CN117942308A - 一种载药微球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种载药微球及其制备方法，采用乳化‑溶剂挥发法制成聚羟基脂肪酸酯载药微球，乳化转速3000r/min和离心转速2000r/min对所需设备要求不高，产率高且易于放大生产，粒径均匀且包封率高，聚乳酸载药微球形态光滑且分散性较好。本发明的制备方法，能够提高PHA微球的分散性，所制备的微球在水中能够快速分散，微球形态完整、彼此独立，没有团聚现象，利于其生物医学应用或者后续加工改造。同时，本发明制得的聚羟基脂肪酸酯微球具有较好的生物降解性能和生物相容性。
Description
技术领域
本发明涉及载药微球技术领域，尤其涉及一种载药微球及其制备方法。
背景技术
载药微球是指药物分散或被吸附在高分子聚合物基质中而形成的微小球状实体，其粒径一般在1～250μm之间，由于微球制剂具有长效缓释或靶向作用，可以大大提升患者用药的方便性、依从性，在临床上已突显优势，是一种极具潜力的剂型。其微球制剂产品附加值较大，市场前景广阔，近年来已成为药物研发的热点。同时，载药微球在其它领域的应用也非常广泛和迅速，从价格较便宜的涂料到高附加值的液晶显示器、微电子器件粘结剂、生物分离用层析填料、生物支架等。
聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates，简称PHA)是一类天然高分子生物材料，它是由微生物合成的细胞内聚酯，其具有材料制备经济环保，生物可降解性和良好的生物相容性等特点。因此，PHA已被认为是巨大潜力的生物材料，而基于PHA的生物材料在药物输送载体，生物支架，组织工程，骨移植替代品，伤口敷料，抗菌膜，医用植入物和止血剂等领域有着广泛应用，是当下最为理想的生物医学材料之一。
载药微球的药物递送机理是材料在生理环境下缓慢溶蚀降解，包载的药物根据微球的降解情况在体内扩散，单位时间内以一定速率缓慢释放药物，在病灶部位维持稳定的血药浓度，延长药物在体内的半衰期，实现长效缓释，降低给药频率，改善顺应性。生物可降解的载药微球比非生物降解的微球更适于临床应用，因为它们可以在体内降解为CO2和H2O而不需要在给药后移除，具有更好的生物相容性。微球直径通常在在60微米以下，因为微球过大会引发聚集或者沉淀，堵塞针头并降低药物生物利用度。同时，微球粒径范围因为可以影响网状内皮系统的摄取作用，所以微球粒径越小，粒径范围越窄，越有利于灵活用药，并且增加生物利用度和降低给药剂量，提高可控释性。
现有的传统技术中，PHA微球制作方式主要为搅拌乳化法，即将PHA溶于有机溶剂作为油相，再将其分散到水相中，通过搅拌作用将油相撕碎，形成油珠，待有机溶剂挥发，即可得到PHA微球，经过冷冻干燥或者风干即可制得干燥的PHA微球。但这种方式通常多使用聚乙烯醇(PVA)水溶液作为水相，采用乳化法或微流控法进行微球的制作，制得的微球粒径分布较宽(0.1-1000μm)，且微球产率较低；如Huang等利用均质搅拌法制备的PHBV微球的平均粒径为22.4μm，但粒径分布为1～1000μm.(Huang W,Shi X,Ren L,et al.PHBVmicrospheres–PLGA matrix composite scaffold for bone tissue engineering[J].Biomaterials,2010,31(15):4278-4285.)并且分散性差，水溶液中容易团聚，并且释放速率不易于调节。另外，部分PHA微球制备方法成本高昂，十分依赖进口的高级乳化设备和离心设备，技术参数难以适应工业化大规模生产，并且规模生产的质量控制不易，故传统的PHA微球制作工艺给PHA微球的应用带来极大的阻力。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种载药微球及其制备方法。
为了实现上述的目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种载药微球的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，称取乳化剂和分散剂于去离子水中搅拌溶解，备用；
步骤二，称取聚羟基脂肪酸酯、甘露醇、负载药物，用有机溶剂搅拌溶解，备用；
步骤三，在0-8℃温度下，利用高剪切均质乳化机从低转速到高转速逐渐升高至3000-4000r/min，对步骤一所得的水相进行高剪切；加入步骤二所得的有机相，有机相加入完毕后继续高速剪切，充分反应得到混合液；
步骤四，将步骤三乳化分散好的混合液放入恒温反应釜中，在30-40℃温度下搅拌，使乳滴中的有机溶剂充分挥发，制得微球；
步骤五，转速2000-2500r/min的条件下离心20-30min，使微球固化、沉积得到初步的产物；
步骤六，收集离心产物，去离子水洗涤后，在2000-2500r/min下离心20-30min，重复洗涤2-3次，得到最终聚羟基脂肪酸酯载药微球；
其中，所述聚羟基脂肪酸酯为天然或非天然的聚羟基脂肪酸酯。
进一步地，步骤三中，30-60min内加入步骤二所得的有机相，有机相加入完毕后继续高速剪切30-60min。
进一步地，步骤四中，所述恒温反应釜中搅拌桨的转速为500r/min。
进一步地，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、透明质酸、聚丙烯酸中的一种或几种。
进一步地，所述乳化剂为明胶、吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、斯盘-20、斯盘-40、斯盘-60、斯盘-80中的一种或几种。
进一步地，所述有机溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿和正己烷中的一种或几种。
进一步地，所述负载药物为紫杉醇、多西紫杉醇、多西他赛、顺铂、卡铂、奥沙利铂、阿霉素、甲氨蝶呤、卡培他滨、吉西他滨的一种或几种。
进一步地，所述聚羟基脂肪酸酯的分子量为10-100KDa。
进一步地，所述乳化剂、分散剂、去离子水的质量比为(5-10)：(10-20)：1×104。
进一步地，所述聚羟基脂肪酸酯与甘露醇的质量比为(80-100)：5。
进一步地，所述药物为紫杉醇。但不局限于紫杉醇，可以是其他难溶性药物的一种或几种。
需要说明的是：本发明制备方法中乳化过程为关键步骤，利用高剪切均质乳化机对乳液液滴进行高速剪切，使乳液液滴尺寸分布均一。乳化过程中均使用循环冷浴的方式给乳液降温(即在0-8℃温度下)，以降低液滴的自由运动，也有助于保持液滴的尺寸均一性。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明采用乳化-溶剂挥发法制成聚羟基脂肪酸酯载药微球，乳化转速(3000r/min)和离心转速(2000r/min)对所需设备要求不高，产率高且易于放大生产，粒径均匀且包封率高，聚乳酸载药微球形态光滑且分散性较好。
本发明的制备方法，能够提高PHA微球的分散性，所制备的微球在水中能够快速分散，微球形态完整、彼此独立，没有团聚现象，利于其生物医学应用或者后续加工改造。同时，本发明制得的聚羟基脂肪酸酯微球具有较好的生物降解性能和生物相容性。
附图说明
图1是本发明聚羟基脂肪酸酯载药微球的TEM形貌图，其中，a-实施例1，b-实施例2，c-实施例3，d-实施例4，e-对比例1，f-对比例2；
图2是本发明聚羟基脂肪酸酯载药微球的体外释放曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施例及附图对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
称取透明质酸16g，吐温-80 8g，用10L去离子水搅拌溶解，可用60-70℃水浴助溶，冷却至室温备用；再称取聚羟基脂肪酸酯100g，甘露醇5g和20g的紫杉醇，用500mL的乙酸乙酯搅拌溶解；接着在4℃下，将内相以及外相从低转速到高转速开启高剪切乳化至3000r/min，对水相进行高剪切；60min内加入500mL有机相，有机相加完后继续高速剪切30min，使其充分反应得到混合液；然后将上述乳化分散好的混合液放入恒温反应釜中，在40℃，转速500r/min下挥发有机相，使乳滴中的有机溶剂充分挥发，制得微球；接下来将已形成微球的混合液称重平衡后，转速2000r/min的条件下离心20min，使微球固化、沉积得到初步的产物；最后收集离心产物，去离子水洗涤后再在2000r/min下离心20min，重复洗涤2-3次，得到最终聚羟基脂肪酸酯载药微球。
实施例2
称取聚丙烯酸20g，吐温-80 10g，用10L去离子水搅拌溶解，可用60-70℃水浴助溶，冷却至室温备用；再称取聚羟基脂肪酸酯100g，甘露醇5g和20g的紫杉醇，用500mL的乙酸乙酯搅拌溶解；接着在4℃下，将内相以及外相从低转速到高转速开启高剪切乳化至3000r/min，对水相进行高剪切；60min内加入500mL有机相，有机相加完后继续高速剪切30min，使其充分反应得到混合液；然后将上述乳化分散好的混合液放入恒温反应釜中，在40℃，转速500r/min下挥发有机相，使乳滴中的有机溶剂充分挥发，制得微球；接下来将已形成微球的混合液称重平衡后，转速2000r/min的条件下离心20min，使微球固化、沉积得到初步的产物；最后收集离心产物，去离子水洗涤后再在2000r/min下离心20min，重复洗涤2-3次，得到最终聚羟基脂肪酸酯载药微球。
实施例3
称取聚乙烯吡咯烷酮10g，吐温-20 5g，用10L去离子水搅拌溶解，可用60-70℃水浴助溶，冷却至室温备用；再称取聚羟基脂肪酸酯100g，甘露醇5g和20g的紫杉醇，用500mL的乙酸乙酯搅拌溶解；接着在4℃下，将内相以及外相从低转速到高转速开启高剪切乳化至3000r/min，对水相进行高剪切；60min内加入500mL有机相，有机相加完后继续高速剪切30min，使其充分反应得到混合液；然后将上述乳化分散好的混合液放入恒温反应釜中，在40℃，转速500r/min下挥发有机相，使乳滴中的有机溶剂充分挥发，制得微球；接下来将已形成微球的混合液称重平衡后，转速2000r/min的条件下离心20min，使微球固化、沉积得到初步的产物；最后收集离心产物，去离子水洗涤后再在2000r/min下离心20min，重复洗涤2-3次，得到最终聚羟基脂肪酸酯载药微球。
实施例4
称取聚乙二醇12g，吐温-406g，用10L去离子水搅拌溶解，可用60-70℃水浴助溶，冷却至室温备用；再称取聚羟基脂肪酸酯100g，甘露醇5g和20g的紫杉醇，用500mL的乙酸乙酯搅拌溶解；接着在4℃下，将内相以及外相从低转速到高转速开启高剪切乳化至3000r/min，对水相进行高剪切；60min内加入500mL有机相，有机相加完后继续高速剪切30min，使其充分反应得到混合液；然后将上述乳化分散好的混合液放入恒温反应釜中，在40℃，转速500r/min下挥发有机相，使乳滴中的有机溶剂充分挥发，制得微球；接下来将已形成微球的混合液称重平衡后，转速2000r/min的条件下离心20min，使微球固化、沉积得到初步的产物；最后收集离心产物，去离子水洗涤后再在2000r/min下离心20min，重复洗涤2-3次，得到最终聚羟基脂肪酸酯载药微球。
对比例1
称取透明质酸16g，吐温-80 8g，用10L去离子水搅拌溶解，可用60-70℃水浴助溶，冷却至室温备用；再称取聚羟基脂肪酸酯100g，甘露醇5g和20g的紫杉醇，用500mL的乙酸乙酯搅拌溶解；接着在常温(25-30℃)下，将内相以及外相从低转速到高转速开启高剪切乳化至3000r/min，对水相进行高剪切；60min内加入500mL有机相，有机相加完后继续高速剪切30min，使其充分反应得到混合液；然后将上述乳化分散好的混合液放入恒温反应釜中，在40℃，转速500r/min下挥发有机相，使乳滴中的有机溶剂充分挥发，制得微球；接下来将已形成微球的混合液称重平衡后，转速2000r/min的条件下离心20min，使微球固化、沉积得到初步的产物；最后收集离心产物，去离子水洗涤后再在2000r/min下离心20min，重复洗涤2-3次，得到最终聚羟基脂肪酸酯载药微球。
对比例2
称取聚丙烯酸20g，吐温-80 10g，用10L去离子水搅拌溶解，可用60-70℃水浴助溶，冷却至室温备用；再称取聚羟基脂肪酸酯100g，甘露醇5g和20g的紫杉醇，用500mL的乙酸乙酯搅拌溶解；接着在常温(25-30℃)下，将内相以及外相从低转速到高转速开启高剪切乳化至3000r/min，对水相进行高剪切；60min内加入500mL有机相，有机相加完后继续高速剪切30min，使其充分反应得到混合液；然后将上述乳化分散好的混合液放入恒温反应釜中，在40℃，转速500r/min下挥发有机相，使乳滴中的有机溶剂充分挥发，制得微球；接下来将已形成微球的混合液称重平衡后，转速2000r/min的条件下离心20min，使微球固化、沉积得到初步的产物；最后收集离心产物，去离子水洗涤后再在2000r/min下离心20min，重复洗涤2-3次，得到最终聚羟基脂肪酸酯载药微球。
实施例1，2与对比例1，2的配方相同，差异仅为乳化步骤的参数不同。
1)药物包封率的测定：
将以10mg药物添加量制得的微球于研钵中研成细粉，用无水乙醇超声溶解并定容，摇匀，用0.22μm微孔滤膜过滤，用高效液相色谱(HPLC)于227nm测定吸光度。
包封率＝微球中药物的质量/投入药物质量×100％。
2)体外释放率的测定
称取制备的微球0.1g置于透析袋中，分别浸入200mLPBS缓冲液中，置恒温磁力搅拌仪上37℃持续搅拌，分别于不同时间点时吸取20mL透析液样品，并立即补足相同体积的PBS缓冲液补足容量。所取样品用0.22μm微孔滤膜过滤，用高效液相色谱(HPLC)在227nm波长下测定吸光度，计算累积释放率。释放曲线如图2所示，按Higuchi方程以累积释放率Q对t1/2作直线回归分析。
所有实施例和对比例的性质数据如表1所示。该方法的产率均达到了80％以上，所有实施例的药物包封率也达到了90％以上。
表1
由图1电子显微镜数据可知，实施例1，2，3制备的微球粒径平均约20μm左右，其中实施例1，2的分散性和粒径均一性更好，实施例3次之，但是实施例4的粒径偏大，在40μm左右，并且有更多的聚集现象。对比例1，2制备的微球粒径平均约50μm，并且粒径分布非常不均一，且有严重的聚集现象。表1的粒径分布结果和粒子多分散度更加详细体现了不同制备工艺的显著差别。数据表明实施例1，2，3的配方更加利于微球的可控制备，并且，低温乳化的方法为关键步骤，数据表明实施例1，2方法制备的粒径更加小且分布均一。同时载药微球的粒径越小，其中的药物释放速度越快，因为微球的粒径越小，外壳的厚度越低，水渗透的速度越快，导致微球很快溶胀破裂。因此，可以通过控制外壳的厚度，即微球的粒径，即可达到药物控释的效果。
通过图2可知，通过实施例和对比例制备的颗粒药物分布是随机的，因此，药物的释放方式也是随机的连续的，而且实验证明，超过50％的药物分布于微球的表面或者外层球体中，这些药物会在给药3天之内完全释放。而由于微球致密的核心，嵌入微球致密核心的药物难以完全释放，如果微球粒径过大，微球药物释放率难以超过70％。对比例中微球分布不均匀，过大粒径的微球造成难以迅速完全释放药物，过小的微球又会在释放前期经历一个突然的暴释，导致局部药物浓度急剧增加，不利于组织吸收。故实施例与对比例相比，本发明制备的微球药物包封率和释放率更高更可控，技术效果更好。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容以及附图所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种载药微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，称取乳化剂和分散剂于去离子水中搅拌溶解，备用；
步骤二，称取聚羟基脂肪酸酯、甘露醇、负载药物，用有机溶剂搅拌溶解，备用；
步骤三，在0-8℃温度下，利用高剪切均质乳化机从低转速到高转速逐渐升高至3000-4000r/min，对步骤一所得的水相进行高剪切；加入步骤二所得的有机相，有机相加入完毕后继续高速剪切，充分反应得到混合液；
步骤四，将步骤三乳化分散好的混合液放入恒温反应釜中，在30-40℃温度下搅拌，使乳滴中的有机溶剂充分挥发，制得微球；
步骤五，转速2000-2500r/min的条件下离心，使微球固化、沉积得到初步的产物；洗涤后得到聚羟基脂肪酸酯载药微球；
其中，所述聚羟基脂肪酸酯为天然或非天然的聚羟基脂肪酸酯。
2.根据权利要求1所述的载药微球的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、透明质酸、聚丙烯酸中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的载药微球的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为明胶、吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、斯盘-20、斯盘-40、斯盘-60、斯盘-80中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的载药微球的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为二氯甲烷、氯仿和乙酸乙酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的载药微球的制备方法，其特征在于，所述负载药物为紫杉醇、多西紫杉醇、多西他赛、顺铂、卡铂、奥沙利铂、阿霉素、甲氨蝶呤、卡培他滨、吉西他滨的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的载药微球的制备方法，其特征在于，所述聚羟基脂肪酸酯的分子量为10-100KDa。
7.根据权利要求1所述的载药微球的制备方法，其特征在于，所述乳化剂、分散剂、去离子水的质量比为(5-10)：(10-20)：1×104。
8.根据权利要求1所述的载药微球的制备方法，其特征在于，所述聚羟基脂肪酸酯与甘露醇的质量比为(80-100)：5。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的载药微球。
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