CN1709224A - 以超临界co2抗溶剂过程制备聚合物磁性载药微粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属化学和生物医学工程领域。涉及到用以超临界CO2抗溶剂过程制备聚合物磁性载药微粒的方法。其过程主要包括以下步骤：首先将磁粉加入到含药物的聚合物溶液中，经分散均匀后，放入反应釜内；然后将CO2以一定的流速喷入反应釜中，溶质被超临界CO2反相萃取结晶而沉淀析出；继续通入CO2清洗残留的有机溶剂，得到纯净的含药物及磁粉的聚合物微粒。本发明工艺合理、操作简单、低成本、产品清洁，CO2可循环使用，药物包封率高。所制得的超细微粒具有一定的磁响应性，产品粒径范围0.5～5μm。
Description
技术领域
本发明属化学和生物医学工程领域，具体涉及一种聚合物磁性微粒的制备方法，特别是涉及一种以超临界CO2抗溶剂技术制备聚合物磁性载药微粒的方法。
背景技术
鉴于传统的给药方式除了能杀害正常的细胞外，对生物体其它部位也有一定的副作用和毒害，所以目前对药物的临床应用提出了更高的要求，医用领域迫切需要研究采用最有效的方法和途径使药物进入到身体的需要点--即靶位点，并使药效在最小剂量范围内发挥作用，达到高效低毒的治疗效果。例如，抗肿瘤剂直接作用于癌细胞而不影响正常细胞的功能，心血管用药直接作用于治疗部位而不再通过体循环引起全身反应等。
上述疾病治疗问题可以通过磁性药物微粒得到解决。磁性药物微粒是指在纳米级的磁性粒子表面包覆药物及基质材料，制备成复合微粒，在外加磁场下通过纳米微粒的磁性导航，使药物移向病变部位，达到定向治疗的目的。磁性纳米微球一般由两部分组成，即具有导向性的磁核和具有高分子材料组成的壳层。磁核主要由纳米级的铁系或其它金属氧化物组成，壳层主要由天然或合成高分子材料组成。包有药物的磁性微球在外加磁场的作用下，通过动(静)脉注入到病变组织，把载体定位到靶向部位，使所含药物得到定位释放，并集中在病变部位发生作用，由此减小了正常组织的药物暴露，降低了毒副作用，能达到高效低毒的治疗效果。此外由于粒径尺寸小，有利于静脉给药，避免了因动脉给药而引起的各种病发症的产生，所以目前已经成为癌症治疗的重要方向之一。
磁性微球按其基质不同，一般可分为天然高分子和合成高分子物质。天然高分子如氨基酸、多糖类，一般采用明胶、白蛋白、多糖等。早期用的磁性微球药物载体多为天然高分子。由于以天然高分子作为载体的药物微球在制备过程中需交联，会使包裹的药物变质，而且制得的粒径较大，注入生物体内可引起血栓或血管阻塞。而合成高分子材料，如聚乙烯酸酯、聚乙烯等高分子材料作基质材料时，由于这些材料不可降解，当在人体内残留后，会引起体内免疫排斥反应。
发明内容
本发明的目的在于提出一种以超临界CO2抗溶剂过程制备可生物降解聚合物磁性载药微粒的制备方法。
本发明提出的一种以超临界CO2抗溶剂过程制备可生物降解聚合物磁性载药微粒的制备方法，具体步骤为：
将聚合物加入到有机溶剂中，制得聚合物溶液，再将药物溶解到聚合物溶液中，得到溶有药物的聚合物溶液；将未改性的或改性后的Fe3O4磁粉加入到溶有药物的聚合物溶液中，经超声分散均匀后，放入反应釜内；向反应釜内泵入CO2，聚合物、药物及Fe3O4磁粉经超临界CO2反相萃取，结晶析出；继续通入CO2清洗残留的有机溶剂，最后缓慢降至常压，得到产物。
具体条件是：
聚合物溶液浓度为5～60mg/ml，
磁粉与聚合物的重量比为1/20～1/5，
药物与聚合物的重量比为1/20～1/5，
CO2流速为0.5～3kg/h，反应压力为5-20MPa，温度为30-40℃，
上述聚合物为聚乳酸、聚乙醇酸、聚ε-己内酯、聚β-羟丁酯、聚乙二醇或它们之中任两种单体的共聚物之一种。例如聚(乳酸-乙醇酸)、聚(乳酸-己内酯)、聚(己内酯-乙二醇)等，
上述药物为油溶性或水溶性药物，药物须先于聚合物在体系中结晶析出。
本发明中，所述有机溶剂沸点较低，且在100℃以下无热分解现象，具体为二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、二甲亚砜、氯仿之中的一种或两种混合溶剂。
本发明中，所述改性Fe3O4磁粉的改性剂为硅烷偶联剂、油酸及其盐类，硬脂酸及其盐类，聚乙二醇、聚氧乙烯等非离子表面活性剂或十二烷基硫酸钠等离子型表面活性剂之一种。所述硅烷偶联剂可以为KH550、560等系列及Z6030和Z6121等系列硅烷偶联剂。
本发明中，聚合物溶液的浓度为10～30mg/ml。
本发明中，Fe3O4磁粉与聚合物的重量比为1/10～1/5。
本发明中，药物与聚合物的重量比为1/10～1/4。
本发明中，CO2流速为1～3kg/h，反应釜压力为10～15MPa较好，制备出的复合微粒形状较为规则，呈椭圆满形及圆形，并且粒径分布均匀，药物包封率较高，磁响应性较强。其中药物包封率采用紫外分光光度计测量，磁响应性采用比浊度法测量沉降率来表征相对磁响应性，粒径采用激光粒度仪测量，粒子形态用扫描电镜观察。
本发明采用生物降解型高分子磁性微球既能满足粒径小的优点，又具有生物相容性和可降解性。这些生物降解高分子的主链上一般含有易被水解的官能团，完成给药后，高分子容易在体内降解和吸收。此外，这些合成高分子常带有多种具有反应活性的功能基团，如-CHO，-OH，-COOH，-NH2等，它们还可直接连接具有生物活性的药物物质。
本发明采用生物可降解材料作为磁性药物微球的高分子基质，采用具有磁响应性的纳米级金属氧化物四氧化三铁作为芯层来制备磁性微球，纳米级为5-50nm，采用多种水溶性及油溶性药物作为被包封药物。本发明作为一种制备具有靶向缓释功能的载药磁性微粒的方法，应用覆盖范围广，药物包封率高，具有一定的磁响应性，产物纯净无毒，是一种新型绿色环保技术。
本发明工艺简单、操作温度较低(30-40℃)、得率较高、无环境污染、且在处理具有生物活性的药物时能够使药物蛋白质等保持较高的生物活性。所得产品可广泛应用于药物缓释、控释制剂以及药物超细化等领域。
具体实施方式
实施例1-实施例3：
将0.1g未改性磁粉、经硅烷偶联剂改性后的磁粉0.1g、经油酸钠改性磁粉0.1g分别加入到含降血脂药物非诺贝特0.1g、溶液浓度为10mg/ml的聚乳酸(L-PLA)二氯甲烷溶液中(其中聚合物的质量为1g，药物与聚合物的重量比为1/10)，经超声分散均匀后放入反应釜内；然后将CO2以1.5kg/h的速率喷入反应釜中，待系统稳定5分钟左右之后，向反应釜中持续通入新鲜的CO2并同时在反应釜的另一出口处不断排放一定量的CO2，通过备压阀装置保持压力在15MPa左右，温度为30℃，这一过程持续90分钟。结束后，CO2以0.5kg/h的速率洗涤反应釜内残留的有机溶剂，最后缓慢降至常压，开釜收集产物。经扫描电镜(SEM)分析，聚乳酸的平均粒径为4微米，具有一定的磁响应性。
| 序号 | 聚合物浓 度mg/ml | 药物含量g | 磁粉含量g | 粒子形态 | 产率％ | 药物包封率％ |
| 未改性磁粉 | 10 | 0.1 | 0.1 | 团聚 | 40 | 38 |
| 经硅烷偶联剂改性磁粉 | 10 | 0.1 | 0.1 | 椭圆形，圆形粒子 | 50 | 62 |
| 经油酸钠改性磁粉 | 10 | 0.1 | 0.1 | 椭圆形，圆形粒子 | 48 | 55 |
实施例4：
将经硅烷偶联剂改性后的磁粉0.1g分别加入到含非诺贝特0.1g、一定浓度的聚乳酸共聚物(PLGA)氯仿溶液中(其中聚合物的质量为1g，药物与聚合物的重量比为1/10)，经超声分散均匀后放入反应釜内；然后将CO2以2kg/h的速率喷入反应釜中。待系统稳定5分钟左右之后，向反应釜中持续通入新鲜的CO2并同时在反应釜的另一出口处不断排放一定量的CO2，通过备压阀装置保持压力在20MPa，温度为40℃，这一过程持续90分钟。结束后，CO2以0.5kg/h的速率洗涤反应釜内残留的有机溶剂，最后缓慢降至常压，开釜收集产物。
具体结果如下：
| 序号 | 聚合物浓度mg/ml | 药物含量g | 磁粉含量g | 粒子形态 | 产率％ | 药物包封率％ |
| 12345 | 510204060 | 0.10.10.10.10.1 | 0.10.10.10.10.1 | 椭圆形椭圆形，圆形粒子椭圆形，圆形粒子椭圆形，团聚椭圆形，团聚 | 3564554840 | 40585135- |
实施例5：
首先将经十二烷基硫酸钠表面活性剂改性后的一定量的磁粉分别加入到含0.1g抗癌药物去甲斑蝥素、溶液浓度为10mg/ml的聚乳酸-聚乙二醇共聚物(PLLA-PEG)的二氯甲烷溶液中(其中聚合物的质量为1g，药物与聚合物的重量比为1/10)，分散均匀后放入反应釜内；然后将CO2以3kg/h的速率喷入反应釜中。待系统稳定5分钟左右之后，向反应釜中持续通入新鲜的CO2并同时在反应釜的另一出口处不断排放一定量的CO2，通过备压阀装置保持压力在15MPa左右，温度为40℃，这一过程持续90分钟。结束后，CO2以0.5kg/h的速率洗涤反应釜内残留的有机溶剂，最后缓慢降至常压，开釜收集产物。
具体结果如下：
| 序号 | 聚合物浓度mg/ml | 药物含量g | 磁粉/聚合物(重量比) | 粒子形态 | 产率％ | 药物包封率％ |
| 12345 | 1010101010 | 0.10.10.10.10.1 | 1/201/151/101/81/5 | 椭圆形，圆形粒子椭圆形，圆形粒子椭圆形，圆形粒子椭圆形，圆形粒子椭圆形，圆形粒子 | 5561625859 | 4554555248 |
实施例6：
首先将经聚乙二醇表面活性剂改性后的0.1g磁粉分别加入到溶液浓度为10mg/ml的聚L丙交酯(L-PLA)-聚己内酯的二氯甲烷-丙酮溶液中，溶液中含有一定量的抗真菌药物雷帕霉素(其中聚合物的质量为1g，药物与聚合物的重量比为1/20～1/4)，分散均匀后放入反应釜内；然后将CO2以1.5kg/h的速率喷入反应釜中。待系统稳定5分钟左右之后，向反应釜中持续通入新鲜的CO2并同时在反应釜的另一出口处不断排放一定量的CO2，通过备压阀装置保持压力在5MPa左右，温度为40℃，这一过程持续120分钟。结束后，CO2以0.5kg/h的速率洗涤反应釜内残留的有机溶剂，最后缓慢降至常压，开釜收集产物。
具体结果如下：
| 序号 | 聚合物浓度mg/ml | 药物/聚合物(重量比) | 磁粉含量g | 粒子形态 | 产率％ | 药物包封率％ |
| 12345 | 1010101010 | 1/201/151/101/81/4 | 0.10.10.10.10.1 | 椭圆形，圆形粒子椭圆形，圆形粒子椭圆形，圆形粒子椭圆形，圆形粒子椭圆形，圆形粒子 | 6759625547 | 5754555048 |
实施例7
用硅烷偶联剂改性四氧化三铁纳米粒子的方法
本发明中，四氧化三铁纳米粒子应用于医用载药系统发挥靶向进药作用，作为磁性内核，要求粒径小，分散性好，可与载药高分子骨架良好相容。由于纳米级颗粒易团聚，导致颗粒互增长，影响效用，可以对其进行表面改性。根据此需要选择不同改性剂如，硅烷偶联剂(Z6030和Z6121)，硬脂酸以及硬脂酸钠，表面活性剂等。
改性过程：取Fe3O4 1g，加无水乙醇和水混合的分散介质(40ml水加40ml乙醇)，超声振荡，静置后除上层清液。加60ml水/无水乙醇分散介质，再加0.5ml改性剂，50℃水浴搅拌5小时，冷却后静置，除上层清液后干燥得改性后的Fe3O4产品。
其中改性剂可为硅烷偶联剂(Z6030和Z6121)，硬脂酸以及硬脂酸钠，表面活性剂等。
| 改性剂种类 | Fe3O4g | 改性剂ml | 粒子形态 |
| 硅烷偶联剂Z6030 | 1 | 0.5 | 椭圆形，圆形粒子 |
| 硅烷偶联剂Z6121 | 1 | 0.5 | 椭圆形，圆形粒子 |
| 硅烷偶联剂KH550，KH560，KH570系列 | 1 | 0.5 | 圆形，椭圆形粒子 |
| 油酸钠 | 1 | 0.5 | 椭圆形，圆形粒子 |
| 十二烷基硫酸钠 | 椭圆形 |
Claims (7)
1、一种以超临界CO2抗溶剂过程制备聚合物磁性载药微粒的方法，其特征在于：
将聚合物加入到有机溶剂中，制得聚合物溶液，再将药物溶解到聚合物溶液中，得到溶有药物的聚合物溶液；将未改性的或改性后的Fe3O4磁粉加入到溶有药物的聚合物溶液中，经超声分散均匀后，放入反应釜内；向反应釜内泵入CO2，聚合物、药物及Fe3O4磁粉经超临界CO2反相萃取，结晶析出；继续通入CO2清洗残留的有机溶剂，最后缓慢降至常压，得到产物；
具体条件是：
聚合物溶液浓度为5～60mg/ml，
磁粉与聚合物的重量比为1/20～1/5，
药物与聚合物的重量比为1/20～1/5，
CO2流速为0.5～3kg/h，反应压力为5-20MPa，温度为30-40℃，
清洗时间为：90-120分钟，
聚合物为聚乳酸、聚乙醇酸、聚ε-己内酯、聚β-羟丁酯、聚乙二醇或它们之中任两种单体的共聚物之一种，
药物为油溶性或水溶性药物。
2、根据权利要求1所述的以超临界CO2抗溶剂过程制备聚合物磁性载药微粒的方法，其特征在于所述溶剂为二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、二甲亚砜、氯仿之中的一种或两种混合溶剂。
3、根据权利要求1所述的以超临界CO2抗溶剂过程制备聚合物磁性载药微粒的方法，其特征在于所述改性Fe3O4磁粉的改性剂为硅烷偶联剂、油酸及其盐类，硬脂酸及其盐类，聚乙二醇、聚氧乙烯非离子表面活性剂或十二烷基硫酸钠离子型表面活性剂之一种。
4、根据权利要求1所述的以超临界CO2抗溶剂过程制备聚合物磁性载药微粒的方法，其特征在于聚合物溶液浓度为10～30mg/ml。
5、根据权利要求1所述的以超临界CO2抗溶剂过程制备聚合物磁性载药微粒的方法，其特征在于磁粉与聚合物的重量比1/10～1/5。
6、根据权利要求1所述的以超临界CO2抗溶剂过程制备聚合物磁性载药微粒的方法，其特征在于药物与聚合物的重量比1/10～1/4。
7、根据权利要求1所述的以超临界CO2抗溶剂过程制备聚合物磁性载药微粒的方法，其特征在于CO2流速为1～3kg/h，反应压力为10～15MPa。
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| CN 200510027072 CN1709224A (zh) | 2005-06-23 | 2005-06-23 | 以超临界co2抗溶剂过程制备聚合物磁性载药微粒的方法 |
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