CN114588115A - 一种plga药物缓释微球的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种PLGA药物缓释微球的制备方法，在乳化溶剂挥发法的基础上，结合高分子辅助倒相法快速实现乳化和部分固化。本发明所述制备方法同时能实现超过50％的载药率和超过90％的药物包封率，并且具有粒径易控制，工艺易放大，溶剂毒性低，工艺设备简单的优点。

Description

一种PLGA药物缓释微球的制备方法

技术领域

本发明涉及药物制剂领域，具体涉及一种PLGA药物缓释微球的制备方法。

技术背景

随着近年来生物技术的快速发展，大量具有潜在的治疗用途的药物出现，然而由于药物固有的物理和化学不稳定性，给患者口服后，它们在胃的酸性环境中水解而降解，因此它们在胃肠道的生物利用度很低。在非静脉注射后也可以观察到相对快速的失活。因此，尽管这些化合物具有高药理活性，但可能需要重复频繁的注射高剂量药物来保持长期的药物有效性，这对患者来说是一个沉重的负担，极大的降低患者依从性。如果可以减少给药的频率，则可以极大的改进依从性问题。

针对上述的问题，微球形式存在的持续药物释放制剂系统是一个很有优势的解决方案。它通过将活性物质结合在生物可降解聚合物的外壳或基质中来实现活性物质的可控持续释放。药物包封于微球中，可以通过调节药物在聚合物中的扩散速度和解聚合物的降解速度来控制药物释放的速度，同时，微球载体可以增加药物的生物膜的透过性、改变在体内的分布、提高生物利用度等。它们可以通过改变药物释放行为来提高治疗效果和降低毒性，增加患者的依从性，是一种新型的给药系统。

聚乳酸-羟基乙酸共聚物(polylactic-co-glycolic acid,PLGA)是由两种单体——乳酸(LA)和羟基乙酸(GA)随机聚合而成，是一种可降解的功能高分子有机化合物。PLGA水解以后的产物是乳酸和羟基乙酸，可参与人体的新陈代谢，最终形成二氧化碳和水被排出体外，因此PLGA无毒，反复给药以后不会在体内蓄积，可以作为一种良好的药物缓释载体、组织工程支架材料等应用于生物医学领域。美国食品药品监督管理局(FDA)已经认定PLGA具有良好的生物相容性、可生物降解性和安全性，被广泛应用于人类的临床医学研究。

PLGA微球作为药物载体的制备方法较为多样，其中以乳化溶剂挥发法简便实用而最为常用，此外相分离法、盐析法、喷雾干燥法、乳化交联法、纳米沉淀法、低温喷雾提取法、超临界流体技术等方法也各有其优点而常被研究者们所选择。

乳化溶剂挥发法分为单乳法和复乳法，是制备微球最常用的方法，其原理是将不相混溶的两种液体通过机械搅拌或超声乳化方式制成乳剂，被分散成乳滴的液体为分散相，分散乳滴的液体为连续相，分散相溶剂挥发除去后固化成球析出。

乳化溶剂挥发法的一个重要的缺点是油水界面的存在会容易导致药物，特别是亲水性大分子药物的失活。针对这种问题，专利US 8,802,148 B2公开了一种乳化溶剂挥发-沉淀法来制备载药PLGA微球，其中溶解PLGA的溶剂选择的是具有较高水溶性的有机溶剂，在油相和水相混合的过程中，溶剂快速被置换到水相，载药微球快速形成，实现较高的载药率和减少药物在油水界面的接触时间，提高药物的稳定性。然而采用高水溶性有机溶剂，会导致乳化时分散相溶剂挥发过快而导致微球形成过程不稳定，容易形成大块状沉淀或非球型颗粒，产率不高。为了避免这一问题，通常不得不采用低浓度的PLGA，以保证有足够的时间乳化形成微球，通常该过程耗时3-5小时。然而低浓度的PLGA以及过长的固化时间会导致微球孔隙率较高，粒径较小，微球的稳定性也受到影响，药物突释明显，包封率不高。

中国专利文献CN107714674A公开了一种PLGA微球的制备方法，以亲水性纳米纤维素作为乳化剂制备PLGA微球。纳米纤维素在PLGA微球表面吸附后，作为稳定剂稳定了油水界面。同时由于纳米纤维素带有一定的zeta电位，容易分散，并且不易聚集，油水两相混合后，无需大量能量的投入，通过简单超声，即可形成微球。最后，由于zeta电位的存在，在微球形成过程中，可以通过水相中离子强度的调节，例如加入氯化钠，可进一步调节微球表面带电层的厚度，最终达到调节微球粒径的作用。但是该技术方案中采用的仍然是传统的乳化溶剂挥发-沉淀法，仍然不能解决PLGA浓度较低，固化时间长的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种改进的乳化溶剂挥发法制备PLGA缓释微球的方法。本发明采用降解性能优异的丙交酯-乙交酯共聚物(PLGA)作为微球的基质材料，制备过程中通过使用具有合适的相容性、粘度和界面性质的油水两相，结合高分子辅助倒相法快速改变油水两相的体积分数，经历倒相过程形成微球，最终获得粒径分布窄、载药量高，包封率高的药物缓释微球。

本发明具体技术方案如下：

一种PLGA药物缓释微球的制备方法，采用乳化溶剂挥发法，包括以下步骤：

a.配制油相：将聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶于有机溶剂中，形成澄清透明溶液，制得油相，所述有机溶剂为与水可部分互溶、挥发性高、沸点低、残留量少的有机溶剂，如乙酸乙酯、甲酸乙酯，甲酸甲酯，乙酸甲酯，丁酮，四氢呋喃，丙酮，乙腈、二甲基亚砜，二氯甲烷、氯仿中的一种或多种；

配制水相：将界面反转调节A和B剂溶于去离子水中，待溶解备用，得到水相，所述界面反转调节剂A选自聚乙烯醇、泊洛沙姆、羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种，界面反转调节剂B选自氯化钠、氯化钾、甘露醇、乳糖、蔗糖、葡萄糖中的一种或多种；

配制固化相：将增稠剂和表面活性剂溶于去离子水中，得到固化相；

b.将步骤a配制的油相溶液搅拌并加入药物颗粒或者药物水溶液，持续搅拌得到均匀的药物乳液或药物颗粒混悬体系；

c.向步骤b得到的药物乳液或药物颗粒混悬体系加入步骤a配制的水相溶液，经乳化及相反转，得到半固化微球；

d.向半固化微球溶液中加入固化相溶液，经过升温和抽真空，得到固化的PLGA药物缓释微球。

本发明所述方法，水相中界面反转调节剂A的体积百分比含量为0.1％-20％，界面反转调节剂B的体积百分比含量为0.1％-20％(界面反转调节剂A和B总的质量体积百分含量为0.2％-40％。

优选的，界面反转调节剂A和B选自聚乙烯吡咯烷酮和氯化钠、聚乙烯醇和蔗糖、泊洛沙姆和甘露醇、泊洛沙姆和乳糖中的一种或几种的组合。更优选的，所述水相中界面反转调节剂A和B为1％聚乙烯吡咯烷酮和10％氯化钠、1％聚乙烯醇和10％乳糖、2％泊洛沙姆和20％甘露醇或1％泊洛沙姆和10％乳糖。

本发明中所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物的乳酸和羟基乙酸摩尔比为50：50～85：15，油相中聚乳酸-羟基乙酸共聚物的质量体积百分含量为10％-70％。优选为40％-70％。

优选的，所述固化相中的表面活性剂选自吐温、司盘、PVA、泊洛沙姆中的一种或几种，质量体积百分浓度为0.1％-20％，增稠剂选自明胶、海藻酸钠、壳聚糖、卡波姆、PEG、CMC、PVP、PVA、泊洛沙姆中的一种或几种，增稠剂的质量体积百分含量为0.1％-20％。

优选的，所述步骤c乳化及相反转时间为10秒-5分钟之间，更优选10秒-2分钟。

本发明所述的制备方法，还包括进一步对步骤d得到的PLGA药物缓释微球洗涤、浓缩、干燥的步骤。

本发明一个具体的技术方案：包括以下步骤：

1)将聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于有机溶剂中，形成澄清透明溶液，制得油相；

2)将界面反转调节剂溶于去离子水中，待溶解备用，得到水相；

3)将增稠剂和表面活性剂溶于去离子水中，得到固化相；

4)将步骤(1)得到的油相加入反应釜1内，通过置顶搅拌器实施搅拌，并加入药物颗粒或者药物溶液，持续搅拌得到均匀的药物油包水乳液或药物颗粒混悬体系，置顶搅拌器实施搅拌的搅拌速度为500-5000rpm，优选为1000-3000rpm；

5)往反应釜1内，通过流动泵按照一定流速加入水相溶液，半固化微球迅速形成，流动泵为蠕动泵、柱塞泵或齿轮泵，；

6)往反应釜2内，加入固化相，通过置顶搅拌器实施搅拌，然后在持续搅拌下通过流动泵按照一定流速加入反应釜1内的乳液，然后经过升温和抽真空，实现微球的完全固化，固化时间为1-6h，优选为3-5h；

7)通过流动泵，把反应釜2内的微球混悬液转移至固液分离器进行洗涤浓缩，固液分离器可采用吸滤-干燥器、震荡筛干燥器、切向流过滤器、横向流过滤器、Nutsche式过滤干燥洗涤设备中的一种；

8)洗涤后的浓缩微球混悬液转移至冻干机进行干燥。

反应釜1或2可以为玻璃容器或不锈钢容器。

优选的，步骤4)中的药物为曲安奈德、地塞米松等疏水性药物的一种。

本发明另一目的在于提供一种PLGA药物缓释微球，采用本发明所述的方法制备得到。微球可控粒径范围为1-500微米，微球分布均匀。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明解决了现有技术使用乳化溶剂挥发法制备PLGA载药微球存在的乳化时间长，油相PLGA浓度低，微球孔隙率较高，粒径较小，微球的稳定性差，药物突释明显，包封率低的缺点。

通常情况下，向高浓度PLGA的油相中加入水相时，由于高浓度PLGA溶液粘度较高，油水两相很难能在机械搅拌作用下快速分散成均匀的细乳，并且因为在乳化过程中有机溶剂被萃取到水相，高浓度PLGA很快就会半固化，所以体系在形成均匀细乳前就提前固化，从而形成大块状沉淀或非球型颗粒。本发明利用在水相中加入界面反转调节剂聚乙烯醇、泊洛沙姆、羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种以及氯化钠、氯化钾、甘露醇、乳糖、蔗糖、葡萄糖中的一种或多种，使得水相在往油相中快速加入的过程中，油水界面能够快速均匀形成并且能快速稳定的改变曲率，在油水体积比达到临界点时能引发均匀的倒相从而形成细乳，而且由于高PLGA浓度，细乳很快进入半固态，油相内的绝大部分的药物被直接包封在微球内。本发明所述方法极大缩短了微球形成的时间，同时还实现超过50％的载药率和超过90％药物包封率。此外，本发明所述的方法获得的微球粒径分布均匀，粒径易控制、工艺易放大的优势，易于实现产业化。

附图说明

图1为本发明的实施例1中实验1载药微球的光镜图。

图2为本发明的实施例2中实验9载药微球的光镜图。

图3为本发明的实施例2中实验10载药微球的光镜图。

图4为本发明的实施例3中实验15载药微球的光镜图。

图5为本发明的实施例1实验1制备的载药微球的体外释放曲线。

图6为本发明的实施例2实验9制备的载药微球的体外释放曲线。

图7为本发明的实施例2实验10制备的载药微球的体外释放曲线。

图8为本发明的实施例3实验15制备的载药微球的体外释放曲线。

具体实施方式

结合具体实例和试验例对本发明做进一步的说明，但本发明不仅仅限于以下实施例。

实施例1常规乳化溶剂挥发法制备PLGA药物缓释微球

参照表1处方制备微球。

1、配制固化相：称取一定量的表面活性剂于含有超纯水的烧杯中，待溶解备用。

2、配制油相：将一定浓度的PLGA和地塞米松小分子药物加入含有有机溶剂的烧杯中，并开启搅拌设备进行油相的搅拌，得到均匀的药物油包水乳液或药物颗粒混悬体系。

3、在机械搅拌下，把油相加入水相中，进行乳化和固化。

4、固化结束后，通过离心的方法进行固液分离、离心、洗涤，得到浓缩微球。

5、对洗涤的浓缩微球转移到冻干机中干燥。

6、对冻干后的载药微球进行光镜测试。

样品：根据本发明实施例制备的样品

测试仪器：紫外可见分光光度计方法：分别称取实施例和对比例微球，溶于适量的乙醇溶液中，并进行定容一定的体积，采用超声波进行分散、溶解，溶液后对上清液进行过滤(0.45um滤芯)，利用紫外可见分光光度法测定药物含量，并进行计算。测定微球载药率、包封率和产率：

载药率＝微球中药物的质量/微球总质量×100％

包封率＝实际载药率/药物辅料投料比×100％

产率＝实际微球产物质量/实际(PLGA+药物)的投料质量×100％。

各实验组结果如表1所示。

表1

通过实验1-4，可总结出以下结论：

图1为实验1载药微球的光镜图，从光镜图可以看出，传统的溶剂挥发法得到的微球形状不规则，而且存在大量的药物晶体游离在微球外部没有被包埋在微球内部，药物载药率和包封率低，而且游离在微球外的药物晶体会导致极大的不可控的药物突释行为。

在本实施例各组实验过程中发现，当PLGA浓度增加时，由于油相粘度过高不易形成细乳，而且由于有机溶剂的置换/挥发，油相迅速固化，容易在形成细乳前形成大块的固体而非微球，导致最终载药微球产率大幅度降低。

此外，由于本实施例采用传统溶剂挥发法，油相中PLGA的浓度较低，需要较长时间才能完成有机溶剂的置换/移除达到完全固化，本实施例实验需要长达4～5h的时间才能达到完全固化。

实施例2高分子辅助倒相法制备PLGA药物缓释微球

参照表2，选择不同界面反转调节剂类型，通过高分子辅助倒相法，进行PLGA药物缓释微球的制备，制备过程如下：

1、配制水相：分别称取一定量的界面反转调节剂A或/和B溶于含有超纯水的烧杯中，待用。

2、配制固化相：配制10％的泊洛沙姆水溶液(W/V)，待用。

3、油相：将3gPLGA和1.5g地塞米松溶解在含有10ml乙酸乙酯溶剂的烧杯中，并开启搅拌设备，持续搅拌得到均匀的药物油包水乳液或药物颗粒混悬体系。

4、通过蠕动泵，在机械搅拌下把水相按照固定的流速的加入油相中，半固化微球迅速形成。

5、然后在持续搅拌下通过流动泵按照一定流速加入固化相，然后经过升温和抽真空固化，实现微球的完全固化。

6、固化结束后，通过离心的方法进行固液分离、洗涤，得到浓缩微球。

7、对洗涤后的浓缩微球转移至冻干机进行干燥。

8、对冻干后的载药微球进行光镜测试。

各实验组结果如表2所示。

表2

通过实验5-10，可总结出以下结论：

图2和图3为实验9和实验10载药微球的光镜图。从实验过程和光镜测试分析看出，和实施例1常规乳化溶剂挥发法相比，高分子倒相法通过使用界面反转调节剂和改变油水的混合方式，可以得到形貌更加规则，粒径分布更加窄的微球。并且两组分的界面调节剂能够使得油水体系在油水比例变化的过程中更平稳的经历倒相形成微乳/微球；相比之下，单组份的界面反转调节剂，倒相过程不稳定，很大一部分油相并没有倒相形成微球，而是形成大块状的多孔物质的沉淀，导致微球的产率低。

本发明采用的高分子辅助倒相法可以适用于高浓度PLGA的油相，大大减少了固化时间，在倒相结束后快速形成半固化的微球，药物迅速被固定在微球内，因此制备出的微球载药率和包封率均得到提高。

通过本实施例各实验对比发现，当界面反转调节剂为质量比为1：10的泊洛沙姆和甘露醇时，制备的微球形貌比较规则，粒径分布窄。

通过本实施例界面调节剂的筛选和优化组合，泊洛沙姆和甘露醇为组合时，制备的微球表现最佳。

实施例3

在实施例2的基础上，以质量比为1：10的泊洛沙姆和甘露醇为界面调节剂时，改变PLGA在油相中的浓度，进行PLGA药物缓释微球的制备，制备步骤：

1、配制水相：分别称取5g泊洛沙姆和50g甘露醇溶溶于250ml超纯水的烧杯中，待用。

2、配制固化相：配制10％的泊洛沙姆水溶液，待用。

3、油相：将一定量的PLGA和曲安奈德小分子药物溶解在含有有机溶剂的烧杯中，并开启搅拌设备，持续搅拌得到均匀的药物颗粒混悬体系。

4、通过蠕动泵，把水相按照一定的流速加入油相中，半固化微球迅速形成。

5、然后在持续搅拌下通过流动泵按照一定流速加入固化相，然后经过升温和抽真空固化3小时，实现微球的完全固化。

6、固化结束后，通过离心的方法进行固液分离、洗涤，得到浓缩微球。

7、对洗涤后的浓缩微球转移至冻干机进行干燥。

8、对冻干后的载药微球进行光镜测试。

各实验组结果如表3所示。实验15载药微球的光镜图如图4所示。

表3

通过实验11-17，可总结出以下结论：

选用泊洛沙姆和甘露醇(质量比为1：10)为界面调节剂时，实验过程中乳化时间基本在30s左右，乳液形成过程稳定。

通过本实施例不同实验配方对比，不断提高油相中PLGA的浓度，载药率、产率、包封率均有明显增加。

通过实验现象可看出，由于采用优选的界面调节剂组合，当油相中PLGA浓度高于40％时，也未发现产生块状或大颗粒载药微球，微球产率并未降低。

本实施例实验组16，油相中PLGA浓度为50％，药物-PLGA投料比为3:2时，可测试出载药率为54％、包封率为90％、产率90％以上。

实施例4

在实施例3的基础上，以质量比1：10的泊洛沙姆和甘露醇为界面调节剂时，PLGA浓度为40％，药物-PLGA质量比为1：1时，进行PLGA药物缓释微球的制备，制备步骤：

1、配制水相：分别称取5g泊洛沙姆和50g甘露醇溶于250ml超纯水的烧杯中，待溶解备用。

2、配制固化相：称取4g高粘度海藻酸钠和0.4g吐温溶于400ml超纯水的烧杯中，待溶剂备用。

3、油相：将4.0g PLGA和4.0g曲安奈德加入含有10ml乙酸乙酯的烧杯(500ml)中，并开启搅拌设备，持续搅拌得到均匀的药物颗粒混悬体系。

4、通过蠕动泵，把水相按照一定的流速的加入油相中，半固化微球迅速形成。

5、然后在持续搅拌下通过流动泵按照一定流速加入固化相，然后经过升温和抽真空固化3小时，实现微球的完全固化。

6、固化结束后，通过离心的方法进行固液分离、洗涤，得到浓缩微球。

7、对洗涤后的浓缩微球转移至冻干机进行干燥。

8、对冻干后的载药微球进行光镜测试。

微球粒径分析：分别取各组微球适量，各用适量的表面活性剂水溶液混悬，用激光粒度分布仪测试微球的粒径。

各实验组结果如表4所示。

表4

通过实验18-21，可总结出以下结论：

在同种类界面调节剂以及油相中PLGA浓度一定、药物-PLGA投料比为1:1的条件下，通过改变搅拌速度工艺参数，发现在实验过程中搅拌速度越大，得到的载药微球粒径越小。当搅拌速度为2500rpm时，制备的载药微球粒径在100um以下，平均粒径在60μm左右。由以上实施例分析可知，本发明制备的微球平均粒径在60μm，载药率可达50％以上，包封率90％以上，产率90％以上，该药物微球呈规则的圆球形，粒径分布均一，包封效果好，重复性高，本发明有进一步放大的潜力。

实施例5微球体外释放实验

样品：本发明实施例1实验1，实施例2实验9和实验10制备的样品，实施例3实验15制备的样品

试剂：PBS缓冲溶液

方法：恒温水浴振荡器

条件：37.5℃±0.5

方法：取三只50ml离心管，分别称取一定量的载药微球，定容到40gPBS中，微球的平均浓度为125ug/g，分别置于37℃水浴摇床中

取样：于一定时间点取上清液5g，并补加相同克重的空白PBS缓冲液，上清液用紫外可见分光光度计测定药物浓度，计算微球的累计释放量

取样时间：1.5h、3h、4h、6h、1d、2d、3d、4d、7d、9d、11d、14d、16d、18d、21d、23d、25d

测试：对取出得上清液在紫外可见分光光度计下进行药物含量的测定。结果如图5-8所示。

从药物释放曲线图5-8比较可见，传统溶剂挥发法制备的载药微球(实验1样品)，由于大量的药物颗粒未被包载在微球内，药物突释严重，2周内就进入释放平台期；实验9的载药微球，由于使用单组份表面调节剂，微球形态不规则，且存在未被包埋的药物颗粒，也存在一定的药物突释行为。实验10，15的微球样品表现出稳定持续的药物释放。

Claims (10)

1.一种PLGA药物缓释微球的制备方法，采用乳化溶剂挥发法，其特征在于包括以下步骤：

a.配制油相：将聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶于有机溶剂中，形成澄清透明溶液，制得油相，所述有机溶剂选自乙酸乙酯、甲酸乙酯，甲酸甲酯，乙酸甲酯，丁酮，四氢呋喃，丙酮，乙腈、二甲基亚砜，二氯甲烷、氯仿中的一种或多种；

配制水相：将界面反转调节剂A和B溶于去离子水中，待溶解备用，得到水相，所述界面反转调节剂A选自聚乙烯醇、泊洛沙姆、羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；界面反转调节剂B选自氯化钠、氯化钾、甘露醇、乳糖、蔗糖、葡萄糖中的一种或多种；

配制固化相：将增稠剂和表面活性剂溶于去离子水中，得到固化相；

b.将步骤a配制的油相溶液搅拌并加入药物颗粒或者药物水溶液，持续搅拌得到均匀的药物乳液或药物颗粒混悬体系；

c.向步骤b得到的药物乳液或药物颗粒混悬体系加入步骤a配制的水相溶液，经乳化及相反转，得到半固化微球；

d.向半固化微球溶液中加入固化相溶液，经过升温和抽真空，得到固化的PLGA药物缓释微球。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述水相中界面反转调节剂A的质量体积百分含量为0.1％-20％，界面反转调节剂B的质量体积百分含量为0.1％-20％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述水相中界面反转调节剂选自聚乙烯吡咯烷酮和氯化钠、聚乙烯醇和蔗糖、泊洛沙姆和甘露醇或泊洛沙姆和乳糖中的一种或几种组合。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述水相中界面反转调节剂A和B为1％聚乙烯吡咯烷酮和10％氯化钠、1％聚乙烯醇和10％乳糖、2％泊洛沙姆和20％甘露醇或1％泊洛沙姆和10％乳糖。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述油相中聚乳酸-羟基乙酸共聚物的质量体积百分含量为10％-70％。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述油相中聚乳酸-羟基乙酸共聚物的质量体积百分含量为40％-70％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述固化相中的表面活性剂选自吐温、司盘、PVA、泊洛沙姆中的一种或几种，质量体积百分含量为0.1％-20％，增稠剂选自明胶、海藻酸钠、壳聚糖、卡波姆、PEG、CMC、PVP、PVA、泊洛沙姆中的一种或几种，增稠剂的质量体积百分含量为0.1％-20％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤c乳化及相反转时间为10秒～5分钟。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于所述方法还包括进一步对步骤d得到的PLGA药物缓释微球洗涤、浓缩、干燥的步骤。

10.一种PLGA药物缓释微球，其特征在于采用权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。

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