CN114316309A - 一种聚乙二醇-聚赖氨酸水凝胶微球及其制备方法 - Google Patents

一种聚乙二醇-聚赖氨酸水凝胶微球及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有促进细胞粘附和抗菌能力的聚乙二醇‑聚赖氨酸水凝胶微球及其制备方法。利用聚赖氨酸和/或聚乙烯亚胺与微球表面残留的醛基反应,从而屏蔽微球之间通过反应发生的团聚,解决了该水凝胶微球制备过程中发生团聚,无法得到分散的水凝胶微球的问题。

Description

一种聚乙二醇-聚赖氨酸水凝胶微球及其制备方法
技术领域
本发明属于生物医学材料领域,具体涉及一种聚乙二醇-聚赖氨酸水凝胶微球及其制备方法。
背景技术
水凝胶是一种由亲水性聚合物交联得到的含有大量水分的软材料。水凝胶具有优良的理化性能和生物学特性,如高含水量、高弹性、柔软、具有生物相容性等特点,在药物转运、组织工程等生物医学研究领域有着重要的应用价值。水凝胶依据使用时的形态可以分为可注射水凝胶、块体水凝胶和水凝胶微球等。其中可注射水凝胶和水凝胶微球由于其可注射性,在血管栓塞、药物和细胞递送,以及细胞和组织工程等领域获得了广泛的关注和应用。
聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)是获美国食品和药品管理局(FDA)许可的可应用在人类临床的一类合成聚合物,在药用辅料和医用水凝胶等领域获得广泛应用。聚乙二醇可注射水凝胶已被广泛用于创面封合和肿瘤放疗防护等领域,然而可注射水凝胶在使用时需要精确控制水凝胶的成胶时间和粘度等参数,已实现目标位置的精准递送。对于介入手术等需要经过导管递送的治疗方式,可注射水凝胶对于上述参数调控以及递送装置的使用提出了更多挑战。
相比于可注射水凝胶,水凝胶微球不需要体内成型,能够使用常规注射器和介入导管递送,在药物递送和血管栓塞等领域获得了越来越多的关注和应用。基于聚乙烯醇和聚乙二醇的水凝胶微球已经在临床上用于肿瘤栓塞,使用时微球以介入方式经导管递送到肿瘤部位,在微球及微球导致的血栓形成作用下完成肿瘤相关血管的堵塞,进而实现肿瘤的治疗。常用的聚乙二醇或者聚乙烯醇栓塞微球需要添加促进细胞粘附的分子以促进血栓形成。公开号US7591993B2专利提出了通过添加胶原等细胞粘附促进分子提高聚乙烯醇微球的细胞粘附和促血栓形成能力。另外,水凝胶在存储和使用过程中有可能会发生微生物感染,从而影响微球的性能以及引起生物体的感染,赋予水凝胶抗细菌感染能力对水凝胶的使用十分重要(Li et.al,Adv.Sci.2018May;5(5):1700527)。
相比于可注射水凝胶,水凝胶微球的制备工艺相对复杂,需要考虑制备工艺对微球的形状和尺寸的影响,以及制备工艺和水凝胶交联方法对微球形成的影响。例如,使用自由基聚合的水凝胶交联方法需要考虑制备过程中氧气对自由基聚合的阻聚作用。另外,微球的分散和收集也是制备过程中需要重点考虑的因素,微球表面的未反应基团、电荷和其他基团均可能造成微球的聚集,致使难以获得分散的微球(Wilcox et.al,MRSProceedings,1994;3(372))。
发明内容
基于以上问题,本发明提供了一种聚乙二醇-聚赖氨酸水凝胶微球,通过醛基聚乙二醇和聚赖氨酸交联剂的反应形成凝胶,其中聚赖氨酸已被证明具有促进细胞粘附的性质和优异的抗菌能力。然而由于由于微球形成后表面的未反应基团以及疏水性基团等导致微球间相互作用增强,制备聚乙二醇-聚赖氨酸水凝胶微球时,清洗和收集过程中微球发生团聚现象,无法得到分散的水凝胶微球。本发明针对上述问题,提供了一种聚乙二醇-聚赖氨酸水凝胶微球的制备方法,有效解决了微球发生团聚的问题,所制备得到的水凝胶微球有望在血管栓塞和药物递送等领域具有更为优异的生物相容性、促细胞粘附性和抗菌能力,比现存水凝胶微球更优异的使用性能。
本发明具体技术方案如下:
一种聚乙二醇-聚赖氨酸水凝胶微球的制备方法,包括如下步骤:
(1)将醛基封端的星形多臂聚乙二醇溶液和聚赖氨酸溶液混合,然后迅速加入到搅拌中的包含表面活性剂油相中,搅拌至形成微球乳液;
(2)向乳液内加入与水不溶的有机溶剂,待微球和溶剂自然分层,沉于底部,去除溶液,加入聚赖氨酸和/或聚乙烯亚胺溶液,聚赖氨酸和/或聚乙烯亚胺溶液的浓度为5%-50%(w/v),振荡(10-60分钟),过滤,用水洗净微球。
优选的,步骤(1)所述醛基封端的星形多臂聚乙二醇溶液和聚赖氨酸溶液为pH4-10的磷酸盐或硼酸盐缓冲液。醛基封端的星形多臂聚乙二醇溶液和聚赖氨酸溶液混合后,溶液中醛基封端的星形多臂聚乙二醇的质量体积百分浓度为2-40%,更优选10-30%,所述聚赖氨酸的质量体积百分浓度为0.5-20%,更优选1-5%。
优选的,聚赖氨酸中氨基与醛基封端的星形多臂聚乙二醇中醛基的摩尔比为0.4-6:1,优选为2-4:1。
所述醛基封端的多臂聚乙二醇为臂数不低于2,分子量大于2000Da的多臂聚乙二醇。
所述醛基封端的多臂聚乙二醇的臂数为2-8,优选为8。
所述醛基选自芳香醛、烷基醛中的一种或几种,优选为苯醛基。
所述聚赖氨酸分子量为1000-100000Da,优选为3500-5000Da。
优选的,所述油相选自液体石蜡、植物油、硅油中的一种或几种。
优选的,所述表面活性剂油包水型表面活性剂,更优选为司盘80,司盘40、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、油酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚、硬脂酸锌中的一种或几种。优选表面活性剂在油相中的体积百分含量为0.2-5%。
优选的,步骤(2)所述有机溶剂选自正己烷、乙酸乙酯、环己烷、正戊烷、苯、甲苯中的一种或几种。
本发明所述制备方法,步骤(2)加入的聚赖氨酸和/或聚乙烯亚胺的作用在于与微球表面残留的醛基反应,从而屏蔽微球之间通过反应发生的团聚。
步骤(2)聚赖氨酸和/或聚乙烯亚胺溶液的浓度优选20%-50%。
本发明另一目的在于提供一种聚乙二醇-聚赖氨酸水凝胶微球,采用本发明所述的方法制备而成。
所述水凝胶微球的粒径为10-2000微米。
本发明另一目的在于提供本发明所述水凝胶微球在制备组织填充剂、栓塞剂、药物微球中的应用。可用于血管栓塞、药物递送、组织工程和医美整形等领域,
本发明优点:
本发明提供了一种具有促进细胞粘附和抗菌能力的聚乙二醇-聚赖氨酸水凝胶微球,利用聚赖氨酸和/或聚乙烯亚胺与微球表面残留的醛基反应,从而屏蔽微球之间通过反应发生的团聚,解决了该水凝胶微球制备过程中发生团聚,无法得到分散的水凝胶微球的问题。
具体实施方式
以下通过实施例说明本发明的具体步骤,但不受实施例限制。
在本发明中所使用的术语,除非另有说明,一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体实例并参照数据进一步详细描述本发明。应理解,这些实施例只是为了举例说明本发明,而非以任何方式限制本发明的范围。
在以下实施例中,未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。
实施例1:水凝胶微球的制备方法
(1)将400mg的酯键连接苯醛基封端8臂聚乙二醇(分子量20kDa)溶解在2mL的0.1M磷酸缓冲液溶液(pH7.4),作为A溶液;配置含聚赖氨酸(聚乙二醇的苯醛基与聚赖氨酸的氨基摩尔比为1:1)的磷酸盐缓冲液溶液,作为B溶液;将A、B溶液等体积混合后迅速加入搅拌下的液体石蜡(含0.5%司盘80,v/v),搅拌一个小时左右,得到微球乳液;
(2)向乳液中加入大量正己烷,待微球和溶剂自然分层,微球沉于底部,将上清液倒出。发现微球出现大量团聚。
方法1:提高B溶液中聚赖氨酸的比例(聚乙二醇的苯醛基与聚赖氨酸的氨基摩尔比为1:2和1:4),考察微球团聚的情况是否改善。
结果如表1所示。
表1
醛基氨基比例 微球分散情况
1:1 团聚,不能分散
1:2 团聚,不能分散
1:4 团聚,不能分散
结果表明通过提高与苯醛基封端8臂聚乙二醇反应的聚赖氨酸的比例无法得到分散微球。
方法2:步骤(2)向微球中加入5ml不同浓度的阳离子化合物溶液,37℃,振荡1个小时;过滤,用去离子水洗涤微球。不同浓度的阳离子化合物对微球的影响如表2所示。
表2
Figure BDA0003440502370000041
实验结果证明:步骤(2)中阳离子化合物浓度越高,微球分散性越高。使用聚赖氨酸和聚乙烯亚胺可以达到微球分散的作用,且分散效果与浓度有关。甘氨酸和聚季铵盐无法阻止微球团聚。
方法3:考察步骤(1)搅拌速度,以及油相和水相(A液+B液的体积之和)比例对微球粒径的影响,结果如表3所示。
表3
转速rpm 油水比 微球粒径(微米)
300 1:2 50-380
300 1:5 20-210
600 1:2 20-170
600 1:5 10-50
结果表明,转速越高,油相比例越低,微球粒径越小。可通过调整转速、油水比控制微球粒径以适应不同需求。
实施例2:水凝胶微球的降解特性调控
(1)将400mg的不同化学键连接的连接苯醛基封端8臂聚乙二醇(分子量20kDa)溶解在2mL的0.1M磷酸缓冲液溶液(pH7.4),作为A溶液;配置含聚赖氨酸(聚乙二醇的苯醛基与聚赖氨酸的氨基摩尔比为1:1)的磷酸盐缓冲液溶液,作为B溶液;将A、B溶液等体积混合后迅速加入搅拌下的液体石蜡(含0.5%司盘80,v/v),搅拌一个小时左右,得到微球乳液;
(2)向乳液中加入大量正己烷,待微球和溶剂自然分层,微球沉于底部,将上清液倒出,向微球中加入5ml 20%的聚赖氨酸溶液,37℃,振荡1个小时;过滤,用去离子水洗涤微球。评价不同化学键连接的醛基封端聚乙二醇(8臂,分子量20kDa)对微球降解特性的影响。结果如表4所示。
表4
连接键类型 降解周期
酯键 6个月左右
酰胺键 未发生明显降解
醚键 未发生明显降解
实验结果表明,通过改变连接键的类型可以制备获得降解型的和不降解型的水凝胶微球。

Claims (10)

1.一种聚乙二醇-聚赖氨酸水凝胶微球的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)将醛基封端的星形多臂聚乙二醇溶液和聚赖氨酸溶液混合,然后迅速加入到搅拌中的包含表面活性剂的油相中,搅拌至形成微球乳液;
(2)向乳液内加入与水不溶的有机溶剂,待微球和溶液自然分层,沉于底部,去除溶液,向微球加入聚赖氨酸和/或聚乙烯亚胺溶液,聚赖氨酸和/或聚乙烯亚胺溶液的质量体积百分浓度为5%-50%振荡,过滤,用水洗净微球。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤(1)所述醛基封端的星形多臂聚乙二醇溶液和聚赖氨酸溶液为pH4-10的磷酸盐或硼酸盐缓冲液。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤(1)醛基封端的星形多臂聚乙二醇溶液和聚赖氨酸溶液混合后,溶液中醛基封端的星形多臂聚乙二醇的质量体积百分浓度为2-40%,所述聚赖氨酸的质量体积百分浓度为0.5-20%。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于步骤(1)醛基封端的星形多臂聚乙二醇溶液和聚赖氨酸溶液混合后,溶液中醛基封端的星形多臂聚乙二醇的质量体积百分浓度为10-30%,所述聚赖氨酸的质量体积百分浓度为1-5%。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤(1)所述油相选自液体石蜡、植物油、硅油中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤(1)所述表面活性剂选自司盘80、司盘40、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、油酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚、硬脂酸锌中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤(2)所述有机溶剂选自正己烷、乙酸乙酯、环己烷、正戊烷、苯、甲苯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤(2)聚赖氨酸和/或聚乙烯亚胺溶液的质量体积百分浓度为20%-50%。
9.一种聚乙二醇-聚赖氨酸水凝胶微球,其特征在于采用权利要求1-8任一项所述的方法制备而成。
10.根据权利要求9所述的水凝胶微球在制备组织填充剂、栓塞剂、药物微球中的应用。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115025281A (zh) * 2022-07-15 2022-09-09 上海交通大学 糖基化聚赖氨酸-聚乙二醇水凝胶及其制备方法和应用
CN115044086A (zh) * 2022-07-12 2022-09-13 哈尔滨工程大学 聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶仿生防污材料及其制备方法
CN116333324A (zh) * 2023-05-26 2023-06-27 上海汇禾医疗器械有限公司 一种聚乙烯醇微球的制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1140765A (en) * 1979-12-14 1983-02-08 Rejean Binet Explosive compositions based on time-stable colloidal dispersions
WO2005014698A1 (en) * 2003-08-08 2005-02-17 Mcmaster University Methods for the preparation of cross-linked polymer networks using coacervation and in situ cross-linking
CN103374143A (zh) * 2012-04-28 2013-10-30 中国科学院过程工程研究所 一种超大孔聚合物微球及其制备方法
CN104403107A (zh) * 2014-10-30 2015-03-11 中山大学 一种改性阳离子聚氨基酸及其制备方法和应用
CN105963792A (zh) * 2016-04-29 2016-09-28 深圳迈普再生医学科技有限公司 医用水凝胶组合物,医用水凝胶及其制备方法与应用
CN106701730A (zh) * 2015-07-27 2017-05-24 中国科学院大连化学物理研究所 含半乳糖基壳聚糖分子的海藻酸盐水凝胶微球载体及应用
CN113171463A (zh) * 2021-03-31 2021-07-27 北京诺康达医药科技股份有限公司 原位载药水凝胶及其制备方法与应用
CN113801367A (zh) * 2021-09-17 2021-12-17 苏州永沁泉智能设备有限公司 一种多孔水凝胶微球及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1140765A (en) * 1979-12-14 1983-02-08 Rejean Binet Explosive compositions based on time-stable colloidal dispersions
WO2005014698A1 (en) * 2003-08-08 2005-02-17 Mcmaster University Methods for the preparation of cross-linked polymer networks using coacervation and in situ cross-linking
CN103374143A (zh) * 2012-04-28 2013-10-30 中国科学院过程工程研究所 一种超大孔聚合物微球及其制备方法
CN104403107A (zh) * 2014-10-30 2015-03-11 中山大学 一种改性阳离子聚氨基酸及其制备方法和应用
CN106701730A (zh) * 2015-07-27 2017-05-24 中国科学院大连化学物理研究所 含半乳糖基壳聚糖分子的海藻酸盐水凝胶微球载体及应用
CN105963792A (zh) * 2016-04-29 2016-09-28 深圳迈普再生医学科技有限公司 医用水凝胶组合物,医用水凝胶及其制备方法与应用
CN113171463A (zh) * 2021-03-31 2021-07-27 北京诺康达医药科技股份有限公司 原位载药水凝胶及其制备方法与应用
CN113801367A (zh) * 2021-09-17 2021-12-17 苏州永沁泉智能设备有限公司 一种多孔水凝胶微球及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115044086A (zh) * 2022-07-12 2022-09-13 哈尔滨工程大学 聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶仿生防污材料及其制备方法
CN115044086B (zh) * 2022-07-12 2023-08-22 哈尔滨工程大学 聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶仿生防污材料及其制备方法
CN115025281A (zh) * 2022-07-15 2022-09-09 上海交通大学 糖基化聚赖氨酸-聚乙二醇水凝胶及其制备方法和应用
CN116333324A (zh) * 2023-05-26 2023-06-27 上海汇禾医疗器械有限公司 一种聚乙烯醇微球的制备方法
CN116333324B (zh) * 2023-05-26 2023-08-04 上海汇禾医疗器械有限公司 一种聚乙烯醇微球的制备方法

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