述碘溶液中加入聚乙烯醇栓塞微球，搅拌反应，反应结束后，清洗，得到可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球；所述微球中碘含量为10~23wt％。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂为带羧酸根和不饱和键的羧酸化合物及其衍生物、带有磺酸根和不饱和键的磺酸化合物或磺酸盐化合物中的至少一种，其中，所述带羧酸根和不饱和键的羧酸化合物及其衍生物选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠中的至少一种；所述带有磺酸根和不饱和键的磺酸化合物或磺酸盐化合物选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、3-磺丙基丙烯酸钾、3-磺丙基甲基丙烯酸钾中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述聚乙烯醇、含有不饱和键和醛或缩醛结构的水溶性分子和第一催化剂的质量比为100：（1-50）：（5-500）。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述聚乙烯醇栓塞微球中间体、交联剂、引发剂、水、溶剂、表面活性剂和第二催化剂的质量比为10：（0.01-2）：（0.001-0.5）：（1-30）：（40-500）：（0.01-1）：（0.001-0.5）。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2所述引发剂选自过硫酸盐；其中，所述过硫酸盐选自过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾的至少一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一催化剂为浓盐酸或浓硫酸；所述S2中的溶剂为乙酸丁酯、乙酸乙酯、液体石蜡、蓖麻油、大豆油、正庚烷或环己烷中的至少一种；所述表面活性剂为醋酸丁酸纤维素、醋酸纤维素、司盘20、司盘80、吐温20、吐温80中的至少一种；所述第二催化剂为四甲基乙二胺、乙二胺、三乙胺、N,N-二甲基苯胺中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的反应温度为10-35℃，反应时间3-8h；所述步骤S2中反应温度为55-65℃，反应时间2-6h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碘化物选自碘化锂、碘化钠或碘化钾中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的反应温度为20-80℃，反应时间为1-48h。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的可X射线显影的碘络合聚乙烯醇栓塞微球。

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